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文檔簡介
土的工程性質與分類第一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土(soil)是各種巖石礦物顆粒組成的松散集合體。土體(soilmass)是由一定的土體材料組成,具有一定的土體結構,賦存于一定地質環境中的地質體。第二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二
固相土液相氣相土中顆粒的大小、成分及三相之間的相互作用和比例關系,反映出土的不同性質土的三相組成:第三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二§4.1土的組成與結構、構造第四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二一、土的固相土粒的大小、相關礦物成分以及大小搭配情況對土的物理力學性質有明顯影響1.土的顆粒級配工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍,劃分為若干粒組,為了表示土粒的大小及組成情況,通常以土中各個粒組的相對含量(即各粒組占土粒總量的百分數)來表示,稱為土的顆粒級配試驗方法篩分法:適用于d≥0.075mm比重計法:適用于d<0.075mm第五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二篩分法用一套孔徑不同的篩子,按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱過質量的烘干土樣過篩,稱出留在各篩上的土質量,然后計算其占總土粒質量的百分數第六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二比重計法:利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于某粒徑的土粒含量第七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二顆粒粒徑級配曲線:縱坐標表示小于某粒徑的土粒含量百分比,橫坐標表示土粒的粒徑(對數坐標)第八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二顆粒級配的描述
工程上常用不均勻系數Cu描述顆粒級配的不均勻程度Cu愈大,表示土粒愈不均勻。工程上把Cu<5的土視為級配不良的土;Cu>10的土視為級配良好的土曲率系數Cc描述顆粒級配曲線整體形態,表明某粒組是否缺失情況對于礫類土或砂類土,同時滿足Cu≥5和Cc=1~3時,定名為良好級配砂或良好級配礫d10、d30、d60小于某粒徑的土粒含量為10%、30%和60%時所對應的粒徑第九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二2.土粒的礦物成分礦物成分取決于母巖的礦物成分和風化作用原生礦物:由巖石經過物理風化形成,其礦物成分與母巖相同例:石英、云母、長石等特征:礦物成分的性質較穩定,由其組成的土具有無粘性、透水性較大、壓縮性較低的特點第十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二次生礦物:巖石經化學風化后所形成的新的礦物,其成分與母巖不相同例:粘土礦物有高嶺石、伊利石、蒙脫石等特征:性質較不穩定,具有較強的親水性,遇水易膨脹的特點第十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二二、土中的水土中水的含量明顯地影響土的性質(尤其是粘性土)。土中水除了一部分以結晶水的形式吸附于固體顆粒的晶格內部外,還存在結合水和非結合水第十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二1.結合水強結合水:緊靠于顆粒表面、所受電場的作用力很大、幾乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體弱結合水:緊靠強結合水的外圍形成的結合水膜,所受的電場作用力隨著與顆粒距離增大而減弱第十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二2.非結合水存在于土粒電場影響范圍以外,性質和普通水無異,能傳遞水壓力,冰點為0℃,有溶解能力以兩種形式存在:毛細水、重力水第十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二三、土中氣體土中氣體存在于土孔隙中未被水占據的部分,分為與大氣連通的非封閉氣體和與大氣不連通的封閉氣體1.非封閉氣體:受外荷作用時被擠出土體外,對土的性質影響不大2.封閉氣體:受外荷作用,不能逸出,被壓縮或溶解于水中,壓力減小時能有所復原,對土的性質有較大的影響,使土的滲透性減小,彈性增大和延長土體受力后變形達到穩定的歷時第十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二四、土的結構在成土過程中所形成的土粒的空間排列及其聯結形式,與組成土的顆粒大小、顆粒形狀、礦物成分和沉積條件有關第十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二1.單粒結構:粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落形成的單粒結構,其特點是土粒間存在點與點的接觸。根據形成條件不同,可分為疏松狀態和密實狀態密實狀態疏松狀態第十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二2.蜂窩結構:
顆粒間點與點接觸,由于彼此之間引力大于重力,接觸后,不再繼續下沉,形成鏈環單位,很多鏈環聯結起來,形成孔隙較大的蜂窩狀結構蜂窩結構第十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二3.絮狀結構:細微粘粒大都呈片狀或針狀,質量極輕,在水中處于懸浮狀態。當懸液介質發生變化時,土粒表面的弱結合水厚度減薄,粘?;ハ嘟咏?,凝聚成絮狀物下沉,形成孔隙較大的絮狀結構絮狀結構第十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二五、土的構造土的構造是指土體中各結構單元之間的關系。主要特征是土的成層性和裂隙性,即層理構造和裂隙構造,二者都造成了土的不均勻性1.層理構造:土粒在沉積過程中,由于不同階段沉積的物質成分、顆粒大小或顏色不同,而沿豎向呈現出成層特征
