【文章內(nèi)容簡介】 Es 15 MPa 低壓縮性 ? （ 3）體積壓縮系數(shù)： ? 土壓縮時單位體積垂直應變與垂直壓力增量之比，即壓縮模量的倒數(shù)稱為體積壓縮系數(shù)；體積壓縮系數(shù)越大，表明土的壓縮越高。計算公式為： mv=1/Es=av/(1+e0) ? (4) 壓縮指數(shù)： e㏒ p曲線一直線部分的斜率稱為壓縮指數(shù)，壓縮指數(shù)愈大，表明土的壓縮性愈高。對于同一個試樣，壓縮指數(shù)是個定量，不隨壓力增大而變化。計算方法如下： ? Cc=(eiei+1)/(㏒ Pi+1㏒ Pi) 2 土的力學性指標 ? (5) 回彈指數(shù)： ? e㏒ p曲線回彈圈中虛線的斜率稱為回彈指數(shù)?；貜椫笖?shù)愈大，表明土的回彈變形量愈大。計算方法如下： Cs=(eiei+1)/(㏒ Pi+1㏒ Pi) ? (6) 先期固結(jié)壓力： ? 是指該土層在地質(zhì)歷史上所曾經(jīng)承受過的上履土層自重壓力或其他作用力，并在該力作用下，己固結(jié)穩(wěn)定的最大壓力。先期固結(jié)壓力與目前上履土層自重壓力的比值稱為超固結(jié)比，用 OCR表示。根據(jù) OCR值可以判斷該土層的應力狀態(tài)和壓密狀態(tài)，見下表： ? 根據(jù)先期固結(jié)壓力判斷土的壓密狀態(tài) ? 土的狀態(tài) Pc與 P0的比較 OCR值 典型土類 ? 超壓密土 PcP0 OCR1 老黏性土 ? 正常壓密土 Pc=P0 OCR=1 一般黏性土 ? 欠壓密土 PcP0 OCR1 新近沉積土，新近堆積黃土 2 土的力學性指標 2 土的力學性指標 ? （ 7）變形模量： ? 通常采用現(xiàn)場載荷試驗來測定地基土的變形性質(zhì)和地基的承載能力。 ? 載荷試驗與室內(nèi)壓縮試驗兩者之間有很大差異；室內(nèi)壓縮試驗土樣側(cè)向不容許有變形發(fā)生，所以它是單向壓縮變形，而載荷試驗地基土的豎向變形是在有側(cè)向變形情況下發(fā)生的。根據(jù)載荷試驗，就可以從 ps曲線求得地基的變形模量 : ? E0=ω(1μ2)ρd/s ? 變形模量與壓縮模量之間的關(guān)系： ? E0=βEs β=12μ2/(1μ) ? ? （ 1）抗剪強度：土在外力作用下在剪切面單位面積上所承受的最大剪應力稱為土的抗剪強度。土的抗剪強度是由顆粒間的內(nèi)摩擦力以及由膠結(jié)物和水膜的分子引力所產(chǎn)生的黏聚力組成。 ? （ 2）試驗方法： ? 1 按排水條件分： ? 快剪（不排水剪）：加荷速率快，排水條件差，適用于斜坡的穩(wěn)定性，厚度較大的飽和粘性土等； ? 固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）：具有一定的固結(jié)作用，適用于一般建筑物地基的穩(wěn)定性； ? 慢剪（排水剪）：加荷速率慢，排水條件好，施工期長，適用于透水性好的低塑性土以及在軟弱飽和土層上的高填方分層控制填筑等； 2 土的力學性指標 ? 2 按試驗儀器分： ? ⑴直接剪切試驗 ? 試驗原理：將環(huán)刀切取的土試樣置入剪切盒中厚待剪切，通過不同垂直壓力作用下的剪切試驗所得的抗剪強度，求取土的粘聚力和內(nèi)摩擦角。 ? 計算方法：用同一土樣切取不少于 4個試樣進行不同垂直壓力作用下的剪切試驗后，用相同的比例尺在坐標紙上繪制抗剪強度 S與垂直壓力 p的相關(guān)曲線。直線交 S軸的截距即為土的粘聚力 c，直線傾斜角即為土的內(nèi)摩擦角 Φ。 ? 在法向應力變化不大時，抗剪強度與法向應力的關(guān)系近似為一條直線，這就是抗剪強度的庫侖定律。 ? S= C+δtanφ ? 優(yōu)點：試驗儀器簡單，操作方便； ? 缺點： 1剪切面不一定是試樣抗剪能力最弱的面； ? 2剪切面上的應力分布不均勻，而且受剪切面積越來越??； ? 3不能嚴格控制排水條件，測不出剪切過程中孔隙水壓力的變化。 2 土的力學性指標 2 土的力學性指標 ? ⑵ 三軸剪切試驗 ? 