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试样击实:
将击实筒放在坚硬的地面上,取制备好的土样按所选击实方法分3或5次倒入筒内,每层按规定的击实次数进行击实)要求击完后余土高度不超过试筒顶面5mm。
用修土刀齐筒顶削平试样,称筒和击实样土重后用推土器推出筒内试样,测定击实试样的含水量和测算击实后土样的湿密度,依次重复上述过程将所备不同预定含水量的上样击完。
结果整理:
计算击实后各点的干密度pd。
以干密度pd为纵坐标,含水量w为横坐标,绘pd-w关系曲线,曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水量。
注意问题:
当土样中大于5mm粒径的土含量小于总含量的30%时,求出试料中粒径大于5mm颗粒含量的P值。
取出大子5mm颗粒,仅把小于5mm粒径的土做击实试验。
2.快剪试验
快剪试验就是在对试样施加法向压力和剪力时,都不允许试样产生排水固结,由于在直剪仪上下盒之问存在缝隙,要严格控制不排出一点水分是不可能的,为了消除这种影响,一般在试样上下放置不透水有机玻璃圆块代替透水石,并在圆块周边涂抹凡士林以阻止水分从缝隙中逸出。
待施加预定法向压力后,马上施加水平推力,并用较快的速率在3-5min内将试样剪损。
对某些渗透性强、含水量高、密度低的土要求在30-50s内剪损。
这种方法是用来模拟现场的土体较厚、渗透性较小、施工速度较快、基本上来不及固结就迅速加载而剪切的情况。
3.固结快剪试验
先使试样在法向压力作用下达到完全圃结,然后施加水平荷载进行剪切,在剪切时不让孔隙水排出,即不允许试样在剪切过程中发生固结,则剪切时要求与快剪方法相同。
这种试验方法用来模拟现场土体在自重和正常荷载作用下已达到完全固结状态,以后又遇到突然施加的荷载或因上层较薄、惨透注较小、施工速度较快的情况。
4.慢剪试验
先使试样在法向压力作用下达到完全固结,然后按1-4h将土样慢速施加水平剪力直至土样被剪损为止,这种试验方法是模拟现场土体已充分固结后才开始逐步缓慢地承受荷载的情况,此法所测定的强度指标可用于有效应力分析。
5.标准贯人试验
标准贯人试验是利用规定的落锥能量将圆筒形的贯入器打入钻孔底土中,根据贯人的难易程度来判定土的物理力学性质。
标准贯人装置锤重63.5kg,自由落距76cm,贯入器外径51mm,内径35mm,长500mm,为两个半圆管合成,下部有贯人器管靴。
贯入器上端连接外径42mm钻杆。
在将贯人器打入上层时,先打入15cm不计击数,续继贯人士中30cm,记录其锤击数即标准贯入击数N。
6、含水量试验方法
烘干法:
适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。
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,放人干燥器内冷却(一般只需0.5-1h即可。
冷却后盖好盒盖,称质量,准确至0.01g。
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)取代表性试样(粘质土5-10g,砂类土20-30g)放人称量盒内,称湿土质量。
(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。
7、特殊土的含水量测试方法
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。
无机结合料稳定土的含水量测试法:
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。
8、密度试验方法
测定密度常用的方法有环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法等。
环刀法:
适用于细粒土蜡封法、灌砂法、灌水法一般在野外应用:
适用于不能用环刀削的坚硬、易碎、含有粗粒、形状不规则的土,可用;
(1)按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样,整平两端,环刀内壁涂一薄层凡士林,刀口向下放在土样上。