2.裂隙構造:土體被許多不連續的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各種鹽類的沉淀物第二十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二§4.2土的物理力學性質及其指標第二十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二一、土的三相比例指標所謂土的物理性質就是表示土中三相比例關系的一些物理量。土的物理性質指標不僅可以描述土的物理性質和它所處的狀態,而且在一定程度上反映了土的力學性質。第二十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的物理性質指標的分類一類是必須通過試驗測定的,如含水量、密度和土粒比重,稱為直接指標;一類是根據直接指標換算的,如孔隙比、孔隙率、飽和度等,稱為間接指標第二十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的三相圖為便于說明這些物理性質指標的定義和它們的換算關系,常用三相圖表示土體內三相的相對含量。第二十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二1.試驗直接測定的物理性質指標
~土的密度ρ和重度γ密度定義:單位體積土的質量,用ρ表示單位:kg/m3或g/cm3表達式:定義:單位體積土的重量,用γ表示單位:KN/m3表達式:重度第二十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的密度ρ和重度γ測定方法:環刀法第二十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土粒比重Gs定義:土的質量(或重量)與同體積4℃時純水的質量之比表達式:土粒比重變化范圍不大:粘性土一般2.70~2.75;砂土一般為2.65左右。土中有機質含量增加,土粒比重減小第二十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的比重Gs測定方法:比重瓶法,事先將比重瓶注滿蒸餾水,稱瓶加水的質量m1。然后把烘干土若干克(ms)裝入空比重瓶內,再加純水至滿,稱瓶加水加土的質量m2,按下式計算土粒比重第二十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的比重Gs第二十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的含水量w含水量:土中水的質量與土粒質量之比,以百分數表示表達式:土的含水量是標志土含水程度的一個重要物理指標。天然土層含水量變化范圍較大,與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環境等有關。
第三十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的含水量測定方法:烘干法。先稱出天然濕土的質量,然后放在烘箱里,在100~105℃下烘干,稱干土的質量。第三十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二2.間接換算的物理性質指標
~土的孔隙比e定義:土中孔隙的體積與土粒的體積之比,以小數表示表達式:第三十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土中孔隙率n定義:土中的孔隙的體積與土的總體積之比,以百分數表示表達式:第三十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土的飽和度Sr定義:土中孔隙水的體積與孔隙體積之比,以百分數表示表達式:飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土Sr=0,飽和土Sr=100%。砂土根據飽和度分為三種狀態:Sr≤50%稍濕;50%<Sr≤80%很濕;Sr>80%飽和第三十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二干密度ρd
干重度γd
定義:單位體積內土粒的質量或重量表達式:第三十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二干密度ρd干重度γd土烘干,體積要減小,因而土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度是評價土密實程度的指標,干密度或干重度越大表明土越密實,反之越疏松。常用它來控制填土工程的施工質量。
第三十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二飽和密度ρsat與飽和重度γsat
定義:土中孔隙完全被水充滿,土處于飽和狀態時單位體積土的質量或重量表達式:第三十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二浮密度ρ'與浮重度γ'
定義:單位體積內土粒質量與同體積水質量之差表達式:第三十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二各種密度之間的比較土的三相比例指標中的質量密度指標共有4個,土的密度ρ,飽和密度ρsat,干密度ρd,浮密度ρ(kg/m3),相應的重度指標也有4個,土的重度,飽和重度sat,干重度d,浮重度(kN/m3)第三十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二3.物理性質指標間的換算
常用的物理性質指標共有9個,一般說,已知其中任意3個,通過換算,可以求其余6個。第四十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二孔隙比與孔隙率的關系
第四十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二干密度與濕密度和含水率的關系
第四十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二孔隙比與比重和干密度的關系
第四十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二飽和度與含水率、比重和孔隙比的關系
