凍融循環(huán)作用下素土靜力學特性研究 畢業(yè)論文

1、本科學生畢業(yè)論文論文題目：凍融循環(huán)作用下素土靜力學特性研究學 院：年 級：專 業(yè)：姓 名：學 號：指導教師： 摘要黑龍江省地處我國最北端高緯度區(qū)，區(qū)內深季節(jié)凍土（凍結深度1m）分布廣泛，冬凍春融的凍融循環(huán)作用引起的路基凍害問題。在凍土地區(qū)進行工程建設，就必須深入研究凍土的力學特性，以確保凍土地基上工程建筑物的穩(wěn)定性。本文首先，簡要介紹了我國凍土的分布狀況、凍土的物理力學性質及其對工程的影響和國內外研究現(xiàn)狀。由于凍融作用的存在，道路會發(fā)生翻漿、路基凍脹或不均勻凍脹、和路基融沉的現(xiàn)象，伴隨季凍區(qū)內溫度的降低，個別寒區(qū)道路由于凍脹災害嚴重，致使道路鼓包，而阻礙行車安全，在春季消融階段，凍結的路基土層

2、融化，但不同位置的土層融化時間不盡相同，造成翻漿破壞，是長期困擾該地區(qū)公路建設的一個突出問題。因此在凍土地區(qū)進行工程建設，必須深入研究凍土的力學特性，以確保凍土地基上工程建筑物的穩(wěn)定性。針對黑龍江省季節(jié)凍土在凍融循環(huán)條件下的主要物理力學性質，進行土樣基本性質測試和力學試驗研究。試驗結果表明：試樣經(jīng)歷 6次凍融后，其含水量、干密度、黏聚力、內摩擦角等物理力學性質趨于穩(wěn)定。土體凍融最終平衡狀態(tài)與初始狀態(tài)相關，其中初始干密度的影響尤為重要。隨凍融循環(huán)過程增加，土體的黏聚力下降，內摩擦角變化較小。所以凍融作用對素土的物理力學性質有明顯影響，在春融期的不利季節(jié)，素土含水量大處于不穩(wěn)定狀態(tài)，是造成季凍區(qū)道

3、路破損的主要原因，研究結果可為季凍區(qū)道路設計提供技術參數(shù)，為養(yǎng)護管理決策提供技術支持，對提高季凍區(qū)道路建設質量具有積極意義。關鍵詞凍土；力學性質；凍融作用；研究現(xiàn)狀abstractheilongjiang province is located in chinas northernmost high latitude area, zone of deep seasonal frozen soil (frozen depth of 1 m) are widely distributed, winter cold melting in the spring of the freeze-thaw c

4、ycle effect caused by subgrade frost damage problem. for engineering construction in permafrost regions, it is necessary to in-depth study the mechanical properties of frozen soil, to ensure that the frozen soil foundation on the stability of engineering building. in this paper, first of all, the di

5、stribution of the permafrost in china are briefly introduced, the physical and mechanical properties of frozen soil and influence on engineering and research status at home and abroad. pumping will happen due to the existence of the freeze-thaw action, road, roadbed uneven frost heaving and frost he

6、ave, and the phenomenon of subgrade thawing settlement, with season of freezing zone temperature, cold and individual road due to frost heaving disaster is serious, the road to bulge, and hinder the driving safety, stage of melting in the spring, frozen subgrade soil melt, but different location of

7、soil thawing time is not the same, pumping damage, long plagued the region highway construction is an outstanding problem. for engineering construction in permafrost regions, therefore, must study the mechanical properties of frozen soil, to ensure that the frozen soil foundation on the stability of

8、 engineering building. in seasonal frozen soil in heilongjiang province under the condition of freezing and thawing cycle, the main physical and mechanical properties of soil basic properties test and mechanics test research. experimental results show that the sample after 6 times freeze-thaw, its w

9、ater content, dry density, cohesion, internal friction angle of the physical and mechanical properties such as stable. soil freezing and thawing final equilibrium state associated with the initial state, including the influence of initial dry density is especially important. with the increase of fre

10、eze-thaw cycle, the cohesion of soil, internal friction angle is smaller. therefore freeze-thaw effect to grain had significant effect on the physical and mechanical properties of soil, the spring melt period of season, the soil moisture in large in a state of flux, is a major cause of damage to sea

11、son frozen area road, the results can provide technical parameters for season frozen area road design, and provide technical support for maintenance management decision-making, to improve the quality of season frozen area road construction has positive significance. key wordsfrozen soil; the mechani

12、cal properties; freeze-thaw action; the research status目錄摘要iabstractii前言1第一章 緒論21.1論文的提出及意義21.1.1凍土21.1.2凍土的分布21.1.3凍土的物理力學性質及其對工程的影響31.1.4研究背景及意義31.2國內外研究現(xiàn)狀41.2.1凍土的研究現(xiàn)狀41.2.2凍融的研究現(xiàn)狀41.3本文研究的主要內容4第二章 基本室內試驗52.1 土的顆粒分析試驗52.1.1實驗目的52.1.2試驗方法62.2界限含水率試驗132.2.1 試驗目的132.2.2試驗方法132.2.3試驗原理132.2.4試驗儀器132.

