土力学与地基基础惠渊峰主编版无粘性土的相对密实度和粘性土的稠度及土的压实性剖析.ppt

无粘性土的相对密实度l对无粘性土来说，土体的松密程度对土的工程性质影响很大。l土的密实程度越高，压缩性越小，其工程特性越好；l土的密实程度越低，压缩性越大，其工程特性越差。l描述土的松紧程度的指标有干密度和孔隙比，密实度在一定程度上可用其孔隙比来反映 2024/5/26 周日1.无粘性土的相对密实度l无粘性土的孔隙比的范围受土粒的大小、形状和级配的影响很大。因此即便两种无粘性土具有同样的孔隙比也未必表明他们处于同样的状态。l在工程上一般用相对密实度Dr来衡量无粘性土的松紧程度。它是用无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判别的基准。2024/5/26 周日2.相对密实度Drl定义（理论表达式）l定义（实用表达式）emax无粘性土处于最松状态时的孔隙比，可由其最小干密度换算 emin无粘性土处于最密状态时的孔隙比，可由其最大干密度换算 e0无粘性土的天然孔隙比或填筑孔隙比 dmax无粘性土的最大干密度 dmin无粘性土的最小干密度 d无粘性土的天然干密度或填筑干密度 2024/5/26 周日3.相对密实度Dr无粘性土处于最密实的状态 无粘性土处于最紧密的状态 在工程上，用相对密实度划分无粘性土状态如下：疏松中密密实2024/5/26 周日4.l标准贯入试验设备主要由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部分组成。l 1.贯入器:标准规格的贯入器是由两个半圆管合成的圆筒型探头。l 2.穿心锤:重63.5kg的铸钢件，中间有一直径45mm的穿心孔，此孔为放导向杆用。l 3.触探杆:国际上多用直径为40-50mm的无缝钢管，我国则常用直径为42mm的工程地质钻杆。5.6.7.粘性土的稠度 l定义：指粘性土在某一含水率下对外界引起的变形或破坏的抵抗能力，是粘性土最主要的物理状态指标。2024/5/26 周日8.粘性土的稠度2024/5/26 周日9.粘性土的稠度流动状态可塑状态固体状态 半固体状态 刚沉积的粘土，本身不能保持其形态，极易流动 外力作用可改变其形状，而不改变其体积，并在外力卸除后仍能保持已获得的形状 水分蒸发，上覆沉积层厚度增加，含水率减小，体积收缩 含水率减小,丧失可塑性，在外力作用下，易于发生破裂 体积不再收缩，空气进入土体，土的颜色变淡 2024/5/26 周日10.粘性土的稠度l粘性土从一种状态转变为另一状态，可用某一界限含水率来区分，稠度界限（阿太堡）Atterberg界限定义：2024/5/26 周日11.粘性土的稠度液限 流动状态与可塑状态的界限含水率，可塑状态的 上限含水率 塑限 可塑状态与半固体状态的界限含水率，可塑状态的 下限含水率 缩限 半固体状态与固体状态的界限含水率，即粘性土随 着含水率的减小而体积开始不变的含水率。2024/5/26 周日12.粘性土的稠度l粘性土从一种状态转变为另外一种状态是逐渐过渡的，并无明确的界限。目前工程上只是根据某些通用的试验方法测定这些界限含水率。2024/5/26 周日13.塑限测定方法：l搓滚法和液塑限联合测定法2024/5/26 周日14.塑限测定方法：搓滚法：调制均匀的湿图样，在毛玻璃上搓滚成3毫米直径的土条，若这个时刻恰好出现裂缝，就把土条的含水率定为塑限液塑限联合测定法：取代表性试样，加入不同数量的纯水，调制成三种不同稠度的试样，用电磁落锥测定圆锥在自重作用下经5秒后沉入试样的深度。以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数纸上绘制关系曲线。入土深度2毫米所对应的含水率为塑限。2024/5/26 周日15.17mm液限测定演示：17mm16.17mm液限测定演示：17.液限测定演示18.缩限测定方法：收缩皿法 l把土料的含水率调制到大于土的液限，然后将试样分层填入收缩皿中，刮平表面，烘干，测出干土样的体积并称量至0.1克，按下式计算 2024/5/26 周日19.塑性指数 l液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）成为塑性指数塑性指数表示处于可塑状态时土的含水率可变化幅度。