土的压实性
土力学第十章 土的动力性质和压实性.doc
土力学第十章土的动力性质和压实性第十章土的动力性质和压实性第一节土在动荷载作用下的变形和强度特性一、作用于土体的动荷载和土中波车辆的行驶、风力、波浪、地震、爆炸以及机器的振动，都可能是作用在土体的动力荷载。
这类荷载的特点，一是荷载施加的瞬时性，二是荷载施加的反复性（加卸荷或者荷载变化方向）。
一般将加荷时间在10s以上者都看做静力问题，10s以下者则应视作动力问题。
反复荷载作用的周期往往短至几秒、几分之一秒乃至几十分之一秒，反复次数从几次、几十次乃至千万次。
由于这两个特点，在动力条件下考虑土的变形和强度问题时，往往都要考虑速度效应和循环（振次）效应。
考虑速度效应时，需要将加荷时间的长短换算成加荷速度或相应的应变速度，加荷速度的不同，土的反应也不同。
如图10-1所示，慢速加荷时，土的强度虽然低于快速加荷，但承受的应变范围较大。
循环（振次）效应是指土的力学特性受荷载循环次数的影响情况。
图10-2是说明振次效应的一个实例，土中σf表示静力破坏强度，σd为动应力幅值，σs是在加动应力前对土样所施加的一个小于σf的竖向静偏应力。
由图可见，振次愈少，土的动强度愈高。
随着动荷载反复作用，土的强度逐渐降低，当反复作用10次时，土样的动强度（σd+σs）几乎与静强度σf相同，在加大作用次数，动强度就会低于静强度。
所以，对于动荷载，除了必须考虑其幅值大小以外，尚应考虑其说包含的频率成分和反复作用的次数。
当汽车通过路面或火车通过轨道时，将动荷传到路基上，它们荷载的周期不规则，可从0.1s到数分钟，其特点是反复多次加荷，而且循环次数很多，往往多达103次以上。
因此必须从防止土体反复应变产生疲劳的角度考虑其性质变化。
地震荷载也是随机作用的动荷载，一般为0.2~1.0s的周期作用，但次数不多。
位于土体表面、内部或者基岩的振源所引起的土单元体的动应力、动应变，将以波动的方式在土体中传播。
土中波的形式有以拉压应变为主的纵波、以剪应变为主的横波和主要发生在土体自由界面附近的表面波（瑞利波）。
测泥土压实度的方法
测泥土压实度的方法测泥土的压实度是评价土壤物理性质的一个重要指标，通常用于土壤工程领域、农业领域以及土地开发和建设领域。
测泥土的压实度有多种方法，下面将介绍其中几种常见的方法。
1. 握实度法握实度法也称为土壤感觉压实法，是一种简便、常用的测定土壤压实度的方法。
该方法使用握实度计对土壤进行握压，通过对土壤的手感进行评估来判断其压实度。
通常，握实度计是一个带有刻度的圆环，用来握住土壤样品并测定握实度。
使用握实度法测定土壤压实度的步骤如下：1) 选择代表性的土壤样品。
2) 将土壤样品适当湿润，使其在握壁环的两面之间形成一个小球状。
3) 将握壁环轻轻放在土壤样品的两面之间。
4) 握住握壁环，用适当的力道压实土壤。
5) 根据压实土壤的感觉，判断土壤样品的压实度。
握实度法的优点是简便易行，不需要特殊设备，只需要一个握实度计和代表性的土壤样品即可进行测试。
然而，该方法的缺点是主观性较强，不够精确，容易受到操作者个人经验和感觉的影响。
2. 土壤容重法测定法土壤容重法是一种精确测定土壤压实度的方法，用来测定单位体积土壤的质量。
该方法通过测定一定体积的土壤质量来计算土壤容重，从而评估土壤的压实度。
常用的土壤容重测定方法有铁筒法和圆柱体法。
铁筒法测定土壤容重的步骤如下：1) 选择代表性的土壤样品。
2) 准备一个已知容积的铁筒，固定在一个支架上。
3) 将土壤样品填入铁筒中，并按照一定的规程压实土壤。
4) 移除多余的土壤，并用刮板将土壤表面平整。
5) 称量装有土壤的铁筒，得到土壤的质量。
6) 根据铁筒的容积和土壤的质量计算土壤容重。
土壤容重法的优点是比较精确可靠，可以提供相对准确的数据，适用于较为严谨的科学研究和土壤工程设计。
然而，该方法需要较为复杂的设备和流程，操作较为繁琐，需要一定的技术要求。
3. 剪切强度法测定法剪切强度法是一种常用于土壤工程领域的测定土壤压实度的方法。
该方法通过测定土壤的抗剪强度来评估土壤的压实程度。
土的击实试验
土的击实试验土的击实试验也称为土的压实性试验，是用来评估土壤在受到作用力的情况下的变形和抗力特性的试验。
土壤是建筑、基础设施和道路等建设工程的重要组成部分，因此了解其力学性质对于保证工程质量至关重要。
下面将介绍这一试验的步骤、设备和数据处理方法。
步骤：1. 准备深度10-15厘米的土样。
为了获得精确的测试结果，应在同一地点分别进行多次采样，并将所有样品混合在一起以获得具有代表性的土样。
2. 将土样倒入铸模中。