當土飽和時,即為Sr=100%則
飽和含水率第四十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二浮密度與比重和孔隙比的關系
第四十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二例題分析
【例】某土樣經試驗測得體積為100cm3,濕土質量為187g,烘干后,干土質量為167g。若土粒的相對密度Gs為2.66,求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度、干重度d、孔隙比e、飽和重度sat和有效重度
【解答】第四十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二第四十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二二、無粘性土的密實狀態無粘性土與粘性土區別:1、礦物成分:無粘性土一般由原生礦物組成,顆粒較粗;粘性土一般由次生礦物組成,顆粒較細;2、土的結構:無粘性土顆粒較粗,土粒之間的粘結力很弱或無粘結,往往形成單粒結構;粘性土顆粒較細,呈現具有很大孔隙的蜂窩狀結構或絮狀結構,天然狀態下具有一定的結構性、靈敏度和觸變性。3、物理狀態:無粘性土的工程性質取決于其密實度;而粘性土的工程性質取決于其軟硬狀態及土性穩定性。第四十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二無粘性土的相對密實度對無粘性土來說,土體的松密程度對土的工程性質影響很大。土的密實程度越高,壓縮性越小,其工程特性越好;土的密實程度越低,壓縮性越大,其工程特性越差。描述土的松緊程度的指標有干密度和孔隙比,密實度在一定程度上可用其孔隙比來反映
第四十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二無粘性土的相對密實度無粘性土的孔隙比的范圍受土粒的大小、形狀和級配的影響很大。因此即便兩種無粘性土具有同樣的孔隙比也未必表明他們處于同樣的狀態。在工程上一般用相對密實度Dr來衡量無粘性土的松緊程度。它是用無粘性土自身最松和最密兩種極限狀態作為判別的基準。第五十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二相對密實度Dr定義(理論表達式)emax無粘性土處于最松狀態時的孔隙比,可由其最小干密度換算emin無粘性土處于最密狀態時的孔隙比,可由其最大干密度換算e0無粘性土的天然孔隙比第五十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二相對密實度Dr定義(實用表達式)ρdmax無粘性土的最大干密度ρdmin無粘性土的最小干密度ρd無粘性土的天然干密度第五十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二相對密實度Dr無粘性土處于最密實的狀態無粘性土處于最松的狀態在工程上,用相對密實度劃分無粘性土狀態如下:疏松中密密實第五十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二動力觸探確定無粘性土的密實度天然砂土的密實度,可按原位標準貫入試驗的錘擊數N進行評定。天然碎石土的密實度,可按原位重型圓錐動力觸探的錘擊數N63.5進行評定(GB50007-2002)密實度按N評定砂石密實度按N63.5評定碎石土密實度松散稍密中密密實N≤10N63.5≤510<N≤155<N63.5≤1015<N≤3010<N63.5≤20N>30N63.5>20第五十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二質量為63.5kg的重錘從76cm高處落下將貫入器貫入土中30cm的錘擊數第五十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二三、粘性土的稠度定義:指粘性土在某一含水量下對外界引起的變形或破壞的抵抗能力,是粘性土最主要的物理狀態指標。第五十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二粘性土的稠度流動狀態可塑狀態半固體狀態固體狀態剛沉積的粘土,本身不能保持其形態,極易流動
體積不再收縮,空氣進入土體,土的顏色變淡
含水率減小,喪失可塑性,在外力作用下,易于發生破裂水分蒸發,上覆沉積層厚度增加,含水率減小,體積收縮外力作用可改變其形狀,而不改變其體積,并在外力卸除后仍能保持已獲得的形狀第五十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二粘性土的界限含水量定義:粘性土從一種狀態轉變為另一狀態,可用某一界限含水量來區分,稠度界限(阿太堡)Atterberg界限第五十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二粘性土的界限含水量第五十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二粘性土的界限含水量液限流動狀態與可塑狀態的界限含水量,可塑狀態的上限含水量塑限可塑狀態與半固體狀態的界限含水量,可塑狀態的下限含水量縮限半固體狀態與固體狀態的界限含水量,即粘性土隨著含水量的減小而體積開始不變的含水量。第六十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二粘性土從一種狀態轉變為另外一種狀態是逐漸過渡的,并無明確的界限。目前工程上只是根據某些通用的試驗方法測定這些界限含水量。第六十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二塑限測定方法:搓條法和液塑限聯合測定法第六十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二塑限測定方法:搓條法:調制均勻的濕土樣,在毛玻璃上搓滾成3毫米直徑的土條,若這個時刻恰好出現裂縫,就把土條的含水量定為塑限液塑限聯合測定法:取代表性試樣,加入不同數量的純水,調制成三種不同稠度的試樣,用電磁落錐測定圓錐在自重作用下經5秒后沉入試樣的深度。以含水量為橫坐標,圓錐入土深度為縱坐標,在雙對數紙上繪制關系曲線(圖4-26)。入土深度2毫米所對應的含水率為塑限。第六十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二塑限測定方法:第六十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二液限測定方法:液塑限聯合測定法和碟式儀法液塑限聯合測定法:《土工試驗方法標準》(GB/T50123-1999)規定入土深度恰好為17毫米所對應的含水率為17毫米液限,入土深度恰好為10毫米所對應的含水率為10毫米液限。第六十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二液限測定方法:碟式液限儀:金屬碟半徑為54mm,糊狀土樣裝入碟中厚8mm,在土樣中開梯形小槽,底寬2mm,頂寬11mm。使碟上升1cm后再下落,下落25次后,如土槽合攏長度為13mm,這時土樣的含水量即為液限。第六十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二縮限測定方法:收縮皿法
