土力学与地基基础(岩土类).doc

土力学与地基基础部分l 室内土工试验：土的物理性质试验、土的力学性质试验、土的化学性质试验。l 土的不均匀系数Cu是反映土粒级配均匀程度的一个系数Cu=d60/d10，Cu5且Cc=13级配良好。土颗粒分析：粗粒土用筛分法，细粒土用密度计法或移液管法，两者兼有则兼用l 土的密度测定方法：环刀法、蜡封法、灌沙法、灌水法。灌沙法、灌水法适用野外砂、和砾石工地现场l 灌沙法采用标准沙是因为标准沙密度好确定l 土的比重测定：粒径小于5mm的用比重瓶法，大于5mm的用浮称法或虹吸筒法l 密度、土粒比重、含水率3个试验指标为三个独立物理指标l 相对密度Dr：0Dr1/3 松散1/3Dr2/3中密2/3Dr1密实l 塑性指数表示土处于可塑状态的含水率变化范围，是衡量土的可塑性大小的重要指标l 液性指数IL可以直接判定土的稠度状态。IL0坚硬 、0IL0.25 硬塑、0.25IL0.75可塑 、0.75IL1.0 软塑、1IL 流动l 巨粒质量大于15%的土称为巨粒土；粗粒质量大于50%的称为粗粒土；细粒质量大于50%的称为细粒土l 土的渗透试验分常水头试验和变水头试验。水头差作用下引起渗透产生两个问题：渗漏和渗流。常水头试验适用渗透系数大于10-4cm/s粗粒土，变水头试验适用于10-410-7cm/s细粒土l 水在砂性土中渗透时，土中的一些细小颗粒在动水力作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走，这现象称为管涌。流砂现象是发生在土体表面渗流逸出处，不发生于土体内部，管涌则发生在土体表面渗流逸出处，也可能发生在土体内部。l 土在压力作用下体积减小的特殊性称为土的压缩性。土体压缩初始压力P1=100KPa，P2=200KPa，压缩系数a1-2，当a1-20.1MPa-1，属于低压缩性土；0.1 MPa-1a1-20.5 MPa-1中等压缩性土；a1-20.5 MPa-1高压缩性土l 根据最大固结压力和土自重压力相对大小，分超固结土、正常固结土和欠固结土。土的压缩试验可获得压缩系数和压缩模量l 现场载荷试验与变形模量以此判断土的变形特性和确定土的极限承载力l 土的固结：在荷载作用下，使孔隙中的水部分排出，使土压密。固结度表示该处超孔隙水压力的消散程度l 土的抗剪：砂土没有黏聚力c。抗剪试验方法：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压试验和十字板剪切试验。直接剪切试验普遍采用应变控制式直剪仪。同一种土取34个，直接剪切试验分：快剪、固结快剪、慢剪。得到的抗剪强度指标用Cq和q表示l 快剪的缺点：1.不是沿土样最薄弱面破坏2.剪应力分布不均匀3.不能严格控制排水4.剪切过程剪切面缩小，但计算时仍按原截面5.缝隙易嵌砂l 固结系数是反映固结快慢的一个重要指标，不表示压缩量l 无侧限抗压试验又称为单轴压缩试验，宜在810min内完成l 土的灵敏度是以原状土无侧限抗压强度与同一土经重塑后的无侧限抗压强度之比表示。灵敏度越高，受干扰后土的强度降低越多。l 十字板剪切试验适合于均匀饱和软黏土的原位不排水抗剪强度，所得抗剪强度相当于内摩擦角q=0的黏聚力。l 膨胀土具有裂隙性、超固结性和强度可变性。膨胀率是试样在有侧限条件下浸水后的单向膨胀量与试样原始高度之比，用百分数表示。膨胀率试验可分为无荷膨胀率试验和有荷膨胀率试验。l 当s0.015时，定为非湿陷性黄土；s0.015时，定为湿陷性黄土l 冻土：暂时性冻土、季节性冻土、隔年冻土、多年冻土。冻土的强度和力学性质与温度和含水率有很大关系。l 建筑物的天然地基、天然边坡、渠道、堤防或天然地层作用于建筑物上的土压力，应采取原状土；土坝、土堤的填土，除采取扰动土外，还应取一定的原状土用于测定天然含水率和天然密度。薄壁取土器可用于：流塑、软塑、可塑黏性土l 颗粒分析取样量：砂砾0.57kg。砂土200500g。土样采取时必须有土样编号和取样原始纪录，采取后应立即封闭土筒l 土样验收管理：土样的接收、土样的验收、土样的贮存、土样的管理、土样的处置l 扰动土制备：风干、碾散、过筛、匀土、分样、贮存、击实、饱和l 土样的饱和：粗粒土采用水头饱和法、渗透系数大于10-4的细粒土毛细管饱和法、渗透系数小于或等于10-4抽气饱和法、对饱和度要求较高的采用二氧化碳或反压力饱和。l 土的密度是土的单位体积质量。实验室直接测量的是湿密度l 土的含水率是在105110温度下烘干。有机物含量大于5%的时候，温度6570。