土力学与基础工程-第七章填土的力学性质.

不同击实功对击实特性的影响
三 细粒料填筑标准的确定

土料填筑的压实标准包括干容重和含水率两个不 可分割的的指标。细粒料的填筑含水率，应控制 在最优含水率附近，其上、下限控制在– 2%~+3%。 细粒填料的填筑质量以如下的压实度衡量
P

d max
ds
P——压实度，对1、2级或高坝应为98％～100％，3级 中、低坝及3级以下的中坝应为96％～98％；
d max ——标准击实试验的最大干容重，kN/m3
ds ——设计填筑干容重，kN/m3；
第三节 细粒料的力学性质

一 渗透性 二 压缩性 三 抗剪强度和应力应变特性 四 抗拉强度
一 渗透性

细粒料填土被击实后，偏干 击实土与偏湿击实土的结构 是不一样的。偏干击实土的 孔隙比较偏湿的大，其渗透 性也大 试验表明，当试样的干容重 一样时，偏湿击实土的压缩 性要比偏干的大 因此，须确定填土受水饱和 时不会产生附加压缩的下限 含水率，以便施工时对填土 的含水率进行控制

本章首先从不同土类出发介绍室 内击实试验，以确定填土的击实 特性（主要是含水率与干容重之 间的关系）；然后对含水率和干 容重下击实制备的试样研究其物 理力学特性，从而为工程设计提 供合理的计算参数。
第二节 细粒料的击实特性
一 击实试验
1 试验使用的主要仪器——击实仪 2 试验步骤：
（1） 把某一含水率的试样分三层放入击
实筒内，每放一层，用击锤打击 一定次数，将土分层击实至满筒 后，测定击实后的含水率和湿容 重 ，便可算出土的干容重 （2） 以同样方法对数个不同的初始（试 验前）含水率的试样进行试验， 得出数个击实后的含水率与干容 重，绘制含水率与干容重的关系 曲线 击实仪

含水率与干容重的关系曲线--这种 反映土的击实特性的曲线，称为击 实曲线，又称为含水率-干容重曲线
最优含水率： 在一定的压实 机械功能作用 下，土最易于 被压实，并能 达到最大密实 度时含水率 wop ，相应的 干容重为最大 干容重 d max
击实曲线
右上侧为饱和线，它表明土在饱和状态时 （Sr=100%） 含水率与干容重的关系，此线 根据下述 关系（按饱和时土 中各项的关系推出） 绘制 w 1 wsat (%) G 100% s d
第七章 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
填土的力学性质 概述 细粒料的击实特性 细粒料的力学性质 粗粒料的击实特性 粗粒料的力学性质
第一节 概述、堤坝和 作为某些建筑物（如挡土墙、地下室） 周围的回填料。这种用土料填筑而成的 土体称为填土或填方。 填土常用的研究方法： 1 是用击实仪进行室内击实试验 2 是在现场用碾压机具进行碾压试验
1．含砾量小于30%的情况

一般可用过5mm筛的细料按本章第二节小型击实 仪的试验方法进行击实，获得细料的最大干容重 和最优含水率；再按下列公式求得全土料不同粗 粒含量的最大干容重和最优含水率，并按与细粒 料相同要求的压实度控制
'd max
1 P5 1 P5 wGs 2 d max
二
粘性粗粒土的击实特性

粘性粗粒土如砾质土、风化料、冰碛土等， 当其中小于0.1mm的细颗粒含量大于15% 时，其压实标准如同细粒土一样，可用击 实试验确定最大干容重和最优含水率wop

当母岩成份、风化程度一定时，粘性粗粒土 的压实性能受含砾量（大于5mm）的影响
粘性粗粒土含水率、含砾量与干容重的关系
（一）砂砾石的压实标准
相对密度指标表示其所处的密实状态 （详见第二章）
（二）堆石（包括石渣）的压实特性

1．影响堆石压实的因素
（1）母岩性质、级配与细粒含量 （2）压实功 （3）含水率的影响 2．堆石压实标准的确定
目前，一般碾压堆石的压实标准主要根据前人的经验采用 压实参数控制，即碾重10t，铺土厚度1～2m，碾压4~6 遍，加水量20%～25%等作为填筑标准，其压实平均干容 重达到20.0～22.0kN/m3；对于重要工程或高坝还要进 行现场碾压试验来修正
第五节 粗粒料的力学性质
详见P179187
本章结束
2 不同土种类 的影响