試驗原理：是在圓柱形試樣上施加最大主應力和最小主應力，保持其中之一不變，改變另一主應力，使試樣中的剪應力逐漸增大，直到達到極限平衡而剪切，由此求得土的抗強度。 ? 常用的試驗方法有： ? ① 不固結(jié)不排水剪（ UU）：試樣在完全不排水下施加周圍壓力后，快速增大軸向壓力到試樣破壞； ? ② 固結(jié)不排水剪（ CU）：試樣先在周圍壓力下進行固結(jié)，然后在不排水條件下快速增大軸向壓力到試樣破壞； ? ③ 固結(jié)排水剪（ CD）：試樣先在周圍壓力下進行固結(jié)，然后繼續(xù)在排水條件下緩慢增大軸向壓力到試樣破壞。 ? 優(yōu)點： 1試驗中能嚴格控制試樣排水及孔隙水壓力的變化； ? 2剪切面不固定； ? 3應力狀態(tài)比較明確 ? 4除抗剪強度外，尚能測定其他指標； ? 缺點： 1操作復雜； ? 2所需試樣多； ? 3主應力方向固定不變，而且是在令的軸對稱情況下進行的，與實際情況不能完全符合。 2 土的力學性指標 ? （ 3）無側(cè)限抗壓強度和靈敏度 ? 土在側(cè)面不受限制的條件下，抵抗垂直壓力的極限強度稱為土的無側(cè)限抗壓強度。 ? 靈敏度是指原狀土的無側(cè)限抗壓強度與其重塑土（密度與含水量與原狀土相同）的無側(cè)限抗壓強度之比。靈敏度越大，表明土的結(jié)構(gòu)擾動影響越明顯。計算公式如下： ? qu=（ 10Pu(1εu)） /A0 ? εu：試驗破壞時的總應變； ? A0：試驗前試樣的橫截面積 cm2 ? 對于飽和粘性土，? =0時，土的抗剪強度 S= qu/2 ? 粘性土軟硬程度按無側(cè)限抗壓強度分為； ? qu≧ 240kpa 很硬 ? 240kpaqu≧ 120kpa 硬 ? 120kpaqu≧ 60kpa 中等 ? 60kpaqu≧ 30kpa 軟 ? qu30kpa 很軟 ? ? 粘性土結(jié)構(gòu)性按靈敏度分為； ? St2 不靈敏 ? St=24 中等靈敏 ? St=48 靈敏 ? St=816 高靈敏 ? St16 極靈敏 3土的滲透性指標 ? ? 土的透水性指標以滲透系數(shù)來表示，其物理意義為當水力梯度等于 1時的滲透速度。 ? 1室內(nèi)測定方法有： ? ① 南 55型滲透儀（變水頭滲透儀），適用于粘性土的滲透試驗。 ? 試驗原理：在某一初始水頭差 h0作用下，水流過試樣，由于水流動，量管內(nèi)水頭不斷下降，在時間 t終了時的水頭差為 h1，由量管測得的水量為 Q，量管的內(nèi)截面積為 a，因為整個試驗時間內(nèi)水頭都在變化，所以達西定律用微分方程來表示，經(jīng)過積分便得到滲透系數(shù)的計算公式 . ? 變水頭滲透試驗方法： ? （ 1）將裝有試樣的環(huán)刀（直徑 , 高度 40mm）裝入滲透容器，密封至不漏水不漏氣； ? （ 2）將滲透容器的進水口與變水頭管連接，利用供不瓶中的純水向進水管注滿水，并滲入滲透容器，開排氣閥，排除滲透容器底部的空氣，直至溢出水中無氣泡，關(guān)排氣閥，放平滲透容器，關(guān)進水管夾。 ? （ 3）向變水頭管注純水，水頭不高度一般不應大于 2m，待水位穩(wěn)定后切斷水源，開進水管夾，使水通過試樣，當出水口有水溢出時開始測記變水頭管中起始水頭高度和起始時間，按預定時間間隔測記水頭和時間的變化，并測記出水口 的水溫。 3土的滲透性指標 ? （ 4）將水頭管中的水位變換高度，待水位穩(wěn)定再進行測記水頭和時間變化，重復 56次，取其平均值。當不同開始水頭下測定的滲透系數(shù)在允許差值范圍內(nèi)時，試驗結(jié)束。 ? （ 5）按下式計算變水頭滲透系數(shù)： ? kt=〔 ㏒ (H1/H2)〕 /A(t2t1) ? a：變水頭管的斷面積（ cm2） ? A：土試樣的截面積（ cm2）； ? L：試驗量管長度（ cm）； ? ② 70型滲透儀（常水頭滲透儀），適用于砂性土。 ? 2 水平向滲透性 ? 測定土的水平向滲透系數(shù)比較困難，過去室內(nèi)比較簡單的辦法就是把土樣轉(zhuǎn) 90176。 