含水率测定有烘干法、酒精燃烧法、比重法，比重法仅适用于砂性土。含水率的其他测定方法：炒干法、实容积法、微波法、核子射线法。l 比重是105110烘至恒重的质量与同体积4纯水的质量的比值。比重测定有比重瓶法，适用粒径小于5mm的土；浮称法适用于粒径大于5mm，且其中大于20mm的颗粒小于10%；虹吸筒法适用于粒径大于5mm，且其中大于20mm的颗粒大于10%l 我国采用半分散法，分散剂六偏磷酸钠；密度计读数标准：全曲线分析读数、选取相应于个粒组界限值。l 筛分法误差产生因素：筛分的持续时间、不同筛子和不同操作者的影响、试样数量l 密度计误差产生因素：密度计的系统误差和司答克斯定律的适用性问题l 联合测定仪测定液塑限和塑限试验标准的确定是采用与碟式仪测定液塑限时土的抗剪强度相一致的方法，即确定强度一致时的圆锥入土深度。水利部规定为76g锥入土深度17mm时的含水率。滚搓法是土条在直径为3mm时产生裂缝并断裂的含水率为塑限。塑性指数Ip17黏土 10Ip17 粉质黏土l 击实试验是为了求得土的最大干密度和最优含水率l 最大孔隙比的试验方法是有漏斗法和量筒倒转法l 毛管水上升试验：直接观察法（适用于砂性土）、土样管法（适用于原状土或扰动砂、极细砂及黏性土，不适用于黏性大的黏土）l 易溶盐总量测定：烘干法和电导法。酸碱度测定：电测法、比色法、l 土工合成材料：透水的土工织物（机织土工织物、针织土工织物、非织造土工织物）、基本不透水的土工膜（聚乙烯土工膜、聚氯乙烯土工膜、氯化聚乙烯土工膜）、土工复合材料（复合土工膜、复合土工织物、复合土工带、管、板）和土工特种材料（土工网、土工隔栅、土工格室、土工带、土工膜袋、土工管袋、土工包、土工网垫）。常用原材料：聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯。作用：反滤功能、排水功能、隔离功能、加筋功能、防护功能、防渗功能、包容功能l 土工合成材料性能指标反映的性状分：一、一类单纯表明材料本身的特性，二、材料产品在应用中与周围土体相互作用的反映。一般测试项目：物理指标、力学指标、水力学指标、耐久性l 测试指标：厂家提供的质检指标或由业主单位测得的功能性指标以及由质检单位抽检确定的指标l 合格指标：是指送检样品，经具有检测资质单位通过法定标准的试验方法得到的测试指标，即符合规定要求的那些指标，规定要求由设计单位或者颁布的有关规范规定l 容许指标：由于材料受到外界影响或材料本身时间效应作用，其性能有所改变，或安全系数变动，故现有资料给出他们一般的可能变化范围。l 土工膜和土工织物厚度单位mil,纤维直径单位旦尼尔或特 ，抗拉强度单位KN/m2l 量测厚度用电子测厚仪或厚度测定仪l 等效孔径O95指织物允许5%的颗粒通过的那个孔径。等效孔径O95是土工织物用做反滤料的主要指标。l 梯形撕裂强度反映其已有裂口尚能承受撕拉的能力，单位Nl 土工合成材料垂直渗透系数采用垂直渗透试验仪l 土工合成材料膨润土垫简称GCLl 蠕变极限强度指加筋材料在一定温度20经历一定时间（一般100年），应变不超过一定值（一般10%）时能承受的恒定荷载值。l 土工隔栅、土工网和土工带的抗拉强度试验的目的是通过试验确定他们的抗拉能力l 完整土工膜渗透系数小于10-11cm/sll 地基主要破坏形式：1 整体剪切破坏 2 局部剪切破坏 3 冲剪破坏l 太沙基极限承载力破坏假设：1 地基基础是粗糙的 2 滑动区域由径向剪切区和郎肯被动取所组成l 地基承载力除了与土的性质有关，还与基础底面尺寸及埋深等因素相关，当基础宽度小于0.5M直接由原位测试确定地基承载力；当地基基础埋置深度超过0.5m时还应进行宽度或深度的修正。l 地基土体原位测试的目的在于获得有代表性的、能反映地基土体现场实际状态的物理力学参数。l 土体原位密度试验方法包括：环刀法，灌砂法，灌水法，核子射线法。环刀法适用于细颗粒土，灌砂法、灌水法适用与现场测定细颗粒土，砂类土和砾类土，灌砂法应做两次平行试验取算术平均值。l 土体原位渗透：试坑注水法、渗压计法l 试坑注水法分为：单环法；双环法l 单环法适用毛细力不大的砂层、砂砾石层；双环法适用于毛细作用力比较大的粘性土l 土体原位剪切试验：现场直剪试验；水平推剪试验l 水平推剪试验特点：土体的剪损面不受剪力盒约束，剪损面的形状和发展取决与土的性质与土体内的软弱结构面的分布。l 水平推剪的目的是更准确的测定土的强度指标l 十字板剪切试验：适用灵敏度St=10、固结系数Cu=100m2/a的均质饱和软黏土。l 十字板剪切仪主要有两种：机械试十字板剪切仪和电测式十字板剪切仪。