水運(yùn)工程地基與基礎(chǔ)學(xué)科考試復(fù)習(xí)要點(diǎn)

2007新大綱規(guī)定1.考試題型共有四種形式：單選題、判斷題、多選題和問答題。多選題選項(xiàng)全部正確得滿分，選項(xiàng)部分正確按比例得分，出現(xiàn)錯誤選項(xiàng)該題不得分。2.《地基與基礎(chǔ)》考試包括：土工試驗(yàn)基礎(chǔ)知識35%、土工試驗(yàn)25%、土工合成材料15%、現(xiàn)場測試25%。第一章土工基礎(chǔ)知識

1、土的形成

我國的土大部分形成于第四紀(jì)或是新第三紀(jì)時期，按照地質(zhì)營力和沉積條件可分為殘積土（風(fēng)化后在原處）和運(yùn)積土。當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量大于5％-10％時會對工程產(chǎn)生不利影響。

巖石可分為：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖2、土的組成

土由固相、液相和氣相三相部分組成。

固相：土由原生礦物（石英云母長石等）和次生礦物（高嶺石蒙脫石等）組成，通過顆粒分析試驗(yàn)可以對土的級配進(jìn)行確定，級配好的土壓實(shí)度高、滲透性小、強(qiáng)度高。液相：分為結(jié)合水（吸附在顆粒表面）和自由水兩種。

結(jié)合水：物理化學(xué)作用，對細(xì)粒土的影響大。

自由水：分為毛細(xì)管水和重力水。毛細(xì)管水的作用是表面張力和重力。重力水可以傳遞動水和靜水壓力，但不能承受剪力。含水率測得是兩者含量之和。

氣相：開口和閉口氣泡。閉口氣泡使得土的滲透性減小，彈性增大，承載力降低，密度減小，變形緩慢。3、國家標(biāo)準(zhǔn)《土的工程分類》規(guī)定:

采用粗細(xì)粒統(tǒng)一體系分類法。工程用土主要是按照土的工程性質(zhì)（如粒徑、級配、塑性、有機(jī)質(zhì)/壓縮性等）進(jìn)行分類。其中主要性質(zhì)有：

（1）顆粒粒徑

工程上將相近粒徑的土合成一組叫粒組，其中大于0.075mm的叫粗粒，其性質(zhì)主要取決于粒徑大小和級配。小于0.075mm的叫細(xì)粒，其性質(zhì)主要取決于礦物組成。

（2）塑性指數(shù)（Ip=Wl-Wp）

塑性指數(shù)相同，土的性質(zhì)不一定相同，因?yàn)殡S著液限的變化土的性質(zhì)變化也很大。

作為建筑地基的土，其分類可見教材第6頁，要注意粒徑和塑性指數(shù)對土分類的影響。如細(xì)粒土分類的依據(jù)有粒徑、塑性指數(shù)、稠度?！陡劭诠こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ240-97）規(guī)定：按顆粒級配或塑性指數(shù)分為碎石土、砂土、粉土和粘性土碎石土按照大于2mm粒粒徑進(jìn)行再分分類砂土按照小于2mm粒粒徑進(jìn)行再分分類，用Ccc、Cu表示組成成特征（顆粒粒級配），密密實(shí)度可由標(biāo)標(biāo)貫擊數(shù)判定定。粉土按照大于0.0775mm粒徑徑和粘粒含量量以及塑性指指數(shù)（小于110）進(jìn)行再再分類。（凍凍脹最嚴(yán)重）粘性土按照小于0.0775mm粒徑徑以及塑性指指數(shù)（大于110）進(jìn)行再再分類。天然含水率大于液液限，天然孔孔隙比大于11.0的粘性性土為淤泥性性土填土由人類活動堆積的的土塑性圖（細(xì)粒土分類）：液限為橫坐標(biāo)，塑性指數(shù)為縱坐標(biāo)。

有機(jī)土的測定:(1)有機(jī)質(zhì)呈黑色、青黑色或暗色，有臭味，彈性和海綿感。

（2）將試樣放在105-110烘箱中，如試樣的液限小于烘前的液限1/3時，試樣為有機(jī)質(zhì)。

需要說明的是：各種分類法中沒有軟土、凍土、鹽漬土的稱謂，也沒有有機(jī)土、砂、石料等。4、土的結(jié)構(gòu)

土?？煞譃槿N類型：

單粒結(jié)構(gòu)：在動力作用下易液化，如粉土。

絮凝結(jié)構(gòu)：孔隙大，對擾動敏感。

片堆結(jié)構(gòu)：各向異性。5、土的物理性質(zhì)指標(biāo)

是最基本的工程特征，是衡量土的工程性質(zhì)的關(guān)鍵。

（1）三相指標(biāo)：必須明確字母含義，m、V分別表示質(zhì)量和體積；a、W、s、v分別表示空氣(air)、水(water)、土粒(soil)、孔隙(volume)。必須清楚指標(biāo)試驗(yàn)指標(biāo)（天然密度ρ、含水率W、土粒比重Gs）和換算間接指標(biāo)的含義和計(jì)算過程。（可利用三相圖輔助計(jì)算）

三項(xiàng)基本物理指標(biāo)：天然密度、含水率、相對密度。

干密度不屬于試驗(yàn)指標(biāo)。密度

1）天然密度ρ：總質(zhì)量與總體積之比。2）飽和密度ρsat：孔隙全為土水的質(zhì)量與總體積之比

3）浮密度ρ’：土粒質(zhì)量與同體積的水質(zhì)量之差與總體積之比（飽和密度－1）

4）干密度ρd：土粒質(zhì)量與總體積之比，是填土施工的控制指標(biāo)。

飽和密度>天然密度>干密度>浮密度

5）含水率w：水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。

6）土粒比重Gs：土粒質(zhì)量與同體積4攝氏度水的質(zhì)量之比，數(shù)值上等于土粒密度。

7）孔隙比e：孔隙體積與土粒體積之比（e=Gs/ρd－1=土粒比重/干密度－1）8）孔隙率n：孔隙體積與總體積之比(n=e/(1+e))

9）飽和度Sr：水體積與孔隙體積之比.(含水率小并不意味著飽和度小)

注意：孔隙體積＝充水的孔隙和未充水孔隙體積土的空隙體積為零不能說明土的密度最大。不同土樣（甲、乙）含水率與飽和度沒有關(guān)系。

（2）無粘性土的相對密度

其性質(zhì)主要取決于粒徑、級配。用相對密度來表示土的狀態(tài)，掌握兩個計(jì)算公式（P5）并判斷土的相對密度。

干密度計(jì)算公式：ρd=ρ/(1+W)

疏松土：[0,1/3]中密土：(1/3,2/3]

密實(shí)土：(2/3,1]（3）粘性土的稠度三個界限含水量：液限、塑限、縮限。土從液限到縮限體積是不斷減小的，縮限以后不再改變。根據(jù)三個界限求得的指數(shù)為：塑性指數(shù)和液性指數(shù)。塑性指數(shù)：Ip=WL-Wp，用整數(shù)表示（如15），可用來判別粘性土的分類。其值越大表示越具有高塑性，粘粒含量越多。液性指數(shù)：IL=(W-Wp)/Ip可判別粘性土狀態(tài)。

堅(jiān)硬：IL≤0;可塑：0<IL≤1.0;流動：IL>1.0含水率與軟硬程度無關(guān)。6、土中水的運(yùn)動規(guī)律

（1）水的毛細(xì)作用主要存在于0.002－0.5mm的孔隙中，如細(xì)砂土、粉土、濕砂中。濕砂土表現(xiàn)出的假粘聚力濕由于毛細(xì)壓力形成的，不同于粘性土的粘聚力。

達(dá)西定律(V=ki)：認(rèn)為滲透屬于層流，一般只適用于砂性土。對于粘性土由于存在結(jié)合水的粘滯作用，需要加入起始水力坡降進(jìn)行修正(V=k(i-io))。（3）滲透力是滲透水流作用于土體上的拖拽力，與水力坡降成正比。當(dāng)滲透力向上時，常常造成流砂、管涌等危害。（4）凍土現(xiàn)象主要是指土體凍結(jié)時地面膨脹的凍脹現(xiàn)象和融化后土體強(qiáng)度急劇降低的凍融問題。例題1已知土樣體積V＝37.5，濕土重Mo＝0.6711N，烘干后重M＝0.4915N，比重Gs=2.68，計(jì)算孔隙比和飽和度。

解：

公式：e=Gs/ρd－1；ρd＝ρ/（1＋W）;W=M水/M干土；

Sr=V水/V孔隙；Gs＝M干土/V土粒；

可求得：

(1)W=M水/M干土＝（0.6711－0.4915）/0.4915=36.5%

ρd＝ρ/（1＋W）=67.11/37.5(1+0.365)=1.311

e=Gs/ρd－1=2.68/1.311-1=1.04(2)V水=67.21-49.25=17.96

V土粒＝M干土/Gs=49.15/2.69=18.27

V孔隙＝V-V土粒=38.4-18.27=20.13

Sr=V水/V孔隙=17.96/20.13=89.22%例題2某細(xì)粒濕土質(zhì)量為190g，烘干后為145g，土樣液限為36％，塑限為18％，則求土塑性指數(shù)、液性指數(shù)、狀態(tài)并命名。