13、2.5試驗步驟152.2.6成果整理162.3擊實試驗182.3.1實驗目的182.3.2試驗方法192.3.3輕型擊實法192.3.4實驗中的幾個問題212.4本章小結23第三章 凍融循環(huán)試驗233.1實驗目的233.2試驗方法243.3凍融循環(huán)過程的實現(xiàn)253.4凍結與融化時間的確定253.5本章小結26第四章 直接剪切試驗264.1驗實驗目的264.2試驗方法264.3試驗原理（快剪法）264.4 儀器設備274.5 操作步驟284.6成果整理284.7直接剪切試驗中的幾個問題364.8本章小結37結論38參考文獻41致謝42iv凍融循環(huán)作用下水泥改良土靜力學特性研究前言黑龍江省地處我國

14、最北端高緯度區(qū)，區(qū)內深季節(jié)凍土（凍結深度1m）分布廣泛，大量工程實踐表明，早期在凍土區(qū)修筑的各種構筑物，包括房屋、道路、橋涵等，都遭受到不同程度的破壞，有的開裂，有的傾斜，有的甚至坍塌。冬凍春融的凍融循環(huán)作用引起的凍害問題，是長期困擾該地區(qū)建設的一個突出問題。 在黑龍江季節(jié)性凍土地區(qū)，路基的底基層大部分為素土，在建設初期素土的強度較好，但經(jīng)過幾次凍融作用，強度下降明顯，在頻繁的荷載作用下，使路面破壞，形成縱、橫向裂紋等病害，嚴重影響行車安全和交通順暢，工程上迫切需要專門有效的方法來解決這一問題。試驗主要包括以下幾方面的內容：（1）土樣基本性質測試：以研究區(qū)細粒土為研究對象，測定其粒度成分、初始

15、含水量、密度、最大干密度，最優(yōu)含水量液限、塑限等基本指標。（2）力學試驗：已有研究表明，素土在最佳含水量下的抗壓強度最大，因此以素土為對象，在不同凍結溫度下進行凍融循環(huán)試驗，凍融循環(huán)一個周期為24h，凍融循環(huán)試驗次數(shù)(0,3,6,9)，然后進行包括抗剪強度測試、無側限抗壓強度測試，具體內容：素土直剪試驗、三軸試驗和無側限抗壓強度測試；不同凍結溫度凍融循環(huán)后（-3，-6，-9）素土直剪試驗、三軸試驗和無側限抗壓強度測試；不同凍融循環(huán)次數(shù)(0,3,6,9)后，素土、三軸試驗和無側限抗壓強度測試；第一章 緒論1.1論文的提出及意義1.1.1凍土凍土，顧名思義是指一種溫度低于 0且含有冰的土巖，是由固

16、體礦物顆粒、理想塑性冰包裹體（膠結冰）、未凍水（薄膜結合水和液態(tài)水）、氣態(tài)成份（水蒸汽和空氣）組成的典型非均勻多相顆粒材料。由于凍土中千姿百態(tài)冷生構造的存在，宏觀上反映為其力學性質的復雜性，致使其物理力學性質強烈依賴于溫度。根據(jù)凍土存在的時間長短，地球上的凍土大致可分為兩類：一類稱為多年凍土，兩年以上處于凍結狀態(tài)，只有表層處于夏融冬凍的狀態(tài)；另一類稱作季節(jié)凍土，只在地表幾米范圍那冬季凍結、夏季消融、該層也稱作季節(jié)凍結層或季節(jié)活動層。1.1.2凍土的分布地球上多年凍土的分布面積約占陸地面積的23%，主要分布在俄羅斯、加拿大、中國和美國的阿拉斯加等地。我國凍土主要分為多年凍土和季節(jié)凍融土壤，我國的

17、多年凍上面積約2.068，約占陸地面積的21.5% 僅次于前蘇聯(lián)和加拿，大約為美國多年凍土面積的1.48倍，主要分布在東北大小興安嶺、西部高山和青藏高原等地，其中，大小興安嶺的多年凍土又稱高緯度多年凍土，其余地區(qū)的多年凍土又稱高山多年凍土。而季節(jié)性凍上主要分布于北緯30以北地區(qū)，面積為513.7，約占全國面積的53.5%，因此凍土被認為是一種寶貴的地上資源。季節(jié)凍土遍布在不連續(xù)多年凍土地區(qū)的外圍，其南界大致從云南的挖苦河向東北方向沿著橫斷山脈和喀拉山脈的坡腳，經(jīng)大巴山南麓向東南繞過四川盆地后，又從湖南的咱果附近向東北方向延伸，直至江蘇省連云港附近。此外，在大別山、萊陽山和玉山頂部分也有零星分布