l 十字板剪切试验满足以下技术条件1 十字板插入孔底以下深度不小于3-5倍的钻孔直径。2 十字板头插入土中应静止2-3MIN3 剪切速率宜采用（1-2）/10S。以此为标准统一速率。l 静力载荷试验（PLT）其成果一般用于评价地基基础的承载力，也可用于计算地基土的变形模量、现场测定湿陷性黄土地基的湿陷起始压力。l 平板载荷试验反映的是相当承压板下1.5-2倍承压板直径的深度范围内地基的强度、变形的综合性状l 平板载荷加荷装置可分为：千斤顶加荷和重物加荷两种l 静力触探试验：可用于土类定名并划分土层的界面，评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数；确定地基承载力，确定地基承载力。l 静力触探试验适用于：软土、黏土、粉土、砂类土、和含少量砾石的土层。l 圆锥动力探测适用土类（重型）：63.5KG 76CM 30CMl 圆锥动力探测试验用于评定地基承载力、评定单桩承载力和检验地基土的加固效果。l 标准灌入试验主要设备由：灌入器、触探杆和穿心锤组成。l 当初步判定认为场地有液化可能，需进一部做液化判别。应用标准贯入试验判别地面下15M范围内土的液化当采用桩击或埋深大于5M的基础时；还需要判别1520M范围内的砂土和粉土的液化可能性，当实测值N小于Ncr时应判别为液化土。l 旁压试验按将旁压器放在土中的位置可分为：预钻式旁压试验、自钻式和压入式l 波速测试是依据弹性波在岩土体内的传播理论，测定剪切波和压缩波在地层中的传播时间，根据已知的相应传播距离，计算出地层中波的传播速度，间接推导出岩土体中的小应变条件下的动力参数。l 单孔法可以采用人工激发和超声波两种l 孔内测点布置：测点垂直距离宜采用12M的距离。l 压水试验一般都需要进行3个压力、5个阶段的试验、并采用最大压力阶段的压力值和相应的流量值计算出透水率。l 试坑注水试验主要适用于地下水位以上且地下水位埋藏深度大于5M的各类土层l 软弱地基：软土、冲填土、杂填土、其他高压缩性土l 软弱地基处理方法分类：碾压和夯实、换土填层、排水固结、密挤密、置换及拌入、土类聚合物l 重锤夯实法的机理：地基表层土干密度增加，提高表层地基的承载力，降低压缩性l 工程中的常见垫层有：砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层等l 砂垫层：垫层顶面每边超出基础底边不小于30MMl 排水固结预压加固原理：饱和软黏土地基在荷载作用下，孔隙水不断排出，孔隙体积逐渐减小，地基发生固结变形l 排水固结法用于处理：淤泥、淤泥质土和其他饱和软土地基l 震冲法可分为：振冲置换法（主要）和振冲密实法l 高压喷射注浆法可分为：单管法、二重管法、三重管法l 高压喷射注浆适用：淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑性黏土、粉土、砂土、素填土和碎石土等地基l 水泥搅拌法不适用条件：当地基天然含水量小于30；大于70；或地下水的PH值小于4l 水泥粉煤灰碎石桩简称CFGl 复合地基加荷试验：加载等级可分为812级，最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍l 当压力沉降曲线上极限荷载能确定：而其值不小于对应的比例界限的2倍时，可取比例界限，当其值小于对应的比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半l 基桩检测开始时地基体应达到的休止时间：砂土 7天 粉土 10天 非饱和黏土 15天 饱和黏土 25天l 竖向坑压静载试验抽查数量：不少于总桩数的1%且不少于3根l 基桩动测：小荷载激发的桩体变形小，对应的动测方法称低应变动测；大荷载激发的桩体变形大，对应的动测方法称高应变动测l 混凝土声波检测设备主要包含声波仪和换能器两大部分。用于混凝土检测的声波频率一般在20250KHz，属于超声波l 换能器依据其能量转换方式不同可分为发射换能器和接受换能器：发射换能器实现电能向声能的转换；接受换能器实现声能向电能的转换l 单桩承载力测试分：动、静两种方法l 规范规定要求压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍。试验中保证压重不小于实验荷载的1.2倍l 单桩竖向抗拨静载试验加卸载分级：加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一等级可取分级荷载的2倍