土力學(xué)第2章4-7節(jié)(考研)

無黏性土是指砂土和碎石土（P42）無黏性土的密實度對其工程性質(zhì)有重要影響§2.4無黏性土的密實度（即無黏性土的物理狀態(tài)）注意：劃分砂土密實度的三種方法各有何優(yōu)缺點此法較簡便，但未考慮土粒形狀和顆粒級配的影響（例如P42），且原狀砂樣不易取得如無黏性土呈密實狀態(tài)時，土的壓縮性低，強度大，是良好的天然地基一、砂土密實度的劃分方法1、按天然孔隙比e劃分(P42)天然孔隙比e越大，砂土越松散此為舊地基規(guī)范采用的方法emax對應(yīng)ρdmin；emin對應(yīng)ρdmaxe越小，Dr越大，砂土越密實當(dāng)Dr=0時，砂土處于最松散狀態(tài)當(dāng)Dr=1時，砂土處于最密實狀態(tài)2、按相對密實度Dr劃分（P42～43）不會出現(xiàn)Dr＞1

或Dr＜0的情況此法考慮了土粒形狀、級配、結(jié)構(gòu)的影響，理論上較完善，但測定emax和emin人為誤差較大，且原狀砂樣不易取，所以對天然狀態(tài)的砂土難以應(yīng)用劃分標準（P42）Dr對于土作為土工構(gòu)筑物（如路基）和地基穩(wěn)定性，特別在抗震穩(wěn)定性方面具有重要意義（P292）無黏性土的壓實標準，常以Dr控制（P288）注意：現(xiàn)行規(guī)范為《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2011）3、按標準貫入試驗的錘擊數(shù)N劃分（P43）標準貫入試驗為現(xiàn)場原位試驗，不用取原狀砂樣用此法劃分天然狀態(tài)砂土的密實度較科學(xué)，故現(xiàn)行建筑地基規(guī)范和公路橋涵地基規(guī)范均采用N來劃分劃分標準：N越大，砂土越密實；N為工程特性指標標準貫入試驗將重63.5kg穿心錘，用鉆機的卷揚機提升，以76cm的落距自由下落，將貫入器打入土中，先打入15cm不計數(shù)，以后打入土層30cm的錘擊數(shù)，經(jīng)統(tǒng)計整理后即為標準貫入試驗錘擊數(shù)N用N可確定地基承載力，判定砂土的密實度，砂土和粉土的液化特性等二、碎石土密實度的劃分方法（P43）1、按重型（圓錐）動力觸探試驗錘擊數(shù)N63.5劃分劃分標準：2、按野外鑒別方法劃分（P43）對于粒徑大于200mm的大顆粒含量較多的碎石土，其密實度很難做室內(nèi)試驗或原位觸探試驗，可按下表的野外鑒別方法來劃分劃分標準：§2.5粉土的密實度和濕度粉土的性質(zhì)（P44～46）粉土的性質(zhì)介于砂土和黏性土之間，兼有砂土的可液化性和黏性土的可塑性（為低塑性土）粉土中粉粒和極細砂粒含量占80%以上，黏粒和大于0.1mm的砂粒含量較少砂粒含量較多的粉土，易于液化接近砂土的性質(zhì)；黏粒含量較多（＞10%）的粉土不會液化，性質(zhì)接近黏性土。粉土與水相互作用，毛細現(xiàn)象活躍，易凍脹粉土的性質(zhì)與其顆粒級配、密實度和濕度等有關(guān)粉土的成因類型不同，其工程性質(zhì)差別很大P46粉土的密實度（P47）根據(jù)孔隙比e劃分粉土的濕度（P47）根據(jù)含水量w劃分§2.6/2.7土的分類土的工程分類方法→目前國內(nèi)各部門尚未統(tǒng)一目前國內(nèi)外有兩大類土的工程分類體系：一類是建筑工程系統(tǒng)的分類體系（地基土的分類）把土作為建筑地基，故以原狀土為基本對象，注重土的天然結(jié)構(gòu)特性和強度，例如：（P53）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）將作為建筑地基的巖土，分為六大類：巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTGD63-2007）

一類是工程材料系統(tǒng)分類體系（工程用土的分類）把土作為建筑材料，用于路堤、土壩等工程，故以擾動土為基本對象，注重土的組成，不考慮土的天然結(jié)構(gòu)性，例如：《土的分類標準》(GB\T50145-2007)(自學(xué)P50～54

）《公路土工試驗規(guī)程》(JTGE40-2007

)粗粒土按顆粒級配分類，細粒土按塑性指數(shù)分類一、建筑地基土的分類（P54）按沉積年代和地質(zhì)成因分類（自學(xué)P54）按顆粒級配（粒度成分）和塑性指數(shù)分類（P54）土分為碎石土、砂土、粉土和黏性土四大類《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）規(guī)定：1、碎石土（P54）定義