解：

（1）塑性指數(shù)Ip=36%-18%=18命名為粘土。

（2）液性指數(shù)

含水率W=(190-145)/145=31.03%

Il=(W-Wp)/Ip=(31.03%-18%)/18%=0.72為可塑狀態(tài)。1、某1.5m3的土樣，重度為17.5KN/m3，含水率30％，土粒重度27KN/m3，則土粒體積為多少？(0.748m3)

2、若土樣孔隙體積為土粒體積的0.95倍，若土樣孔隙為水充滿時（若土粒重度為27KN/m3），土樣重度為多少?(13.8KN/m3)

3、土樣含水率15％，干重度16KN/m3，孔隙率0.35，天然重度10KN/m3，求飽和度。（68.5％）

4、土的天然密度為1.7g/cm3，含水率22.2％，土粒比重2.727g/cm3，求孔隙比，孔隙率，飽和度。（0.96，49％，62.9％）

5、含水率為4％的濕砂100kg，其中水的重量多少？7、土樣和試樣制備

為保證試驗(yàn)成果的可靠性，要統(tǒng)一土樣試樣的制備方法和程序。試樣質(zhì)量不是越大越好。

一般試驗(yàn)適用于粒徑小于60mm的擾動土，并以含水率和密度作為控制指標(biāo)。

原狀土：用鐵皮筒或取土器（直徑大于100mm）取土。

擾動土：用四分法取樣。

（1）原狀土試樣制備

注意：環(huán)刀內(nèi)壁涂凡士林；環(huán)刀下壓方向與天然土層方向一致；余土進(jìn)行含水量測定。（2）擾動土試樣制備1）碾壓過篩加水浸潤一晝夜備用：

物理性質(zhì)試驗(yàn)（液塑縮限）過0.5mm；水理及力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)（如直剪無側(cè)限）過2mm：

擊實(shí)試驗(yàn)過5mm。2）試樣制備：

擊樣法就是根據(jù)環(huán)刀體積算出所需土樣數(shù)量，用單層或三層法擊實(shí)。

壓樣法就是用靜力壓到所需密度，粘性土壓時最好有排氣孔和透水石。

兩種方法對力學(xué)性質(zhì)有一定的影響。（3）試樣飽和1）浸水飽和法：砂性土

2）毛細(xì)管飽和法：滲透系數(shù)大于10-4cm/s的土，注意兩端放濾紙和透水石，水面不要淹沒試樣，時間不少于2晝夜。

3）抽氣飽和法：滲透系數(shù)小于等于10-4cm/s的土（粘性土），需要凡士林密封，粘性土需靜置10小時，飽和度不應(yīng)低于95％。

需要掌握試樣加水量的計(jì)算（P23）第二章含水量及界限含水量試驗(yàn)土工試驗(yàn)分為室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)。含水量是施工質(zhì)量控制的重要依據(jù)，界限含水量可用來計(jì)算塑性指數(shù)和液性指數(shù)，也是粘性土分類和估計(jì)地基承載力的依據(jù)?？梢耘袛嗤馏w狀態(tài)和塑性范圍。1、含水量試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）（1）烘干法設(shè)備：烘箱、天平（感量0.01g）、干燥器數(shù)量：15—30克，砂土稍多些。溫度：105—110，有機(jī)土（含量大于5％）在65—70度烘干，結(jié)果一般比實(shí)際偏大。時間：粘性土大于8小時，砂土大于6小時。烘干后放入干燥器冷卻。（2）酒精法適用于現(xiàn)場。燃燒3次。結(jié)果略低于烘干法。

試驗(yàn)結(jié)果精確到0.1％（如15.2％）

測定原狀土樣的物理力學(xué)指標(biāo)時，含水率可用重塑土樣的含水率。

2、界限含水量試驗(yàn)界限含水量是土的固有指標(biāo)與環(huán)境無關(guān)。

（1）平衡錐式液限儀法使錐體在15秒入土10mm時就是土的液限。否則需要加水或吹干后再試驗(yàn)。

（2）液塑限聯(lián)合測定法理論依據(jù)：根據(jù)極限平衡理論，當(dāng)圓錐角為30度時，圓錐入土深度與含水量在雙對數(shù)坐標(biāo)上呈直線關(guān)系。試驗(yàn)時使的錐體在5秒時分別下降3、17毫米左右（太大或太小時制樣困難），然后再控制幾組在3—17毫米之間，然后將數(shù)據(jù)繪制在雙對數(shù)坐標(biāo)上，查找17和2毫米所對應(yīng)的含水量就是土體的液限和塑限?！锻凉ぴ囼?yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》分別采用76克和100克的錐入土。（3）滾搓法當(dāng)滾搓到3毫米直徑斷裂時，含水量就是塑限（不是含水率）。注意土體的斷裂是水分減少的結(jié)果，而不是用力過大或土條太長的原因，其準(zhǔn)確度取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)。搓成條狀不斷裂的土塑性越高。4、成果應(yīng)用（1）我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002

用塑性指數(shù)劃分細(xì)粒土。

（Ip>17為粘土，10<Ip<17為粉質(zhì)粘土）

（2）用液性指數(shù)判別粘土的狀態(tài)。

（堅(jiān)硬：IL≤0;可塑：0<IL≤1.0;流動：IL>1.0）第三章密度和比重試驗(yàn)方法主要有：環(huán)刀法（細(xì)粒土）、蠟封法（堅(jiān)硬易碎）、灌砂法和灌水法（砂礫石野外適用）。

（1）環(huán)刀法

一般選用體積為60立方厘米的環(huán)刀，施工現(xiàn)場檢查壓實(shí)度時用的較大些；環(huán)刀壁越薄越好；

試驗(yàn)時先做比環(huán)刀內(nèi)徑大的土柱，再壓入環(huán)刀。

（2）蠟封法

適用于易破碎和不規(guī)則的土（去掉松、浮和棱角土）。用蠟封法封閉土體測土體體積。蠟的溫度剛過熔點(diǎn)，不要出現(xiàn)氣泡，試樣要緩慢放入。所用水的密度隨溫度變化，因此要測水溫。（3）灌砂法（注意標(biāo)準(zhǔn)砂密度測定步驟）適用于粒徑小于15mm的試樣。在試坑中灌入標(biāo)準(zhǔn)砂，然后求得土的密度。試坑尺寸必須與試樣顆粒粒徑相一致（P36）。開挖試坑時必須將松動的土全部取出，否則結(jié)果偏高?？梢允褂锰篆h(huán)減少試坑表面不平帶來的誤差。灌砂過程中切忌不要震動。

現(xiàn)場密度的測定方法主要有灌砂法、環(huán)刀法、核子密度儀法、鉆芯法四種。2、比重試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）比重是土粒在105—110度下烘干后與同體積4度純水質(zhì)量之比。數(shù)值上等于土粒密度?？梢韵铀俣葞淼挠绊?，是無量綱量。主要用來計(jì)算孔隙比和進(jìn)行分類。方法有：比重瓶法、浮稱法、虹吸筒法。(1)比重瓶法

適用于粒徑小于5mm的土。

用砂浴煮沸是為了去掉土中的空氣，砂和低液限粘土大于30分鐘，高液限粘土不少于60分鐘。

（2）浮稱法適用于粒徑大于等于5mm，且粒徑為20mm的質(zhì)量應(yīng)小于總質(zhì)量的10％。

試樣要洗凈浸水1晝夜，然后放入籃中搖動排除空氣。

（3）虹吸筒法

適用于粒徑大于等于5mm，且粒徑為20mm的質(zhì)量應(yīng)大于等于總質(zhì)量的10％。

試樣要洗凈浸水1晝夜后晾干。

注意事項(xiàng)：

對于有可溶性鹽或有機(jī)質(zhì)的土樣，可用中性液體代替純水，用真空抽氣代替煮沸法。3、砂的相對密度試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）僅僅用密度（孔隙比）不能完全說明砂土的狀態(tài)，只有相對密度才能解釋砂的緊密程度。

（1）最大干密度試驗(yàn)（最小孔隙比）

用振動錘擊法進(jìn)行。

分三次倒試樣進(jìn)行錘擊，每次錘擊高度應(yīng)該相同，水平振擊時擊數(shù)也應(yīng)該相同。

計(jì)算最小孔隙比：emin=Gs/ρdmax(2)最小干密度試驗(yàn)（最大孔隙比）用漏斗法。

使砂從漏斗口離砂面1—2厘米，緩慢流入量筒中，然后倒轉(zhuǎn)量筒幾次，取的最小干密度。

計(jì)算最大孔隙比：emax=Gs/ρdmin注意事項(xiàng)：

（1）測最大干密度時用最優(yōu)含水率的砂樣。測最小干密度試驗(yàn)用干試樣。

（2）容器內(nèi)徑對結(jié)果有影響，內(nèi)徑越大，測得的干密度越大。第四章顆粒分析試驗(yàn)顆粒分析是測定土中各不同粒徑的粒組質(zhì)量占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)的方法。是各粒組的相對百分比含量。可以對土進(jìn)行分類，判斷工程性質(zhì)。

