水运工程地基基础考试真题.pdf

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1、.1/29 水运工程试验检测工程师考试题库 土工试验与地基承载力检测 第一章土工基础知识 1、土的形成 我国的土大部分形成于第四纪或是新第三纪时期,按照地质营力和沉积条件可分为残积土风化后在原处和运积土.根据来源分为有机土和无机土,当土中有机质含量大于 5-10时会对工程产生不利影响.岩石可分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩 2、土的组成 土由固相、液相和气相三相部分组成.1)固相：土由原生矿物石英云母长石等和次生矿物高岭石蒙脱石等组成,通过颗粒分析试验可以对土的级配进行确定,级配好的土压实度高、渗透性小、强度高.2)液相：分为结合水吸附在颗粒表面和自由水两种.结合水：物理化学作用,对细粒土的影响大

2、.自由水：分为毛细管水和重力水.毛细管水的作用是表面 X 力和重力.重力水可以传递动水和静水压力,但不能承受剪力.含水率测得是两者含量之和.3)气相：开口和闭口气泡.闭口气泡使得土的渗透性减小,弹性增大,承载力降低,密度减小,变形缓慢.3、国家标准土的工程分类规定:采用粗细粒统一体系分类法.工程用土主要是按照土的工程性质如粒径、级配、塑性、有机质/压缩性等进行分类.其中主要性质有：（1）颗粒粒径 工程上将相近粒径的土合成一组叫粒组,其中大于 0.075 mm 的叫粗粒,其性质主要取决于粒径大小和级配.小于 0.075 mm 的叫细粒,其性质主要取决于矿物组成.2塑性指数Ip=Wl-Wp 塑性指

3、数相同,土的性质不一定相同,因为随着液限的变化土的性质变化也很大.作为建筑地基的土,其分类可见教材第 6 页,要注意粒径和塑性指数对土分类的影响.如细粒土分类的依据有粒径、塑性指数、稠度.港口工程地质勘察规 X JTJ240-97规定：按颗粒级配或塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土 碎石土 按照大于 2mm 粒径进行再分类 砂土 按照小于 2mm 粒径进行再分类,用 Cc、Cu 表示组成特征颗粒级配,密实度可由标贯击数判定.粉土 按照大于 0.075mm 粒径和粘粒含量以与塑性指数小于 10进行再分类.冻胀最严重 粘性土 按照小于 0.075mm 粒径以与塑性指数大于 10进行再分类.天然

4、含水率大于液限,天然孔隙比大于 1.0 的粘性土为淤泥性土 填土 由人类活动堆积的土 塑性图细粒土分类：液限为横坐标,塑性指数为纵坐标.有机土的测定:有机质呈黑色、青黑色或暗色,有臭味,弹性和海绵感.2将试样放在 105-110 烘箱中,如试样的液限小于烘前的液限 1/3 时,试样为有机质.需要说明的是：各种分类法中没有软土、冻土、盐渍土的称谓,也没有有机土、砂、石料等.4、土的结构 土粒可分为三种类型：.2/29 单粒结构：在动力作用下易液化,如粉土.絮凝结构：孔隙大,对扰动敏感.片堆结构：各向异性.5、土的物理性质指标 是最基本的工程特征,是衡量土的工程性质的关键.1三相指标：土的物理指标

5、分为 2 类指标 试验指标天然密度、含水率 W、土粒比重 Gs 换算指标孔隙比、孔隙率、饱和度 1天然密度：总质量与总体积之比.2饱和密度sat：孔隙全为土水的质量与总体积之比 3浮密度：土粒质量与同体积的水质量之差与总体积之比饱和密度1 4干密度d：土粒质量与总体积之比,是填土施工的控制指标.饱和密度天然密度干密度浮密度 5含水率 w：水的质量与土粒质量之比.6土粒比重 Gs：土粒质量与同体积 4 摄氏度水的质量之比,数值上等于土粒密度.7孔隙比 e：孔隙体积与土粒体积之比e=Gs/d1=土粒比重/干密度1 8孔隙率 n：孔隙体积与总体积之比n=e/9饱和度 Sr：水体积与孔隙体积之比.注意

6、：孔隙体积充水的孔隙和未充水孔隙体积 土的空隙体积为零不能说明土的密度最大.不同土样甲、乙含水率与饱和度没有关系.2无粘性土的相对密度 一般采用相对密度来衡量土的松紧程度 emax-e0最大孔隙比-天然孔隙比 Dr =_ =_ emax-e0最大孔隙比-最小孔隙比 由三相指标换算可得相对密度的实用表达式：最大干密度 Dr =_ 最大干密度-最小干密度天然干密度 按相对密度区分土：疏松土：0Dr1/3 上面那个应该这样说：DR 大于零小于等于 1/3 中密土：1/3Dr2/3DR 大于三分之一,小于等于二分之三 密实土：2/3Dr1 3粘性土的稠度 三个界限含水量：液限流动状态与可塑状态的分界含