粒徑大于2㎜的顆粒含量超過全重50%的土定名根據(jù)顆粒級配和顆粒形狀分為6種（表2-16）

2、砂土（P55）定義

粒徑大于2㎜的顆粒含量不超過全重50%，且粒徑大于0.075㎜的顆粒含量超過全重50%的土定名根據(jù)顆粒級配分為5種（表2-21）注意：碎石土和砂土的定名順序，應(yīng)根據(jù)顆粒級配欄從上到下以最先符合者確定碎石土和砂土的定名是根據(jù)顆粒級配，而不是粒組或粒徑

；顆粒級配可由顆分試驗測定3、粉土（P55）定義

IP≤10，且粒徑大于0.075㎜的顆粒含量不超過全重50%的土目前建筑地基規(guī)范對粉土未細分亞類，是由于粉土成因類型不一，所表現(xiàn)的工程性質(zhì)相差很大（如風(fēng)力堆積的黃土、水力堆積的飽和粉土（P46）），且經(jīng)驗積累不同和認識上的差別，尚難確定一個被全國普遍接受的劃分亞類的標準一些地區(qū)規(guī)范（如上海、天津、深圳等）根據(jù)黏粒含量多少將粉土細分為砂質(zhì)粉土和黏質(zhì)粉土（表2-23）黏性土的名稱粉質(zhì)黏土黏土塑性指數(shù)IP10＜IP≤17IP

＞174、黏性土（P55）定義

塑性指數(shù)IP>10的土定名根據(jù)IP分兩種（P56表2-19）土按有機質(zhì)含量分為無機土、有機質(zhì)土、泥炭質(zhì)土和泥炭（P56表2-20）5、人工填土（補充）定義由人類活動而堆填形成的土按其物質(zhì)組成和成因可分為：⑴素填土由碎石土、砂土、粉土、黏性土等組成的填土⑵雜填土含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土⑶沖填土由水力沖填泥砂形成的填土素填土按堆填時間可分為：

老填土：如堆填時間超過10年的黏性土、超過5年的粉土、超過2年的砂土

新填土→屬欠固結(jié)土（P127）壓實填土→指經(jīng)分層壓實或夯實的素填土二、（區(qū)域性）特殊土（補充）

指具有特殊工程性質(zhì)和有一定分布區(qū)域的土主要有：1、軟土淤泥：w>wL

，e≥1.5淤泥質(zhì)土：w>wL

，1.5>e≥1.0淤泥質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)黏性土廣泛分布于沿海地區(qū)及內(nèi)陸湖沼河岸附近工程特性：天然含水量和孔隙比大、含有機質(zhì)、抗剪強度低、壓縮性高、滲透性小、具有不均勻性和明顯的結(jié)構(gòu)性等

如：2、膨脹土（P47）

指土中黏粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮特性，其自由膨脹率δef≥40%的黏性土在我國分布廣特性：具有顯著的脹縮性（P47）《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GBJ112—87）膨脹土地基上的建筑物，產(chǎn)生不均勻的升降，導(dǎo)致房屋開裂破壞；膨脹土邊坡極不穩(wěn)定，易產(chǎn)生淺層滑坡主要分布于西北等地區(qū)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025—2004）濕陷發(fā)生的原因（P48）3、濕陷性土

指浸水后產(chǎn)生附加沉降，其濕陷系數(shù)δs≥0.015的土特性：具有濕陷性濕陷性黃土濕陷性的碎石土和砂類土（在干旱或半干旱地區(qū)）有指在一定壓力下受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉（P48）可分為季節(jié)性凍土隔年凍土多年凍土4、凍土（P48）

指冰凍季節(jié)，因大氣負溫影響，土中水分凍結(jié)的土季節(jié)性凍土主要分布于東北、華北、西北特性：具有凍脹性危害：P49指土的凍脹和凍融給建筑物或土工建筑物帶來危害的變形特性（P48）凍結(jié)區(qū)凍脹的原因：（P48）主要是由于凍結(jié)時，未凍結(jié)區(qū)的土中水分向凍結(jié)區(qū)遷移和積聚的結(jié)果剩余分子引力和滲透壓力作用下下臥未凍結(jié)區(qū)存在水源（如地下水位較高，距凍深很近）有水源補給通道（毛細通道）《凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JGJ118-98）影響凍脹的因素：(P49)①土的因素

凍脹常發(fā)生在粉砂、粉土、粉質(zhì)黏土中②水的因素

地下水位較高，有外來水源補給；凍前含水量大③溫度的因素

氣溫緩慢下降，持續(xù)負溫作用對埋置于可凍脹土中的基礎(chǔ)，確定埋深時，應(yīng)考慮凍深工程中常在地基或路基中換填砂土，以防治凍脹動荷載→指荷載的大小、方向、作用位置隨時間變化

