土力學(xué)教學(xué)擊實(shí)試驗(yàn)填土的力學(xué)性質(zhì)課件

7.2.1擊實(shí)試驗(yàn)(Compactiontest)1.擊實(shí)儀

(Compactor)(圖7-1)7.2細(xì)粒料的擊實(shí)特性

7.2Compactioncharacteristicsoffinegrainedsoil7.2.1擊實(shí)試驗(yàn)(Compactiontest)71土力學(xué)教學(xué)擊實(shí)試驗(yàn)填土的力學(xué)性質(zhì)課件2室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備：擊實(shí)筒V=1000cm3；擊實(shí)錘w=25牛頓

試驗(yàn)條件：土樣分層n=3層；落高d=30cm；

擊數(shù)N=27/層

擊實(shí)能量

試驗(yàn)方法：對(duì)w=cosnst的土，分三層壓實(shí)；

測(cè)定擊實(shí)后的w、

，算定

d注意：僅適用于細(xì)粒土；對(duì)粗粒土，可用較大尺寸的擊實(shí)儀土室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備：擊實(shí)筒V=1000cm3；擊實(shí)錘w32.擊實(shí)曲線

(Compactioncurve)(圖7-2)（1）最優(yōu)含水量wop和最大干密度ρdmax或最大干容重γdmax

Optimumwatercontentwopandmaximumdrydensityρdmaxormaximumdryunitweightγdmax（2）飽和線(Saturatedcurve)(7-1)2.擊實(shí)曲線(Compactioncurve)(圖7-40481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度

d(g/cm3)飽和曲線

dmaxwop細(xì)粒土的壓實(shí)性-擊實(shí)曲線

具有峰值最大干密度

dmax最優(yōu)含水量Wop位于飽和曲線之下

粘性土透水性小，擊實(shí)過程中含水量幾乎不變，要想擊實(shí)到飽和狀態(tài)是不可能的。Sr=104812165含水量

Wop： 顆粒表面水膜很薄，相對(duì)移動(dòng)困難含水量=Wop： 水膜潤(rùn)滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封閉

氣泡，易排出含水量﹥Wop： 水膜潤(rùn)滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出;

水的相對(duì)含量增加

壓實(shí)機(jī)理顆粒破碎（細(xì)粒土較少）粒間聯(lián)結(jié)力被破壞，顆粒

間孔隙被壓縮土粒定向排列0481216202428含水量w(%)2.01.81.6干密度

d(g/cm3)飽和曲線

dmaxWop壓實(shí)與含水量細(xì)粒土的壓實(shí)性-壓實(shí)機(jī)理

含水量Wop： 顆粒表面水膜很薄，相對(duì)移動(dòng)困難壓實(shí)67.2.2影響擊實(shí)特性的因素Factorstoeffectcompactioncharacteristics1.含水量

(Watercontent)（1）偏干狀態(tài)(Drystate)（2）偏濕狀態(tài)(Wetstate)2.不同土類的影響（圖7-3）

Effectofdifferentsoils3.擊實(shí)功能的影響（圖7-4）

Effectofcompactionwork

擊實(shí)功能＝錘重×錘落高×擊數(shù)增大擊實(shí)功，ρdmax增大而wop變小P154表7-1為ρdmax和wop經(jīng)驗(yàn)數(shù)值7.2.2影響擊實(shí)特性的因素Factorstoe7土力學(xué)教學(xué)擊實(shí)試驗(yàn)填土的力學(xué)性質(zhì)課件8細(xì)粒土的壓實(shí)性-壓實(shí)功能

對(duì)于同一種土,最優(yōu)含水量和最大干密度并不恒定,而隨壓密功能變化，壓實(shí)功能愈大,最優(yōu)含水量愈小，相應(yīng)的最大干密度愈高超過最優(yōu)含水量后，壓實(shí)功能的影響隨含水量的增加逐漸減小。擊實(shí)曲線均靠近于飽和曲線0481216202428含水量w(%)1.91.71.5干密度

d(g/cm3)飽和曲線N=36N=29N=25N=18除了擊實(shí)功的影響，還應(yīng)考慮壓實(shí)時(shí)沖量的作用細(xì)粒土的壓實(shí)性-壓實(shí)功能對(duì)于同一種土,最優(yōu)含水量和最大干密9

7.2.3細(xì)粒料填筑標(biāo)準(zhǔn)的確定Determinationofplacementstandardforfinegrainedsoils

1.最優(yōu)含水量—偏離不超過±2％～3％2.壓實(shí)度（Compactiondegree）(7-2)7.2.3細(xì)粒料填筑標(biāo)準(zhǔn)的確定De10細(xì)粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