7、水量、塑限可塑状态与半固体状态的分界、缩限半固体状态与固体状态的分界.土从液限到缩限体积是不断减小的,缩限以后不再改变.根据三个界限求得的指数为：塑性指数和液性指数.塑性指数：Ip=WL-Wp,用整数表示如 15,可用来判别粘性土的分类.其值越大表示越具有高塑性,粘粒含量越多.液性指数：IL=/Ip 可判别粘性土状态.坚硬：IL 0;可塑：01.0.3/29 含水率与软硬程度无关.6、土中水的运动规律 1)土的毛细性：水的毛细作用主要存在于 0.0020.5mm 的孔隙中,如细砂土、粉土、湿砂中.湿砂土表现出的假粘聚力湿由于毛细压力形成的,不同于粘性土的粘聚力.2)土的渗透性：达西定律：指水在

8、土中的渗透速度与水力坡降成正比.认为渗透属于层流,一般只适用于砂性土.对于粘性土由于存在结合水的粘滞作用,需要加入起始水力坡降进行修正 V=k .当渗透力向上时,常常造成流砂、管涌等危害.3)冻土现象主要是指土体冻结时地面膨胀的冻胀现象和融化后土体强度急剧降低的冻融问题.例题 1 已知土样体积 V37.5,湿土重 Mo0.6711N,烘干后重 M0.4915N,比重 Gs=2.68,计算孔隙比和饱和度.解：公式：e=Gs/d1；d/1W;W=M 水/M 干土；Sr=V 水/V 孔隙；GsM 干土/V 土粒；可求得：W=M 水/M 干土0.67110.4915/0.4915=36.5%d/1W=

9、67.11/37.5=1.311 e=Gs/d1=2.68/1.311-1=1.04 V 水=67.21-49.25=17.96 V 土粒M 干土/Gs=49.15/2.69=18.27 V 孔隙V-V 土粒=38.4-18.27=20.13 Sr=V 水/V 孔隙=17.96/20.13=89.22%例题 2 某细粒湿土质量为 190g,烘干后为 145g,土样液限为 36,塑限为 18,则求土塑性指数、液性指数、状态并命名.解：1塑性指数 Ip=36%-18%=18 命名为粘土.（2）液性指数（3）含水率 W=/145=31.03%Il=/Ip=/18%=0.72 为可塑状态.1、某 1.

10、5m3 的土样,重度为 17.5KN/m3,含水率 30,土粒重度 27KN/m3,则土粒体积为多少？2、若土样孔隙体积为土粒体积的 0.95 倍,若土样孔隙为水充满时若土粒重度为 27KN/m3,土样重度为多少?3、土样含水率 15,干重度 16KN/m3,孔隙率 0.35,天然重度 10KN/m3,求饱和度.68.5 4、土的天然密度为 1.7g/cm3,含水率 22.2,土粒比重 2.72 7g/cm3,求孔隙比,孔隙率,饱和度.0.96,49,62.9 5、含水率为 4的湿砂 100kg,其中水的重量多少？7、土样和试样制备 了解：土样的采样和试样的制备过程 熟悉：原状土样与扰动土样的

11、概念 掌握：原状土样取土、运输、保管应满足的要求 为保证试验成果的可靠性,要统一土样试样的制备方法和程序.试样质量不是越大越好.一般室内土工试验的土样粒径均需小于 60mm 的扰动土,并以含水率和密度作为控制指标.原状土：用铁皮筒或取土器直径大于 100mm取土.扰动土：用四分法取样.1原状土试样制备 注意：环刀内壁涂凡士林；环刀下压方向与天然土层方向一致；不立即进行试验时应保湿存放.余土进行含.4/29 水量测定.平行试验或同一组试件的密度差值不大于 0.03g/cm3,含水量差不得大于 2%2扰动土试样制备 1碾压过筛加水浸润一昼夜备用,砂性土可酌量缩短 物理性质试验液塑缩限过 0.5mm

12、；水理与力学性质试验如直剪无侧限过 2mm：击实试验过 5mm.2试样制备：击样法：就是根据环刀体积算出所需土样数量,用单层或三层法击实.压样法：就是用静力压到所需密度,粘性土压时最好有排气孔和透水石.两种方法对力学性质有一定的影响.3试样饱和根据土的性质选用饱和方法 1浸水饱和法：砂性土 2毛细管饱和法：渗透系数大于 10-4cm/s 的土,注意上下两端放滤纸和透水石,水面不要淹没试样,时间不少于 2 昼夜.3抽气饱和法：渗透系数小于等于 10-4cm/s 的土粘性土,需要凡士林密封,抽真空达到一个大气压力值时开始注水,注水过程真空保持不变,待水淹没饱和器停止抽气,粘性土需静置 10 小时,

