【正文】 之間，可測(cè)記手輪轉(zhuǎn)數(shù)與量力環(huán)相應(yīng)讀數(shù)，以便繪制剪應(yīng)力—剪切變形曲線，據(jù)此確定抗剪強(qiáng)度的破壞值。2）剪切標(biāo)準(zhǔn)：一種是有峰值。重復(fù)上述步驟，做其他垂直壓力下的剪切試驗(yàn)。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,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。所測(cè)得強(qiáng)度指標(biāo)可用于有效應(yīng)力的分析。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)。適用滲透系數(shù)小于106cm/s的粘性土和砂性土（砂土即使施工速度很快，土體也會(huì)很快就排水固結(jié)完成）。多用于滲透系數(shù)小于106cm/s的粘性土。 剪切強(qiáng)度指標(biāo)可以估算地基承載力、評(píng)價(jià)土體穩(wěn)定性、計(jì)算地基沉降量。一般用應(yīng)變控制式。 直接剪切試驗(yàn) 繪制剪應(yīng)力隨位移變化的曲線，確定抗剪強(qiáng)度，然后畫(huà)出法向應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度的直線關(guān)系， 即可確定粘聚力和內(nèi)摩擦角兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)。 據(jù)圖計(jì)算得到OA=[CctgΦ+(σ1+σ3)/2]sin Φ = 莫爾圓的半徑=。，土體處于極限平衡狀態(tài)。破壞面與大主應(yīng)力作用面（ σ 1）夾角為α＝45＋Φ/2。（3）極限平衡和強(qiáng)度理論 利用庫(kù)侖直線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，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)在直線外側(cè)則破壞了，內(nèi)側(cè)沒(méi)有破壞。利用大小主應(yīng)力可以畫(huà)出莫爾圓。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。例題1 已知用2厘米厚試樣做雙面排水試驗(yàn)，達(dá)到某一固結(jié)度時(shí)用8分鐘時(shí)間，那么同樣土樣如果厚為8米時(shí)，達(dá)到相同固結(jié)度需多長(zhǎng)時(shí)間？解：公式：t=T H2 /Cv 由于兩者試樣和固結(jié)度（決定時(shí)間因數(shù)）均相同，故Cv 、 T也均相同，雙面排水取厚度的一半，兩者T/Cv比值相同，則： t1=T1 H12 /Cv1 。7）土體中實(shí)際滲透速度比理論的要小。 可見(jiàn)固結(jié)時(shí)間與試樣厚度平方成正比。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。4）若需要確定前期固結(jié)壓力，加荷率應(yīng)小于1，最后一級(jí)應(yīng)大于1000kpa，使曲線末端出現(xiàn)直線段。2）加荷前應(yīng)預(yù)加1kpa的力使得儀器結(jié)合緊密。 （3）前期固結(jié)壓力試驗(yàn) 主要是最后一級(jí)加荷應(yīng)大于前期固結(jié)壓力或自重壓力的5倍以上，采用elgP曲線測(cè)定。（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)。 固結(jié)試驗(yàn)是根據(jù)太沙基固結(jié)理論建立的。 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，供查找。固結(jié)過(guò)程（如吹填土的固結(jié)）是超孔隙水應(yīng)力和附加有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化的過(guò)程，固結(jié)試驗(yàn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式： p=ｕ+σ‘＝ｕ↘+σ’↗= σ’ ＝σ（孔隙水壓力是存在的，但超孔隙水壓力不存在了）。超孔隙水應(yīng)力：是固結(jié)過(guò)程中孔隙水應(yīng)力的增量?？紫端畱?yīng)力：飽和土體中由孔隙水來(lái)承擔(dān)或傳遞的應(yīng)力。（4）符合達(dá)西定律。（2）壓縮是由于孔隙體積的減小。 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。土體固結(jié)與滲透性有密切關(guān)系。4）土的滲透速并不是實(shí)際流動(dòng)的速度。2）水溫：比試樣溫度高3—4度,防止試樣出現(xiàn)氣泡。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。稱剩余土質(zhì)量。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。 達(dá)西定律的滲透屬于層流，由于細(xì)粒土在起始比降以前、粗粒土在某一比降以后不屬于層流，因此不適用達(dá)西定律。 變水頭試驗(yàn)：適于細(xì)粒土（粘性土）。滲透性大小主要取決于土的粒徑和級(jí)配。