土力學(xué)與地基基礎(chǔ)2

1、2021-10-30土力學(xué)講座系列四11.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)2021-10-30土力學(xué)講座系列四21.3.1無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度 對(duì)無(wú)粘性土來(lái)說(shuō)，土體的松密程度對(duì)土的工程性質(zhì)影響很大。 土的密實(shí)程度越高，壓縮性越小，其工程特性越好； 土的密實(shí)程度越低，壓縮性越大，其工程特性越差。 描述土的松緊程度的指標(biāo)有干密度和孔隙比，密實(shí)度在一定程度上可用其孔隙比來(lái)反映 2021-10-30土力學(xué)講座系列四31.3.1 無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度 無(wú)粘性土的孔隙比的范圍受土粒的大小、形狀和級(jí)配的影響很大。因此即便兩種無(wú)粘性土具有同樣的孔隙比也未必表明他們處于同樣的狀態(tài)。 在工程上一般用相對(duì)密實(shí)度dr來(lái)衡量無(wú)粘性土

2、的松緊程度。它是用無(wú)粘性土自身最松和最密兩種極限狀態(tài)作為判別的基準(zhǔn)。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四4相對(duì)密實(shí)度dr 定義（理論表達(dá)式）minmax0maxeeeedrl定義（實(shí)用表達(dá)式）ddddddrdminmaxmaxminemax無(wú)粘性土處于最松狀態(tài)時(shí)的孔隙比，可由其最小干密度換算 emin無(wú)粘性土處于最密狀態(tài)時(shí)的孔隙比，可由其最大干密度換算 e0無(wú)粘性土的天然孔隙比或填筑孔隙比 dmax無(wú)粘性土的最大干密度 dmin無(wú)粘性土的最小干密度 d無(wú)粘性土的天然干密度或填筑干密度 2021-10-30土力學(xué)講座系列四5相對(duì)密實(shí)度dr1rdminee 無(wú)粘性土處于最密實(shí)的狀態(tài) 0rdmax

3、ee 無(wú)粘性土處于最緊密的狀態(tài) 在工程上，用相對(duì)密實(shí)度劃分無(wú)粘性土狀態(tài)如下： 310rd3231rd132rd疏松中密密實(shí)2021-10-30土力學(xué)講座系列四61.3.2 粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)粘性土的稠度 定義： 指粘性土在某一含水率下對(duì)外界引起的變形或破壞的抵抗能力，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。2021-10-30土力學(xué)講座系列四7粘性土的稠度2021-10-30土力學(xué)講座系列四8粘性土的稠度流動(dòng)狀態(tài)可塑狀態(tài)固體狀態(tài) 半固體狀態(tài) 剛沉積的粘土，本身不能保持其形態(tài)，極易流動(dòng) 外力作用可改變其形狀，而不改變其體積，并在外力卸除后仍能保持已獲得的形狀 水分蒸發(fā)，上覆沉積層厚度增加，含水率減小，體

4、積收縮 含水率減小,喪失可塑性，在外力作用下，易于發(fā)生破裂 體積不再收縮，空氣進(jìn)入土體，土的顏色變淡 2021-10-30土力學(xué)講座系列四9粘性土的稠度 粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粻顟B(tài)，可用某一界限含水率來(lái)區(qū)分，稠度界限（阿太堡）atterberg界限定義：2021-10-30土力學(xué)講座系列四10粘性土的稠度液限 流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)的界限含水率，可塑狀態(tài)的 上限含水率 塑限 可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水率，可塑狀態(tài)的 下限含水率 縮限 半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)的界限含水率，即粘性土隨 著含水率的減小而體積開(kāi)始不變的含水率。 lwpwsw2021-10-30土力學(xué)講座系列四11粘性土的稠度 粘性土

5、從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N狀態(tài)是逐漸過(guò)渡的，并無(wú)明確的界限。目前工程上只是根據(jù)某些通用的試驗(yàn)方法測(cè)定這些界限含水率。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四12塑限測(cè)定方法： 搓滾法和液塑限聯(lián)合測(cè)定法2021-10-30土力學(xué)講座系列四13塑限測(cè)定方法：搓滾法：調(diào)制均勻的濕圖樣，在毛玻璃上搓滾成3毫米直徑的土條，若這個(gè)時(shí)刻恰好出現(xiàn)裂縫，就把土條的含水率定為塑限液塑限聯(lián)合測(cè)定法：取代表性試樣，加入不同數(shù)量的純水，調(diào)制成三種不同稠度的試樣，用電磁落錐測(cè)定圓錐在自重作用下經(jīng)5秒后沉入試樣的深度。以含水率為橫坐標(biāo)，圓錐入土深度為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)紙上繪制關(guān)系曲線。入土深度2毫米所對(duì)應(yīng)的含水率為塑限。2021

6、-10-30土力學(xué)講座系列四14液限測(cè)定方法：液塑限聯(lián)合測(cè)定法： 土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（gb/t50123-1999）規(guī)定入土深度恰好為17毫米所對(duì)應(yīng)的含水率為17毫米液限，入土深度恰好為10毫米所對(duì)應(yīng)的含水率為10毫米液限。液塑限聯(lián)合測(cè)定法和碟式儀法 2021-10-30土力學(xué)講座系列四15液限測(cè)定方法：2021-10-30土力學(xué)講座系列四16液限測(cè)定方法：2021-10-30土力學(xué)講座系列四17縮限測(cè)定方法：收縮皿法 把土料的含水率調(diào)制到大于土的液限，然后將試樣分層填入收縮皿中，刮平表面，烘干，測(cè)出干土樣的體積并稱量至0.1克，按下式計(jì)算 10021wssmvvww2021-10-30土力學(xué)講