正比。
通过测气体压强就可换算出相应的含水量。
(2)用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大子环刀直径的土柱,然后将环刀垂直下压,边压边削,至土样伸出环刀上部为止,削去两端余土,使与环刀口面齐平,并用剩余土样测定含水量。
(3)擦净环刀外壁,称环刀与土合质量叫,准确至0.1g。
3.结果整理4.精密度和允许差。
本试验须进行二次平行测定,取其算术平均值,其平行差值不得大于0.03g/cm3。
蜡封法:
此法系将不规则的土样(体积不小于5cm3)称其自然质量后,浸人熔化的石蜡中,使土样被石蜡所包裹,而后称其在空气中重与在水中重,并按公式计算土样密度。
(1)用削土刀切取体积大于30”试件,削除试件表面的松、浮土以及尖锐棱角,在天平上称量,准确至0.01g。
取代表性上样进行合水量测定。
(2)将石蜡加热至刚过熔点,用细线系住试件侵入石蜡中,使试件表面覆盖一薄层严密的石蜡,若试件蜡膜上有气泡,需用热针刺破气泡,再用石蜡填充针孔,涂平孔口。
(3)待冷却后,将蜡封试件在天平上称量,准确至0.01g。
(4)利用细线将蜡封试件置于天平一端,使其浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中,注意试件不要接触烧杯壁,称蜡封试件的水下质量,准确至0.01g,并测量蒸馏水的温度。
(5)将蜡封试件从水中取出,擦干石蜡表面水分,在空气中称其质量,将其与③)中所称质量相比,若质量增加,表示水分进入试件中;
若浸人水分质量超过0.03g,应重做。
(6)结果整理,其余同环刀法。
9、液塑限试验方法:
1、取有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。
过0.5m的筛。
取代表性上样200g,分开放入三个盛样皿中,加不同数量的蒸馏水,使土样的含水量分别控制在液限(a点)、略大于塑限(c点)和二者的中间状态b点)附近。
用调土刀调匀,密封放置18h以上。
2、将制备好的土样充分搅拌均匀,分层装人盛土杯中,试杯装满后,刮成与杯边齐平。
3、给圆锥仪锥尖涂少许凡士林,将装好土样的试杯放在联合测定仪上,使锥尖与土样表面刚好接触,然后按动落锥开关,测记经过5s锥的人土深度h。
4、去掉锥尖人土处的凡士林,测盛土杯中土的含水量w。
重复以上步骤对土样进行测试。
3.结果整理:
在双对数坐标纸上,以含水量w为横坐标,锥入深度h为纵坐标,点绘a、b、c三点含水量的h-w图,连接三点,应成一条直线。
在h-w图上,查得纵坐标入土深度h=20mm所对应的横坐标的含水量w即为该土样的液限含水量wL
10、砂的最大孔隙比的测定:
(1)取代表性试样约1.5kg,充分风干(或烘于),用手搓揉或用圆木棉在橡皮板上碾散,并拌和均匀。
(2)将锥形塞杆自漏斗下口穿人,并向上提起,使锥体堵住漏斗管口:
一并放人体积1000cm3量筒中,使其下端与量筒底相接。
(3)称取试样700g,准确至1g,均匀倒人漏斗中,将漏斗与塞杆同时提高,移动塞杆使锥体略离开管口,管口应经常保持高出砂面约1-2cm,使试样缓缓且均匀分布地落人量筒中。
(4)试样全部落人量筒后取出漏斗与锥形塞,用砂面拂平器将砂面拂平,勿使量筒振动,然后测读砂样体积,估读至5cm3。
(5)以手掌或橡皮塞堵住量筒口,将量筒倒转,缓慢地转动量筒内的试样,并回到原来位置,如此重复几次,记下体积的最大值,估读至5cm3。
(6)取上述两种方法测得较大体积值,计算最大孔隙比。
11、砂的最小孔隙比的测定:
(1)取代表性试样约4kg,按最大孔隙比测定的步骤处理。
(2)分三次倒入容器振击,先取上述试样600-800(其数量应使振击后的体积略大于容器容积的1/3)倒人1000cm3容器内,用振动仪以各(150-200)次/min的速度敲打容器两侧,并在同一时间内,用击锤于试样表面锤击30-60)次/min,直至砂样体积不变为止(一般约5-10min时)。
敲打时要用足够的力量使试样处于振动状态。
振击时,粗砂可用较少击数,细砂应用较多击数。
(3)如用电动最小孔隙比试验仪时、当试样同上法装人睿器后,开动电机,进行振击试验。