18、。瞬時凍土的南界致與北回歸線相一致，此界線以南,除山地外，一般無凍土。1.1.3凍土的物理力學性質及其對工程的影響凍土在凍結狀態(tài)強度較高、壓縮性較低，融化后承載力急劇下降，壓縮性提高，地基容易產生融沉而凍土中產生的凍脹對地基不利。一般土顆粒愈細，含水量愈大，土的凍脹和融沉性愈大，反之愈小。在城市道路中土基凍脹量與凍土層厚度成正比不同土質與壓實度不均勻也容易發(fā)生不均勻沉降。在公路工程建設及運營中，由于凍融作用的存在，道路會發(fā)生翻漿、路基凍脹或不均勻凍脹和路基融沉的現(xiàn)象，所以凍融作用對公路建設和運營過程有一定的阻礙作用。個別寒區(qū)道路由于凍脹災害嚴重，致使道路鼓包，而阻礙行車安全。在春季消融階段，凍

19、結的路基土層融化，但不同位置的土層融化時間不盡相同，導致融化后的路基土層中過多的水分無法向下滲透，而只能留在該層路基土中，或者向路基路面結構流動，造成翻漿破壞。 圖1-11.1.4研究背景及意義 我國有著廣泛分布的季節(jié)性凍土區(qū)域，它的范圍遍及長江以北10余省市，大約占全國總土地面積的54%，其凍害給交通運輸業(yè)及經(jīng)濟建設造成了極大的危害，作為公路工程的重要組成部分，路基強度及穩(wěn)定性在確保公路的正常使用方面具有重要的意義，在季節(jié)性冰凍區(qū)，于影響路基穩(wěn)定的原因更為復雜，路基凍害后造成的損失更為巨大，并且季凍區(qū)又缺乏成熟的路基設計和施工經(jīng)驗。試驗著手于研究素土經(jīng)過多次凍融循環(huán)后的力學特性變化行為，力求

20、尋找出不同溫度下的土在凍融循環(huán)后力學特性變化的相同點和不同點，幫助預測季凍區(qū)素土的強度變化，這對于季凍區(qū)公路的建設具有很強的指導意義，且具備一定的工程可行性。1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1凍土的研究現(xiàn)狀凍土是一種特殊土類，一方面它具有一般土的共性，另一方面它又是一種多相復雜體系，并為冰所膠結，具有鮮明的凍土個性。因此凍土區(qū)各種工程建筑常常遇到許多由于土中冰的增長或消失而引起的凍脹和融沉現(xiàn)象，導致各種工程建筑的迅速破壞，不但浪費巨額投資，影響建筑物的正常使用，甚至威脅人民生命財產的安全。為此，一些凍土大國，諸如前蘇聯(lián)、加拿大和美國在上世紀紛紛展開了凍土研究工作。前蘇聯(lián)早在上世紀30年代，北美在5

21、0年代就已經(jīng)開始進行凍土力學性質的研究，我國在60年代初也開展了凍土力學的試驗研究，并在70年代對凍土的強度和蠕變進行了系統(tǒng)研究。我國已經(jīng)具備研究解決多年凍土地區(qū)不同等級公路建養(yǎng)的關鍵技術，于2002年7月初立項至2007年2月13日通過鑒定，交通部西部交通建設科技項目“多年凍土地區(qū)公路修筑成套技術研究”，為我國季凍區(qū)公路建設提供理論和實際地指導，該項目內容涵蓋了多年凍土地區(qū)公路建設的工程地質、公路病害機理、路基設計與施工技術、路面設計技術、橋涵工程技術、生態(tài)環(huán)境保護與評價技術、公路養(yǎng)護技術、季節(jié)冰凍地區(qū)路基路面設計施工技術以及高原職工安全與健康保障技術等。1.2.2凍融的研究現(xiàn)狀土的凍融作用

22、是凍土力學與凍土工程中的重要研究課題。在進行凍融作用對土工程性質的影響研究時，則需先對土進行一定方式的凍融，然后對凍融前后的試樣進行相應的力學試驗分析，以考察土工程性質在凍融前后的變化。雖然目前凍融循環(huán)作用改變土物理力學性質這一現(xiàn)象及其重要性已得到了充分重視，但對于其作用機理及其規(guī)律性的研究卻一直沒有關鍵性的進展，試驗成果差異性也較大，這主要是由于不同研究者采用試驗方法各不相同，研究成果建立在不同試驗條件之上，自然也就導致了研究成果巨大差別。1.3本文研究的主要內容取哈爾濱市有代表性的土樣,對其進行不同凍融條件下的凍融循環(huán)試驗,通過室內實驗儀器,測試土樣在凍融作用下其物理力學性質變化規(guī)律主要研

