土的基本性质与简易土工试验共29页31页PPT

土的基本性质与简易土工试验
一、土的基本性质
(一）概述
1、土的定义：土是地表岩石经过长期风化的产 物，是各种矿物颗粒组成的松散颗粒集合体。所以 土的定义是相当广泛的，它不仅包括粘土、粉土， 还包括了砂、砾，甚至卵石、漂石，必须说明，我 们这一课涉及的内容如定义、分类、试验规程等， 仅适用于各类工程用土，而不适用于混凝土所用的 砂、石料等。所谓工程用土指的是：工程勘察、建 筑地基、路堤填料和地基处理等所涉及的土类。
土的基本性质与简易土工试验
碎石或卵石的现场干密度也可用试坑灌水 法测定。
还可以利用核子密度计。贯入仪或钢筋 贯入检验等简易工具检验填土质量，但必须 首先通过现场试验，在达到设计要求的压实 系数的试验区内，测得相对应的参数，然后 再以此作为控制施工压实系数的标准。
土的基本性质与简易土工试验
ENDLeabharlann 以上介绍了7个土的物理性质指标，包括它们 的定义、用途，其中比重Gs 、含水率W、天然密 度是通过试验测定，而其它的指标可借助于土 的三相图与它们各自的定义加以换算，也就是说 试验测出Gs 、W、 后就可以推算出其余4个物 理性质指标的数值。若设定了其中任意三个指标 的数值也就可以反推出其余4个指标的数值。
土的基本性质与简易土工试验
（4）干密度（ d） 土的干密度是单位体积的土中，土粒（干土） 的质量
m
dm vs 有 d10.0 11vmw(vm (sm sm w m )w m )s
ms
干密度是控制填土施工质量的一个指标.
土的基本性质与简易土工试验
（5）土的孔隙比(e) 孔隙比和孔隙率都是表示孔隙在土中所占的相
土的基本性质与简易土工试验
2、土的物理性质指标 为了便于说明各种物理性质指标的定义和

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㈥扰动土试样的备样步骤：
1
❖将土样从土样筒或包装袋中取出，对 土样的颜色、气味、夹杂物和土类及 均匀程度进行描述，并将土样切成碎 块，拌和均匀，取代表性土样测定含 水率。
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不仅要规定各试样间的允许误差， 还要规定同一组试样的密度及含水 率与要求的密度及含水率的允许误 差。
同一组试样的密度与要求的密度之
差不得大于±0.01g／cm3；一组试
样的含水率与要求的含水率之差不
得大于±1％。
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㈢试样制备的主要仪器设备：
1细筛：孔径0.5mm、2mm。
2洗筛：孔径0.075mm。
对固结试验的土样最大颗粒粒径为容器
高度的1／6~1／8
❖ 国内固结仪容器的高度为20mm，用过2mm 筛的土样是可以的
鉴于粒径2mm为砂粒的上限，所以土样 制备中统一规定扰动土样过2mm筛进行 试样制备。
对轻型击实试验的土样过5mm筛
重型击实试验的土样，用五层击实过 20mm筛，而三层击实过40mm筛。
❖ 用于直剪试验的土样最大颗粒粒径不
应大于剪切盒内径的1／20(剪切盒内
径为61.8mm)，土样需过2mm筛； ❖ 对无侧限、三轴压缩试验的土样最大
颗粒粒径与试样直径的比值为l／8～l ／12。
➢ 目前国内三轴试验一般采用39.1、61.8、 101mm，其试样的允许最大粒径为2、5、 10mm；
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2
❖ 根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀
内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土
样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀
外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，
根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环 刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的 总质量。

土质土力学土的物 理性质
物理性质分为基本物理性质和水理性质：
土的固、液（水）、气三相在质量和体积 之间的相互比例关系称为土的基本物理性 质，主要反映在土的密实程度和干湿状况 等。
液相（水）水与固相之间的相互作用所表 现出来的性质称为土的水理性质，主要研 究土的稠度与塑性、土的膨胀性与收缩性、 土的透水性和毛细性等。
为土的天然密度（通常所说的密度 即指天然密度），相应的重度为天 然重度，以区别于其他条件下的密 度。
土的密度是实测指标，可采用环刀法、蜡封法、灌水法和灌
砂法等方法测定。 环刀法适用于细粒土，蜡封法适用于易破裂土和形状不规则
的坚硬土，灌水法和灌砂法适用于现场测定粗粒土的密度。
环刀
（3）饱和密度(重度)
[无量纲]
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
土粒比重与土粒密度在数值上是相 等的。
一般土的土粒密度值见下表：
土名
砂土 砂质粉土 粘质粉土 粉质黏土 黏土
s(g/cm3) 2.65~2.69 2.70
2.71 2.72~2.73 2.74~2.76
土粒密度是实测指标，小于5mm的
用小数表示
A ma(0)
mw
W
m
Va Vv
Vw V
计算指标
孔隙比常用以表示土的密实 程度，并用于计算地基沉降 量。e越大，孔隙越发育，结 构越松散。 粉土按孔隙比e的分类： 密实（e<0.75）； 中密（0.75e<0.90）； 稍密（e0.90）。
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
(1) 孔隙度（孔
隙率） n Vv 100%