塑性指数越大，可塑状态含水率变化范围也大。塑性指数是反映粘性土性质的一个综合性指标。一般地，塑性指数越高，土的粘粒含量越高，所以常常用作粘性土地分类指标 2024/5/26 周日20.液性指数 粘性土即使具有相同的含水率，也未必处于同样的状态，与无粘性土的相对密实度相似，粘性土的状态用液性指数来判别。液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。2024/5/26 周日21.判定土处于坚硬状态 土处于可塑状态 土处于流动状态 2024/5/26 周日22.注意l由于液限和塑限目前都是用扰动土测定的，土的结构已彻底破坏，而天然土一般在自重作用已有很长的历史，它获得了一定的结构强度，以至于土的天然含水率大于它的液限也未必一定会发生流动。含水率大于液限只是意味着：若土的结构遭到破坏，它将转变为粘滞泥浆。2024/5/26 周日23.土的压实性 l人们很早就用土作为建筑材料，而且知道要把松土击实。公元前200多年，我国秦朝修筑驰实（行车大道），就有用“铁锥筑土坚实的记载，说明那时人们已经认识到土的密度和土的工程特性有关。2024/5/26 周日24.土的压实性 l土的压实性指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度的性质。l土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀性。填土的密实度常以其干密度来表示。l在实验室内研究土的密实性是通过击实试验进行的。2024/5/26 周日25.击实试验 轻型：粒径小于5毫米重型：粒径小于40毫米25下，分三层击实56下，分5层击实2024/5/26 周日26.击实仪2024/5/26 周日27.影响土的压实性的因素 l含水率的影响l对同一种土料，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定土样的含水率和密度，然后以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制击实曲线。l从图中可以看出，当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水率。2024/5/26 周日28.影响土的压实性的因素 l击实功能的影响 1.实验室中的击实功能是用击数来反映的，对同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干密度也大，最优含水率小2.用同一种土料在不同含水率下分别用不同的击数进行击实试验，就能得到一组随击数而异的含水率与干密度关系曲线。2024/5/26 周日29.影响土的压实性的因素 1、土料的最大干密度和最优含水率不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大，最优含水率则逐渐减小。但是这种增大或减小的速率是递减的，因而光靠增加击实功能来提高土的干密度是有一定限度的。2、含水率较低时击数的影响显著。当含水率较高时，含水率与干密度的关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无效的。填料的含水率过高和过低都是不利的，过高恶化土体的力学性质，过低则填土遇水后容易引起湿陷。2024/5/26 周日30.影响土的压实性的因素 l土类和级配的影响 l同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指数越大，越难于压实l对于无粘性土，含水率对压实性的影响没有像粘性土那么敏感，其击实曲线与粘性土是不同的，在含水率较大时得到较高的干密度。因此在无粘性土的实际填筑中，同时需要不断洒水使其在较高含水率下压实。无粘性土的填筑标准，通常是用相对密实度来控制的，一般不进行击实试验l级配良好的土易于压实，反之则不易压实 2024/5/26 周日31.影响土的压实性的因素 l粗粒含量的影响 l由于击实仪尺寸的限制，实际试验中可能剔除超出粒径的部分，然后进行试验。这样测得的最大干密度和最有含水率与实际土料在相同击实功能下的最大干密度和最有含水率不同。对于轻型击实试验，可按下式修正 2024/5/26 周日32.2024/5/26 周日33.