土力学教学击实试验填土的力学性质.pptx

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1、第1页/共33页室内击实试验室内击实试验 F 试验设备：试验设备：击实筒击实筒V=V=1000cm3；击实锤；击实锤w=25牛顿F 试验条件：试验条件：土样分层土样分层n=3层；落高层；落高d=30cm；击数击数N=27/层层F 击实能量击实能量 F 试验方法：试验方法：对对w w=cosnst的土，分三层压实；的土，分三层压实；测定击实后的测定击实后的w、，算定，算定 dF 注意：仅适用于细粒土；注意：仅适用于细粒土；对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪土土第2页/共33页2.2.击实曲线击实曲线(Compaction curve)(图7-2)（1）最优含水量wop和

2、最大干密度dmax或最大干容重dmax Optimum water content wop and maximum dry densitydmax or maximum dry unit weightdmax（2）饱和线(Saturated curve)(7-1)第3页/共33页0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)w(%)2.01.81.61.4干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲线饱和曲线 dmaxwop细粒土的压实性细粒土的压实性-击实曲线击实曲线 具有峰值具有峰值 最大干密度最大干密度 dmax 最优含水量最优含水量Wop 位于饱和曲线之下位于饱和曲线之下 粘性土

3、透水性小，击实过粘性土透水性小，击实过程中含水量几乎不变，要程中含水量几乎不变，要想击实到饱和状态是不可想击实到饱和状态是不可能的。能的。Sr=1第4页/共33页 含水量含水量 Wopop：颗粒表面水膜很薄，相对移动困难颗粒表面水膜很薄，相对移动困难 含水量含水量=Wop：水膜润滑作用效果最佳，孔隙气尚没有形成封闭水膜润滑作用效果最佳，孔隙气尚没有形成封闭 气泡，易排出气泡，易排出 含水量含水量Wop：水膜润滑作用不再明显增加；封闭气泡难以排出水膜润滑作用不再明显增加；封闭气泡难以排出;水的相对含量增加水的相对含量增加n 压实机理压实机理 颗粒破碎（细粒土较少）颗粒破碎（细粒土较少）粒间联结力

4、被破坏，颗粒粒间联结力被破坏，颗粒 间孔隙被压缩间孔隙被压缩 土粒定向排列土粒定向排列0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%)w(%)2.01.81.6干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲线饱和曲线 dmaxWop n 压实与含水量压实与含水量细粒土的压实性细粒土的压实性-压实机理压实机理 第5页/共33页7.2.2 影响击实特性的因素 Factors to effect compaction characteristics1.1.含水量含水量(Water content)（1）偏干状态(Dry state)（2）偏湿状态(Wet state)2.2.不同土类的影响不同土

5、类的影响（图7-3）Effect of different soils3.3.击实功能的影响击实功能的影响（图7-4）Effect of compaction work 击实功能锤重锤落高击数 增大击实功，dmax 增大而wop 变小P154表7-1为dmax 和wop经验数值第6页/共33页第7页/共33页细粒土的压实性细粒土的压实性-压实功能压实功能 F对于同一种土对于同一种土,最优含水量和最优含水量和最大干密度并不恒定最大干密度并不恒定,而随压而随压密功能变化，压实功能愈大密功能变化，压实功能愈大,最优含水量愈小，相应的最大最优含水量愈小，相应的最大干密度愈高干密度愈高F超过最优含水量后

6、，压实功能超过最优含水量后，压实功能的影响随含水量的增加逐渐减的影响随含水量的增加逐渐减小。击实曲线均靠近于饱和曲小。击实曲线均靠近于饱和曲线线0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%)w(%)1.91.71.5干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲线饱和曲线N=36N=29N=25N=18除了击实功的影响，还应考虑压实时冲量的作用第8页/共33页 7.2.3 细粒料填筑标准的确定Determination of placement standard for fine grained soils 1.1.最优含水量最优含水量偏离不超过232.2.压实度压实度（Compacti

