土的击实试验和现场压实质量检测.ppt
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1、现在学习的是第1页,共79页l1.1概述概述l1.1.1 土的压实土的压实l 定义:用机械方法使土粒在短暂重复定义:用机械方法使土粒在短暂重复荷载作用下挤紧、密度增大的过程。荷载作用下挤紧、密度增大的过程。l 压实的目的压实的目的:为了提高土的抗剪强度及为了提高土的抗剪强度及承载力,减小土的压缩性和降低土的渗承载力,减小土的压缩性和降低土的渗透性。透性。l土的压实分为:粘性土的压实和无粘性土的压实分为:粘性土的压实和无粘性土的压实。土的压实。现在学习的是第2页,共79页l 粘性土的压实粘性土的压实l 粘性土的压实通常用室内击实试验进行粘性土的压实通常用室内击实试验进行模拟和研究。对于粘性土,压
2、实意味着土模拟和研究。对于粘性土,压实意味着土在含水率几乎不变的情况下,空气含量减在含水率几乎不变的情况下,空气含量减到最小或饱和度增加到最大。到最小或饱和度增加到最大。l 无粘性土的压实无粘性土的压实l 无粘性土的压实质量一般通过相对密度无粘性土的压实质量一般通过相对密度进行控制。进行控制。l 现在学习的是第3页,共79页l1.1.2 土的击实试验土的击实试验l1、目的、定义和原理、目的、定义和原理l目的:目的:是采用标准的击实方法,测定特是采用标准的击实方法,测定特定土的密度和含水率的关系,确定该土的定土的密度和含水率的关系,确定该土的最大干密度和最优含水率。了解土的压实最大干密度和最优含
3、水率。了解土的压实特性,为工程设计和现场碾压提供土的压特性,为工程设计和现场碾压提供土的压实资料。实资料。现在学习的是第4页,共79页l 定义定义:用标准击实方法,测定某一击:用标准击实方法,测定某一击实功能作用下土的密度实功能作用下土的密度含水率的关含水率的关系,以确定该功能下的最大干密度与相系,以确定该功能下的最大干密度与相应的最优含水率的试验。应的最优含水率的试验。现在学习的是第5页,共79页 原理原理:土的压实程度与含水率、压实功:土的压实程度与含水率、压实功能及压实方法有密切的关系。当压实功能能及压实方法有密切的关系。当压实功能和方法不变时,土的干密度和含水率之间和方法不变时,土的干
4、密度和含水率之间形成的的关系曲线就是所谓的击实曲线。形成的的关系曲线就是所谓的击实曲线。现在学习的是第6页,共79页l2、作用:、作用:l土的击实试验是室内研究土的压实性质土的击实试验是室内研究土的压实性质的试验,室内击实试验是模拟现场碾压条的试验,室内击实试验是模拟现场碾压条件、方法,在标准的击实筒内对土施加一件、方法,在标准的击实筒内对土施加一定的击实功能,确定该功能下的最大干密定的击实功能,确定该功能下的最大干密度与相应的最优含水率。其目的在于为工度与相应的最优含水率。其目的在于为工程提供填筑密度初步设计的依据,然后根程提供填筑密度初步设计的依据,然后根据工程规模、重要性和工程级别来决定
5、是据工程规模、重要性和工程级别来决定是否要在现场进行碾压试验。否要在现场进行碾压试验。l为室内力学试验制备试样。为室内力学试验制备试样。现在学习的是第7页,共79页l3、击实试验提供的基本资料、击实试验提供的基本资料 在给定的击实功能下,干密度和含水率的在给定的击实功能下,干密度和含水率的关系曲线;关系曲线;在给定的击实功能下,土的最大干密度;在给定的击实功能下,土的最大干密度;与土的最大干密度相对应的最优含水率与土的最大干密度相对应的最优含水率;室内击实试验是填土工程如土坝、路基、室内击实试验是填土工程如土坝、路基、机场跑道以及房屋地基等的重要试验项目机场跑道以及房屋地基等的重要试验项目之一
