高等土力学总结
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1、塑限:粘性土呈塑态与半固态的分界含水率称为塑限Wp。
2、有效应力:土体内单位面积上固体颗粒承受的平均法向力,σ‘=σ-u,有效应力数值上等于总应力σ减去孔隙水压力u。
3、渗透系数:渗透系数K是综合反映土体渗透能力的一个指标,是一个待定的比例系数,其物理意义为单位水力坡降(即i=1)时的渗透速度。
4、附加应力:是指荷载在地基内引起的应力增量。
是使地基失去稳定产生变形的主要原因。
通常采用布辛涅斯克理论公式计算。
或从建筑物建造后的基底压力中扣除基底标高处原有土的自重应力后,才是基底平面处新增加于地基表面的压力,即基底附加应力。
5、分层总和法:是指将地基沉降计算深度内的土层按土质和应力变化情况划分为若干分层,分别计算各分层的压缩量,然后求其总和得出地基最终沉降量。
这是计算地基最终沉降量的基本且常用的方法。
6、土的抗剪强度:土抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限强度,包括内摩擦力和内摩擦角(粘性土还包括其粘聚力C)。
抗剪强度可通过剪切试验测定。
7、粘聚力:粘聚力又叫内聚力,是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力,这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。
8、含水量:含水物质中所含水分量占该物质总重量的百分比(重量含水量)或所含水分的体积占该物质总体积的百分比(容积含水量)。
1、土的三相比例指标中,土的密度和土的重度、土粒比重和土的含水率三个指标是通过试验测定的,测定这三个基本指标后,可以推导其余各个指标。
2、土的级配是否良好,常用_不均匀系数Cu_和曲率系数Cc两个指标综合确定。
3、前期固结压力大于现有覆盖土重的土称为_超固结土__土。
4、地基的总变形量由_瞬时沉降变形_______、固结变形和次固结变形这三部分组成。
5、有效应力原理公式表达式为__σ=σ’+u_。
6对挡土墙稳定性进行验算是指抗滑稳定验算验算和抗倾覆验算及地基土的承载力验1、土中的水中(C.重力水)能够传递静水压力。
2、表征土软硬状态的指标是(D.液性指数 )3、土体具有压缩性的主要原因是(B.主要是由孔隙的减少引起的)4、地下水位下降会引起(D.土中有效应力增加 )5、在软土地基上填筑路堤,最主要的问题是(A.稳定问题 )。
一、名词解释 1、固结:根据有效应力原理,在外荷载不变的条件下,随着土中超静孔隙水压力的消散,有效应力将增加,土体将被不断压缩,直至达到稳定,这一过程称为~。
单向固结:土体单向受压,孔隙水单向渗流的条件下发生的固结。
2、固结度:在某一荷载作用下,经过时间t后土体固结过程完成的程度。
3、平均固结度:在某一荷载作用下,经过时间t后所产生的固结变形量与该土层固结完成时最终固结变形量之比称为~。
4、固结系数:反映土的固结特性,孔压消散的快慢,与渗透系数k成正比,与压缩系数a成反比,(1)vvwkeCaγ+=⋅ 5、加工硬化(应变硬化):正常固结粘土和松砂的应力随应变增加而增加,但增加速率越来越慢,最后趋于稳定。
6、加工硬化定律(理论):计算一个给定的应力增量引起的塑性应变大小的准则。
7、加工软化(应变软化):在密砂和超固结土的试验曲线中,应力一般是开始时随应变增加而增加,达到一个峰值后,应力随应变增大而减小,最后趋于稳定。
8、压硬性:土的变形模量随围压增加而提高的现象。
9、剪胀性:由剪应力引起的体积变化,实质上是由于剪应力引起的土颗粒间相互位置的变化,使其排列发生变化,加大颗粒间的孔隙,从而体积发生了变化。
10、屈服准则:可以用来弹塑性材料被施加应力增量后是加载还是卸载或是中性变载,即是否发生变形的准则。
屈服准则用几何方法来表示即为屈服面(轨迹)。
11、流动准则:在塑性理论中,用于确定塑性应变增量的方向或塑性应变增量张量的各个分量间的比例关系的准则,也叫做正交定律。