7、on degree）(7-2)第9页/共33页细粒土的压实标准细粒土的压实标准 填土施工时应将土料含水量控制在填土施工时应将土料含水量控制在Wop左右，以期用较小的能量获得左右，以期用较小的能量获得最好的密度：最好的密度：在在Wop的干侧：常具有的干侧：常具有凝聚结构凝聚结构。土质比较均匀，强度较高，。土质比较均匀，强度较高，较脆硬，不易压密。但浸水时易产生附加沉降。较脆硬，不易压密。但浸水时易产生附加沉降。在在Wop的湿侧：常具有的湿侧：常具有分散结构分散结构。土体可塑性大，适应变形。土体可塑性大，适应变形的能力强。但强度较低，具有不等向性。的能力强。但强度较低，具有不等向性。在设计土料时应

8、根据填土的要求和当地土料的天然含水量，选定合在设计土料时应根据填土的要求和当地土料的天然含水量，选定合适的含水量，一般要求为：适的含水量，一般要求为：第10页/共33页、级土石坝级土石坝 Dc9598%III 级土石坝级土石坝 Dc9295%细粒土的压实标准细粒土的压实标准 n工程上常采用工程上常采用压实度压实度Dc，作为填方压，作为填方压实密度控制的标准：实密度控制的标准：第11页/共33页7.3.1 渗透性(Permeability)偏干击实土的渗透性较大（图7-5）7.3.2 压缩性(Compressibility)偏湿击实土的压缩性较大7.3.3 抗剪强度和应力应变特性 Shear s

9、trength and stress-strain characteristics7.3 细粒料的力学性质（自学）7.3 Mechanical characteristics of fine grained soil 湿化变形及水力劈裂第12页/共33页图7-5 粘性土击实的试验结果第13页/共33页1.1.反映抗拉性能的指标反映抗拉性能的指标 Parameters of tensile performance 抗拉强度、最大拉伸应变、拉应力和拉应变的关系 Tensile strength,maximum tensile strain,relationship between tensile

10、stress and tensile strain2.2.抗拉强度的试验方法抗拉强度的试验方法 Test methods of tensile strength 单轴拉伸法、土梁弯曲法和劈裂法 Uniaxial tension test,earth beam bend test,Brazilian (Split)test 7.3.4 抗拉强度（Tensile strength）第14页/共33页图7-6，7-73.3.粘性土受拉时强度和变形特性的影响因素粘性土受拉时强度和变形特性的影响因素 Effect factors of strength and deformation character

11、istics for tension of cohesion soil（1）干密度和含水量（图7-6、图7-7）Dry density and water content（2）颗粒组成和矿物成份 Particle and mineralogical composition图7-6 抗拉强度与含水率、干容重的关系图7-6 抗拉强度与含水率、干容重的关系图7-7 某粘性土的抗拉应力与应变的关系t t(%)第15页/共33页7.4 粗粒料的击实特性7.4 Compaction characteristics of coarse grained soils7.4.1 无粘性粗粒土的击实特性 Compa

12、ction characteristics of cohesionless coarse grained soils 无粘性粗粒土：0.075mm的颗粒质量151.1.砂砾石的压实标准砂砾石的压实标准 Compaction standard of sandy gravel（1）砂砾石的密实程度以相对密度衡量（2）最小dmin和最大干密度dmax的测定方法（3）砂砾料的压实干容重与砾石含量P5有关（4）相对密度取值应考虑地震烈度、坝高等第16页/共33页粗粒土的压实性粗粒土的压实性 n 击实曲线击实曲线n 压实标准：压实标准：对于颗粒不易破碎或碾压不易造成颗粒破碎的砂土或较小颗粒的砂砾石的压实度

13、，用相对密度Dr和孔隙率n双控法来控制压实标准。Dr0.7-0.75Dr0.7-0.75，n=n=20-23%不存在最优含水量，在完全风干或饱和不存在最优含水量，在完全风干或饱和状态下易于击实。在潮湿状态下，存在状态下易于击实。在潮湿状态下，存在假凝聚力，加大了阻力假凝聚力，加大了阻力同细粒土不同，粗粒土在击实过程中可同细粒土不同，粗粒土在击实过程中可以自由排水以自由排水粗砂粗砂w=45%，中砂，中砂w=7%时，干密度时，干密度最小最小，含水量含水量w干密度干密度 粗砂中砂第17页/共33页2.2.堆石（包括石渣）的压实特性堆石（包括石渣）的压实特性 Compaction characteri