方向，再按測定豎向滲透系數(shù)的方法來測定。 ? Rowe滲透儀的水流流向是徑向向內(nèi)的，其理論計算與井的抽水試驗情況相似，可以直接寫出水平向滲透系數(shù)的計算公式。 3土的滲透性指標 ? 非均質(zhì)土的滲透性 ? 天然土層是成層的，各土層的系數(shù)分別為 k1,k2,k3……, 厚度分別為上 H1， H2， H3…… ，在水力坡降的作用下，水平方向的平均滲透系數(shù)為 kx,垂直方向的滲透系數(shù)為中 kz,其計算公式分別為： ? Kx=(k1H1+k2H2+k3H3+……)/H ? Kz=H/((H1/k1)+(H2/k2)+H3/k3)+……) ? 由上述分析可看出，各層土的滲透系數(shù)相差很大，水平向滲透由最透水的一層控制，豎向滲透由最不透水的土層控制。所以，成層土的水平滲透系數(shù)總是大于它的豎向滲透系數(shù) ? ? 是表示土的固結(jié)速度的一個特性指標，固結(jié)系數(shù)越大，表明土的固結(jié)速度越快，可用來計算實際受壓土層不同時間的固結(jié)度，其值大小取決于土在某一壓力范圍的滲透系數(shù)、孔隙比以及壓縮系數(shù)。 4土的壓實性指標 ? ? 土的擊實性 ? 在一定的擊實功能作用下，能使填筑土達到最大密度所需的含水量為最優(yōu)含水量，與其相應的干密度稱為最大干密度。 ? 擊實試驗的原理是根據(jù)土的三相（顆粒、水、空氣）之間的體積變化理論而來的。土的擊實程度與含水量、擊實功能和擊實方法有著密切關(guān)系，當擊實功能和擊實方法不變時，則土的干密度隨含水量的增加而增加。當干密度達到某一最大值后，含水量的繼續(xù)增加反而使干密度減少。此最大值稱為最大干密度，其相應的含水量稱為最優(yōu)含水量。 ? ? 砂土的相對密度：砂土最疏松狀態(tài)的孔隙比和天然狀態(tài)的孔隙比之差，與砂土最疏松狀態(tài)的孔隙比和最緊密狀態(tài)的孔隙比之差的比值。即 ? Dr=(emaxe)/(emaxemin) ? 天然狀態(tài)下的孔隙比介于最大與最小孔隙比之間，所以， Dr值變化在 01之間，通常把 Dr作為砂土的結(jié)構(gòu)指標，按值大小分為以下三種狀態(tài)； ? 0 Dr ≦ 疏松 ? Dr ≦ 中密 ? Dr ≦ 1 密實 5土的化學分析試驗 ? ： ? 土中的易溶鹽是指易溶于水的鹽類，包括全部氯化物、易溶的硫酸鹽和易溶的碳酸鹽等；易溶鹽試驗是測定土中易溶鹽總量、陰離子（ CO3 HCO SO42等）和陽離子（ Ca2+、 Mg2+、 K+、 Na+等） ? ： ? 土中有機質(zhì)主要是指碳、氫、氮、氧及少量的硫、磷和金屬元素組成的有機化合物。土中有機質(zhì)含量在同一剖面中隨深度增加而降低。 ? ： ? 水質(zhì)分析的目的是為了查清場地水，對建筑材料的腐蝕性，以便在設(shè)計和施工時采取必要的防護措施。水的室內(nèi)化學分析項目有： PH值、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 CO32 、 HCO3 、 SO42 、侵蝕性 CO NH4+、OH、總礦化度等。 試驗操作規(guī)程 ? 1 界限含水量試驗 ? ： 圓錐液限儀 適用于粒徑小于 0 .5mm的細粒土； ? 試驗方法； ? 將重 76g錐角 30176。 的圓錐提起，慢慢放在調(diào)制好的試樣上，使其在自重作用下 15s內(nèi)沉入土中，當剛好下沉到 17mm、 10mm刻度時測定試樣的含水量，此含水量即為土的液限。 ? ? 搓條法 適用于粒徑小于 0 .5mm的細粒土； ? ? 試驗要點： ? a：適用于粒徑小于 0 .5mm以及有機質(zhì)含量不大于試樣總質(zhì)量 5%的細粒土； ? b：將制備好的試樣填滿試樣杯后刮平，放在聯(lián)合測定儀升降座上； ? c：電磁鐵吸住圓錐，調(diào)整零點和升降座，使圓錐尖接觸試樣表面。電磁鐵斷電，圓錐靠自重下沉，當沉入試樣中 5后，觀測并記錄圓錐入土深度。取出試樣測定含水量； ? d：按相同步驟測定另外兩種不