7、座系列四18塑性指數(shù) 液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）成為塑性指數(shù)pi塑性指數(shù)表示處于可塑狀態(tài)時(shí)土的含水率可變化幅度。塑性指數(shù)越大，可塑狀態(tài)含水率變化范圍也大。塑性指數(shù)是反映粘性土性質(zhì)的一個(gè)綜合性指標(biāo)。一般地，塑性指數(shù)越高，土的粘粒含量越高，所以常常用作粘性土地分類指標(biāo) 2021-10-30土力學(xué)講座系列四19液性指數(shù) ppplpliwwwwwwi粘性土即使具有相同的含水率，也未必處于同樣的狀態(tài)，與無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度相似，粘性土的狀態(tài)用液性指數(shù)來(lái)判別。液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對(duì)關(guān)系，表達(dá)了天然土所處的狀態(tài)。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四20判定pww 0

8、li土處于堅(jiān)硬狀態(tài) lpwww0 . 10li土處于可塑狀態(tài) wwl0 . 1li土處于流動(dòng)狀態(tài) 2021-10-30土力學(xué)講座系列四21注意 由于液限和塑限目前都是用擾動(dòng)土測(cè)定的，土的結(jié)構(gòu)已徹底破壞，而天然土一般在自重作用已有很長(zhǎng)的歷史，它獲得了一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以至于土的天然含水率大于它的液限也未必一定會(huì)發(fā)生流動(dòng)。含水率大于液限只是意味著：若土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，它將轉(zhuǎn)變?yōu)檎硿酀{。2021-10-30土力學(xué)講座系列四22土的壓實(shí)性 人們很早就用土作為建筑材料，而且知道要把松土擊實(shí)。公元前200多年，我國(guó)秦朝修筑馳實(shí)（行車大道），就有用“鐵錐筑土堅(jiān)實(shí)”的記載，說(shuō)明那時(shí)人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到土的密度和土的

9、工程特性有關(guān)。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四23土的壓實(shí)性 土的壓實(shí)性指在一定的含水率下，以人工或機(jī)械的方法，使土體能夠壓實(shí)到某種密實(shí)程度的性質(zhì)。 土工建筑物，如土壩、土堤及道路填方是用土作為建筑材料填筑而成，為了保證填土有足夠的強(qiáng)度，較小的壓縮性和透水性。在施工中常常需要壓密填料，以提高土的密實(shí)度和均勻性。填土的密實(shí)度常以其干密度來(lái)表示。 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究土的密實(shí)性是通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行的。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四24擊實(shí)試驗(yàn) 輕型：粒徑小于5毫米重型：粒徑小于40毫米3947cmv kgg5 . 2cmh5 .3025下，分三層擊實(shí)32104cmv kgg5 . 4cmh7

10、 .4556下，分5層擊實(shí)2021-10-30土力學(xué)講座系列四25擊實(shí)儀2021-10-30土力學(xué)講座系列四26影響土的壓實(shí)性的因素 含水率的影響對(duì)同一種土料，分別在不同的含水率下，用同一擊數(shù)將他們分層擊實(shí)，測(cè)定土樣的含水率和密度，然后以含水率為橫坐標(biāo)，干密度為縱坐標(biāo)，繪制擊實(shí)曲線。從圖中可以看出，當(dāng)含水率較小時(shí)，土的干密度隨著含水率的增加而增大，而當(dāng)干密度增加到某一值后，含水率繼續(xù)增加反而使干密度減小。干密度的這一最大值稱為該擊數(shù)下的最大干密度，此時(shí)對(duì)應(yīng)的含水率稱為最優(yōu)含水率。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四27影響土的壓實(shí)性的因素 擊實(shí)功能的影響 1. 實(shí)驗(yàn)室中的擊實(shí)功能是用擊數(shù)來(lái)反

11、映的，對(duì)同一種土，壓實(shí)功能小，則能達(dá)到的最大干密度也小，最優(yōu)含水率大；壓實(shí)功能大，則能達(dá)到的最大干密度也大，最優(yōu)含水率小2. 用同一種土料在不同含水率下分別用不同的擊數(shù)進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，就能得到一組隨擊數(shù)而異的含水率與干密度關(guān)系曲線。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四28影響土的壓實(shí)性的因素 1、土料的最大干密度和最優(yōu)含水率不是常數(shù)。最大干密度隨擊數(shù)的增加而逐漸增大，最優(yōu)含水率則逐漸減小。但是這種增大或減小的速率是遞減的，因而光靠增加擊實(shí)功能來(lái)提高土的干密度是有一定限度的。 2、含水率較低時(shí)擊數(shù)的影響顯著。當(dāng)含水率較高時(shí)，含水率與干密度的關(guān)系曲線趨近于飽和線，也就是說(shuō)，這時(shí)提高擊實(shí)功能是無(wú)效的。填料的含水率過(guò)高和過(guò)低都是不利的，過(guò)高惡化土體的力學(xué)性質(zhì)，過(guò)低則填土遇水后容易引起濕陷。 2021-10-30土力學(xué)講座系列四29影響土的壓實(shí)性的因素 土類和級(jí)配的影響 同樣的含水率情況下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指數(shù)越大，越難于壓實(shí)對(duì)于無(wú)粘性土，含水率對(duì)壓實(shí)性的影響沒(méi)有像粘性土那么敏感，其擊實(shí)曲線與粘性土是不同的，在含水率較大時(shí)得到較高的干密度。因此在無(wú)粘性土的實(shí)際填筑中，同時(shí)需要不斷灑水使其在較高含水率下壓實(shí)。無(wú)粘性土的填筑標(biāo)準(zhǔn)，通常是用相對(duì)密實(shí)度來(lái)控制的，一般不進(jìn)行擊實(shí)試