試驗(yàn)成果可以畫成粒徑分布曲線。橫坐標(biāo)為粒徑的對數(shù)值，縱坐標(biāo)為小于某粒徑的土粒含量占總量的比例，曲線平緩說明：粒徑相差大，級配好，易于壓實(shí)。由此可計(jì)算某以粒徑組的含量。砂土從曲線上可以計(jì)算兩個有用的指標(biāo)。不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc（P45）。

Cu＝d60/d10（反映土粒分布范圍）

Cc＝d302/d10d60（反映土粒分布形狀）d10、d30、d60—小于某粒徑的土粒含量分別為10％、30％、60％的粒徑。如果不均勻系數(shù)Cu≥5，同時曲率系數(shù)Cc＝1—3，那么該土級配好。同一類土級配均勻的比不均勻的壓實(shí)干密度要低查得某土樣顆粒級配曲線上A點(diǎn)(0.5mm,76%)和B點(diǎn)(0.3mm，58%)，則該土中粒徑為0.3-0.5mm的土重占總干土重的百分?jǐn)?shù)為(18%)方法主要有：篩分法、密度計(jì)、移液管法

篩分法：適用于0.075mm<d≦60mm的土。

密度計(jì)、移液管法：適用于d<0.075的土。

1、篩分析法（試驗(yàn)步驟）

首先將試樣過2毫米的篩分成粗粒和細(xì)粒兩組；

如果粗粒組含量少于10％則不需要在分析粗粒組；

如果細(xì)粒組含量少于10％則不需要分析細(xì)粒組，如果量大則可四分法后再進(jìn)行篩分，篩分搖震時間一般為10—15分鐘。

注意事項(xiàng)：

當(dāng)小于2mm的顆粒用四分法取樣時，結(jié)果為（P48）：

X＝100ap/b2、密度計(jì)法(試驗(yàn)步驟)

（1）司篤克原理：土顆粒在水中開始使加速運(yùn)動，由于受到水粘滯阻力作用最后會等速下沉，粒徑太大太小都不適用。

（2）試驗(yàn)原理：粒徑為d的顆粒以速度v經(jīng)過時間t后，下降距離為L=vt,粒徑大于d的下降距離肯定大于L，所以L平面以上只有粒徑小于d的顆粒，測出此處的比重與原來的比重相比較，即可求出粒徑小于d的顆粒百分?jǐn)?shù)。（顆粒越大下沉越快）試驗(yàn)開始：加入分散劑六偏磷酸鈉進(jìn)行分散土粒；上下攪拌各30次共1分鐘，使土顆粒在水中均勻分布；將密度計(jì)放入液體10—20秒后讀數(shù)。

密度計(jì)的作用：測量懸液密度；測量土粒沉降的距離。

校正：當(dāng)懸液不等于20度時，溫度計(jì)要進(jìn)行校正。

甲乙密度計(jì)的可讀和分度值范圍。（P49）

當(dāng)含鹽量大于0.5％時需要洗鹽。

3、移液管法

試驗(yàn)原理:按照固定的幾組粒徑顆粒在某一深度（10厘米或者5厘米）處所需要的時間,計(jì)算顆粒含量；

上下攪拌各30次共1分鐘，使土顆粒在水中均勻分布；將移液管放入液體10厘米10秒后吸取懸液。第五章?lián)魧?shí)試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）壓實(shí)可以使土體強(qiáng)度增加、變形減小、滲透降低。土的壓實(shí)與含水量、壓實(shí)功、壓實(shí)方法密切相關(guān)。擊實(shí)試驗(yàn)可求得最大干密度ρdmax和最優(yōu)含水量wop?？梢杂脕碛?jì)算壓實(shí)度（ρd/ρdmax）。

擊實(shí)不是固結(jié)也不是壓縮過程，而是在不排水條件下顆粒重組（排列）的過程，可減少土的塑性變形和滲透系數(shù)。主要影響因素：含水率、擊實(shí)功、土種類、級配、粗粒含量等。擊實(shí)（曲線）特征原理：含水率低時，土粒表面含水層薄，土粒錯動困難土粒任意排列，干密度低；含水率增加后，吸水層厚，土粒易于錯動，土粒定向排列，干密度增加。當(dāng)含水率增加到某值后，由于封閉氣泡在土體內(nèi)，擊實(shí)功消耗在孔隙氣體上。體積不再變化。試驗(yàn)注意事項(xiàng)：

（1）應(yīng)根據(jù)塑限確定加水量。使得含水量一個在塑限附近，另外分別有2個試樣含水量大于和小于塑限，且各個試樣之間相差2％—3％。如9％、11％、13％（塑限）、15％、17％。然后浸潤一夜。

（2）筒壁應(yīng)涂油便于脫模，分層擊實(shí)時應(yīng)進(jìn)行刨毛處理。

（3）最后一層擊實(shí)高出筒應(yīng)小于5毫米（輕型）或6毫米（重型）。

(4)擊實(shí)曲線與飽和曲線不應(yīng)該相交。(5)壓實(shí)功不同，求得最大干密度和最優(yōu)含水量也不同。（擊實(shí)功越大，最大干密度值越大，最優(yōu)含水量值越?。．?dāng)含水率很高時，提高擊實(shí)功效果不大。（6）擊實(shí)筒有大小之分試驗(yàn)，大擊實(shí)筒（內(nèi)徑15.2cm）適用于粒徑小于38mm顆粒，小擊實(shí)筒（內(nèi)徑10.0cm）適用于粒徑小于25mm顆粒。

一般用大擊實(shí)筒，輕重型區(qū)別：

輕型:錘重2.5落高30擊數(shù)27；重型:錘重4.5落高45擊數(shù)98。

（7）試樣分為：干法和濕法最大干密度:干法大于濕法

最優(yōu)含水量:干法小于濕法。

粘土試樣不宜用烘干試樣。

（8）加水量公式(P57)：

m=mo(W-Wo)/(1+Wo)

(式中mo、Wo分別表示土現(xiàn)在的質(zhì)量和含水量，m、W表示需要加水的質(zhì)量和要達(dá)到的含水量)。（9）無粘性土擊實(shí)曲線在含水較小含水率時，由于假粘聚力的存在，擊實(shí)功消耗在克服假粘聚力上，出現(xiàn)最小干密度。隨著含水率的增加，假粘聚力消失，得到了較高的干密度。因此無粘性土的填筑需要不斷加水才能壓實(shí)。（無粘性土填筑一般通過相對密度來控制）（10）兩次試驗(yàn)密度差值應(yīng)小于0.05g/cm3。

（11）壓實(shí)度計(jì)算：P＝ρds/ρdmax(12)塑性指數(shù)越高，其最大干密度越小。

例題1擊實(shí)試驗(yàn)時有試樣2006g，含水量為10.2％，如果要得到含水量為13.2%的試樣，加水多少？

解：m=mo(W-Wo)/(1+Wo)

＝2006x(13.2%-10.2%)/(1+10.2%)=54.6g第六章滲透固結(jié)試驗(yàn)1、滲透試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）

滲透是水在孔隙中的流動，水力坡降越大滲透力越大。滲透系數(shù)K是指：水力坡降為1時水的滲透速度。試驗(yàn)分為兩種：

常水頭試驗(yàn)：適于粗粒土（砂性土）。測定在固定水位差下一定時間內(nèi)的滲透量。滲透性大小主要取決于土的粒徑和級配。(水流的快，如滲透量固定，時間難控制)。變水頭試驗(yàn)：適于細(xì)粒土（粘性土）。測定在固定的滲透量下所需要的時間。達(dá)西定律的滲透屬于層流，由于細(xì)粒土在起始比降以前、粗粒土在某一比降以后不屬于層流，因此不適用達(dá)西定律。（1）常水頭試驗(yàn)土樣分層裝入圓筒，如粘粒多則需要鋪2厘米的粗砂以防止細(xì)粒沖走；

每層都需要從底部充水飽和；

試樣上方鋪1—2厘米礫石層做緩沖層防止放水時沖散土顆粒；

測壓管應(yīng)與溢水孔齊平,否則說明儀器有氣。

（2）變水頭試驗(yàn)飽和從試樣上部進(jìn)行；

試驗(yàn)在固定的滲透量不同水位差下進(jìn)行5-6次。注意事項(xiàng)：1）試驗(yàn)用水：進(jìn)行脫氣，或者使用土中的天然水。

2）水溫：比試樣溫度高3—4度,防止試樣出現(xiàn)氣泡。

3）不同壓實(shí)度的試樣滲透系數(shù)不同，因此試驗(yàn)必須是在設(shè)計(jì)密度下測定。

4）土的滲透速并不是實(shí)際流動的速度。

5）保證試驗(yàn)效果措施：煮沸脫氣、充分飽和、測壓管水位穩(wěn)定后記錄水位2、固結(jié)試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）

