土工试验员培训.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土工试验员培训,土工试验的现状与发展,我国系统地开展土工试验技术工作起源于建国初期，经过半个世纪的努力，我国的土工试验技术达到了一个新的水平；但在工程勘察单位的生产性试验方面，无论设备条件或技术水平以及人员配备，都存在较大的差距。,现状：,1,土工试验室是勘察单位的一个部门，与市场没有直接的沟通渠道；缺乏技术发展的市场推动力；留不住人才；,2,业务范围窄，单一的室内常规土工试验与水质分析；一般不从事非常规的、研究开发型的试验；一般不从事现场试验与原位测试；,3,仪器设备：大多数试验室仍沿用上世纪六、七十年代的土工仪器；,80,年代初期，先进的数据采集和处理系统开始研发，到了,80,年代的后期，数据采集和处理系统自动化得到了较大的发展与普及。进入二十一世纪后，全自动气压固结仪在全国占了一定的市场，试验精度更高了，劳动强度降低了，工作效率提升了；,4,人员问题：缺乏熟练的试验人员；留不住高学历的人才；试验人员的培训机制不健全；技术水平与人员素质不能适应工程的需求；,发展对策：,1,对人员进行技术培训，提高试验技术水平；,2,在经济条件改善的基础上添置新的设备；,3,逐步扩展业务范围，争取更大的市场份额占有率；,4,做好试验室的计量认证工作，为社会出具更加准确、可靠、公正、可信的试验数据。,土工试验的作用,1,土工试验在岩土工程中的地位和作用,随着中国现代化建设事业的飞速发展，对岩土工程测试技术提出新的、更高的要求。如重型厂房、高层、超高层建筑、大型水电枢纽、铁路、公路桥梁与隧道以及民用建筑物的兴建是否经济、合理，大部分取决于岩土的工程 性质。要很好地解决一个岩土工程问题，必须首先进行勘察和测试、试验与分析，并利用土力学、工程 地质学等的理论与方法，对各类土建工程进行系统性研究。因此，土工试验是岩土工程规划设计的前期工作，也是地基与基础设计工作中不可缺少的中心环节。,2,土工试验规划,：,针对任务明确试验目的；,采取代表性试样；,试验方法选择；,试样组数应满足规定要求；,3,土工试验项目,土的物理性试验：包括含水量、密度、土粒相对密度、界限含水量、颗粒分析等,砂土相对密实度试验：包括砂的最大和最小孔隙比试验。,土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷和膨胀试验等。,土的强度试验：包括直接剪切、三轴压缩、无侧限抗压强度等,土的动力试验：包括动三轴、动单剪、共振柱等试验,土的流变试验：主要研究土的流变特性和规律，预估它们的蠕变时间；,土的矿化试验：包括有机质、易溶盐等试验以及水、土腐蚀性分析；,冻土试验和岩石试验,4,土样的要求和管理,4.1,土样采取的数量,应满足要求进行的试验项目和试验方法的需要；详见附表,4.2,土样的验收与管理,（,1,）土样到达试验室时，必须附送样单及试验委托书送样单内容包括：工程名称、钻孔编号、取土深度、取土日期、水位埋深以及土样描述等；,试验委托书包括：工程名称、试验项目、试验方法及提交成果时间要求等；,（,2,）试验室接收土样时，应按委托书进行验收。,验收内容包括：土样数量、编号是否相符，所送土样是否满足试验项目和试验方法的要求，并进行登记；,登记内容有：工程名称、委托单位、送样日期、试验项目以及需要提交报告的时间等。,（,3,）土样验收登记后，试验室应及时组织试验工作，土样从取样之日到试验之时不得超过,3,周；,（,4,）试验结束后，余土应做好贮存工作，保持工程名称及室内土样编号，以备审核成果时使用，保管期限不少于,3,月；,（,5,）处理余土时应做好环保工作；,土试样质量等级,级别,扰动程度,试验内容,不扰动,土类定名、含水量、密度、强度、固结试验,轻微扰动,土类定名、含水量、密度,显著扰动,土类定名、含水量,完全扰动,土类定名,5,试验方法与仪器设备,5.1,试验方法与主要仪器,含水量试验：烘干法,-,恒温烘箱、电子天平等；,土粒相对密度试验