1、學習情境2：地質勘查報告識讀一、預備知識：地質構造1 地質作用 內力地質作用 外力地質作用 a. 物理風化 b. 化學風化2.1 2.1 子情境內容子情境內容- -地質地形構造圖識讀地質地形構造圖識讀土是巖石經過風化后在不同條件下構成的自然歷史的產物土是巖石經過風化后在不同條件下構成的自然歷史的產物搬運、堆積搬運、堆積構成過程構成過程構成條件構成條件物理物理力學力學性質性質 風化風化巖石巖石地球土土地球影響影響生物風化生物風化物理風化物理風化化學風化化學風化量變量變無粘性土無粘性土原生礦物原生礦物量變量變粘性土粘性土次生礦物次生礦物動植物的活動動植物的活動風化風化有有 機機 質質巖石和土的粗顆

2、粒受各種氣候要素的巖石和土的粗顆粒受各種氣候要素的影響產生脹縮而發生裂痕影響產生脹縮而發生裂痕,或在運動或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎過程中因碰撞和摩擦而破碎母巖外表和碎散的顆粒受環境要素的母巖外表和碎散的顆粒受環境要素的作用而改動其礦物的化學成分，構成作用而改動其礦物的化學成分，構成新的礦物新的礦物2 地質年代地質年代3 地質構造地質構造 褶皺構造褶皺構造 斷裂構造斷裂構造 a. 節理節理 b. 斷層斷層4 第四紀堆積物第四紀堆積物 殘積物殘積物 坡積物坡積物 洪積物洪積物 沖積物沖積物 其他堆積物其他堆積物n土的生成土的生成n 土是指覆蓋在地球上大部土是指覆蓋在地球上大部分陸地外表和部分

3、海底的碎散分陸地外表和部分海底的碎散巖石的堆積物堆積物，是巖石的堆積物堆積物，是巖石風化后的產物。巖石風化后的產物。n土的成因土的成因n 土的生成過程為：由巖石土的生成過程為：由巖石經風化、剝蝕、搬運、堆積而經風化、剝蝕、搬運、堆積而成。成。搬運與堆積搬運與堆積殘積土無搬運運積土有搬運土土質質較較好好殘積土殘積土強風化強風化弱風化弱風化微風化微風化母巖體母巖體顆粒外表粗糙顆粒外表粗糙多棱角多棱角粗細不均粗細不均無層理無層理母巖表層經風化作用破碎成巖屑或細小母巖表層經風化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，未經搬運殘留在原地的堆積物顆粒后，未經搬運殘留在原地的堆積物風化所構成的土顆粒，受自然力的作用風化

4、所構成的土顆粒，受自然力的作用搬運到遠近不同的地點所堆積的堆積物搬運到遠近不同的地點所堆積的堆積物運積土有搬運風：風積土風：風積土重力重力: : 坡積土坡積土 流水流水: :洪積土洪積土沖積土沖積土湖泊沼澤堆積土湖泊沼澤堆積土海相堆積物海相堆積物冰川冰川: : 冰積土冰積土土粒粗細不同，性質不均勻土粒粗細不同，性質不均勻有分選性，近粗遠細有分選性，近粗遠細渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機物淤泥，土性差含有機物淤泥，土性差顆粒細，表層松軟，土性差顆粒細，表層松軟，土性差土粒粗細變化較大，性質不均勻土粒粗細變化較大，性質不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層

5、理坡積層坡積層雨雪搬運；不遠；逐雨雪搬運；不遠；逐漸變細；厚度不均漸變細；厚度不均洪積層洪積層洪水搬運；山谷出口；洪水搬運；山谷出口；山前平原；山前平原；沖積層沖積層沖擊平原；面積沖擊平原；面積有時較大有時較大海相堆積層濱海堆積物: 卵石、圓礫石、細沙，如海邊大陸架淺海堆積物: 深小于200m，寬100200m 細砂、粘性土、淤泥、生物化學堆積物陸坡堆積物: 深2001000m,寬100200km，有機 質軟泥深海堆積物: 深大于1000m，深海，有機質軟泥湖沼堆積層湖相堆積物：湖邊粗粒，湖心淤泥等沼澤堆積物：半腐爛植物，堆積不宜做地基原生礦物原生礦物 石英、長石、云母等石英、長石、云母等次生

