岩土工程测试理论技术

1、岩土测试理论与技术试题答案一、试为下列意图提出土工试验方法、设备和要求1、测定碎石土的容重、土工试验方法：蜡封法：将形状不规则的石¥石土样称其自然重量w后，侵入熔化的石蜡中，使土样被石蜡所包裹，而后称其在空气中W1与在水中重w2。、设备：物理天平一台、蜡封试样、细纯、整码若干；、要求：试验中需将碎石土蜡封处理好，以防止水分渗入；蜡封后称土重时，宜用细丝线；2、测定砂土的渗透系数及破坏坡降、测定渗透系数土工试验方法：室内常水头试验：在整个试验过程中始终保持土样两端水头不变，故其水头为一常数，在透明塑料筒中装满横截面为A,长度为L的饱和土样，打开阀门，使水自上而下渗过土样，自出水口排出。

2、待水头差h和渗出量稳定后，量测通过一段时间t内流经试样的水量，在利用达西定律计算公式计算渗透系数结果。、设备：一只透明塑料筒、计时器、一只量筒、刻度尺；、要求：该室内试验仅适用于透水性大(k>0.001cm/s)的粗粒土(沙性土)；、测定破坏坡降土工试验方法：在透明塑料筒中装满横截面为A,长度为L的试样，取两个水流渗流口，渗流进口与出口并测得两测压管的水面高差为h,试验过程中提升与塑料桶相连的储水器高度，具处于某一高度时土样处于浮动的临界状态，此时在继续提升储水器则土样即会出现渗透变形破坏，说明渗流处的水力坡降大于临界水力坡降，即出现破坏坡降，利用渗流中水头计算公式计算出破坏坡降。、设备

3、：一只透明塑料筒、刻度尺、一个储水器、连通器若干；、要求：试验过程中注意观察透明塑料桶内饱和土样的状态；3、测定饱和砂土的动模量、动强度和动阻尼比、土工试验方法：土的振动三轴试验：是室内进行土的动力特性测定的普遍试验方法，测定饱和土在动应力作用下的应力、应变和孔隙水压力变化的过程，通过试验确定土的动剪切模量、阻尼比和动强度。首先对试验试样进行饱和处理，再进行固结。动三轴试验通常要求在三个不同的主应力比下周结。固结完成后在不排水的条件下施加动应力。（1）、动强度试验：1）、对制样密度和固结应力比均相同的一组试样（一般不少于4个），设定为大小不同的动应力值；2）、启动激振力并同时打开记录仪，记录应

4、力、应变和孔压的变化过程曲线；3）、当应变达到应变破坏标准或孔压达到侧压，立即切断激振力并同时停止记录；4）、对不同的制样密度和不同固结应力比的试样重复以上试验过程可得到相应的过程曲线；（2）、动模量和动阻尼比试验：1）、在同一个试样上动应力由小到大逐级施加，振动时记录应力、应变和孔压；2）、每级动应力的振动次数不超过10次；3）、当应变波形明显不对或孔压较大时，停止试验；4）、同以干密度的试样，在同一周结应力比下，应在1至3各不同的侧压力下进行；5）、每一个侧压力宜用5、6个试样，改变5、6个动应力；、设备：电磁式振动三轴仪、要求：试验前明确试验参数、适用于饱和砂土、粉土和粘土，一般采用固结

5、不排水试验；4、测定原状黄土的微观结构及矿物组成、测定原状黄土微观结构土工试验方法：偏光显微镜法、电子显微镜法、扫描电子显微镜法、x射线衍射法、孔隙空间分布的研究法（毛细凝结法、非湿润液体侵入法）、设备：偏光显微镜、电子显微镜、扫描电子显微镜、x射线衍；、要求：1）、为提高观测精度，在使用偏光显微镜时需注意，勃氏镜只在高倍物镜下看锥光图时，才将勃氏镜进入光路，此时物镜和勃氏镜构成一个放大镜，用以观测物镜后焦面上的锥光干涉图，在反射镜引入光线的方向上应注意无障碍物；2）、当用人工光源时，为消除黄色灯光的影响须在起偏振镜下加蓝色滤镜片；3）、在使用各显微镜时要正确掌握制样技术，操作正确，使用仪器时