13、饱和度不应低于 95.需要掌握试样加水量的计算 饱和度的计算 加水量的计算 第二章含水量与界限含水量试验 土工试验分为室内和现场试验.含水量是施工质量控制的重要依据,界限含水量可用来计算塑性指数和液性指数,也是粘性土分类和估计地基承载力的依据.可以判断土体状态和塑性 X 围.1、含水量试验试验步骤 1烘干法：适用于粘性土,砂性土与有机质土 设备：烘箱、天平感量 0.01g、干燥器 数量：1530 克,砂土稍多些.温度：105110,有机土含量大于 5在 6570 度烘干,结果一般比实际偏大.时间：粘性土大于 8 小时,砂土大于 6 小时.烘干后放入干燥器冷却.2酒精法 适用于现场.土样：粘土

14、10g 左右、砂土 2030g.燃烧 3 次.结果略低于烘干法.试验结果精确到 0.1如 15.2 测定原状土样的物理力学指标时,含水率可用重塑土样的含水率.一、烘干法 1、定义和适用 X 围 土的含水量是在 105110下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值,以百分数表示,本法是测定含水量的标准方法.2 本试验方法适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类.2、仪器设备（1）烘箱：温度能保持 105110.（2）天平：感量 0.01g.（3）其它：干燥器、称量盒等.3、试验步骤（1）取具有代表性试样,细粒土 1530g；砂粒、有机土为 50g 称质量,称量结果即为湿土质量.（2）

15、揭开盒盖,将试样在温度 105110下烘干,烘干时间细粒土不得少于 8h,对砂类土不得少于 6h.（3）将烘干后的试样取出,放入干燥器冷却,称质量准确至 0.01g.5/29 4、结果整理 按下式计算含水量：式中：含水量%m湿土质量 g ms干土质量 g 本法须进行二次平行试验,取其算术平均值,允许平行差值如下表：含水量%允许平行差值%5 0.3 40 1 40 2（二）、酒精燃烧法 1、目的和适用 X 围 本试验方法适用于快速简易测定细粒土含有机质的除外的含水量.2、仪器设备（1）称量盒（2）天平：感量 0.01g.（3）酒精：纯度 95%.（4）滴管、火柴、调土刀等.3、试验步骤（1）取具

16、有代表性试样,称湿土质量.（2）用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中,直至盒中出现自由液面为止.（3）点燃盒中酒精,燃至火焰熄灭.（4）将试样冷却数分钟,重新燃烧两次.（5）称干土质量准确至 0.01g.4、结果整理 按下式计算含水量：式中：含水量,%m湿土质量 g ms干土质量 g 本法须进行二次平行试验,取其算术平均值,允许平行差值如下表：含水量%允许平行差值%5 0.3 40 1 40 2 2、界限含水量试验 界限含水量是土的固有指标与环境无关.（1）液塑限联合测定法 液塑限联合测定仪 理论依据：根据极限平衡理论,当圆锥角为 30 度时,圆锥入土深度与含水量在双对数坐标上呈直线关系.试验时

17、使的锥体在 5 秒时分别下降 3、17 毫米左右 太大或太小时制样困难,然后再控制几组在 317毫米之间,椎入应重复二、三次取平均值,然后将数据绘制在双对数坐标上,查找 17 和 2 毫米所对应的含水量就是土体的液限和塑限.土工试验方法标准和公路土工试验规程分别采用 76 克和 100 克的锥入土.联合测定法 1.目的和适用 X 围:.6/29 目的是联合测定土的液限和缩限,为划分土类、计算天然稠度、塑性指数,供公路工程设计和施工使用.适用于粒径不大于 0.5mm、有机质含量不大于试样总质量 5的土.2.仪器精度要求：LP-1000 型联合测定仪：锥质量 100g,锥角 30 天平：称量 20

18、0g,感量 0.01g 筛、调土刀、烘箱、凡士林等.3.试验步骤 取代表性的土样风干,研碎,过 0.5mm 筛.将 0.5mm 筛下的土闷制三种不同含水量的土样,分别控制在液限 a 点、锥入深度 200.2mm、略大于塑限c 点、锥入深度5mm和二者的中间状态b 点、锥入深度约 10mm,放置 18h以上.将制备好的土样搅拌均匀,分层装入盛土杯,用力压紧、刮平.将联合测定仪的锥头涂少许凡士林.将盛土杯放在联合测定仪的升降座上,转动升降旋钮,使锥尖与土样表面刚好接触.扭动锥下降旋钮,试锥自由下降5s后,读数即为锥入深度 h1.改变锥尖与土接触的位置 两次距离不小于1cm,重复测试锥入深度h2,h

19、1与 h2允许误差为 0.5mm取 h1、h2平均值作为该点的锥入深度h.去掉锥尖入土处的凡士林,取一定土样测含水量两个,取平均值为该土含水量.重复第步骤,对其他两个含水量土样进行试验,测其锥入深度和含水量.4.结果整理 在二级双对数坐标上,以含水量w为横坐标,锥入深度h为纵坐标,点绘 a、b、c 三点含水量hw图,连接此三点应成一直线.根据液限,在hpwL关系图上,查得纵坐标入土深度h20mm所对应的横坐标的含水量 w,即为土样的液限 wL.通过液限 wL与塑限时入土深度 hp,再由 a、b、c 绘制的 hw 图中,求出入土深度为 hp时所对应的含水量,即为该土的塑限 wp.塑性指标：IP=

