土工试验讲义Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:16709548
- 上传时间:2022-11-25
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:423.65KB
土工试验讲义Word文档下载推荐.docx
《土工试验讲义Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土工试验讲义Word文档下载推荐.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
250~500
碎石类土
500~1000
(4)、打开盒盖,将装有试样的称量盒放入烘箱,在1050C~1100C(虽然电热恒温干燥箱有温度设定功能,还必须使用强检过的温度计进行校正,并且工作中开启鼓风机,使箱体内各处温度差不多较好。
)温度下烘干。
烘干时间对粉土、黏性土不少于8h;
砂类土不小于6h;
砾、碎石类土不小于4h。
(5)、本试验称量小于200g,准确至0.01g;
大于200g,准确至0.2g。
(6)、对含有机质大于5%的土,烘干温度应控制在650C~700C,在真空干燥箱烘7h或在电热干燥箱烘18h。
(7)、试验结果应按下式计算:
ω=((mo/md)-1)*100
式中ω——含水率(%),计算至0.1%;
mo——湿试样质量(g);
md——干试样质量(g)。
(8)、本试验应进行平行测定,平行测定的差值应符合下表规定,取其算术平均值。
含水率测定允许差
土的类别
含水率平行差值
ω≤10
10<ω≤40
ω>40
砂类土、有机土、粉土、黏性土
0.5
1.0
2.0
碎石土
——
3、酒精燃烧法、Ca2C减量法、核子射线法
由于酒精燃烧法只适用于不含有机质的砂类土、粉土、和黏性土,(因有机质易燃烧,所以含有机质的土样使用该方法,结果是错误的。
)且存在温度不易控制,试样容易炸出来而相互影响较少采用;
Ca2C减量法和核子射线法存在操作麻烦且仪器较昂贵等原因也很少被采用。
五密度试验
1、土的密度是单位体积土的质量。
2、测定土的密度的目的是用于计算孔隙比、孔隙度、饱和度、干密度等指标。
3、环刀法
(1)、所使用的环刀必须进行体积和质量的自校,质量恒重较好。
(2)、切土时,应注意一般不要修补试样,以防试样被压密,当试样中含有较大的砾石时,应避开这段样再取样(压缩、剪切试验所取试样也应注意这点)。
(3)、试验结果应按下式计算:
ρ=mo/V
ρd=ρ/(1+0.01*ω)
式中ρ——试样的湿密度(g/㎝3),计算至0.01g/㎝3;
ρd——试样的干密度(g/㎝3);
V——环刀容积(㎝3);
ω——试样含水率(%)。
(4)、本试验应进行测定,平行测定的差值不得大于0.03g/㎝3,如果使用的是30㎝2/60㎝3的环刀,即重量不得超过1.8g;
取算术平均值。
4、其它方法
环刀法因其简便易行而被广泛采用;
其它方法如蜡封法适用于环刀难以切削并易碎裂的土;
灌砂法、气囊法适用于现场测定最大粒径小于20㎜的土;
灌水法适用于现场测定最大粒径小于60㎜的土;
核子辐射法适用于现场测定填料为细粒土、砂类土,且这几种方法都存在操作烦琐、使用仪器复杂而很少被应用。
六界限含水率试验
1、界限含水率包括液限、塑限和缩限三种含水率。
液限含水率是黏性土从可塑状态过渡到流动状态的界限含水率;
塑限是黏性土从可塑状态过渡到半固体状态时的界限含水率;
缩限是黏性土由半固体状态过渡到固体状态时且体积不再收缩时的界限含水率。
2、本试验的目的是用于计算塑性指数、液性指数和土的分类。
3、本试验适用于粒径小于0.5㎜颗粒组成的土。
如果有较多大于0.5㎜的土,必须过0.5㎜的筛,否则入锥深度难以测定准确。
4、液、塑限联合测定法
(1)、采用的仪器设备
a、液、塑限联合测定仪。
b、圆锥质量:
GB/T50123—1999和TB10102—2004(J338—2004)规定其质量为76g,锥角为300。
而JTJ051—93规定其质量为100g,锥角为300。
其质量和锥角应进行自校。
c、读数显示有光电式、游标式、百分表式和数码显示几种,以数码显示的为最好,它的锥尖不会因静电感应而自动掉落,造成锥尖损坏,而且锥尖一旦接触到土就以红灯显示,非常灵敏,不会像光电式那样锥尖入土难以断定,数码一直到下次读数才消失,不会因人为因素造成读数错误。