粗粒含量较多 的土，其最大 干容重较高而 最优含水率较 小。
各种土的击实曲线 1、2、3－粗粒；4、5－细粒
3 击实功能的影响

增大击实功，可使土的 最优含水率变小，最大 干容重增加。但干容重 的增大并不与击实功增 大成正比。且当土偏湿 时，由于孔隙压力的出 现，更使击实功的增密 效果减小，故企图单纯 用增大击实功以提高干 容重效果并不好。
优点：

设备与方法都较简单，可以准确确 定抗拉强度值而且成果比较稳定。
缺点：

由于受拉变形的绝对值很小，在这 种情况下较难得到受拉变形特性曲 线
粘性土受拉时的强度 和变形特性决定于土 的干容重、含水率、 颗粒组成和矿物成份 等因素。单轴抗拉试 验的结果指出，抗拉 强度随着土料的干容 重增大、含水率降低 而增加
wsat ——土的饱和含水率，%；
Gs ——土粒比重；
w ——水的容重，kN/m3； d ——土的干容重，kN/m3
二 影响击实特性的因素

1．含水率的影响 2．不同土种类的影响 3．击实功能的影响
1 含水率的影响


含水率低于最优含水率时（称偏干 状态），土的击实干容重随含水率 增加而增大，达到最优含水率时， 填土的干容重就达到最大值。 含水率高于最优含水率时（称偏湿 状态），土的干容重随含水率增多 而减小。


粗粒料是粒径大于0.075mm的颗粒含 量超过50%的土 粗粒料填土具有下列一些特性：颗粒较 粗，多呈单粒结构，易于压实，一般透 水性强、压缩性低、强度高、性质稳定， 是良好的填方材料
一 无粘性粗粒土的击实特性

定义：砂、砾石、堆石（包括石碴），其小于 0.075mm的颗粒含量不大于15%（如按粒径小于 0.074mm为准，则其颗粒含量不应大于15%）， 且能自由排水的无粘性土
粘性击实土的试验结果
二 压缩性

三 抗剪强度和应力应变特性

填土具有扰动的超固结粘性土的抗剪强度特性
四 抗拉强度
高土石坝中，粘性土防渗体（心墙）发生抗拉强度 裂缝 ----土体的抗拉性能 最大拉伸性能 拉应力和拉应变的关系反映。
其中以抗拉强度值较为稳定可靠
抗拉强度试验方法—单轴拉伸法



单轴拉伸试验仪器设备：采用三轴压 缩试验设备，增设施加拉力的装置和 夹具 试验时根据要求含水率与干容重进行 击实备样。 试样为等截面的圆柱体；试样上下两 端分别与试样帽和不透水板粘牢后放 于压力室底座上，并用夹具、钩拉装 置将试样下端固定并将上端与活塞连 接。以应力（或应变）控制方式对试 样分级加荷，并测读拉伸变形直至试 样被拉断为止
抗拉强度与含水率、干容重的关系
右图可见，偏干击实粘 土的极限抗拉强度较之 偏湿的大；如使试样含 水率从偏干增大至稍高 于最优含水率，则土的 拉应变会明显增大，也 就是说偏湿击实土虽然 其抗拉强度较偏干的低， 但由于具有较大的塑性， 其拉应变较大，不容易 开裂
某粘土的抗拉应力与应变关系
第四节 粗粒料的击实特性
参阅《土工试验规程》SL237–1999
2．含砾量大于30%的情况

用大型击实仪对不同砾石含量的粗 粒土进行击实试验。测定土的含水 率与容重的关系，从而确定其最优 含水率与相应的最大干容重，绘制 －P5和w0－P5曲线，并按粘性土 压实度的要求和规定，选定填筑干 容重和控制含水率，参见《土工试 验规程》SL237–1999
w' op wop (1 P) w2
' d max w'op
d max wop
——校正后全料的最大干容重、最优含水率；
——细料击实的最大干容重、最优含水率；
w
——水的容重； P5、Gs2——粒径大于5mm颗粒粒含量、粒径大于 5mm颗粒的干比重； w2——粒径大于5mm颗粒的吸着含水率