20、wLwp 精确至：0.1,含水量测定二次相差不得大于 2%.在查 hpwL关系图时,应先区分该土为砂类土、或是细粒土.3滚搓法当滚搓到 3 毫米直径断裂时,含水量就是塑限不是含水率.注意土体的断裂是水分减少的结果,而不是用力过大或土条太长的原因,其准确度取决于操作者的经验.搓成条状不断裂的土塑性越高.3、收缩试验 4、成果应用 1我国建筑地基基础设计规 XGB50007-2002 用塑性指数划分细粒土.Ip17 为粘土,10 Ip 17 为粉质粘土 2用液性指数判别粘土的状态.鉴定土层所处的稠度状态 坚硬：IL 0;可塑：01.0 3工程中还应用其估算地基土的承载力 第三章密度和比重试验 方法

21、主要有：环刀法细粒土、蜡封法易破裂和形状不规则、灌砂法现场测定细粒土、砂质土和砾质土.1环刀法环刀：截面面积 30,高 2cm；天平：感量 0.01g,称量 200g 试验时先做比环刀内径大的土柱,环刀内壁涂凡士林,再压入环刀.3灌砂法 适用于现场测定细粒土、砂性土、和砾类土粒径小于 15mm 的试样.测定层厚度 150200mm.7/29 注意标准砂密度测定步骤 标准砂密度的测定应按下列步骤进行 标准砂应清洗洁净粒径宜选用密度宜选用0.250.5mm,密度宜为1.471.51g/cm3 1.组装容砂瓶与灌砂漏斗螺纹联接处旋紧称其质量 2.注水,称测定器和水的总质量,并测水温.根据温度修正系数

22、换算出水的体积,即为测定器的体积.注入砂称总重,计算砂重,算砂密度 在试坑中灌入标准砂精确至 10g,然后求得土的密度.试坑尺寸必须与试样颗粒粒径相一致P36.开挖试坑时必须将松动的土全部取出,否则结果偏高.可以使用套环减少试坑表面不平带来的误差.灌砂过程中切忌不要震动.现场密度的测定方法主要有灌砂法、环刀法、核子密度仪法、钻芯法四种.一、环刀法 1 目的和适用 X 围 本试验方法适用于细粒土.2仪器设备 1环刀：内径 68cm,高 23cm,壁厚 1.52mm.2天平：感量 0.1g.3其他：修土刀、钢丝锯、凡士林等.3试验步骤 1根据需要,取回待测土样,整平两端,环刀内壁涂一薄层凡士林,刀

23、口向下放在土样上.2将土样削成大于环刀直径的土柱,边压边削,至土样伸出环刀上部为止.削出两端余土,使与环刀口面齐平,并用剩余土样测定含水量.3擦净环刀外壁,称环刀与土合质量 m1,准确至 0.01 g.4结果整理 按下列公式计算湿密度与干密度：式中：湿密度,g/cm3 m1环刀与土合质量,g m2环刀质量 g V环刀体积 cm3 d干密度,g/cm3 含水量,%本方法进行二次平行测定,取其算术平均值,其平行差值不得大于 0.03 g/cm3 四、灌砂法 1 目的和使用 X 围 本试验方法适用于现场测定细粒土、砂类土和砂砾土的密度.试样的最大粒径不得超过 15mm,测定密度层的厚度为 15020

24、0mm.2 仪器设备（1）灌砂筒、金属标定罐、基板.（2）凿子、铁锤、毛刷等.（3）台秤：称量 1015kg、感量 5g.（4）玻璃板、饭盒（5）其他：天平、烘箱等.3 试验步骤 1在试验地点,选一块约 40 40 的表面,清扫干净.将基板放在表面上.将盛有量砂 m5g的灌砂筒放在基板的圆孔上.打开灌砂筒开关,让砂流入基板的中孔内,直到筒内的砂不再下流时关闭开关.称筒内砂质量 m6,准确至 1g.2取走基板,将留在试验地点的砂收回,将表面清扫干净.将基板放在清扫干净的表面上,沿中孔凿洞,洞直.8/29 径 150mm.凿出的土全部装入塑料袋内,凿洞完毕,称取塑料袋中全部试样质量,准确至 1g.

25、减去已知塑料袋质量后,即为试样的总质量 mt.3从挖出的试样中取代表性样品,测定其含水量.4 将基板安放在试洞上,将灌砂筒安放在基板中间,使灌砂筒的下口对准基板的中孔与试洞.打开灌砂筒开关,让砂流入试洞内.关闭开关.取走灌砂筒,称量筒内剩余砂的质量 m4,准确至 1g.5如清扫干净的平坦地面上,粗糙度不大,则不需基板,直接将灌砂筒安放在试洞上,打开筒的开关,让砂流入试洞内.直到储砂筒内的砂不再下流时,关闭开关.称量筒内剩余砂的质量 m4,准确至 1g.6取出试洞中的量砂.7如试洞中有较大孔隙,量砂可能进入孔隙时,则应按试洞外形,松弛地放入一层纱布.然后进行灌砂工作.4结果整理 1按下式计算填满