土的物理性质试验
密度试验
总结词
详细描述
密度试验是测量土体单位体积的质量，是 土的基本物理性质之一。
密度试验通常采用环刀法进行，将一定量 的土样放入环刀中，然后称量环刀和土样 的总质量，计算出土样的密度。
总结词
详细描述
密度试验是测量土体单位体积的质量，是 土的基本物理性质之一。
密度试验通常采用环刀法进行，将一定量 的土样放入环刀中，然后称量环刀和土样 的总质量，计算出土样的密度。
含水率试验
总结词
含水率试验是测量土体中含水量的比例，是反映土体状态的重要指标。
详细描述
含水率试验通常采用烘干法进行，将一定量的土样放入烘干箱中烘干 至恒重，然后测量烘干前后的质量差，计算出含水率。
总结词
含水率试验是测量土体中含水量的比例，是反映土体状态的重要指标。
详细描述
含水率试验通常采用烘干法进行，将一定量的土样放入烘干箱中烘干 至恒重，然后测量烘干前后的质量差，计算出含水率。
土工试验中的问题与解决 方案
土工试验中的常见问题
试验数据不准确
由于操作不规范、仪器误差等 原因，导致试验数据偏离真实值。
试验效率低下
传统的手动操作方式导致试验 过程繁琐、耗时，影响工作效率。
试验结果分析难度大
大量的试验数据需要人工处理、 分析，工作量大且易出错。
试验过程不规范
缺乏统一的操作规程和标准， 导致试验结果可比性差。
空心圆柱扭剪试验可以测定土的剪切模量、剪切强度和扭剪切应变等参 数，这些参数对于评估土的抗剪强度和稳定性具有重要意义。
空心圆柱扭剪试验的优点在于可以模拟土样的真实受力状态，且对土样 的扰动较小。然而，该试验也存在一些局限性，例如对土样的形状和尺 寸要求较高，且试验结果受土样端部约束的影响较大。

三轴试验
总结词
三轴试验是一种模拟土体在三维应力作用下 的试验方法。
详细描述
三轴试验通过施加不同围压和轴压，测量土 样的应力应变关系和孔隙水压力变化，可以 得出土的应力应变曲线和破坏曲线，评估土 的强度和变形性质。
无侧限抗压强度试验
总结词
无侧限抗压强度试验用于测定土在无侧限条件下的抗压强度。
详细描述
提高效率
准确的土工试验检测数据 能够缩短工程勘察和设计 周期，提高工程建设的效 率。
土工试验检测的分类
常规试验
包括含水量、密度、液塑 限、颗粒分析等常规指标 的测定。
原位试验
在岩土体原位进行试验， 如标准贯入试验、静力触 探等。
室内试验
在实验室进行的土工试验 ，如压缩试验、剪切试验 等。
02
土的物理性质试验
设计和抗震分析提供依据。
共振柱试验
总结词
共振柱试验用于测定土体的剪切波速和动态剪切模量 。
详细描述
共振柱试验利用土体的共振原理，通过激振器使圆柱 形试样产生振动，并测量其振动频率和振幅。通过分 析土样的共振曲线，可以计算出土体的剪切波速和动 态剪切模量等动力参数，这些参数对于评估土体的抗 震性能和场地类别具有重要意义。
空心圆柱扭剪试验
要点一
总结词
空心圆柱扭剪试验用于测定土体的抗剪强度和剪切模量。
要点二
详细描述
空心圆柱扭剪试验是在空心圆柱形试样中施加扭剪应力， 通过测量试样的扭矩和扭转角度，计算出土体的抗剪强度 和剪切模量等参数。这些参数对于评估土体的稳定性和地 基承载力具有重要意义，在土木工程设计和施工中具有广 泛的应用价值。
有助于提高边坡的安全性和稳定性。
地下工程设计与施工