主要儀器：環(huán)刀、加壓設(shè)備、百分表、秒表

由于應(yīng)力作用引起土應(yīng)變隨時間變化的過程叫固結(jié)。土體固結(jié)與滲透性有密切關(guān)系?？梢缘玫綁嚎s指標(biāo)（P64）。

本試驗(yàn)是單向固結(jié)試驗(yàn)，在壓縮儀中指產(chǎn)生豎向壓縮無側(cè)向變形。假定（P15）：

（1）土體是飽和的。

（2）壓縮是由于孔隙體積的減小。

（3）排水在豎向發(fā)生。

（4）符合達(dá)西定律。

（5）荷載是均勻的一次施加有效應(yīng)力：通過土體顆粒的接觸面?zhèn)鬟f的應(yīng)力。

孔隙水應(yīng)力：飽和土體中由孔隙水來承擔(dān)或傳遞的應(yīng)力。

附加有效應(yīng)力：是固結(jié)過程中有效應(yīng)力的增量。

超孔隙水應(yīng)力：是固結(jié)過程中孔隙水應(yīng)力的增量。它們與附加應(yīng)力有關(guān)系。固結(jié)過程（如吹填土的固結(jié)）是超孔隙水應(yīng)力和附加有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化的過程，固結(jié)試驗(yàn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

p=ｕ+σ‘＝ｕ↘+σ’↗=σ’＝σ

（孔隙水壓力是存在的，但超孔隙水壓力不存在了）。

固結(jié)度：是指在某一固結(jié)應(yīng)力作用下，經(jīng)過某一時間后土體發(fā)生固結(jié)或孔隙水應(yīng)力消散的程度，公式為U=St/S。為了實(shí)用，將不同固結(jié)應(yīng)力分布情況下土層的平均固結(jié)度與時間因數(shù)之間繪成曲線，供查找。如果知道了最終沉降量，那么可以求某一沉降量的值或其所需要的時間。

固結(jié)試驗(yàn)是根據(jù)太沙基固結(jié)理論建立的。試驗(yàn)方法主要有：

（1）常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)每級加荷時間為24小時，加荷率為1（即每級壓力比上一級增加1倍）。

（2）快速固結(jié)試驗(yàn)

砂性土加荷時間每級1小時，粘性土2小時。最后一級應(yīng)為24小時。（3）前期固結(jié)壓力試驗(yàn)

主要是最后一級加荷應(yīng)大于前期固結(jié)壓力或自重壓力的5倍以上，采用e-lgP曲線測定。

注意事項(xiàng)：

1）試樣兩端應(yīng)放置濾紙和透水石。

2）加荷前應(yīng)預(yù)加1kpa的力使得儀器結(jié)合緊密。

3）若為飽和試樣應(yīng)在容器內(nèi)注滿水，非飽和試樣應(yīng)用棉紗圍住透水石避免水分蒸發(fā)。

4）若需要確定前期固結(jié)壓力，加荷率應(yīng)小于1，最后一級應(yīng)大于1000kpa，使曲線末端出現(xiàn)直線段。5）由增加的有效應(yīng)力產(chǎn)生的固結(jié)為主固結(jié)，應(yīng)力不變化下產(chǎn)生的固結(jié)為次固結(jié)。

6）固結(jié)時間t與時間因數(shù)T、土層厚度H、固結(jié)系數(shù)Cv之間的關(guān)系有：

t=TH2/Cv如果是雙面排水，H應(yīng)取土層厚度的一半。固結(jié)度相同時，時間因數(shù)T也相同。

可見固結(jié)時間與試樣厚度平方成正比。因此單面排水是雙面排水時間的4倍。

7）土體中實(shí)際滲透速度比理論的要小。

8）若只測壓縮系數(shù)，則穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每級荷載下試樣變化小于0.05mm/h.若需測固結(jié)系數(shù)，則穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)一般為每級荷載24小時。例題1已知用2厘米厚試樣做雙面排水試驗(yàn)，達(dá)到某一固結(jié)度時用8分鐘時間，那么同樣土樣如果厚為8米時，達(dá)到相同固結(jié)度需多長時間？

解：公式：t=TH2/Cv

由于兩者試樣和固結(jié)度（決定時間因數(shù)）均相同，故Cv、T也均相同，雙面排水取厚度的一半，兩者T/Cv比值相同，則：

t1=T1H12/Cv1;t2=T2H22/Cv2t2=8x8002/4=1280000分鐘第七章抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)1、土的抗剪強(qiáng)度理論（1）莫爾圓（三軸剪切原理）在三軸壓力作用下，在土體內(nèi)任何一個平面上都作用著一個合應(yīng)力，可以分解法向應(yīng)力σ和切向應(yīng)力τ，如果某一個平面上只有法向應(yīng)力而沒有切向應(yīng)力，則該平面稱為主應(yīng)力面。由材料力學(xué)可知：一個微小單元體（立方體）的三個主應(yīng)力面是正交的，則三個主應(yīng)力σ1、σ2、σ3也是正交的。其中最大最小的主應(yīng)力分別就是σ1、σ3（利用P18公式可進(jìn)行換算）。利用大小主應(yīng)力可以畫出莫爾圓。莫爾圓示意圖（2）庫侖定律（直剪試驗(yàn)原理）土體中任何一個滑動面上存在著庫侖定律，近似直線表示：τ＝C+σtgΦτ—土的抗剪強(qiáng)度

C—土的粘聚力

σ—滑動面的法向應(yīng)力

Φ—內(nèi)摩擦角

通過剪切試驗(yàn)可以得到不同法向應(yīng)力σ下的抗剪強(qiáng)度，把它們繪制在坐標(biāo)上,得到直線的截距和傾角就是該土的C和Φ。（3）極限平衡和強(qiáng)度理論

利用庫侖直線和莫爾圓判斷土體是否破壞！看圖：如果利用土體試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到庫侖定律直線，那么根據(jù)土體存在的狀態(tài)數(shù)據(jù)畫出的莫爾圓C與直線相交，那么土體已經(jīng)破壞，如果莫爾圓B相切則是極限狀態(tài)，如果是莫爾圓A則沒有破壞，或者說數(shù)據(jù)點(diǎn)在直線外側(cè)則破壞了，內(nèi)側(cè)沒有破壞。同時可得到：土中某點(diǎn)破壞時，與中主應(yīng)力σ2無關(guān)。破壞面與大主應(yīng)力作用面（σ1）夾角為α＝45＋Φ/2。

有關(guān)土的極限平衡狀態(tài)的說法：

1.莫爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度線相切，土體達(dá)到極限狀態(tài)。

2.土中任意面達(dá)到抗剪強(qiáng)度時，土體處于極限平衡狀態(tài)。

3.剪切破壞面與最大剪應(yīng)力作用面有夾角（α＝45＋Φ/2）。

4.土體剪切破壞只有莫爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度線相切后才發(fā)生。例題1：設(shè)地基土的內(nèi)摩擦角Φ為30，粘聚力C為10，地基中某點(diǎn)的大小主應(yīng)力σ1、σ3分別是138.4、100，問該點(diǎn)是否已經(jīng)破壞？根據(jù)C和Φ確定庫侖直線和莫爾圓。據(jù)圖計(jì)算得到OA=[CctgΦ+(σ1+σ3)/2]sinΦ=68.2>莫爾圓的半徑=19.2。因此可確定該地基土處于穩(wěn)定狀態(tài)。2、直接剪切試驗(yàn)（試驗(yàn)步驟）

繪制剪應(yīng)力隨位移變化的曲線，確定抗剪強(qiáng)度，然后畫出法向應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度的直線關(guān)系，即可確定粘聚力和內(nèi)摩擦角兩個強(qiáng)度指標(biāo)。

儀器有應(yīng)力控制和應(yīng)變控制式兩種。一般用應(yīng)變控制式。

剪切方法有：快剪、固結(jié)快剪和慢剪。剪切強(qiáng)度指標(biāo)可以估算地基承載力、評價(jià)土體穩(wěn)定性、計(jì)算地基沉降量。1）快剪

施壓后立即快速剪切（3—5分鐘破壞），不發(fā)生固結(jié)（需放置不透水設(shè)施，周圍涂凡士林）。多用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的粘性土，用來模擬土體厚施工速度快的情況。

2）固結(jié)快剪

固結(jié)后立即剪切，剪切過程中不固結(jié)。適用滲透系數(shù)小于10-6cm/s的粘性土和砂性土（砂土即使施工速度很快，土體也會很快就排水固結(jié)完成）。用來模擬已經(jīng)完全固結(jié)后又突然施加荷載的情況。

3）慢剪

施加壓力經(jīng)過3—16個小時固結(jié)，然后再剪切約1—4小時。實(shí)際工程中很少注意事項(xiàng)：1）滲透系數(shù)大于10-6cm/s的不能做快剪試驗(yàn)。