d、试样杯(盛土杯):
直径和高均40㎜左右。
(2)试样制备,将土调成均匀的膏状,静置过夜。
(让土颗粒浸润均匀。
(3)测试时,将制备好的试样调拌均匀,密实地装填到盛土杯中,尽量使土中空气逸出,否则,入锥深度测试不准。
刮平时,刀上不要沾有泥土,以免刮的次数过多,使土中的水分因毛细管作用上升到表面,造成含水不均。
对于黏性较小的砂类土,尤其要注意。
然后将盛土杯安放到仪器升降座上。
(4)、在圆锥仪锥体上涂以薄层凡士林。
对于光电式测定仪,调节屏幕准线,使初始读数为零。
调整升降台,使圆锥仪锥尖刚好接触土面,指示灯亮让圆锥仪沉入土样中,等到蜂鸣器停止发声,立即测读圆锥仪下沉深度;
对于数码显示测定仪,则无须调整初始读数。
(5)、对于液塑限联合测定曲线上三点的要求:
(a)、每个点应测定两次,两点应相距1cm以上,两次测得的入锥深度应小于0.5㎜,否则,应重作。
取两次测得的入锥深度的平均值作为该点的入锥深度。
(b)、三点所在的范围:
GB/T50123—1999要求a点在15~17㎜范围内,b点在7~9㎜范围内,c点在3~4㎜范围内;
TB10102—2004(J338—2004)要求a点在16~18㎜范围内,b点在9~11㎜范围内,c点在3~5㎜范围内;
JTJ051—93要求a点在19.8~20.2㎜范围内,对b点未作要求,c点的入锥深度可大于5㎜。
(c)、取样时,应先剔除土样中的凡士林。
(同体积的凡士林与土样的质量是不同的,以免试验出现误差。
)烘样温度为105~1100C,烘样时间控制与含水率试验相同。
(d)、试验结果判断:
以含水率为横坐标,圆锥下沉深度为纵坐标。
在双对数坐标纸上绘制以下曲线,三点理论上应连成一条直线。
当三点不在一条直线上时,则连接ab、ac形成两条直线,在圆锥下沉深度为2㎜处查得相应的两个含水率,当这两个含水率的差值小于2%时,应以这两点的含水率平均值与a点连成一条直线。
当这两个含水率之差值大于或等于2%时,则应重做试验。
(e)、GB/T50123—1999和TB10102—2004(J338—2004)规定:
在曲线上查得下沉深度为17㎜所对应的含水率为液限;
查得下沉深度为10㎜所对应的含水率为10㎜液限;
查得下沉深度为2㎜所对应的含水率为塑限。
而JTJ051—93规定:
在曲线上查得下沉深度为20㎜所对应的含水率为液限。
取值以百分数表示,准确至0.1%。
(6)、塑性指数
Ip=ωL-ωp
式中Ip——塑性指数,计算至0.1;
ωL——液限(%);
ωp————塑限(%)。
(7)、液性指数
IL=(ω-ωp)/Ip
式中IL——液性指数,计算至0.01;
ω——天然含水率(%)。
(8)、含水比
aw=ω/ωL
5、其它方法
相对其它方法(碟式液限试验、搓条法塑限试验、收缩皿法塑限试验)将液限、塑限分开测定,液、塑限联合测定法要简便的多,而且液限、塑限能一目了然从图上反映出来,故液、塑限联合测定法为各行各业所采取的标准方法,其它方法一般很少采用了。
七、固结试验(压缩试验)
1、饱和土体受到压力后,孔隙中的部分水从土体中排出,土中孔隙水压力逐渐减少,作用在土骨架上的有效应力逐渐增加,土体积随之压缩,直到变形达到稳定为止。
土体这一变形的过程称为固结。
非饱和土在外力作用下的变形通常是由孔隙中的气体排出或压缩所引起,主要取决于有效应力的改变,土体的这种变形称为压缩。
2、所使用的仪器如下图
3、所使用的百分表必须进行强检。
4、使用的环刀面积为30㎝2,使用的杠杆比为1/12。
5、标准固结试验
(1)、固结仪加压座必须稳固受压台面必须水平,加压框架竖杆必须垂直(因为压缩试验的压力必须垂直加在土样上,否则,所加压力会偏小),并不得与台面上的小孔接触,反之应进行修整。
(2)、用水平尺检查加压框架的横梁是否水平,如有倾斜现象,用竖杆上的螺丝调整水平,并使横梁凸头与受压台面间的距离恰好等于装好试样后的固结仪高度。
(3)、将制备好的土样,装入护环后(刃口向下),放入容器中预先垫有与试样同直径的滤纸的透水石上,然后上端放上同一直径的滤纸,再放上一块透水石,盖上传压板,把容器置于压框正中,安装百分表。
(注意:
百分表的安装应预留足够的量程,以防压缩系数较大的试样,在压缩过程中,量程不够。
(4)、当试样为饱和土时,透水石和滤纸应事先浸水饱和;
