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文檔簡介
PAGEPAGE1水運工程試驗檢測工程師考試題庫土工試驗及地基承載力檢測第一章土工基礎知識1、土的形成我國的土大部分形成于第四紀或是新第三紀時期,按照地質(zhì)營力和沉積條件可分為殘積土(風化后在原處)和運積土.根據(jù)來源分為有機土和無機土,當土中有機質(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,通過顆粒分析試驗可以對土的級配進行確定,級配好的土壓實度高、滲透性小、強度高.液相:分為結合水(吸附在顆粒表面)和自由水兩種.
結合水:物理化學作用,對細粒土的影響大。
自由水:分為毛細管水和重力水。毛細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、國家標準《土的工程分類》規(guī)定:
采用粗細粒統(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、有機質(zhì)/壓縮性等)進行分類。其中主要性質(zhì)有: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,因為隨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粒徑進行再分類砂土按照小于2mm粒徑進行再分類,用Cc、Cu表示組成特征(顆粒級配),密實度可由標貫擊數(shù)判定。粉土按照大于0。075mm粒徑和粘粒含量以及塑性指數(shù)(小于10)進行再分類.(凍脹最嚴重)粘性土按照小于0.075mm粒徑以及塑性指數(shù)(大于10)進行再分類。天然含水率大于液限,天然孔隙比大于1。0的粘性土為淤泥性土填土由人類活動堆積的土塑性圖(細粒土分類):液限為橫坐標,塑性指數(shù)為縱坐標。有機土的測定:(1)有機質(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,也沒有有機土、砂、石料等。4、土的結構
土粒可分為三種類型:單粒結構:在動力作用下易液化,如粉土。絮凝結構:孔隙大,對擾動敏感。片堆結構:各向異性。5、土的物理性質(zhì)指標是最基本的工程特征,是衡量土的工程性質(zhì)的關鍵。(1)三相指標:土的物理指標分為2類指標試驗指標(天然密度ρ、含水率W、土粒比重Gs)換算指標(孔隙比、孔隙率、飽和度)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。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系。(2)無粘性土的相對密度一般采用相對密度來衡量土的松緊程度emax—e0最大孔隙比—天然孔隙比Dr=__________=____________________emax—e0最大孔隙比—最小孔隙比由三相指標換算可得相對密度的實用表達式:(天然干密度-最小干密度)最大干密度Dr==______________________________________(最大干密度—最小干密度)天然干密度按相對密度區(qū)分土:疏松土:0<Dr≤1/3上面那個應該這樣說:DR大于零小于等于1/3中密土:1/3<Dr≤2/3DR大于三分之一,小于等于二分之三密實土:2/3<Dr≤1(3)粘性土的稠度三個界限含水量:液限(流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)的分界含水量)、塑限(可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的分界)、縮限(半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)的分界)。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).堅硬:IL≤0;可塑:0<IL≤1。0;流動:IL〉1.0含水率與軟硬程度無關。6、土中水的運動規(guī)律土的毛細性:水的毛細作用主要存在于0.002-0。5mm的孔隙中,如細砂土、粉土、濕砂中。濕砂土表現(xiàn)出的假粘聚力濕由于毛細壓力形成的,不同于粘性土的粘聚力。土的滲透性:達西定律(V=ki):指水在土中的滲透速度與水力坡降成正比。認為滲透屬于層流,一般只適用于砂性土.對于粘性土由于存在結合水的粘滯作用,需要加入起始水力坡降進行修正(V=k(i—io))。當滲透力向上時,常常造成流砂、管涌等危害.凍土現(xiàn)象主要是指土體凍結時地面膨脹的凍脹現(xiàn)象和融化后土體強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)=1.311e=Gs/ρd-1=2。68/1.311—1=1.04(2)V水=67。21—49。25=17.96V土粒=M干土/Gs=49。15/2。69=18.27V孔隙=V-V土粒=38.4—18.27=20。13Sr=V水/V孔隙=17。96/20。13=89。22%例題2某細粒濕土質(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。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、土樣和試樣制備了解:土樣的采樣和試樣的制備過程熟悉:原狀土樣與擾動土樣的概念掌握:原狀土樣取土、運輸、保管應滿足的要求為保證試驗成果的可靠性,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。一般室內(nèi)土工試驗的土樣粒徑均需小于60mm的擾動土,并以含水率和密度作為控制指標。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;不立即進行試驗時應保濕存放。余土進行含水量測定。平行試驗或同一組試件的密度差值不大于0.03g/cm3,含水量差不得大于2%(2)擾動土試樣制備1)碾壓過篩加水浸潤一晝夜備用,砂性土可酌量縮短物理性質(zhì)試驗(液塑縮限)過0.5mm;水理及力學性質(zhì)試驗(如直剪無側限)過2mm:擊實試驗過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。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。兩種方法對力學性質(zhì)有一定的影響。(3)試樣飽和根據(jù)土的性質(zhì)選用飽和方法1)浸水飽和法:砂性土2)毛細管飽和法:滲透系數(shù)大于10—4cm/s的土,注意上下兩端放濾紙和透水石,水面不要淹沒試樣,時間不少于23)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,抽真空達到一個大氣壓力值時開始注水,注水過程真空保持不變,待水淹沒飽和器停止抽氣,粘性土需靜置10小時,飽和度不應低于95需要掌握試樣加水量的計算飽和度的計算加水量的計算第二章含水量及界限含水量試驗土工試驗分為室內(nèi)和現(xiàn)場試驗。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算塑性指數(shù)和液性指數(shù),也是粘性土分類和估計地基承載力的依據(jù)。可以判斷土體狀態(tài)和塑性范圍。1、含水量試驗(試驗步驟)(1)烘干法:適用于粘性土,砂性土及有機質(zhì)土設備: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,有機土(含量大于5%)在65—70度烘干,結果一般比實際偏大。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。土樣:粘土10g左右、砂土20~30g.燃燒3次.結果略低于烘干法。試驗結果精確到0.1%(如15。2%)測定原狀土樣的物理力學指標時,含水率可用重塑土樣的含水率.(一)、烘干法定義和適用范圍(1)土的含水量是在105~110℃(2)本試驗方法適用于粘質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂類土和有機質(zhì)土類.2、儀器設備烘箱:溫度能保持105~110℃天平:感量0.01g。其它:干燥器、稱量盒等。3、試驗步驟取具有代表性試樣,細粒土15~30g;砂粒、有機土為50g稱質(zhì)量,稱量結果即為濕土質(zhì)量.揭開盒蓋,將試樣在溫度105~110℃下烘干,烘干時間細粒土不得少于8h,對砂類土不得少于6h將烘干后的試樣取出,放入干燥器冷卻,稱質(zhì)量準確至0。01g。4、結果整理按下式計算含水量:式中:ω—-含水量%m——濕土質(zhì)量gms--——干土質(zhì)量g本法須進行二次平行試驗,取其算術平均值,允許平行差值如下表:含水量(%)允許平行差值(%)<50。3<40≤1>40≤2、酒精燃燒法1、目的和適用范圍本試驗方法適用于快速簡易測定細粒土(含有機質(zhì)的除外)的含水量。2、儀器設備稱量盒天平:感量0.01g。酒精:純度95%.滴管、火柴、調(diào)土刀等。3、試驗步驟取具有代表性試樣,稱濕土質(zhì)量。用滴管將酒精注入放有試樣的稱量盒中,直至盒中出現(xiàn)自由液面為止.