【正文】 含水量及界限含水量試驗(yàn)土工試驗(yàn)分為室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。壓樣法：就是用靜力壓到所需密度，粘性土壓時(shí)最好有排氣孔和透水石。（1）原狀土試樣制備注意：環(huán)刀內(nèi)壁涂凡士林；環(huán)刀下壓方向與天然土層方向一致；不立即進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保濕存放。試樣質(zhì)量不是越大越好。（2） 液性指數(shù)（3） 含水率W =(190145)/145=% Il=(WWp)/ Ip=(%18%)/18%= 為可塑狀態(tài)。 例題1 已知土樣體積V＝，濕土重Mo＝，烘干后重M＝，比重Gs=，計(jì)算孔隙比和飽和度。認(rèn)為滲透屬于層流，一般只適用于砂性土。 流動(dòng)：IL 含水率與軟硬程度無(wú)關(guān)。其值越大表示越具有高塑性，粘粒含量越多。（2）無(wú)粘性土的相對(duì)密度一般采用相對(duì)密度來(lái)衡量土的松緊程度 emaxe0 最大孔隙比天然孔隙比Dr = __________ = ____________________ emaxe0 最大孔隙比最小孔隙比由三相指標(biāo)換算可得相對(duì)密度的實(shí)用表達(dá)式： (天然干密度最小干密度)最大干密度Dr ==______________________________________ （最大干密度最小干密度）天然干密度按相對(duì)密度區(qū)分土：疏松土：0＜Dr≤1/3中密土：1/3＜Dr≤2/3密實(shí)土：2/3＜Dr≤1（3）粘性土的稠度三個(gè)界限含水量：液限（流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)的分界含水量）、塑限（可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的分界）、縮限（半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)的分界）。 飽和密度天然密度干密度浮密度5）含水率w：水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。片堆結(jié)構(gòu)：各向異性。（2）將試樣放在105110烘箱中，如試樣的液限小于烘前的液限1/3時(shí)，試樣為有機(jī)質(zhì)。 粉土（小于10）進(jìn)行再分類(lèi)。（2）塑性指數(shù)（Ip=WlWp） 塑性指數(shù)相同，土的性質(zhì)不一定相同，因?yàn)殡S著液限的變化土的性質(zhì)變化也很大。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土的工程分類(lèi)》規(guī)定: 采用粗細(xì)粒統(tǒng)一體系分類(lèi)法。重力水可以傳遞動(dòng)水和靜水壓力，但不能承受剪力。2) 液相：分為結(jié)合水（吸附在顆粒表面）和自由水兩種。對(duì)于4個(gè)試樣，根據(jù)最大剪應(yīng)力和對(duì)應(yīng)的法向應(yīng)力作圖，通過(guò)各點(diǎn)作出最佳擬合直線(xiàn)，直線(xiàn)和法向壓力軸之間的夾角即為土工織物和砂土的摩擦角，最大剪英里軸上的截距為土工織物和砂土的表觀(guān)粘聚力計(jì)算摩擦比 fg=τmax/τs maxτmax 在不同法向應(yīng)力下的最大剪應(yīng)力τs max 在不同法向應(yīng)力下的標(biāo)準(zhǔn)砂土的最大剪應(yīng)力第一章土工基礎(chǔ)知識(shí)土的形成 我國(guó)的土大部分形成于第四紀(jì)或是新第三紀(jì)時(shí)期，按照地質(zhì)營(yíng)力和沉積條件可分為殘積土（風(fēng)化后在原處）和運(yùn)積土。樣品兩面不同，則每面4塊試樣。剪切盒下部為剛性滑板，%2) 接觸面積遞減剪切盒：上下剪切盒大小相等，尺寸至少為300mm300mm剛性滑板水平力加載裝置：用于推動(dòng)下剪切盒水平方向恒速位移，位移速率1mm/min177。1mm的名義試樣寬度掌握：土工布寬條拉伸試驗(yàn)、土工布窄條拉伸試驗(yàn)和土工膜拉伸試驗(yàn)方法的操作步驟；結(jié)果計(jì)算和評(píng)定；誤差分析；注意事項(xiàng)試驗(yàn)步驟：1. 拉伸試驗(yàn)機(jī)的設(shè)定：夾具的隔距調(diào)至100mm177。讀取2位小數(shù)。平均值為該樣品流速指數(shù)，精確到1mm/s3. 實(shí)際水溫下垂直滲透系數(shù):k=v/i=vδ/4. 