6、。之一。现在学习的是第8页,共79页l4、击实试验发展、击实试验发展l 美国美国R.R.Proctor提出的轻型试验方法提出的轻型试验方法和标准(普氏标准);和标准(普氏标准);l美国各州公路协会提出的修正普氏标准;美国各州公路协会提出的修正普氏标准;l国内国内40年代末南京水利实验处提出的南年代末南京水利实验处提出的南实处型击实标准;实处型击实标准;l50年代,年代,101型击实标准;型击实标准;l标准试验方法;标准试验方法;l普氏标准作为国家标准击实方法。普氏标准作为国家标准击实方法。现在学习的是第9页,共79页 5、击实试验方法、击实试验方法 冲击荷载方式,其中包括落锤直接作用在试冲击荷
7、载方式,其中包括落锤直接作用在试样面上和在试样面上放一传压板,冲击荷载样面上和在试样面上放一传压板,冲击荷载通过传压板间接作用于试样面上两种。这种通过传压板间接作用于试样面上两种。这种方法实验室用得比较多,如南实处型、方法实验室用得比较多,如南实处型、101型击实仪、标准击实、普氏击实等型击实仪、标准击实、普氏击实等 静荷载方式静荷载方式:也称压样法,很少采用。也称压样法,很少采用。现场:平碾、汽胎碾现场:平碾、汽胎碾 静力压实静力压实 室内:静力压实试验如压实制样。室内:静力压实试验如压实制样。现在学习的是第10页,共79页 准动荷载方式:这是一种使用捣固棒以比准动荷载方式:这是一种使用捣固
8、棒以比较快的速度挤压土,使土压实的方法。在较快的速度挤压土,使土压实的方法。在机理上与实际的羊足碾很近似。机理上与实际的羊足碾很近似。振动荷载方式:这种方法适用于砾粒土,振动荷载方式:这种方法适用于砾粒土,该方法除将击锤用振动锤代替,试样筒较该方法除将击锤用振动锤代替,试样筒较大外其原理与常规标准击实方法相同。大外其原理与常规标准击实方法相同。现在学习的是第11页,共79页 以上四种试验方法是按施加击实功的方以上四种试验方法是按施加击实功的方式来分的;如果按测定密度的方法来分,可式来分的;如果按测定密度的方法来分,可以分为以下两种:以分为以下两种:l定体积法:定体积法:击实试样的体积一定,测量
9、土的击实试样的体积一定,测量土的质量推求干密度,一般称为定体积法。质量推求干密度,一般称为定体积法。l变体积法:变体积法:给定一定质量的土样,装入试样给定一定质量的土样,装入试样筒,在击实过程中,测定击实试样的体积推筒,在击实过程中,测定击实试样的体积推求干密度,一般称为变体积法。求干密度,一般称为变体积法。现在学习的是第12页,共79页 目前,世界各国制定的标准击实方法是目前,世界各国制定的标准击实方法是属于在试样面上直接施加冲击荷载,用定属于在试样面上直接施加冲击荷载,用定体积法推求干密度。我国的国家标准和水体积法推求干密度。我国的国家标准和水利行业标准采用的标准击实试验方法属于利行业标准
10、采用的标准击实试验方法属于在试样面上直接施加冲击荷载,用定体积在试样面上直接施加冲击荷载,用定体积法推求干密度。法推求干密度。现在学习的是第13页,共79页1.1.3 击实曲线现在学习的是第14页,共79页l由击实曲线可以看到:由击实曲线可以看到:l 在低含水率时,干密度随含水率增加在低含水率时,干密度随含水率增加而增加,当干密度达到某一最大值后,而增加,当干密度达到某一最大值后,含水率增加干密度反而减小。这一干密含水率增加干密度反而减小。这一干密度的最大值称为最大干密度,相应的含度的最大值称为最大干密度,相应的含水率称为最优含水率。水率称为最优含水率。现在学习的是第15页,共79页1、压实理