：比重瓶法,-,比重瓶、恒温水槽、砂浴、天平等；,密度试验：环刀法,-,环刀、电子天平等,界限含水量试验：液、塑限联合测定法,-,液塑限联合测定仪；,粘粒含量试验：密度计法,-,甲种密度计；,砂的相对密实度试验：量筒法与振动锤击法,-,长颈漏斗，量筒，振动叉，击锤等；,击实试验：轻型击实与重型击实,-,标准击实仪；,黄土湿陷性试验：双线法,-,固结仪；,固结试验：固结仪、数据采集仪等；,三轴压缩试验：不固结不排水，固结不排水，固结排水,-,三轴仪；,直接剪切试验：快剪，固结快剪，慢剪,-,应变控制式直剪仪；,无侧限抗压强度试验：无侧限压缩仪；,自由膨胀率试验：量土杯，搅拌器，无颈漏斗等；,渗透试验：变水头渗透装置；,5,试验方法与仪器设备,5.2,室内土工仪器和要求,（,1,）国家标准：所有试验仪器设备都应满足,土工仪器的基本参数及通用技术条件,GB/T15406,；,（,2,）土工仪器的校准：,a,所有土工仪器在使用前应按有关校验规程进行校准；,b,仪器中配备有计量标准器具时，应按规定的校验周期送交有计量检定能力的单位检定；,(3),不合格仪器及处理方法：,a,不合格仪器：已明显损坏、工作不正常、过载或误动作以及超过规定的间隔时间等；,b,处理方法：,凡不合格仪器应停止使用，并做出明显标记；,能进行调整或修理的，经仔细检查检定或校准后可重新用；,对不能调整或修复的仪器应及时报废；,（,4,）仪器设备的管理,建立仪器设备台帐，内容包括：仪器名称、制造厂家、购置日期、保管人等；,编制仪器设备检定周期表，内容包括：仪器设备名称、编号、检定周期、检定单位、最近送检 日期、送检人等；,所有仪器设备应有统一格式的标志：,a:,标志分“合格”“准用”“停用”三种，分别以绿、黄、红三种颜色表示；,b:,标志内容：仪器编号、检定结论、检定日期、检定单位；,（,5,）仪器说明书应妥善保存；,（,6,）建立仪器档案,其内容有：使用记录、故障及维修情况记录,。,6,计量认证与试验室管理,6.1,计量认证,计量是为实现单位统一、量值准确可靠而进行的科技、法制和管理活动。准确性、一致性、溯源发表主法制性是计量工作的重要特点。,所谓“量值溯源”是指自下而上通过不间断的校准而构成溯源体系；而“量值传递”则是自上而下通过逐级检定而构成检定系统。,计量认证是我国通过计量立法，对凡是为社会出具 公证数据的检验机构进行强制考核的一种手段，也可以说计量认证是具有中国特点的政府对实验室的强制认可。,校准和检定：,在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，与对应的由标准物质所复现的量值之间关系的一组操作，称为校准；,（,1,）校准的含义：,1,在规定的条件下，用一个可参考的标准，对包括参考物质在内的测量器具的特性赋值，并确定其示值误差；,2,将测量器具所指示或代表的量值，按照校准链将其溯源到标准所复现的量值；,计量认证与试验室管理,（,2,）校准的目的：,1,确定示值误差，并可确定是否在预期的允许范围内；,2,得出标准值偏差的报告值，可高速测量器具或对示值加以修正；,3,给任何标尺标记赋值或确定其它特性，或给参考物质特性赋值；,4,实现溯源性；,（,3,）检定：是查明确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和出具检定证书。检定具有法制性由下计量检定机构执行。,（,4,）校准与检定的主要区别：,1,校准不具法制性，是企业自愿行为；检定具有法制性，属计量管理范畴的执法行为。,2,校准主要确定测量器具的示值误差；检定是对测量器具的计量特性及技术要求的全面评定。,3,校准的依据是校准规范、校准方法，可统一规定也可自行制定；检定的依据检定规程。,4,校准不判断测量器具合格与否；检定要对所检的测量器具作出合格与否的结论。,5,校准结果通常是发校准证书或校准报告；检定结果合格的发检定证书，不合格的发不合格通知书。,计量认证与试验室管理,6.2,试验室的管理,试验室的管理是通过质量管理体系的建立和运行来实现的。