高等土力學讀書報告

1、高等土力學讀書報告姓名： 楊耀輝 學院： 水利與土木工程學院 專業(yè)： 水利工程 學號： 1338020126 無粘性土顆粒組成的類型與基本性質(zhì) 一 無粘性土顆粒組成類型與分類1顆粒組成顆粒組成是研究無粘性土基本性質(zhì)的主要依據(jù)，通常以各粒徑含量的累積曲線或分布曲線表示。均勻土：分布曲線是單峰形式，各粒徑都有一定的含量，峰值粒徑含量占絕對優(yōu)勢，其破壞形式主要是流土破壞。單峰形：峰值遠離中值，呈左偏峰，出現(xiàn)雙峰時右峰較低，兩峰連續(xù)，谷點里粒徑至少占4%至5%，曲線無明顯平緩段，集中在某段，無峰值。不均勻土：級配連續(xù)和級配不連續(xù)。雙峰形：雙峰間有間斷，有的相連接，但最低點粒徑含量小于或等于3%，累積曲

2、線呈椅子形，出現(xiàn)臺階。2均勻土的區(qū)分原則和方法均勻土特點：級配不良，壓實性差，孔隙率大，穩(wěn)定性差。太沙基指出的砂最不穩(wěn)定。對于均勻土的確定尚不統(tǒng)一,下列有幾種方法標準：（1）的土叫均勻土（2）的土叫均勻土（3）之間的叫均勻土把不均勻土進一步分為級配連續(xù)和級配不連續(xù)兩種。.級配不連續(xù)的土的基本性質(zhì)顆粒組成特征這類土的粒徑大于5的礫卵石，細料為砂土類粒徑普遍小于1.0在顆分曲線上有雙峰值，谷底粒徑含量小于3%。土孔隙體積、粗料的骨架作用與細料含量的關系細料含量：指谷底粒徑（0.55mm）小于谷底粒徑累積百分含量值。細料含量少時，不足以充滿粗料孔隙，也就不破壞粗料的骨架作用，其性質(zhì)仍取決于粗料。但隨

3、細料的含量的增加，混合料密度增加，孔隙相應減小，到細料超出一定含量時，混合料性質(zhì)就取決于細料。最優(yōu)級配的細料含量P=25%到30%。混合料中開始參與骨架作用的細料含量；并考慮到無粘性土一般；得出細料含量與孔隙率的關系 理想狀態(tài)下的計算式：其中；在理想狀態(tài)下：。為使P含量與實際相符，就要考慮粗料孔隙體積被撐開的影響，由實驗分析知隨增大而增大，且；我們?nèi)〈至峡紫堵蕿?.3，則 但在實際中，混合料中細料是多少要撐開粗料孔隙的，所以理論計算的P要小于實際中的。實際值小于它時表明細料沒填滿粗料孔隙；實際值大于它時細料填滿粗料孔隙且與粗料共同組成骨架；當實際值等于它時認為混合料有最優(yōu)級配料。 滲透系數(shù)與細

4、料含量的關系；P30%時填不滿孔隙，對滲透系數(shù)起控制作用的是粗料。P30%時孔隙與細料產(chǎn)生關系。P70%時粗料只起填充作用，對滲透系數(shù)的影響減少直到消失。 4.級配連續(xù)土的基本性質(zhì)級配連續(xù)土的性質(zhì)： Cu>10 1<Cc<3確定粗細料的區(qū)分粒徑的標準進行探討：1)d=12為區(qū)分粒徑（主要用于區(qū)分土的滲透穩(wěn)定性）；2)d=5為區(qū)分粒徑（用于區(qū)分和研究土的壓實性）； 3) 粗料被細料撐開為準則，pop=30%35%。5.結(jié)論將細料含量進一步引伸到級配連續(xù)中來，關鍵變成確定細料含量的粒徑值。特征粒徑與特征參數(shù)特征粒徑有效粒徑d10；等效粒徑d20； 哈增粒徑d60 ；分界粒徑d30

5、，土中小于或等于d30的部分為填料，大于d30的部分為土的骨架，控制粒徑d70,不均勻土中粗料開始起控制作用的粒徑，太沙基控制粒徑d85。 6特征參數(shù)不均勻系數(shù)Cu是反映土的組成離散程度的參數(shù)，Cu值越大，土越不均勻。但不能反映顆粒級配曲線的形狀、類型及細料含量的多少。曲率系數(shù)Cc表明顆粒級配曲線的類型及細料含量。Cc1.0，級配不連續(xù)，且細料含量大于30%。Cc5.0，級配不連續(xù)，且細料含量小于30%。1Cc5，級配連續(xù)土，內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。細料含量P表示不均勻土中粗顆粒的孔隙被細顆粒填充程度的指標。一般以細料占總重量的30%作為評價細料填滿粗料孔隙體積的界限指標。無粘性土的滲透穩(wěn)定特性及抗?jié)B強