20OC時(shí)的透水率：θ20=k20/δ=v20/△hi：土工織物上下兩側(cè)的水力梯度δ：土工織物試樣厚度△h：對(duì)土工織物施加的水頭差`（5）有效孔徑的測(cè)定了解：各種有效孔徑的測(cè)試方法及原理孔徑：以通過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)顆粒材料的直徑表征的土工織物的孔眼尺寸。4. 調(diào)整水流，使水頭差達(dá)到70mm177。試驗(yàn)步驟：取樣調(diào)濕和狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣制備：裁取面積為10000mm2的試樣10塊，剪裁和測(cè)量精度為1mm。2OC相對(duì)濕度65%177。 土工試驗(yàn)及地基承載力檢測(cè)土工合成材料取樣：全部試驗(yàn)的試樣應(yīng)在同一樣品中裁取，卷裝材料的頭兩層不應(yīng)取作樣品，取樣應(yīng)盡量避免污、折痕、孔洞等，否則要放足夠數(shù)量。5%）2. 塑料合成材料：在23OC177。稱(chēng)量：計(jì)算：10塊試樣的平均值，,同時(shí)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)（3）厚度的測(cè)定了解：土工布、土工膜和符合產(chǎn)品單層厚度的測(cè)試方法的使用范圍及原理厚度：土工織物在承受規(guī)定的壓力下，正反兩面之間的距離常規(guī)厚度：在2kpa壓力下測(cè)得的試樣厚度熟悉：土工織物的厚度要求；測(cè)試設(shè)備儀器設(shè)備：基準(zhǔn)板（面積大于2倍的壓塊面積）、壓塊（圓形，光滑、面積25cm2，重量為5N、50N、500N不等；其中常規(guī)厚度的壓塊為5N，對(duì)試樣施加2kpa177。5mm記錄此值，精確到1mm。有效孔徑（Oe）：%的孔徑低于該值。（6）拉伸試驗(yàn)了解：土工布寬條拉伸試驗(yàn)，土工布窄條拉伸試驗(yàn)和土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)方法和適用范圍熟悉：條樣試驗(yàn)；隔距長(zhǎng)度、夾持長(zhǎng)度；標(biāo)記長(zhǎng)度；伸長(zhǎng)和伸長(zhǎng)率；最大負(fù)荷及其伸長(zhǎng)率；剪切條樣和拆紗條樣；斷裂強(qiáng)力及其伸長(zhǎng)率；拉伸試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)。3mm；使斷裂負(fù)荷在滿(mǎn)量程的30%~90%；拉伸速率為名義夾持長(zhǎng)度的（20%177。施加法向力的裝置：在下剪切盒位移過(guò)程中法向力始終保持垂直，精度：2%測(cè)定剪切力和相對(duì)位移的裝置：1) %2) 試樣基座：用于放置試樣，可為土質(zhì)、硬木質(zhì)基座、表面粒度為P80的氧化鋁標(biāo)準(zhǔn)基座或其他剛性基座。調(diào)濕和狀態(tài)調(diào)節(jié)1) 各點(diǎn)試樣與基座之間用膠粘合（P80氧化鋁標(biāo)準(zhǔn)摩擦基座可部粘合）2) 安裝上剪切盒：用預(yù)先稱(chēng)準(zhǔn)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)砂土填充上剪切盒，裝填厚度50根據(jù)來(lái)源分為有機(jī)土和無(wú)機(jī)土，當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量大于5％10％時(shí)會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生不利影響。結(jié)合水：物理化學(xué)作用，對(duì)細(xì)粒土的影響大。含水率測(cè)得是兩者含量之和。工程用土主要是按照土的工程性質(zhì)（如粒徑、級(jí)配、塑性、有機(jī)質(zhì)/壓縮性等）進(jìn)行分類(lèi)。作為建筑地基的土，其分類(lèi)可見(jiàn)教材第6頁(yè)，要注意粒徑和塑性指數(shù)對(duì)土分類(lèi)的影響。（凍脹最嚴(yán)重）粘性土（大于10）進(jìn)行再分類(lèi)。 需要說(shuō)明的是：各種分類(lèi)法中沒(méi)有軟土、凍土、鹽漬土的稱(chēng)謂，也沒(méi)有有機(jī)土、砂、石料等。土的物理性質(zhì)指標(biāo) 是最基本的工程特征，是衡量土的工程性質(zhì)的關(guān)鍵。6）土粒比重Gs：土粒質(zhì)量與同體積4攝氏度水的質(zhì)量之比，數(shù)值上等于土粒密度。土從液限到縮限體積是不斷減小的，縮限以后不再改變。 ?液性指數(shù)： IL=(WWp)/ Ip 可判別粘性土狀態(tài)。