质量管理体系文件包括：质量管理手册、程序文件以及质量体系运行中产生的各种质量文件。,质量管理手册：,是试验室从事各项质量活动的唯一法规性文件，是质量体系在试验室运行的依据。,质量管理手册包括以下内容：,1,组织与管理,2,质量体系的建立,3,人员,4,试验室设施和环境,5,仪器设备的管理,6,量值溯源和校准,7,试验方法的选用,8,试验样品的管理,9,试验记录管理,10,试验报告,11,外部支持服务和供应,12,试验的分包,13,抱怨的处理,计量认证与试验室管理,程序文件应包括下列内容：,1,质量体系文件的控制和维护程序；,2,质量体系管理评审程序；,3,质量体系审核程序；,4,保护委托方的机密信息和所有权程序；,5,开展新试验项目管理程序；,6,允许偏离和纠正程序；,7,控制偏离的管理程序；,8,试验工作管理程序；,9,量值溯源程序；,10,仪器设备控制与管理程序；,11,仪器设备购置、验收及流转程序；,12,培训与考核程序；,13,试验环境的建立、维护和管理程序；,14,现场试验管理程序、,15,试验方法管理程序；,16,复验程序；,17,抽样程序；,18,保护数据完整和安全性管理程序；,19,计算机软件管理程序；,20,消耗材料的采购、验收和贮存程序；,21,样品管理程序；,22,记录管理程序；,23,档案管理程序；,24,试验报告的编制和管理程序；,25,试验工作的分包管理程序；,26,外部支持服务和供应管理程序；,27,抱怨处理程序；,试验数据处理与分析,土工试验数据,试验数据误差,有效数据与计算法则,土工试验中常用单位换算,质量：,g,kg,长度：,m,1m=100cm,体积：,m,3,面积：,cm,2,时间：,s,力 ：,kN,压力：,kp,a,温度：,t,土工试验中常用单位换算,量,公制,准确换算,近似换算,重度,2.0t/m,3,19.6kN/m,3,20kN/m,3,模量,100kg/m,2,9.81Mp,a,10Mp,a,压缩系数,0.05cm,2,/kg,0.49Mp,a,-1,0.50Mp,a,1,承载力,10t/m,2,98.1kp,a,100kp,a,试验数据误差,观测值与真值之差即为误差；,真值：它是通过完善的或完美无缺的测量，才能获得的值。,测量结果是由测量所得到的赋于被测量的值，是客观存在的量的实际表现，不知道的，需要测定的值；,误差一般分为三类：,1,系统误差,2,偶然误差,3,过失误差,试验数据误差,系统误差,仪器不良，如刻度不准、砝码未校正；,试验环境的变化，如温度、压力、湿度的变化；,操作人员的习惯，如从侧面读数；,可以用校正仪器、控制环境和改正不良习惯来消除系统误差。,偶然误差,已消除系统误差，但所测的数据仍在末一位或末二位数字上有差别，称为偶然误差；,偶然误差时大时小，时正时负，方向不一定；,偶然误差产生的原因不清楚，也无法控制；,用同一精度的仪器，在同一条件下，对同一物理量作多次测量，若测量的次数足够多，则可发现偶然误差完全服从统计规律，偶然误差的算术平均值将逐渐接近于零。,人为（过失）误差,完全人为因素造成，如粗枝大叶、过度疲劳或操作不正确；,消除过失误差的方法是提高工作人员的责任感，健全工作制度，加强对数据的审核；,有效数据与计算法则,一、有效数据的概念,对于任何数，包括无限不循环小数和循环小数，截取一定位数后所得的值即是近似数，根据误差公理，测量总是存在误差，测量结果只能是一个接近于真值的估计值，其数字也是近似值。,近似数有效数字的概念就是当该按近似数从左边的第一个非零数字数字算起，直到最末一位数字为止的所有数字都是有效数字；测量结果的数字，其有效位数代表结果的不确定度。有效位数的不同，它们的测量不确定度也不同，有效位数越多，其不确定度越小；,二、计算法则：,1,记录测量数据时，只保留一位可疑数字；,2,当有效数字位数确定后，其余数字应一律舍去。舍去办法：凡末位有效数字后的第一位数字大于,5,，在前一位增加,1,，小于,5,则舍去，等于,5,时，如前一位为奇数，则增加,1,，如前一位为偶数则舍去不计。