把土料的含水量調制到大于土的液限,然后將試樣分層填入收縮皿中,刮平表面,烘干,測出干土樣的體積并稱其質量,按下式計算第六十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二塑性指數液限和塑限之差(去掉百分號)稱為塑性指數塑性指數表示處于可塑狀態時土的含水量可變化幅度。塑性指數越大,可塑狀態含水量變化范圍也大。塑性指數是反映粘性土性質的一個綜合性指標。一般地,塑性指數越高,土的粘粒含量越高,所以常常用作粘性土的分類指標第六十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二液性指數
粘性土即使具有相同的含水率,也未必處于同樣的狀態,與無粘性土的相對密實度相似,粘性土的狀態用液性指數來判別。液性指數表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對關系,表達了天然土所處的狀態。液性指數是粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數的比值。第六十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二判定土處于堅硬狀態土處于可塑狀態土處于流動狀態第七十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二注意由于液限和塑限目前都是用擾動土測定的,土的結構已徹底破壞,而天然土一般在自重作用下已有很長的歷史,它獲得了一定的結構強度,以至于土的天然含水量大于它的液限也未必一定會發生流動。含水量大于液限只是意味著:若土的結構遭到破壞,它將轉變為粘滯泥漿。第七十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二例題分析【例】某砂土試樣,試驗測定土粒比重Gs=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66/cm3。已知砂樣最密實狀態時稱得干砂質量ms1=1.62kg,最疏松狀態時稱得干砂質量ms2=1.45kg,其體積V=1000cm3。求此砂土的相對密度Dr,并判斷砂土所處的密實狀態【解答】砂土在天然狀態下的孔隙比砂土最小孔隙比第七十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二砂土最大孔隙比相對密實度∈(1/3,2/3]中密狀態第七十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二四、土的力學性質1、土的壓縮性2、土的抗剪強度第七十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二1.土的壓縮性土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性壓縮量的組成固體顆粒的壓縮土中水的壓縮空氣的排出水的排出占總壓縮量的1/400不到,忽略不計壓縮量主要組成部分說明:土的壓縮被認為只是由于孔隙體積減小的結果第七十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二無粘性土透水性好,水易于排出壓縮穩定很快完成粘性土透水性差,水不易排出壓縮穩定需要很長一段時間土的固結:土體在壓力作用下,壓縮量隨時間增長的過程沉降:
在附加應力作用下,地基土產生體積縮小,從而引起建筑物基礎的豎直方向的位移(或下沉)稱為沉降第七十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二瞬時沉降次固結沉降主固結沉降瞬時沉降Si指在加荷后立即發生的沉降飽和粘土在很短的時間內,孔隙中的水來不及排出,加之土體中的土粒和水是不可壓縮的,因而瞬時沉降是在沒有體積變形的條件下發生的,它主要是由于土體的側向變形引起的瞬時沉降一般不予考慮對于控制要求較高的建筑物,瞬時沉降可用彈性理論估算。第七十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二主固結與主固結沉降
在荷載作用下飽和土體中孔隙水的排除導致土體體積隨時間逐漸減小,有效應力逐漸增加,這一過程稱為主固結隨著時間的增加,孔隙水應力逐漸消散,有效應力逐漸增加并最終達到一個穩定值,此時孔隙水應力消散為零,主固結沉降完成,這一過程所產生的沉降為主固結沉降。第七十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二次固結沉降土體在主固結成將完成之后有效應力不變的情況下還會隨時間的增長進一步產生沉降,稱為次固結沉降次固結沉降對某些土如軟粘土是比較重要的,對于堅硬土或超固結土,這一分量相對較小。第七十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二為了研究土的壓縮特性,通常需要進行試驗室內固結試驗現場原位試驗(荷載試驗、旁壓試驗)第八十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二壓縮試驗研究土的壓縮性大小及其特征的室內試驗方法,亦稱固結試驗第八十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二壓縮儀示意圖剛性護環加壓活塞透水石環刀底座透水石土樣荷載注意:土樣在豎直壓力作用下,由于環刀和剛性護環的限制,只產生豎向壓縮,不產生側向變形第八十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二用環刀切取扁園柱體,一般高2厘米,直徑應于高度2.5倍,面積為30cm2或50cm2,試樣連同環刀一起裝入護環內,上下有透水石以便試樣在壓力作用下排水。