23、究內容如下： （1）土樣基本性質測試：以研究區(qū)細粒土為研究對象，測定其粒度成分、初始含水量、密度、最大干密度，最優(yōu)含水量液限、塑限等基本指標。（2）力學試驗：已有研究表明，素土在最佳含水量下的抗壓強度最大，因此以素土為對象，在不同凍結溫度下進行凍融循環(huán)試驗，凍融循環(huán)一個周期為24h，凍融循環(huán)試驗次數(shù)(0,3,6,9)，然后進行包括抗剪強度測試、無側限抗壓強度測試，具體內容：素土直剪試驗、三軸試驗和無側限抗壓強度測試；不同凍結溫度凍融循環(huán)后（-3，-6，-9）素土直剪試驗、三軸試驗和無側限抗壓強度測試；不同凍融循環(huán)次數(shù)(0,3,6,9)后，素土、三軸試驗和無側限抗壓強度測試；第二章 基本室內試驗

24、土樣基本性質測試：以研究區(qū)細粒土為研究對象，測定其粒度成分、最大干密度，最優(yōu)含水量液限、塑限等基本指標。2.1 土的顆粒分析試驗 顆粒分析就是用試驗的方法求出土中小于某種粒徑的顆粒所占總土質量的百分數(shù)或確定土中各粒組的相對含量。 在施工現(xiàn)場所進的砂、碎石等施工建筑材料，都必須按規(guī)定取樣送到實驗室進行顆粒分析實驗，通過試驗得以證明所用材料級配是否良好。及級配良好者可以使用；若級配不良，工程就不能使用此材料。這實驗項目在工程中是很重要的。2.1.1實驗目的 土是由各種大小和形狀不同的顆粒所組成，根據(jù)顆粒大小劃分為若干組，稱為顆粒粒組。所謂顆粒組成即顆粒級配，就是土中各種粒徑范圍的粒組在土中的相對比

25、例，通常用占總質量的百分數(shù)來表示。土的粒組組成在一定程度上反映了土的性質，工程上常依據(jù)粒組組成對土進行分類，粗粒土主要是依據(jù)粒組組成進行分類；細粒土由于礦物成分、顆粒形狀及膠體含量等因素，則不能單以粒組組成進行分類，而要借助于塑性圖或塑性指數(shù)進行分類。顆粒分析實驗是測定土中各粒組所占該土總質量的百分數(shù)的方法，借以明了顆粒大小分布情況，供土的分類及概略判斷土的工程性質。 本試驗目的為檢測被測區(qū)土樣的顆粒級配2.1.2試驗方法 顆粒分析試驗的方法主要有兩大類：一是機械分析法，如篩析法；二是物理分析法，如密度計法、虹吸管法（移液管法）等。 篩分法適用于粒徑大于0.075mm、小于等于60mm的土、密

26、度計法、虹吸管法（移液管法）適用于粒徑小于0。075mm的土。若土中粗細顆粒兼有，則聯(lián)合采用篩析法和密度計法或移液管法。篩析法 1.試驗原理 篩析法是將土樣通過各種不同孔徑的標準篩，并按篩孔的大小由上至下依次疊好，對顆粒加以篩析，然后再稱量篩上土質量，并計算出各個粒組占土總質量的百分數(shù)。 2.儀器設備 標準篩：10、5、2、1、0.5、0.25、0.1、0.075mm；天平（稱量500g，感量1g）、篩析機、烘干箱、調土皿、瓷盤、毛刷、鐵匙等。 3.操作步驟（1）調平天平，左托盤放被稱量物，右托盤放砝碼。然后稱調土皿質量，做好記錄。（在天平的右托盤放300g砝碼，就可以直接稱得試樣的質量）（2

27、）從風干松散的土樣中，用四分對角取樣法按規(guī)定數(shù)量取試樣（如表所示） 四分對角取樣法：把試樣拌均勻，鋪成矩形，用兩條對角線把試樣分成四份，合并相對角的兩部分，根據(jù)需要的數(shù)量，多次重復進行取樣。（3）將取好的試樣倒入依次疊好的標準篩最上層（最大孔徑）篩內，進行篩析。 注意：蓋好篩蓋，兩手上下托住，直立水平搖晃，或用篩析機進行篩析。（4）篩析10min（土工試驗規(guī)程規(guī)定1015min）后，再按由上而下的順序將各篩取下，在空瓷盤上用手搖晃輕叩，如有試樣漏下，應繼續(xù)篩析，直至無試樣漏下為止。漏下的試樣應全部倒入下級篩內，并將篩好的篩上試樣稱質量，準確至0.1g。注：每級篩上稱好的試樣，均應做好記錄后，再