（奇进偶不进）,3,不能连续修约（,12.51-15.25-12.2,），因为多次连续修约会产生累计不确定度。,土的基本特性及其指标,1,物理性指标：,天然密度、含水量、土粒比重,、孔隙比、液性指数、塑性指数、,液限,、,塑限,、曲率系数、不均匀系数、相对密度、饱和度、,粘粒含量,；,2,力学性指标：,2.1,变形指标：压缩系数、压缩模量、,渗透系数,、先期固结压力、压缩指数、回弹指数、回弹模量、,湿陷系数、自重湿陷系数,、湿陷起始压力、,自由膨胀率,、收缩系数；,2.2,强度指标；,内摩擦角、粘聚力、无侧限抗压强度,、灵敏度,3,渗透性指标：渗透系数、固结系数；,4,压实性指标：最优含水量、最大干密度；,5,化学性指标：,腐蚀性分析,1.1,土的三相特征,土是由固体颗粒、空气和水组成的三相体系，基本概念有：,含 水 量：土中水的质量与土颗粒质量比；土颗粒密度：土粒质量与同体积的,4,时水的质量之比；质 量 密 度：土的总质量与其体积之比即单位体积的质量,干 密 度,:,土粒质量与土的总体积之比；重 度：土所受的重力与土的总体积之比；孔 隙 比：土中孔隙体积与土粒体积之比；孔 隙 率：土中孔隙体积与土的总体积之比；饱 和 度：土中水的体积与土中孔隙体积之比；前三项指标是试验室直接测定的。其余各指标间的换算公式如下：干密度：,d,=/(1+0.01w),孔隙比：,e=(ds(1+0.01w)/)-1,饱和度：,Sr,=w,ds/e,孔隙率：,=(e/(1+e)100,重 度：,=,g,饱和密度：,sr,=(ds+0.85e),w,/(1+e),1,土的物理性指标,1,土的物理性指标,1.2,土的可塑性指标,土从一种状态转入到另一种状态时的含水量称为界限含水量，流动状态与可塑状态之间的分界含水量定义为液限,W,L,；从可塑状态转入到半固体状态的分界含水量称为塑限,W,P,；,液限与塑限是试验室直接测定的，由此可计算求得其它指标如下；,塑性指数,I,P,：土呈可塑状态时含水量变化的范围，代表土的可塑程度；,I,P,=W,L,-W,P,液性指数,I,L,：土抵抗外力的量度，其值越大，抵抗外力的能力越小；,I,L,=(W-W,P,)/(W,L,-W,P,),含水比,u,：土的天然含水量与液限含水量之比；,u=W/W,L,活动度,A,：土的含水量变化时，土的体积相应变化的程度，其值越大，变化程度越大；,A=I,P,/P,0.002,根据塑性指数的大小可将粘性土分类如下：,3 0.075mm,的粒径含量不超过,50%,）,10 17,粘土,当天然含水量大于液限，天然孔隙比大于,1.0,的粉质粘土或天然孔隙比大于,1.3,的粘土称为淤泥质土。,1,土的物理性指标,1.3,颗粒组成及砂土的密度指标,在自然界所存在的土，都是由大小不同的土粒（矿物、岩石）组成，土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应地出发生变化。,土的固体颗粒（土粒）大小通常是以直径尺寸表示，简称“粒径”，单位为毫米；划分粒径的分界尺寸称为界限粒径，主要有,200,，,20,，,5,，,0.5,，,0.075mm,，,（,1,）直接测定的指标有；,颗粒组成；土颗粒按粒径大小分组所占的质量百分数；,最大干密度；土在最紧密状态时的干密度；,最小干密度；土在最松散状态时的干密度；,（,2,）计算求得的指标有；,界限粒径；小于该粒径的颗粒占总质量的,60%,；,平均粒径：小于该粒径的颗粒占总质量的,50%,；,中间粒径：小于该粒径的颗粒占总质量的,30%,；,有效粒径；小于该粒径的颗粒占总质量的,10%,；,不均匀系数：界限粒径与有效粒径之比，土的不均匀系数越大，表明土的粒度组成愈分散；,Cu=d,60,/d,10,曲率系数：表示某种中间粒径的粒组是否缺失的情况；,Cs=d,30,2,/(d,60,d,10,),1,土的物理性指标,（,3,）指标应用：,Cu,值越小，表明土的粒径分布均匀，曲线较陡，级配不良；反之，,Cu,值越大，表明土的粒径分布不均，曲线平缓，级配良好，容易压实。