(4)按上述方法进行后两次加上的振动和锤击,第三次加上时应先在容器口上安装套环。
(5)最后一次振毕,取下套环,用修上刀齐容器顶面削去多余试样,称量,准确至1g,计算其最小孔隙比。
刚刚结束的四川水运检测师问答题
1、简述回弹仪送检定单位的条件。
2、简述混凝土外加剂使用时应注意的问题
3、试说明刚才屈服强度、抗拉强度、伸长率的物理意义及实际意义
4、试说明水泥质量控制的要点
5、试说明海洋工程钢筋混凝土的防腐措施
屈服强度是根据依次拉伸试验确定的,因为钢材下屈服点受试件的加载速度,截面形状和测量技术的影响较小,对同一种钢材有较稳定的数值,所以以下屈服点作为钢材的屈服强度,由于钢材载非弹性工作阶段时,钢材屈服并暂时失去继续承受荷载的能力,伴随产生很大的变形,因此钢结构设计常吧屈服点作为构件应力可以达到的极限,即把屈服强度作为钢材强度承载能力极限状态的标志。
抗拉强度是钢材破坏性能的极限,钢材屈服强度与抗拉强度的比值称为屈服比,它表明设计强度的一种储备,既要求结构安全可靠,又要求经济合理,所以在要求钢材屈服强度的同时,也要求钢材具有适当的抗拉强度。
伸长率表明钢材的塑性变形的发展能力,伸长率较高的钢材对调整结构中局部超屈服高额应力塑性内力重分布的进行和减少,以及结构脆性破坏的倾向性等有重要意义。
2007新大纲规定
1.考试题型共有四种形式:
单选题、判断题、多选题和问答题。
多选题选项全部正确得满分,选项部分正确按比例得分,出现错误选项该题不得分。
2.《地基与基础》考试包括:
土工试验基础知识35%、土工试验25%、土工合成材料15%、现场测试25%。
第一章土工基础知识
1、土的形成
我国的土大部分形成于第四纪或是新第三纪时期,按照地质营力和沉积条件可分为残积土(风化后在原处)和运积土。
当土中有机质含量大于5%-10%时会对工程产生不利影响。
岩石可分为:
岩浆岩、沉积岩、变质岩
2、土的组成
土由固相、液相和气相三相部分组成。
固相:
土由原生矿物(石英云母长石等)和次生矿物(高岭石蒙脱石等)组成,通过颗粒分析试验可以对土的级配进行确定,级配好的土压实度高、渗透性小、强度高。
液相:
分为结合水(吸附在颗粒表面)和自由水两种。
结合水:
物理化学作用,对细粒土的影响大。
自由水:
分为毛细管水和重力水。
毛细管水的作用是表面张力和重力。
重力水可以传递动水和静水压力,但不能承受剪力。
含水率测得是两者含量之和。
气相:
开口和闭口气泡。
闭口气泡使得土的渗透性减小,弹性增大,承载力降低,密度减小,变形缓慢。
3、国家标准《土的工程分类》规定:
采用粗细粒统一体系分类法。
工程用土主要是按照土的工程性质(如粒径、级配、塑性、有机质/压缩性等)进行分类。
其中主要性质有:
(1)颗粒粒径
工程上将相近粒径的土合成一组叫粒组,其中大于0.075mm的叫粗粒,其性质主要取决于粒径大小和级配。
小于0.075mm的叫细粒,其性质主要取决于矿物组成。
(2)塑性指数(Ip=Wl-Wp)
塑性指数相同,土的性质不一定相同,因为随着液限的变化土的性质变化也很大。
作为建筑地基的土,其分类可见教材第6页,要注意粒径和塑性指数对土分类的影响。
如细粒土分类的依据有粒径、塑性指数、稠度。
《港口工程地质勘察规范》(JTJ240-97)规定:
按颗粒级配或塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土
碎石土按照大于2mm粒径进行再分类
砂土按照小于2mm粒径进行再分类,用Cc、Cu表示组成特征(颗粒级配),密实度可由标贯击数判定。
粉土按照大于0.075mm粒径和粘粒含量以及塑性指数(小于10)进行再分类。
(冻胀最严重)
粘性土按照小于0.075mm粒径以及塑性指数(大于10)进行再分类。
天然含水率大于液限,天然孔隙比大于1.0的粘性土为淤泥性土
填土由人类活动堆积的土
塑性图(细粒土分类):
液限为横坐标,塑性指数为纵坐标。
有机土的测定:
(1)有机质呈黑色、青黑色或暗色,有臭味,弹性和海绵感。
(2)将试样放在105-110烘箱中,如试样的液限小于烘前的液限1/3时,试样为有机质。
需要说明的是:
各种分类法中没有软土、冻土、盐渍土的称谓,也没有有机土、砂、石料等。
4、土的结构
土粒可分为三种类型:
单粒结构:
在动力作用下易液化,如粉土。
絮凝结构:
孔隙大,对扰动敏感。
片堆结构:
各向异性。
5、土的物理性质指标
是最基本的工程特征,是衡量土的工程性质的关键。
(1)三相指标:
必须明确字母含义,m、V分别表示质量和体积;
a、W、s、v分别表示空气(air)、水(water)、土粒(soil)、孔隙(volume)。
必须清楚指标试验指标(天然密度ρ、含水率W、土粒比重Gs)和换算间接指标的含义和计算过程。
(可利用三相图辅助计算)
三项基本物理指标:
天然密度、含水率、相对密度。
干密度不属于试验指标。
密度
1)天然密度ρ:
总质量与总体积之比。
2)饱和密度ρsat:
孔隙全为土水的质量与总体积之比
3)浮密度ρ’:
土粒质量与同体积的水质量之差与总体积之比(饱和密度-1)
4)干密度ρd:
土粒质量与总体积之比,是填土施工的控制指标。
饱和密度>
天然密度>
干密度>
浮密度
5)含水率w:
水的质量与土粒质量之比。
6)土粒比重Gs:
土粒质量与同体积4摄氏度水的质量之比,数值上等于土粒密度。
7)孔隙比e:
孔隙体积与土粒体积之比(e=Gs/ρd-1=土粒比重/干密度-1)
8)孔隙率n:
孔隙体积与总体积之比(n=e/(1+e))
9)饱和度Sr:
水体积与孔隙体积之比.(含水率小并不意味着饱和度小)
注意:
孔隙体积=充水的孔隙和未充水孔隙体积
土的空隙体积为零不能说明土的密度最大。
不同土样(甲、乙)含水率与饱和度没有关系。
(2)无粘性土的相对密度
其性质主要取决于粒径、级配。
用相对密度来表示土的状态,掌握两个计算公式(P5)并判断土的相对密度。
干密度计算公式:
ρd=ρ/(1+W)
疏松土:
[0,1/3]中密土:
(1/3,2/3]
密实土:
(2/3,1]
(3)粘性土的稠度
三个界限含水量:
液限、塑限、缩限。
土从液限到缩限体积是不断减小的,缩限以后不再改变。
根据三个界限求得的指数为:
塑性指数和液性指数。
塑性指数:
Ip=WL-Wp,用整数表示(如15),可用来判别粘性土的分类。
其值越大表示越具有高塑性,粘粒含量越多。
?
液性指数:
IL=(W-Wp)/Ip
可判别粘性土状态。
坚硬:
IL≤0;
可塑:
0<
IL≤1.0;
流动:
IL>
1.0
含水率与软硬程度无关。
6、土中水的运动规律
(1)水的毛细作用主要存在于0.002-0.5mm的孔隙中,如细砂土、粉土、湿砂中。
湿砂土表现出的假粘聚力湿由于毛细压力形成的,不同于粘性土的粘聚力。
达西定律(V=ki):
认为渗透属于层流,一般只适用于砂性土。
对于粘性土由于存在结合水的粘滞作用,需要加入起始水力坡降进行修正(V=k(i-io))。
(3)渗透力是渗透水流作用于土体上的拖拽力,与水力坡降成正比。
当渗透力向上时,常常造成流砂、管涌等危害。
(4)冻土现象主要是指土体冻结时地面膨胀的冻胀现象和融化后土体强度急剧降低的冻融问题。
例题1已知土样体积V=37.5,湿土重Mo=0.6711N,烘干后重M=0.4915N,比重Gs=2.68,计算孔隙比和饱和度。
解:
公式:
e=Gs/ρd-1;
ρd=ρ/(1+W);
W=M水/M干土;
Sr=V水/V孔隙;
Gs=M干土/V土粒;
可求得:
(1)W=M水/M干土=(0.6711-0.4915)/0.4915=36.5%
ρd=ρ/(1+W)=67.11/37.5(1+0.365)=1.311
e=Gs/ρd-1=2.68/1.311-1=1.04
(2)V水=67.21-49.25=17.96
V土粒=M干土/Gs=49.15/2.69=18.27
V孔隙=V-V土粒=38.4-18.27=20.13
Sr=V水/V孔隙=17.96/20.13=89.22%
例题2某细粒湿土质量为190g,烘干后为145g,土样液限为36%,塑限为18%,则求土塑性指数、液性指数、状态并命名。
(1)塑性指数Ip=36%-18%=18命名为粘土。
(2)液性指数
含水率W=(190-145)/145=31.03%
Il=(W-Wp)/Ip=(31.03%-18%)/18%=0.72为可塑状态。
1、某1.5m3的土样,重度为17.5KN/m3,含水率30%,土粒重度27KN/m3,则土粒体积为多少?