塑性势面g与屈服面f重合(g=f),称为相适应的~;如果gf≠,即为不相适应流动规则。
12、物态边界面:正常固结粘土'p,'q和v三个变量间存在着唯一性关系,所以在 ''pqv−−三维空间上形成一个曲面称为~,它是以等压固结线NCL和临界状态线CSL为边界的。
13、临界状态线:初始等向压缩曲线由于偏应力的增加,土体中剪应力增加,孔隙比改变,AB曲线在三维空间坐标系中脱离原水平面e-p向上方移动,达到破坏时,对应的空间曲线叫~。
一、高等土力学研究的主要内容答:土力学主要是研究土的物理、化学、和力学特性以及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的工程性状。
高等土力学则是深化上述研究,重点研究先进的土工试验(实验)方法和设备、土体本构关系、塑性特性、强度、渗流、固结、压缩及其机理。
二、与上部结构工程相比,岩土工程的研究和计算分析有什么特点?答:1)岩土工程的规模和尺寸比一般的结构工程大得多,其实际范围是空间半无限体,工程计算分析中采用的边界是近似和模糊的;2)岩土的各种参数是空间的函数,参数的变异性大,变异系数在0.1-0.35,有的可能超过0.4,并且土性之间或不同点的土性具有较强的相关性,包括互相关和自相关;3)岩土属于高非线性材料,在不同的应力水平下变形特性不同,岩土工程的极限状态方程也经常是高度非线性的,并且诱发极限状态的原因或作用多种多样;4)岩土试样性质与原状岩土的性质往往存在较大的差别,即使是原为测试,反应的也仅仅是岩土的“点”性质(如现场十字板强度试验)或“线”性质(如静力触探实验)。
而岩土工程的行为往往由它的整体空间平均性质控制,因此在岩土工程可靠度分析中,要注意“点”、“线”到空间平均性概率统计指标问题5)由于上述岩土性质和岩土工程的不确定性加之推理的不确定性(如有目的的简化),岩土工程的计算模型往往具有较大的不确定性或者不精确性,并且除了上述3)中提到的在岩土工程中针对不同原因和作用,会有不同的极限状态方程外,对同一计算参数也存在不同的计算表达式;6)施工工艺,施工质量及施工水平等会对岩土工程的性质和功能产生很大的影响。
三、土的特性答:1土的变异性大,离散性大,指标值合理确定很困难。
2土的应力应变关系是非线性的,而且不是唯一的,与应力历史有关。
3土的变形在卸载后一般不能完全恢复,饱和粘土受力后,其变形不能立刻完成,而且要经过很长一段时间才能逐渐稳定。
4土的强度也不是不变的,它与受力条件排水条件密切相关。
1.简述强度折减法的原理及分析过程抗剪强度折减系数法的理论2.1抗剪强度折减系数法的概念抗剪强度折减系数(SSRF:Shear Strength Reduction Factor)定义为:在外荷载保持不变的情况下,边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。
这里定义的抗剪强度折减系数,与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。
2.2抗剪强度折减系数法的具体内容折减系数sF的初始值取得足够小,以保证开始时是一个近乎弹性的问题。
然后不断增加sF的值,折减后的抗剪强度指标逐步减小,直到某一个折减抗剪强度下整个土坡发生失稳,那么在发生整体失稳之前的那个折减系数值,即土体的实际抗剪强度指标与发生虚拟破坏时折减强度指标的比值,就是这个土坡的稳定安全系数。
2.3抗剪强度折减系数法的优点结合有限差分法的抗剪强度折减系数法较传统的方法具有如下优点:(1)能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算;(2)考虑了土体的本构关系,以及变形对应力的影响;(3)能够模拟土坡的边坡过程及其滑移面形状(通常由剪应变增量或者位移增量确定滑移面的形状和位置);(4)能够模拟土体与支护结构(超前支护、土钉、面层等)的共同作用;(5)求解安全系数时,可以不需要假定滑移面的形状,也无需进行条分。