6、要慎重；、测定原状黄土矿物组成土工试验方法：x射线衍射法、热分析法（脱水分析法、差热分析法、染色法）、光学显微镜法、电子显微镜法、肉眼观察法、显微镜薄片鉴定法、设备：x射线、电炉、光学显微镜、电子显微镜；、要求：热分析法中的脱水分析法适用于一些含有结晶水的试样；差热分析法在研究分析粘土矿物成分中广泛应用；5、建立标准贯入试验成果与地基承载力之间的经验关系标贯击数和地基承载力经验关系为：工程中一般用标贯击数确定地基承载力。标贯击数确定地基承载力一般使用经验值，经验值在建筑地基基础设计规范中存有，还有各种工程地质手册、岩土工程手册、勘察设计手册中会有经验值。标贯(SPT):是动力触探测试方法的一种

7、，63.5kg的穿心锤自0.76m高处自由下落，撞击锤座，通过探杆将标准贯入器竖直打入土层中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入实验的实测锤击数N。当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录实际贯入深度并终止实验。地基承载力是地基土单位面积上随荷载增加所发挥的承载潜力，常用单位KPa,是评价地基稳定性的综合性用词。地基承载力是针对地基基础设计提出的为方便评价地基强度和稳定的实用性专业术语，不是土的基本性质指标。土的抗剪强度理论是研究和确定地基承载力的理论基础。此外标准贯入锤击数可用来直接估算浅基础地基承载力和沉降量。根据试验所得到资料，采用遗

8、训阿经验公式来评定地基承载力，一些勘察单位的经验公式如下：江苏水力勘测总队：fk=23.3N冶金部武汉勘察公司：fk=4.9+35.8NTerzaghi经验关系：条形基础fk=12N,独立方形基础fk=15N,判断砂土的液化：在地面下15深度范围内的液化土应符合下式要求：3N63.5N-NcrN0(0.90.1(dsdw).一).pc其中：N63.5饱和土标准贯入锤击数实测值；Ncr一液化判别标准贯入锤击数临界值；No一基准值；ds一贯入点深度;Pc一粘粒含量百分率，当小于3或为砂土均应取3;二、回答问题1、土的非线性模型八个参数的测定方法及结果整理？土的非线性邓肯一张模型，其共有八个参数c、

9、Rf、k、n、D、g、F,需通过常规三轴剪切试验的固结排水试验获得：(1)、根据莫尔一库伦破坏准则，做出强度包线，求出土的强度参数c、值；(2)做出偏应力与轴向应变的关系曲线(1-3-i曲线)，通过坐标变换得出i曲线，按直线斜率b算的偏应力极限，截距a算的巳值，求出此1-3破坏比Rf;(3)将一组不同的3得到相应的值Ei,整理成双对数坐标图，其斜率为n,而对应于3=1kg/cm2的纵坐标即为值k,求出k、n值；(4)根据1-3关系作图，经过坐标变换得出1关系曲线，其斜率为D,1截距为f,求出D、f值；(5)在根据一组不同的3得到相应的i值，整理成半对数坐标图Uilg3,其直线斜率为F,而对应于

10、3=1kg/cm2的纵坐标即为值g,求出g、F值；对于硬化型的应力应变关系曲线，可认为其基本符合双曲线关系，而对于软化型的情况，按峰值前应力应变基本符合双曲线关系，不考虑试样破坏后的软化段来处理。2、应力路径三轴试验有哪些？各自对应的实际工程是什么？三轴试验按加载方式分：三轴压缩、三轴拉伸：按排水方式分为：排水试验、不排水试验。其应力路径有总应力路径和有效应力路径。常规静三轴压缩试验分：固结排水、固结不排水、不固结不排水试验。其中固结排水试验适用于地基的透水性较好和排水条件良好，而建筑施工速度又慢的工程；固结不排水试验适用于建筑物竣工后较长时间，突遇荷载增大的工程；不固结不排水试验适用于地基的