铸模可以是一个圆柱体或一个立方体，其尺寸通常为10厘米x20厘米或15厘米x30厘米。
3. 用手或专用的工具将土均匀地压实到铸模中，直到土壤的表面与模板顶部水平对齐。
轻轻敲打铸模四周，以确保土的均匀分布和无气孔。
4. 称重，并记录整个系统（铸模+土）的重量，即为初试重。
5. 将冲击头沿着铸模中心的轴线向下落。
落下高度通常为30厘米至60厘米之间。
这个过程被称为一个冲击。
6. 重复第5步，使其共冲击5次，并记录每次冲击后的土样高度。
7. 重复所有步骤，并使用不同的落下高度来获得多组试验数据。
设备：1. 冲击头和杆：用于在土样上施加力。
2. 铸模：一个可以容纳土样并允许垂直冲击落下的方形或圆形的金属或塑料容器。
3. 电子天平：用于称量整个系统的重量。
4. 支架：用于确保冲击头的落下高度和角度的一致性。
数据处理：1. 根据试验结果，绘制出土的应变-压实度曲线。
压实度是指土壤受到冲击后的压缩程度，通常表示为土的单位体积受到的压缩量。
应变是指土壤受到作用力产生的形变。
通过绘制这种曲线，可以评估土壤的压缩性。
2. 根据试验数据，计算每个冲击高度下的压实比例。
压实比例是指每个冲击所压实的土体积与未压实的土体积之比。
通过这项计算，可以明确不同压实高度的冲击力对土壤的影响。
3. 根据压实比例，将所获得的所有数据绘制成压实比例-落下高度曲线。
此曲线显示冲击高度与土壤的压实程度之间的关系，这也被称为曲线。
4. 使用曲线，评估土壤的压实度和压实性质。
土 的 压 实
ρd
无粘性土的击实曲线和粘性
土击实曲线不同，在含水量
较大时得到较高的干密度，
因此在无粘性土实际填筑中，
通常要不断洒水使其在较高
的含水量下压实
0 无粘性土的击实曲线 ω
ρd 级配
好 一般
不好
0
ω
说明：土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于压实，级配 不良的土，不易压实，因为级配良好的土有足够的细粒去充填较粗粒形成 的孔隙，因而能获得较高的干密度
四、路基填料的选择
路基填筑压实质量标准
• 1）巨粒土，级配良好的砾石混合料是较好的路基填料，粗粒土、细粒土中的低液限黏质土都具有较高 的强度和足够的水稳定性，属于较好的路基填料。
• 2）砂土可用作路基填料，但由于没有塑性，受水流冲刷和风蚀易损坏，在使用时可掺入黏性大的土； 轻、重黏土不是理想的路基填料，规范规定：液限大于50、塑性指数大于26的土、含水量超过规定的土， 不得直接作为路堤填料，需要应用时，必须采取满足设计要求的技术措施（例如含水量过大时加以晾 晒），经检查合格后方可使用；粉土必须掺入较好的土体后才能用作路基填料，且在高等级公路中，只 能用于路堤下层（距路槽底0.8m以下）
土§的1压.5实性对工程的意土义的压实性
土的压实性
又称土的击实性，是指采用人工或机械对土施以夯打、振 动、碾压等作用，使土体变得密实、以提高土的强度、减 小土的压缩性和渗透性。
工程意义
稳定性及变形要求 地基处理
研究击实性的目的
以最小的能量消耗获得最大的压实密度
击实方法
室内击实试验 现场试验: 夯打、振动、碾压
• 3）黄土、盐渍土、膨胀土等特殊土体不得已必须用作路基填料时，应严格按其特殊的施工要求进行施 工。淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐殖物质的土不得用作路基填料。
2.7 土的动力特性(压实特性)
土力学讲座系列四
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击实试验
土力学讲座系列四
轻型：粒径小于5毫米
V 947cm3 G 2.5Kg
H 30.5cm
25下，分三层击实
重型：粒径小于40毫米
V 2104cm3 G 4.5Kg
H 45.7cm
56下，分5层击实
2.7 土的动力特性（土的压实特性）
贵州大学土木工程建筑学院
Байду номын сангаас
土力学讲座系列四
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土的压实性
人们很早就用土作为建筑材料，而 且 知 道 要 把 松 土 击 实 。 公 元 前 200 多年，我国秦朝修筑驰实（行车大 道），就有用“铁锥筑土坚实”的 记载，说明那时人们已经认识到土 的密度和土的工程特性有关。
料在相同击实功能下 的最大干密度和最有 含水率不同。对于轻
wop wop 1 P5 wab P5
型击实试验，可按下
式修正