6、礦物次生礦物 主要是粘土礦物，包括三主要是粘土礦物，包括三種類型種類型 高嶺石、高嶺石、伊里石、蒙脫石伊里石、蒙脫石粘土礦物粘土礦物: :由硅片和鋁片構成的晶包所組合由硅片和鋁片構成的晶包所組合而成而成5 不良地質作用不良地質作用 巖溶巖溶 滑坡滑坡 崩塌崩塌 泥石流泥石流 采空區采空區 地面沉降地面沉降 地震地震 rock land sliding(bedrock landslide)巖層滑坡順層滑坡切層滑坡滑動面滑動面2. 水文地質水文地質1 地下水及其埋藏條件地下水及其埋藏條件 上層滯水上層滯水 潛水潛水 承壓水承壓水2 地下水的腐蝕性地下水的腐蝕性地下水中硫酸離子地下水中硫酸離子SO4

7、2-含量過多時含量過多時 :氫離子濃度氫離子濃度(負對數值負對數值)pH0.075 mm) (0.075 mm) 水分法：適用于細粒土水分法：適用于細粒土 (0.075 mm)(0.075 mm)各粒組的相對含量，用質量百分數來表示表述方法表述方法 粒徑級配累積曲線粒徑級配累積曲線密度計法移液管法土中各個粒組的相對含量各粒組含量占土粒總質量的百分數。含義： 篩下的土粒質量占總質量的百分比。205.02.01.00.50.250.075200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數小于某粒徑之土質量百分數P105.01.00.50.100

8、.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分數百分數P(%)P(%)2613.5101009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數小于某粒徑之土質量百分數105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線d60 d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒徑特征粒徑: d60 : 控制粒徑控制粒徑d10 : 有效粒

9、徑有效粒徑d30 ;不均勻程度：不均勻程度：Cu = d60 / d10 延續程度延續程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數曲率系數 不均勻系數Cu 5,級配不均勻級配不均勻粗細程度：粗細程度： 用用d50 表示表示 1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數小于某粒徑之土質量百分數105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率:

10、 : 某粒徑范圍內顆粒的含量某粒徑范圍內顆粒的含量 陡陡相應粒組質量集中相應粒組質量集中 緩緩-相應粒組含量少相應粒組含量少 平臺平臺-相應粒組缺乏相應粒組缺乏延續程度延續程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數曲率系數較大顆粒短少較大顆粒短少Cc 減小減小較小顆粒短少較小顆粒短少Cc 增大增大C c = 1 3, 級配延續性好級配延續性好粒徑級配粒徑級配累積曲線及目的的用途：粒徑級配累積曲線及目的的用途：1粒組含量用于土的分類定名；粒組含量用于土的分類定名；2不均勻系數不均勻系數Cu用于斷定土的不均勻程度：用于斷定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土；不均勻土； Cu

11、 3 或或 Cc 1,級配不延續土級配不延續土4不均勻系數不均勻系數Cu和曲率系數和曲率系數Cc用于斷定土的級配優劣：用于斷定土的級配優劣： 假設假設 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級配級配 良好的土；良好的土； 假設假設 Cu 3 或或 Cc 1, 級配級配 不良的土不良的土學習情境二：地質勘查報告識讀子情境子情境2.3 土的緊縮實驗土的緊縮實驗一、一、 預備知識預備知識1. 土的三相簡圖土的三相簡圖2. 三相目的的定義三相目的的定義3. 三相目的的換算三相目的的換算4. 無粘性土密實度分析無粘性土密實度分析2.3 2.3 土的緊縮實驗土的緊縮實驗1. 三相草圖WaterAirSoi

12、lVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積土的物理性質目的認識土的物理性質目的認識 V土的總體積； Va土中氣體所占的體積 Vw土中水所占的體積； Vs土中顆粒所占的體積； VV土中孔隙所占的體積； VV = Vw + Va m 土的總質量 mW 土中水的質量； ms土中顆粒的質量。 符號含義土的物性與分類土的物性與分類三相草圖三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積 VVVVVVVavas Vm0mmmmmaas知關系五個知關系五個: :共有九個參數共有九個參數: V Vv Vs Va V / ms m ma m剩下三個獨立變量剩下三個

