公路检测工程师《道路工程》知识点:土的力学性质试验

　　击实的工程意义及试验原理

　　1)工程意义

　　工程中需要对土施加一定的功，使其变得密实从而具备强度，在功一定的情况下，土被压实的程度和含水率有关，击实试验就是模拟现场施工或压实条件，寻找在该条件下达到最大干密度的含水率，并以此作为现场压实的评定依据—压实度。

　　2)原理：击实是指采用人工或机械对土施加夯压能量(如打夯、碾压、振动碾压等方式)，使土颗粒重新排列紧密,对于粗粒土因颗粒的紧密排列，增强了颗粒表面摩擦力和颗粒之间嵌挤形成的咬合力;对细粒土,则因为颗粒间的靠紧而增强粒间的分子引力,从而使土在短时间内得到新的结构强度。在击实的过程中，由于击实功系瞬时作用土体，土体内的气体部分排除，而所含的水量则基本不变。击实试验分轻型击实和重型击实。两者的本质区别是击实功不同，重型击实法的单位击实功为轻型击实法的4.5倍。

　　室内击实试验

　　1)适用范围

　　本试验适用于细粒土，分轻型击实和重型击实。小试筒(直径10cm×12.7cm)适用于粒径不大于20mm的土，大试筒(直径15.2cm×17cm)适用于粒径不大于40mm的土。当最大粒径≥40mm，且该粒级含量大于5%时，应用大尺寸试筒进行击实，或进行最大干密度矫正。筒的最小尺寸大于最大粒径5倍以上，击实层厚度大于粒径的3倍以上。当细粒土中粗粒土的含量大于40%或粒径大于0.005mm的大于总含量的70%，还应做粗粒土最大干密度试验 ，其结果与重型击实结果比较，最大干密度取两种结果大的一种。

　　2)试验步骤：

　　(1)试样制备：根据工程要求，按规定选择轻型或重型试验方法。根据土的性质(含易击碎风化石数量多少，含水率高低,)按表2-14规定选用干土法(土不重复使用)或湿土法。对于高含水率土宜选用湿法。

　　土的击实特性

　　(1)击实曲线有个峰值,说明在一定的击实功作用下，只有当土的含水率为某一定值(最 佳含水率时,土才被击实至最大干密度。

　　(2)当土含水率偏干时,含水率的变动对干密度的影响要比含水率偏湿时的影响更为明显。

　　(3)击实曲线的右上侧为饱和曲线，击实曲线位于饱和曲线的左下侧。因为击实作用不能将土中封闭的气体排出，即击实土不可能达到完全饱和状态。

　　(4)不同土类的击实特性不同。含粗粒越多的土，其最大干密度值越大，而最 佳含水率越小。

　　记住公式

　　压缩系数 a=(e1-e2)/(p1-p2)

　　压缩指数 Cc=(e1-e2)/(lgp2-lgp1)

　　体积压缩系数mv=a/(1+e1)

　　压缩模量 Es=(l+e1)/a

　　先期固结压力和与土层天然固结状态判断

　　土层历史上所曾经承受过的最大固结压力，称为先期固结压力Pc。用来判断天然土层的固结状态。天然土层可区分为下列三种固结状态。

　　(1)超固结状态:该天然土层在地质历史上受到过的固结压力Pc大于目前的上覆压力的情况。 OCR>1

　　(2)正常固结状态:指的是土层在历史上最大固结压力作用下压缩稳定，但沉积后土层厚度无大变化，也没有受到过其他荷载的继续作用时的状态。 OCR=1

　　(3)欠固结状态:土层历史上曾在作用下压缩稳定，固结完成，以后由于某种原因使土层继续沉积或加载，形成目前大于Pc的自重压力，但因时间不长，作用下的压缩固结还没有完成，还在继续压缩中。因此这种固结状态的土层，是为欠固结。OCR<1

　　直剪试验又分为快剪、固结快剪和慢剪三种方法。

　　(1)快剪，竖向压力施加后立即施加水平剪力，而且剪切速率也很快，从加荷至剪坏只有3-5min。由于速度快，可认为土样没有排水固结，模拟不排水过程，排水不良、施工快。

　　(2)固结快剪，竖向压力施加后，给予充分时间使土样排水固结，固结终了后再施加水平剪力，在3-5min中把土样剪坏，即剪切时模拟不排水条件。竣工久，荷载突然增大

　　(3)慢剪，竖向压力施加后，给予充分时间使土样排水固结，固结终了后再施加水平剪力，使土样在受剪过程中，一直有充分时间排水和应变。透水好、荷载增加慢

　　上述三种方法对粘性土是有意义的，但对于渗透性大的砂性土都是排水剪。

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