土力学讲座系列四
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土的振动液化-----**砂土的液化
液化：任何物质转化为液体的行为或过程
砂土液化：砂土在突发的动荷载作用下，不 能在短时间排水固结，为抵抗剪力引起的体 积缩小的趋势，将产生很大的孔隙水压力， 从而导致土体的抗剪能力完全丧失的现象。
土力学讲座系列四
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土的压实性
土的压实性指在一定的含水率下，以人工或 机械的方法，使土体能够压实到某种密实程 度的性质。
土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用 土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有 足够的强度，较小的压缩性和透水性。在施 工中常常需要压密填料，以提高土的密实度 和均匀性。填土的密实度常以其干密度来表 示。
2.3 土密实度、压实和工程分类
掌握
粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%
掌握
塑性指数Ip>10的土
10<Ip≤17 Ip>17 粉质粘土 粘土
2.6 土的渗透性
土的渗透性
水透过土体孔隙的现象成为渗透osmosis
土具有被水透过的性能称为土的渗透性 permeability
渗透理论
一、渗透模型
假设： 渗流模型的流量等于真 实渗流的流量；
3. 液限测定方法：
液塑限联合测定法和碟式仪法
液塑限联合测定法：以圆锥体入土深度 17mm土样含水量即液限。 《 土 工 试 验 方 法 标 准》 （ GB/T501231999 ）规定 76g 圆锥仪入土深度恰好为 17 毫米所对应的含水率为17 毫米液限， 与碟式仪入土深度恰好为10 毫米所对应 的含水率为10毫米液限一致。
砂土
土的名称 砾砂 粒组含量 粒径大于2mm的颗粒 占全质量25 ~50% 粒径大于0.5mm的颗 粒超过全质量50% 粒径大于0.25mm的 颗粒超过全质量50% 粒径大于0.075mm的 颗粒超过全质量85% 粒径大于0.075mm的颗 粒超过全质量50%
粗砂
中砂 细砂
粉砂
粉土 塑性指数Ip≤10的土 粘性土
粘性土从一种状态转变为另外一种状态 是逐渐过渡的，并无明确的界限。
2. 塑限测定方法：
搓滚法和液塑限联合测定法
塑限测定方法：
搓滚法： 调制均匀的湿图样，在毛玻璃上 搓滚成3毫米直径的土条，若这个时刻恰好 出现裂缝，就把土条的含水率定为塑限
液塑限联合测定法： 取代表性试样，加入 不同数量的纯水，调制成三种不同稠度的 试样，用电磁落锥测定圆锥在自重76g作用 下经5～15秒后沉入试样的深度。以含水率 为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双 对数纸上绘制关系曲线。入土深度2毫米所 对应的含水率为塑限。
土工压实度计算公式
土工压实度计算公式 土工压实度是指土壤在压实过程中密度的增加程度，是评价土壤压实性质的重要指标。
通过计算土工压实度可以了解土壤的压实特性及工程性质，指导土工工程设计和施工。
本文将介绍土工压实度的计算公式及其应用。
一、土工压实度的定义： 土工压实度（R）是指土壤由松散状态变为固结状态时松散状态下体积的变化量与固结状态体积之比。
二、土工压实度的计算公式：根据土工压实度的定义，可以得出如下计算公式：R = (V2 - V1) / V1 其中，R为土工压实度，V1为松散状态下土壤的体积，V2为固结状态下土壤的体积。
三、土工压实度计算公式的应用：1. 工程设计中的应用： 通过计算土工压实度可以评估土壤的固结特性，为土工工程设计提供参考。
例如，在道路工程设计中，土工压实度可以用来确定路基土的压实程度，以保证路基的稳定性和承载力。
2. 施工监测中的应用： 在土工工程施工过程中，通过监测土工压实度的变化可以评估施工质量，提早发现问题并采取相应的措施。
例如，在填土加固工程中，监测土工压实度可以判断填土的压实程度，进而调整施工参数，保证填土的质量。
假设在某一道路工程中，需要对路基土进行压实处理。
首先进行松压实测试，测得松散状态下路基土的体积为V1，然后进行固结压实测试，测得固结状态下路基土的体积为V2。
代入土工压实度计算公式，即可得到土工压实度R的值。
通过对R值的分析，可以判断出路基土的压实程度是否满足设计要求。