11、透水性较差的饱和粘性土，排水不良，且建筑物施工速度快的工程。3、土工试验时，对方案拟定、土样采取、试验测定和资料整理各有什么基本要求？1、试验方案拟定基本要求：土工试验的任务在于土工建筑物和建筑物地基的设计施工提供符合实际情况的各种土性指标。为此，必须编制合理的试验方案，采用代表性的试样，测算准确的数据和进行正确地资料分析整理。为了确保试验成果分析的可靠性，土工试验应视建筑物的勘测设计阶段、工程规模与所研究土质的类别，完成必要数量的试验工作量，以便通过去粗取精的资料分析整理工作，得到能够更完全的反映客观事物的土性指标。岩土测试是有极为明确的目的性和针对性的。为了完成某项工程设计或科学实验研究，

12、就必须针对岩土的基本特点（如土质岩性类、外观特征及场地地基条件等）和工程对象的设计。要求和使用、运营条件，进行具体规划，制定出实施方案，确定预期试验成果及其应有作用。首先，根据土工试验的目的，对土质进行判别分类。其次,根据试验原理.在设计试验方案时，要进行适合全部性状的土工试验，在通常的技术条件下是有困难的，或者不经济，因此，为了简便，或者便于试验资料的比较，将试验方案统一化，标准化,这样作为设计计算依据的士的力学参数是在高度简化条件下测定的，这种情况对试验人员，特别是使用试验数据进行设计的人员都要深刻了解的。再者，正确地认识土工试验的作用及其局限性是非常重要的，同时也说明，土工试验成果因试验

13、方法和试验技巧的熟练程度的不同，会有较大差别，这种差别远大于计算方法引起的误差，为了使土工试验比较正确地反映实际的土的性状，要求试验人员必须了解和掌握以下方面：、试验要达到的目的，依据的原理；、使用的仪器设备，方法和步骤；、试验要得到的数据，分析出结论；、试验中的注意事项，误差的初步分析；、分析试验方案和实际问题的联系；具体的说，要求试验人员既要理解试验原理，又要掌握试验方法，并熟悉试验设备.综合成两句话，具备基本理论基本只是和基本技能，在此基础上，向测试技术的深度和广度发展；2、土样采取基本要求：采取原状土样或扰动土样应视岩土工程性质而定凡属建筑物的天然地基、天然边坡和天然地层等应采取原状土

14、样；凡属填土工程：如土坝、路堤、土围堰、地基基础回填等，应采取扰动土样。对土料场不同土层，除采取扰动土样外，尚应有采取一定的原状土（供测定天然含水率和天然密度）。按料场土层厚度扰动土样可分层采取或取混合样；不论何种工程如只要求进行土的分类只需采取扰动土样；土样可用钻孔、探井、探槽、探洞及天然地面采取。在采取土样时，除应按现行勘测、勘察规范规定的取样工具和方法进行外，应使所取的土样具有代表性；1）采样记录的要求：土样采取时应有原始记录和编号。采取的土样应有取样记录和标签，内容有：工程名称、试坑或钻孔编号、高程、取样深度或位置、取样日期；如系原状士应在标签上用箭头表示土样土层方向和取样说明，内容为

15、：土层的变化和地下水位高程，土样现场鉴别和描述及定名、取土方法、取上过程中的现象（如有无承压水）、气候、取土人员和取土日期；对水工建筑物的取样单上应附地质说明书，内容有：地层、地质构造、地下水、不良地质现象的描述和评价；标签宜用韧质纸，用不脱色笔书写清楚。贴于土样筒外。如袋装扰动土，可用木板作标签放置袋内并在袋外面标记土样编号；2）土样的包装和运送：不论原状土或保持天然含水率的扰动土，在采取之后，应立即封闭取土筒或盛土容器，取土筒不满的钻孔原状土样，应以接近原状土湿度的扰动土填充后再行封装。土筒上所有缝隙，均应以胶布封严，贴上标签，浇注融蜡。如无取土筒亦可将取出的原状土块用纱布包裹后，贴上标签