2）如剪切曲線上無峰值出現(xiàn)，則應(yīng)使位移達(dá)到6mm，取剪切位移為4mm時的剪應(yīng)力為抗剪強(qiáng)度。

3）固結(jié)快剪和慢剪時主固結(jié)完成的標(biāo)準(zhǔn)是變形小于0.005mm/h。

4）抗剪強(qiáng)度：正常固結(jié)：快剪<固結(jié)快剪<慢剪。

超固結(jié)：固結(jié)快剪最大5）與剪切速率有關(guān)，越快強(qiáng)度越大。（不考慮固結(jié)）

6）飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與排水條件和剪切速率有關(guān)，與孔隙水壓力、試樣大小無關(guān)。（注意：無粘性土的粘聚力為0）注意事項(xiàng)：

（1）在試樣兩端以及側(cè)面涂凡士林。

（2）試驗(yàn)時如有峰值出現(xiàn)，則剪到3％—5％軸向應(yīng)變時可停止，如無峰值出現(xiàn)則應(yīng)剪到25％軸向應(yīng)變時停止，取15％對應(yīng)值。（3）破壞面是沿最軟弱面（但直剪試驗(yàn)不是）。對于脆性土，破壞面與水平面的夾角α＝45＋Φ/2。

(4)如果是飽和軟粘土（Φ＝0），則其不排水抗剪強(qiáng)度是無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的1/2。（5）靈敏度是原狀土與重塑土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值。公式（P71）為：S＝q/qˊ。兩土樣應(yīng)有相同的密度和含水量，重塑土樣應(yīng)立即進(jìn)行試驗(yàn)，防止強(qiáng)度恢復(fù)。4、三軸剪切試驗(yàn)使3—4個試樣（試樣高度與試樣直徑的比應(yīng)為2.0～2.5）分別在不用的圍壓（x、y、z三個方向）下施加變化的軸向壓力，直到破壞，確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)（內(nèi)摩擦角和凝聚力）。該試驗(yàn)可控制排水條件，且剪切面不固定的。分3類：UU、CU、CD（1）不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）在試驗(yàn)中不允許排水，可得到總的或有效的強(qiáng)度參數(shù)和孔隙水壓力。其強(qiáng)度包線不是直線。

試驗(yàn)時如測力計(jì)出現(xiàn)峰值則剪切到5％軸向應(yīng)變就可停止，如無峰值應(yīng)剪切到15％—20％的軸向應(yīng)變。

（2）固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）

試樣在某一壓力下固結(jié)，然后在不排水情況下剪切破壞?？傻玫娇偟幕蛴行У膹?qiáng)度參數(shù)和孔隙水壓力。

若土層薄，滲透性大，施工速度慢可采用此種方法。（3）固結(jié)排水試驗(yàn)（CD）試驗(yàn)中允許排水固結(jié)，可得到有效的強(qiáng)度參數(shù)。剪切過程中應(yīng)打開排水閥排水。

CU與CD測得的有效應(yīng)力指標(biāo)差值較大。

注意事項(xiàng)：

1）試樣飽和分三種方法：抽氣法、水頭法、反壓力法。

2）粘性土分5—8層制樣，粉質(zhì)土分3—5層制樣。

3）剪切速率問題：

UU試驗(yàn)速率對強(qiáng)度影響不大（0.5%—1.0％）；CU試驗(yàn)相對要慢，并且粘性土(0.05%—0.1%)要比粉質(zhì)土(0.1%—0.5%)慢；CD試驗(yàn)要緩慢的剪切(0.003%—0.012%)。也就是說：UU>CU>CD。4）當(dāng)主應(yīng)力差無峰值時，采用15％的軸向應(yīng)變時的應(yīng)力差值作為破壞值。

5）在CD試驗(yàn)中，孔隙水壓力消散95％時算作固結(jié)完成。

室內(nèi)測定土的抗剪強(qiáng)度可以用十字板剪切儀、直剪儀、三軸儀等，但無側(cè)限抗壓強(qiáng)度儀不是。第八章土的動力特性試驗(yàn)動三軸試驗(yàn)是圓柱試樣在三軸應(yīng)力下固結(jié)（固結(jié)一般大于12小時）后在不排水條件下做振動試驗(yàn)。也就是說在動荷載不排水條件下，土體孔隙水壓力上升強(qiáng)度下降甚至?xí)夯?。研究土在動荷載作用下應(yīng)力—應(yīng)變—孔壓的發(fā)展規(guī)律。一般比靜荷載下的強(qiáng)度大變形小。1、小應(yīng)力作用用來確定剪切（動）模量和阻尼比（兩者為雙曲線關(guān)系）。施加逐漸增大（荷載率為1）的各級荷載，記錄每級荷載下應(yīng)力—應(yīng)變曲線或滯回圈，每級荷載振動盡可能少，模擬強(qiáng)震時n=10-15，考慮動力機(jī)器時n＝50-60當(dāng)應(yīng)變波形不對稱或孔壓較大時停止。

2、大應(yīng)力作用

用來確定土的動強(qiáng)度和抗液化強(qiáng)度。當(dāng)應(yīng)變達(dá)到5％或孔壓達(dá)到側(cè)壓時停止。注意施加的荷載不能太小也不能太大，防止試樣不能破壞或破壞太早動強(qiáng)度的確定（P85）：

（1）試樣在圍壓σ3－1下固結(jié)，用三個不等的動應(yīng)力分別得到不同振動周數(shù)下的應(yīng)變值，直到達(dá)到應(yīng)變破壞（一般為5％），得到曲線。見圖1。

（2）在5％破壞應(yīng)變下得到三組動應(yīng)力（σd）與破壞周數(shù)(lgn)的關(guān)系，大致成直線。同樣繪制在圍壓σ3－2、圍壓σ3－3下的直線。見圖2。

（3）得到在某一破壞周數(shù)下的破壞動應(yīng)力（即動強(qiáng)度）σd1、σd2、σd3。繪制振動應(yīng)力圓即可得到動強(qiáng)度指標(biāo)。見圖3。注意事項(xiàng)：

1）振動試驗(yàn)中荷載是等幅的拉壓對稱的正弦波，一般為1HZ。

2）測量的孔壓對于砂土才有意義，粘性土傳遞消散慢不能準(zhǔn)確反應(yīng)動孔壓變化。

3）液化判定原則（P86）：孔壓等于初始固結(jié)壓力；應(yīng)變峰值超過5％；破壞時振動次數(shù)超過預(yù)估的限值。即應(yīng)力、應(yīng)變和孔壓判定。第九章軟基加固主要方法1、地基基礎(chǔ)知識

地基受荷載作用將產(chǎn)生應(yīng)力和變形。地基的破壞形式可分為兩種：地基內(nèi)應(yīng)力超過了土體的強(qiáng)度導(dǎo)致的破壞和變形超過允許值而導(dǎo)致的建筑物破壞。土力學(xué)研究的核心問題就是：強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定。沉降變形中的體積變和形狀變形分別是由正應(yīng)力和剪應(yīng)力引起的。（1）地基應(yīng)力

地基內(nèi)部應(yīng)力包括自重應(yīng)力和附加應(yīng)力。

1）自重應(yīng)力：指土體自重在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。如果有地下水，那么水面下的土應(yīng)力包括有效應(yīng)力（由土體骨架傳遞的應(yīng)力）和孔隙水應(yīng)力（由水傳遞的應(yīng)力）。對圖b計(jì)算:σ=γwh1+γsath2=ｕ+σ‘=γw(h1+h2)+γ＇h22）附加應(yīng)力：由于外部荷載左右在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。①如果是集中力直接作用在地基上，則計(jì)算公式為(P10)：σZ＝3PZ3/2πR5例計(jì)算點(diǎn)1（Z＝3，R＝2）和點(diǎn)2（Z＝2，R＝3）附加應(yīng)力之比：σ1/σ2=(27*243)/(32*8)=25.6②如果集中力通過一基礎(chǔ)作用在地基上，怎么解決呢？首先計(jì)算基礎(chǔ)底部的壓力，然后計(jì)算附加應(yīng)力。圖a：po=P/A圖b荷載偏心如果太大，超過B/6,那么pmin<0，也就是說基礎(chǔ)一端的底部將脫離地基，這是不允許的。（不偏心為矩形，偏心小于B/6為梯形，等于B/6為三角形,大于B/6,為對角三角形）在實(shí)際工程中，一般是將基礎(chǔ)埋入地下一定深度D，。那么此時的基底壓力為基底附加應(yīng)力（p13）：

p=po－γD

基底壓力將降低，對工程有利。

得到基底壓力后，基底壓力作用角點(diǎn)垂直下方的附加應(yīng)力計(jì)算為：

σZ＝kopoko可查表，ko=f(L/B，Z/B)，與基礎(chǔ)寬度B、長度L、點(diǎn)的深度Z有關(guān)。注意：

（1）對剛性基礎(chǔ)而言，砂性土和粘性土的基底壓力分布形狀隨著荷載的增加先不同后相同。

（2）荷載開始作用粘性土?xí)r，基底的附加應(yīng)力分布與起始孔隙水壓力分布相同。2）基礎(chǔ)沉降計(jì)算

1）壓縮定律特點(diǎn)：土體的壓縮本質(zhì)是空隙的壓縮，也就是由于空氣和水排出引起的。壓縮指標(biāo)主要有壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量等，可以通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)求得。壓縮系數(shù)：由e-p曲線上找出壓力p=100、200kpa對應(yīng)的孔隙比，連接兩點(diǎn)直線斜率，即壓縮系數(shù)：av=(e1－e2)/(p2－p1)是評價(jià)土體壓縮性的指標(biāo)，其值越大壓縮性越大（即越陡），土土越容易壓縮。如果土的塑性指數(shù)相同，那么液限增大時土的壓縮性液增大。壓縮指數(shù)：由e-lgp曲線看出，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，曲線呈直線，此時的斜率就是壓縮指數(shù)Cc=(e1－e2)/lg(p2/p1)。也是值越大壓縮性越大。（由e-lgp曲線還可以得到回彈指數(shù)和先期固結(jié)壓力）