按最新按最新规范，地基土可分范，地基土可分为六大六大类：岩石、碎石土、岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土砂土、粉土、粘性土、人工填土。一、岩石一、岩石任任务6 6 地基土的工程分地基土的工程分类34.35.二、碎石土二、碎石土 5 5、碎石土野外描述：、碎石土野外描述：颗粒粒级配、配、颗粒形状、粒形状、颗粒排列、母岩成分、粒排列、母岩成分、风化化程度、密程度、密实度、充填物的性度、充填物的性质和充填程度等。和充填程度等。36.37.三、砂土三、砂土 5 5、砂土野外描述：、砂土野外描述：颜色、色、矿物物组成、成、颗粒粒级配、配、颗粒形状、粘粒含量、粒形状、粘粒含量、密密实度（密度（密实、中密、稍密、松散、中密、稍密、松散4 4级）、湿度（稍湿、很湿、）、湿度（稍湿、很湿、饱和和3 3级）等。）等。38.四、粉土四、粉土 5 5、粉土野外描述：、粉土野外描述：颜色、包含物、湿度（分稍湿、中湿、很湿、色、包含物、湿度（分稍湿、中湿、很湿、饱和等和等4 4级）、密）、密实度、度、摇震反震反应、光、光泽反反应、干、干强度、度、韧性等。性等。39.五、粘性土五、粘性土 5 5、粘性土野外描述：、粘性土野外描述：颜色、状色、状态、包含物（如、包含物（如钙质结核核、铁锰结核、核、植物根、植物根、贝壳等）、壳等）、摇震反震反应、光、光泽反反应、干、干强度、度、韧性、土性、土层结构。构。40.41.42.六、人工填土六、人工填土 43.1 1、淤泥的定、淤泥的定义 淤淤泥泥类土土是是在在静静水水或或水水流流缓慢慢的的环境境中中沉沉积，有有微微生生物物参参与与作作用用的的条条件件下下形形成成的的，含含较多多有有机机质，其其中中孔孔隙隙比比e e大大于于1.51.5，含含水水率率大大于于液液限限的的土土，称称为淤泥，淤泥，若若1e1.51e1.5，则称称为淤泥淤泥质土。土。一、淤泥类土44.1 1、黄土的定、黄土的定义 黄黄土土是是在在干干旱旱、半半干干旱旱气气候候条条件件下下形形成成的的第第四四纪的一种松散的特殊土。的一种松散的特殊土。二、黄土45.黄土高原的自然景象黄土高原的自然景象46.47.48.49.三、膨胀土膨膨胀土土是是一一种种粘粘性性土土，含含有有较多多的的亲水水性性粘粘土土矿物物，吸吸水水膨膨胀，遇遇水水崩崩解解或或软化化，失失水水收收缩，抗抗冲冲刷刷性性能能差差，这种种具具有有较明明显的的胀缩性的土称性的土称为膨膨胀土土。50.1、膨、膨胀土的特土的特征征（1 1）颜色色有灰白、棕、有灰白、棕、红、黄、褐、及黑色；、黄、褐、及黑色；（2 2）粒粒度度成成分分中中以以粘粘土土颗粒粒为主主，一一般般在在50%50%以以上上，最低也要大于最低也要大于30%30%，粉粒次之，砂粒最少；，粉粒次之，砂粒最少；（3 3）矿物物成成分分中中粘粘土土矿物物占占优势，多多为伊伊利利石石、蒙蒙脱石，高岭石含量很少；脱石，高岭石含量很少；（4 4）胀缩强烈烈，膨膨胀时产生生膨膨胀压力力，收收缩时形形成成收收缩裂隙。裂隙。长期反复期反复胀缩使土体使土体强度度产生衰减；生衰减；（5 5）各种成因的大小）各种成因的大小裂隙裂隙发育育；（6 6）早期生成的膨）早期生成的膨胀土具有土具有超固超固结性性。51.2、膨、膨胀土的分土的分布布膨膨胀土土分分布布很很广广，全全世世界界都都有有分分布布，在在我我国的分布也很广。国的分布也很广。外界条件的改外界条件的改变土中水份的土中水份的变化化地基地基产生体生体积变形形基基础破坏，建筑物、地坪开裂破坏，建筑物、地坪开裂52.强亲水性水性多裂隙性多裂隙性强胀缩性性强度衰减性度衰减性快速崩解性快速崩解性弱抗弱抗风化性化性等等3、膨、膨胀土的工程性土的工程性质53.四、红粘土红粘粘土土是是指指碳碳酸酸盐类岩岩石石经强烈烈化化学学风化化后后形形成成的的高高塑塑性性粘粘土土。广广泛泛分分布布于于我我国国云云贵高高原原、四四川川东部部、湖湖南南、湖湖北北、广广东、广西，是一种区域性的特殊土。广西，是一种区域性的特殊土。54.高塑性和分散性高塑性和分散性高含水率，低密高含水率，低密实度度强度高，度高，压缩性低性低具具有有明明显的的收收缩性性，涨缩性性轻微。微。2、红粘土的工程性粘土的工程性质55.