13、獨立變量三相草圖法三相草圖法物性目的是比例關系物性目的是比例關系: :可假設任一參數為可假設任一參數為1 1對于飽和土對于飽和土, Va=0剩下兩個獨立變量剩下兩個獨立變量實驗室測定實驗室測定其它目的其它目的是一種簡單而適用的方法是一種簡單而適用的方法Soil Mechanics2 土粒比重相對密度Soil Mechanics2 2 土的物性與分類土的物性與分類3 土的其他物理目的: 土的含水量w、密度和土粒的相對密度ds可直接用實驗方法測定實驗方法見有關土工實驗操作規程，它們是每種土必需測定的根本目的，根據這三個目的，又可導出如下幾個物理性質目的。土的干密度和干重度土的飽和密度和飽和重度土的

14、有效重度土的空隙逼和孔隙率飽和度2 2 土的物性與分類土的物性與分類n單位體積土體中土顆粒的質量稱為干土密度d，即：n n 單位體積土顆粒所遭到的重力稱為干土重度，又稱為于土重力密 n 度，其值等于干土密度乘以重力加速度。即：n飽和土密度是指土孔隙充溢水時，單位體積土的質量。 n n單位體積飽和土所遭到的重力稱為飽和土重度。 1 干土密度與干土重度干土密度與干土重度2 飽和土密度飽和土重度飽和土密度飽和土重度2 2 土的物性與分類土的物性與分類n在地下水位以下，土遭到水的浮力作用，單位體積土中，土顆粒所受的重力扣除浮力后的重度稱為浮重度，又稱有效重度。n土的孔隙率是指土中孔隙體積與土總體積之比

15、的百分率n土中孔隙體積與土顆粒體積之比值稱為孔隙比3 土的有效重度4 土的空隙比和空隙率n土的孔隙率和孔隙比是反映土體密實程度的重要物理性質目的。在普通情況，n或e愈大，土愈疏松。反之土愈密實，普通粘性土e在0.41.2之間，砂土e在0309之間，淤泥孔隙比大于1.52 2 土的物性與分類土的物性與分類n 土中水的體積與孔隙體積之比值稱為土的飽和度，即n 土的飽和度是反映水填充土孔隙的程度，即反映土潮濕程度的物理性質目的。當St小于0.5時為稍濕的，在0.50.8之間時為很濕的，大于0.8時為飽和的，如St= 1.0時，那么土處于完全飽和形狀。 5 土的飽和度2 2 土的物性與分類土的物性與分

16、類Soil Mechanics3 根本目的和其他目的的關系2 2 土的物性與分類土的物性與分類Soil Mechanicsdd 11edVmwssd )1 (11SSdddn 1)1 (111/SdSSdsdSddddddne ewdemVVSswwvwr VeednddgVndngVVmSSSSVSsat1)1 ()1 ( 2 2 土的物性與分類土的物性與分類 規范貫入實驗Standard Penetration Test 規范貫入數 N63.5 錘 重：63.5kg 落 距：760mm 打入深度：300mm土的物性與分類土的物性與分類土的物理形狀土的物理形狀3. 用規范貫入實驗劃用規范貫入

17、實驗劃 分密實度分密實度參考教材土的壓實性土的壓實性1 土的壓實原理土的壓實原理含水量與壓實的關系：含水量太多、太少均不能壓含水量與壓實的關系：含水量太多、太少均不能壓實，適當時可壓實。實，適當時可壓實。 原理：含水量小時，土粒周圍的水膜薄，分子吸原理：含水量小時，土粒周圍的水膜薄，分子吸引力；含水量適當增大時，結合水膜變厚，土引力；含水量適當增大時，結合水膜變厚，土粒間的銜接力變弱；再大時，短時水不易排出。粒間的銜接力變弱；再大時，短時水不易排出。最優含水量：使得土的壓實效果最好的含水量。最優含水量：使得土的壓實效果最好的含水量。2 2 影響壓實效果的要素影響壓實效果的要素 3 3 壓實性填