,工程中分类：,C,u,5,为级配良好的非均粒土,;,1Cs3,的土称为级配不良的土。,砂土的相对密度；砂土最疏松状态的孔隙比和天然状态的孔隙比之差，与砂土最疏松状态的孔隙比和最紧密状态的孔隙比之差的比值。即,Dr=(,e,max,-e)/(e,max,-e,min,),天然状态下的孔隙比介于最大与最小孔隙比之间，所以，,Dr,值变化在,0-1,之间，通常把作为砂土的结构指标，分为以下三种状态；,0 Dr 0.33,疏松,0.33 Dr 0.67,中密,0.67 Dr 1,密实,1,土的物理性指标,1.4,土的分类,（,1,）碎石土,粒径大于,200,的颗粒含量超过全重的,50%,的土称为碎石土；,根据粒组含量及颗粒的形成分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。,土的名称 颗粒形状 颗粒级配,漂石 圆形及亚圆形为主 粒径大于,200mm,的颗粒含量超过全重的,50%,块石 棱角形为主,卵石 圆形及亚圆形为主 粒径大于,20mm,的颗粒含量超过全重的,50%,碎石 棱角形为主,圆砾 圆形及亚圆形为主 粒径大于,2mm,的颗粒含量超过全重的,50%,角砾 棱角形为主,（,2,）砂土,粒径大于,2,的颗粒含量不超过全重的,50%,，粒径大于,0075,的颗粒超过全重的,50%,的土称为砂类土；根据粒组含量可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。,土的名称 粒组含量,砾砂 粒径大于,2 mm,的颗粒占全重的,25-50%,粗砂 粒径大于,0.5mm,的颗粒超过全重的,50%,中砂 粒径大于,0.25mm,的颗粒超过全重的,50%,细砂 粒径大于,0.075mm,的颗粒超过全重的,85%,粉砂 粒径大于,0.075 mm,的颗粒超过全重的,50%,1,土的物理性指标,（,3,）粉土,粒径大于,0.075,的颗粒不超过全重,50%,，且塑性指数小于等于,10,的土定名为粉土。,粉土的密实度和湿度分别根据孔隙比、含水量分为以下三种：,e 0.75,密实,w 0.9,稍密,w 30,很湿,（,4,）粘性土,当塑性指数大于,10,，且小于,17,时，定名为粉质粘土，当塑性指数大于,17,时，应定名为粘土。根据液性指数可以将粘性土的状态分为以下几类：,I,L,0,坚硬,0 I,L,0.25,硬塑,0.25 I,L,0.75,可塑（,0.25-0.5,硬可塑，,0.5-0.75,软可塑）,0.751.0,流塑,（,5,）填土,填土系指由人类活动而堆填的土。根据其物质组成和堆填方式，可分为以下三类：,a,素填土：由天然土经人工扰动和搬运堆填而成，不含杂质或杂质很少，由碎石、砂、粉土和粘 性土等一种或几种材料组成，不含杂质或杂质很少；,b,杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物；按其组成物质成分和特征分为：建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土等。,c,冲填土：由水力冲填泥砂组成的；,1,土的物理性指标,填土按堆积时间可分为三类：,a,古填土：堆填时间在,50,年以上的；,b,老填土：堆填时间在,15-50,年的填粘土或填粉质粘土；,c,新填土：堆填时间在,15,年以下的填粘土或填粉质粘土；,（,6,）软土,天然孔隙比大于或等于,1.0,，且天然含水量大于液限含水量的细粒土即为软土；包括淤泥、淤泥质土，其压缩系数大于0.5MPa,，不排水抗剪度宜小于,20kpa,。分类标准如下：,软土的工程性质：触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性。,（,7,）特殊土,是指在特定的地理环境下形成的具有特殊性质的土。主要有：湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、冻土等。