【文章內(nèi)容簡介】 ，冷卻至室溫3）稱量瓶質(zhì)量，稱取烘干土15g左右，裝入比重瓶，稱土和瓶的總質(zhì)量，4)向已裝有干土的量瓶內(nèi)注入純水至量瓶的一半，搖動(dòng)量瓶，然后將量瓶放在砂浴上煮沸。煮沸時(shí)間自懸液沸騰時(shí)算起，不少于1h。5）煮沸完畢，取下量瓶，冷卻至室溫，加水。因試驗(yàn)采用短頸瓶，將純水注滿，塞緊瓶塞，多于的水自瓶塞中毛細(xì)管溢出。將瓶外壁的水分擦干后，稱量瓶、水和土總質(zhì)量，,記錄懸液溫度6）將懸液倒掉，將量瓶內(nèi)加滿水，冷卻、將瓶外壁的水分擦干，稱量瓶、水的總質(zhì)量，記錄 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析，下面為實(shí)驗(yàn)過程中拍攝的圖片，如圖41所示： (a)加滿水 （b）量測溫度 (c) 沙浴圖41 比重瓶試驗(yàn)過程圖根據(jù)試驗(yàn)操作，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：土粒的比重，應(yīng)按下式計(jì)算： (41) 式中 ——比重瓶、水總質(zhì)量（g）； ——比重瓶、水、試樣總質(zhì)量（g）； ——T℃時(shí)純水的密度(g/cm3)； ——干試樣質(zhì)量（g）表41 比重瓶法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況試樣瓶號量瓶質(zhì)量（g）量瓶+土樣質(zhì)量（g）干試樣質(zhì)量（g）量瓶+液體+干試樣質(zhì)量（g）溫度T(℃)T(℃)時(shí)量瓶+液體質(zhì)量（g）粉土46157015瓶號與干試樣同體積的液體質(zhì)量（g）T(℃)時(shí)液體密度（g/cm3）顆粒密度（g/cm3）密度平均值（g/cm3）土粒相對密度土粒相對密度平均值461 701 ,。第5章 細(xì)粒土擊實(shí)試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^擊實(shí)試驗(yàn)測定土樣在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)功作用下含水率與干密度之間的關(guān)系，確定試樣的最大干密度和最優(yōu)含水率，為后續(xù)試驗(yàn)配置不同密實(shí)度試樣提供控制參數(shù)。 試驗(yàn)方法與儀器有輕型和重型擊實(shí)。對于本細(xì)粒土填料，宜選用輕型擊實(shí)。試驗(yàn)儀器：（1）擊實(shí)筒：鋼制圓柱?筒，尺寸應(yīng)符合《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程TB101022010》。配有鋼護(hù)筒、底板和墊塊。（2）擊錘：要求控制落距。（3）臺(tái)秤。（4）標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑為40mm、20mm、5mm；（5）推土器：螺旋式推土器或其他使用設(shè)備；（6）天平：稱量200g,。（7）其他設(shè)備，如噴水壺、切土刀、稱量盒、烘箱、碾土設(shè)備、土鏟 試驗(yàn)過程（1）試樣制備：制備分為干法和濕法兩種，本次試驗(yàn)采用濕法制備試樣:濕法制備試樣應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：將天然含水率的試樣碾碎過5mm、20mm或40mm篩，混合均勻后，按選用擊實(shí)筒容積取5份試樣，其中一份保持天然含水率，其余4份分別風(fēng)干或加水達(dá)到所要求的不同含水率。制備好的試樣要完全拌勻，保證水分均勻分布。（2）稱取擊實(shí)筒質(zhì)量m1并作記錄；（3）將擊實(shí)儀放在堅(jiān)實(shí)的地面上,安裝好擊實(shí)筒及護(hù)筒（大直徑擊實(shí)筒內(nèi)還要放入墊塊），內(nèi)壁涂少許潤滑油。，分層擊實(shí)。每層高度應(yīng)近似，兩層交界處層面刨毛，所用試樣的總量應(yīng)使最后的擊實(shí)面超出擊實(shí)筒頂不大于6mm。擊實(shí)時(shí)要保持導(dǎo)筒垂直平穩(wěn)，并按《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》，以均勻速度作用到整個(gè)試樣上。擊錘應(yīng)沿?fù)魧?shí)筒周圍錘擊一遍后，中間再加一擊。