壓縮模量：在有側(cè)限條件下土體的應(yīng)力增量與應(yīng)變增量之比。

壓縮指數(shù)、壓縮系數(shù)、壓縮模量（變形模量）可用來評價(jià)土體的壓縮性。根據(jù)壓縮曲線特性，可得到公式(P13)：ΔH/H1=Δe/1+e1

ΔH、Δe—分別為土垂直變形和孔隙比變化量。

H1、e1—在壓強(qiáng)p穩(wěn)定后的土樣高度和孔隙比。2）先期固結(jié)壓力由原始壓縮曲線和再壓縮曲線可以看出：在某一壓力下，兩者對應(yīng)的孔隙比不同，這說明土體性質(zhì)受應(yīng)力歷史的影響。工程上把歷史上受到的最大有效應(yīng)力Pc與現(xiàn)在的有效應(yīng)力Po的比值叫超固結(jié)比，即：

OCR=Pc/Po

顯然OCR>1是超固結(jié)土，＝1為正常固結(jié)土，<1為欠固結(jié)土。

這個值的大小影響土的壓縮性和抗剪強(qiáng)度，其中欠固結(jié)土的壓縮性最大強(qiáng)度最小，超固結(jié)土的壓縮性最小強(qiáng)度最大。但與土的軟硬沒有任何關(guān)系。

也并不是固結(jié)系數(shù)（與孔隙比、壓縮系數(shù)有關(guān)）越大壓縮量就越大。3）地基沉降計(jì)算

用分層總和法求。假設(shè)壓縮是孔隙體積減少引起的，土粒本身壓縮不計(jì)，壓力分布是均勻的，土體無側(cè)向變形。

壓縮層的厚度確定:用豎向附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值來確定。

粘性土：當(dāng)計(jì)算此值為0.2，該深度范圍為壓縮層。計(jì)算時壓縮層中各分層的厚度取<0.4B(B為基礎(chǔ)的寬度)，壓縮后的變形量為(P15)：

ΔH/H1=Δe/(1+e1)→ΔH=H1Δe/(1+e1)→ΔS＝ΔH=H1Δe/(1+e1)→

S=ΣΔS（3）地基承載力

由于附加應(yīng)力過大的剪切破壞或過大的沉降和沉降差都是引起地基破壞的形式。剪切破壞主要有整體剪切（低壓縮性的堅(jiān)硬土）、局部和刺入剪切（高壓縮性軟土）破壞等。(1)地基承載力確定方法1）原位試驗(yàn)：現(xiàn)場平板載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等。載荷試驗(yàn)曲線如圖：曲線分為彈性階段（直線）、彈塑性階段（剪切）、塑性破壞階段（破壞），相應(yīng)的荷載為臨塑荷載和極限荷載。2）理論公式：

普朗特爾公式，適用飽和軟粘土；

太沙基公式，適用條形基礎(chǔ)；

極限平衡理論（代替了87規(guī)范的漢森公式）。

3）規(guī)范表格法：

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》編制了滿足強(qiáng)度和變形的承載力表供查對。（2）影響地基承載力的因素

太沙基公式：

fu=γBNr/2+γDNq+CNc

式中：γ、C—土的容重、粘聚力

B、D—基礎(chǔ)寬度和埋置深度

Nr、Nq、Nc—承載力系數(shù)，為土的摩擦角Φ的函數(shù)。

由公式可知：當(dāng)?shù)叵滤灰韵聲r，容重變?yōu)橛行葜?，此時承載力降低；基礎(chǔ)寬度增加，基礎(chǔ)埋深增加，增加拋石厚度，放慢加荷速度，承載力都會增加。但對于粘性土，雖然基礎(chǔ)寬度增加基底壓力減小，但是應(yīng)力影響深度將增加，沉降可能變大。幾點(diǎn)說明：

（1）按照塑性區(qū)開展深度來確定地基的容許承載力方法就是將地基中的剪切破壞區(qū)限制在某一范圍內(nèi)，視地基土能承受多大的基地壓力?？芍?dāng)塑性區(qū)深度為0時，地基可承受的基底壓力就是臨塑壓力。

（2）淺基礎(chǔ)的地基極限承載力是指地基中局部土體處于極限平衡狀態(tài)時的荷載。

（3）驗(yàn)算地基承載力用固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)。例題1：某飽和粘土層厚厚度為10mm，自重壓力P1=100kppa，考慮在上上面增加荷載載的值P2=1550kpa,,求壓縮量。(資料見表)P(kpa)P(kpa)100200300e1.120.990.91解：ΔH/H1=Δe//1+e1→ΔH=H1Δe//1+e1

則ΔH=10xx0.17//(1+1..12)=440.1cmm注意：如果知道壓壓縮系數(shù)應(yīng)該該想到公式：：av=(e1－e2))/(p2－－p1)。例題2某矩形基礎(chǔ)礎(chǔ)受均布荷載載P，則基礎(chǔ)中中心下Z處與基礎(chǔ)角角點(diǎn)下2Z處的附加應(yīng)應(yīng)力有何關(guān)系系？解：A點(diǎn)：將基礎(chǔ)劃分成成4均分，則附附加應(yīng)力為4個部分角點(diǎn)點(diǎn)下附加應(yīng)力力的和：

σ1＝4KP＝f[(L/2)//(B/2)),Z/(BB/2)]PP=4f[(L//B),2ZZ/B]P

BB點(diǎn)：

σ2＝KP=ff[(L/BB),2Z//B]P因此有：σ1＝44σ2例題3某條條形基礎(chǔ)寬度度為2米，埋置在砂砂土層中，埋埋深為0.66米，地基受到到的荷載為11500KNN/m，已知知地基土的參參數(shù)：C=00，φ＝30，γ＝18。用太沙基基公式計(jì)算地地基的極限荷荷載并驗(yàn)算地地基穩(wěn)定性（穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)Ko取3）。2、軟基處理軟基：：含水量大于于液限，孔隙隙比小于1..0的粘性土土以及標(biāo)貫擊擊數(shù)小于4的砂性土地地基。主要特特點(diǎn)是：高含含水量、孔隙隙比大、壓縮縮系數(shù)高、滲滲透系數(shù)小、承承載力低。

處處理方法主要要有：排水固固結(jié)法、井點(diǎn)點(diǎn)法、強(qiáng)夯法法、振沖法、深深層攪拌法以以及換填法等等。

（1）排水固結(jié)結(jié)法

排水固結(jié)結(jié)效果和排水水條件密切相相關(guān)，有效的的方法是增加加排水途徑，縮縮短排水距離離。其結(jié)構(gòu)分分為加壓系統(tǒng)統(tǒng)和排水系統(tǒng)統(tǒng)。1）加壓分為堆載法法、真空預(yù)壓壓法、堆載真真空聯(lián)合法。

a堆載法可利用重物分級施加，要嚴(yán)格控制加荷速率，需要設(shè)置砂墊層或豎向排水體。普通砂井井徑比<10.袋裝砂井或塑料排水板井徑比<25.b真空預(yù)壓法固結(jié)壓力一次施加，不會產(chǎn)生剪切破壞，在排水過程中滲流引起的附加應(yīng)力使得有效應(yīng)力增加，孔隙水壓力減小，提高了加固效果，便于大面積施工，無剪切變形。固結(jié)后真空壓力就轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力。如鋪設(shè)多層時。熱合縫應(yīng)大于20厘米。不適用于地下水充足的情況.穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為：連續(xù)5-10天沉降小于等于2mm/d。

真空預(yù)壓施工順序?yàn)椋轰伾皦|層－打豎向排水通道－在砂墊層表面鋪設(shè)真空設(shè)備，挖壓膜溝－鋪塑料薄膜、壓溝－安裝泵管路－布設(shè)沉降桿、抽氣觀測。c堆載－真空空聯(lián)合法是設(shè)設(shè)計(jì)荷載大于于80kpaa的情況適用用，一般真空空10天后可堆載載，對淤泥質(zhì)質(zhì)土要20-30天。

