颗粒级配曲线不均匀系数计算.
土工试验-颗粒分析试验指导书
颗粒分析试验第一节 概述颗粒分析试验是测定干土中各粒组含量占该土总质量的百分数。
土的颗料大小、级配和粒组含量是土的工程分类的重要依据。
土粒大小与土的矿物组成、力学性质、形成环境等均有直接联系。
因此，土的颗料大小是土的重要特征。
颗粒分析试验是土工基本试验之一，其成果的准确性常影响土工建筑物设计方案甚至稳定性。
第二节 试验原理土粒的粒径变化范围非常大（粒径由大于60mm 到小于0.002mm ），故对不同的粒组采用不同的试验方法：粗粒组一般用筛析法，细粒组采用密度计法或移液管法。
不同的试验方法其试验原理也不同。
一、粗粒组筛析法试验原理对于粒径大于0.075mm 的粗粒土，一般采用筛析法分析土的颗粒大小。
筛析法是采用不同孔径的分析筛，由上至下孔径自大到小叠在一起。
试验时，取质量为的干土放入最上的筛里，通过筛析后，得到不同孔径筛上土质量，进而计算出粒组含量和累积含量。
二、粗粒组密度计法试验原理司笃克斯（Stocks ）研究微小球体在水中下沉时，发现球体的运动近似满足如下规律； 1．小球体在水中沉降的速率是恒定的；2．小球体沉降速率大小与球体直径的平方成正比。
上述规律可用下式表示：()241800d gG G v C w wt s ηρ-=（4-1）式中：——颗粒直径，mm ；——颗粒沉降速率，cm/s ；——4℃时水的密度，34/0.1cm g C w = ρ； ——水温时水的比重；——水温时水的动力粘滞系数，s kPa ⋅-210； ——土粒比重；——重力加速度，2/81.9s m g =。
由式（4-1）知，颗粒比重一定时，颗粒愈大，在水中沉降的速率愈快。
现将一定质量的土与水搅拌成总体积为的均匀悬液，然后观察悬液中颗粒下沉情况和悬液浓度的变化。
为研究方便，取距悬液表面为的薄层MN 来分析，如图4—1所示。
试验开始时（0=t 时刻），悬液均匀，悬液中自上至下各粒组均匀分布，然后土粒开始下沉，大颗粒下沉比较快，细颗粒下沉比较慢。
巧用excel绘制颗粒级配曲线与自动计算粒组特征参数
巧用excel绘制颗粒级配曲线与自动计算粒组特征参数摘要：颗粒分析试验为基础土工试验之一，其成果对土样定名及物理力学性质的判断都有着重要意义。
由于试验原始数据繁多，处理步骤繁杂，而以往试验室对颗分数据多为人工处理，导致颗粒分析数据处理工作量大，且结果易出错。
利用excel的函数和图表功能，可实现颗粒分析试验从原始数据计算、颗粒级配曲线绘制到粒组特征参数计算的数据自动处理，减少人为影响，提高工作效率及计算准确度。
关键字：颗粒级配曲线；粒组特征参数；自动计算1.颗粒分析试验数据处理的基本流程颗粒分析是通过测定干土中各粒组所占该土总质量的百分数的方法，借以明了颗粒大小分布情况，供分类土性、判断土的工程性质及选料之用[1]，其基本原理参见文献[1]、[2]。
本文仅讨论筛析法联合密度计法的颗粒分析自动化数据处理。
其数据处理分为五个基本步骤：①筛析法计算0.075mm以上颗粒大小及含量②密度计法计算0.075mm以下颗粒大小及含量③绘制颗粒级配曲线④从颗粒级配曲线上读取粒组特征参数和粒径含量的辅助数据（粒径0.05mm,0.005mm,0.002mm所对应的含量百分比）⑤计算粒径含量表。
试验成果包括颗粒级配曲线，粒组特征参数（d10，d30，d50，d60，不均匀系数Cu，曲率系数Cc）及粒径含量表。
2.目前颗粒分析电化处理数据的状况随着计算机的普及，目前很多试验室已经开始用软件来完成颗粒分析数据的电化处理，常见的主要是办公软件Excel[3][4]和绘图软件AutoCAD[5]。
据笔者了解，目前试验室用Excel处理颗粒分析数据的方式还主要局限于常规计算和绘制颗分曲线[3][4]，而粒组特征参数及粒径含量的辅助数据仍采用人工读取，这样的做法导致数据精度因人而异，且结果易发生量级错误；用AutoCAD处理颗粒分析数据，虽已通过编制AtuoLISP程序自动计算出粒组特征参数，但由于AutoCAD的优势在于图形处理而非数据处理，因此还要利用Excel表格进行数据前期准备，然后用AtuoLISP在AutoCAD中进行绘图和简单计算[5]。
土力学重点知识
1．相对密度D r 的表达式是 D r =(e max -e)/(e max -e min ) ，D r 等于 1 时砂土处于最紧密-2砂土-大于 2mm 粒径-不超过全重50%，而大于 0.075mm 粒径-超过全重50%的土。
3自重应力自 室外地面 起算，随着深度呈 增加的趋势 。