2.简述确定土体临界失稳模式最优化方法的数学模型及其分析过程3.结合塑性力学上限定理,简述斜条分法作为土体稳定上限解的理论依据4.如何理解垂直条分法作为土体稳定分析的下限解5.边坡稳定、土压力和地基承载力的联系和区别?P323-324什么是加工硬化?什么是加工软化?金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象,称加工硬化或冷作硬化。
岩土中什么是压硬性?剪胀性?压硬性随着压缩过程的进行,岩土的压缩模量逐步提高的现象,如应力应变曲线逐步变缓,就是压硬性的表现。
高等土力学高等土力学土力学是固体力学的一个重要分支学科,研究土体受力、变形、稳定和断裂等问题,对于土木、水利、矿业、建筑、冶金、交通、能源等领域具有非常重要的应用价值。
高等土力学是土力学的进一步深化和拓展,旨在揭示土体行为的基本机理与规律,并将其应用于土工工程的设计与施工中。
一、土体的物理力学特性土体是一种非常复杂的多相材料,具有以下几个特征:1、多孔性:土体内部的空隙很多,其中包含了空气和水,土体中包括空气、水和固体三种相,因此土体的性质具有一定的变异性。
2、均质性:土体是由许多微观细小的粒子组成的,粒子之间没有明显的结构和规律,因此具有均质性。
3、存在粒度分布和排列:土体中各种粒度的颗粒分布不均匀,且排列方式不同,因此土体的物理性质会受到粒度分布和排列方式的影响。
4、可塑性强:由于土体微观结构的特殊性质,使得土体在受到外部作用力时,可以发生形变而不破裂,因此土体具有一定的可塑性。
基于以上这些特点,我们可以进行土体的物理力学性质的研究,其中包括土体的物理化学性质、力学性质、流动性质、耦合性质等。
二、土体的力学特性1、应力-应变关系应力-应变关系是研究土体力学特性最基本的一个问题。
土体受到外部作用力后,会发生应变状态,这种应变状态可以被分为弹性应变和塑性应变。
其中弹性应变是一种恢复性变形,随着外力的消失,它会消失。
而塑性应变是一种永久性变形,即在改变外部应力状态的情况下,它不会消失。
需要注意的是,土体的应力-应变关系是非线性的,存在极限的应力和应变,当超过了这个范围后,土体会发生破坏。
2、孔隙水压和渗透性由于土体是多孔介质,其中包含了孔隙水和固体颗粒,因此导致土体独特的水文力学性质。
土体内部的孔隙水会受到地下水的压力影响,产生水压。
当土体的孔隙水压升高时,它会改变土体的应力状态和应变状态。
另一方面,由于水分子的特殊性质,使得土体的渗透性是与孔径大小、孔隙分布和分布方式等因素相关的。
这些因素将影响土体内部的流体介质的运动。
高等土力学高等土力学是在本科土力学教材的基础上的进一步延伸,共分七章,包括:土工试验与测试,土的本构关系,土的强度,土中水与土中渗流及其计算,土的压缩与固结,土工数值计算(包括土体稳定的极限平衡计算,土的渗流与固结的有限元计算)。
二、本 构 关 系“本构关系”是英文Constitutive Relation 的意译。
在力学中,本构关系泛指普遍的应力—应变关系。
因为在变形固体力学中,应力不只与应变有关.而且还与物体的加载历时(应力历史)、加载方式(或应力路径)以及温度和时间有关。
因此材科的本构关系或普遍的应力—应变关系可以表示为; 应力路径等),,,(T t f ij ij εσ=式中t 为加载历时,T 为温度。
例如,弹性力学中的广义定律就是最简单的材料本构关系,它不计时间、温度和应力路径及应力历史的影响。
因此应力和应变之间存在着唯一对应的关系。
当材料应力超出弹性范围而进入塑性阶段时,应力和应变之间就没有唯一的对应关系,而是要受应力历史或应力路径的影响,这时材料的应力—应变关系就称为塑性本构关系。
塑性本构关系要比弹性本构关系复杂得多。
如果再考虑材科应力—应变关系随时间和温度的变化,本构关系持更加复杂。
本书所要讲的岩土本构关系主要是指与时间和温度无关的塑性本构关系。
各种本构关系的特点1.弹性本构关系类型和分类弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系如图1所示,线弹性本构关系即一般的弹性力学,其应力—应变关系服从广义Hooke 定律。