（4）擊實(shí)完成后拆去護(hù)筒，用切土刀修平擊實(shí)筒頂部的試樣，拆除底板，當(dāng)試樣底面超出筒外時(shí)，也應(yīng)修平，擦凈筒的外壁，稱筒和試樣的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至5g。（5）用推土器將試樣從簡中推出，從其中心取2個(gè)代表性試樣，烘干測定含水率。（6）試樣不宜重復(fù)使用。對易被擊碎的脆性顆粒及高塑性黏土的試樣不得重復(fù)使用。（7）按以上步驟進(jìn)行不同含水率試樣的擊實(shí)。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析1）擊實(shí)后試樣的濕密度：ρ=m2m1V (51)式中 ——擊實(shí)后試樣的濕密度（g/cm3）， g/cm3； m2——擊實(shí)后筒和濕試樣質(zhì)量（g）； m1——擊實(shí)筒質(zhì)量（g）； V——擊實(shí)筒容積（cm3）。2）擊實(shí)后試樣的干密度： ρd=ρ1+ (52)式中 ρd——擊實(shí)后試樣的干密度（g/cm3）， g/cm3； ——含水率（%）。3） 以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線。 4）數(shù)據(jù)情況：實(shí)驗(yàn)測試記錄的數(shù)據(jù)表格，表5表52如下：表51 干密度測量原始數(shù)據(jù)干密度試驗(yàn)試驗(yàn)序號筒+土質(zhì)量(g)筒質(zhì)量(g)濕土質(zhì)量(g)濕密度(g/cm3)干密度(g/cm3)19285568336022941755483869310169568144884102145681453359985568043056989456814213表52 含水率測量原始數(shù)據(jù)含水率試驗(yàn)試驗(yàn)序號盒號盒+濕土質(zhì)量(g)盒+干土質(zhì)量(g)盒質(zhì)量(g)含水率(%)108n2027n3052400850726085根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，可以得出相應(yīng)的—關(guān)系曲線，如下圖51：圖51 實(shí)驗(yàn)所得ρd—關(guān)系曲線試驗(yàn)相應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)如表53所示：表53 最優(yōu)含水率計(jì)算表格試驗(yàn)次數(shù)123456擊實(shí)筒+濕土質(zhì)量（g）92859417101691021499859894擊實(shí)筒質(zhì)量(g)568355485681568156805681擊實(shí)筒體積(cm3)217721772177217721772177濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）含水率（%）最佳含水率（%）最大干密度（g/cm3） ， g/cm3，%。第6章 細(xì)粒土靜三軸試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^固結(jié)不排水剪試驗(yàn)，獲得不同密實(shí)度下飽和粉土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)（ccu、φcu）、有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)（c′、φ′）、鄧肯張本構(gòu)模型參數(shù)。了解不同圍壓下飽和粉土的強(qiáng)度變形特性。 試驗(yàn)方法與儀器.本試驗(yàn)分為不固結(jié)不排水剪()；固結(jié)不排水剪(或)和固結(jié)排水剪()等3種試驗(yàn)類型。本次試驗(yàn)采用的是固結(jié)排水剪()。本次實(shí)驗(yàn)采用全自動(dòng)應(yīng)變控制式三軸儀：有反壓力控制系統(tǒng)，周圍壓力控制系統(tǒng)，壓力室，孔隙壓力測量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，試驗(yàn)機(jī)等。 試驗(yàn)過程(1).本次試驗(yàn)所用土屬于低液限粘土，采用擊實(shí)法對擾動(dòng)土進(jìn)行試樣制備，試樣高度80mm。選取一定數(shù)量的代表性土樣，經(jīng)碾碎、過篩，測定風(fēng)干含水率，按要求的含水率算出所需加水量。(2).