土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1) 土的毛細(xì)性：－，如細(xì)砂土、粉土、濕砂中。對(duì)于粘性土由于存在結(jié)合水的粘滯作用，需要加入起始水力坡降進(jìn)行修正( V=k (iio) )。 解：公式：e= Gs/ρd－1；ρd＝ρ/（1＋W）。? ，含水率30％，土粒重度27KN/m3，則土粒體積為多少？( m3)，若土樣孔隙為水充滿(mǎn)時(shí)（若土粒重度為27KN/m3），土樣重度為多少? ( KN/m3)土樣含水率15％，干重度16KN/m3，天然重度10KN/m3，求飽和度。 一般室內(nèi)土工試驗(yàn)的土樣粒徑均需小于60mm的擾動(dòng)土，并以含水率和密度作為控制指標(biāo)。余土進(jìn)行含水量測(cè)定。兩種方法對(duì)力學(xué)性質(zhì)有一定的影響。 含水量是施工質(zhì)量控制的重要依據(jù)，界限含水量可用來(lái)計(jì)算塑性指數(shù)和液性指數(shù)，也是粘性土分類(lèi)和估計(jì)地基承載力的依據(jù)。時(shí)間：粘性土大于8小時(shí)，砂土大于6小時(shí)。燃燒3次。（1） 平衡錐式液限儀法平衡錐式液限儀使錐體在15秒入土10mm時(shí)就是土的液限。 《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》分別采用76克和100克的錐入土。收縮試驗(yàn)成果應(yīng)用（1）我國(guó) 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500072002 用塑性指數(shù)劃分細(xì)粒土。 流動(dòng)：IL ）（3）工程中還應(yīng)用其估算地基土的承載力第三章 密度和比重試驗(yàn)方法主要有：環(huán)刀法（細(xì)粒土）、蠟封法（易破裂和形狀不規(guī)則）、灌砂法（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂質(zhì)土和礫質(zhì)土）。蠟的溫度剛過(guò)熔點(diǎn)，不要出現(xiàn)氣泡，試樣要緩慢放入。（3）灌砂法 適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂性土、和礫類(lèi)土粒徑小于15mm的試樣。試坑尺寸必須與試樣顆粒粒徑相一致（P36）。 現(xiàn)場(chǎng)密度的測(cè)定方法主要有灌砂法、環(huán)刀法、核子密度儀法、鉆芯法四種。主要用來(lái)計(jì)算孔隙比和進(jìn)行分類(lèi)。以5OC一級(jí)調(diào)節(jié)水溫，每個(gè)水溫下稱(chēng)瓶和水的總質(zhì)量?jī)纱稳∑骄怠?注入一半水，搖動(dòng)并用砂浴煮沸是為了去掉土中的空氣，砂和低液限粘土大于30分鐘，高液限粘土不少于60分鐘。 （2）浮稱(chēng)法 適用于粒徑大于等于5mm，且粒徑為20mm的質(zhì)量應(yīng)小于總質(zhì)量的10％。注意事項(xiàng)： 對(duì)于有可溶性鹽或有機(jī)質(zhì)的土樣，可用中性液體代替純水，用真空抽氣代替煮沸法。 計(jì)算最小孔隙比：emin=Gs/ρdmax(2) 最小干密度試驗(yàn)（最大孔隙比） 用漏斗法。（2）容器內(nèi)徑對(duì)結(jié)果有影響，內(nèi)徑越大，測(cè)得的干密度越大。是各粒組的相對(duì)百分比含量。由此可計(jì)算某以粒徑組的含量。 如果不均勻系數(shù)Cu≥5，同時(shí)曲率系數(shù)Cc＝1—3，那么該土級(jí)配好。注意事項(xiàng)： 當(dāng)小于2mm的顆粒用四分法取樣時(shí)，結(jié)果為（P48）： X＝100 a p/ b 密度計(jì)法(試驗(yàn)步驟)（1）司篤克原理：土顆粒在水中開(kāi)始使加速運(yùn)動(dòng)，由于受到水粘滯阻力作用最后會(huì)等速下沉，粒徑太大太小都不適用。校正：當(dāng)懸液不等于20度時(shí)，溫度計(jì)要進(jìn)行校正。 第五章 擊實(shí)試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）壓實(shí)可以使土體強(qiáng)度增加、變形減小、滲透降低。 擊實(shí)不是固結(jié)也不是壓縮過(guò)程，而是在不排水條件下顆粒重組（排列）的過(guò)程，可減少土的塑性變形和滲透系數(shù)。體積不再變化。然后浸潤(rùn)一夜。(5)壓實(shí)功不同，求得最大干密度和最優(yōu)含水量也不同。 一般用大擊實(shí)筒，輕重型區(qū)別： 輕型:；重型:。（9）無(wú)粘性土擊實(shí)曲線(xiàn) 在含水較小含水率時(shí)，由于假粘聚力的存在，擊實(shí)功消耗在克服假粘聚力上，出現(xiàn)最小干密度。