18、土質量規范壓實性填土質量規范 1 1. .壓實功壓實功2 2. .含水量含水量 3 3. .鋪土厚度鋪土厚度4 4. .顆粒級配顆粒級配壓實規范：壓實規范：壓實系數壓實系數4. 無粘性土密實度分析無粘性土密實度分析1碎石土的密實度碎石土的密實度2砂土的密實度砂土的密實度 用空隙比用空隙比e為規范為規范 以相對密實度以相對密實度Dr為規范為規范 以規范貫入實驗以規范貫入實驗N為規范為規范3粉土的密實度粉土的密實度二、二、 土的緊縮實驗與分析土的緊縮實驗與分析1 實驗目的與計算原理實驗目的與計算原理ssiihhhe土粒體積孔隙體積ss00hhhe00se1hh1)1 (e000WSWG2 儀器設備

19、儀器設備3 操作步驟操作步驟i1i1ii21ppeea21isae1E求緊縮系數求緊縮系數a1-2時，一致規定：時，一致規定：P1=100KPa，P2=200KPa。可以用。可以用緊縮系數緊縮系數a1-2來判別土的緊縮性：來判別土的緊縮性：假設假設a1-2 0.1MPa-1，為低緊縮性；，為低緊縮性；0.1MPa-1a1-20.5MPa-1，為中，為中緊縮性；緊縮性；a1-20.5MPa-1，為高緊縮性。，為高緊縮性。2.6.1塑限與液限塑限與液限子情境子情境2.4 2.4 黏性土的液塑限結合測定實驗黏性土的液塑限結合測定實驗粘性土的軟硬形狀也稱稠度形粘性土的軟硬形狀也稱稠度形狀狀2.6 粘土

20、的物理形狀粘土的物理形狀稠度形狀與含水量有關稠度形狀與含水量有關粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動塑限塑限p液限液限l2 2 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理形狀目的物理形狀目的稠度界限稠度界限2.6 土的物理形狀土的物理形狀粘性土的稠度反映土中水的形狀粘性土的稠度反映土中水的形狀固態或半固態固態或半固態塑態塑態 流態流態 強結合水膜最大強結合水膜最大出現自在水出現自在水強結合水強結合水弱結合水弱結合水自在水自在水稠度形狀稠度形狀含水量含水量土中水的形狀土中水的形狀w顆 粒水VsVs+Va固態wLwPws縮限塑限液限半固態可塑態液態wVO阿特堡界限 (Atterber

21、g limit)2. 粘性土的稠度和可塑性2.6 粘性土的物理目的粘性土的物理目的粘性土的特性：比外表積、含水量、形狀、界限含水量1 塑限與液限粘性土由流塑形狀轉變為可塑形狀的分界含水量稱為液限WL；由可塑形狀轉變為半固態的分界含水量稱為塑限WP；假設粘性士的含水量進一步減小，土的體積也不斷減小，直至土的體積不再減小時的界限含水量稱為縮限，用WS表示。2 2 土的物性與分類土的物性與分類WsWpWLpLpI 吸附結合水的才干；粘性大小；大致反映粘土顆粒含量吸附結合水的才干；粘性大小；大致反映粘土顆粒含量 塑性指數塑性指數常作為細粒土工程分類的根據常作為細粒土工程分類的根據2.6.3 塑性目的和

22、液性目的1 塑性指數：液限與塑限之差，反映可塑性范圍。Ip10 粉土粉土10Ip 17 粘土粘土相對稠度相對稠度pLpLI 2 2 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理形狀目的物理形狀目的2.6 土的物理形狀土的物理形狀對于不同的粘土，含水量一樣，稠度能夠不同對于不同的粘土，含水量一樣，稠度能夠不同液性指數液性指數不同的粘土，p、l 大小不同定義：定義：wpwwlIL1鞏固形狀鞏固形狀可塑形狀可塑形狀流流 態態0.00 0.250.25 - 0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑軟塑軟塑2 液性指數：判別粘性土軟硬程度的指數，叫做稠度液性指數：判別粘性土軟硬程度的指數，叫做稠度例題