,湿陷性土：,指浸水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于,0.015,的土；,膨胀土：,是指土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率不小于,40%,的黏性土。,红黏土：,是指碳酸盐系的岩石经红土化作用形成的高塑性黏土。其液限一般大于,50,；红黏土经搬运后仍保留其基本特征，其液限大于,45,的为次生红黏土。2,1,土的力学性指标,1,土的压缩性：,是指土体在荷重作用下产生变形的特性。就室内试验而言，就是土体在荷重作用下孔隙体积逐渐变小的特性。试验方法主要就是采用固结仪在有侧限和两面排水的条件下进行的，测定的压缩性指标有：压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、固结系数、次固结系数、前期固结压力、压缩指数、回弹指数、变形模量等；,（,1,）压缩系数：,压缩曲线中某一压力范围的割线斜率；通常采用,100kpa-200kpa,压力段所得的压缩系数来判定土的压缩性：,a,1-2,0.5Mpa-1,属高压缩性,计算公式如下：,a,1-2,=,（,(e,i,-e,i+1,)/(P,i+1,-P,i,),）,1000,e,i,=e,0,-(1+e,0,)h,i,/h,0,h,i,表示某一级压力下试样稳定后的变形量,mm (,减去仪器变形量后的值,),h,0,表示试样初始高度,mm,2,土的力学性指标,（,2,）压缩模量：,在无侧向膨胀条件下，压缩时垂直压力增量与垂直应变增量的比值称为压缩模量；压缩模量越大，表明土在同一压力变化范围内土的压缩变形越小，则土的压缩性越低；计算公式如下：,Es=(1+e,0,)/a,v,根据,100-200kpa,压力段的压缩模量标准判定如下：,Es 5,MPa,高压缩性,5,MPa,15,MPa,低压缩性,（,3,）体积压缩系数：,土压缩时单位体积垂直应变与垂直压力增量之比，即压缩模量的倒数称为体积压缩系数；体积压缩系数越大，表明土的压缩越高。计算公式为：,m,v,=1/Es=a,v,/(1+e,0,),(4),压缩指数：,e-p,曲线一直线部分的斜率称为压缩指数，压缩指数愈大，表明土的压缩性愈高。对于同一个试样，压缩指数是个定量，不随压力增大而变化。计算方法如下：,Cc=(e,i,-e,i+1,)/(P,i+1,-P,i,),2,土的力学性指标,(5),回弹指数：,e-p,曲线回弹圈中虚线的斜率称为回弹指数。回弹指数愈大，表明土的回弹变形量愈大。计算方法如下：,Cs=(e,i,-e,i+1,)/(P,i+1,-P,i,),(6),先期固结压力：,是指该土层在地质历史上所曾经承受过的上履土层自重压力或其他作用力，并在该力作用下，己固结稳定的最大压力。先期固结压力与目前上履土层自重压力的比值称为超固结比，用,OCR,表示。根据,OCR,值可以判断该土层的应力状态和压密状态，见下表：,根据先期固结压力判断土的压密状态,土的状态,Pc,与,P,0,的比较,OCR,值 典型土类,超压密土,PcP,0,OCR1,老黏性土,正常压密土,Pc=P,0,OCR=1,一般黏性土,欠压密土,PcP,0,OCRq,u,120kpa,硬,120kpaq,u,60kpa,中等,60kpaq,u,30kpa,软,q,u,30kpa,很软,粘性土结构性按灵敏度分为；,St16,极灵敏,3,土的渗透性指标,3.1,土的渗透性,土的透水性指标以渗透系数来表示，其物理意义为当水力梯度等于,1,时的渗透速度。,1,室内测定方法有：,南,55,型渗透仪（变水头渗透仪），适用于粘性土的渗透试验。