对非饱和土,透水石和滤纸的湿度应与试样的湿度相接近。
(5)、先施加1kPa的预压荷重、(30cm2的试样,挂小的重量25.5g),调整测力计指针读数为零。
(6)卸除预压力,开始施加第一级压力,第一级压力的大小应根据土的软硬程度而定,可分别为12.5、25、50kPa
(7)、饱和试样或工程上要求浸水的试样,在施加第一级压力后立即向容器内注水,使试样在水下进行试验。
非饱和试样,用湿棉纱围住加压盖板周围,以免试验过程中水分蒸发。
(8)、加压等级一般为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。
最后一级的压力应大于上覆土层计算压力的100~200kPa。
(9)、当需测定沉降速率、固结系数时,加压后应按下列时间顺序测记读数:
6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、12min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min及23、24h直至稳定为止。
(10)、当只测定固结系数时,稳定标准为每级压力固结24h。
只测定压缩系数时,每级压力下的稳定标准GB/T50123—1999规定为每小时试样的变形量不大于0.01㎜,即百分表的1格;
而TB10102—2004(J338—2004)规定为每小时试样的变形量不大于0.005㎜,即百分表的半格。
(11)、试验结束后,迅速拆除仪器部件,取出带环刀试样,檫干试样两端和环刀壁上的水分,并测定整块试样试验后的含水率。
6、12h快速固结试验
其余操作同标准固结试验,只是每级压力下测记12h变形量后立即施加下一级压力,最后一级压力除测记12h的变形量,还须测记24h的变形量。
7、1h快速压缩试验
其余操作同标准固结试验,只是加荷等级一般为50、100、200、300、400、600kPa,每级压力下测记1h变形量后立即施加下一级压力,最后一级压力除测记1h的变形量,还须测记试样达到压缩稳定时的读数,稳定标准为每小时变形不超过0.005㎜,即百分表的半格。
由于最大加荷只有600kPa,且压缩时间也比固结时间短得多,中的水分不可能排出,因此这个试验叫压缩,而不叫固结。
8、有关计算
(1)、试样的初始孔隙比,应按下式计算:
e0=((1+ω0)*Gs*ρw/ρ0)-1
式中e0——试样的初始孔隙比,一般以三位小数表示;
而TB10102—2004(J338—2004)规定以两位小数表示
ω0——试样的初始含水率(%);
Gs——土粒的比重;
ρw——40C水的密度,(g/㎝3);
ρ0——试样的初始密度,(g/㎝3)。
(2)、第i级压力下固结稳定后的孔隙比:
ei=(hi*(1+e0)/h0)-1=e0-((1+e0)*△hi/h0)
式中ei——第i级压力下固结稳定后的孔隙比,一般以三位小数表示;
而TB10102—2004(J338—2004)规定以两位小数表示;
hi——第i级压力下固结稳定后的高度;
h0——初始高度;
△hi——第i级压力下固结稳定后的变形量。
(3)、某一压力范围内的压缩系数:
av=(ei-ei+1)/(pi+1-pi)
式中av——某一压力范围内的压缩系数(MPa-1),计算至0.01MPa-1;
pi——第i级的压力(MPa)。
(4)某一压力范围内的压缩模量:
Es=(1+ei)/av
式中Es——某一压力范围内的压缩模量(MPa),计算至0.1MPa。
八、黄土湿陷性试验
1、黄土湿陷性是黄土在一定的压力、浸水作用下,产生压缩、湿陷变形的过程。
2、钻机上严禁开水钻进。
一旦开水钻进,就不可能有湿陷了。
3、钻孔样品包装好后,一定要在样盒上沿样品垂直深度贴好指示样品“上、下”方向的标签;
挖探样在削取好之前,就在样品垂直深度的一面标好向上的“↑”。
之所以要注意样品的上下方向,是因为黄土的湿限性都沿垂直方向发生。
4、所使用的仪器与固结试验一样。
5、使用环刀的面积不得小于50㎝2,使用前应将环刀洗净风干,透水石应烘干冷却。
(防止环刀、透水石所带水分使土样失去湿限性。
)同一土样密度的差值不得大于0.03g/㎝3。
即重量不得超过3.0g;
使用的杠杆比为1/10。
6、上样时要注意将护环的缺口对准底座的凹槽。
以利浸水时土样能汲到铜套里的水。
所用水质宜用蒸馏水,有特殊要求的应注明水质。