點燃盒中酒精,燃至火焰熄滅。將試樣冷卻數(shù)分鐘,重新燃燒兩次。稱干土質(zhì)量準確至0。01g.4、結果整理按下式計算含水量:式中:ω——含水量,%m——濕土質(zhì)量gms—-——干土質(zhì)量g本法須進行二次平行試驗,取其算術平均值,允許平行差值如下表:含水量(%)允許平行差值(%)<50.3<40≤1>40≤22、界限含水量試驗界限含水量是土的固有指標與環(huán)境無關.液塑限聯(lián)合測定法液塑限聯(lián)合測定儀理論依據(jù):根據(jù)極限平衡理論,當圓錐角為30度時,圓錐入土深度與含水量在雙對數(shù)坐標上呈直線關系.試驗時使的錐體在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,椎入應重復二、三次取平均值,然后將數(shù)據(jù)繪制在雙對數(shù)坐標上,查找17和2《土工試驗方法標準》和《公路土工試驗規(guī)程》分別采用76克和100克的錐入土.聯(lián)合測定法目的和適用范圍:目的是聯(lián)合測定土的液限和縮限,為劃分土類、計算天然稠度、塑性指數(shù),供公路工程設計和施工使用。適用于粒徑不大于0。5mm、有機質(zhì)含量不大于試樣總質(zhì)量5%的土。儀器精度要求:LP—1000型聯(lián)合測定儀:錐質(zhì)量100g,錐角30°天平:稱量200g,感量0。01g篩、調(diào)土刀、烘箱、凡士林等。試驗步驟取代表性的土樣風干,研碎,過0。5mm篩.將0.5mm篩下的土悶制三種不同含水量的土樣,分別控制在液限(a點、錐入深度20±0.2mm)、略大于塑限(c點、錐入深度<5mm=和二者的中間狀態(tài)(b點、錐入深度約10mm),放置18h以上。將制備好的土樣攪拌均勻,分層裝入盛土杯,用力壓緊、刮平。將聯(lián)合測定儀的錐頭涂少許凡士林。將盛土杯放在聯(lián)合測定儀的升降座上,轉動升降旋鈕,使錐尖與土樣表面剛好接觸。扭動錐下降旋鈕,試錐自由下降5s后,讀數(shù)即為錐入深度(h1)。改變錐尖與土接觸的位置(兩次距離不小于1cm),重復測試錐入深度(h2),(h1與h2允許誤差為0。5mm)取h1、h2平均值作為該點的錐入深度h.去掉錐尖入土處的凡士林,取一定土樣測含水量兩個,取平均值為該土含水量。重復第③~⑤步驟,對其他兩個含水量土樣進行試驗,測其錐入深度和含水量.結果整理在二級雙對數(shù)坐標上,以含水量(w)為橫坐標,錐入深度(h)為縱坐標,點繪a、b、c三點含水量h-w圖,連接此三點應成一直線.根據(jù)液限,在hp—wL關系圖上,查得縱坐標入土深度h=20mm所對應的橫坐標的含水量w,即為土樣的液限wL。通過液限wL與塑限時入土深度hp,再由a、b、c繪制的h-w圖中,求出入土深度為hp時所對應的含水量,即為該土的塑限wp.塑性指標:IP=wL——wp精確至:0.1,含水量測定二次相差不得大于2%.在查hp—wL關系圖時,應先區(qū)分該土為砂類土、或是細粒土.(3)滾搓法當滾搓到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3、收縮試驗4、成果應用
(1)我國《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002用塑性指數(shù)劃分細粒土.(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).鑒定土層所處的稠度狀態(tài)(堅硬:IL≤0;可塑:0〈IL≤1。0;流動:IL〉1。0)(3)工程中還應用其估算地基土的承載力第三章密度和比重試驗方法主要有:環(huán)刀法(細粒土)、蠟封法(易破裂和形狀不規(guī)則)、灌砂法(現(xiàn)場測定細粒土、砂質(zhì)土和礫質(zhì)土)。
(1)環(huán)刀法環(huán)刀:截面面積30,高2cm;天平:感量0。01g,稱量200g試驗時先做比環(huán)刀內(nèi)徑大的土柱,環(huán)刀內(nèi)壁涂凡士林,再壓入環(huán)刀.(3)灌砂法適用于現(xiàn)場測定細粒土、砂性土、和礫類土粒徑小于15mm的試樣.測定層厚度150~200mm(注意標準砂密度測定步驟)標準砂密度的測定應按下列步驟進行標準砂應清洗潔凈粒徑宜選用密度宜選用0.25~0。5mm,密度宜為1。47~1。51g/cm3組裝容砂瓶與灌砂漏斗螺紋聯(lián)接處旋緊稱其質(zhì)量注水,稱測定器和水的總質(zhì)量,并測水溫.根據(jù)溫度修正系數(shù)換算出水的體積,即為測定器的體積。注入砂稱總重,計算砂重,算砂密度在試坑中灌入標準砂精確至10g,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,否則結果偏高.可以使用套環(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。一)、環(huán)刀法目的和適用范圍本試驗方法適用于細粒土.2.儀器設備(1)環(huán)刀:內(nèi)徑6~8cm,高2~3cm,壁厚1。5~2mm。(2)天平:感量0。1g.(3)其他:修土刀、鋼絲鋸、凡士林等.3.試驗步驟(1)根據(jù)需要,取回待測土樣,整平兩端,環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林,刀口向下放在土樣上。(2)將土樣削成大于環(huán)刀直徑的土柱,邊壓邊削,至土樣伸出環(huán)刀上部為止.削出兩端余土,使與環(huán)刀口面齊平,并用剩余土樣測定含水量.(3)擦凈環(huán)刀外壁,稱環(huán)刀與土合質(zhì)量m1,準確至0。01g。4.結果整理按下列公式計算濕密度及干密度:式中:ρ--濕密度,g/cm3m1————環(huán)刀與土合質(zhì)量,gm2——環(huán)刀質(zhì)量gV——環(huán)刀體積cm3ρd—-干密度,g/cm3ω-—含水量,%本方法進行二次平行測定,取其算術平均值,其平行差值不得大于0。03g/cm(四)、灌砂法目的和使用范圍本試驗方法適用于現(xiàn)場測定細粒土、砂類土和砂礫土的密度.試樣的最大粒徑不得超過15mm,測定密度層的厚度為150~200mm.儀器設備灌砂筒、金屬標定罐、基板。鑿子、鐵錘、毛刷等。臺秤:稱量10~15kg、感量5g.玻璃板、飯盒其他:天平、烘箱等。試驗步驟(1)在試驗地點,選一塊約40㎝×40㎝的表面,清掃干凈。將基板放在表面上.將盛有量砂m5(g)的灌砂筒放在基板的圓孔上。打開灌砂筒開關,讓砂流入基板的中孔內(nèi),直到筒內(nèi)的砂不再下流時關閉開關。稱筒內(nèi)砂質(zhì)量m6,準確至1g.(2)取走基板,將留在試驗地點的砂收回,將表面清掃干凈。將基板放在清掃干凈的表面上,沿中孔鑿洞,洞直徑150mm。鑿出的土全部裝入塑料袋內(nèi),鑿洞完畢,稱取塑料袋中全部試樣質(zhì)量,準確至1g.減去已知塑料袋質(zhì)量后,即為試樣的總質(zhì)量mt。(3)從挖出的試樣中取代表性樣品,測定其含水量ω.(4)將基板安放在試洞上,將灌砂筒安放在基板中間,使灌砂筒的下口對準基板的中孔及試洞。打開灌砂筒開關,讓砂流入試洞內(nèi)。關閉開關。取走灌砂筒,稱量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量m4,準確至1g.(5)如清掃干凈的平坦地面上,粗糙度不大,則不需基板,直接將灌砂筒安放在試洞上,打開筒的開關,讓砂流入試洞內(nèi)。直到儲砂筒內(nèi)的砂不再下流時,關閉開關。稱量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量m4ˊ,準確至1g.(6)取出試洞中的量砂.(7)如試洞中有較大孔隙,量砂可能進入孔隙時,則應按試洞外形,松弛地放入一層紗布。然后進行灌砂工作。4.結果整理(1)按下式計算填滿試洞所需的質(zhì)量mb(g):灌砂時試筒上放有基板的情況:mb=m1—m4-(m5-m6)灌砂時試洞上不放基板的情況:mb=m1—m4ˊ—m2式中:m1——灌砂入試洞前筒內(nèi)砂質(zhì)量,g;m2——灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的平均質(zhì)量,g;m4、m4ˊ——灌砂入試洞后,筒內(nèi)剩余砂質(zhì)量,g;(m5-m6)——灌砂筒下部圓錐體內(nèi)及基板和粗糙表面間砂的總質(zhì)量,g。(2)按下式計算試驗地點土的濕密度ρ(g/cm3):式中:mt——試洞中取出的全部土樣的質(zhì)量,g;mb--填滿試洞所需砂的質(zhì)量,g;ρs—-量砂的密度,g/cm3。(3)按下式計算土的干密度ρd(g/cm3):2、比重試驗(試驗步驟)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。可以消除加速度帶來的影響,是無量綱量。主要用來計算孔隙比和進行分類。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。比重瓶的校正:恒溫水槽調(diào)至5OC或10OC,防入裝了純水的比重瓶,待水溫穩(wěn)定后,稱瓶和水的總質(zhì)量.以5OC一級調(diào)節(jié)水溫,每個水溫下稱瓶和水的總質(zhì)量兩次取平均值,且差值不得大于0.002g。繪制溫度與瓶和水總質(zhì)量的關系曲線.試驗步驟:100ml比重瓶烘干,裝入15g干土(50ml瓶12注入一半水,搖動并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。注滿水稱瓶水土總重量,立即測出瓶內(nèi)水的溫度,準確至0。5OC,根據(jù)測得溫度,從已繪制溫度與瓶、水總重關系曲線中查得瓶水總質(zhì)量。對含有一定量的可溶鹽、不親水膠體或有機質(zhì)的土,必須用中性液體(如煤油)測定,并用真空排除土中氣體,真空表讀數(shù)宜為100Kpa抽氣時間1~2小時(直至懸液無氣泡)本試驗稱量應準確至0.001g計算:Gs=ms/(m1+Ms-M2)*GWT注意事項:
對于有可溶性鹽或有機質(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:適用于透水性良好的無粘性土僅僅用密度(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(最小孔隙比)
儀器設備:最小孔隙比試驗設備(包括最小孔隙比、金屬容器、振動叉、擊錘等),天平:稱量5Kg,感量1g1)最大孔隙比的測定A、取代表性試樣1。5㎏,風干,并拌和均勻。B、將錐形塞桿自漏斗下口穿入,向上提起,使錐體堵住漏斗管口,放入體積為1000㎝3量筒中,使其下端與量筒底相接.C、稱取試樣700g,倒入漏斗中,將漏斗與塞桿同時提高,移動塞桿使錐體略離開管口,管口應經(jīng)常保持高出砂面約1~2cm,使試樣落入量筒中。D、取出漏斗與錐形塞,將砂面拂平,測讀砂樣體積,估讀至5㎝3.E、用手掌堵住筒口,將量筒倒轉,轉動試驗,回到原來位置,記下體積的最大值,估讀至5㎝3。(2)最小孔隙比的測定取代表性試樣4㎏,風干,并拌和均勻。分3次倒入容器進行振擊,先取試樣600~800g倒入1000㎝3容器中,用振動儀敲打容器兩側,用擊錘于試樣表面錘擊,直至砂樣體積不變?yōu)橹?。如用電動最小孔隙比儀則開動電機進行振擊。重復第B步驟進行后二次加土的振動和錘擊,第三次加土時應先在容器口上安裝套環(huán)。最后一次振畢,取下套環(huán),用倒削出多余試樣,稱量,準確至1g,計算其最小孔隙比。結果整理按下式計算最小與最大干密度:式中:dmin-最小干密度,g/㎝3;dmax—最小干密度,g/㎝3;m-試樣質(zhì)量,g;Vmax—試樣最大體積;㎝3.Vmin-試樣最大體積;㎝3。按下式計算最大與最小孔隙比:式中:emax-最大孔隙比;emin—最小孔隙比;Gs—土粒比重;按下式計算相對密實度:式中:Dr—相對密實度;eo—天然孔隙比或填土的相應孔隙比;d—天然干密度或填土的相應干密度,g/㎝3。最小與最大干密度應進行二次平行試驗,取其平均值,其平行差值不得大于0。03g/cm注意事項:(1)測最大干密度時用最優(yōu)含水率(4%~10%附近)的砂樣。測最小干密度試驗用干試樣。(2)容器內(nèi)徑對結果有影響,內(nèi)徑越大,測得的干密度越大。第四章顆粒分析試驗了解:土的顆粒分級的概念;篩分析法、密度計法和移液管法的基本原理;引起試驗誤差的原因.熟悉:篩分析法、密度計法的儀器設備掌握:各種試驗適用土類及應用;篩分析法、密度計法的試驗操作方法和數(shù)據(jù)整理方法。顆粒分析是測定土中各不同粒徑的粒組質(zhì)量占總質(zhì)量的百分數(shù)的方法。是各粒組的相對百分比含量??梢詫ν吝M行分類,判斷工程性質(zhì)。試驗成果可以畫成粒徑分布曲線。橫坐標為粒徑的對數(shù)值,縱坐標為小于某粒徑的土粒含量占總量的比例,曲線平緩說明:粒徑相差不大,級配好,易于壓實.由此可計算某以粒徑組的含量.砂土從曲線上可以計算兩個有用的指標.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干密度要低查得某土樣顆粒級配曲線上A點(0.5mm,76%)和B點(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數(shù)為(18%)方法主要有:篩分法、密度計、移液管法篩分法:適用于0。075mm〈d≦60mm的土。密度計、移液管法:適用于d〈0。075的土。篩分析法:適用于粒徑小于等于60mm,大于0.074mm的土試驗步驟首先將試樣過2毫米的篩分成粗粒和細粒兩組;如果粗粒組含量少于10%則不需要在分析粗粒組;如果細粒組含量少于10%則不需要分析細粒組,如果量大則可四分法后再進行篩分,篩分搖震時間一般為10-15分鐘.
注意事項:
當小于2mm的顆粒用四分法取樣時,結果為(P48):
X=100ap/b(一)篩分法適用范圍:適用于分析粒徑大于0.074mm2.儀器精度:標準篩:孔徑0.074~60mm一套。天平:稱量5000g、感量5g;稱量1000g、感量1g;稱量搖篩機其它:烘箱、篩刷、木碾等。3.試驗步驟(1)對于無粘聚性的土:按規(guī)定稱取試樣,將試樣分批過2mm將大于2mm的試樣從大到小的次序,通過大于22mm篩下的土如數(shù)量過多,可用四分法縮分至100~800g。將試樣從大到小的次序通過小于由最大孔徑的篩開始,順序將篩取下,在白紙上用手輕叩搖晃,至每分鐘篩下數(shù)量不大于該級篩余質(zhì)量的1%為止。分級稱量.篩后各級篩上和篩底土總質(zhì)量與篩前試樣質(zhì)量之差不應大于1%(2)對于含有粘土粒的砂礫土:將土樣放在橡皮板上,用木碾將土團碾散,拌和、烘干、稱重。稱取試樣,放于瓷盆并加入清水浸泡.將浸泡后的混合液過2mm篩,邊沖邊洗,至篩上只留大于2通過2mm篩下的混合液過0.074mm篩,邊沖邊洗,至篩上只留大于將第③、④項烘干后的土粒合在一起,放入套篩進行篩分,稱取各篩的篩余量。結果整理按下式計算小于某粒徑顆粒質(zhì)量百分數(shù):X=×100式中:X--小于某粒徑顆粒質(zhì)量百分數(shù),%A—-小于某粒徑的顆粒質(zhì)量,gB--試樣的總質(zhì)量,g當小于2mm的顆粒用四分發(fā)縮分取樣時,試樣中小于某粒徑的顆粒質(zhì)量占總土質(zhì)量的百分數(shù):X=×p×100式中:a—-通過2mm篩的試樣中小于某粒徑的顆粒質(zhì)量,—過2mm篩的土試樣中所取試樣的質(zhì)量,—徑小于2mm在半對數(shù)坐標紙上,以小于某粒徑的顆粒質(zhì)量百分數(shù)為縱坐標,以粒徑(mm)為橫坐標,繪制顆粒大小級配曲線,求出各粒組的顆粒質(zhì)量百分數(shù).密度計法(試驗步驟)
(1)司篤克原理:土顆粒在水中開始使加速運動,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的顆粒百分數(shù).(顆粒越大下沉越快)均勻的懸液,在土顆粒下沉過程中,用密度計在懸液里測讀出對應于不同時間的不同懸液密度,,根據(jù)密度讀數(shù)和土顆粒下沉時間,計算出小于某一粒徑的顆粒占總土樣的百分比試驗開始:土樣首先進行分散處理,如果易溶鹽含量大于0.5%還需要洗鹽處理,然后風干備樣取代表性土樣100g,測定風干含水量稱風干土樣30g,注入200ml蒸留水中,浸泡過夜將浸泡過的懸液過0。074mm篩,煮沸40min冷卻后倒入量筒加入分散劑4%r濃度六偏磷酸鈉10ml進行分散土粒,再注入蒸留水1000ml;上下攪拌各30次共1分鐘,使土顆粒在水中均勻分布;將密度計放入液體10—20秒后讀數(shù)。密度計的作用:測量懸液密度;測量土粒沉降的距離。校正:當懸液不等于20度時,溫度計要進行校正。甲乙密度計的可讀和分度值范圍。(P49)當含鹽量大于0。5%時需要洗鹽.第五章?lián)魧嵲囼灒ㄔ囼灢襟E)壓實可以使土體強度增加、變形減小、滲透降低.土的壓實與含水量、壓實功、壓實方法密切相關。擊實試驗可求得最大干密度ρdmax和最優(yōu)含水量wop??梢杂脕碛嬎銐簩嵍?ρd/ρdmax).擊實不是固結也不是壓縮過程,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、擊實功、土種類、級配、粗粒含量等。擊實(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。當含水率增加到某值后,由于封閉氣泡在土體內(nèi),擊實功消耗在孔隙氣體上。體積不再變化。試驗注意事項:(1)應根據(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)筒壁應涂油便于脫模,分層擊實時應進行刨毛處理。(3)最后一層擊實高出筒應小于5毫米(輕型)或6(4)擊實曲線與飽和曲線不應該相交。(5)壓實功不同,求得最大干密度和最優(yōu)含水量也不同.(擊實功越大,最大干密度值越大,最優(yōu)含水量值越小)。當含水率很高時,提高擊實功效果不大.(6)擊實筒有大小之分試驗,大擊實筒(內(nèi)徑15.2cm)適用于粒徑小于38mm顆粒,小擊實筒(內(nèi)徑10。0cm)適用于粒徑小于25mm顆粒。
一般用大擊實筒,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)量和要達到的含水量).(9)無粘性土擊實曲線在含水較小含水率時,由于假粘聚力的存在,擊實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。(無粘性土填筑一般通過相對密度來控制)(10)兩次試驗密度差值應小于0.05g/cm3.