如天然振源：地震、風(fēng)、波浪人工振源：強夯、車輛荷載、打樁等如：對路堤及場地填土等的分層壓實

松軟地基土的加固處理（如強夯法等）一方面動荷載作用可造成土體破壞

如地震時引起土的液化（P283、289）另一方面在工程建設(shè)中，又可利用動荷載來進行土的壓實，改善不良土體的性質(zhì)，以滿足工程的需要§2.7土在動荷載作用下的特性在動荷載作用下，土的強度和變形特性都將受影響（P282）研究土的壓實性的方法室內(nèi)的擊實試驗現(xiàn)場的碾壓試驗是指采用人工或機械手段對土施加夯壓能量，使土粒重新排列壓實變密，土在短時間內(nèi)得到新的結(jié)構(gòu)強度，改善了土的工程性質(zhì)（如降低了土的壓縮性、滲透性，提高了土的強度和水穩(wěn)定性等）同一壓實功能對于不同種類、不同狀態(tài)的土的壓實效果可完全不同要想經(jīng)濟合理的達到預(yù)期的壓實效果，就需了解土的壓實特性、壓實機理和影響壓實的主要因素一、土的壓實性（P284）㈠擊實試驗及壓實度（P284）1、擊實試驗和擊實曲線輕型擊實重型擊實→為滿足高等級公路等路基壓實質(zhì)量標準而采用儀器：擊實儀作法：同一種土先后調(diào)制5個以上不同含水量的土樣，每一土樣按一定擊實功分3層壓實到擊實筒中，然后測出筒內(nèi)被壓實土的密度ρ和含水量w，并換算出干密度ρd

，由一組ρd

和w數(shù)據(jù)→繪出

擊實曲線（ρd—w關(guān)系曲線）（P284）飽和曲線Sr=100%擊實曲線wopρdmax擊實曲線的特點反映土的壓實特性如下：（P285）①擊實曲線出現(xiàn)一峰值（對黏性土）最優(yōu)含水量wop擊實曲線上最大干密度對應(yīng)的含水量（即在一定擊實功能下，使土最易被壓實，能達到最大壓實效果的含水量）最大干密度ρdmax

指與最優(yōu)含水量wop相應(yīng)的干密度

wop和ρdmax對指導(dǎo)壓實工程的設(shè)計和施工很有用處峰值點橫坐標：最優(yōu)（佳）含水量wop縱坐標：最大干密度ρdmax兩個重要的壓實性指標②擊實曲線位于理論飽和曲線左下側(cè)（P285）③擊實曲線左段的坡度比右段陡（P285）2、土的壓實度（壓實系數(shù)λc）（P285）定義：現(xiàn)場土料壓實后的干密度ρd與室內(nèi)擊實試驗得到的最大干密度ρdmax之比值

即：說明擊實土不可能被壓實到完全飽和狀態(tài)。黏性土在最佳擊實情況下，其飽和度通常約為80%左右

表明含水量的變化對ρd的影響在土偏干時比土偏濕時更明顯λc越接近于1，表明對壓實質(zhì)量的要求越高根據(jù)工程性質(zhì)及填土的受力狀況，所要求的壓實度是不同的，如：路床土最小強度和壓實度要求路堤壓實度要求壓實填土的質(zhì)量控制要求當(dāng)上部結(jié)構(gòu)是對地基不均勻沉降敏感的砌體承重結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，對地基主要受力層范圍內(nèi)的壓實填土，要求λc≥0.97室內(nèi)擊實試驗條件與施工現(xiàn)場壓實條件不同在工程中，填土的壓實質(zhì)量標準常以壓實度λc來控制（P285）3、壓實（填）土的壓縮性和強度（自學(xué)P286～287）水穩(wěn)定性問題（P287）

壓實土遇水飽和會發(fā)生附加壓縮，同時浸水軟化使強度降低壓實土的壓縮性和強度與土體壓實時的含水量有密切關(guān)系（P287）如壓實土的w<wop

時，雖然ρd<ρdmax，但壓實土的強度和模量均比wop

時大，但浸水軟化后，強度損失大，水穩(wěn)定性差，而只有在wop狀態(tài)下進行壓實，壓實土的浸水強度最大，抗變形能力最高，水穩(wěn)定性最好黏性土的wop接近塑限

，大致為㈡土壓實的影響因素（P288）最主要的有三個，分別是：1、含水量的影響由土的壓實機理可知

對黏性土：w較小(w<wop

)，土較干時→壓實效果較差但隨著w增加，ρd隨之增加，壓實效果提高w較大(w>wop)，土偏濕時→壓實效果也較差

隨著w增加，ρd隨之減小，壓實效果下降只有當(dāng)w控制在

wop時，土才能充分壓實相同擊實功能下，含粗粒越多的土料，其ρdmax越大而

wop越小，即隨著粗粒土增多，擊實曲線形態(tài)不變但向左上方移動，壓實效果好含粗粒多含細粒多2、土類及級配的影響（P289）黏性土壓實效果與黏粒含量、礦物成分有關(guān)

若黏粒多，IP大，wop越大而ρdmax越小同一土類中，級配良好的土壓實后可獲得較大ρd3、擊實功能的影響（P289）對于同一土料在不同擊實功能下，壓實效果不同

隨著擊實功能增大，擊實曲線形態(tài)不變，但向左上方移動，即ρdmax增大而wop減?。还嗜敉疗?，需選用擊實功能較大的機具，壓實效果較好；土偏濕時，用增大擊實功能來提高土的密實度是無效的對于同一土料，ρdmax和wop不是定值（