非线性本构关系的应力—应变曲线是非线性的,但是加卸载仍然沿着一条曲线。
弹性本构关系的基本特征是:1) 应力和变形的弹性性质或可逆性;2) 应力与应变的单值对应关系或与应力路径相应力历史的无关性。
即无论材料单元在历史上受过怎样的加卸载过程或不同的应力施加路径,只要应力不超过弹性限度,应力与应变都是一一对应的;3) 应力与应变符合叠加原理;4) 正应力与剪应变、剪应力和正应变之间没有耦合关系。
高等土力学期末考试试题汇总.总结高等土力学期末考试试题汇总.总结1、填空:主要影响土的因素应力水平,应力路径,应力历史2、填空:土的主要应力应变特性非线性,弹塑性,剪胀性3、概念:应力历史:包括自然土在过去地质年月中受到固结和地壳运动作用刘翰青一、论述题邓肯-张模型中参数a,b,B各代表什么含义?他们是怎样确定的?答:在邓肯-张模型中,a,b为试验常数。
在常规三轴压缩试验中,式子可写为由于δ2=δ3=0,所以有 =在起始点,有ε1=0, Et=Ei, 则Ei=1/a, 即a代表试验起始变形模量Ei的倒数。
当ε1趋向于﹢∞时,有s1-s3=(s1-s3)ult=1/b则b为极限应力偏差的倒数B为体变应量,在E-B模型中提出,用来代替切线泊松比γt。
其中,B与δ3有关。
a,b,B通常用阅历公式计算确定:二、名词解释次弹性模型:是一种在增量意义上的弹性模型,亦即只有应力增量张量和应变增量张量间存在一一对应的弹性关系,因此,也被称为最小弹性模型。
一般函数关系为dσij = Fij (σmn , dεkl),或dεij= Qij (εmn, dσkl)韩凯1:什么是加工硬化?什么是加工软化?答:加工硬化也称应变硬化,是指材料的应力随应变增加而增加,弹增加速率越来越慢,最终趋于稳定。
加工软化也称应变软化,指材料的应力在开头时随着应变增加而增加,达到一个峰值后,应力随应变增加而下降,最终也趋于稳定。
2说明塑性理论中的屈服准则、流淌规章、加工硬化理论、相适应和不相适应的流淌准则。
答:在多向应力作用下,变形体进入塑性状态并使塑性变形连续进行,各应力重量与材料性能之间必需符合肯定关系时,这种关系称为屈服准则。
屈服准则可以用来推断弹塑性材料被施加一应力增量后是加载还是卸载,或是中性变载,亦即是推断是否发生塑性变形的准则。
流淌规章指塑性应变增量的方向是由应力空间的塑性势面g打算,即在应力空间中,各应力状态点的塑性应变增量方向必需与通过改点的塑性势能面相垂直,亦即=(1)流淌规章用以确定塑性应变增量的方向或塑性应变增量张量的各个重量间的比例关系。
高等土力学学习总结姓名学号在*老师悉心教导下,通过一个学期对高等土力学的学习,我们对高等土力学有了初步的了解。
在这个学期的十一次课中,我们主要学习了第一、二、三章的内容。
在第一章中,我们学习了土的有效应力原理和应力路径,土是一种分散颗粒的集合体,一般由固、液、气三相物质组成,我们把土颗粒(固相)间直接接触产生的应力叫做土的有效应力,它是土体产生形状和体积变化的根本原因;应力路径是指土体在外荷载作用下,各点应力在应力坐标图中的移动轨迹,应力路径可以分为总应力路径和有效应力路径两种。
第二章中,我们学习了土的压缩固结理论,在这一章中,我们研究了影响压缩实验成果的因素,并讨论了地基沉降计算、单向渗透固结理论中的一些问题及二向三向固结课题、次固结问题等。
第三章中,我们学习了土的抗剪强度问题,分别分析了砂土和粘性土的抗剪强度的组成和影响因素。
下面就各章所学知识点做一个简单的总结:1 有效应力原理及应力路径在第一章有效应力原理及应力路径中,我们学习了有效应力原理的概念,有关面积系数的问题,水下土体和毛细升高带土体中有效应力问题、渗流引起的有效应力问题、外荷载引起的土中超静水压力及其向有效应力的转化,有关术语的概念区别,孔隙压力系数,三相土的空隙气压力和空隙水压力,应力路径及应力路径对土应力—应变关系的影响等问题。