23、分析n例題：某土樣天然含水量為46.2，塑限為22.9，液限為42.4。試確定圖的稱號和形狀。1010171710ppppIIII粘性土粉質粘土粘土粉土2 2 土的物性與分類土的物性與分類1.2.4土的壓實性1 土的壓實原理含水量與壓實的關系：含水量太多、太少均不能壓實，適當時可壓實。 原理：含水量小時，土粒周圍的水膜薄，分子吸引力；含水量適當增大時，結合水膜變厚，土粒間的銜接力變弱；再大時，短時水不易排出。最優含水量：使得土的壓實效果最好的含水量。2 2 影響壓實效果的要素影響壓實效果的要素 3 3 壓實性填土質量規范壓實性填土質量規范 1 1. .壓實功壓實功2 2. .含水量含水量 3

24、3. .鋪土厚度鋪土厚度4 4. .顆粒級配顆粒級配壓實規范：壓實規范：壓實系數壓實系數學習情境二：地質勘查報告識讀一、一、 預備知識預備知識1. 1. 土的構造與構造土的構造與構造2. 2. 土的抗剪強度及剪切破壞的本質土的抗剪強度及剪切破壞的本質1 1 無粘性土的抗剪強度無粘性土的抗剪強度2 2 粘性土的抗剪強度粘性土的抗剪強度二、學習義務二、學習義務土的直剪實驗與分析土的直剪實驗與分析1. 1. 實驗目的實驗目的2. 2. 儀器設備儀器設備3. 3. 操作步驟操作步驟4. 4. 實驗成果整理實驗成果整理2.5 2.5 子情境子情境 土的直剪實驗與分析土的直剪實驗與分析1 1 土的構造土的

25、構造單粒構造單粒構造粗顆粒土粗顆粒土, ,在堆積過程中在堆積過程中, ,每一個顆粒在自重作用下單獨每一個顆粒在自重作用下單獨下沉并到達穩定形狀。下沉并到達穩定形狀。工程性質最好。工程性質最好。蜂窩構造蜂窩構造0.05mm0.005mm0.05mm0.005mm主要由粉粒組成的土的構造方式。主要由粉粒組成的土的構造方式。 較細的土顆粒，在水中單個下沉較細的土顆粒，在水中單個下沉, ,碰到已堆積的土碰到已堆積的土粒粒, ,因土粒之間的分子引力大于土粒自重而被吸引不因土粒之間的分子引力大于土粒自重而被吸引不再下沉。再下沉。依次一粒粒被吸引，構成具有很大孔隙的蜂窩狀構造。依次一粒粒被吸引，構成具有很大

26、孔隙的蜂窩狀構造。受擾動時會導致構造的破壞，不可用作天然地基。受擾動時會導致構造的破壞，不可用作天然地基。土粒之間的相互陳土粒之間的相互陳列和結合方式列和結合方式1. 土的構造與構造土的構造與構造絮狀構造粒徑絮狀構造粒徑0.005mm是由粘粒集合體組成的構造方式。是由粘粒集合體組成的構造方式。粒徑極細的粘土顆粒在水中長期懸浮運動粒徑極細的粘土顆粒在水中長期懸浮運動,會相互碰撞吸引會相互碰撞吸引電解，逐漸構成小鏈環狀的土集粒，使質量增大而下電解，逐漸構成小鏈環狀的土集粒，使質量增大而下沉；當一個小鏈環碰到另一個鏈環時相互吸引，不斷擴展沉；當一個小鏈環碰到另一個鏈環時相互吸引，不斷擴展構成大鏈環狀

27、，稱為絮狀構造。構成大鏈環狀，稱為絮狀構造。 被擾動時會導致天然構造的破壞，不可用作天然地基。被擾動時會導致天然構造的破壞，不可用作天然地基。 2 2 土的物性與分類土的物性與分類 同一土層中物質成分和顆粒大小等相近的各部分之間相互同一土層中物質成分和顆粒大小等相近的各部分之間相互關系的特征稱為土的構造。關系的特征稱為土的構造。 層理構造：土層由不同的顏色或不同的粒徑的土組成層層理構造：土層由不同的顏色或不同的粒徑的土組成層理，一層一層相互平行。理，一層一層相互平行。 分散構造：土層中的土粒分布均勻，性質相近。分散構造：土層中的土粒分布均勻，性質相近。多見于無粘結的砂、礫石、卵石等厚層土中，屬