4、a 1-2表示压力范围p 1= 100kpa ，p 2= 200kpa 时-压缩系数，-a 1-2来评价土的压缩性高低。
5土完全侧限条件下土样压缩稳定后的孔隙比，受压前后的 土粒体积 、 截面面积 。
6．粘性土的极限平衡条件是 σ1=σ3tg 2(45.+φ/2)+2ctg(45.+φ/2 ) 剪切破坏面与大主应力面的夹角为 45。
+φ/2 。
7．确定地基承载力的方法有 理论公式法、 载荷试验法 和经验法等几种。
8．抗剪强度的指标为 内聚力 和 内摩擦角 。
9．钢筋混凝土独立基础应按__冲切___破坏确定,条形基础应按___剪切_____破坏确定。
10．桩静载荷试验时，在同一条件下的试桩数量不宜少于 总桩数的 1﹪，并不应小于 3根。
1．土的粒径越不均匀，颗粒级配曲线越 平缓 ，不均匀系数越 大 。
2．抽取地下水位，地下水位下降，有效自重应力 增加 ，而造成 地面沉陷 的严重后果。
3．抗剪强度曲线与摩尔应力圆在A 点相切，表明A 点所代表的平面的剪应力τ 等于 土的抗剪强度τf ，即该点处于 极限平衡 状态。
4．附加应力自 基础底面 起算，随着深度呈 减小的趋势 。
5．塑性指数Ip 的表达式是 wl -wp 。
粘性土的Ip 越大，说明土中 粘粒 含量越高。
6．土在荷载作用下发生变形总沉降量三部分组成固结沉降、瞬时 沉降和 次固结 沉降。
7．地基的破坏形式有 整体剪切破坏、 局部剪切破坏 、 冲剪破坏 等几种。
10．桩按承载性能分类，可分为 摩擦型桩 和 端承型桩 两类。
1．粘粒在最优含水量时，压实密度最大，同一种土的压实能量越大，最优含水量越大。
土力学基础知识
1、土的不均匀系数Cu及曲率系数Cc的定义是什么？如何从土的颗粒级配曲线形态上、Cu及Cc数值上评价土的工程性质？不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况。
曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态，表示是否有某粒组缺失的情况。
评价：（1）对于级配连续的土：Cu>5,级配良好；Cu<5，级配不良。
（2）对于级配不连续的土：同时满足Cu>5和Cc=1~3，级配良好，反之则级配不良。
2、反映无黏性土密实度状态的指标有哪些？采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点？而工程上为何应用得并不广泛？指标：孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。
优点：判断密实度最简便的方法是用孔隙比e来描述，但e未能考虑级配的因素，故引入密实度。
应用不广泛的原因：天然状态砂土的孔隙比e值难测定，此外按规程方法室内测定孔隙比最大值和孔隙比最小值时，人为误差也较大。
3、下列物理指标中，哪几项对黏性土有意义？哪几项对无黏性土有意义？塑性指数、液性指数对黏性土有意义。
粒径级配、相对密实度对无黏土有意义。
4、淤泥和淤泥质土的生成条件，物理性质和工程特性是什么？能否作为建筑物的地基？生成条件：在静水成缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成。
物理性质和工程特性：孔隙比大（e》1），天然含水量高（W》WL）压缩性高，强度低和具有灵敏性、结构性的土层，为不良地基，故不能作为建筑物的地基。
5、简述渗透定理的意义，渗透系数K如何测定？动水如何计算？何谓流砂现象？这种现象对工程有何影响？渗透定理即达西定律V=ki，其反映土中水渗流快慢。
室内测定渗透系数有常水头法和变水头法，也可在现场进行抽水实验测定。
流砂现象：当动水为GD数值等于或大于土的浮重度时，土体发生浮起而随水流动。
影响：基础因流砂破坏，土粒随水流走，支撑滑落，支护结构移位，地面不均匀沉降，引起房屋产生裂缝及地下管线破坏，严重时将导致工程事故。
6、土的压缩性指标有哪些？他们之间有何关系？7、8、9、什么是土的抗剪强度？什么是土的抗剪强度指标？试说明土的抗剪强度的来源。
土力学计算题
五、 计算题1. 甲乙两土样的颗粒分析结果列于下表，试绘制级配曲线，并确定不均匀系数以及评价级配均匀情况。
粒径/mm2～0.5 0.5～ 0.25 0.25～ 0.1 0.1～ 0.05 0.05～ 0.02 0.02～ 0.01 0.01～0.005 0.005～0.002 ﹤0.002相 对 含量（%）甲土 24.314.2 20.2 14.8 10.5 6.0 4.1 2.9 3.0 乙土5.05.017.132.918.612.49.0五、 计算题，，，因为>10 粒度分布范围较大，土粒越不均匀，级配良好。