1.1 有效应力土是一种分散颗粒的集合体,一般由固、液、气三相物质组成,我们把土颗粒(固相)间直接接触产生的应力叫做土的有效应力,它是土体产生形状和体积变化的根本原因。
1.2 面积系数问题面积系数主要包括有效应力传递面积系数a和孔隙水面积系数X两种,其中有效应力传递面积系数a也就是土颗粒接触面的面积系数,一般没有可靠的试验手段来测定它,而且它的绝对值对土性无多大意义,所以我们只需着重研究孔隙水面积系数X,并用X反推土断面上的有效应力。
通过饱和水状态下对孔隙水面积系数X的测定,普遍得出X接近并略小于1的结论,这说明土颗粒接触面积相比孔隙水面积非常小,但由于土颗粒的刚度比孔隙水大得多,所以土颗粒接触点上的有效应力也是非常大的。
第一章土的结构与分类1.1土的形成(1)风化作用当沉积物暴露在大气中,风化作用可以引起土的成份逐步改变。
暴露的细粒沉积物处于干燥状态会产生收缩现象,导致风化过程的加速。
复杂的物理化学反应使软粘土地基地面表层形成类似超固结状态的硬壳层。
(2)固结作用沉积土在上覆土重作用下产生固结,土体孔隙比减小,强度提高,地基中地下水位下降也会使土体产生压密。
地震以及人类活动引起的动荷载也会使土体产生压密,特别是无粘性土效果更明显。
(3)自生作用和成岩作用自生作月是指沉积土在沉积处形成新的矿物。
自生作用可以使得土颗粒变得更有棱角、孔隙比减小和渗透性降低。
成岩作用是指因温度、压力和时间效应使沉织土由一种物质转化成另一种物质。
(4)溶解作用环境的改变可以导致离子交换和可溶盐的淋溶。
沉积物可以被不均匀的溶解作用以及紧接着的淋溶作用从沉积土中迁移。
士洞、溶洞是溶解作用的结果。
以上介绍土的形成。
地基土层的分布在很大程度上与地壳运动有关。
整个地球表面所经历的地质年代作用有四个基本过程:地壳运动、剥蚀作用、沉积作用、成岩作用。
它们成为一个永无休止的循环过程。
1.2土的组成1.2.1土的矿物成分一、非粘土矿物非粘土矿物又称原生矿物,通常是岩石碎屑或是形成岩石结构的矿物颗粒。
砾石、砂和粉砂都是由非粘土矿物组成的。
非粘土矿物的物理特性主要由矿物类型、颗粒粒径、形状、组构特性和大小分布范围来确定。
非粘土矿物化学性质稳定或较稳定,具有强或较强的抗水性和抗风化能力,可以看作惰性较大的物质,它们间相互作用的本质属于物理作用。
二、粘土矿物粘土矿物属次生矿物,是原生矿物进一步经化学风化形成的。
粘土矿物种类很多,主要有高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等,下面对它们作简略介绍: (1)高岭石高岭石水稳性好,可塑性低,压缩性低,亲水性差。
(2)蒙脱石蒙脱石可塑性高,压缩性高,强度低,渗透性小,液限可达150%-700%,塑性指数可达100-650.(3)伊利石伊利石力学性质介于高岭石和蒙脱石之间。
(4)绿泥石1.2.2土的三相及相互关系土是三相体,非饱和土由固相、液相和气相组成,饱和土只有固相和液相二相。
固相为土颗粒,液相一般为水,气相一般为空气。
1.3土骨架1.3.1土的颗粒及级配土的颗粒大小、形状及其级配对土的物理力学性质有重要影响,很多土的描述和分类也是以土颗粒大小作为依据的。
可以按土颗粒粒径大小将土颗粒分组,称为粒组。
目前国内外尚无统一的粒组划分方法。
常用的方法是按界限粒径200、20、2、0.075和0.005rnm将土粒分成六大粒组:漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒和粘粒,粗粒组与细粒组界限粒径为0.1mm。
土根据有机质含量分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭等四类。
其中有机质土根据含水量、液限、孔隙比等指标分为淤泥质土和淤泥两种,泥炭质土根据有机质含量又分细分为弱泥炭质土、中泥炭质土和强泥炭质土等三类。
1.4 特殊性土分类(1)盐渍土的分类1.《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)关于盐渍土的定义:土中易溶盐含量大于0.3%,并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性时,应判定为盐渍土。
