土质学与土力学Word文件下载.docx
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三含水量试验·
12
四比重试验·
14
五界限含水量试验(液塑限联合测定法)·
17
六压缩试验(杠杆式压缩仪法)·
20
七直接剪切试验·
24
八三轴剪切试验·
27
九击实试验·
31
一颗粒分析试验
颗粒分析就是用试验的方法求出小于某种粒径的颗粒所占土质量的百分数。
一、试验目的
通过颗粒组分分析可以了解土中颗粒大小的分配情况,并能为土的分类及概略判断其工程地质性质、建材选料提供所需的材料。
二、试验方法
颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法,对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定,而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。
筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子,并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组,然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。
1筛析法
(一)仪器设备
(1)标准筛一套:
孔径分别为5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm;
(2)普通天平:
感量0.1g,称量500g;
(3)振筛机:
筛析过程中能上下震动;
(4)其他:
磁钵及橡皮头研棒、毛刷、白纸、尺等。
(二)操作步骤
1.用研棒轻轻碾压风干土,使之分散成单粒,用四分对角法取出代表性的试样,取样数量见表1–1。
2.将试样过孔径为2mm的筛,分别称出筛上和筛下土粒的质量。
3.取2mm筛上试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中;
取2mm筛下试样倒入依次叠好的最上层筛中,进行筛析。
细筛宜放在振筛机上震摇,震摇时间一般为10~15min。
4.由最大孔径筛开始,顺序将各筛取下,在白纸上用手轻叩摇晃,如仍有土粒漏下,
表1-1筛析法取样数量
颗粒尺寸(mm)
取样数量(g)
<2
100~300
2~10
300~1000
10~20
1000~2000
20~40
2000~4000
>40
4000以上
应继续轻叩摇晃,至无土粒漏下为止。
漏下的土粒应全部放入下级筛内。
并将留在各筛上的试样分别称量,准确至0.1g。
5.各细筛上及底盘内土质量总和与筛前所取2mm筛下土质量之差不得大于1%;
各粗筛上及2mm筛下的土质量总和与试样质量之差不得大于1%。
(三)试验注意事项
1.将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。
2.筛析法采用振筛机,在筛析过程中应能上下振动,水平转动。
3.称重后干砂总重精确至
2g。
4.若2mm筛下的土,小于试样总质量的10%,则可省略细筛筛析;
若2mm筛上的土,小于试样总质量的10%,则可省略粗筛筛析。
(四)计算及误差分配
1.计算各粒组的百分含量,准确至小数后一位。
式中
—粒组百分含量,%;
—某粒组质量,g;
—试样质量,g
2.各筛盘及底盘上的土粒质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1%。
否则应重新试验。
若两者差值<1%,可视试验过程中,误差产生的原因,分配给某些粒组,最终各粒组百分含量之和应等于100%。
3.若粒径<0.1mm的含量大于10%,则将这一部分用沉降法继续分析。
4.绘制颗粒大小分布曲线。
以小于某粒径的土质量百分数为纵坐标,颗粒直径(mm)的对数值为横坐标,绘制颗粒大小分配曲线。
5.求不均匀系数(Cu)和曲率系数Cc
不均匀系数(Cu)按Cu=
公式计算。
式中Cu—不均匀系数(Cu≥5,不均匀土;
Cu<
5,均匀土);
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10%。
曲率系数(Cc)按Cc=
式中Cc—曲率系数(Cc=1~3,级配连续土;
Cc>
3或Cc<
1,级配不连续土);
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%。
6.不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣:
如果Cu≥5且Cc=1~3,级配良好的土;
如果Cu<
5或Cc>
1,级配不良的土。
2比重计法
比重计分析法是将一定量的土样(粒径<0.1mm)放在量筒中,加水制成一定量的土悬液(例如1000cm3),经过搅拌,使土的大小颗粒在水中均匀分布,成为均匀浓度的土悬液。