(0.748m3)
2、若土样孔隙体积为土粒体积的0.95倍,若土样孔隙为水充满时(若土粒重度为27KN/m3),土样重度为多少?
(13.8KN/m3)
3、土样含水率15%,干重度16KN/m3,孔隙率0.35,天然重度10KN/m3,求饱和度。
(68.5%)
4、土的天然密度为1.7g/cm3,含水率22.2%,土粒比重2.727g/cm3,求孔隙比,孔隙率,饱和度。
(0.96,49%,62.9%)
5、含水率为4%的湿砂100kg,其中水的重量多少?
7、土样和试样制备
为保证试验成果的可靠性,要统一土样试样的制备方法和程序。
试样质量不是越大越好。
一般试验适用于粒径小于60mm的扰动土,并以含水率和密度作为控制指标。
原状土:
用铁皮筒或取土器(直径大于100mm)取土。
扰动土:
用四分法取样。
(1)原状土试样制备
环刀内壁涂凡士林;
环刀下压方向与天然土层方向一致;
余土进行含水量测定。
(2)扰动土试样制备
1)碾压过筛加水浸润一昼夜备用:
物理性质试验(液塑缩限)过0.5mm;
水理及力学性质试验(如直剪无侧限)过2mm:
击实试验过5mm。
2)试样制备:
击样法就是根据环刀体积算出所需土样数量,用单层或三层法击实。
压样法就是用静力压到所需密度,粘性土压时最好有排气孔和透水石。
两种方法对力学性质有一定的影响。
(3)试样饱和
1)浸水饱和法:
砂性土
2)毛细管饱和法:
渗透系数大于10-4cm/s的土,注意两端放滤纸和透水石,水面不要淹没试样,时间不少于2昼夜。
3)抽气饱和法:
渗透系数小于等于10-4cm/s的土(粘性土),需要凡士林密封,粘性土需静置10小时,饱和度不应低于95%。
需要掌握试样加水量的计算(P23)
第二章含水量及界限含水量试验
土工试验分为室内和现场试验。
含水量是施工质量控制的重要依据,界限含水量可用来计算塑性指数和液性指数,也是粘性土分类和估计地基承载力的依据。
可以判断土体状态和塑性范围。
1、含水量试验(试验步骤)
(1)烘干法
设备:
烘箱、天平(感量0.01g)、干燥器
数量:
15—30克,砂土稍多些。
温度:
105—110,有机土(含量大于5%)在65—70度烘干,结果一般比实际偏大。
时间:
粘性土大于8小时,砂土大于6小时。
烘干后放入干燥器冷却。
(2)酒精法
适用于现场。
燃烧3次。
结果略低于烘干法。
试验结果精确到0.1%(如15.2%)
测定原状土样的物理力学指标时,含水率可用重塑土样的含水率。
2、界限含水量试验
界限含水量是土的固有指标与环境无关。
(1)平衡锥式液限仪法
使锥体在15秒入土10mm时就是土的液限。
否则需要加水或吹干后再试验。
(2)液塑限联合测定法
理论依据:
根据极限平衡理论,当圆锥角为30度时,圆锥入土深度与含水量在双对数坐标上呈直线关系。
试验时使的锥体在5秒时分别下降3、17毫米左右(太大或太小时制样困难),然后再控制几组在3—17毫米之间,然后将数据绘制在双对数坐标上,查找17和2
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