16、，浇注融蜡，以防水分散失。封闭后之原状土样在装箱之前，应存放于阴凉潮湿地点，或挖浅坑埋起，盖以湿土。不需要保持天然含水率的扰动土，最好经过风干稍加粉碎后装人袋或木箱，以免湿土将袋腐蚀及土样中有机物的生长，并应防止袋和木箱漏土。土样运输时，原状土筒或封好的土块，均应装入木箱，装箱时土样与木箱之间的空隙，应以稻草或木屑填紧，避免在运输过程中受震、受冻以及雨水淋湿损坏。木箱应编号，并注明小心放"请勿倒置”及上"下”等字样。3、试验测定和资料整理基本要求：进行土工试验一般要求遵从正确的操作顺序，按照数据图表所列的项目进行试验即能达到此要求，这样做可避免试验过程中的遗漏关键测定步骤而

17、造成的严重错误，确保试验顺利进行。即使十分谨慎地进行试验，在数据测定和整理过程中难免会出现一些误差，这些误差大致为：仪器或试验装置导致的误差；由操作人员的不慎造成的误差；由测定条件的偶然性而产生的偶然误差。使用仪器时，要采用合理方法精心测定，可减少甚至避免固定误差和过失误差。土工试验整理资料的分析整理，就是要通过对样本（试验测得的数据）的研究来估计总体（土体单元）的特性及其变化的规律性，使土工试验的成果为工程设计、施工服务。它的主要内容包括求取最佳值，确定计算指标。必要时，尚需寻找土性指标之间的相互关系，作出相应的关系曲线或试验公式。在进行这一工作的时候，必须坚持理论与实际相统一的原则：以现场

18、和工程的具体条件为依据；以测试所得的实际成果为基础；以数理统计分析为手段；以土力学的基本理论为指导，区别不同条件，针对不同要求，采用不同方法；4、现场试验主要试验方法哪些，它们各自能够测定什么参数和指标,能够解决什么工程问题？岩土测试现场试验方法有：测试方法特征指标主要工程应用平板载荷试验E临塑向载Pcr极限柿鼓Pu地基艾形计算；评价地基承载力；用荷载板沉降量推算砂土地基沉降量；十字板剪切试验不排水强度f不排水强度；评价地基承载力；求地基士灵敏度；静力触探试验比贯入阻力Ps侧壁阻力qs锥底阻力qp评价土的密度；评价地基土承载力；估算地基土的压缩性；预估单桩承载力；标准贯入试验N63.5确定砂士

19、密度；评价砂土地基承载力；评价地基土液化势旁压试验横向压缩模里Ep横向临塑柿鼓Pcr横向极限柿裁Pu地基艾形计算；评价地基承载力；轻型动力触探N10评价粘性土地基承载力；基槽验槽；地基基础设计；5、测定黄土湿陷性的单线法和双线法是什么?湿陷系数是单位厚度土样在土自重压力或自重压力与附加压力共同作用下受水浸湿后所产生的湿陷量，它通过室内浸水压缩试验确定，用s表示。反映黄土湿陷变形特征的主要指标有湿陷系数，湿陷起始压力和湿陷起始含水量，其中湿陷系数最为重要。测定湿陷系数有单线法和双线法。单线法压缩试验是在同一取土点的同一深度处，至少取5个环刀试样，都在天然含水量下分级加荷，分别加至不同的规定压力，

