西南科技大学本科工程地质学课件3

1、Chapter 3 Mechanical property of soil试验方法室内压缩试验现场载荷试验土被压缩的条件 无侧向膨胀(有侧限)试验 主要的试验方法 有侧向膨胀(无侧限)试验压缩仪WG型系列单杠杆固结仪(南京土壤仪器厂) K0固结仪、气压固结仪 (南京土壤仪器厂) 侧限压缩试验示意图荷载荷载加压上盖加压上盖环刀环刀自由自由水面水面护环护环透水石透水石土样土样底座底座透水石透水石侧限压缩试验侧限压缩试验2、室内无侧向膨胀压缩试验的过程P1,.p2p3,.h可以测量高度的变化，如何转变成孔隙比的变化VsoVvoF=1Vs1Vv1F=1 h0 h1h加压前 e0000svVVe000e

2、VVsv000FhVVsv总体积000)1 (FhVeS0001ehVs加压后 e1111svVVe111eVVsv111FhVVsv总体积111)1 (FhVeS1111ehVs0001ehVs1111ehVs0001ehVs1111ehVs001eh111eh010111eehh001001010100111111eeeeeeehhhhhhh)1 (00ehhe)1 (00001ehheeee)1 (000ehheeii一般地，p1， p2， p3， h1， h2， h3，e1， e2， e3， .ee1e2p1p2ppeppeea1221taniiiiiippeea111a a称为压缩系

3、数称为压缩系数（coefficiennt of coefficiennt of compressioncompression），单位），单位1/KPa1/KPa，或，或1/MPa1/MPa1.00.80.60.40200 400 600 800 1000p1p2M1M2e1e2 P e软粘土软粘土密实粘土密实粘土P(kPa)e1e2e0e200400800100502512.5P(log)(a) ep曲线曲线(b) elogp曲线曲线e 0.1 0.5低压缩性中压缩性高压缩性11 2/MPaa)(11iiiippaeezzEsl工程中以p1=0.1Mpa，p2=0.2Mpa相应的Es评价土的压

4、缩性 低压缩性土: Es15Mpa中压缩性土: 4MpaEs15Mpa 高压缩性土: Es4MpazzEzx侧压力系数侧限条件下侧向压力与竖向压力之比10zxK超固结比OCROCROver Consolidation Ratio先期固结压力和现有土层上覆压力之比1OCRelgpp0pCpCp0OCR 1大地的局部化开裂多之形雁形锯齿形水平力水平力Tp 垂直压力垂直压力水平力水平力Tp 垂直压力垂直压力水平力水平力Tp 垂直压力垂直压力水平力水平力Tp 垂直压力垂直压力水平力水平力Tp 垂直压力垂直压力水平力水平力Tp 垂直压力垂直压力水平力水平力Tp 垂直压力垂直压力正应力（Normal St

5、ress）剪应力（Shear Stress）FTfF(kPa)f(kPa)粘性土砂土CtgCftgfC土的粘聚力(Cohension)土的内摩擦角(Angle of internal friction)f直剪仪直剪预压仪tgcf库仑定律说明：巨粒土和粗粒土的抗剪强度决定于与法向压力成正比的内摩擦力而细粒土的抗剪强由两部分组成，一部分是与法向压力成正比的内摩擦力，另一部分与法向压力无关的内聚力。tgf 土类 状态 粗砂土中砂土细砂土粉砂土松散34302825稍密36333028中密38363432密实41383634砂土的内摩擦角参考值（） 粘土粉质粘土粉土CCC（）（PMa）（）（PMa）（）

6、（PMa） 1.0060.005100.005140细粒土的内摩擦角和内聚力C的参考值土类液性指标指标值2、三轴剪切试验 32、三轴剪切试验 32.三轴剪切试验 331tgcf总应力表示法有效应力表示法tgcfUUctanUCUCctantantanccCDCDUUCUCDcUcCUcCDGDSTAS 北方交通大学北方交通大学 5Hz/60kN 100/150mm动三轴系统动三轴系统（中国科学院成都山地所）（中国科学院成都山地所） STDTTS 成都理工大学成都理工大学 重锤法：采用重锤法：采用80400kN的的重锤，从很高处重锤，从很高处(820m)自自由落下，对土体进行强力夯由落下，对土体

7、进行强力夯实的方法实的方法青藏铁路压实路基广州白云机场扩建工程京福高速公路电动击实仪手提式击实仪取样设备%# # # # # 2# # 2#2 在使用本表格之前请先把你自已的盒号、盒质量填入“盒质量输入”表对应的单元格内 在以后使用自动绘图表过程中，你只用在自动绘图表中填盒号，盒质量会自动填充。祥临公路临沧分指中心试验室 木头人 （QQ：21839421） 合同段105.42.683.2试样风干含水量9.44.3g/cm3注：混合比重为： g/cm3饱和度校正后最佳含水量9.86.56.18.88.210.16.38.5 %最佳含水量校正后最大干密度 g/cm3最大干密度 试验： 计算： 复核

8、： 监理：监理单位 % %3.52.84.63.9击实试验报告试验编号报告日期承包单位工程名称祥临公路第9.994.4135.4103.9144.4106.0113.297.2109.094.923.13.33.84.85.76.96.98.68.99.6128.522.222.322.422.522.622.722.822.923.0138.4116.6157.7126.3166.9128.6135.9120.0131.9117.911119.9161.5131.1172.6135.5142.8128.6140.8456127.5789102.1292.1962.1202.0242.2202

9、.3352.3002.2224833508350074837670067006700670011533117831170711537568101214342111272670045722.1002.0362g3g/cm3gggg%含水量水质量干试样质量含水量平均含水量盒质量%试验点号%预计含水量干密度筒+试样质量湿密度gggg/cm3干密度大于38mm颗粒含量取样地点击实次数筒质量湿样质量盒号盒+湿样质量盒+干样质量击实曲线图2.002.022.042.062.082.102.122.142.162.182.202.220.02.04.06.08.010.012.0含水量%最大干密度g/cm3

10、在某一击实功的作用下，当含水率较低时，随含水率的增加，土的干密度有所增加；但当含水率较高时，随含水率的增加，击实土的干密度反而降低。d-w曲线上有一峰值，此点所对应的干密度为最大干密度最大干密度dmax，与之相对应的含水率称之为“最优含水率最优含水率”。当压实土料的含水率为最优含水率时，土的压实效果最佳；当含水率小于或大于最优含水率时，都达不到最佳的击实效果。1.41.61.82.00481216202428含水量w（%）干密度d（g /cm3）饱和曲线86. 1maxd1 .12op含水量干密度曲线土的最优含水率与击实功的大小有关1、细粒土在不同击实功的作用下，得到不同的击实曲线。当改变击实

11、功时，曲线的基本形态不变，但其位置随击实功的增大而向左上方左上方移动。说明用较大的击实功在较小的最优含水率的情况下，用较大的击实功在较小的最优含水率的情况下，能获得较大的干密度能获得较大的干密度。(2)、当含水率一定时，同一种土在不同的击实功作用下其击实效果也不同击实功较小时，土的干密度随击实功的增大而迅速增加，以后随着击实功的逐渐增大，干密度却增加缓慢。试验曲线上转折点的击实功为“临界功”，用此功去击实土能得到较好效果。用大于临界功的击实功去击实土时，由于最大干密度增加不多，击实效果不佳。一般情况下，土的含水率越小，临界功越大。力学性质力学性质土的压缩性 土的抗剪性 土的击实性 压缩变形的本质压缩性指标抗剪性本质抗剪强度与剪切定律击实特性压实本