,试验原理：在某一初始水头差,h,0,作用下，水流过试样，由于水流动，量管内水头不断下降，在时间,t,终了时的水头差为,h1,，由量管测得的水量为,Q,，量管的内截面积为,a,，因为整个试验时间内水头都在变化，所以达西定律用微分方程来表示，经过积分便得到渗透系数的计算公式,.,变水头渗透试验方法：,（,1,）将装有试样的环刀（直径,61.8mm,高度,40mm,）装入渗透容器，密封至不漏水不漏气；,（,2,）将渗透容器的进水口与变水头管连接，利用供不瓶中的纯水向进水管注满水，并渗入渗透容器，开排气阀，排除渗透容器底部的空气，直至溢出水中无气泡，关排气阀，放平渗透容器，关进水管夹。,（,3,）向变水头管注纯水，水头不高度一般不应大于,2m,，待水位稳定后切断水源，开进水管夹，使水通过试样，当出水口有水溢出时开始测记变水头管中起始水头高度和起始时间，按预定时间间隔测记水头和时间的变化，并测记出水口 的水温。,3,土的渗透性指标,（,4,）将水头管中的水位变换高度，待水位稳定再进行测记水头和时间变化，重复,5-6,次，取其平均值。当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时，试验结束。,（,5,）按下式计算变水头渗透系数：,kt,=2.3aL(H,1,/H,2,)/A(t,2,-t,1,),a,：变水头管的断面积（,cm,2,）,A,：土试样的截面积（,cm,2,）；,L,：试验量管长度（,cm,）；,70,型渗透仪（常水头渗透仪），适用于砂性土。,2,水平向渗透性,测定土的水平向渗透系数比较困难，过去室内比较简单的办法就是把土样转,90,方向，再按测定竖向渗透系数的方法来测定。,Rowe,渗透仪的水流流向是径向向内的，其理论计算与井的抽水试验情况相似，可以直接写出水平向渗透系数的计算公式。,3,土的渗透性指标,3.2,非均质土的渗透性,天然土层是成层的，各土层的系数分别为,k1,k2,k3,厚度分别为上,H1,，,H2,，,H3,，在水力坡降的作用下，水平方向的平均渗透系数为,kx,垂直方向的渗透系数为中,kz,其计算公式分别为：,Kx,=(k,1,H,1,+k,2,H,2,+k,3,H,3,+)/H,Kz,=H/(H,1,/k,1,)+(H,2,/k,2,)+H,3,/k,3,)+),由上述分析可看出，各层土的渗透系数相差很大，水平向渗透由最透水的一层控制，竖向渗透由最不透水的土层控制。所以，成层土的水平渗透系数总是大于它的竖向渗透系数,4.3,固结系数,是表示土的固结速度的一个特性指标，固结系数越大，表明土的固结速度越快，可用来计算实际受压土层不同时间的固结度，其值大小取决于土在某一压力范围的渗透系数、孔隙比以及压缩系数。,4,土的压实性指标,4.1,土的击实性,在一定的击实功能作用下，能使填筑土达到最大密度所需的含水量为最优含水量，与其相应的干密度称为最大干密度。,击实试验的原理是根据土的三相（颗粒、水、空气）之间的体积变化理论而来的。土的击实程度与含水量、击实功能和击实方法有着密切关系，当击实功能和击实方法不变时，则土的干密度随含水量的增加而增加。当干密度达到某一最大值后，含水量的继续增加反而使干密度减少。此最大值称为最大干密度，其相应的含水量称为最优含水量。,4.2,砂土的密实度,砂土的相对密度：砂土最疏松状态的孔隙比和天然状态的孔隙比之差，与砂土最疏松状态的孔隙比和最紧密状态的孔隙比之差的比值。即,Dr=(,emax-e)/(emax-emin,),天然状态下的孔隙比介于最大与最小孔隙比之间，所以，,Dr,值变化在,0-1,之间，通常把,Dr,作为砂土的结构指标，按值大小分为以下三种状态；,0 Dr 0.33,疏松,0.33 Dr 0.67,中密,0.67 qu120kpa,硬,120kpaqu60kpa,中等,60kpaqu30kpa,软,qu,30kpa,很软,粘性土结构性按灵敏度分为；,St16,极灵敏,试验操作规程,12,击实试验,12.1,概述,室内击实试验是通过扰动土在一定击实功能下，得到干密度随含水量变化的关系曲线，以求得土的最大干密度和最优含水量，从而了解土的压实特性，为工程设计和现场施工碾压提供土的压实性指标。,12.2,击实试验的原理,：,是根据土的三相（颗粒、水、空气）之间的体积变化理论而来的。