26、试洞所需的质量 mbg：灌砂时试筒上放有基板的情况：mb=m1m4m5m6 灌砂时试洞上不放基板的情况：mb=m1m4m2 式中：m1灌砂入试洞前筒内砂质量,g；m2灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量,g；m4、m4灌砂入试洞后,筒内剩余砂质量,g；m5m6灌砂筒下部圆锥体内与基板和粗糙表面间砂的总质量,g.2按下式计算试验地点土的湿密度g/cm3：式中：mt试洞中取出的全部土样的质量,g；mb填满试洞所需砂的质量,g；s量砂的密度,g/cm3.3按下式计算土的干密度dg/cm3：2、比重试验试验步骤比重是土粒在 105110 度下烘干后与同体积 4 度纯水质量之比.数值上等于土粒密度.可以消除加

27、速度带来的影响,是无量纲量.主要用来计算孔隙比和进行分类.方法有：比重瓶法、浮称法、虹吸筒法.比重瓶法适用于粒径小于 5mm 的土.a)比重瓶的校正：恒温水槽调至 5OC 或 10OC,防入装了纯水的比重瓶,待水温稳定后,称瓶和水的总质量.以5OC一级调节水温,每个水温下称瓶和水的总质量两次取平均值,且差值不得大于0.002g.绘制温度与瓶和水总质量的关系曲线.b)试验步骤：100ml 比重瓶烘干,装入 15g 干土50ml 瓶 12g 土,称量 注入一半水,摇动并用砂浴煮沸是为了去掉土中的空气,砂和低液限粘土大于 30 分钟,高液限粘土不少于 60 分钟.注满水称瓶水土总重量,立即测出瓶内水

28、的温度,准确至 0.5OC,根据测得温度,从已绘制温度与瓶、水总重关系曲线中查得瓶水总质量.对含有一定量的可溶盐、不亲水胶体或有机质的土,必须用中性液体如煤油测定,并用真空排除土中气体,真空表读数宜为 100Kpa 抽气时间 12 小时直至悬液无气泡 本试验称量应准确至 0.001g 计算：Gs=ms/*GWT注意事项：对于有可溶性盐或有机质的土样,可用中性液体代替纯水,用真空抽气代替煮沸法.3、砂的相对密度试验：适用于透水性良好的无粘性土 仅仅用密度孔隙比不能完全说明砂土的状态,只有相对密度才能解释砂的紧密程度.1最大干密度试验最小孔隙比.9/29 仪器设备：最小孔隙比试验设备包括最小孔隙比

29、、金属容器、振动叉、击锤等,天平：称量 5Kg,感量1g 1最大孔隙比的测定 A、取代表性试样 1.5,风干,并拌和均匀.B、将锥形塞杆自漏斗下口穿入,向上提起,使锥体堵住漏斗管口,放入体积为 1000 3量筒中,使其下端与量筒底相接.C、称取试样 700g,倒入漏斗中,将漏斗与塞杆同时提高,移动塞杆使锥体略离开管口,管口应经常保持高出砂面约 12cm,使试样落入量筒中.D、取出漏斗与锥形塞,将砂面拂平,测读砂样体积,估读至 5 3.E、用手掌堵住筒口,将量筒倒转,转动试验,回到原来位置,记下体积的最大值,估读至 5 3.2最小孔隙比的测定 A、取代表性试样 4,风干,并拌和均匀.B、分 3

30、次倒入容器进行振击,先取试样 600800g 倒入 1000 3容器中,用振动仪敲打容器两侧,用击锤于试样表面锤击,直至砂样体积不变为止.如用电动最小孔隙比仪则开动电机进行振击.C、重复第 B 步骤进行后二次加土的振动和锤击,第三次加土时应先在容器口上安装套环.D、最后一次振毕,取下套环,用倒削出多余试样,称量,准确至 1g,计算其最小孔隙比.2 结果整理 按下式计算最小与最大干密度：式中：dmin最小干密度,g/3；dmax最小干密度,g/3；m试样质量,g；Vmax试样最大体积；3.Vmin试样最大体积；3.按下式计算最大与最小孔隙比：式中：emax 最大孔隙比；emin 最小孔隙比；Gs

31、土粒比重；按下式计算相对密实度：式中：Dr 相对密实度；eo 天然孔隙比或填土的相应孔隙比；d天然干密度或填土的相应干密度,g/3.最小与最大干密度应进行二次平行试验,取其平均值,其平行差值不得大于 0.03 g/cm3 注意事项：1测最大干密度时用最优含水率4%10%附近的砂样.测最小干密度试验用干试样.2容器内径对结果有影响,内径越大,测得的干密度越大.第四章颗粒分析试验 了解：土的颗粒分级的概念；筛分析法、密度计法和移液管法的基本原理；引起试验误差的原因.熟悉：筛分析法、密度计法的仪器设备 掌握：各种试验适用土类与应用；筛分析法、密度计法的试验操作方法和数据整理方法.10/29 颗粒分析