28、倒回本級篩內，以備試驗數(shù)據(jù)有誤時，進行復查之用。（5）各級篩上及盤底內試樣質量總和與試樣取土質量之差不得大于1%。注：根據(jù)土的性質和工程要求可適當增減不同篩徑的分析篩。4成果整理（1）小于某粒徑的試樣質量占總重量的百分比，應按下式計算 x=式中 x小于某粒徑的試樣占總質量的百分比，%； 小于某粒徑試樣質量，g； 當細篩分析時或用密度計法分析時所取試樣質量（粗篩分析時則為試樣總質量），g； 顆粒小于2mm的試樣質量占總質量的百分數(shù)，在計算粗篩分析時=100%。 （2）繪制顆粒大小級配曲線。以小于某粒徑的顆粒質量百分數(shù)質量百分數(shù)為縱坐標，以粒徑（mm）對數(shù)為橫坐標，繪制顆粒大小級配曲線，求出各粒組

29、的顆粒質量百分比。 （二）密度計法 密度計分為甲種和乙種。甲種密度計讀數(shù)表示1000ml懸液中的干土重；乙種密度計讀數(shù)表示懸液比重。兩種密度計其制造原理和使用方法并無不用之處。試驗原理 密度計法，是將一定量的土樣（粒徑小于0.075mm）放在量筒中，然后加蒸餾水，經(jīng)過攪拌使土的大小顆粒在水中均勻分布，當土粒在液體中靠自重下沉時，較大下沉較快，而較小的顆粒下沉則較慢。在土粒沉降過程中，用密度計測出在懸液中對應于不同沉降時間的懸液密度，根據(jù)密度計讀數(shù)和土粒的下沉時間，就可計算出小于某一粒徑d（mm）的顆粒占土樣的百分數(shù)。 2.儀器設備密度計（甲種，如圖所示）、細篩、煮沸設備、三角燒瓶500ml、量

30、筒1000ml、攪拌器、六偏磷酸鈉（4%）、秒表、溫度計等。 3.操作步驟 （1）稱質量為30g的風干試樣倒入錐形瓶中，勿使土粒丟失，注入200ml的蒸餾水泡過夜。（2）將錐形瓶放在煮沸設備上，連接冷凝管進行煮沸。一般煮沸約1h。（3）將冷卻后的懸液倒入瓷杯中，靜置1min，將上部懸液倒入筒內。杯底沉淀物用帶橡皮頭的研杵細心研散，加蒸餾水，經(jīng)攪拌后靜置1min，再將上部懸液倒入量筒。如此反復操作直至杯內懸液澄清為止。當土中大于0.075mm的顆粒估計超過試樣總質量的15%時，應將其全部倒至0.075mm篩上沖洗，直至篩上僅留大于0.075mm的顆粒為止。（4）將留在洗篩上的顆粒洗入蒸發(fā)皿內，傾

31、去上部的清水，烘干稱重量，然后按規(guī)程規(guī)定進行細篩篩析。（5）將過篩懸液倒入量筒，加4%濃度的六偏磷酸鈉約10ml于量筒溶液中，再注入純水，使筒內懸液達1000ml（對加入六偏磷酸鈉后產生凝聚的土，應選用其他分散劑）。（6）用攪拌器在量筒內沿整個懸液深度上下攪拌月1min，往復各約30次，攪拌時勿使懸液濺出筒外，使懸液內土粒均勻分布。（7）取出攪拌器，將密度計放入懸液同時開動秒表。測經(jīng)1、5、30、120min和1440min時的密度計讀數(shù)。根據(jù)試樣情況或實際需要，可增加密度計讀數(shù)或縮短最后一次讀數(shù)的時間。（8）每次讀數(shù)均應在預定時間前1020s將密度計小心放入懸液接近讀數(shù)的深度，并需注意密度計

32、浮泡保持在量筒中部位置，不得貼近量筒。（9）密度計讀數(shù)均以彎液面上緣為準。甲種密度計應準確至0.5，乙種密度計應準確至0.0002，每次讀數(shù)完畢立即取出密度計放入盛有純水的量筒中，并測定各相應的懸液溫度，準確至0.5。放入或取出密度計，應盡量減少對懸液的擾動。（10）如試樣在分析前未過0.075mm洗篩，而在密度計第一個讀數(shù)時，發(fā)現(xiàn)下沉的土粒以超過試樣總質量的15%時，則應于試驗結束后，將量筒中土粒過0.075mm篩，然后按規(guī)程規(guī)定求得粒徑大于0.075mm的顆粒組成。 4.成果整理（1）按下列公式計算小于某粒徑的試樣質量占試樣總質量百分數(shù)。甲種密度計 x=式中 x小于某粒徑的土質量百分數(shù)，%

