土的性質及工程分類(2)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ? ? 3/ 0 01 8 7 cmgVm ????3/ mkNg ???? ?? 3/1 0 01 6 7 mkNgdd ???? ??( 1 ) 2. 66 ( 1 0. 119 8 )1 1 0. 5931. 87swde ?????? ? ? ? ?0 .1 1 9 8 2 .6 6 5 3 .7 %0 .5 9 3srwdSe?? ? ?3s a t 2 .6 6 0 .5 9 3 1 0 2 0 .4 k N / m1 1 0 .5 9 3s wde e?? ??? ? ? ???320 . 4 10 10 . 4 kN/ ms at w? ? ?? ? ? ? ? ? 土的三相比例指標 無粘性土的密實度 根據密實度不同，天然狀態下無粘性土處于從緊密到松散的不同物理狀態，并很大程度地影響無粘性土的工程性質。 1. 孔隙比 e 孔隙比 e可用來表征砂土的密實度。對于同一種土，當孔隙比小于某一限度時，處于密實狀態?？紫侗扔?，土愈松散。但是不能反映級配的影響 密實度 表征土體的密實程度 評價指標 不同級配所能達到的密實度是不同的 2. 相對密實度 Dr m i nm a xm a xeeeeDr ???砂土在天然狀態下孔隙比 砂土在最密實狀態時的孔隙比 砂土在最松散狀態時的孔隙比 當 Dr=0時， e= emax ， 表示土處于最疏松狀態 。當 Dr=， e= emin ，表示土體處于最密實狀態 Dr≤1/3 疏松狀態 1/3＜ Dr≤2/3 中密狀態 2/3＜ Dr≤1 密實狀態 無粘性土的密實度 3. 按動力觸探確定無粘性土密實度 天然砂土的密實度，可按原位標準貫入試驗的錘擊數 N進行評定。天然碎石土的密實度，可按原位重型圓錐動力觸探的錘擊數 (GB500072022) 密 實 度 按 N 評定砂石 按 松 散 稍 密 中 密 密 實 N≤10 ≤5 10＜ N≤15 5＜ ≤10 15＜ N≤30 10＜ ≤20 N＞ 30 ＞ 20 動力觸探 :（ 1）鉆孔，貫入器放入孔底； （ 2） 76cm高度自由下落將貫入器 擊入土中 30cm的所需錘擊數 N 無粘性土的密實度 4. 例題分析 【例】 某砂土試樣 ,試驗測定土粒相對密度 ds=，含水量ω=%，天然密度 ρ=。 已知 1000cm3干 砂最密實狀態時質量 ms1=，最疏松狀態時質量 ms2=。 求此砂土的相對密實度 Dr，并判斷其密實狀態。 【 解 】 ( 1 ) 2. 7 ( 1 0. 094 3 )1 1 0. 781. 66swdwe ????? ? ? ? ?砂土在天然狀態下的孔隙比 砂土最小孔隙比 31m a x 1 .6 2 g / c msd mV? ??m i nm a x1 0 .6 7swdde ??? ? ?砂土最大孔隙比 32m i n 1 .4 5 g / c msd mV? ??m a xm i n1 0 .8 6swdde ??? ? ?m i nm a xm a x ????eeeeDr相對密實度 Dr 中密狀態 無粘性土的密實度 1. 粘性土的界限含水量 0 固態 可塑狀態 流動狀態 塑限 wP 液限 wL 粘性土的物理特性 可塑性 : 土體在外力作用下可被塑成任何形狀而不開裂，外力去掉后仍可保持原狀 界限含水量 : 粘性土由某一種狀態轉變為另一種狀態的分界含水量。 不同的粘性土， ws、 wp、 wL 大小不同 半固態 含水量 w 縮限 ws 隨土中水分不斷蒸發，體積不再縮小時的界限含水量 阿特堡界限 (Atterberg limit) 粘性土的物理性質 O 半固態 Vs+Va Vs 固態 可塑態 液態 ws wP wL w 水 V 顆 粒 碟式液限儀 : 土裝碟內 , 刮平劃槽 , 將碟抬高 10mm, 自由下落 ,連續 25次 , 土槽合攏剛好 13mm, 此時含水量即為液限 液塑限聯合測定儀 下沉深度 10mm所對應的含水量為液限 , 2mm對應的為塑限 粘性土的物理性質 2. 