試驗(yàn)分為兩種： 常水頭試驗(yàn)：適于粗粒土（砂性土）。 滲透系數(shù)K是指：水力坡降為1時(shí)水的滲透速度。（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。因此無(wú)粘性土的填筑需要不斷加水才能壓實(shí)。（9）無(wú)粘性土擊實(shí)曲線 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。 粘土試樣不宜用烘干試樣。 一般用大擊實(shí)筒，輕重型區(qū)別： 輕型:；重型:。當(dāng)含水率很高時(shí)，提高擊實(shí)功效果不大。(5)壓實(shí)功不同，求得最大干密度和最優(yōu)含水量也不同。（3）最后一層擊實(shí)高出筒應(yīng)小于5毫米（輕型）或6毫米（重型）。然后浸潤(rùn)一夜。使得含水量一個(gè)在塑限附近，另外分別有2個(gè)試樣含水量大于和小于塑限，且各個(gè)試樣之間相差2％—3％。體積不再變化。擊實(shí)（曲線）特征原理：含水率低時(shí)，土粒表面含水層薄，土粒錯(cuò)動(dòng)困難土粒任意排列，干密度低；含水率增加后，吸水層厚，土粒易于錯(cuò)動(dòng)，土粒定向排列，干密度增加。 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)。擊實(shí)試驗(yàn)可求得最大干密度ρdmax和最優(yōu)含水量wop。 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。（P49） ％時(shí)需要洗鹽。校正：當(dāng)懸液不等于20度時(shí)，溫度計(jì)要進(jìn)行校正。（顆粒越大下沉越快）均勻的懸液，在土顆粒下沉過(guò)程中，用密度計(jì)在懸液里測(cè)讀出對(duì)應(yīng)于不同時(shí)間的不同懸液密度，根據(jù)密度讀數(shù)和土顆粒下沉?xí)r間，計(jì)算出小于某一粒徑的顆粒占總土樣的百分比試驗(yàn)開(kāi)始：1) 土樣首先進(jìn)行分散處理，%還需要洗鹽處理，然后風(fēng)干備樣2) 取代表性土樣100g，測(cè)定風(fēng)干含水量3) 稱風(fēng)干土樣30g，注入200ml純水，浸泡過(guò)夜4) ，煮沸40min 5) 冷卻后加入分散劑4%r濃度六偏磷酸鈉10ml進(jìn)行分散土粒，再注入純水1000ml；上下攪拌各30次共1分鐘，使土顆粒在水中均勻分布；將密度計(jì)放入液體10—20秒后讀數(shù)。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。密度計(jì)、移液管法：適用于d。 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。不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc（P45）。由此可計(jì)算某以粒徑組的含量。 試驗(yàn)成果可以畫(huà)成粒徑分布曲線。是各粒組的相對(duì)百分比含量。熟悉：篩分析法、密度計(jì)法的儀器設(shè)備掌握：各種試驗(yàn)適用土類及應(yīng)用；篩分析法、密度計(jì)法的試驗(yàn)操作方法和數(shù)據(jù)整理方法。（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。 計(jì)算最大孔隙比：emax=Gs/ρdmin注意事項(xiàng)：（1）測(cè)最大干密度時(shí)用最優(yōu)含水率（4%~10%附近）的砂樣。 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。（1）最大干密度試驗(yàn)（最小孔隙比）儀器設(shè)備：最小孔隙比試驗(yàn)設(shè)備（包括最小孔隙比、金屬容器、振動(dòng)叉、擊錘等），天平：稱量5Kg，感量1g用振動(dòng)錘擊法進(jìn)行試驗(yàn)的步驟： 4Kg土樣烘干分三次倒試樣進(jìn)行錘擊，振動(dòng)叉以150~200次/min敲打兩側(cè)，擊錘30~60次/min錘擊表面。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。（3）虹吸筒法 適用于粒徑大于等于5mm，且粒徑為20mm的質(zhì)量應(yīng)大于等于總質(zhì)量的10％。 （2）浮稱法 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％。 注滿水稱瓶水土總重量，立即測(cè)出瓶?jī)?nèi)水的溫度，216。 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。b) 試驗(yàn)步驟：216。以5OC一級(jí)調(diào)節(jié)水溫，每個(gè)水溫下稱瓶和水的總質(zhì)量?jī)纱稳∑骄怠?(1)比重瓶法 適用于粒徑小于5mm的土。主要用來(lái)計(jì)算孔隙比和進(jìn)行分類。數(shù)值上等于土粒密度。 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?？梢允褂锰篆h(huán)減少試坑表面不平帶來(lái)的誤差。試坑尺寸必須與試樣顆粒粒徑相一致（P36）。根據(jù)溫度修正系數(shù)換算出水的體積，即為測(cè)定器的體積。（3）灌砂法 適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂性土、和礫類土粒徑小于15mm的試樣。