7、双线法
(1)、同一样切取两个环刀,每个环刀(带样)上一台固结仪。
(2)、卸除预压力后,开始施加第一级压力50kPa,加压后,每隔1h测记百分表读数一次,直至试样变形稳定为止。
稳定标准为每小时变形量不大于0.01㎜,即百分表的一格。
然后逐级施加各级压力。
(3)、加压等级一般为50、100、150、200kPa,最后一级压力应按取土深度而定:
从基底算起至10m深度以内,压力为200kPa;
10m以下至非湿陷性土层顶面,使用其上覆土层的饱和自重压力,当大于300kPa时,仍应用300kPa;
当基底压力大于300kPa时,宜按实际压力确定。
(4)、浸水时,水面应高出试样顶面,并保持该水面直至试验结束。
(5)、湿陷系数按下式计算:
δs=(hp-hp′)/ho
式中δs——湿陷系数,计算至0.001;
hp——试样加压至最后一级压力时,下沉稳定后的高度(㎜);
hp′——试样加压至最后一级压力稳定后,经浸水下沉稳定后的高度(㎜);
ho——试样的初始高度(㎜)。
8、自重湿限系数的测定
(1)、土的自重压力按下式计算确定:
PZ=g*(ρsr1+ρsr2+ρsr3+…+ρsri)*Hi
ρsr=ρd*(1+Sr*e/ds)
式中PZ——该土样深度处上覆土的饱和自重压力(kPa),计算至1kPa;
g——重力加速度(=9.81m/s2);
ρsr——土的饱和密度(g/㎝3);
ρsri——第i层土的饱和密度(g/㎝3);
Hi——第i层土的厚度(m);
ρd——土的干密度(g/㎝3);
Sr——土的饱和度(%),可取85%;
e——土的孔隙比(%);
ds——土的相对密度,即比重。
(2)、将试样保持在天然湿度下,施加土的饱和自重压力。
当饱和自重压力小于50kPa时,可一次施加;
当大于50kPa时,应分次施加。
每次加压不应大于50kPa,间隔时间不应小于15min。
如此连续加压直至饱和自重压力PZ为止。
最后一级压力,每隔1h测记百分表读数一次,直至试样变形稳定为止。
稳定标准即为每小时变形量不大于0.01㎜。
(3)、计算
δzs=(hz-hz′)/h0
式中δzs——自重湿限系数,计算至0.001;
hz——试样加压至土的饱和自重压力时,下沉稳定后的高度(㎜);
hz′——上述加压稳定后,试样经浸水下沉稳定后的高度(㎜);
9、湿陷起始压力:
以湿陷系数为纵坐标,压力为横坐标,绘制湿陷系数与压力的关系曲线,取曲线上湿陷系数为0.015所对应的压力为湿陷起始压力。
10、单线法
同一试样取五个环刀,每个环刀(带样)均在天然湿度下加压,每个环对应一级压力,最后一级压力下,试样变形稳定后浸水,直至下沉稳定为止。
单线法由于操作烦琐,一般只用于科研。
九、直接剪切试验
1、直接剪切试验应取4个试样,在直剪仪中分别加以不同竖向压力,再分别对它们施加水平剪切力进行剪切,求得破坏时的剪应力τ。
然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数:
内摩擦角φ和黏聚力c。
2、直接剪切试验可分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验方法。
3、本试验适用于黏性土和粉土及颗粒小于2㎜的砂类土(这类土土质均匀)。
渗透系数大于10-6的土不宜做快剪试验。
4、所使用的仪器如下图:
4、剪切仪的测力环和百分表必须经过强检合格。
5、快剪试验
(1)、直剪仪应安置稳固,不得摇动或倾斜。
(2)、加压框架的竖杆在横梁两侧的长度相等。
(3)、上盒的传力凸嘴与测力计的着力点应保持良好的接触,不得扭斜或倾斜到边上。
(4)、所有滑动部分必须经常擦油,以保持灵活。
(5)、试验时:
a、对准剪切容器的上下盒、插入固定稍,在下盒内放入透水石,在透水石上再垫放同直径的薄膜,将带有试样的环刀刃口向上,对准剪切盒口,在试样上垫一同直径薄膜,再放一块同直径的透水石,然后将试样缓缓推入剪盒内,再移去环刀。
b、检查各着力点,接触是否良好,调整测力计读数为零。
顺次加上传压板,加压框架。
c、施加垂直压力的大小就根据工程要求和土的软硬状态决定,一般可按25、50、100、200KPa或100、200、300、400kPa施加压力。
d、拔去固定销,拔动双向开关到“剪切”位置,启动仪器,当测力计读杠不变或出现后退,表示试样已被剪损。
再拔动双向开关到“停止”位置,剪切仪停止工作,记下测力位置。