(11)壓實度計算:P=ρds/ρdmax(12)塑性指數(shù)越高,其最大干密度越小。一)擊實試驗方法類型(下表):試驗方法類別錘底直徑(cm)錘質(zhì)量(kg)落高(cm)試洞尺寸層數(shù)每層擊數(shù)擊實供功(KJ/㎝3最大粒徑(mm)內(nèi)徑(cm)高(cm)容積(㎝3)輕型Ⅰ法Ⅰ.152。5301012。7997327598。225Ⅰ.252。53015。2122177359598。238重型Ⅱ法Ⅱ.154。5451012。79975272687.025Ⅱ。254.54515。21221773982677。238(二)所用儀器精度要求:標準擊實儀:根據(jù)工地需要選擇輕型、或重型。天平:1000g、感量0。01g;10kg感量5g土工篩、拌和工具、脫模器等。(三)試驗步驟:試樣制備:按四分法至少準備5個試樣,每樣稱量:對小試筒為3kg,對大試筒為6.5kg,分別加入不同水分(按2~3%含水量遞增),拌勻后悶料一夜備用.試樣擊實:將擊實筒放在堅硬的地面上,將制備好的試樣按所選擊實方法分3或5層倒入筒內(nèi),每層按規(guī)定的擊實次數(shù)進行擊實,每一層擊完后,將試樣表面“拉毛",后裝入土進行下層擊實,最后一層要求擊實后余土高度不超過試筒頂?shù)?mm.取下試筒,用修土刀刮平試模頂、底面。稱量試模和模內(nèi)土樣重量。用脫模器脫出土樣,取中間處土樣測含水量.重復上述第2~5步驟,將所備不同預定含水量的土樣擊完。(四)結果整理:1.按下式計算擊實后各點的干密度=式中:-擊實后土的干密度g/cm3—擊實后土的濕密度g/cm3ω—擊實后土的含水量,%2.以干密度為縱坐標,含水量ω為橫坐標,繪制—ω關系曲線,曲線上峰值點的縱、橫坐標分別為最大干密度和最佳含水量。如曲線不能繪出明顯的峰值,應進行補點或重做
例題1擊實試驗時有試樣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第六章滲透固結試驗1、滲透試驗(試驗步驟)
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.根據(jù)達西定律來確定。試驗分為兩種:常水頭試驗: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:適于細粒土(粘性土)。測定在固定的滲透量下所需要的時間。達西定律的滲透屬于層流,由于細粒土在起始比降以前、粗粒土在某一比降以后不屬于層流,因此不適用達西定律。常水頭試驗儀器設備:常水頭滲透儀,錘,秒表、天平試驗步驟:取土樣3~4kg稱量準確至1.0g,測風干含水量土樣分層裝入圓筒,每層厚2~3cm,用木錘輕輕擊實到一定厚度,以控制孔隙比。如粘粒土多則需要鋪2厘米的粗砂以防止細粒沖走;每層都需要從底部充水飽和;至試樣表面高出上測壓孔3~4cm,量出試樣頂面至筒頂高度。計算試樣高度。稱剩余土質(zhì)量,準確至0。1g。試樣上面鋪1-2厘米測壓管應與溢水孔齊平,否則說明儀器有氣。變水頭試驗飽和從試樣上部進行;試驗在固定的滲透量不同水位差下進行5-6次。注意事項:1)試驗用水:進行脫氣,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)不同壓實度的試樣滲透系數(shù)不同,因此試驗必須是在設計密度下測定。4)土的滲透速并不是實際流動的速度。5)保證試驗效果措施:煮沸脫氣、充分飽和、測壓管水位穩(wěn)定后記錄水位2、固結試驗(試驗步驟)
主要儀器:環(huán)刀、加壓設備、百分表、秒表
由于應力作用引起土應變隨時間變化的過程叫固結.土體固結與滲透性有密切關系??梢缘玫綁嚎s指標(P64).
本試驗是單向固結試驗,在壓縮儀中指產(chǎn)生豎向壓縮無側向變形。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)符合達西定律。
(5)荷載是均勻的一次施加有效應力:通過土體顆粒的接觸面?zhèn)鬟f的應力。
孔隙水應力:飽和土體中由孔隙水來承擔或傳遞的應力。
附加有效應力:是固結過程中有效應力的增量.
超孔隙水應力:是固結過程中孔隙水應力的增量。它們與附加應力有關系。固結過程(如吹填土的固結)是超孔隙水應力和附加有效應力轉化的過程,固結試驗的數(shù)學表達式:
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)。
固結度:是指在某一固結應力作用下,經(jīng)過某一時間后土體發(fā)生固結或孔隙水應力消散的程度,公式為U=St/S.為了實用,將不同固結應力分布情況下土層的平均固結度與時間因數(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。
固結試驗是根據(jù)太沙基固結理論建立的.試驗方法主要有:
(1)常規(guī)固結試驗每級加荷時間為24小時,加荷率為1(即每級壓力比上一級增加1倍)。
(2)快速固結試驗
砂性土加荷時間每級1小時,粘性土2小時.最后一級應為24小時.(3)前期固結壓力試驗
主要是最后一級加荷應大于前期固結壓力或自重壓力的5倍以上,采用e—lgP曲線測定。
注意事項:
1)試樣兩端應放置濾紙和透水石.
2)加荷前應預加1kpa的力使得儀器結合緊密。
3)若為飽和試樣應在容器內(nèi)注滿水,非飽和試樣應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壓力,加荷率應小于1,最后一級應大于1000kpa,使曲線末端出現(xiàn)直線段。5)由增加的有效應力產(chǎn)生的固結為主固結,應力不變化下產(chǎn)生的固結為次固結。
6)固結時間t與時間因數(shù)T、土層厚度H、固結系數(shù)Cv之間的關系有:
t=TH2/Cv如果是雙面排水,H應取土層厚度的一半。固結度相同時,時間因數(shù)T也相同.
可見固結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)定標準為每級荷載下試樣變化小于0。05mm/h。若需測固結系數(shù),則穩(wěn)定標準一般為每級荷載24小時.例題1已知用2厘米厚試樣做雙面排水試驗,達到某一固結度時用8分鐘時間,那么同樣土樣如果厚為8米時,達到相同固結度需多長時間?