粘性土的塑性指數和液性指數 塑性指數 IP: 液限與塑限的差值 (省去 %)， 即土處在可塑狀態含水量的變化范圍 塑性指數的大小取決于土顆粒吸附結合水的能力 ,即與土中粘粒含量有關。粘粒含量越多 ,塑性指數就越高 . 液性指數表征土的天然含水量與界限含水量間的相對關系。當IL≤0時 , w≤wP, 土處于堅硬狀態 。 IL＞ 1時 , w＞ wL, 土處于流動狀態。根據 IL值可以直接判定土的軟硬狀態 p L PI w w??液性指數 IL: 粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數之比 PLPwwII??狀態 液性指數 堅硬 硬塑 可塑 軟塑 流塑 IL≤0 0＜ IL≤ ＜ IL≤ ＜ IL≤1 IL＞ 1 粘性土的物理性質 3. 粘性土的靈敏度 0qqS ut ?原狀土的無側限抗壓強度 重塑土的無側限抗壓強度 = 原狀土 結構性 粉碎 重塑 相同含水量、密度 重塑土 強度降低 ??03?? uquq??相同含水量、密度 土的靈敏度愈高，結構性愈高，受擾動后強度降低就愈多，施工時應特別注意保護基槽，保證結構不擾動，避免降低地基強度。 粘性土的物理性質 1 .0 2 .02 .0 4 .04 .0tttSSS?????低靈敏 中等靈敏 高靈敏 粘性土結構受擾動時，強度降低。 擾動停止后 ，強度又逐漸增長，該性質稱為土的觸變性。 土體中土顆粒、離子和水分子體系隨時間趨于新的平衡狀態。即土的結構逐步恢復而導致強度恢復。它是土結構隨時間變化的宏觀表現。 目前尚無合理描述土觸變性的方法和指標 4. 粘性土的觸變性 ?lgt結構強度恢復 結構破壞 結構未破壞 基本原理 粘性土的物理性質 孔隙水 在水頭差作用下 滲透：水通過土孔隙流動的現象 滲透性：土允許水流透過的性質 造成水量損失，影響工程效益 引起土體內部應力狀態的變化，從而改變水土建筑物或地基的穩定條件，甚者將釀成破壞事故 本節主要討論水在土體中的滲透性及滲透規律，滲透力、及滲透變形等問題。 土的滲透及滲流 滲流量 滲透變形 石壩 浸潤線 透水層 不透水層 石壩壩基壩身滲流 土（巖）的滲透性 滲透壓力 滲流量 滲透變形 透水層 不透水層 基坑 板樁墻 板樁圍護下的基坑滲流 土（巖）的滲透性 工程事故舉例 美國 Teton壩 概況： 土壩，高 90m，長 1000m，建于197275年， 1976年 6月失事 損失： 直接 8000萬美元，起訴5500起 , ，死14人 , 受災 ， 60萬畝土地， 32公里鐵路 原因： 滲透破壞－水力劈裂 土（巖）的滲透性 1976年 6月 5日上午 10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。 土（巖）的滲透性 美國 Teton壩 11:00 左右 洞口不斷擴大并向壩頂靠近，泥水流量增加 土（巖）的滲透性 美國 Teton壩 11:30 洞口繼續向上擴大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現一滲水洞。流出的泥水開始沖擊壩趾處的設施。 土（巖）的滲透性 美國 Teton壩 11:57 壩坡坍塌，泥水狂瀉而下 土（巖）的滲透性 美國 Teton壩 12： 00過后 坍塌口加寬 土（巖）的滲透性 美國 Teton壩 洪水掃過下游谷底，附近所有設施被徹底摧毀 土（巖）的滲透性 美國 Teton壩 失事現場目前的狀況 土（巖）的滲透性 美國 Teton壩 一、達西定律 結論 ： 水在土中的滲透速度與試樣的水力梯度成正比 水力梯度，即沿滲流方向單 位距離的水頭損失 達西定律 : v=ki q=kiA 土（巖）的滲透性 1856年法國學者Darcy對 砂土 的滲透性進行研究 粗粒土： ①礫類土水力梯度較大時滲流為紊流 ②砂土中滲透速度 vcr= cm/s 適用條件 i v i0 層流（線性流） —— 大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較重的粘性土 兩種特例 粘性土： 致密的粘土 ii