32、是测定土中各不同粒径的粒组质量占总质量的百分数的方法.是各粒组的相对百分比含量.可以对土进行分类,判断工程性质.试验成果可以画成粒径分布曲线.横坐标为粒径的对数值,纵坐标为小于某粒径的土粒含量占总量的比例,曲线平缓说明：粒径相差不大,级配好,易于压实.由此可计算某以粒径组的含量.砂土从曲线上可以计算两个有用的指标.不均匀系数 Cu 和曲率系数 CcP45.Cud60/d10反映土粒分布 X 围 Ccd302/d10 d60 反映土粒分布形状 d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量分别为 10、30、60的粒径.如果不均匀系数Cu5,同时曲率系数Cc13,那么该土级配好.同一类土级配均匀的比

33、不均匀的压实干密度要低 查得某土样颗粒级配曲线上 A 点和 B 点,则该土中粒径为 0.3-0.5mm 的土重占总干土重的百分数为 方法主要有：筛分法、密度计、移液管法 筛分法：适用于 0.075mmd60mm 的土.密度计、移液管法：适用于 d0.075 的土.1、筛分析法：适用于粒径小于等于 60mm,大于 0.074mm 的土 试验步骤 首先将试样过 2 毫米的筛分成粗粒和细粒两组；如果粗粒组含量少于 10则不需要在分析粗粒组；如果细粒组含量少于 10则不需要分析细粒组,如果量大则可四分法后再进行筛分,筛分摇震时间一般为 1015 分钟.注意事项：当小于 2mm 的颗粒用四分法取样时,结

34、果为P48：X100 a p/b 一筛分法 1 适用 X 围：适用于分析粒径大于 0.074mm 的土.2仪器精度:（1）标准筛：孔径 0.07460mm 一套.（2）天平：称量 5000g、感量 5g；称量 1000g、感量 1g；称量 200g、感量 0.2g（3）摇筛机（4）其它：烘箱、筛刷、木碾等.3试验步骤 1对于无粘聚性的土：按规定称取试样,将试样分批过 2mm 筛.将大于 2mm 的试样从大到小的次序,通过大于 2mm 的各级粗筛.将留在筛上的土分别称量.2mm 筛下的土如数量过多,可用四分法缩分至 100800g.将试样从大到小的次序通过小于2mm 的各级细筛.由最大孔径的筛开

35、始,顺序将筛取下,在白纸上用手轻叩摇晃,至每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的 1%为止.分级称量.筛后各级筛上和筛底土总质量与筛前试样质量之差不应大于 1%2对于含有粘土粒的砂砾土：将土样放在橡皮板上,用木碾将土团碾散,拌和、烘干、称重.称取试样,放于瓷盆并加入清水浸泡.将浸泡后的混合液过 2mm 筛,边冲边洗,至筛上只留大于 2mm 土粒为止,并烘干、称重.通过2mm筛下的混合液过0.074mm筛,边冲边洗,至筛上只留大于0.074mm土粒为止,并烘干、.11/29 称重.将第、项烘干后的土粒合在一起,放入套筛进行筛分,称取各筛的筛余量.4 结果整理 按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数：X=

36、BA100 式中：X小于某粒径颗粒质量百分数,%A小于某粒径的颗粒质量,g B试样的总质量,g 当小于 2mm 的颗粒用四分发缩分取样时,试样中小于某粒径的颗粒质量占总土质量的百分数：X=bap100 式中：a通过 2mm 筛的试样中小于某粒径的颗粒质量,g b 过 2mm 筛的土试样中所取试样的质量,g q 径小于 2mm 的颗粒质量百分数.在半对数坐标纸上,以小于某粒径的颗粒质量百分数为纵坐标,以粒径mm为横坐标,绘制颗粒大小级配曲线,求出各粒组的颗粒质量百分数.2、密度计法 1司笃克原理：土颗粒在水中开始使加速运动,由于受到水粘滞阻力作用最后会等速下沉,粒径太大太小都不适用.2试验原理：

37、粒径为 d 的颗粒以速度 v 经过时间 t 后,下降距离为 L=vt,粒径大于 d 的下降距离肯定大于 L,所以 L 平面以上只有粒径小于 d 的颗粒,测出此处的比重与原来的比重相比较,即可求出粒径小于 d 的颗粒百分数.颗粒越大下沉越快 均匀的悬液,在土颗粒下沉过程中,用密度计在悬液里测读出对应于不同时间的不同悬液密度,根据密度读数和土颗粒下沉时间,计算出小于某一粒径的颗粒占总土样的百分比 试验开始：1)土样首先进行分散处理,如果易溶盐含量大于 0.5%还需要洗盐处理,然后风干备样 2)取代表性土样 100g,测定风干含水量 3)称风干土样 30g,注入 200ml 蒸留水中,浸泡过夜 4)

38、将浸泡过的悬液过 0.074mm 筛,煮沸 40min 5)冷却后倒入量筒加入分散剂 4%r 浓度六偏磷酸钠 10ml 进行分散土粒,再注入蒸留水 1000ml；上下搅拌各 30 次共 1 分钟,使土颗粒在水中均匀分布；将密度计放入液体 1020 秒后读数.密度计的作用：测量悬液密度；测量土粒沉降的距离.校正：当悬液不等于 20 度时,温度计要进行校正.甲乙密度计的可读和分度值 X 围.P49 当含盐量大于 0.5时需要洗盐.第五章 击实试验试验步骤 压实可以使土体强度增加、变形减小、渗透降低.土的压实与含水量、压实功、压实方法密切相关.击实试验可求得最大干密度dmax 和最优含水量 wop.