解:公式:t=TH2/Cv
由于兩者試樣和固結度(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:
第七章抗剪強度試驗1、土的抗剪強度理論(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力,可以分解法向應力σ和切向應力τ,如果某一個平面上只有法向應力而沒有切向應力,則該平面稱為主應力面。由材料力學可知:一個微小單元體(立方體)的三個主應力面是正交的,則三個主應力σ1、σ2、σ3也是正交的.其中最大最小的主應力分別就是σ1、σ3(利用P18公式可進行換算)。利用大小主應力可以畫出莫爾圓。莫爾圓示意圖(2)庫侖定律(直剪試驗原理)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—土的抗剪強度
C-土的粘聚力
σ-滑動面的法向應力
Φ-內(nèi)摩擦角
通過剪切試驗可以得到不同法向應力σ下的抗剪強度,把它們繪制在坐標上,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)點在直線外側則破壞了,內(nèi)側沒有破壞。同時可得到:土中某點破壞時,與中主應力σ2無關.破壞面與大主應力作用面(σ1)夾角為α=45+Φ/2.
有關土的極限平衡狀態(tài)的說法:
1。莫爾應力圓與抗剪強度線相切,土體達到極限狀態(tài)。
2。土中任意面達到抗剪強度時,土體處于極限平衡狀態(tài)。
3。剪切破壞面與最大剪應力作用面有夾角(α=45+Φ/2)。
4.土體剪切破壞只有莫爾應力圓與抗剪強度線相切后才發(fā)生.例題1:設地基土的內(nèi)摩擦角Φ為30,粘聚力C為10,地基中某點的大小主應力σ1、σ3分別是138。4、100,問該點是否已經(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)。直接剪切試驗繪制剪應力隨位移變化的曲線,確定抗剪強度,然后畫出法向應力與抗剪強度的直線關系,即可確定粘聚力和內(nèi)摩擦角兩個強度指標.
儀器有應力控制和應變控制式兩種.一般用應變控制式。
剪切方法有:快剪、固結快剪和慢剪。剪切強度指標可以估算地基承載力、評價土體穩(wěn)定性、計算地基沉降量??旒?施壓后立即快速剪切(3—5分鐘破壞),不發(fā)生固結(需放置不透水設施,周圍涂凡士林)。多用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的粘性土.2)固結快剪
固結后立即剪切,剪切過程中不固結。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完成)。用來模擬已經(jīng)完全固結后又突然施加荷載的情況.
3)施加壓力經(jīng)過3—16個小時固結,然后再剪切約1—4小時。實際工程中很少。所測得強度指標可用于有效應力的分析。儀器設備:應變控制直剪儀、環(huán)刀、測微表、秒表、天平試驗步驟環(huán)刀切取試樣,稱重,測出密度,四塊試樣的密度誤差不大于0.03g/cm3擦盒內(nèi)壁,上下盒對準,插入固定銷,在下盒透水石上放一張濾紙環(huán)刀刃口向下放好,試樣上面按順序放濾紙和透水石,然后用推土器將試樣平穩(wěn)推入上下盒中,移去環(huán)刀。依次放上傳壓板、鋼珠、和加壓板,按規(guī)定加垂直荷重(一般一組四次試驗,建議采用100、200、300、400Kpa)順時針轉動手輪至鋼珠剛好與量力環(huán)接觸,調(diào)整測微計讀數(shù)為零開動秒表,拔除固定銷,以每分鐘4~12轉均勻速率轉動手輪(6轉為宜),使試樣在3~5min內(nèi)剪損,每轉一圈記錄讀數(shù)一次,指針不在前進或有后退,說明試樣已經(jīng)剪損.如一直指針緩慢前進,說明不出現(xiàn)峰值,則破壞以變形達4mm時為止取出試樣。重復上述步驟,做其他垂直壓力下的剪切試驗.結果整理抗剪強度:τf=C0RC0:量力環(huán)率定系數(shù);R:量力環(huán)測微表最大讀數(shù)剪切位移量的計算:△L=20nRn:手輪轉數(shù)注意事項:1)滲透系數(shù)大于10—6cm/s的不能做快剪試驗。
2)剪切標準:一種是有峰值。二是剪切曲線上無峰值出現(xiàn),則應使位移達到6mm,取剪切位移為4mm時的剪應力為抗剪強度。三是介于二者之間,可測記手輪轉數(shù)與量力環(huán)相應讀數(shù),以便繪制剪應力—3)固結快剪和慢剪時主固結完成的標準是變形小于0。005mm/h.4)抗剪強度:正常固結:快剪<固結快剪〈慢剪。
超固結:固結快剪最大5)與剪切速率有關,越快強度越大.(不考慮固結)
6)飽和粘性土的抗剪強度指標與排水條件和剪切速率有關,與孔隙水壓力、試樣大小無關。(注意:無粘性土的粘聚力為0)。4、無側限抗壓強度儀器設備:應變控制式允許膨脹壓縮儀、切土器、重塑筒、量表、天平、秒表試驗步驟:原狀土按天然層次方向放在桌上,細心切削。要求端面平整與側面垂直上下均勻試件直徑和高度與重塑筒相同,一般直徑為4。0cm,高度為10.0cm..直徑與高度比2。0~2.5之間立即稱重,準確0。1g,取余土測含水量在試樣兩端以及側面涂凡士林.防止水分蒸發(fā)放試件,對零點以每分鐘軸向應變1%~3%的速度轉動手輪,使實驗在8~20min內(nèi)完成.應變在3%以前,每0.5%應變記讀數(shù)一次,應變達3%以后每1%應變記百分表讀數(shù)一次當讀數(shù)達到峰值或讀數(shù)達到穩(wěn)定,再繼續(xù)剪3%~5%應變值可停止,如無峰值,則軸向應變達25%時即可停止。試驗結束,取下試樣描述破壞情況當需要測靈敏度時,將破壞的試件去掉表面凡士林,再加少許余土,包以塑料布,用手搓捏,破壞其結構,重塑為圓柱形,放入重塑筒,成與前尺寸相等。重復上述步驟試驗成果整理:計算試件平均直徑D0=(D1+2D2+D3)/4D1、D2、D3:試件上中下各部位直徑計算試件的軸向應變軸向應變ε=△h/h0軸向變形△h=n△L-Rh0:試件起始高度;n:螺桿上升轉數(shù);R:量表讀數(shù),0。01mm(化為cm代入);△L螺桿上升以轉的垂直距離.計算試件平均斷面積校正后的面積Aa=A0/(1—ε)A0:試驗前試件面積計算試件所受的軸向應力σ=C*R/AaC:量力環(huán)校正系數(shù)繪制應力-應變曲線注意事項:在試樣兩端以及側面涂凡士林。試驗時如有峰值出現(xiàn),則剪到3%—5%軸向應變時可停止,如無峰值出現(xiàn)則應剪到25%軸向應變時停止,取15%對應值。破壞面是沿最軟弱面(但直剪試驗不是)。對于脆性土,破壞面與水平面的夾角α=45+Φ/2。如果是飽和軟粘土(Φ=0),則其不排水抗剪強度是無側限抗壓強度的1/2。靈敏度是原狀土與重塑土無側限抗壓強度的比值.公式(P71)為:S=q/qˊ。兩土樣應有相同的密度和含水量,重塑土樣應立即進行試驗,防止強度恢復。5、三軸剪切試驗使3—4個試樣(試樣高度與試樣直徑的比應為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,確定抗剪強度參數(shù)(內(nèi)摩擦角和凝聚力)。該試驗可控制排水條件,且剪切面不固定的.分3類:不固結不排水UU、固結不排水CU、固結排水CD(1)不固結不排水試驗(UU)在試驗中不允許排水,可得到總的或有效的強度參數(shù)和孔隙水壓力。其強度包線不是直線.