2）排水系統(tǒng)統(tǒng)又又水平向向和垂直向兩兩種。

水平向向主要是砂墊墊層，厚度一一般為陸上大大于0.5米，水下大于于1.0米，起排水和反反濾作用。主主要在加固深深度小于5米時使用。

垂直直向主要是使使用砂井、砂砂袋或塑料排排水板，布置置成等邊三角角形或正方形形。

（2）振沖法可分為為振沖擠密和和振沖置換法法。1）振沖擠密靠振沖沖器振動使飽飽和砂層液化化顆粒重新排排列的同時載載水平振動下下通過填料（砂砂和碎石）使使砂層擠密。

根據(jù)振沖器加速度大小，加固區(qū)可劃分為流態(tài)區(qū)、過渡區(qū)、擠密區(qū)、彈性區(qū)。只有過渡區(qū)和擠密區(qū)才有擠密效果。振沖孔位間距一般在1.8—3.5之間。孔位形狀為三角形或正方形。注意事項(xiàng)：

①振動動越大，振動動距離越大。但但是擴(kuò)大的多多是流態(tài)區(qū)，因因此擠密效果果比一定成正正比。

②顆粒越細(xì)，產(chǎn)產(chǎn)生的流態(tài)區(qū)區(qū)越大，故對對粉質(zhì)砂土效效果不好。

③③飽和土的抗抗剪強(qiáng)度越低低，需要的振振動速度越小小，擠密范圍圍越大，因此此載振沖時要要加水。

2）振沖置換換適用于抗剪剪強(qiáng)度大于330kpa的的粉土和粘性性土。在地基基中成孔，填填入碎石等成成樁構(gòu)成復(fù)合合地基起，到到應(yīng)力集中或或擴(kuò)散（墊層層）的作用，同時具有排水作用。間距為1.5—2.5米，樁長4—7米，布置成三角、正方或矩形。注意事項(xiàng)：

①施工工采用由里向向外或一邊到到一邊，對很很軟的土要隔隔排、隔點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行。

②控制注水量量，過多過少少都易塌孔。

③嚴(yán)格控制填料量、留振時間和密實(shí)電流。（3）強(qiáng)夯法適用于粗粒土，對于粉土、粘性土效果不好。在加固過程中起到擠密（排氣）、固結(jié)（排水）、預(yù)壓變形（顆粒重排）作用。

施工要點(diǎn)（P93）：

1）采用重錘低落的原則。

4）土層厚含水量大的土夯擊間距要大。2）一般單點(diǎn)夯擊33—10下，夯擊擊2—5遍。顆粒越細(xì)細(xì)的土每點(diǎn)的的夯擊數(shù)要少少，遍數(shù)越多多。擊數(shù)應(yīng)滿滿足最后兩擊擊平均每擊沉沉降小于5ccm。砂土可可間隔1－2周（連續(xù)進(jìn)進(jìn)行），粘性性土每遍間隔隔的要2—4周，隨著時時間延長其承承載力逐漸提提高。

3）夯點(diǎn)呈三三角或正方形形，最后一遍遍要進(jìn)行滿夯夯，且要重疊疊1/4直徑。

(44)深層水泥泥攪拌法是加加固飽和軟粘粘土的方法，通通過外加劑與與土體之間的的物理化學(xué)反反應(yīng)來提高地地基承載力。注意事項(xiàng)：

1）壓壓漿時不允許許斷漿或堵塞塞，噴漿和提提升管道時要要嚴(yán)格按照設(shè)設(shè)計(jì)速度。

22）對于相接接的兩根樁施施工間隔要小小于24小時。第十章觸探試驗(yàn)（試試驗(yàn)步驟）1、靜力觸探（CPPT）

利用加壓和和反力裝置將將探頭壓入土土中來測試土土性質(zhì)的方法法，可以測得得錐尖側(cè)壁阻阻力、比貫入入阻力和孔隙隙壓力（飽和和土），來判判定砂土、粉粉土、粘性土土土層性質(zhì)（土土層劃分畫柱柱狀圖、土類類判別、土承承載力、單樁樁承載力、變變形模量、地地基沉降量、液液化判別、固固結(jié)系數(shù)）。

注意事項(xiàng)：：

（1）反力裝置置可以利用地地錨、重物或或車輛自重。

（2）探頭有防水密封性，應(yīng)3個月標(biāo)定一次，傳感器應(yīng)至少3級精度，標(biāo)定時應(yīng)采用額定荷載的1/10或者1/20。標(biāo)定試驗(yàn)要分級加、卸荷載重復(fù)3次。（3）測孔之間距離至至少2米，平行試驗(yàn)驗(yàn)要小于3米。

（4）初次測試試時，應(yīng)將探探頭在地下11—2米處放30分鐘后提提升5厘米讀數(shù)或調(diào)調(diào)零，以保證證溫度恒定。

（5）每10厘米測一次數(shù)據(jù)，一般每2米提升10厘米一次進(jìn)行調(diào)零。

（6）三橋探頭（可測孔壓）在試驗(yàn)時不準(zhǔn)提升和碰撞探桿，防止破壞飽和狀態(tài)。

（7）分層時（P101），可根據(jù)測得的比貫入阻力的變動范圍不超過一定值時作為一層；也可根據(jù)錐尖阻力，結(jié)合側(cè)壁阻力進(jìn)行分層；對于很薄的土層，如果測得的兩個大小比貫入阻力之比小于2，則可認(rèn)為時一層。2、動力觸探(DPPT)(試驗(yàn)驗(yàn)步驟)利用落錘將將探頭打入土土中的難易，得得到貫入度、擊擊數(shù)等來判定定土性的方法法。

主要用來確確定探查土層層、加固地基基檢測、確定定物理力學(xué)性性質(zhì)（孔隙比比、密實(shí)度、粉粉性土狀態(tài)）、地地基和樁的強(qiáng)強(qiáng)度、承載力力和變形參數(shù)數(shù)。

據(jù)擊錘重量量分為輕、中中、重、超重重型（P1002）。常用用的是輕型（適適用粘性土等等軟土）和重重型（砂土及及礫石等）。類型類型錘重（kg）落距（cm）貫入度標(biāo)準(zhǔn)（/cm）貫入深度適用性輕型105030<4米軟土重型63.57610(同中超重型)12—15米砂礫石注意事項(xiàng)：

（1）為為保證探桿垂垂直，每探入入1米，應(yīng)將探桿桿旋轉(zhuǎn)1.55圈，探入超過過10米時，每0.22米旋轉(zhuǎn)一次。

（2）在貫入過過程中應(yīng)連連連續(xù)進(jìn)行。錘錘擊速率控制制在15—30擊/分鐘。

（3）當(dāng)貫入擊擊數(shù)大于某一一值時（如輕輕型大于1000擊，重型型大于50擊）可停止。重重型連續(xù)大于于50擊時可換換超重型。

（4）要進(jìn)行長長桿、中型側(cè)側(cè)壁等影響校校正。地下水水位影響校正正公式為：NN63.5＝1.1N′63.5+11.0

孔壓壓觸探可對測測得的阻力進(jìn)進(jìn)行修正。第十一章平板載荷荷試驗(yàn)（試驗(yàn)驗(yàn)步驟）通過在一一定尺寸的剛剛性承載板上上分級加荷載載，觀測壓力力與變形的原原位試驗(yàn)。主主要應(yīng)用：

（1）是確定地地基承載力的的準(zhǔn)確方法。

（2）計(jì)算土的變形模量。

（3）估算土的不排水抗剪強(qiáng)度和極限填土高度。1、一般技術(shù)要求（P111）（1）設(shè)備：承載板、加壓系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)。

（2）一般承載板面積在2500-5000平方厘米，對于軟土或填土應(yīng)相應(yīng)增大。

（3）如果承載板在基坑底部，基坑寬度應(yīng)大于承載板寬度的3倍。

（4）加荷方式：

加荷值據(jù)壓縮性：低中土加50kpa，高土25kpa,軟土10kpa.