孔径(mm) 留筛土质量（g ） 小于该孔径的土质量(g) 小于该孔径的土的百分数% 2 0 100 100 0.5100100孔径(mm) 留筛土质量（g ） 小于该孔径的土质量(g) 小于该孔径的土的百分数% 2 0 100 100 0.5 24.3 75.7 75.7 0.25 14.2 61.5 61.5 0.1 20.2 41.3 41.3 0.05 14.8 26.5 26.5 0.02 10.5 16 16 0.01 6.0 10 10 0.005 4.1 5.9 5.9 0.002 2.9 3 3 <0.002 3.00.25 05 100 1000.1 5 95 950.05 5 90 900.02 17.1 72.9 72.90.01 32.9 40 400.005 18.6 21.4 21.40.002 12.4 9 9<0.002 9，因为大于5，在1-3之间所以为良好级配砂五、计算题1. 有一完全饱和的原状土样切满于容积为21.7cm3的环刀内，称得总质量为72.49g，经1 05℃烘干至恒重为61.28g，已知环刀质量为32.54g，土粒相对密度（比重）为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求按三项比例指标定义求解）。
2. 某原状土样的密度为1.85g/cm 3、含水量为34%、土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先导得公式然后求解）。
土力学重点复习一
土力学重点复习一1什么是土的颗粒级配？土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配（粒度成分）。
是怎样生成的？有何工程特点？什么是土的结构单粒结构蜂窝结构絮状结1.根据土的颗粒级配曲线，当颗粒级配曲线较较平缓时表示土的级配良好。
2.工程中常把C U>10的土称为级配良好的土，把C U<5的土称为级配均匀的土，其中评价指标叫不均匀系数。
5.不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cu＝d60/ d10、Cc＝d230 / (d60×d10 )。
6. 砂类土样级配曲线能同时满足Cu ≧5 及Cc = 1～3的土才能称为级配良好的土。
土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的：散粒性和多相性。
7粒大小及级配，通常用颗粒级配曲线表示，土的颗粒级配曲线越平缓，则表示土粒大小不均匀，级配良好。
9．若甲、乙两种土的不均匀系数相同，则两种土的限定粒径与有效粒径之比相同。
d s什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？液限w L：液限定义为流动状态与塑性状态之间的界限含水量。
塑限w p: 塑限定义为土样从塑性进入半坚硬状态的界限含水量。
缩限w s: 缩限是土样从半坚硬进入坚硬状态的界限含水量。
指数I P 定义为土样的液限和塑限之差：I P= w L－w P土的灵敏度和触变性土的灵敏度定义为原状土强度与扰动土强度之比，即： S t= 原状土强度／扰动土强度。
土的强度通常采用无侧限抗压强度试验测定，土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。
所以在基础施工中应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰动。
影响土压实性的主要因素什么？含水量、击实能量、土的颗粒级配、试验条件。
什么是最优含水量和最大干密度？在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到op表示；相对应的干密度叫最大dmax表示。
影响土击实效果的因素有哪些？含水量、土类及级配、击实功能、毛细管压力以及孔隙压力等，其中前三种影响因素是最主要的。
土力学 习题
土力学模拟试题一、填空题1．颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为获得较大密实度，应选择级配的良好的土粒作为填方。