稱水中重（）。蠟的溫度剛過(guò)熔點(diǎn)，不要出現(xiàn)氣泡，試樣要緩慢放入。（2）蠟封法 適用于易破碎和不規(guī)則的土。 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）。鑒定土層所處的稠度狀態(tài)（堅(jiān)硬：IL ≤0。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。注意土體的斷裂是水分減少的結(jié)果，而不是用力過(guò)大或土條太長(zhǎng)的原因，其準(zhǔn)確度取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)。 《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。試驗(yàn)需二次測(cè)定，取其平均值，但差值不得超過(guò)2%（2） 液塑限聯(lián)合測(cè)定法液塑限聯(lián)合測(cè)定儀理論依據(jù)：根據(jù)極限平衡理論，當(dāng)圓錐角為30度時(shí)，圓錐入土深度與含水量在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上呈直線關(guān)系。（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。 ％（％） 測(cè)定原狀土樣的物理力學(xué)指標(biāo)時(shí)，含水率可用重塑土樣的含水率。燃燒3次。 （2）酒精法 適用于現(xiàn)場(chǎng)。時(shí)間：粘性土大于8小時(shí)，砂土大于6小時(shí)。含水量試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）（1）烘干法：適用于粘性土，砂性土及有機(jī)質(zhì)土設(shè)備：烘箱、天平（）、干燥器數(shù)量：15—30克，砂土稍多些。 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)，也是粘性土分類和估計(jì)地基承載力的依據(jù)。3）抽氣飽和法：滲透系數(shù)小于等于104cm/s的土（粘性土），需要凡士林密封，抽真空達(dá)到一個(gè)大氣壓力值時(shí)開(kāi)始注水，注水過(guò)程真空保持不變，待水淹沒(méi)飽和器停止抽氣，粘性土需靜置10小時(shí)，飽和度不應(yīng)低于95％。兩種方法對(duì)力學(xué)性質(zhì)有一定的影響。2）試樣制備：擊樣法：就是根據(jù)環(huán)刀體積算出所需土樣數(shù)量，用單層或三層法擊實(shí)。余土進(jìn)行含水量測(cè)定。 擾動(dòng)土：用四分法取樣。 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)。（，49％，％）? 含水率為4％的濕砂100kg，其中水的重量 多少？土樣和試樣制備 了解：土樣的采樣和試樣的制備過(guò)程熟悉：原狀土樣與擾動(dòng)土樣的概念掌握：原狀土樣取土、運(yùn)輸、保管應(yīng)滿足的要求為保證試驗(yàn)成果的可靠性，要統(tǒng)一土樣試樣的制備方法和程序。? ，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。解：（1） 塑性指數(shù)Ip=36%18%=18 命名為粘土。 解：公式：e= Gs/ρd－1；ρd＝ρ/（1＋W）。3) 凍土現(xiàn)象主要是指土體凍結(jié)時(shí)地面膨脹的凍脹現(xiàn)象和融化后土體強(qiáng)度急劇降低的凍融問(wèn)題。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) )。2) 土的滲透性：達(dá)西定律(V=ki)：指水在土中的滲透速度與水力坡降成正比。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。 可塑：0 IL ≤ 。 ?液性指數(shù)： IL=(WWp)/ Ip 可判別粘性土狀態(tài)。 塑性指數(shù)：Ip=WLWp，用整數(shù)表示（如15），可用來(lái)判別粘性土的分類。土從液限到縮限體積是不斷減小的，縮限以后不再改變。不同土樣（甲、乙）含水率與飽和度沒(méi)有關(guān)系。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。2）飽和密度ρsat：孔隙全為土水的質(zhì)量與總體積之比3）浮密度ρ’：土粒質(zhì)量與同體積的水質(zhì)量之差與總體積之比（飽和密度－1）4）干密度ρd：土粒質(zhì)量與總體積之比，是填土施工的控制指標(biāo)。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。絮凝結(jié)構(gòu)：孔隙大，對(duì)擾動(dòng)敏感。 需要說(shuō)明的是：各種分類法中沒(méi)有軟土、凍土、鹽漬土的稱謂，也沒(méi)有有機(jī)土、砂、石料等。有機(jī)土的測(cè)定: (1)有機(jī)質(zhì)呈黑色、青黑色或暗色，有臭味，彈性和海綿感。（凍脹最嚴(yán)重）粘性土（大于10）進(jìn)行再分類。《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ24097）規(guī)定：按顆粒級(jí)配或塑性指數(shù)分為碎石土、砂土、粉土和粘性土碎石土