（11）壓實(shí)度計(jì)算：P＝ ρds / ρd max (12)塑性指數(shù)越高，其最大干密度越小。試驗(yàn)分為兩種： 常水頭試驗(yàn)：適于粗粒土（砂性土）。 變水頭試驗(yàn)：適于細(xì)粒土（粘性土）。如粘粒多則需要鋪2厘米的粗砂以防止細(xì)粒沖走；每層都需要從底部充水飽和；至試樣表面高出上測(cè)壓孔3~4cm，量出試樣頂面至筒頂高度。變水頭試驗(yàn) 飽和從試樣上部進(jìn)行； 試驗(yàn)在固定的滲透量不同水位差下進(jìn)行56次。4）土的滲透速并不是實(shí)際流動(dòng)的速度。 本試驗(yàn)是單向固結(jié)試驗(yàn)，在壓縮儀中指產(chǎn)生豎向壓縮無(wú)側(cè)向變形。（4）符合達(dá)西定律。超孔隙水應(yīng)力：是固結(jié)過(guò)程中孔隙水應(yīng)力的增量。 為了實(shí)用，將不同固結(jié)應(yīng)力分布情況下土層的平均固結(jié)度與時(shí)間因數(shù)之間繪成曲線(xiàn)，供查找。（2）快速固結(jié)試驗(yàn) 砂性土加荷時(shí)間每級(jí)1小時(shí)，粘性土2小時(shí)。2）加荷前應(yīng)預(yù)加1kpa的力使得儀器結(jié)合緊密。6）固結(jié)時(shí)間t與時(shí)間因數(shù)T、土層厚度H、固結(jié)系數(shù)Cv之間的關(guān)系有： t = T H2/ Cv 如果是雙面排水，H應(yīng)取土層厚度的一半。7）土體中實(shí)際滲透速度比理論的要小。由材料力學(xué)可知：一個(gè)微小單元體（立方體）的三個(gè)主應(yīng)力面是正交的，則三個(gè)主應(yīng)力σσσ3也是正交的。（3）極限平衡和強(qiáng)度理論 利用庫(kù)侖直線(xiàn)和莫爾圓判斷土體是否破壞！看圖：如果利用土體試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到庫(kù)侖定律直線(xiàn)，那么根據(jù)土體存在的狀態(tài)數(shù)據(jù)畫(huà)出的莫爾圓C與直線(xiàn)相交，那么土體已經(jīng)破壞，如果莫爾圓B相切則是極限狀態(tài)，如果是莫爾圓A則沒(méi)有破壞，或者說(shuō)數(shù)據(jù)點(diǎn)在直線(xiàn)外側(cè)則破壞了，內(nèi)側(cè)沒(méi)有破壞。，土體處于極限平衡狀態(tài)。 據(jù)圖計(jì)算得到OA=[CctgΦ+(σ1+σ3)/2]sin Φ = 莫爾圓的半徑=。一般用應(yīng)變控制式。多用于滲透系數(shù)小于106cm/s的粘性土。3）慢剪 施加壓力經(jīng)過(guò)3—16 個(gè)小時(shí)固結(jié)，然后再剪切約1—4小時(shí)。4． 依次放上傳壓板、鋼珠、和加壓板，按規(guī)定加垂直荷重（一般一組四次試驗(yàn)，建議采用100、200、300、400Kpa）5． 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪至鋼珠剛好與量力環(huán)接觸,調(diào)整測(cè)微計(jì)讀數(shù)為零6． 開(kāi)動(dòng)秒表,拔除固定銷(xiāo),以每分鐘4~12轉(zhuǎn)均勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)手輪(6轉(zhuǎn)為好),使試樣在3～５ｍｉｎ內(nèi)剪損，每轉(zhuǎn)一圈記錄讀數(shù)一次，指針不在前進(jìn)或有后退，說(shuō)明試樣已經(jīng)剪損。2）剪切標(biāo)準(zhǔn)：一種是有峰值。4）抗剪強(qiáng)度：正常固結(jié)：快剪固結(jié)快剪慢剪。要求端面平整切與側(cè)面垂直上下均勻2． 試件直徑和高度與重塑筒相同，,.。9． 試驗(yàn)結(jié)束，取下試樣描述破壞情況10． 當(dāng)需要測(cè)靈敏度時(shí)，將破壞的試件去掉表面凡士林，再加少許余土，包以塑料布，用手搓捏，破壞其結(jié)構(gòu)，重塑為圓柱形，防入重塑筒，成與前尺寸相等。 3. 破壞面是沿最軟弱面（但直剪試驗(yàn)不是）。公式（P71）為：S＝q/qˊ。分3類(lèi)：不固結(jié)不排水UU、固結(jié)不排水CU、固結(jié)排水CD（1）不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU） 在試驗(yàn)中不允許排水，可得到總的或有效的強(qiáng)度參數(shù)和孔隙水壓力?？傻玫娇偟幕蛴行У膹?qiáng)度參數(shù)和孔隙水壓力。 CU與CD測(cè)得的有效應(yīng)力指標(biāo)差值較大。3）剪切