2．渗透力（即动水压力）是对的压力，渗透力的表达式是，产生流砂大条件是。
3．饱和粘土的沉降由、、沉降组成，计算这几部分沉降时，其压缩性指标要分别采用、、。
4．压缩系数a= ,a1-2表示压力范围p1= ，p2= 的压缩系数，工程上常用a1-2来评价土的压缩性的高低。
当属低压缩性土，当时属中等压缩性土，当时属高压缩性土。
5．粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式τf= ，有效应力的表达式τf= 。
6．地基为厚粘土层，施工速度快，应选择抗剪强度指标。
7．挡土墙常见的形式有、、、等，采用的材料有、、等。
8．塑性指标Ip= ，它表明粘性土处于可塑状态时的变化范围，它综合反映了、等因素。
因此《规范》规定：为粉质粘土，为粘土。
9．粘性土的液性指标I L= ，它的正负、大小表征了粘性土的状态，《规范》按I L将粘性土的状态划分，，，，。
10．应力不引起地基沉降，应力引起地基沉降，在、等情况下也会引起地面沉降。
11．超固结比OCR指的是和之比；根据OCR的大小可把粘性土分为、、三类；OCR<1大粘性土属土。
12．某工程施工工期较长，能固结排水，当工程完工后，使用荷载短期内突增，宜选择试验的抗剪强度。
13．土体中的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的状态。
14．计算被动土压力时，库仑理论假设破裂面为一，实际为一，因此计算结果误差较大，而用朗肯土压力计算值，偏于，因此一般采用朗肯理论。
二、简单题1、何谓土的不均匀系数？写出其表达式并加以解释。
其工程意义如何？2、简述地基中竖向应力的分布规律？3、为什么可以说土的压缩变形实际上是土的孔隙体积大减小？4、直剪试验和三轴试验的优缺点？5、影响土压力的因素有哪些？其中最主要的影响因素是什么？6、土的结构划分哪几种，简述每种结构土体的特点。
7、简述影响土中应力分布的因素。
土的物理性质与工程分类习题解答全
二 土的物理性质与工程分类一、填空题1. 土是由固体颗粒、_________和_______组成的三相体。
2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越______，颗粒级配越______。
为了获得较大的密实度，应选择级配________的土料作为填方或砂垫层的土料。
3. 塑性指标P I =________，它表明粘性土处于_______状态时的含水量变化范围。
4. 根据___________可将粘性土划分为_________、_________、_________、________、和___________五种不同的软硬状态。
5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的________，工程上常用指标________结合指标________来衡量。
6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有_________、_________和________，分别可用_________法、_________法和________法测定。
7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般指其________；而对于粘性土，则是指它的_________。
8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征，一般分为_________、__________和__________三种基本类型。
9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越________。
10. 工程上常用不均匀系数u C 表示土的颗粒级配，一般认为，u C ______的土属级配不良，u C ______的土属级配良好。
有时还需要参考__________值。
11. 土的含水量为土中_______的质量与_________的质量之比。
12. 某砂层天然饱和重度sat γ20=KN/m 3，土粒比重的68.2=s d ，并测得该砂土的最大干密度33max 1.7110kg /m d ρ=⨯，最小干密度33min 1.5410kg /m d ρ=⨯，则天然孔隙比e 为______，最大孔隙比m ax e 为______，最小孔隙比m in e 为______。