静止悬液,让土粒沉降,在土粒下沉过程中,用比重计在悬液中测读出对应于不同时间的不同悬液密度,根据比重计读数和土粒的下沉时间,计算出粒径小于某一粒径D(rnm)的颗粒占土样总重的百分数。
1.比重计
甲种比重计刻度单位以20℃时每1000ml悬液内所含土粒质量的克数表示,刻度﹣5~50,最小分度值为0.5。
乙种比重计刻度单位以20℃时每1000ml悬液的密度表示,自0.995~1.020,最小刻度单位为0.0002。
2.量筒容积1000、500和250mL;
3.筛孔径0.075mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm、1mm、2mm;
4.烘箱(自动恒温控制);
5.天平称量500g,感量0.01g;
6.温度计刻度0~50℃,最小刻度单位0.5℃;
7.搅拌器;
8.煮沸设备(附冷凝管);
9.化学药品(浓度25%氨水,4%六偏磷酸钠);
10.蒸馏水或清水(可取原地下水做比较试验,如对试验无影响可采用清水或自来水);
11.三角烧瓶、洗瓶、烧杯、蒸发皿、瓷皿、钵及橡皮头研棒,量杯,秒表、干燥器等。
1.比重计分析可采用天然含水量的土样来进行,若土样在分析前无法测定代表性的
天然含水量时,允许用干土或风干土进行分析;
2.取代表性干土样100~300g,放入瓷钵体内,用橡皮头研棒研散,然后过0.5mm筛,如土中含大于0.5mm的颗粒时,需求出占试样总重的百分数,如数量多时则要用筛进行大于0.5mm的颗粒分析;
3.根据干土或估计土的含水量,秤取一定数量的试样(秤量准确至0.01g);
使试样干重约为:
粘土20g,粉质粘土30g,粘质粉土40g作为分析之用。
并另取两个以上土样测定风干含水量(试样中易溶盐含量>0.5%时须进行洗盐);
4.在盛有试样的三角烧瓶中,注入蒸馏水,使悬液体积约达200cm3,将瓶稍加摇荡后,放在煮沸设备上,用连接冷凝管下端的橡皮塞塞紧瓶口,进行煮沸,沸腾1小时后,冷却至室温。
5.取1000cm3量筒一只,在量筒口放一大玻璃漏斗,并取0.1mm筛子1只,将烧瓶内土液倒入筛中,使过筛的土液进入量筒,反复用蒸馏水冲洗,直至小于0.1mm颗粒全部进入量筒;
6.将留在0.1mm筛上的砂粒洗入蒸发皿内,倾去上部清水,烘干秤重,准确至0.01g,
然后进行筛分析,求出0.5~0.25mm和0.25~0.1mm粒粗土重。
7.注蒸馏水(或清水)入量筒,加4%浓度的六偏磷酸钠10mL,使筒内悬液达1000mL;
8.另取量筒一只,盛蒸馏水(或清水)1000cm3,将比重计放在其中,每逢需用比重计时,在前1分钟读出并记录比重计在蒸馏水(或清水)中的读数。
每次用毕后,洗净放回蒸馏水(或清水)中。
9.用搅拌器在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌约1min,往返各约30次,使悬液均匀分布。
10.取出搅拌器,同时立即计时。
测经1、2、5、15、30、60、120和1440min时的比重计读数和悬液温度。
每次读数均应在预定时间前10~20s将比重计小心放入悬液接近读数的深度,而且不得贴近筒壁。
11.比重计读数均以弯液面上缘为准。
甲种比重计应准确至0.5,乙种比重计应准确至0.002。
每次读完后立即取出比重计放入有蒸馏水的量筒中。
1.每次测得悬液密度后,应将比重计轻轻放在盛水的量筒中。
2.比重计读数要迅速准确,不宜在悬液中放置时间过久。
在正式试验前,必须多次练习比重计的准确读数方法。
3.试验前量筒应放在固定平稳的地方,不得移动,并保持悬液温度稳定。
(四)计算及作图
1.L值的求法
L=L0+L1-
式中L—土粒有效沉降距离(cm);
L0—浮泡中心至最底刻度的距离(cm);
L1—最底刻度至读数之间的距离(cm);
V0—比重计浮泡体积(cm3);
A—1000mL量筒的横断面积(cm2)。
2.计算土粒直径(d)
式中d—土粒直径(mm);
η—水的动力粘滞系数(g/cm﹒s);
—土粒密度(g/cm3);
—水的密度(g/cm3);
g—重力加速度(cm/s2);
L—某一时间内的土粒沉降距离(mm);
t—沉降时间(s);
Κ—粒径系数。
对于某一种土而言,当温度一定时,
、
及η均为定值,故
为一常数(表1–2)。
表1–2粒径系数(Κ)值表
温度
(℃)
土粒密度(g/cm3)
2.45
2.50
2.55
2.60
2.65
2.70
2.75
2.80
2.85
5
0.1385
0.1360
0.1339
0.1318
0.1298
0.1279
0.1261
0.1243
0.1226
6
0.1365
0.1342
0.1320
0.1299
0.1280
0.124
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- 土质 土力学