20、待下沉稳定后浸水，至湿陷稳定为止。测定浸水前试样的高度hp,和浸水下沉稳定后的高度hp,设试样起始高度为h。,则按下式计算湿陷系数为：hphpsh。双线法是用两个相似原状试样，一个在天然含水量下求出压缩曲线，另一个在饱和条件下求出压缩曲线，然后根据两线的差求出湿陷系数与压力关系曲线。前者颇为接近地基实际的工作条件，但只能提供一个压力下的s值，后者可提供去不压力范围sf(p)的关系，但由于黄土结构不均匀性，往往两个试样的起始状态很难一致，会出现成果无规律，因此应用单线法比较普遍。单线法和双线法压缩试验由于浸水和加荷程序的不同，因而在湿陷的产生和发展过程方面也有差别。单线法是一个土样只有一条曲线，

21、双线法是同一组土样在压缩曲线图上可画出两条压缩曲线；单线法能测定湿陷系数(包括标准湿陷系数，自重湿陷系数与某一压力下的湿陷系数)；双线法可以测定湿陷起始压力和湿陷系数(注意测定自重湿陷系数时，须用饱和自重压力所对应的湿陷系数值)6、如何用标准贯入试验确定地基承载力、判断砂土液化的可能性？根据试验所得到资料，采用遗训阿经验公式来评定地基承载力，一些勘察单位的经验公式如下：江苏水力勘测总队：fk=23.3N冶金部武汉勘察公司：fk=4.9+35.8NTerzaghi经验关系：条形基础fk=12N,独立方形基础fk=15N判断砂土的液化：在地面下15深度范围内的液化土应符合下式要求：3N63.5NC

22、r,心.N°(0.9。.1Mdw).),pc其中：N63.5饱和土标准贯入锤击数实测值;Nc,一液化判别标准贯入锤击数临界值；N0一基准值；ds一贯入点深度；Pc一粘粒含量百分率，当小于3或为砂土均应取3铁路工程抗震设计规范(GBJ111-87舰定:当实测标准贯入锤击数N值小于液化临界标准贯入锤击数Ncr易判为液化土：NcrN°aia2a3a4式中N。ds为3m,为dw2m,a，为1时土层的液化临界标准锤击数应符合下列规定：设计烈度为7度时取8,8度时取12,9度时取16;四一修正系数；工业与民用建筑抗震设计规范(TJ11-78):在对我国地震区砂土液化的实地调查分析后,认

23、为可用临界标准贯入击数Ncr来判别液化可能性，对地面以下15m范围内深度为ds的饱和砂土，其标贯击数N值小于下式计算得到的N值时,则可认为是可液化砂土：NN(10.125(ds3)0.05(dw2)其中：dw一为地下水埋深；N_ds为3m,dw为2m时的临界标准贯入锤击数，当设计烈度为7、8、9度时，分别取值为6、10、16;7、如何用静力触探试验确定地基承载力、判断砂土液化的可能性？用静力触探试验确定地基承载力一般依据的是经验公式，是建立在静力触探与载荷试验的对比关系上，在此罗列出砂土、粘性土和粉土的相关经验公式：砂土:砂士爵力融探承ft力锻验式5kPBr网.flr-MP*1裹Z"

24、6序号公式适应范围公式来R9/a=2。丸+59.5，产36料+76.6丘。1.723邦33).财解砂】都15中聆1父网10水下砂士静±解静怵蒋定通上来©力联合试辘小纲修吉帙三院园外粘性土:船性土的力触探承载力经验式(人一小即小，?一表*7序号公式布座范围1公式来辞1Jo104料+26.9l)-34g选6勘察埔恿(112177i218翁4ypZ-16顿为r5)校三届Q*九二l工3队十159北京推区起黏性土摩北京市勘察虻北京地区替近代土同上4网咖=9L4丸+：41K网(3L5湖北媒台勘察院5加=249幅p.+57.80.6瓦出(4四川有森合勘察院6fo-4s.3+g&p®无犒珈区aQ.3-15无用外律筑设计室.f/o=ns7pwj同，0.34CpX2.53天津市建筑