2.《铁路工程地质勘察规范》(TB10012-2001)规定:当地表下1m 内土层易溶盐平均含量大于0.5%时,属盐渍土场地。
(2)膨胀土的分类含有大量亲水矿物,湿度变化时体积有较大变化,变形受约束时产生较大内应力的土,称为膨胀土。
其成因类型主要有湖积、河流堆积、滨海沉积和残积等四种类型。
(3)冻土的分类冻土是指温度低于或等于摄氏零度,且含有冰(或固态水)的各类土。
分类方法有以下两种:一种是根据冻土冻结状态持续时间长短的分类,这种分类为规范所采用;另一种是根据冻土的冻结状态分类。
我国冻土根据冻结状态持续时间的长短分为多年冻土、隔年冻土和季节冻土等三种类型。
(4)污染土的分类污染土是指由于致污物质(不包括核污染)侵入而改变了物理力学性状的土。
污染土的定名可在土原分类名称前冠以“污染”二字。
(5)风化岩及残积土的分类新鲜岩石在风化营力作用下,其结构、成份和性质已产生不同程度的变异,称为风化岩;当岩石已完全风化成土而未经搬运的风化残积物,称为残积土。
两者的共同之处在于均保持在其原岩所在的位置,没有受到搬运营力的水平搬运。
第二章土和路面基层材料试验检测方法第一节土的物理性质试验检测方法在道路建设中,土可被用作建筑材料,如作为路基、路面的构筑物;土也可作为建筑物周围的介质或环境,如隧道、涵洞及地下建筑等。
土和建筑是密不可分的,以致人们把建筑行业统称为土木工程。
然而,由于土是土粒、空气和水所组成的三相松散体,三相成分的比例不同,所运用的环境不同,使其物理和力学特性变为十分复杂。
所以,对土进行试验和检测是道路设计、施工和科研必不可少的工作,某种意义上讲是设计、施工和科研的基础。
工程概念上的土是由固体颗粒、水和气体三部分所组成的三相体系。
固体部分一般由矿物质所组成,有时含有有机质,由它构成土的骨架。
土骨架间布满相互贯通的孔隙,这些孔隙有时完全被水充满,称为饱和土;有时一部分被水占据,另一部分被气体占据,称为非饱和土;有时也可能完全充满气体,称为干土。
这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互作用决定土的物理力学性质及工程状态,一般可用相应的指标表示它们的物理性质及状态情况,工程设计和工程检验中要用到这些指标。
一、含水量试验方法(一)概述土的工程性质之所以复杂,其主要原因是含水量在土的三相物质中形成一不确定的因素,含水量的变化将使土的一系列物理力学性质随之而异。
土中含水量的不同,可使土成为坚硬的、可塑的或流动的土;反映在土的力学性质方面,能使土的结构强度、孔隙压力、有效应力及稳定性发生变化。
因此,土的含水量测试是研究土的物理力学性质不可缺少的工作。
(二)含水量的基本概念土中的水分为强结合水、弱结合水及自由水。
工程上含水量定义为土中自由水的质量与土粒质量之比的百分数,一般认为在100℃-110℃温度下能将土中自由水蒸发掉。
(三)烘干法烘干法是测定含水量的标准方法,适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质1.仪器设备(1)烘箱:可采用电热烘箱或温度能保持105℃-110℃的其他能源烘箱,也可用红外线烘箱。
(2)天平:感量0.01g。
(3)其他:干燥器、称量盒等。
2.试验步骤(1)取具有代表性试样,细粒土15-30g,砂类土、有机土为50g,放人称量盒内,立即盖好盒盖,称质量。
称量时,可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝码,移动天平游码,平衡后称量结果即为湿土质量。
(2)揭开盒盖,将试样和盒放入烘箱内,在温度105℃-110℃恒温下烘干。
烘干时间对细粒上不得少于8h,对砂类土不得少于6h。
对含有机质超过5%的土,应将温度控制在65℃-70℃的恒温下烘干。
(3)将烘干后的试样和盒取出,放入干燥器内冷却(一般只需0.5-1h即可。