39、可以用来计算压实度d/dmax.击实不是固结也不是压缩过程,而是在不排水条件下颗粒重组排列的过程,可减少土的塑性变形和渗透系数.主要影响因素：含水率、击实功、土种类、级配、粗粒含量等.击实曲线特征原理：.12/29 含水率低时,土粒表面含水层薄,土粒错动困难土粒任意排列,干密度低；含水率增加后,吸水层厚,土粒易于错动,土粒定向排列,干密度增加.当含水率增加到某值后,由于封闭气泡在土体内,击实功消耗在孔隙气体上.体积不再变化.试验注意事项：1应根据塑限确定加水量.使得含水量一个在塑限附近,另外分别有 2 个试样含水量大于和小于塑限,且各个试样之间相差 23.如 9、11、13塑限、15、17.然

40、后浸润一夜.2筒壁应涂油便于脱模,分层击实时应进行刨毛处理.3最后一层击实高出筒应小于 5 毫米轻型或 6 毫米重型.击实曲线与饱和曲线不应该相交.压实功不同,求得最大干密度和最优含水量也不同.击实功越大,最大干密度值越大,最优含水量值越小.当含水率很高时,提高击实功效果不大.6 击实筒有大小之分试验,大击实筒 内径 15.2cm 适用于粒径小于 38mm 颗粒,小击实筒 内径 10.0cm适用于粒径小于 25mm 颗粒.一般用大击实筒,轻重型区别：轻型:锤重 2.5 落高 30 击数 27；重型:锤重 4.5 落高 45 击数 98.7试样分为：干法和湿法最大干密度:干法大于湿法 最优含水量

41、:干法小于湿法.粘土试样不宜用烘干试样.8加水量公式：m=mo/.9 无粘性土击实曲线在含水较小含水率时,由于假粘聚力的存在,击实功消耗在克服假粘聚力上,出现最小干密度.随着含水率的增加,假粘聚力消失,得到了较高的干密度.因此无粘性土的填筑需要不断加水才能压实.无粘性土填筑一般通过相对密度来控制 10两次试验密度差值应小于 0.05g/cm3.11压实度计算：Pds/d max 塑性指数越高,其最大干密度越小.一击实试验方法类型下表：试验方法 类别 锤底直径cm 锤质量kg 落高cm 试洞尺寸 层数 每层击数 击实供功KJ/3 最大粒径 内径cm 高 cm 容积 3 轻型法.1 5 2.5 3

42、0 10 12.7 997 3 27 598.2 25.2 5 2.5 30 15.2 12 2177 3 59 598.2 38 重型法.1 5 4.5 45 10 12.7 997 5 27 2687.0 25.2 5 4.5 45 15.2 12 2177 3 98 2677.2 38 二所用仪器精度要求：标准击实仪：根据工地需要选择轻型、或重型.天平：1000g、感量 0.01g；10kg 感量 5g 土工筛、拌和工具、脱模器等.三试验步骤：1.试样制备：按四分法至少准备 5 个试样,每样称量：对小试筒为 3kg,对大试筒为 6.5kg,分别加入不同水分按 23含水量递增,拌匀后闷料一

43、夜备用.2.试样击实：将击实筒放在坚硬的地面上,将制备好的试样按所选击实方法分 3 或 5 层倒入筒内,每层按规定的击实次数进行击实,每一层击完后,将试样表面拉毛,后装入土进行下层击实,最后一层要求击实后余土高度不超过试筒顶的 5mm.13/29 3.取下试筒,用修土刀刮平试模顶、底面.4.称量试模和模内土样重量.5.用脱模器脱出土样,取中间处土样测含水量.6.重复上述第 25 步骤,将所备不同预定含水量的土样击完.四结果整理：1.按下式计算击实后各点的干密度：d01.01 式中：d击实后土的干密度 g/cm3 击实后土的湿密度 g/cm3 击实后土的含水量,2以干密度d为纵坐标,含水量为横坐

44、标,绘制d关系曲线,曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水量.如曲线不能绘出明显的峰值,应进行补点或重做 例题 1 击实试验时有试样 2006g,含水量为 10.2,如果要得到含水量为 13.2%的试样,加水多少？解：m=mo/2006 x/=54.6g 第六章渗透固结试验 1、渗透试验试验步骤 渗透是水在孔隙中的流动,水力坡降越大渗透力越大.渗透系数 K 是指：水力坡降为 1 时水的渗透速度.根据达西定律来确定.试验分为两种：常水头试验：适于粗粒土砂性土.测定在固定水位差下一定时间内的渗透量.渗透性大小主要取决于土的粒径和级配.变水头试验：适于细粒土粘性土.测定在固定的渗透量下所

