公路水运工程试验检测道路工程—土工试验培训资料

第四章土的力学性质

一击实试验

击实——使土变密实，强度提高

原理：施加能量，使土重新排列。粗粒土：咬合力

（现场施工）：分层填土，分层夯压。压实区域重叠细粒土：分子引力

最大干密度，最优含水率的概念

因素：水（水少水多都不好，达到最优含水率）

击实功（在一定限度内，击实功大，最大干密度大，最优含水率小）压实机械

土粒级配的影响

击实试验类型

轻型击实：≤20mm

重型：≤40

制样

干法：

1)试样风干或在低于50 ℃温度下烘干，将土碾碎，过筛。

2)按试样的塑限估计最优含水率，在最优含水率附近相差约2%的含水率制备至少5个，其中2个含水率大于塑限、2个小于塑限、1 个接近塑限。

3)洒水拌和均匀，静置备用。高塑性黏性土静置时间不得小于24h，低塑性黏性土不应小于12 h。

2 湿法：过筛后风干到至少五个含水率

击实

分3次或5次倒入筒中，每次按规定次数击实。算好击实后试样高，击完后余土高。

刮平测含水率和密度公式

单向固结试验

原理

土体的压缩由孔隙减少产生；饱和土的压缩需要一定时间（渗流固结）有效应力原理：1.饱和土体内总应力等于有效应力和孔隙水压力之和，其间关系总是满足：σ=σ′+μ

2.有效应力决定土的变形（压缩）与强度

先期固结压力：土在地质历史上曾经受过的最大固结压力。

先期固结压力与上覆土层自重的比较：超固结土，正常固结土，欠固结土

压缩性指标：

压缩系数：12

21

=-

e e

e

p p p

α

-

?

=

?-

压缩模量：1

1

s

e

E

a

+

=

压缩指数：12

2

1

lg()

c

e e

C

p

p

-

=

实验步骤：

（1）装试样：切好的环刀，外涂凡士林，刀口向下。

（2）在容器内顺次放上底板、湿润的滤纸和透水石，然后放入加压导环和传压活塞。调整杠杆使之水平。

（3）施加预压：为确保压缩仪各部位接触良好，施加1kPa的预压荷重，装好百分表，然后调整量表读数至零处。

（4）去掉预压荷载，立即加第一级荷载并开动秒表，荷重等级一般为50、100、200、300、400kPa。

（5）试验结束后迅速拆除仪器各部件，取出试样，必要时测定试验后的含水率。

注意：

1）如系饱和试样，应在施加第一级荷重后，立即向压缩容器注满水。如系非饱和试样，需用湿棉纱围住加压盖板四周，避免水分蒸发。

2）

推导这个，看需要哪些指标。

推导

公式

假设固体体积不变并且为1，有v s

V e V = 。001

2

11h h h e e -?=++ ，也就是说，01A A =，

00

s v0s v1

h h h

V V V V -?=++ 由001

2

11h h h e e -?=++，可以推出 2111

(1)h e e e h ?=-+

可以推出规范公式。压缩模量的推导类似

直接剪切试验：

土常常由于受剪而产生破坏，强度问题一般是指抗剪强度问题

与强度有关的三类工程问题：边坡稳定，地基承载力，挡土结构的土压力

强度指标：c,?

c:水膜与相邻土粒的分子引力，胶结物胶结

?：砂粒间摩擦阻力和锁固作用

实验步骤：

制样：

1.将环刀内侧涂上一层凡士林，刀刃相下放在土样上。

2.用刮土刀将环刀均匀压入土样，高出环刀上沿1-2mm为宜，然后用钢丝锯和刮土刀将土样两端刮平。

开始试验

1.对准上下剪切盒，插上销钉，下放滤纸，透水石，将土样放入盒内。

2.试样装好后，转动手轮，使上盒前端与测力计接触。顺次加上加压盖、钢珠、加压架。记下初始读数

3.根据试验设计施加垂直压力，注水，如果非饱和，包上湿棉花。

4.施加垂直荷载后，立即拔去销钉开动秒表，以0.8mm/min的速率剪切土样

5.当百分表读数不变或后退，继续剪切至4mm。如果测力计百分表无峰值，剪切至6mm

6.实验结束后，测定含水率。

试验方法

快剪：还没有来得及固结就被快速剪坏剪坏

固结快剪：充分排水之后快速剪坏

慢剪：充分排水后慢速剪坏

三个实验得出的强度指标不同

如何选择：土的渗透性，现场的排水条件，施工的快慢进度，

三轴试验：

直剪试验的缺点，三轴试验模拟实际的受力状态

试验方法：

两个阶段：加围压，加轴压

不固结不排水：施加围压和施加轴压的时候都不排水

固结不排水：施加围压排水，施加轴压不排水

固结排水：从始至终排水

无侧限抗压试验

制样：

试件直径和高度应与重塑筒直径和高度相同，一般直径为40～50㎜，高为100～120㎜.试件高度与直径之比应大于2，按软土的软硬程度采用2.0～2.5。

开始试验

1.将切削好的试件立即称量，准确至0.1g。同时取切削下的余土测定含水率。用卡尺测量其高度及上、中、下各部位直径，计算其平均直径Do。

2.在试样两端抹一薄层凡士林，如为防止水分蒸发，试件侧面也可抹一层薄凡士林。

3.将制备好的试件放在应变控制式无侧限抗压强度仪下加压板上，转动手轮，使其与上加压板刚好接触，调测力计百分表读数为零点。

4.以轴向应变1%/min～3%/min的速度转动手轮（0.06～0.12㎜/min），使试验在8～20min内完成。

5.应变在3%发前，每0.5%应变记读百分表读数一次；应变达3%以后，每1%应变记读百分读数一次。

6.当百分表达到峰值或读数达到稳定，再继续剪3%～5%应变值即可停止试验。如读数无稳定值，则轴向应变达20%时即可停止试验。

7.试验结束后，迅速反转手轮，取下试件，描述破坏情况。

8.若需测定灵敏度，则将破坏后的试件去掉表面凡士林，再加少许土，破坏其结构，放入重塑筒内，与重塑前尺寸相等，然后立即重复试验步骤进行试验。

CBR实验

按击实所得最佳含水量制备CBR试件;

1）称量试筒本身质量（m1），将试筒固定在底板上，放入垫块、滤纸，安上套环。

2）将试料按规定的层数和每层击数击实，求试料的最大干密度和最佳含水量。

3）将其余3份试料按最佳含水量制备三个试件。试料加水浸润时间，重粘土不少于24h，轻粘土12h，砂土1h，天然砂砾2h，取料测定每个试件的含水