14、stics of rockfill(including rock debris)（1）影响堆石压实的因素 Effect factors of rockfill compaction 母岩性质、级配和细粒含量 Original rock properties,grading and fine particle content 压实功能的大小（Magnitude of compaction work）含水量（Water content）（2）堆石压实标准的确定经验法或现场试验 Determination of compaction standard of rockfill experience m

15、ethod or field compaction test第18页/共33页Compaction characteristics of cohesive coarse grained soils粘性粗粒土：小于0.075 mm 的细颗粒含量大于15%1.1.含砾量对压实性能的影响含砾量对压实性能的影响（图7-8）Effect of gravel content on compaction characteristics（1）含砾量30%40%，60%75%7.4.2 粘性粗粒土的击实特性第19页/共33页图7-8图7-8 粘性粗粒土含水率w、含砾量P5与干容重的关系第20页/共33页2.2.

16、压实标准的选择压实标准的选择 Choice of compaction standard（1）含砾量30%粗粒土击实试验(7-3)(7-4)第21页/共33页7.5.1 粗粒料的测试方法 Test method of coarse grained soils1.1.试验仪器试验仪器(Test apparatus)大型(直径30cm以上)2.2.备样的一些问题备样的一些问题(Some problems in sampling)（1）试样级配的选用（Choice of soil grading）（2）超径粒的处理方法（图7-9）Treatment of size exceeded particle

17、s7.5 粗粒料的力学性质7.5 Mechanical properties of coarse grained soils第22页/共33页图7-9第23页/共33页7.5.2 粗粒土的渗透性 Permeability of coarse grained soils 1.1.粗粒含量粗粒含量(Coarse grain content)（1）粗粒足够多(砾石4050)取决于粗粒含量(图7-10(a)（2）粗粒含量不多(砾石3040)取决于细粒含量(图7-10(b)2.2.细粒的填充密实度细粒的填充密实度 Fill compaction of fine particles第24页/共33页图7-

18、10图7-10 粗粒、细粒含量与渗透系数的关系第25页/共33页1.1.压缩条件下的变压缩条件下的变形特性形特性 （图7-11）Deformation characteristics on compression（1）孔隙比（2）母岩性质（3）级配和坚硬程度 Grading and hardness7.5.3 粗粒土的变形特征 Deformation characteristics of coarse grain soils第26页/共33页 Deformation characteristics on shear conditions（1）应力应变关系(Relationship of str

19、ess and strain)（2）曲线形状的影响因素(Effect factors of curve shape)干密度(Dry density)d（图7-12(a)）d 增大，强度提高体变由剪缩变为剪胀应力应变曲线由硬化型变为软化型 围压(Confining pressure)（图7-12(b)）围压 增大，强度提高体变由剪胀变为剪缩应力应变曲线由软化型变为硬化型2.2.剪切条件下的变形特性剪切条件下的变形特性第27页/共33页图7-12图7-12 干容重、应变及峰值强度的关系第28页/共33页 Shear strength of coarse grained soils1.1.强度分量的

20、机理强度分量的机理 Mechanism of strength component（1）抗剪强度组成(Composition of shear strength)矿物颗粒滑动的摩擦阻力 与咬合程度有关的剪胀阻力 颗粒破碎、重新排列和定向所需能量而发展的强度（2）抗剪强度的表达式 库伦公式 Expression of shear strength Coulomb formula7.5.4 粗粒土的抗剪强度第29页/共33页2.2.强度包线的变化规律强度包线的变化规律（图7-13）Change regulation of strength envelope(7-6)式中，A、n的值见P174表7-

21、2，c 为粗粒土的咬合力。图7-13 粗粒土抗剪强度与有效法向应力的关系第30页/共33页 Main factors to effect the shear strength（1）母岩的性质和颗粒形状 Original rock property and particle shape（2）孔隙比和相对密度(Void ratio and relative density)（3）应力水平(Stress level)（图7-15）7.5.5 粗粒土的岩性软化及湿化变形（自学）Slaking deformation of coarse grained soils3.3.影响强度参数的主要因素影响强度参数的主要因素（图7-14）颗粒破碎和流变性第31页/共33页图7-14,7-15第32页/共33页感谢您的观看。第33页/共33页