冷却后盖好盒盖,称质量,准确至0.01g。
3.结果整理4.精密度和允许差本试验须进二次平行测定,取其算术平均值,允许平行差值应符合要求。
对于粗粒土,称量盒可采用铝制饭盒、瓷盆导,相应的土样也应多些。
(四)酒精燃烧法在土样中加入酒精,利用酒精能在土上燃烧,使土中水分蒸发,将土样烘干。
一般应烧三次,本法是快速测定法中较准确的一种,现场测试中用的较多。
1.仪器设备(1)称量盒。
(2) 天平:感量0,01g(3)酒精:纯度95%。
(4)滴管、火柴、调土刀等。
2.试验步骤(1)取代表性试样(粘质土5-10g,砂类土20-30g)放人称量盒内,称湿(2)用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中,直至盒中出现自由液面为止。
为使酒精在试样中充分混合均匀,可将盒底在桌面上轻轻敲击。
(3)点燃盒中酒精,燃至火焰熄灭。
(4)将试样冷却数分钟,按第2、3步的方法重新燃烧两次。
(5)待第三次火焰熄灭后,盖好盒盖,立即称干土质量,准确至0.1。
其余同烘干法。
(五)含水量的其他测试方法1. 红外线照射法标准烘干法和非标准法的区别在于烘干方式的不同。
红外线照射法系将上样置于红外线灯光之下烘千,通常将土样放于距光源5-15咖距离内照射约1h左右即可干燥。
试验证明,用此法所得结果较烘干含水量略大1%左右。
红外干燥箱体积小,有商业产品。
2. 炒干法用锅将试样炒干,适用于砂上及含砾较多的土。
3. 实容积法此法是利用根据波义耳一马略特定律设计的土壤水分速测仪,它通过测定土中固相、液相的体积,按土的经验比重值换算出土的含水量,适用于粘性土。
对于少量的试样测试快,而对批量试样则操作过于繁杂。
4,微波加热法微波是一种超高频的电磁波,微波加热就是通过微波发生器产生微波能,再把这个微波能用波导输送到微波加热器中,加热器中物体受到微波作用后就自身发热。
对于土中的水分子来说,其电荷分正、负两种,在微波场作用下不断快速排列和换向,这种运动使水分子本身发热、蒸发。
微波加热器可用商业产品家用微波炉,一批土样一般儿分钟就可烘干。
经试验对比多数土的测试结果与标准烘干法相对误差小于 1.5%。
但对一些含金属矿物质的土不适用,因为一些金属物质本身在微波作用下发热,其温度会超过:100℃,从而损坏微波炉。
5.碳化钙气压法碳化钙为吸水剂。
将一定量的湿土样和碳化钙置于体积一定的密封容器中,吸水剂与土中的水发生化学反应,产生乙炔气体,乙炔气体在密封容器中产生的压强与土中水分子质量成正比。
美国1967年就将此法列入公路规程,我国现行《公路土工试验规程》也列入了此法。
此法的缺点是要求一种性能稳定的电石粉,而这种要求对试验需求量小,商业社会的今天不易达到。
(六)特殊土的含水量测试方法1.含石膏土和有机质土的含水量测试法含石膏土和有机质土的烘干温度在110℃时,对含石膏土会失去结晶水,对含有机质土其有机成分会燃烧,测试结果将与含水量定义不符。
这种试样的干燥宜用真空干燥箱在近乎1个大气压力作用下将土干燥,或将烘箱温度控制在75℃-80℃,干燥8h以上为好。
2.元机结合料稳定土的含水量测试法无机结合料在国外常称为水硬性结合料。
它主要指水泥。
石灰。
粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰,所用术语水泥稳定土、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土等都是总称。
如水泥与水拌和就要发生水化作用,在较高温度下水化作用发生较快。
因此,需将水泥混合料放在原为室温的烘箱内,再启动烘箱升温,则在升温过程中水泥与水的水化作用发生较快,而烘干法又不能除去已与水泥发生水化作用的水,这样得出的含水量往往偏小,所以应提前将烘箱升温到110℃,使放人的水泥混合料一开始就能在:105℃-110℃的环境下烘干。
另外.烘干后冷却时应用硅胶作干燥剂。
二、密度试验方法(一)概述密度是土的基本物理性质指标之一,无论在室内试验或野外勘查以及施工质量控制中均须测定密度。