6、度1. 無粘性土的滲透破壞形式和判別方法無粘性土的滲透破壞形式 從滲透破壞機理的角度將破壞形式分為：流土，管涌，接觸流失和接觸沖刷四類。1）流土：局部土體的集體流失，發(fā)生在滲流出口無任何保護的情況下2）管涌：細顆粒被集體帶出，多發(fā)生在砂礫石土層中，根據(jù)發(fā)展形態(tài)的不同分為：發(fā)展型：細顆粒連續(xù)不斷的帶出，土體不能承受更大的水頭，甚至出現(xiàn)土體所承受的水頭有所下降的情況 非發(fā)展型：出現(xiàn)管涌現(xiàn)象不久，細顆粒停止流失，當繼續(xù)增大水頭，管涌繼續(xù)出現(xiàn)，土體承受的水力比降增大，土體最后以流土的形式破壞。（實際是過渡型）3)接觸流失：發(fā)生在垂直方向上，粗、細顆粒 的接觸層面間，包括接觸管涌和接觸流失4)接觸沖刷：

7、發(fā)生在水平方向上以上四種破壞形式中，前兩種發(fā)生在單一土層中，后兩種發(fā)生在成層土中。單一土層的滲透破壞形式又可細分為：流土、管涌、過渡型三種。對于過渡型，當土體處于密實狀態(tài)可能呈流土型，疏松狀態(tài)呈管涌型。2.滲透破壞形式的判別方法：主要有三種：單一因素法：1）依斯托美娜的不均勻系數(shù)法：a. Cu<10: 流土型，允許抗?jié)B比降 i =0.4b. 10<Cu<20：過渡型，i =0.2,不適用(沒有區(qū)分連續(xù)和不連續(xù),也沒有考慮細料含量，過于籠統(tǒng))c. Cu>20：管涌型，i =0.1 ,不適用(理由同上)2） 普拉維登的細料粒徑對比法：（適用于級配連續(xù)土） a. D0/d1.

8、3 非管涌土 b. D0/d1.3 管涌土其中：D0為孔隙平均粒徑,主要取決于細料直徑，d取為d3。D0由下式計算：當滿足判別式：時，為流土，否則就為管涌。雙因素法：康德拉且夫同時考慮了曲線形狀和混合料中粗料的孔隙率兩種因素，以混合料中粗料的孔隙率nck與粗料單獨存在時的孔隙率n2相比較，給出判別滲透破壞形式的準則： 1） nck> n2時，粗料處于互不接觸的狀態(tài)，破壞形式為流土，由分析結(jié)果認為 n250%2）nck< n2時，為管涌a. D0>(d70)z時，為整體管涌：細顆粒不斷被滲流帶出土體b. D0<(d70)z時，為局部管涌，即：過渡型 該方法的缺點在于：將級

9、配連續(xù)土全歸于過渡型。 綜合分析方法：將無粘性土先根據(jù)顆粒組成特征分成幾種類型，分別提出相應得判別標準，這樣使得分析方法更加簡單，分析結(jié)果更為可靠。不均勻土，又分為級配連續(xù)和級配不連續(xù)土。1） 均勻土：破壞形式為流土2） 不均勻土： 級配不連續(xù)土的滲透破壞特性： a. 破壞形式取決于細料含量 細料全部充滿粗料孔隙：破壞形式為流土細料未充滿粗料孔隙：破壞形式為管涌或過渡型 b. 以最優(yōu)細料含量Pop作為判別滲透破壞形式的標準Pop=（0.3+3n2-n）/（1-n）谷底粒徑含量P<0.9Pop，管涌（P<25%,從工程實際出發(fā)） P>1.1Pop，流土（P>35%）P=0

10、.91.1Pop，過渡型（P=25%35%） 級配連續(xù)土的滲透破壞特性：a. 分界粒徑：（最優(yōu)細料含量法） P<0.9Pop,管涌，P<25% P>1.1Pop，流土，P>35% P=0.91.1Pop,過渡型, P=25%35%b. 孔隙平均直徑法： Do=0.63nd20Do> d3 ， 管涌Do< d3 ， 流土 Do= d3d5 ，過渡型 天然無粘性土滲透破壞形式的綜合判別法：水利水電科學研究院法，從均勻土和非均勻土來劃分。3.無粘性土的抗?jié)B強度流土型：1)太沙基公式：iBn=(Gs-1)(1-n) ，比實際值約小15%20%2)扎馬林公式：iBn=

11、(Gs-1)(1-n)+0.5n管涌型：1)依斯托美娜：dB允許的可移動的細顆粒粒徑土體孔隙平均直徑，可有文獻1 的關系確定。2)康德拉且夫方法：紊流：層流：水科院確定無粘性土抗?jié)B比降的方法：1) 連續(xù)級配管涌型土的抗?jié)B比降：icr =2.2(1-n)2(Gs-1)d5/d202)級配不連續(xù)土的抗?jié)B比降：可引用以上公式或者通過試驗確定3)根據(jù)滲透系數(shù)K確定抗?jié)B比降：根據(jù)圖1-1和J-K關系曲線確定。無粘性土抗?jié)B比降的變化范圍及其允許值：抗?jié)B比降土的抗?jié)B破壞形式流土過渡型管涌Cu5Cu>5級配連續(xù) 級配不連續(xù)J破壞J允許O.81.0O.40.51.01.5O.50.8O.40.80O.250.40O.20.4O.150.25O.100.30.100.2注：表中所列數(shù)據(jù)只適用于滲流出口無反濾保護的情況，大值用