45、需要的时间.达西定律的渗透属于层流,由于细粒土在起始比降以前、粗粒土在某一比降以后不属于层流,因此不适用达西定律.（1）常水头试验 仪器设备：常水头渗透仪,锤,秒表、天平 试验步骤：取土样 34kg 称量准确至 1.0g,测风干含水量 土样分层装入圆筒,每层厚 23cm,用木锤轻轻击实到一定厚度,以控制孔隙比.如粘粒土多则需要铺 2厘米的粗砂以防止细粒冲走；每层都需要从底部充水饱和；至试样表面高出上测压孔 34cm,量出试样顶面至筒顶高度.计算试样高度.称剩余土质量,准确至 0.1g.试样上面铺 12 厘米砾石层做缓冲层防止放水时冲散土颗粒；测压管应与溢水孔齐平,否则说明仪器有气.变水头试验

46、饱和从试样上部进行；试验在固定的渗透量不同水位差下进行 5-6 次.注意事项：1试验用水：进行脱气,或者使用土中的天然水.2水温：比试样温度高 34 度,防止试样出现气泡.3不同压实度的试样渗透系数不同,因此试验必须是在设计密度下测定.4土的渗透速并不是实际流动的速度.14/29 5保证试验效果措施：煮沸脱气、充分饱和、测压管水位稳定后记录水位 2、固结试验试验步骤 主要仪器：环刀、加压设备、百分表、秒表 由于应力作用引起土应变随时间变化的过程叫固结.土体固结与渗透性有密切关系.可以得到压缩指标P64.本试验是单向固结试验,在压缩仪中指产生竖向压缩无侧向变形.假定P15：1土体是饱和的.2压缩

47、是由于孔隙体积的减小.3排水在竖向发生.4符合达西定律.5荷载是均匀的一次施加 有效应力：通过土体颗粒的接触面传递的应力.孔隙水应力：饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力.附加有效应力：是固结过程中有效应力的增量.超孔隙水应力：是固结过程中孔隙水应力的增量.它们与附加应力有关系.固结过程如吹填土的固结是超孔隙水应力和附加有效应力转化的过程,固结试验的数学表达式：p=+=孔隙水压力是存在的,但超孔隙水压力不存在了.固结度：是指在某一固结应力作用下,经过某一时间后土体发生固结或孔隙水应力消散的程度,公式为U=St/S.为了实用,将不同固结应力分布情况下土层的平均固结度与时间因数之间绘成曲线,供查找

48、.如果知道了最终沉降量,那么可以求某一沉降量的值或其所需要的时间.固结试验是根据太沙基固结理论建立的.试验方法主要有：1常规固结试验每级加荷时间为 24 小时,加荷率为 1即每级压力比上一级增加 1 倍.2快速固结试验 砂性土加荷时间每级 1 小时,粘性土 2 小时.最后一级应为 24 小时.3前期固结压力试验 主要是最后一级加荷应大于前期固结压力或自重压力的 5 倍以上,采用 e-lgP 曲线测定.注意事项：1试样两端应放置滤纸和透水石.2加荷前应预加 1kpa 的力使得仪器结合紧密.3若为饱和试样应在容器内注满水,非饱和试样应用棉纱围住透水石避免水分蒸发.4若需要确定前期固结压力,加荷率应

49、小于 1,最后一级应大于 1000kpa,使曲线末端出现直线段.5由增加的有效应力产生的固结为主固结,应力不变化下产生的固结为次固结.6固结时间 t 与时间因数 T、土层厚度 H、固结系数 Cv 之间的关系有：t=T H2/Cv 如果是双面排水,H 应取土层厚度的一半.固结度相同时,时间因数 T 也相同.可见固结时间与试样厚度平方成正比.因此单面排水是双面排水时间的 4 倍.7土体中实际渗透速度比理论的要小.8若只测压缩系数,则稳定标准为每级荷载下试样变化小于 0.05mm/h.若需测固结系数,则稳定标准一般为每级荷载 24 小时.例题 1 已知用 2 厘米厚试样做双面排水试验,达到某一固结度

50、时用 8 分钟时间,那么同样土样如果厚为 8 米时,达到相同固结度需多长时间？解：公式：t=T H2/Cv 由于两者试样和固结度决定时间因数均相同,故 Cv、T 也均相同,双面排水取厚度的一半,两者 T/Cv 比值相同,则：t1=T1 H12/Cv1;t2=T2H22/Cv2 t 2=8 x 8002/4=1280000 分钟.15/29 第七章抗剪强度试验 1、土的抗剪强度理论 1莫尔圆三轴剪切原理 在三轴压力作用下,在土体内任何一个平面上都作用着一个合应力,可以分解法向应力和切向应力,如果某一个平面上只有法向应力而没有切向应力,则该平面称为主应力面.由材料力学可知：一个微小单元体立方体的三