將需加的水量噴灑到土料上拌勻，稍靜置后裝入塑料袋，然后置于密閉容器內(nèi)24小時(shí)，使含水率均勻。取出土料復(fù)測其含水率。(3).擊樣筒的內(nèi)徑應(yīng)與試樣直徑相同。擊錘的直徑宜小于試樣直徑，也允許采用與試樣直徑相同的擊錘。擊樣筒在使用前應(yīng)擦洗干凈。(4).根據(jù)要求的干密度，稱取所需土質(zhì)量。按試樣高度分層擊實(shí)，本次試驗(yàn)為粉粘土，分5層擊實(shí)。各層土料質(zhì)量相等。每層擊實(shí)至要求高度后，將表面刨毛，然后再加第2層土料。如此繼續(xù)進(jìn)行，直至擊完最后一層，并將擊樣筒中的試樣取出放入飽和器中。 含水率記錄表盒號盒重(g)盒加濕土重(g)盒加干土重(g)含水率含水率均值C039%%C020%，飽和器容積為96cm3，所以所需濕土質(zhì)量為：(g)分5層擊實(shí)。(5).試樣飽和：采用抽氣飽和，將裝有試樣的飽和器置于無水的抽氣缸內(nèi)，進(jìn)行抽氣，當(dāng)真空度接近當(dāng)?shù)?個(gè)大氣壓后，應(yīng)繼續(xù)抽氣1個(gè)小時(shí)。抽氣完成后徐徐注入清水，并保持真空度穩(wěn)定。待飽和器完全被水淹沒即停止抽氣，并釋放抽氣缸的真空。(，使壓力室底座充水排氣，并關(guān)閥。將透水板滑入壓力室底座上。然后放上濾紙和試樣，試樣上端亦放一濕濾紙及透水板，并在試樣周圍貼上6條浸濕的濾紙條，濾紙條上端與透水石相連接。(7).將橡皮膜套在承膜筒內(nèi)，兩端翻出筒外，從吸氣孔吸氣，使膜緊貼承膜筒內(nèi)壁，然后套在試樣外，放氣翻起橡皮膜的兩端，取出承膜筒。用橡皮圈將橡皮膜下端扎緊在壓力室底座上。(8).用軟刷子自下向上輕輕按撫試樣，以排除試樣與橡皮膜之間的氣泡?？砷_啟空隙壓力閥及量管閥，使水徐徐流入試樣與橡皮膜之間，以排除夾氣，然后關(guān)閉。(9).開排水管閥，使水從試樣帽徐徐流出以排除管路中的氣泡，并將試樣帽置于試樣頂端。排除頂端氣泡，將橡皮膜扎緊在試樣帽上。(10).裝上壓力室罩，開排氣孔，向壓力水充水，水從排氣孔溢出時(shí)，立刻停止注水，并關(guān)閉排氣孔。(11).關(guān)體變管閥及孔隙壓力閥，開周圍壓力閥，施加所需的周圍壓力。周圍壓力大小應(yīng)與工程實(shí)際荷載相適應(yīng)，并盡可能使最大周圍壓力與土體的最大實(shí)際荷載大致相等。也可按100、200、300、400kPa施加。(12).打開主機(jī)和電腦，通過主機(jī)給調(diào)壓筒和反壓力調(diào)壓筒充水，一般反壓力調(diào)壓筒調(diào)到3000040000便可。圍壓調(diào)壓筒可注水到60000。(13).在打開土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，選擇好試驗(yàn)參數(shù)，然后點(diǎn)擊開始試驗(yàn)，試驗(yàn)則進(jìn)入飽和度判斷狀態(tài)，當(dāng)飽和度達(dá)95%以上時(shí)自動(dòng)進(jìn)入固結(jié)狀態(tài)，當(dāng)試樣固結(jié)度達(dá)95%時(shí)自動(dòng)再進(jìn)入剪切狀態(tài)。(14).剪切出現(xiàn)峰值后，或達(dá)到相應(yīng)的應(yīng)變，試驗(yàn)便自動(dòng)結(jié)束。卸除壓力，在進(jìn)行下一圍壓下的試驗(yàn)。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析(1). 切線模量的鄧肯－張計(jì)算公式： (1)式中 ——切線彈性模量，kPa； ——周圍壓力，kPa； ——大氣壓力，kPa； ——破壞比，數(shù)值小于1； ——土的內(nèi)摩擦角，(176。) ——土的粘聚力，kPa； ——試驗(yàn)常數(shù)。(2).切線泊松比按下列兩式計(jì)算： (2) (3)式中 ——試驗(yàn)常數(shù)。公式(1)，(2)，(3)中包含8個(gè)試驗(yàn)常數(shù)：、、這就是鄧肯—張模型的8大參數(shù)。(3). 求得試驗(yàn)常數(shù)的的方法。①、值的求得繪制出不同圍壓下的摩爾應(yīng)力圓，則、值可由圖1中的截距和斜率求得。圖1 固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線由于本次試驗(yàn)采用的是全自動(dòng)的土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，已不需人工讀入和處理數(shù)據(jù)，TgWin系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出=，=。