試驗時如測力計出現(xiàn)峰值則剪切到5%軸向應變就可停止,如無峰值應剪切到15%—20%的軸向應變。步驟:1、儀器的檢查。2、試樣的制備。3、試樣飽和。4、試樣的安裝。5、試樣剪切.(2)固結不排水試驗(CU)試樣在某一壓力下固結,然后在不排水情況下剪切破壞.可得到總的或有效的強度參數(shù)和孔隙水壓力.步驟;1、試驗前儀器檢量、試樣制備、試樣飽和按不固結不排水試驗有關要求進行。2。試樣安裝。3、試樣排水固結。4、試樣剪切。若土層薄,滲透性大,施工速度慢可采用此種方法.(3)固結排水試驗(CD)試驗中允許排水固結,可得到有效的強度參數(shù)。剪切過程中應打開排水閥排水。CU與CD測得的有效應力指標差值較大。注意事項:1)試樣飽和分三種方法:抽氣法、水頭法、反壓力法。2)試樣的制備:原狀土用切土器即可.對擾動試樣可以采用壓樣法和擊樣法,一般因為時間短多采用擊樣法,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試驗速率對強度影響不大(0。5%-1。0%);CU試驗相對要慢,并且粘性土(0。05%-0。1%)要比粉質(zhì)土(0。1%—0。5%)慢;CD試驗要緩慢的剪切(0。003%-0。012%)。也就是說:UU〉CU>CD。4)在不固結不排水試驗中,當主應力差無峰值時,采用15%的軸向應變時的應力差值作為破壞值。
5)在排水固結CD試驗中,孔隙水壓力消散95%時算作固結完成。
室內(nèi)測定土的抗剪強度可以用十字板剪切儀、直剪儀、三軸儀等,但無側限抗壓強度儀不是。第十章觸探試驗(試驗步驟)1、靜力觸探(CPT)
利用加壓和反力裝置將探頭壓入土中來測試土性質(zhì)的原位測試方法,可以測得錐尖側壁阻力、比貫入阻力和孔隙壓力(飽和土),來判定砂土、粉土、粘性土土層性質(zhì)(土層劃分畫柱狀圖、土類判別、土承載力、單樁承載力、變形模量、地基沉降量、液化判別、固結系數(shù))。試驗步驟:初次測試時,應將探頭在地下1—2米處放30分鐘后提升5厘米讀數(shù)或調(diào)零,使探頭在不受壓狀態(tài)下與地溫平衡,即為初讀數(shù)貫入速度控制在0。5~1m/min每10厘米測一次數(shù)據(jù),也可根據(jù)土層情況適當增加,但不能超過25厘米.一般每2米提升10厘米一次進行調(diào)零。注意事項:反力裝置可以利用地錨、重物或車輛自重.探頭有防水密封性,應3個月標定一次,傳感器應至少3級精度,標定時應采用額定荷載的1/10或者1/20。標定試驗要分級加、卸荷載重復3次.標定用的電纜和記錄儀應該時現(xiàn)場實際使用的相同.通過標定曲線可以確定的誤差有:標定誤差、非線性誤差、重復性誤差、遲滯誤差、歸零誤差、溫飄室內(nèi)標定不大于1%滿量程。現(xiàn)場測試時的歸零誤差不得大于3%滿量程.測孔之間距離至少2米,平行試驗要小于3米。三橋探頭(可測孔壓)在試驗時不準提升和碰撞探桿,防止破壞飽和狀態(tài).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,結合側壁阻力進行分層;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,則可認為時一層。2、動力觸探(DPT)原理:利用落錘將探頭打入土中的難易程度,得到貫入度、錘擊數(shù)或探頭單位面積動貫入阻力等來判定土性的方法.范圍:適用性廣泛,適用于強風化、全風化的硬質(zhì)巖石,各種軟質(zhì)巖石及各類土作用:主要用來確定探查土層、加固地基檢測、確定物理力學性質(zhì)(孔隙比、密實度、粉性土狀態(tài))、地基和樁的強度、承載力和變形參數(shù)。據(jù)擊錘重量分為輕、中、重、超重型(P102)。常用的是輕型(適用粘性土等軟土)和重型(砂土及礫石等).類型錘重(Kg)落距貫入標準貫入深度停止條件速度輕型N1010±0。250±2貫入30cm錘擊數(shù)4m,大于4m時可清孔后深入2mN10>100或貫入0。15m盡量連續(xù)中型N2828±0。280±2貫入10cm錘擊數(shù)重型N63。563。5±0.576±2貫入10cm錘擊數(shù)12~16m連續(xù)3次N63.5>50,若要繼續(xù),可考慮使用超重型15~30超重型N120120±1100±2貫入10cm錘擊數(shù)20m15~25動力觸探的影響因素:桿長校正、側壁影響校正、地下水位影響校正注意事項:(1)為保證探桿垂直,每探入1米,應將探桿旋轉1。5圈,探入超過10米時,每0。2米旋轉一次。(2)在貫入過程中應連連續(xù)進行。錘擊速率控制在15—30擊/分鐘.(3)當貫入擊數(shù)大于某一值時(如輕型大于100擊,重型大于50擊)可停止。重型連續(xù)大于50擊時可換超重型。(4)要進行長桿、中型側壁等影響校正。地下水位影響校正公式為:N63.5=1.1N′63.5+1.0孔壓觸探可對測得的阻力進行修正.第十一章平板載荷試驗(試驗步驟)通過在一定尺寸的剛性承載板上分級加荷載,觀測壓力與變形的原位試驗.主要應用:(1)是確定地基承載力的準確方法。(2)計算土的變形模量。(3)估算土的不排水抗剪強度和極限填土高度。1、一般技術要求(P111)(1)設備: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0.25~0.5m2,對于軟土或填土應相應增大.(3)如果承載板在基坑底部,基坑寬度應大于承載板寬度的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,荷載增量一般取預估土層極限荷載的1/8~1/10,或臨塑荷載的1/4~1/5。當不易預估極限荷載時按下表。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。試驗土層荷載增量Kpa淤泥,流塑粘性土,松散粉細砂小于15軟塑粘性土,心近沉積黃土,微密粉細砂15~25可塑~硬塑粘性土,黃土,中密粉細砂25~50堅硬粘性土,密實粉細砂,中粗砂50~100碎石土,軟巖石,風化石100~2002)快速法:每級荷載隔15分鐘觀測一次。每級荷載維持2小時,即可施加下一級荷載.3)等速沉降法:控制承載板以一定的速率沉降,觀測施加荷載值,直至試驗達到破壞狀態(tài)。(5)破壞標準、試驗終止條件(符合條件之一即可)1)荷載不變條件下,24小時的沉降速度不變或增大.2)承載板周圍隆起或有破壞性裂縫。3)相對沉降量(S/B)超過0。06~0.08(大于1/12)。2、資料整理(1)確定P—S曲線的臨塑壓力(Py)和極限壓力(Pu).臨塑壓力:當有直線段時,以直線段終點為準;當無直線段時,畫成雙對數(shù)曲線,以第一個拐點為準??梢宰鳛闃O限承載力使用。極限壓力:以曲線上第二個拐點或S/B=0.06的荷載或以破壞荷載的前一級荷載為準。(2)地基承載力[σ]確定1)極限荷載法:極限荷載除以安全系數(shù),f=Pu/k。2)比例極限法(強度控制法):以臨塑荷載的值,f=Py。3)相對沉降法:如承載板面積在2500-5000平方厘米之間,則對于低壓縮性土取S/B=0.01—0.015為準,對高壓縮性土,以S/B=0。02為準(太沙基校正后).(3)變形模量Eo
可按照公式由施加的壓力和沉降量計算.也可:用慢速法或修正后的直線段斜率確定排水的變形模量。用等速沉降法直線段斜率確定不排水的變形模量。3、注意事項1)
承載板影響范圍不超過其寬度的2倍,因此只能了解淺層地基土特性。2)對于透水性差的軟粘土由于加荷速度與實際差異大獲得的參數(shù)不準確。3)一般得到的承載力比實際偏低些,變形模量也是近似的.第十二章標準貫入試驗(SPT)是動力觸探的一種,是將63。5±0.5kg的錘從76±2cm高把貫入器先打入土中15厘米,再計數(shù)打入土中30厘米的擊數(shù),擊數(shù)大說明承載力高.適用于砂土和粘性土(不要飽和)。主要應用(1)查明場地的地層剖面和各地層在垂直和水平方向的均勻程度及軟弱夾層。(2)判定地基承載力、變形模量、一級物理力學指標.(3)預估單樁承載力和選擇樁尖持力層。(4)地基加固處理效果的檢驗和施工監(jiān)測(5)判定砂土密實度及內(nèi)摩擦角、粘土稠度以及砂土地震液化的可能性。1、試驗要求(1)要清楚孔底殘土干凈,廢土高度小于5cm。(2)如再水下進行時,孔內(nèi)水位要高于孔外,以防止擾動土體。(3)當擊數(shù)大于50時,可停止試驗.計算錘擊數(shù)。2、試驗設備:主要由貫入器長810mm,內(nèi)徑35mm、貫入探針穿心錘、錘墊、導向桿及自動落錘裝置3、試驗方法:一般先鉆孔至試驗土層標高以上15cm處,清孔護壁檢查探桿于貫入器接頭,注意保持導向桿、探桿和貫入器在同一鉛垂線上,以保證穿心錘垂直施打貫入時落距76cm,一般采用自動落錘裝置,貫入速率為15~30擊/min,并記錄錘擊數(shù)包括先打入的15cm的預打擊數(shù),后30cm中每10cm的擊數(shù)以及30cm的累計擊數(shù)。后30cm的總擊數(shù)N即為貫入擊數(shù).如為密實土層,N大于50時,記錄下50時的貫入深度△S(cm)。其貫入按下式計算N=1500/△S轉動探桿,提出貫入器,取出貫入器中土樣進行鑒別、描述、記錄,必要時送試驗室分析如需進行下一深度的實驗,重復上述步驟,并注意孔內(nèi)水位應始終高于孔外.3、資料整理(P117)(1)地下水位影響校正.水下中粗砂:N=N`+5水下粉砂:當擊數(shù)大于15時,大于15部分折半計算。桿長修正《建筑地基基礎設計規(guī)范》:當桿長大于3米時:N=αN`可對砂土相對密實度、內(nèi)摩擦角進行估算。預估單樁承載力持力層的選擇一般選擇擊數(shù)再30—50土層.砂土承載力標準值可按照N63。5或N10查表得到(粗砂和細砂的判別標準是不同的P119);粘性土承載力標準值或無側限抗壓強度可按照N63。5或e查;素填土可按照N10查.第十三章旁壓試驗(PMT)在鉆孔中放置可充水擴張的旁壓器,測定在充水后壓力使周圍土體產(chǎn)生變形直至破壞,從而得到壓力與鉆孔體積增量之間的關系.可以確定地基承載力、變形模量、單樁容許承載力以及地基沉降計算。從旁壓曲線上,可找出地基中的初始水平應力po、臨塑壓力pt和極限壓力pl等特征值,并計算出旁壓模量EM。分為預鉆式和自鉆式試驗兩種。1、技術要點
(1)旁壓沿深度1米測試一次.