土工压实度是评价土壤压实特性的重要指标，通过计算土工压实度可以了解土壤的工程性质，并指导土工工程的设计和施工。
本文介绍了土工压实度的定义、计算公式和应用，并举例说明了如何利用土工压实度评估路基土的压实程度。
通过合理运用土工压实度计算公式，可以提高土工工程的安全性和可靠性。
水泥土压实度检测方法
水泥土压实度检测方法一、引言水泥土是建筑材料中常见的一种，其压实度是衡量其性能和质量的重要指标。
压实度不足的水泥土会导致强度降低、耐久性差等问题，因此对其压实度的检测十分重要。
本文将对水泥土压实度的检测方法进行详细介绍，包括检测方法的分类、现场检测方法和室内检测方法，以及选用检测方法的依据和原则。
二、检测方法分类水泥土压实度的检测方法主要分为两大类：现场检测方法和室内检测方法。
1.现场检测方法：这类方法主要在施工期间或刚施工完毕后进行，以便及时发现和解决压实度问题。
现场检测方法包括灌砂法、环刀法、核子密度仪法和压实计法等。
2.室内检测方法：这类方法主要在样品采集后进行，通常用于对水泥土的力学性能和压实度进行深入分析。
室内检测方法包括比重瓶法、容量锥法、液塑限法等。
三、现场检测方法简介1.灌砂法：该方法是一种比较常用的现场压实度检测方法，其原理是将砂子灌入被测土壤中，根据砂子的体积变化来推算土壤的压实度。
该方法的优点是操作简单、精度高，适用于各种土壤和路面材料的压实度检测。
2.环刀法：该方法是通过在环刀内切割水泥土样品，然后测量环刀内土壤的体积和质量，进而计算出土壤的密度和压实度。
该方法的优点是精度高、操作简单，但仅适用于较小的土壤样品。
3.核子密度仪法：该方法是利用放射性元素测量土壤的密度和含水量，从而计算出土壤的压实度。
该方法的优点是速度快、非破坏性，但对放射性元素的安全使用和管理需要特别注意。
4.压实计法：该方法是利用压力传感器和位移传感器等设备，在施工现场实时监测水泥土的压实情况，并记录相关数据。
该方法的优点是实时性强、精度高，但需要专业的设备和操作人员。
四、室内检测方法介绍1.比重瓶法：该方法是利用比重瓶测量水泥土样品的比重，然后通过计算得出土壤的压实度。
该方法的优点是操作简单、精度高，但需要严格控制温度和湿度等环境因素。
2.容量锥法：该方法是利用容量锥测量土壤样品的体积和质量，然后计算出土壤的密度和压实度。
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56下，分5层击实
击实仪
《土工试验方法标准》（国家标准） 轻型:d<5mm; V=947cm3, m=2.5kg，落高30.5cm，
分3层,每层 25击 重型:d<40mm; V=2104cm3, m=4.5kg,落高47.7cm ，
分5层 ,每层56击
现场碾压试验 翻晒
粉碎
2.6 土的压实性
土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的 方法，使土能够压实到某种密实程度的性质
室内：击实试验 现场：碾压试验
击实试验
轻型：粒径小于5毫米
V 947cm3 G 2.5Kg
H 30.5cm
25下，分三层击实
重型：粒径小于40毫 米 V 2104cm3 G 4.5Kg
3
2 1
级配越好，其dmax越大， op越小。
c. 击实方式 夯实、辗压、振动；辗压对粘土比较合适，夯实对粗粒土较适合
d
Gsw 1 Gsw /
Sr
Sr 1
(d )sat
Gsw 1 Gsw
2. 影响因素
a. 击实功能
d
N 50
N 30 N 10
d d
const
E
b. 土的级配
E , op ,d,max
const, E ,d存在一个上界
d
E const
碾压
一. 室内击实试验
• 试验设备 击实筒V=947cm3；击实锤w=25牛顿 • 试验条件 土样分层n=3层；击数N=27/层 • 击实能量
• 试验方法 对ω=cosnst的土；分三层压实； 测定击实后的ω、ρ，算定ρd
• 注意：仅适用于细粒土。对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪
击锤护筒土导筒击实筒1.击实曲线
最大干密度 特点： 最优含水量 ①具有峰值 ②位于饱和曲线之下
d (d )sat
干密度d(g/cm3)
2.0
dmax=1.86
1.8
1.6
1.4
wop=12.1
0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%)
粘性土渗透系数很小， 压实过程中含水量几乎 不变，要想击实到饱和 状态是不可能的。