11、论、压实理论 水膜润滑理论水膜润滑理论 粘性土在低含水率时,土颗粒周围水膜薄,表面粘性土在低含水率时,土颗粒周围水膜薄,表面张力形成的毛管压力大,土颗粒间摩阻力高,土粒张力形成的毛管压力大,土颗粒间摩阻力高,土粒相互移动困难,故压实干密度低,土粒呈絮凝结构;相互移动困难,故压实干密度低,土粒呈絮凝结构;逐渐增加含水量,土颗粒周围水膜变厚,水膜对土逐渐增加含水量,土颗粒周围水膜变厚,水膜对土颗粒的润滑作用逐渐加大,表面摩阻力随之减小,颗粒的润滑作用逐渐加大,表面摩阻力随之减小,压实干密度增大。当含水率增大到某一值时,干密压实干密度增大。当含水率增大到某一值时,干密度达最大。但当含水率超过最优含水
12、率后,土中气度达最大。但当含水率超过最优含水率后,土中气体被水包围处于封闭状态,不易排出,如再增加含体被水包围处于封闭状态,不易排出,如再增加含水率,由于土中的自由水增多,抵消了部分压实的水率,由于土中的自由水增多,抵消了部分压实的能量,土的干密度反而降低,此时,土粒呈分散结能量,土的干密度反而降低,此时,土粒呈分散结构。(见图)构。(见图)现在学习的是第16页,共79页l 粘滞水理论粘滞水理论 击实曲线反映出在土中加水的四个阶段,击实曲线反映出在土中加水的四个阶段,即结合、润滑、膨胀和饱和。即结合、润滑、膨胀和饱和。含水率干密度结合润滑膨胀饱和饱和线结合结合:土粒周围由薄的水膜包围,这种:土
13、粒周围由薄的水膜包围,这种 水具有水具有高的粘滞性,能承受一定的剪应力,干密度低;高的粘滞性,能承受一定的剪应力,干密度低;润滑润滑:增加水量使水膜变厚,土粒润滑,击实时:增加水量使水膜变厚,土粒润滑,击实时土粒更容易聚集到一起,随着水量增加,更多的土粒更容易聚集到一起,随着水量增加,更多的空气从土中排出,一直到水中只含有微小的封闭空气从土中排出,一直到水中只含有微小的封闭气泡,这种最大的含水率称为润滑界限;气泡,这种最大的含水率称为润滑界限;膨胀膨胀:含水率超过了润滑界限,将引起土体:含水率超过了润滑界限,将引起土体膨胀,多余的水使土粒分离,因而,干密度膨胀,多余的水使土粒分离,因而,干密度
14、降低;降低;饱和饱和:土体饱和,封闭气泡所占的孔隙全部由水:土体饱和,封闭气泡所占的孔隙全部由水代替,干密度进一步降低。代替,干密度进一步降低。现在学习的是第17页,共79页l 孔隙水压力理论孔隙水压力理论 认为,土体在饱和度大于认为,土体在饱和度大于25%以后,土以后,土体中的水呈现为连续包围土粒的水膜体中的水呈现为连续包围土粒的水膜,并形成曲率很大的弯液面,由于曲率大并形成曲率很大的弯液面,由于曲率大的弯液面表面张力大,产生了很高的摩的弯液面表面张力大,产生了很高的摩阻力,抵消了压实效应,土体难于压实,阻力,抵消了压实效应,土体难于压实,此时孔隙大,空气能迅速排出,如在土此时孔隙大,空气能
15、迅速排出,如在土中增加含水率,弯液面消失,土就会被中增加含水率,弯液面消失,土就会被压实,密度就能增加到最大值;但当含压实,密度就能增加到最大值;但当含水率超过了最佳值后,随着水量的增加,水率超过了最佳值后,随着水量的增加,空气被封闭于土中,产生孔隙气压力,空气被封闭于土中,产生孔隙气压力,从而减小了压实效应,使干密度减小。从而减小了压实效应,使干密度减小。现在学习的是第18页,共79页l 表面物理化学理论表面物理化学理论 认为,在低含水率时,土颗粒周围形成的认为,在低含水率时,土颗粒周围形成的双电层很薄,颗粒间的吸力占优势,土趋于双电层很薄,颗粒间的吸力占优势,土趋于形成绒状结构,当含水率增