33、； 試樣干土質量，g； 土粒比重校正值，查表； 溫度校正值，查表； 分散劑校正值； 彎液面校正值； r甲種密度計讀數(shù)； 按公式計算 式中 土粒密度，gcm3； 20時水的密度，gcm3； 計算顆粒直徑，也可按圖確定。 為了簡化計算公式可寫成 式中 k粒徑計算系數(shù)，k= ，與懸液溫度和土粒比重有關。如表所示。（2）用小于某粒徑的質量百分數(shù)為縱坐標，顆粒直徑（mm）在對橫坐標上，繪制顆粒大小分布曲線。如與篩析法聯(lián)合分析，應將兩段曲線繪成一平滑曲線。本次實驗結果如下表2-1表2-2 圖2-2所示表2-1 顆分試驗原始記錄表顆 粒 分 析 實 驗（比重計法）工程編號 東北林業(yè)大學 土樣編號 01 驗日

34、期 2013年3月15日試驗者 劉慶偉 曾德娟 張則琪 計算者 曾德娟 校核者 張則琪小于 0.1 毫米顆粒土質量百分數(shù) 100% 比 重 計 號 甲 1濕土質量 量 筒 號 5含 水 量 5% 燒 瓶 號 a3干土質量 30g 土 粒 比 重 2.72含 鹽 量 比重校正系數(shù) 0.9846試 樣 處 理說明 煮沸后未加六偏磷酸鈉 土樣原始狀態(tài) 凍土試驗時間下 沉懸 液比 重 計 讀 數(shù)土粒落踞粒徑小于某孔小于某孔時 間溫 度比重計刻度彎液溫 度分散劑rn=r+n+m+cdrh=rmcsld徑的土質徑的總土tt讀 數(shù)面校正值校正值校正值(mm）（mm）量百分數(shù)質量百分數(shù)（min）（%）（r）（

35、n）（m）（cd)（%）（%）120.024111.325.324.925.50.031483.0783.07220.019.9111.321.220.886.30.02469.669.6520.015.9111.317.216.947.50.016456.4756.471020.010.8111.312.111.928.50.012339.7339.733020.02.9111.34.24.1410.60.007913.813.86020.02.1111.33.43.3512.30.006111.1711.1712020.02.8111.34.14.04140.004613.4713.471

36、44020.02.1111.33.43.3522.50.001711.1711.17篩 號孔 徑累積留篩土質量小于該孔徑的小于該孔徑的土小于該孔徑的總土 質 量質 量 百 分 數(shù)土質 量 百分數(shù)(mm)( g )( g )(% )( % )10.429.691.4391.430.51.528.588.0488.040.2522886.4986.490.12.227.892.6792.67盤底總計2.2表2-2 顆分試驗原始記錄表顆 粒 分 析 實 驗（比重計法）工程編號 東北林業(yè)大學 土樣編號 01 驗日期 2013年3月15日試驗者 劉慶偉 曾德娟 張則琪 計算者 曾德娟 校核者 張則琪小于

37、 0.1 毫米顆粒土質量百分數(shù) 100% 比 重 計 號 甲 1濕土質量 量 筒 號 3含 水 量 5% 燒 瓶 號 45干土質量 30g 土 粒 比 重 2.72含 鹽 量 比重校正系數(shù) 0.9846試樣處理說明 煮沸后加六偏 土樣原始狀態(tài) 10ml 凍土下 沉懸 液比 重 計 讀 數(shù)土粒落踞粒徑小于某孔小于某孔時 間溫 度比重計刻度彎液溫 度分散劑rn=r+n+m+cdrh=rmcsld徑的土質徑的總土tt讀 數(shù)面校正值校正值校正值(mm）（mm）量百分數(shù)質量百分數(shù)（min）（%）（r）（n）（m）（cd)（%）（%）120.03.7111.354.935.50.031416.4316.4

38、220.03.5111.34.84.736.30.02415.7515.75520.03111.34.34.247.50.016414.1114.111020.02.99111.34.294.238.50.012314.0814.083020.02.9111.34.24.1410.60.007913.7813.786020.02.9111.34.24.1412.30.006113.7813.7812020.02.9111.34.24.14140.004613.7813.78144020.02.9111.34.24.1422.50.001713.7813.78篩 號孔 徑累積留篩土質量小于該孔徑

39、的土質量小于該孔徑的土質量百分數(shù)小于該孔徑的總土質量百分數(shù)( mm )(g )( g )( % )( % )10.329.792.7392.730.51.328.789.6189.610.251.828.288.0588.050.11.928.193.6793.67盤底總計1.912圖2-112132.2界限含水率試驗2.2.1 試驗目的粘性土的狀態(tài)隨著土的含水率的變化而變化。各種粘土都有一個處于塑性狀態(tài)的含水率范圍，塑限含水率就是這個范圍的量度值。對于工程來說，具有實用意義的就是液限、塑限和縮線。液限是細粒土成可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限是細粒土成可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限是細粒土從半固結狀態(tài)