1）慢速法：等荷載分級施加，每10、10、10、15、15、30分鐘觀測沉降量，直到2小時內(nèi)每小時不超過0.1毫米可施加下級荷載。

2）快速法：每級荷載隔15分鐘觀測一次。每級荷載維持2小時。

3）等速沉降法：控制等速度沉降，觀測施加荷載值。（5）破壞標(biāo)準(zhǔn)(符合合條件之一即即可)

1)荷載不變變條件下，224小時的沉沉降速度不變變或增大。

22）承載板周周圍隆起或有有裂縫。

3）相對沉降降量（S/BB）大于1/112。2、資料整理

（1）確確定P—S曲線的臨塑塑壓力(Py)和極限壓力(Pu)。

臨塑壓力：當(dāng)當(dāng)有直線段時時，以直線段段終點(diǎn)為準(zhǔn)；；當(dāng)無直線段段時，畫成雙雙對數(shù)曲線，以以第一個拐點(diǎn)點(diǎn)為準(zhǔn)。可以以作為極限承承載力使用。

極限壓力：以曲線上第二個拐點(diǎn)或S/B=0.06的荷載或以破壞荷載的前一級荷載為準(zhǔn)。（2）地基承載力[σσ]確定1）極限荷載載法：極限荷荷載除以安全全系數(shù)，f==Pu/kk。

2）比例極限限法（強(qiáng)度控控制法）:以臨塑荷載載的值，f==Py。

3）相對沉降降法：如承載載板面積在22500-55000平方方厘米之間，則則對于低壓縮縮性土取S//B=0.001—0.0155為準(zhǔn)，對高高壓縮性土，以以S/B=00.02為準(zhǔn)準(zhǔn)（太沙基校校正后）。

（3）變形模量量Eo

可按按照公式由施施加的壓力和和沉降量計(jì)算算。也可：用用慢速法或修修正后的直線線段斜率確定定排水的變形形模量。

用等等速沉降法直直線段斜率確確定不排水的的變形模量。3、注意事項(xiàng)1）承承載板影響范范圍不超過其其寬度的2倍，因此只只能了解淺層層地基土特性性。

2）對于透水水性差的軟粘粘土由于加荷荷速度與實(shí)際際差異大獲得得的參數(shù)不準(zhǔn)準(zhǔn)確。

3）一般得到到的承載力比比實(shí)際偏低些些，變形模量量也是近似的的。第十二章標(biāo)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)（SPPT）是動力觸觸探的一種，是是將63.55kg的錘從從76cm高把把貫入器先打打入土中15厘米，再計(jì)計(jì)數(shù)打入土中中30厘米的擊數(shù)數(shù)，擊數(shù)大說說明承載力高高。適用于砂砂土和粘性土土（不要飽和和）。主要應(yīng)應(yīng)用（P115）：

（1）查明場地地剖面和軟弱弱夾層。

（2）判定地基基承載力、變變形模量一級級物理力學(xué)指指標(biāo)。

（3）預(yù)估單樁樁承載力和選選擇持力層。

（4）判定砂土密實(shí)度及內(nèi)摩擦角、粘土稠度以及液化可能。1、試驗(yàn)要求

（1）要要清楚孔底殘殘土干凈，廢廢土高度小于于5cm。

（2）如再水下下進(jìn)行時，孔孔內(nèi)水位要高高于孔外，以以防止擾動土土體。

（3）當(dāng)擊數(shù)大大于50時，可停停止試驗(yàn)。計(jì)計(jì)算錘擊數(shù)。

2、資料整理(P117)

（1）地下水位影響校正。

《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》：

水下中粗砂：N＝N`＋5

水下粉砂：當(dāng)擊數(shù)大于15時,大于15部分折半計(jì)算。（2）桿長修正

《建筑筑地基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》：：當(dāng)桿長大于于3米時：N＝αN`。總的趨趨勢是不再修修正。

（3）持力層的的選擇

一般選選擇擊數(shù)再330—50土層。

（4）可對砂土土相對密實(shí)度度、內(nèi)摩擦角角進(jìn)行估算。砂砂土承載力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值可按照照N63.55或N10查表得得到（粗砂和和細(xì)砂的判別別標(biāo)準(zhǔn)是不同同的P1199）；

粘性土承載力力標(biāo)準(zhǔn)值或無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度可按照N633.5或e查；

素填土可可按照N100查。第十三章旁壓試驗(yàn)驗(yàn)（PMT）在鉆孔中放置可充充水?dāng)U張的旁旁壓器，測定定在充水后壓壓力遇變形的的關(guān)系?？梢源_定地基承載載力、變形模模量、單樁容容許承載力以以及地基沉降降計(jì)算。分為預(yù)鉆式和自鉆鉆式試驗(yàn)兩種種。1、技術(shù)要點(diǎn)

（1）旁旁壓沿深度11米測試一次。

（2）荷載以臨臨塑荷載的11/5或極限限荷載的1//10分級施施加。

（3）加荷穩(wěn)定定時間多用33分鐘標(biāo)準(zhǔn)。

（4）荷載應(yīng)隨隨著社度的增增加而加大。

<10米，大于1000kpa;

20—30米,2000kpa;

>30米，2500kpa。

(5)荷載要求在15秒內(nèi)加到設(shè)計(jì)值。（6）旁壓曲線d如圖所所示。

AB為接觸階段，荷荷載壓力用來來填充空隙BBC為準(zhǔn)彈性變形形階段，終點(diǎn)點(diǎn)為臨塑荷載載CD為塑性變形階段段，達(dá)到極限限荷載。a曲線鉆孔太小或縮縮孔，試驗(yàn)前前就有壓力。b曲線孔壁擾動，旁旁壓器容量不不夠。c曲線孔徑太大，旁旁壓器的膨脹脹量大部分消消耗在空穴體體積上。2、注意事項(xiàng)

（1）當(dāng)當(dāng)旁壓器增加加的體積等于于原孔的體積積時的荷載就就是極限荷載載，一般需要要通過延長曲曲線得到。

（2）實(shí)際壓力力小于壓力表表的讀數(shù)。因因此需要對膜膜進(jìn)行標(biāo)定。需需標(biāo)定的5種情況(P122));

新使用用的；

新膜使使用3—4次的；

舊膜使使用6－8次的；

停止試試驗(yàn)2晝夜的；

膜取取出出現(xiàn)拉翻翻時。（3）自鉆式試驗(yàn)中止止條件：本級級的變形量大大于前一級的的3倍或總變形形值達(dá)到了最最大容許值。

(4)可以確定地基承載力的試驗(yàn)有：靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、平板載荷、旁壓試驗(yàn)。第十四章十字字板剪切試驗(yàn)驗(yàn)（FVT）試驗(yàn)步驟驟十字板剪切切試驗(yàn)可對飽飽和軟粘土的的不排水抗剪剪強(qiáng)度（即內(nèi)內(nèi)摩擦角為00時的粘聚力力值）進(jìn)行測測試。最大優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是避免了了擾動帶來的的強(qiáng)度下降。1、技術(shù)要點(diǎn)

（1）十十字板插入深深度大于孔徑徑的5倍；孔間距距大于0.775—1米。

（2）十字板插插入土后應(yīng)停停留5分鐘，太短短或太長會使使強(qiáng)度減小或或增大。

（3）剪切速度度一般為1度/10秒，過過快（粘滯性性）過慢（固固結(jié)）會使強(qiáng)強(qiáng)度增加。一一般3-100分鐘出現(xiàn)峰峰值后應(yīng)繼續(xù)續(xù)剪切1分鐘。

（4）測出峰值值后應(yīng)快速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動3—6周，測重塑塑土的強(qiáng)度。2、成果應(yīng)用

（1）飽飽和軟粘土的的抗剪強(qiáng)度和和靈敏度。

（2）地基加固固效果和強(qiáng)度度變化規(guī)律。

（3）測定地基或邊坡滑動面位置。

（4）可計(jì)算地基容許承載力。

3、注意事項(xiàng)

（1）十字板的規(guī)格：板高/板寬=2，刃角60度，面積比＝13％—14％（越小越好）。

（2）由于圓柱側(cè)面和頂面達(dá)到剪切破壞不是同時的，因此強(qiáng)度的并不是真正的峰值，是一種平均抗剪強(qiáng)度。4、試驗(yàn)的主要影響響因素（P1136）

（1）十字板剪剪切速度

（2）土的各向向異形成層性性。

（3）土的漸進(jìn)進(jìn)性破壞效應(yīng)應(yīng)。

（4）土層擾動動。第十五章土中中應(yīng)力測試?yán)寐裨O(shè)設(shè)在土中的壓壓力盒測試土土中總應(yīng)力和和孔隙水應(yīng)力力的變化，推推算強(qiáng)度隨時時間變化的規(guī)規(guī)律，控制施施工速度。

11、總應(yīng)力測測試

土壓力計(jì)分分為臥式和豎豎式兩種。一一般用電阻應(yīng)應(yīng)變式和鋼弦弦式?？梢栽谠?—40度環(huán)境下工工作。臥式用于于土壓力測試試，豎式用于于土與結(jié)構(gòu)物物之間的接觸觸土壓力測試試。填埋是回回填土應(yīng)與壓壓力計(jì)周圍土土一致。標(biāo)定時應(yīng)逐級加、卸卸荷載，并重重復(fù)3次。

2、孔隙水壓壓力測試

電測試孔隙隙水壓力計(jì)可可以測試深度度大于10米的孔隙水壓壓力，可多個個測頭同時測測量。

有封閉和開開口式。封閉閉式包括電測測（鋼弦、電電阻、差動）和和流體壓力（液液壓和氣壓平平衡式）

儀器埋設(shè)：：土層硬時用用鉆孔埋設(shè)法法，鉆孔段用用隔水填料埋埋實(shí)；軟土中中用壓入法。

孔隙水壓力計(jì)周圍要填透水填料。

液壓和開口式適用于滲透系數(shù)大