交通部水运工程试验检测技术材料培训_精品文档.ppt
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交通部水运工程试验检测技术交通部水运工程试验检测技术培训材料地基基础、土工试验及培训材料地基基础、土工试验及地基承载力地基承载力讲稿讲稿第一章土工基础知识第一章土工基础知识1土的物理性质和工程分类土的物理性质和工程分类一、土的形成一、土的形成1、地层与地质时代表(见第二页表、地层与地质时代表(见第二页表1)2、第四纪地层的成因类型符号表、第四纪地层的成因类型符号表地层名地层名称称符号符号地层名地层名称称符号符号地层名地层名称称符号符号地层名地层名称称符号符号人工填人工填土土Qml残积层残积层Qed海陆交海陆交互相沉互相沉积层积层Qmc滑坡堆滑坡堆积层积层Qdel植物层植物层Qpd风积层风积层Qeod冰积层冰积层Qgl泥石流泥石流堆积层堆积层Qsel冲击层冲击层Qal湖积层湖积层Ql冰水沉冰水沉积层积层Qfgl生物堆生物堆积层积层Qo洪积层洪积层Qpl沼泽沉沼泽沉积层积层Qh火山堆火山堆积层积层Qb化学堆化学堆积层积层Qch坡积层坡积层Qdl海相沉海相沉积层积层Qm崩积层崩积层Qcol成因不成因不明的沉明的沉积层积层Qpr表表2注:
注:
1.两种成因混合而成的沉(堆)积层,两种成因混合而成的沉(堆)积层,可采用混合符号,例如:
冲击和洪积混合层,可采用混合符号,例如:
冲击和洪积混合层,可用可用Qal+pl表示。
表示。
2.地层与成因的符号可以混合起来使用,地层与成因的符号可以混合起来使用,例如:
由冲击形成的第四系上更新统,可用例如:
由冲击形成的第四系上更新统,可用Q3al表示。
表示。
3、土的形成、土的形成我国大部分地区的土形成于第四纪:
代表符号我国大部分地区的土形成于第四纪:
代表符号Q1、Q2、Q3、Q4或新第三纪:
或新第三纪:
“新第三纪新第三纪”不明确不明确软土:
都属于近代形成的,软土:
都属于近代形成的,Q4港工规范(地基)港工规范(地基)6.1.1条条老沉积土:
第四纪晚更新世老沉积土:
第四纪晚更新世Q3及其以前沉积的及其以前沉积的粘性土可不进行沉降计算。
粘性土可不进行沉降计算。
新近沉积土:
第四纪全新世中近期沉积的土新近沉积土:
第四纪全新世中近期沉积的土Q4,一般呈欠固结状态。
一般呈欠固结状态。
地层与地质时代表地层与地质时代表表表1.doc*综合国内外年表的控制数据。
综合国内外年表的控制数据。
岩土工程勘察规范(岩土工程勘察规范(GB50021-2001)P138:
无机土:
有机质无机土:
有机质Wn含量含量Wn5%有机质土:
有机质有机质土:
有机质Wn含量含量5%Wn10%泥炭质土:
有机质泥炭质土:
有机质Wn含量含量10%60%土:
分为有机土:
在沼泽等缺氧环境中,由动植土:
分为有机土:
在沼泽等缺氧环境中,由动植物残骸,完全或部分分解形成的堆积物物残骸,完全或部分分解形成的堆积物。
无机土:
岩石风化作用形成,没有胶结或胶结的颗无机土:
岩石风化作用形成,没有胶结或胶结的颗粒堆积物,粒堆积物,Wn200200d60粗粒粗粒砾粒砾粒粗粒粗粒细粒细粒沙粒沙粒60d2020d22d0.075细粒细粒粉粒粉粒粘粒粘粒0.075d0.0050.005d粒组划分粒组划分级配级配各粒组的相对含量称为土的级配各粒组的相对含量称为土的级配术语标准:
级配:
以不均匀系数术语标准:
级配:
以不均匀系数Cu和曲率系数和曲率系数Cc来评价构成的颗粒粒径分布曲线形态的来评价构成的颗粒粒径分布曲线形态的一种概念;一种概念;巨粒土:
粒径大于巨粒土:
粒径大于60mm的粒状含量大于总质量的的粒状含量大于总质量的50%的土;的土;粗粒土:
粒径大于粗粒土:
粒径大于0.075mm的颗粒含量大于总质量的颗粒含量大于总质量的的50%的土;的土;细粒土:
粒径小于细粒土:
粒径小于0.075mm的颗粒含量大于或等于的颗粒含量大于或等于总质量的总质量的50%的土;的土;不均匀系数:
反映土颗粒粒径分布均匀性的系数不均匀系数:
反映土颗粒粒径分布均匀性的系数Cud60/d10;曲率系数:
反映土颗粒粒径分布曲线形态的系数曲率系数:
反映土颗粒粒径分布曲线形态的系数Ccd302/(d10d60)d60、d30、d10分别为分别为小于该粒径的土粒质量占总土粒质量小于该粒径的土粒质量占总土粒质量的百分数砂土颗粒组成特性应根据的百分数砂土颗粒组成特性应根据Cu和和Cc确定确定良好级配土同时满足良好级配土同时满足Cu55和(且)和(且)Cc13时时的土的土不良级配土不同时满足不良级配土不同时满足Cu55和(且)和(且)Cc13时的土。
时的土。
级配良好压实达到较高密实度、渗透性小、级配良好压实达到较高密实度、渗透性小、强度高、压缩性低强度高、压缩性低级配不良压实达到较小密实度、渗透性大、级配不良压实达到较小密实度、渗透性大、强度低、压缩性大强度低、压缩性大粘土矿物:
高岭土、伊利土、蒙脱土粘土矿物:
高岭土、伊利土、蒙脱土2、土的液相、土的液相水的类型水的类型主要作用力主要作用力自由水自由水毛细水毛细水表面张力和重力表面张力和重力重力水重力水重力重力结合水结合水物理化学力物理化学力近代土质学(高国瑞)介绍:
近代土质学(高国瑞)介绍:
随土粒移动,在一定程度上具有固:
随土粒移动,在一定程度上具有固体性质,是粘土颗粒表面一部分厚度,体性质,是粘土颗粒表面一部分厚度,3层层水分子厚度约水分子厚度约10A;密度大;粘滞性高,比自密度大;粘滞性高,比自由水大由水大100倍;倍;A1018m有人测到第一层水分子密度为有人测到第一层水分子密度为1.4g/cm3:
也有人称为渗透吸附水,渗透吸:
也有人称为渗透吸附水,渗透吸附和范德华力附和范德华力,粘土表面的分子团粘土表面的分子团形成的瞬时偶极,诱发临近分子位形成的瞬时偶极,诱发临近分子位移,产生偶极子之间的吸引力,成移,产生偶极子之间的吸引力,成为主要影响因素这层水在土中经常为主要影响因素这层水在土中经常变化,影响土的工程性质;是离子变化,影响土的工程性质;是离子扩散层的水,性质和自由水不同。
扩散层的水,性质和自由水不同。
:
被土颗粒表面吸附着的水称:
被土颗粒表面吸附着的水称为结合水,受土粒表面引力控制,有其独为结合水,受土粒表面引力控制,有其独特特点:
如溶解能力降低,密度大,弹性特特点:
如溶解能力降低,密度大,弹性增强,粘滞性高,不受重力影响,冰点低增强,粘滞性高,不受重力影响,冰点低于零度等。
于零度等。
对细粒土,当粘粒(对细粒土,当粘粒(0.005mm)含量高时,特含量高时,特别是当粘粒由粘土矿物组成时,结合水往别是当粘粒由粘土矿物组成时,结合水往往占有很大的孔隙体积,故细粘土的性质往占有很大的孔隙体积,故细粘土的性质将受结合水的重大影响。
将受结合水的重大影响。
华水土工原理计算介绍:
在双电层影响下的水称为华水土工原理计算介绍:
在双电层影响下的水称为结合水。
结合水。
:
不受土粒表面引力束缚的那部分水称为:
不受土粒表面引力束缚的那部分水称为自由水。
处于地下水位以下,存在于土粒表自由水。
处于地下水位以下,存在于土粒表面电场影响以外的水。
面电场影响以外的水。
:
在地下水位以下的水:
在地下水位以下的水在重力作用下,能在孔隙中自由运动并对土粒在重力作用下,能在孔隙中自由运动并对土粒有浮力的作用的水。
有浮力的作用的水。
:
在地下水位以上水为毛细水:
在地下水位以上水为毛细水:
由于水的表面张力,土体中受毛细管:
由于水的表面张力,土体中受毛细管作用保持在自由水面以上并承受负孔隙压力的水。
作用保持在自由水面以上并承受负孔隙压力的水。
讲义:
水不能承受剪力,可承受压力和一定吸力,讲义:
水不能承受剪力,可承受压力和一定吸力,压缩性很小。
压缩性很小。
3、气相、气相土中的气:
土孔隙中充填的空气:
与大气连通土中的气:
土孔隙中充填的空气:
与大气连通与大气不连通与大气不连通,以气泡出现封闭气体饱和软土,土中出现封闭气,以气泡出现封闭气体饱和软土,土中出现封闭气泡将使土的渗透性减小,弹性增大,拖延土的压缩、泡将使土的渗透性减小,弹性增大,拖延土的压缩、膨胀过程,对土的工程性质影响较大。
膨胀过程,对土的工程性质影响较大。
三、土的结构三、土的结构:
土的固体颗粒及其孔隙的空间排列特征;:
土的固体颗粒及其孔隙的空间排列特征;:
土的固体颗粒间的几何排列和联接方式;:
土的固体颗粒间的几何排列和联接方式;:
土的固体颗粒构成的格架;:
土的固体颗粒构成的格架;:
单位土体或单位质量土颗粒的总表面积。
:
单位土体或单位质量土颗粒的总表面积。
华水土工原理与计算:
华水土工原理与计算:
土土的的结结构构是是指指土土颗颗粒粒或或集集合合体体的的大大小小、形形状状、表表面面特特征征、排排列列形形式式以以及及它它们们之之间间的的联联接接特特征征,也也称称土土的的微微观观结结构(讲义)。
构(讲义)。
讲义:
土的结构取决于土粒间力的性质,以及土的形成受讲义:
土的结构取决于土粒间力的性质,以及土的形成受到的外力。
到的外力。
沉积形成的土常具有下列极端类型:
沉积形成的土常具有下列极端类型:
1、单力结构:
土粒尺寸大,土粒自重、单力结构:
土粒尺寸大,土粒自重粒间引力粒间引力砂、砾代表结构颗粒粗大、比表面积小、点接触,砂、砾代表结构颗粒粗大、比表面积小、点接触,几乎无联接、孔隙比大、透水性好,几乎无联接、孔隙比大、透水性好,角角大,强度高,大,强度高,变形小。
变形小。
华水:
设土粒为均一球体,最松散孔隙比为华水:
设土粒为均一球体,最松散孔隙比为0.91,最紧密的孔隙比最紧密的孔隙比e为为0.35,自然孔隙比也在,自然孔隙比也在0.350.91之之间,松散的在震动下会有液化。
间,松散的在震动下会有液化。
2、絮絮凝凝结结构构:
(华华水水中中层层片片架架结结构构),也也称称蜂蜂窝窝装装结结构构。
粘粘粒粒在在盐盐水水中中,由由粒粒间间引引力力作作用用沉沉积积而而成成的的结结构构为为絮絮凝凝结结构构,性性质质较较均均匀匀,较较大大孔孔隙隙比比、扰扰动动敏敏感感,在在外外力力下下,变变形形和和强强度度发发生生变化。
变化。
华华水水:
某某些些饱饱和和粘粘土土在在震震动动作作用用下下会会失失去去强强度度呈呈溶溶胶胶状状,在在外外力力作作用用停停止止后后能能重重新新絮絮聚聚成成土土体体,这这种种现现象象叫叫触触变变,具具有有触触变变性性的的土土多多属属于于此此种结构。
种结构。
天大土力学:
当水中电解质较多时,颗粒可天大土力学:
当水中电解质较多时,颗粒可形形成成面面与与边边、面面与与点点的的联联接接,成成絮絮凝凝结结构构、海海水水中中有有丰丰富富的的电电解解质质,因因而而形形成成的的粘粘土土多多为为絮絮凝凝型。
型。
手册:
粘性土的结构手册:
粘性土的结构1)窝窝状状结结构构:
土土粒粒受受重重力力作作用用下下沉沉,与与其其它它土粒接触时,由于粒间分子土粒接触时,由于粒间分子引引力力粘粘土土重重力力,土土粒粒不不再再下下沉沉,形形成成了了很很大大孔隙和不稳定结构形式称蜂窝结构。
孔隙和不稳定结构形式称蜂窝结构。
2)絮状结构:
最细的土粒分散于水中,形成)絮状结构:
最细的土粒分散于水中,形成胶体溶液后,发生布朗运动,土粒间不相互碰撞,胶体溶液后,发生布朗运动,土粒间不相互碰撞,当溶液遇到电解质后,土粒凝聚成絮状物下沉,形当溶液遇到电解质后,土粒凝聚成絮状物下沉,形成较蜂窝装结构孔隙更大,更不稳定的结构,称絮成较蜂窝装结构孔隙更大,更不稳定的结构,称絮状结构。
状结构。
3、片堆结构:
粘粒在、片堆结构:
粘粒在淡水中淡水中,由粒间的外,由粒间的外力作用沉积而成也称分散结构。
具片堆结构的粘力作用沉积而成也称分散结构。
具片堆结构的粘性土,粒间的定向排列程度较高,密度较大,具性土,粒间的定向排列程度较高,密度较大,具明显各向异性。
明显各向异性。
天大土力学天大土力学P277:
当粘粒间结合水膜较厚时,当粘粒间结合水膜较厚时,分散型结构也可具有很大的孔隙比。
分散型结构也可具有很大的孔隙比。
总之:
具单粒结构的往往是粗粒土,无明显总之:
具单粒结构的往往是粗粒土,无明显沉积层理和各向异性,密实度、孔隙比、强度有沉积层理和各向异性,密实度、孔隙比、强度有好有坏。
好有坏。
细粒土沉积往往具有明显层理和各向异性,如细粒土沉积
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