土的击实程度与含水量、击实功能和击实方法有着密切关系，当击实功能和击实方法不变时，则土的干密度随含水量的增加而增加。当干密度达到某一最大值后，含水量的继续增加反而使干密度减少。此最大值称为最大干密度，其相应的含水量称为最优含水量。,12.3,击实试验方法,：,击实试验分轻型和重型击实两种。,轻型击实适用于粒径小于,5mm,的粘性土，重型击实适用于粒径不大于,20mm,的土。,12.4,试样制备分为干法和湿法两种,干法制备：用四分法取代表性土样,20kg,（重型,50kg,）风干碾碎，过,5mm,筛，将筛下试样 拌匀，并测得土试样的风干含水量。根据土的塑限预估最优含水量，制备,5,个不同含水量的一组试样，其中应有,2,个大于塑限，,2,个小于塑限，,1,个接近塑限。,湿法制备：取天然含水量的代表性土试样,20kg,（重型,50kg,），碾碎，过,5mm,筛，将筛下 土试样拌匀，并测定土样的天然含水量，根据土的塑限预估最优含水量，制备,5,个不同含 水量的一组试样，分别将天然含水量的土试样风干或加水进行制备，应使制备好的土试样水分均匀分布。,试验操作规程,操作步骤：,（,1,）将击实仪平稳置于刚性基础上，称取一定量试样，倒入击实筒内，分层击实，轻型击实试样这,2-5kg,，分三层，每层,25,击；重型击实试样,4-10kg,，分五层，每层,56,击，若分三层,每层,94,击。,（,2,）击实完成时，超出击实筒顶的试样高度应小于,6mm,。卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，擦净外壁，称筒与试样的总质量，准确至,1g,，并计算试样的湿密度。,（,3,）用推土器将试样从击实筒中推出，取,2,个代表性试样测定含水量；,对不含水量的试样依次进行；,（,4,）试样的干密度应按下式计算：,d,=,0,/,（,1+0.01wi,）,干密度和含水量的关系曲线，应在直角坐标纸上绘制。并取曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度，相应的横坐标为击实试样的最优含水量。当关系曲线不能出现峰值时，应进行补点，土试样不宜重复使用。,（,5,）饱和度的等值线应按下式计算：,W,est,=(,w,/,d,)-(1/ds)100,岩石试验,概念：,岩石是颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。,岩石试验的目的主要是测定岩石本身的性质，为各类工程的岩土工程评价与地基基础设计提供参数。,物理性质试验包括：,含水率试验，颗粒密度试验，块体密度试验，吸水性试验，膨胀性试验和耐崩解性试验；,力学性质试验有：,单轴抗压强度试验，单轴压缩变形试验、直剪试验、点荷载强度试验、抗拉强度试验、三轴压缩强度试验。,谢谢,!,土的化学分析试验,6.1,土的易溶盐含量分析,：,土中的易溶盐是指易溶于水的盐类，包括全部氯化物、易溶的硫酸盐和易溶的碳酸盐等；易溶盐试验是测定土中易溶盐总量、阴离子（,CO,3,2-,、,HCO,3,-,、,SO,4,2-,等）和阳离子（,Ca,2+,、,Mg,2+,、,K,+,、,Na,+,等）,6.2,有机质含量试验：,土中有机质主要是指碳、氢、氮、氧及少量的硫、磷和金属元素组成的有机化合物。土中有机质含量在同一剖面中随深度增加而降低。,6.3,场地水化学分析：,（,1,）水质分析的目的是为了查清场地水，对建筑材料的腐蚀性，以便在设计和施工时采取必要的防护措施。,（,2,）混凝土或钢结构处于地下水位以下时，应采取地下水样作腐蚀性分析试验。,（,3,）混凝土或钢结构处于地表水中时，应采取地表水试样作腐蚀性试验。,（,4,）水的室内化学分析项目有：,PH,值、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,CO,3,2-,、,HCO,3,-,、,SO,4,2-,、侵蚀性,CO,2,、,NH,4,+,、,OH,-,、总矿化度等。,