40、繼續(xù)蒸發(fā)水分過度和固體狀態(tài)時體積不再收縮的界限含水率。含水率低于縮限，水份蒸發(fā)時體積不再縮小。液限能較好的反應土的某些物理力學性質。區(qū)分塑性和脆性的界限含水率定義為塑限。液限和塑限間的差值為塑性指數(shù)，他是黏土塑性強弱的量度。2.2.2試驗方法液限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)和流動狀態(tài)的界限含水率，測定土的液限主要有圓錐儀法和蝶式儀法等試驗方法，也可采用液塑限聯(lián)合測定法測定土的液限。本次試驗采用的是液塑限聯(lián)合測定法。2.2.3試驗原理 液限塑限聯(lián)合測定法是根據(jù)圓錐儀的圓錐沉入深度與其相應的含水率在雙對數(shù)坐標上具有線性關系的特性來進行的。利用圓錐質量為76g的液塑線聯(lián)合測定儀測得土在不同含水率時圓錐沉入深

41、度，并繪制其關系圖，在圖上即可查到圓錐下沉深度為17mm時所對應的含水率即為液限，查得圓錐下沉深度為2mm時所對應的含水率即為塑限。2.2.4試驗儀器（1）圓錐液限儀如圖2-2，主要有三個部分：質量為76g且?guī)в衅胶庋b置的圓錐，錘角30，高25mm，距錐尖10mm處有環(huán)形刻度；用金屬材料或有機玻璃制成的試驗杯，直徑不小于40mm，高度不小于20mm；硬木或金屬制成的平穩(wěn)底座。圖2-2圓錐儀（2）稱量200g、最小分度為0.01g的天平。（3）烘箱、干燥器。（4）鋁制稱量盒、調土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹風機、孔徑0.5mm標準篩、研缽等設備。2.2.5試驗步驟采用風干土制備試樣。取過0.5m

42、m篩的代表土樣約200g，分成三份，分別放在三個調土皿中，加入不同數(shù)量的純水，使分別達到接近液限、塑限和兩者中間狀態(tài)的含水率，調成均勻土膏，然后放入密封的保濕缸中，靜置24h。將調土皿中的土膏，用調土工具充分攪拌均勻，密實的填入試杯中，應使空氣逸出，高出試杯口的余土，用調土刀刮平，隨即將試杯放在升降底座上。取圓錐儀，在圓錐上涂抹一層凡士林油，接通電源，是電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀。調節(jié)升降座待試杯剛好上升至土面剛好與圓錐的錐尖相接觸，接觸指示燈亮時，調節(jié)屏幕準線，使初讀數(shù)為零位刻度線，關閉電源使磁鐵失磁，圓錐儀在自重下沉入土中，經(jīng)五秒測讀圓錐沉入深度。然后將試杯中的合格試樣取出2個個10g以上放入稱量盒

43、中，打開盒蓋放在盒底，將試樣同盒一起放入烘干箱中，在105至110溫度下烘到恒重，測定其含水率。按以上步驟分別測試其余2個試樣的圓錐沉入深度及相應的含水率。根據(jù)圓錐沉入深度及相應的含水率在雙對數(shù)坐標上繪制關系曲線，求出圓錐沉入深度為17mm及2mm時的相應含水率即為液限和塑限。2.2.6成果整理 含水率安下列公式計算 式中 - 含水率 % m - 濕土質量，g md- 干土質量， g 塑性指數(shù)和液性指數(shù)計算按下列兩式： 式中 -塑性指數(shù) -液限，% -塑限，% -液性指數(shù)以含水率為橫坐標，圓錐下沉深度為縱坐標，在雙對數(shù)坐標系內繪制關系曲線。三點連一直線，當三點不在一條直線上時，通過高含水率的一

44、點與其余兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應的含水率，當兩個含水率的差值小于2%時，因以該兩點含水率的平均值與高含水率的點連成一線；當含水率的差值大于或等于2%時，應補做試驗。在圓錐下沉深度與含水率關系圖上，查出圓錐下沉深度深度為17mm時所對應的含水率即為液限，查得圓錐下沉深度為2mm時所對應的含水率即為塑限，一百分數(shù)表示，取整數(shù)。表2-3 液 、塑 限 聯(lián) 合 試 驗工程名稱 液塑限聯(lián)合試 驗試驗者 張則琪土樣說明 粉質粘土 計算者 曾德娟試驗日期 2013.04 校核者 劉慶偉試樣編號123圓錐入土深度（mm）4.29.717.3盒號207a盒重（g）495489466盒+