28、各向同性體。多見于無粘結的砂、礫石、卵石等厚層土中，屬各向同性體。通常分散構造的工程性質最好。通常分散構造的工程性質最好。 裂隙構造：土體被許多不延續的小裂隙所分割，在裂隙裂隙構造：土體被許多不延續的小裂隙所分割，在裂隙中常充填有各種鹽類的沉淀物。中常充填有各種鹽類的沉淀物。2.土的構造：定義：分類： O z+ zx- xz x2 1 3rR222xzxzr2xzR1Rr3Rrz x zx xz +- 1 2. 2. 土的抗剪強度及剪切破壞的本質土的抗剪強度及剪切破壞的本質 應力莫爾圓應力莫爾圓大主應力：大主應力：小主應力小主應力: :圓心：圓心：半徑：半徑：zz按順時針方向旋轉按順時針方向旋

29、轉xx按順時針方向旋轉按順時針方向旋轉莫爾圓：代表一個土單元的應力形狀；圓莫爾圓：代表一個土單元的應力形狀；圓周上一點代表一個面上的兩個應力周上一點代表一個面上的兩個應力與與PSTAtanfcc c 粘聚力粘聚力 內摩擦內摩擦角角 f ： 土的抗剪強度土的抗剪強度 tg ： 摩擦強度摩擦強度-正比于壓力正比于壓力 c： 粘聚強度粘聚強度-與所受壓力無關與所受壓力無關固定滑裂面固定滑裂面普通應力形狀如何判別能否破壞？普通應力形狀如何判別能否破壞？借助于莫爾圓借助于莫爾圓3. 3. 極限平衡應力形狀極限平衡應力形狀極限平衡應力形狀：極限平衡應力形狀： 有一對面上的應力形狀到達有一對面上的應力形狀到

30、達 = = f f土的強度包線：土的強度包線： 一切到達極限平衡形狀的莫爾園的公切線。一切到達極限平衡形狀的莫爾園的公切線。 f3. 3. 極限平衡應力形狀極限平衡應力形狀 f強度包線以內：下任何一個面強度包線以內：下任何一個面上的一對應力上的一對應力 與與 都沒有到都沒有到達破壞包線，不破壞；達破壞包線，不破壞；與破壞包線相切：有一個面上與破壞包線相切：有一個面上的應力到達破壞；的應力到達破壞；與破壞包線相交：有一些平面與破壞包線相交：有一些平面上的應力超越強度；不能夠發上的應力超越強度；不能夠發生。生。莫爾莫爾庫侖強度實際庫侖強度實際1 1土單元的某一個平面上的抗剪強度土單元的某一個平面上

31、的抗剪強度f f是該面上作用的法向是該面上作用的法向應力應力的單值函數的單值函數, , f =f(f =f() ) 莫爾：莫爾：19001900年年2 2在一定的應力范圍內，可以用線性函數近似在一定的應力范圍內，可以用線性函數近似f = c f = c + +tgtg3 3某土單元的任一個平面上某土單元的任一個平面上 = = f f ，該單元就到達了極限，該單元就到達了極限平衡應力形狀平衡應力形狀PSTA = 100KPa S = 200KPa = 300KPa Oc 一、室內實驗一、室內實驗1. 1. 直剪實驗直剪實驗經過控制剪切速率經過控制剪切速率來近似模擬排水條來近似模擬排水條件件1.

32、1. 固結慢剪：固結慢剪：施加正應力施加正應力- -充分固結充分固結漸漸施加剪應力漸漸施加剪應力- -小于小于0.02mm/0.02mm/分，以保證無超分，以保證無超靜孔壓靜孔壓2. 2. 固結快剪固結快剪施加正應力施加正應力- -充分固結充分固結在在3-53-5分鐘內剪切破壞分鐘內剪切破壞3. 3. 快剪快剪施加正應力后施加正應力后立刻剪切立刻剪切3-53-5分鐘內剪切分鐘內剪切破壞破壞二、學習義務二、學習義務土的直剪實驗與分析土的直剪實驗與分析室內實驗室內實驗1. 1. 直剪實驗直剪實驗PSTAl 設備簡單，操作方便設備簡單，操作方便l 結果便于整理結果便于整理l 測試時間短測試時間短優點