e、拔动双向开关到“退回”位置,按剪切相反的顺序,退去剪切力和垂直压力,移去加压框架,取出试样,清理好容器;
进行下一个试样的剪切。
8、计算:
τ=CR
式中τ——剪应力(kPa),计算至1kPa;
C——测力记率定系数;
R——测力记读数(0.01㎜)。
△L=△L′*n-R
式中△L——剪切位移(0.01㎜);
△L′——手轮每转的位移(㎜);
n——手轮的转数;
9、求内摩擦角和黏聚力
(1)、以剪应力τ为纵坐标,剪切位移△L为横坐标,绘制τ—△L关系曲线,选取剪应力的峰值或稳定值作为抗剪强度S,如无明显峰值时,取剪切位移4㎜所对应的剪应力作为抗剪强度。
(2)、以抗剪强度S为纵坐标,垂直压力p为横坐标,绘制S—p关系曲线,根据图上各实测点,绘制一视测直线,各实测点与直线上对应点的抗剪强度之差,不得超过直线上对应点抗剪强度的5%。
直线在纵坐标上的截距为土的黏聚力c,直线的倾角为土的内摩擦角φ。
10、固结快剪试验
(1)、试样的安装与快剪相同,只不过这里把薄膜改为滤纸。
(2)、施加垂直压力后,每隔1h测定垂直位移一次,待试样每小时变形量:
黏性土不大于0.005㎜,粉土和砂类土不大于0.01㎜时,则固结已趋稳定。
然后开始剪切。
十、颗粒分析试验
1、颗粒分析试验是测定土中粒组及各粒组干土质量占该土总质量的质量分数,以百分数表示。
2、筛析法适用于粒径小于或等于60㎜,大于0.075㎜的土。
3、密度记法和移液管法试用于粒径小于0.075㎜的土。
4、当土中含有粒径大于和小于0.075㎜的颗粒,各超过总质量的10%时,应联合使用筛析法和密度记法。
5、筛析法
(1)、粗筛:
孔径为60、40、20、10、5、2㎜
(2)、细筛:
孔径为2、1、0.5、0.25、0.075㎜
(3)、用四分对角线法取具代表性的风干试样,取样质量见下表:
土粒粒径(㎜)
取样数量(g)
<2
100~300
<10
300~1000
<20
1000~2000
<40
2000~4000
<60
4000以上
(4)、将试样过2㎜的筛,称筛上和筛下的试样质量。
当筛上试样质量小于10%时,不作粗筛分析,此时只需记录粒径大于2、0.5、0.25、0.075㎜及小于0.075㎜的试样质量;
当筛下试样小于10%时,不作细筛分析,此时只需记录粒径大于60、20、5、2㎜的试样质量。
6、必要时计算级配指标:
不均匀系数和曲率系数。
(1)、不均匀系数:
Cu=d60/d10
式中Cu——不均匀系数;
d60——限制粒径,颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量占总质量的60%;
d10——有效粒径,颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量占总质量的10%。
(2)、曲率系数:
Cc=d302/(d10*d60)
式中Cc——曲率系数;
d30——颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量占总质量的30%;
7、密度记法或移液管法
当小于0.075㎜的试样质量超过试样总质量的10%时,必须做密度记或移液管分析,以测定小于0.075㎜的颗粒组成。
目的就是以此判断土样是否有液化的危害。
粉土都要做此分析,尤其是在地震高发地带。
(粉土与粉沙的判定就是通过液塑限联合分析,看它的塑性指数是否大于7,大于7的则为粉土,反之为粉沙。
岩石单轴抗压强度试验讲义
——《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266—99)
1、单轴抗压强度试验适用于能制成规则试件的各类岩石。
2、试件在采取、运输和制备过程中,应避免产生裂缝。
3、试件尺寸应符合下列要求:
(1)、含大颗粒的岩石,试件的直径应大于岩石最大颗粒尺寸的10倍。
(2)、试件高度与直径之比宜为2.0~2.5。
4、试件精度应符合下列要求:
(1)、试件两端不平整度误差不得大于0.05㎜。
如果两端不平整,那么试件实际受压面积肯定小于横截面积。
(2)、沿试件高度,直径的误差不得大于0.3㎜。
(3)、端面应垂直于试件轴线,最
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土工 试验 讲义