45、濕土重（g）6456462盒+干土重（g）61660558濕土重（g）15151154干土重（g）121116114水質量（g）29354含水率（%）2397%302%351%液限（%）19塑限（%）34塑性指數(shù)（%）15土樣分類粉質粘土圖2-3 圓錐下沉深度與含水率關系曲線2.3擊實試驗2.3.1實驗目的室內擊實試驗是為了確定擾動土在一定擊實功能下干密度隨含水率變化的關系曲線，以求得土的最大干密度和最優(yōu)含水率，了解土的壓實特性，為工程設計和現(xiàn)場施工碾壓提供土的壓實性資料。土的壓實程度與含水率、壓實功能和壓實方法等有密切的關系，工程經(jīng)驗表明：欲將填土壓實，必須使其水分降低到飽和度以下，要求土處

46、于三相狀態(tài)。因此，土的壓實過程，既不是固結的過程，也不同于一般的壓縮過程，而是一個土顆粒在不排水條件下的重新組構過程。2.3.2試驗方法該試驗分為輕型擊實試驗法和重型擊實試驗法。輕型擊實試驗法適用于顆粒不大于5mm的黏性土；重型擊實法適用于粒徑不大于20mm的土，若采用三層擊實時，最大粒徑不大于40mm。輕型擊實試驗的單位擊實功為592.2kjm3 ，輕型擊實試驗分3層擊實，每層25擊。重型擊實試驗的單位擊實功約為2684.9 kjm3，重型擊實試驗分5層擊實，沒層56擊；若分3層擊實，每層94擊。2.3.3輕型擊實法（一）試驗原理土的壓實程度與含水率、壓實功能和壓實方法有密切的關系。當壓實功

47、能和壓實方法不變、含水率較低時，土的干密度隨含水率的增加而增加；當干密度達到某一最大值后，含水率繼續(xù)增加則干密度逐漸減小，將土達到最大干密度時所對應的含水率，稱為最優(yōu)含水率（），該干密度值稱為最大干密度（）。擊實試驗就是利用標準化的擊實裝置，確定土的干密度與含水率間的關系曲線，即擊實曲線，結合現(xiàn)場土密度的測定，得出填土的壓實度。（二）儀器設備輕型擊實儀（由擊實筒、擊實錘和護筒組成，擊實錘質量2.5kg、落距30.5cm、擊實筒容積996.95 cm3，如圖所示）、天平、臺秤、推土器、烘干箱、噴水設備、碾土設備、盛土器、標準5mm、修土刀和保濕設備等。（三）操作步驟（1）試樣制備。采用濕法制備試

48、樣，取天然含水率的代表性土樣20kg碾散，按要求過5mm篩，將篩下得土樣拌均勻，分別風干或者加水到所要求的不同含水率。（2）為使試驗結果更可靠，一般最少做5個含水率試樣，含水率依次相差2%，且其中至少有兩個大于最優(yōu)含水率及兩個小于最優(yōu)含水率。試樣制備中，可按下式計算所需的加水量。制備試樣時必須使土樣中含水率分布均勻。式中 土樣所需加水量，kg； 風干含水率時土樣的質量，%w0 土樣風干總含水量，； w 要求達到含水率，%； （3）將擊實儀放在堅實的地面上，擊實筒內壁和底板涂一薄層凡士林，連接好擊實筒，與底板，安裝好護筒，檢查儀器各部件及配套設備的性能是否正常，并做好記錄。 （4）從制備好的一份

49、試樣中稱取一定數(shù)量土料，分3層或5層倒入擊實筒內并將土面整平，分層擊實。對于3層擊實的輕型擊實實法，每層土料的質量為600800g（其量應使擊實后試樣的高度略高于擊實筒的13），每層擊打25擊。如為手工擊實，應保證使擊實錘自由沿直線下落，錘擊點必須均勻分布于土面上；如為機械擊實，可將定數(shù)器撥到所需的擊數(shù)處，按動電鈕進行擊實。擊實后的每層試樣高度應大致相等，兩層交接面的土面應刨毛。擊實完成后，超出擊實筒的試樣高度小于6mm。 （5）用修土刀沿護筒內壁削挖后，扭動并取下護筒，測出超高（應取多個測點值平均，準確至0.1mm），沿擊實筒頂細心修平試樣，拆除底板。如試樣地面超出筒外，亦應修平。 （6）用推土器從擊實筒內推出試驗，稱量，準確至1g。從試樣中心取出兩個一定量的土料（輕型為1520g）平行測定土的含水率，稱量準確至0.01g，含水率的平行誤差不得超過1%。一般不重復使用土樣。 （四）成果整理 按下式計算擊實后各試樣的含水率 式中 w 含水率，%； m濕土質量，g； md試樣的干土質量，g； 按下式計算擊實后各試樣的干密度，計算至0.01gcm3 式中 rd干密度，gcm3； r濕密度，gcm3； w含水量，。 以干密度為縱坐標、含水率為橫坐標，繪制干密度與含水率的關系曲線。曲線上峰值點的縱、橫坐標分別代表土的最