33、優點l 試樣應力形狀復雜試樣應力形狀復雜l 應變不均勻應變不均勻l 不能控制排水條件不能控制排水條件l 剪切面固定剪切面固定缺陷缺陷分析分析PSTA類似實驗：類似實驗：環剪實驗環剪實驗單剪實驗單剪實驗實驗步驟實驗步驟 切取試樣切取試樣 安裝試樣：安裝試樣： 挪動傳動安裝挪動傳動安裝 每組四個試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進展每組四個試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進展剪切。在教學上，可取四個垂直壓力分別為剪切。在教學上，可取四個垂直壓力分別為100、200、300、400kPa。 施加垂直壓力施加垂直壓力 變形穩定變形穩定 拔出固定銷釘拔出固定銷釘 裝配試樣裝配試樣 學習情境二：地基勘察報告

34、分析一、地基承載力的概念二、工程地質勘查方法三、報告識讀1. 三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積1.2.1 土的物理性質目的認識土的物理性質目的認識 V土的總體積； Va土中氣體所占的體積 Vw土中水所占的體積； Vs土中顆粒所占的體積； VV土中孔隙所占的體積； VV = Vw + Va m 土的總質量 mW 土中水的質量； ms土中顆粒的質量。 符號含義2 2 土的物性與分類土的物性與分類三相草圖三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積 VVVVVVVavas Vm0mmmmmaas知關系五個知關

35、系五個: :共有九個參數共有九個參數: V Vv Vs Va V / ms m ma m剩下三個獨立變量剩下三個獨立變量三相草圖法三相草圖法物性目的是比例關系物性目的是比例關系: :可假設任一參數為可假設任一參數為1 1對于飽和土對于飽和土, Va=0剩下兩個獨立變量剩下兩個獨立變量實驗室測定實驗室測定其它目的其它目的是一種簡單而適用的方法是一種簡單而適用的方法Soil Mechanics2 土粒比重相對密度Soil Mechanics2 2 土的物性與分類土的物性與分類3 土的其他物理目的: 土的含水量w、密度和土粒的相對密度ds可直接用實驗方法測定實驗方法見有關土工實驗操作規程，它們是每種

36、土必需測定的根本目的，根據這三個目的，又可導出如下幾個物理性質目的。土的干密度和干重度土的飽和密度和飽和重度土的有效重度土的空隙逼和孔隙率飽和度2 2 土的物性與分類土的物性與分類n單位體積土體中土顆粒的質量稱為干土密度d，即：n n 單位體積土顆粒所遭到的重力稱為干土重度，又稱為于土重力密 n 度，其值等于干土密度乘以重力加速度。即：n飽和土密度是指土孔隙充溢水時，單位體積土的質量。 n n單位體積飽和土所遭到的重力稱為飽和土重度。 1 干土密度與干土重度2 飽和土密度飽和土重度2 2 土的物性與分類土的物性與分類n在地下水位以下，土遭到水的浮力作用，單位體積土中，土顆粒所受的重力扣除浮力后

37、的重度稱為浮重度，又稱有效重度。n土的孔隙率是指土中孔隙體積與土總體積之比的百分率n土中孔隙體積與土顆粒體積之比值稱為孔隙比3 土的有效重度4 土的空隙比和空隙率n土的孔隙率和孔隙比是反映土體密實程度的重要物理性質目的。在普通情況，n或e愈大，土愈疏松。反之土愈密實，普通粘性土e在0.41.2之間，砂土e在0309之間，淤泥孔隙比大于1.52 2 土的物性與分類土的物性與分類n 土中水的體積與孔隙體積之比值稱為土的飽和度，即n 土的飽和度是反映水填充土孔隙的程度，即反映土潮濕程度的物理性質目的。當St小于0.5時為稍濕的，在0.50.8之間時為很濕的，大于0.8時為飽和的，如St= 1.0時，那么土處于完全飽和形狀。 5 土的飽和度2 2 土的物性與分類土的物性與分類Soil Mechanics3 根本目的和其他目的的關系2 2 土的物性與分類土的物性與分類Soil Mechanicsdd 11edVmwssd )1 (11SSdddn 1)1 (111/SdSSdsdSddddddne ewdemVVSswwvwr VeednddgVndngVVmSSSSVSsat1)1 ()1 ( 2 2