16、加时,双电层变形成绒状结构,当含水率增加时,双电层变厚,颗粒之间斥力增加,同时所增加的水使厚,颗粒之间斥力增加,同时所增加的水使土的强度减弱,土粒之间易于滑动,导致分土的强度减弱,土粒之间易于滑动,导致分散或颗粒定向程度增加,在这个条件下,颗散或颗粒定向程度增加,在这个条件下,颗粒相互移动只需要较小的击实功。更高的含粒相互移动只需要较小的击实功。更高的含水率使双电层加厚,阻止土粒进一步靠拢,水率使双电层加厚,阻止土粒进一步靠拢,就不可能产生更大的压实。就不可能产生更大的压实。现在学习的是第19页,共79页l2、气体所占孔隙为零的曲线(饱和度为、气体所占孔隙为零的曲线(饱和度为100%)l 取出
17、一个非饱和土的单元土体,求出取出一个非饱和土的单元土体,求出当土中气体体积为零时的干密度和含水当土中气体体积为零时的干密度和含水率的关系曲线。如图所示模型;率的关系曲线。如图所示模型;l设土体中土粒体积为设土体中土粒体积为1,l l 土粒水空气 1+abvaVwVs1d=1/Gs+/100 1现在学习的是第20页,共79页l1.2 击实试验的仪器和操作击实试验的仪器和操作l1.2.1 击实试验的仪器击实试验的仪器l 击实试验的仪器设备包括击实试验的仪器设备包括:l 击实仪、天平、台秤、标准筛等计量击实仪、天平、台秤、标准筛等计量器具。器具。l 推土器、修土刀等附助设备推土器、修土刀等附助设备
18、现在学习的是第21页,共79页l1.2 击实试验的仪器和操作击实试验的仪器和操作l1.2.1 击实试验的仪器击实试验的仪器l 击实试验的仪器设备包括击实试验的仪器设备包括:l 击实仪、天平、台秤、标准筛等计量击实仪、天平、台秤、标准筛等计量器具。器具。l 推土器、修土刀等附助设备推土器、修土刀等附助设备 现在学习的是第22页,共79页1.2.2 击实仪规格击实仪规格方法标准方法标准容积容积cm3 内径内径mm 高度高度mm 锤底锤底直径直径mm 锤质量锤质量kg 落距落距mm 每层击每层击数数/层数层数 单单位体位体积击实积击实功功kJ/m3 国家国家标准标准 轻型轻型947.4 102 11
19、6512.530525/3592.2重型重型2103.9 152 116514.545756/52684.9水利水利标准标准 轻型轻型947.4102116512.530525/3592.2重型重型2103.9152116514.545756/52684.9普氏普氏标准标准 轻型轻型943.9101.6116.450.82.5304.825/3604重型重型2123.8152.4116.450.84.545756/52740公路公路标准标准 轻型轻型997217710015212712050502.52.530030027/359/3598.2598.2重型重型9972177100152127
20、12050504.54.545045027/598/32687.02677.2现在学习的是第23页,共79页l1.2.3 仪器的检定与校验仪器的检定与校验l击实试验采用的仪器除击实仪外,还有天平、击实试验采用的仪器除击实仪外,还有天平、台秤、标准筛等计量器具。台秤、标准筛等计量器具。l为了得到准确、可靠的试验结果,必须对计为了得到准确、可靠的试验结果,必须对计量器具进行检定或校验,经检定或校验合格量器具进行检定或校验,经检定或校验合格的仪器才能投入使用。其中天平、台秤属通的仪器才能投入使用。其中天平、台秤属通用计量仪器,应送法定计量检定单位进行计用计量仪器,应送法定计量检定单位进行计量检定;击