填土施工時(shí)應(yīng)將土料含水量控制在Wop左右，以期用較小的能量獲得最好的密度：在Wop的干側(cè)：常具有凝聚結(jié)構(gòu)。土質(zhì)比較均勻，強(qiáng)度較高，較脆硬，不易壓密。但浸水時(shí)易產(chǎn)生附加沉降。在Wop的濕側(cè)：常具有分散結(jié)構(gòu)。土體可塑性大，適應(yīng)變形的能力強(qiáng)。但強(qiáng)度較低，具有不等向性。在設(shè)計(jì)土料時(shí)應(yīng)根據(jù)填土的要求和當(dāng)?shù)赝亮系奶烊缓?，選定合適的含水量，一般要求為：細(xì)粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填土施工時(shí)應(yīng)將土料含水量控制在Wop左右，11Ⅰ、Ⅱ級(jí)土石壩Dc>95~98%III~Ⅴ級(jí)土石壩Dc>92~95%細(xì)粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

工程上常采用壓實(shí)度Dc，作為填方壓實(shí)密度控制的標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ、Ⅱ級(jí)土石壩Dc>95~98%細(xì)粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)工127.3.1滲透性(Permeability)

偏干擊實(shí)土的滲透性較大（圖7-5）7.3.2壓縮性(Compressibility)

偏濕擊實(shí)土的壓縮性較大7.3.3抗剪強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變特性

Shearstrengthandstress-straincharacteristics7.3細(xì)粒料的力學(xué)性質(zhì)（自學(xué)）

7.3Mechanicalcharacteristicsoffinegrainedsoil

濕化變形及水力劈裂7.3.1滲透性(Permeability)7.313圖7-5粘性土擊實(shí)的試驗(yàn)結(jié)果圖7-5粘性土擊實(shí)的試驗(yàn)結(jié)果141.反映抗拉性能的指標(biāo)

Parametersoftensileperformance—抗拉強(qiáng)度、最大拉伸應(yīng)變、拉應(yīng)力和拉應(yīng)變的關(guān)系

Tensilestrength,maximumtensilestrain,relationshipbetweentensilestressandtensilestrain2.抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)方法

Testmethodsoftensilestrength

—單軸拉伸法、土梁彎曲法和劈裂法

Uniaxialtensiontest,earthbeambendtest,Brazilian(Split)test

7.3.4抗拉強(qiáng)度（Tensilestrength）1.反映抗拉性能的指標(biāo)7.3.4抗拉強(qiáng)度（Tensile15圖7-6，7-73.粘性土受拉時(shí)強(qiáng)度和變形特性的影響因素

Effectfactorsofstrengthanddeformationcharacteristicsfortensionofcohesionsoil（1）干密度和含水量（圖7-6、圖7-7）

Drydensityandwatercontent（2）顆粒組成和礦物成份

Particleandmineralogicalcomposition圖7-6抗拉強(qiáng)度與含水率、干容重的關(guān)系圖7-6抗拉強(qiáng)度與含水率、干容重的關(guān)系圖7-7某粘性土的抗拉應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系εt(%)圖7-6，7-73.粘性土受拉時(shí)強(qiáng)度和變形特性的影響因素圖7167.4粗粒料的擊實(shí)特性

7.4Compactioncharacteristicsofcoarsegrainedsoils7.4.1無粘性粗粒土的擊實(shí)特性

Compactioncharacteristicsofcohesionlesscoarsegrainedsoils

無粘性粗粒土：＜0.075mm的顆粒質(zhì)量≤15％1.砂礫石的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

Compactionstandardofsandygravel（1）砂礫石的密實(shí)程度以相對(duì)密度衡量（2）最小γdmin和最大干密度γdmax的測(cè)定方法（3）砂礫料的壓實(shí)干容重與礫石含量P5有關(guān)（4）相對(duì)密度取值應(yīng)考慮地震烈度、壩高等7.4粗粒料的擊實(shí)特性

7.4Compaction17粗粒土的壓實(shí)性

擊實(shí)曲線壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于顆粒不易破碎或碾壓不易造成顆粒破碎的砂土或較小顆粒的砂礫石的壓實(shí)度，用相對(duì)密度Dr和孔隙率n雙控法來控制壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

Dr>0.7-0.75，n=20-23%不存在最優(yōu)含水量，在完全風(fēng)干或飽和狀態(tài)下易于擊實(shí)。在潮濕狀態(tài)下，存在假凝聚力，加大了阻力同細(xì)粒土不同，粗粒土在擊實(shí)過程中可以自由排水粗砂w=4~5%，中砂w=7%時(shí)，干密度最小