在透水石頂部放一加壓上蓋,所加壓力通過加壓支架作用在上蓋,同時安裝一只百分表用來量測試樣的壓縮。由于試樣不可能產生側向變形而只有豎向壓縮。于是,我們把這種條件下的壓縮試驗稱為單向壓縮試驗或側限壓縮試驗。第八十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二e-p曲線研究土在不同壓力作用下,孔隙比變化規律H0H0/(1+e0)Vv=e0Vs=1pH1H1/(1+e)sVv=eVs=1土樣在壓縮前后變形量為s,整個過程中土粒體積和底面積不變土粒高度在受壓前后不變其中根據不同壓力p作用下,達到穩定的孔隙比e,繪制e-p曲線,為壓縮曲線整理第八十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二ep曲線A曲線B曲線A壓縮性>曲線B壓縮性e0epe-p曲線e~p曲線越陡,土的壓縮性越高e~p曲線越平緩,土的壓縮性越低第八十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二e-logp曲線在較高的壓力范圍內,壓縮曲線近似為一直線,很明顯,該直線越陡,意味著土的壓縮性越高。壓縮指數第八十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二壓縮性指標壓縮性不同的土,曲線形狀不同,曲線愈陡,說明在相同壓力增量作用下,土的孔隙比減少得愈顯著,土的壓縮性愈高壓縮性指標:1.壓縮系數a和壓縮指數Cc2.壓縮模量Es
3.變形模量E0第八十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二壓縮系數a土體在側限條件下孔隙比減少量與豎向壓應力增量的比值epp1p2e1e2e0M1M2e-p曲線利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓縮性高低△e△p在壓縮曲線中,實際采用割線斜率表示土的壓縮性第八十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二《規范》用p1=100kPa、p2=200kPa對應的壓縮系數a1-2評價土的壓縮性a1-2<0.1MPa-1低壓縮性土0.1MPa-1≤a1-2<0.5MPa-1中壓縮性土a1-2≥0.5MPa-1高壓縮性土第八十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二壓縮模量Es土在側限條件下豎向壓應力與豎向總應變的比值,或稱為側限模量說明:土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數a成反比,Es愈大,a愈小,土的壓縮性愈低第九十頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二變形模量E0土在無側限條件下豎向壓應力與豎向總應變的比值。變形模量與壓縮模量之間關系其中土的泊松比,一般0~0.5之間第九十一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二2.土的抗剪強度土的破壞主要是由于剪切引起的,剪切破壞是土體破壞的重要特點工程實踐中與土的抗剪強度有關的工程主要有以下3類(1)穩定性問題(2)土壓力問題(3)地基的承載力問題第九十二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二滑動面的產生是由于滑動面上的剪應力達到土的抗剪強度抗剪強度即土體對于外荷載所產生的剪應力的極限抵抗能力。
土的強度問題實質上是土的抗剪強度。
土的破壞主要是由于剪切引起的,剪切破壞是土體破壞的重要特點。第九十三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二穩定性問題是以土作為建造材料的土工構筑物的穩定性問題。如土壩、路堤等填方邊坡、天然土坡等的穩定性。
第九十四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二土壓力問題是土作為工程構筑物環境的安全性問題。擋土墻、地下結構等的周圍土體,它的強度破壞將造成對墻體過大的側向土壓力,以至可能導致這些工程構筑物發生滑動、傾覆等破壞事故。第九十五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二基坑坍塌第九十六頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二地基承載力問題
是土作為建筑物地基,如果基礎下的地基土體產生整體滑動或因局部剪切破壞而導致過大的地基變形,將會造成上部結構的破壞或影響其正常使用功能。第九十七頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二美國紐約某水泥倉庫:是近代世界上最嚴重的建筑物破壞之一位于紐約漢森河旁1940年水泥倉庫裝載水泥,使粘性土超載,引起地基土剪切破壞而滑動。傾斜45度,地基土被擠出達5.18米,23米外的辦公樓也發生傾斜。第九十八頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二確定強度指標的試驗測定土抗剪強度指標的試驗稱為剪切試驗按照常用的試驗儀器將剪切試驗分為直接剪切試驗三軸壓縮試驗無側限抗壓強度試驗十字板剪切試驗近似模擬第九十九頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二直接剪切試驗第一百頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二直接剪切試驗第一百零一頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二第一百零二頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二第一百零三頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二第一百零四頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二第一百零五頁,共一百二十一頁,編輯于2023年,星期二
在直剪試驗過程中,不能量測孔隙水應力,也不能控制排水,所以只能以總應力
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