21、实仪可按量检定;击实仪可按SL112-95规定的方法自规定的方法自行校验合格。行校验合格。现在学习的是第24页,共79页l1.2.4 击实试验的操作步骤击实试验的操作步骤l试样制备:试样制备:l 干法:规范规定,将一定量的风干土样,干法:规范规定,将一定量的风干土样,在橡皮板上用木碾碾碎后过在橡皮板上用木碾碾碎后过5mm筛,取筛筛,取筛下土按依次相差下土按依次相差2%含水率制备不少于含水率制备不少于5个个试样,拌匀后装入塑料袋或密封于盛土器试样,拌匀后装入塑料袋或密封于盛土器内静置,使土中水分充分浸润,含水率分内静置,使土中水分充分浸润,含水率分布均匀,一般静置时间在布均匀,一般静置时间在12
22、h至至24h。现在学习的是第25页,共79页l 湿法:将一定量天然含水率土样碾散湿法:将一定量天然含水率土样碾散后过筛,将筛下土样拌匀后分别风干或加后过筛,将筛下土样拌匀后分别风干或加水到设定的含水率。制备试样时必须注意水到设定的含水率。制备试样时必须注意制备后的试样含水率分布应均匀。制备后的试样含水率分布应均匀。现在学习的是第26页,共79页l1.2.5 试验操作步骤:试验操作步骤:l 击实仪放在坚实地面上(这一点对于固定击实仪放在坚实地面上(这一点对于固定试验室在仪器放置时就应做到),在击实筒试验室在仪器放置时就应做到),在击实筒内壁和底板上涂一薄层润滑油,各部件安装内壁和底板上涂一薄层润
23、滑油,各部件安装好,检查仪器是否正常,并做好记录。好,检查仪器是否正常,并做好记录。现在学习的是第27页,共79页l l取制备好的土样分层进行击实。击实过程取制备好的土样分层进行击实。击实过程中应在每层击完后测量击后高度,以使击中应在每层击完后测量击后高度,以使击实完成后余土高度满足规程要求;下一层实完成后余土高度满足规程要求;下一层击实前应对上一层面刨毛,增强层间结合。击实前应对上一层面刨毛,增强层间结合。击实完成后,用修土刀沿护筒壁削挖后,击实完成后,用修土刀沿护筒壁削挖后,扭动并取下护筒,扭动并取下护筒,测量并记录余土高度。测量并记录余土高度。现在学习的是第28页,共79页l1.3 击实
24、试验的结果整理击实试验的结果整理l按规程规定计算各试样的含水率和干密度。按规程规定计算各试样的含水率和干密度。l以干密度为纵坐标,含水率为横坐标,绘以干密度为纵坐标,含水率为横坐标,绘制干密度与含水率的关系曲线,并同时画出制干密度与含水率的关系曲线,并同时画出饱和曲线。饱和曲线。现在学习的是第29页,共79页 可以将试验步骤整理成以下几点:可以将试验步骤整理成以下几点:按规定制备用于击实的土样;按规定制备用于击实的土样;击实开始前检查仪器是否处于正常状态并击实开始前检查仪器是否处于正常状态并记录;记录;将击实仪置于刚性基础上,按规程规定进将击实仪置于刚性基础上,按规程规定进行击实;行击实;击实
25、完成后,卸下护筒,用直刮刀将试样击实完成后,卸下护筒,用直刮刀将试样顶、底面刮平,称其质量,测其含水率;顶、底面刮平,称其质量,测其含水率;计算湿密度和干密度;计算湿密度和干密度;对不同含水率的试样依次进行击实。对不同含水率的试样依次进行击实。现在学习的是第30页,共79页l对于击实过程,也可以用下图来说明其固对于击实过程,也可以用下图来说明其固相、液相和气相在不同阶段的比例关系。相、液相和气相在不同阶段的比例关系。现在学习的是第31页,共79页l l1.4 校正校正l 由于土料中常混杂有大于由于土料中常混杂有大于5mm的颗粒,的颗粒,这些颗粒的存在,对该土的最大干密度和最这些颗粒的存在,对该
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