，

含水量w干密度

粗砂中砂粗粒土的壓實(shí)性擊實(shí)曲線壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于顆粒不易破碎或碾182.堆石（包括石渣）的壓實(shí)特性

Compactioncharacteristicsofrockfill(includingrockdebris)（1）影響堆石壓實(shí)的因素

Effectfactorsofrockfillcompaction①母巖性質(zhì)、級(jí)配和細(xì)粒含量

Original

rockproperties,gradingandfineparticlecontent②壓實(shí)功能的大?。∕agnitudeofcompactionwork）③含水量（Watercontent）（2）堆石壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的確定—經(jīng)驗(yàn)法或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

Determinationofcompactionstandardofrockfill－

experiencemethodorfieldcompactiontest2.堆石（包括石渣）的壓實(shí)特性19Compactioncharacteristicsofcohesivecoarsegrainedsoils粘性粗粒土：小于0.075mm的細(xì)顆粒含量大于15%1.含礫量對(duì)壓實(shí)性能的影響（圖7-8）

Effectofgravelcontentoncompactioncharacteristics（1）含礫量<30%～40%（2）含礫量>30%～40%，<60%～75%（3）含礫量>60%～75%7.4.2粘性粗粒土的擊實(shí)特性Compactioncharacteristicsof20圖7-8圖7-8粘性粗粒土含水率w、含礫量P5與干容重的關(guān)系圖7-8圖7-8粘性粗粒土含水率w、含礫量P5與干容重212.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

Choiceofcompactionstandard（1）含礫量<30%—用細(xì)粒料的擊實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行修正（2）含礫量>30%—粗粒土擊實(shí)試驗(yàn)(7-3)(7-4)2.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的選擇Choiceofcompac227.5.1粗粒料的測(cè)試方法

Testmethodofcoarsegrainedsoils1.試驗(yàn)儀器

(Testapparatus)—大型(直徑30cm以上)2.備樣的一些問題

(Someproblemsinsampling)（1）試樣級(jí)配的選用（Choiceofsoilgrading）（2）超徑粒的處理方法（圖7-9）

Treatmentofsizeexceededparticles7.5粗粒料的力學(xué)性質(zhì)

7.5Mechanicalpropertiesofcoarsegrainedsoils7.5.1粗粒料的測(cè)試方法7.5粗粒料的力學(xué)性23圖7-9圖7-9247.5.2粗粒土的滲透性

Permeabilityofcoarsegrainedsoils

1.粗粒含量

(Coarsegraincontent)（1）粗粒足夠多(礫石>40％～50％)—取決于粗粒含量(圖7-10(a))（2）粗粒含量不多(礫石<30％～40％)—取決于細(xì)粒含量(圖7-10(b))2.細(xì)粒的填充密實(shí)度

Fillcompactionoffineparticles7.5.2粗粒土的滲透性25圖7-10圖7-10粗粒、細(xì)粒含量與滲透系數(shù)的關(guān)系圖7-10圖7-10粗粒、細(xì)粒含量與滲透系數(shù)的關(guān)系261.壓縮條件下的變形特性

（圖7-11）

Deformationcharacteristicsoncompression（1）孔隙比（2）母巖性質(zhì)（3）級(jí)配和堅(jiān)硬程度

Gradingandhardness7.5.3粗粒土的變形特征

Deformationcharacteristicsofcoarse

grainsoils1.壓縮條件下的變形特性7.5.3粗粒土的變形特征

27Deformationcharacteristicsonshearconditions（1）應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系(Relationshipofstressandstrain)（2）曲線形狀的影響因素(Effectfactorsofcurveshape)①干密度(Drydensity)ρd

（圖7-12(a)）ρd增大，強(qiáng)度提高體變由剪縮變?yōu)榧裘洃?yīng)力應(yīng)變曲線由硬化型變?yōu)檐浕廷趪鷫?Confiningpressure)（圖7-12(b)）圍壓

增大，強(qiáng)度提高體變由剪脹變?yōu)榧艨s應(yīng)力應(yīng)變曲線由軟化型變?yōu)橛不?.剪切條件下的變形特性Deformationcharacteristicso28圖7-12圖7-12干容重、應(yīng)變及峰值強(qiáng)度的關(guān)系圖7-12圖7-12干容重、應(yīng)變及峰值強(qiáng)度的關(guān)系29Shearstrengthofcoarsegrainedsoils1.強(qiáng)度分量的機(jī)理

Mechanismofstrengthcomponent（1）抗剪強(qiáng)度組成(Compo