(2)荷載以臨塑荷載的1/5或極限荷載的1/10分級施加。
(3)加荷穩(wěn)定時間多用3分鐘標準.
(4)荷載應隨著深度的增加而加大。
〈10米,大于1000kpa;
20—30米,2000kpa;
〉30米,2500kpa。
(6)旁壓曲線d如圖所示。
AB為接觸階段,荷載壓力用來填充空隙BC為準彈性變形階段,終點為臨塑荷載CD為塑性變形階段,達到極限荷載.a曲線鉆孔太小或縮孔,試驗前就有壓力。b曲線孔壁擾動,旁壓器容量不夠。c曲線孔徑太大,旁壓器的膨脹量大部分消耗在空穴體積上.2、注意事項
(1)當旁壓器增加的體積等于原孔的體積時的荷載就是極限荷載,一般需要通過延長曲線得到.
(2)實際壓力小于壓力表的讀數(shù)。因此需要對膜進行標定。需標定的5種情況(P122);
新使用的;
新膜使用3—4次的;
舊膜使用6-8次的;
停止試驗2晝夜的;
膜取出出現(xiàn)拉翻時。(3)自鉆式試驗中止條件:本級的變形量大于前一級的3倍或總變形值達到了最大容許值。
(4)可以確定地基承載力的試驗有:靜力觸探、標準貫入、平板載荷、旁壓試驗.第十四章十字板剪切試驗(FVT)試驗步驟十字板剪切試驗可對飽和軟粘土的不排水抗剪強度(即內(nèi)摩擦角為0時的粘聚力值)進行測試。最大優(yōu)點是避免了擾動帶來的強度下降.1、技術要點
(1)十字板插入深度大于孔徑的5倍;孔間距大于0。75—1米。
(2)十字板插入土后應停留5分鐘,太短或太長會使強度減小或增大.
(3)剪切速度一般為1度/10秒,過快(粘滯性)過慢(固結)會使強度增加.一般3—10分鐘出現(xiàn)峰值后應繼續(xù)剪切1分鐘。
(4)測出峰值后應快速轉動3—62、成果應用
(1)飽和軟粘土的抗剪強度和靈敏度.
(2)地基加固效果和強度變化規(guī)律.
(3)測定地基或邊坡滑動面位置。
(4)可計算地基容許承載力。3、注意事項
(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)由于圓柱側面和頂面達到剪切破壞不是同時的,因此強度的并不是真正的峰值,是一種平均抗剪強度。4、試驗的主要影響因素(P136)(1)十字板剪切速度(2)土的各向異形成層性.(3)土的漸進性破壞效應。(4)土層擾動5.在試驗地點下套管至欲測深度以上3~5倍套管直徑處,清除孔內(nèi)殘土將十字板頭、軸桿,鉆桿逐節(jié)接好并擰緊,然后將十字板壓入土內(nèi)欲測試的深度。當試驗深度處為較硬夾硬層,應穿過該層再進行試驗。對于開口鋼環(huán)式十字板剪切儀,先提升導桿2~3cm,使離合器脫離,用旋轉手柄快速旋轉導桿十余圈,使軸桿磨擦減至最低值,然后再合離合器。安裝扭力量測裝設備,將量測儀調(diào)零或初讀數(shù)。施加扭力,以每10s1度的轉速旋轉,每一度讀數(shù)一次。當出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定后,再繼續(xù)測讀1分鐘,其峰值或穩(wěn)定值讀數(shù)為原狀土剪切破壞時的讀數(shù)Ry松開導桿夾具,用板手或管鉗快速將桿順時針方向轉動3~6圈.對電測式十字板剪切儀,為防止因十字板轉數(shù)太多而扭斷電纜,應事先反向旋轉板頭數(shù)圈,使十字板頭周圍土充分擾動,再去進重塑土試驗,測得最大讀數(shù)Rc依次進行下一個測試深度處的剪切試驗.待全孔試驗完畢后,逐節(jié)提取鉆桿和十字板頭,清洗干凈,檢查各部件的完好程度,拆除壓入主機.第十五章土中應力測試大綱要求土壓力計的基本技術要求和埋設要求土壓力計的種類和埋設方法;土壓力計的標定和觀測;觀測成果的整理及分析應用.利用埋設在土中的壓力盒測試土中總應力和孔隙水應力的變化,推算強度隨時間變化的規(guī)律,控制施工速度。土壓力計的基本技術要求分辨力:量程范圍0~0。16Mpa,分辨力≤0.15FS不重復度≤0。5%FS滯后1%FS非線性誤差綜合誤差防水密封性:傳感器1。2倍額定壓力的水重連續(xù)工作6h,應無滲漏溫度影響:在大氣壓力狀態(tài)下,0~40OC使用溫度范圍內(nèi),溫度影響不大于±0。04%FS/OC過載能力:傳感器應能承受壓力值的1。2倍穩(wěn)定性:在參比條件(溫度20±1OC,大氣壓86~106kpa),按額定壓力加壓卸荷3次,零點飄移不大于±0。25%FS埋設要求:埋設時要盡量減少對土體的擾動,注意膜盒與結構物固定情況(接觸式壓力計),膜盒與土的接觸情況,做好記錄回填土要與周圍土一致,如在土壓力盒外設模具,則標定時也應連同模具一起標定接觸式土壓力計的埋設應根據(jù)不同對象采取不同方法根據(jù)情況處理好壓力膜的保護。注意電纜的保護,必要時加套管埋設位置、深度、編號要在電纜上作好標記土壓力計的標定:目的是為了確定標定系數(shù)、各類誤差、檢定傳感器的質(zhì)量。一般是逐級(按規(guī)范規(guī)定的級數(shù)和級差)加荷至額定壓力值,逐級測讀輸出量(電阻比或頻率),然后逐級卸載,同時測讀輸出量。加荷、卸載重復3次,繪制標定曲線1、總應力測試
土壓力計分為臥式和豎式兩種。一般用電阻應變式和鋼弦式.可以在0—40度環(huán)境下工作.臥式用于土壓力測試,豎式用于土與結構物之間的接觸土壓力測試.填埋是回填土應與壓力計周圍土一致。標定時應逐級加、卸荷載,并重復3次。
2、孔隙水壓力測試
電測試孔隙水壓力計可以測試深度大于10米的孔隙水壓力,可多個測頭同時測量.