②求得：鄧肯張雙曲線模型的本質(zhì)在于假定土的應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系具有雙曲線性質(zhì)，見圖2。圖2 雙曲線應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系雙曲線關(guān)系式： (4)變換縱坐標(biāo)關(guān)系式： (5)式中 ——初始切線模量的倒數(shù)； ——主應(yīng)力差漸近值的倒數(shù)。圖3 變換坐標(biāo)的雙曲線由和即可求得初始切線模量和主應(yīng)力差的漸近值。按下式計(jì)算破壞比： (6)式中 ——主應(yīng)力差的破壞值，kPa； ——主應(yīng)力差的漸近值，kPa。由TgWin系統(tǒng)自動(dòng)繪制的變換縱軸的軸向應(yīng)變雙曲線如下：第7章 細(xì)粒三軸持續(xù)振動(dòng)試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^針對飽和粉土，分別用不同軸向動(dòng)應(yīng)力水平、不同頻率進(jìn)行動(dòng)三軸試驗(yàn)，獲得不同頻率動(dòng)應(yīng)力作用下粉土變形情況，以及不同頻率和不同軸向動(dòng)應(yīng)力水平作用下粉土破壞循環(huán)周次或變形穩(wěn)定的周次。 試驗(yàn)方法與設(shè)備：①一種密實(shí)度：K=；②二種含水率：飽和（采取固結(jié)不排水剪試驗(yàn)）、不飽和（Sr=）；③一個(gè)圍壓：60kPa；④1個(gè)固結(jié)比：；⑤四種振動(dòng)頻率：1Hz、3Hz、5Hz、7Hz；⑥兩種動(dòng)應(yīng)力水平：30kPa、60kPa；⑦波形：正弦波；⑧試樣個(gè)數(shù)，8個(gè)：⑨加載次數(shù)目標(biāo)：至試樣破壞或試樣加載5000次10000次。 設(shè)備如圖71所示為DOS70微機(jī)控制動(dòng)三軸試驗(yàn)儀，主要包括加壓系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 (a)加壓系統(tǒng) (b) 加載系統(tǒng) (c) 數(shù)據(jù)控制系統(tǒng) (d)氣壓泵送系統(tǒng) （e）操作軟件 (f) 抽真空系統(tǒng)(g)試驗(yàn)儀器全貌圖71 DOS70微機(jī)控制動(dòng)三軸試驗(yàn)儀比重試驗(yàn)設(shè)備，擊實(shí)試驗(yàn)設(shè)備，試樣制備設(shè)備：三瓣式對開模（三瓣合并后，、高80mm的試樣筒）、飽和器、濾紙、透水石、擊錘、乳膠膜（、高100mm120mm，用來包裹密封試樣）、密封圈、橡膠圈（用來將裝好了土樣的乳膠膜的兩端密封在圍壓室的底座和頂部壓力帽上）、天平等。 試驗(yàn)過程（1）土樣的碾碎、過篩與烘干：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，取一定質(zhì)量的細(xì)粒土（鐵科院提供），先進(jìn)行人工碾碎，然后5mm細(xì)篩，進(jìn)行篩分，取過篩后的土樣，放入烤箱進(jìn)行烘干。為了讓土樣徹底烘干，一般我們烘烤48小時(shí)。目的，是為以后制備三軸試樣，制備好特定含水率土樣提供干土。（2）土樣含水率的計(jì)算與配制：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，取一定質(zhì)量的細(xì)粒土（鐵科院提供），先進(jìn)行人工碾碎，然后5mm細(xì)篩，進(jìn)行篩分，取過篩后的土樣，放入烤箱進(jìn)行烘干。進(jìn)行這一步的目的，是因?yàn)橄铝袃蓚€(gè)原因：一是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)需要進(jìn)行飽和土和不飽和土試樣的動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)，而對于不飽和土試樣的配制，關(guān)鍵就在于控制其含水率，故對于烘干后的試樣，需要進(jìn)行進(jìn)行含水率的配制；二是對于三軸試樣的制作的時(shí)候，為了擊實(shí)到預(yù)設(shè)的密實(shí)度，需要預(yù)先讓土樣含水率達(dá)到一定的擊實(shí)要求。計(jì)算非飽和土樣的含水率