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对砂和砂砾土用分砂器或四分法细 分土样
❖ 取代表性土样进行颗粒分析试验
❖ 其余过5mm筛，分别供比重及最大、 最小孔隙比试验用
❖ 取部分过2mm筛的试样供力学性试验。
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㈤原状土试样制备步骤：
1
❖将土样筒按标明的上下方向放置，剥 去蜡封和胶带，开启土样筒取出土样。
1选用叠式或框式饱和器和真空饱和装置
(a)叠式
(a)框式
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真空饱和装置
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在叠式饱和器下夹板的正中，依次放 置透水板、滤纸、带试样的环刀、 滤纸、透水板，如此顺序重复，由 下向上重叠到拉杆高度，将饱和器 上夹板盖好后，拧紧拉杆上端的螺 母，将各个环刀在上、下夹板间夹 紧。
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2
❖对均质和含有机质的土样，宜采用天 然含水率状态下代表性土样，供颗粒 分析、界限含水率试验。
❖对非均质土应根据试验项目取足够数 量的土样，置于通风处凉干至可碾散 为止。
❖对砂土和进行比重试验的土样宜在 105～110℃温度下烘干
❖对有机质含量超过5％的土、含石膏和 硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘 干。
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二、试样饱和
土的孔隙逐渐被水填充的过程称为 饱和，当孔隙被水充满时的土，称 为饱和土。
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㈠试样饱和宜根据土样的透水性能， 分别采用下列方法：
1粗粒土采用浸水饱和法。 2渗透系数大于10-4cm／s的细粒土，
采用毛细管饱和法；
❖ 渗 透 系 数 小 于 、 等 于 10-4cm ／ s 的 细 粒
1
5000
2
2000

a
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（一）粘结团聚过程
1.胶体的凝聚作用 是指土壤胶体相互凝聚在一起的作用。土壤胶体在一些
阳离子，特别是有机胶体的钙离子的作用下，产生不可逆的凝 聚作用，可以把土壤中分散的单粒胶体胶结成土团。这些土粒 凝结在一起，可形成水稳性团粒。 2.无机物质的胶结作用
（一）阴离子交换吸收作用 阴离子交换吸收作用是指土壤中带正电荷胶体所吸收的
阴离子相互交换的作用。 （二）土壤对阴离子的交换吸收能力
土壤中的阴离子依其被土壤吸收的难易可分为三类： ⒈易被土壤吸收的阴离子 ⒉很少被吸收，甚至不能被吸收的阴离子 ⒊介于上述两者之间的阴离子。
影响土壤对阴离子交换吸收力的因素主要有： ⒈离子价数 ； ⒉土壤胶体种类及其组成 。
a
13
三、土壤碱性的产生及土壤碱度
（一）土壤碱性的产生 ⒈土壤中碱性盐的水解 ⒉在有机质高，含硫酸盐和嫌气条件下Na2SO4被还原成Na2S
，Na2S再与CaCO3作用形成Na2CO3，水解后产生大量的 OH-。 (二)土壤碱度
土壤碱性强弱的程度称为碱度。土壤溶液的碱性反应也 用PH值表示。含有碳酸钠、碳酸氢钠的土壤，PH值常在8.5 以上。土壤的碱性还决定于土壤胶体上交换性钠离子的数量 。通常把交换性钠离子的数量占交换性阳离子数量的百分比 ，称为土壤碱化度。一般碱化度为5—10%时，称为弱碱性 土，＞20%的称为碱性土。
土壤胶体按其成分不同，可以分以下三类： （一）无机胶体 （二）有机胶体 （三）有机无机复合胶体
a
2
三、土壤胶体的构造
（一）微粒核（胶核） 微粒核是胶体微粒的核心部分，它是
由组成胶体微粒的基本物质（黏土矿物、腐 殖质、蛋白质等）的分子群所组成。 （二）决定电位离子层（双电层内层） （三）补偿离子层（双电层外层） 1．非活性层 2．扩散层

简易土工试验培训PPT 精品
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

容重 ）
mw
W /V
m
(W s W w ) /(Vs Vv )
mg / V g 9.81
ms
(kN / m3)
A
Va
Vv
W
Vw V
S
Vs
范围：16~22
质量 mass
体积 volume
分析：密度和重度综合反映了土的物质组成与结构 9
10
（3）饱和重度（密度） （saturated unit weight）
L—low liquid limit H—high liqiud limit C—clay M—milt O—organic
CL(CLO)
CH(CHO)
Ip=10
IMp=L7 (MLO)
MH(MHO) wL 43
国家标准《土的分类标准》(GBJ145-90)中的塑性图
Ip
CH—高液限黏土 CL—低液限黏土 MH—高液限粉土 ML—低液限粉土
（5）水下重度（浮重 度）（也叫有效重度，
ma(≈ 0)
submerged unit
weight，buoyant unit weight）
mw
' ms Vs w g m
V
A
Va
Vv
W
Vw V
sat w
ms
一般从地下水位以下取出的
S
Vs
土其天然重度可作为饱和重度。
当土处于地下水位以下时，
则受到水的浮力作用，单位土 体积中颗粒的有效重力，
土中颗粒的质量100% ms
S
Va Vv
Vw V
Vs
含水率为实测指标，是
计算干密度、孔隙率和饱
质量 mass