有封閉和開口式。封閉式包括電測(鋼弦、電阻、差動)和流體壓力(液壓和氣壓平衡式)
儀器埋設:土層硬時用鉆孔埋設法,鉆孔段用隔水填料埋實;軟土中用壓入法。
孔隙水壓力計周圍要填透水填料。
液壓和開口式適用于滲透系數(shù)大于1x10—5的土.使用期限不超過1個月,不在零度下使用.埋設前應預浸24小時,以排除空氣.第十六章表面變形觀測表面變形觀測包括垂直位移(沉降)和水平位移觀測。沉降一般采用水準儀觀測,在建筑物觀測表面設立觀測測點,在附近便于對測點進行觀測的地基上設立起測基點,然后再設立2-3個水準基點引測起測基點的高程變化。對于要求高的建筑物,需要建立高精度高程網(wǎng)。表面水平位移一般采用經(jīng)緯儀活全站儀配合活動覘牌或活動進行。對于要求高的建筑物需要建立精度高的平面基準網(wǎng).1、測點和基點布置原則
(1)測點
測點數(shù)量和位置應根據(jù)觀測目的和要求等設定.通常在同一測點設沉降和水平點。在能控制整個工程主要變形地方選擇觀測斷面。一個工程斷面一般不少于3個,每個斷面測點一般不少于4個,在可能最大最小變形裂縫滑坡也要設立。測點可為球形銅或不銹鋼標點頭與結構結合牢固。
采用視準線法觀測水平位移時,沿縱斷面各標點布設在同一視準線上.如采用全站儀做測邊交會法則應建立平面檢測網(wǎng).2、觀測精度
(1)沉降觀測
按照《國家三四等水準測量規(guī)范》,采用中絲讀數(shù)法進行往返觀測.按三等水準測量時,閉合差小于1。4n1/2mm(n為測站數(shù)),按四等時小于2。4n1/2mm(n為測站數(shù)),起測基點的引測和校測按二等水準,閉合差小于0.72n1/2mm(n為測站數(shù)).
(2)位移觀測
用視線法觀測土體每測回允許誤差小于4mm,測回數(shù)不少于2個。用用視線法校準工作站允許中誤差不大于2mm.3、觀測測次
工作基點在土石壩施工期一季度觀測1次,水庫運行期可半年1次.一般測點可每天觀測數(shù)次到幾天1次.
4、資料分析
根據(jù)觀測結果繪制同一斷面各測點沉降與時間分布圖,分析判斷是否處于穩(wěn)定、趨于穩(wěn)定還是不穩(wěn)定狀態(tài),當不穩(wěn)定時應停止或減緩加載.根據(jù)各測點變形差異分析產(chǎn)生裂縫可能性.根據(jù)沉降變化過程分析土體的固結、流變、后期沉降,確定加載的大小和時間等。
可以用統(tǒng)計方法對沉降進行分析,以預測變形趨勢和最終沉降。土石壩可取15年.對于地基等采用一元統(tǒng)計模型(如對數(shù)或雙曲線模型等較好).第十七章內(nèi)部沉降觀測
分層沉降儀是一種地基原位測試儀器。有電磁式、干簧管式、水管式、鋼弦式等。它適用于測量地基等各分層沉降量。根據(jù)測試數(shù)據(jù)的變化,可計算出沉降趨勢,分析其穩(wěn)定性,監(jiān)控施工過程等。
電磁式分層沉降儀所用傳感器是根據(jù)電磁感應原理設計,將磁感應沉降環(huán)預先通過鉆孔方式埋入地下待測的各點位,當傳感器通過磁感應環(huán)時,產(chǎn)生電磁感應信號送至地面儀表顯示,同時發(fā)出聲光報警。讀取孔口標記點上對應鋼尺的刻度數(shù)值,即為沉降環(huán)的深度.1、安裝方法
(1)根據(jù)成孔孔深,備好規(guī)格合適、總長足夠的塑料管,在各段子外部按照預定測點深度的位置裝上感應金屬環(huán),最底端的管口必須作封堵處理,以防泥砂堵塞。
(2)每段管子逐根放入孔內(nèi)后,應在地表管口上施加壓力,使孔底部的管頭插入土層中,再向孔壁與管外壁之間的空隙中填入中細砂,以利于感應環(huán)更好地隨著土層垂向變化而上下移動。
(3)管子全部到位后,應在上部管口作較耐久的標記,以此作為測試時的參照點。測量出每個感應環(huán)的初始深度位置,即為以后測試初始參考值。2、初值設定
全部測點埋設后開始測定初值.初讀數(shù)應測定3次,且差值小于2mm.
3、觀測精度
讀數(shù)分辨率為1mm,綜合觀測精度為2mm。必須掌握好儀器發(fā)出聲響或燈亮的瞬間。
4、觀測測次
施工期每填筑一層至少觀測一次,或至少每周一次。在連續(xù)加載時應每天觀測一次或幾小時一次.運行期每月一次,土石壩初次蓄水應每周2次,暴雨或最高水位應每天2次。5、資料整理
施工期:同一樁號不同高程沉降分布近似拋物線,中間最大。
運行期:呈三角形分布,頂部最大,底部最小。
根據(jù)沉降量大小評價工程壓實、施工質(zhì)量,綜合分析工程的安全性。第十八章內(nèi)部水平位移觀測
觀測土體內(nèi)部水平位移的可用測斜儀。目前一般用加速度計式和電阻應變片式.
一般在最大斷面、最危險地段、地形變化較大地質(zhì)復雜段確定若干觀測斷面。通過測頭在測斜管內(nèi)的移動,連續(xù)逐段進行觀測,計算出沿孔深的整個斷面的水平位移。1、儀器埋設
(1)鉆孔埋設法
先鉆直徑大于測斜管直徑20mm的孔,孔斜小于1度,下放測斜管。安裝完成后進行回填封孔(巖石用水泥砂漿,土用膨潤土),然后澆孔口保護。
(2)填土埋設法
方法同沉降儀法。2、觀測方法
將探頭向上拉,每0。5米讀數(shù)一次,測得正向讀數(shù),然后將測頭翻轉180度,重新測讀一次得反向讀數(shù)。同一深度得正反向讀數(shù)平均值即該處測量值。
3埋設完成后開始測定初值,至少觀測兩次,去其平均值作為初值。每節(jié)埋設管得初值是不同的。4、觀測精度加速度式靈敏度為8秒,電阻應變片式為15秒。測點管越多測值累加得到的觀測誤差越大。5、資料整理
根據(jù)資料繪制水平位移與時間以及加載的過程線,進行誤差分析處理。分析加卸載過程中位移增長變化規(guī)律.當建筑物穩(wěn)定時,位移變化曲線收斂。否則需要校核并采取工程措施.第八章土的動力特性試驗動三軸試驗是圓柱試樣在三軸應力下固結(固結一般大于12小時)后在不排水條件下做振動試驗。也就是說在動荷載不排水條件下,土體孔隙水壓力上升強度下降甚至會液化。研究土在動荷載作用下應力—應變—孔壓的發(fā)展規(guī)律.一般比靜荷載下的強度大變形小.1、小應力作用用來確定剪切(動)模量和阻尼比(兩者為雙曲線關系).施加逐漸增大(荷載率為1)的各級荷載,記錄每級荷載下應力—應變曲線或滯回圈,每級荷載振動盡可能少,模擬強震時n=10-15,考慮動力機器時n=50—60當應變波形不對稱或孔壓較大時停止。
2、大應力作用
用來確定土的動強度和抗液化強度。當應變達到5%或孔壓達到側壓時停止.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度的確定(P85):
(1)試樣在圍壓σ3-1下固結,用三個不等的動應力分別得到不同振動周數(shù)下的應變值,直到達到應變破壞(一般為5%),得到曲線。見圖1。
(2)在5%破壞應變下得到三組動應力(σd)與破壞周數(shù)(lgn)的關系,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
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