填土的力学性质课件

,*,第七章 填土的力学性质,第七章 填土的力学性质,1,第一节 概述,人类很早就使用土修筑道路、堤坝和,作为某些建筑物（如挡土墙、地下室）周围的回填料。这种用土料填筑而成的土体称为填土或填方。,填土常用的研究方法：,1 是用击实仪进行室内击实试验,2 是在现场用碾压机具进行碾压试验,第一节 概述人类很早就使用土修筑道路、堤坝和,2,本章首先从不同土类出发介绍室内击实试验，以确定填土的,击实特性,（主要是含水率与干容重之间的关系）；然后对,含水率和干容重,下击实制备的试样研究其物理力学特性，从而为工程设计提供合理的计算参数。,本章首先从不同土类出发介绍室内击实试验，以确定填土的击实特性,3,第二节 细粒料的击实特性,一 击实试验,1 试验使用的主要仪器击实仪,2 试验步骤：,（1）,把某一含水率的试样分三层放入击实筒内，每放一层，用击锤打击一定次数，将土分层击实至满筒后，测定击实后的含水率和湿容重，便可算出土的干容重,（2）,以同样方法对数个不同的初始（试验前）含水率的试样进行试验，得出数个击实后的含水率与干容重，绘制含水率与干容重的关系曲线,击实仪,第二节 细粒料的击实特性一 击实试验击实仪,4,含水率与干容重的关系曲线-这种反映土的击实特性的曲线，称为击实曲线，又称为含水率-干容重曲线,击实曲线,最优含水率：,在一定的压实机械功能作用下，土最易于被压实，并能达到最大密实度时含水率,w,op,，相应的干容重为最大干容重,含水率与干容重的关系曲线-这种反映土的击实特性的曲线，称为,5,土的饱和含水率，%；,Gs 土粒比重；,水的容重，kN/m,3,；,土的干容重，kN/m,3,右上侧为饱和线，它表明土在饱和状态时（,Sr,=100%）含水率与干容重的关系，此线根据下述 关系（按饱和时土 中各项的关系推出）绘制,土的饱和含水率，%；水的容重，kN/m3；右上侧为饱,6,二 影响击实特性的因素,1,含水率的影响,2,不同土种类的影响,3,击实功能的影响,二 影响击实特性的因素1含水率的影响,7,含水率低于最优含水率时（称偏干状态），土的击实干容重随含水率增加而增大，达到最优含水率时，填土的干容重就达到最大值。,含水率高于最优含水率时（称偏湿状态），土的干容重随含水率增多而减小。,1 含水率的影响,含水率低于最优含水率时（称偏干状态），土的击实干容重随含水率,8,粗粒含量较多的土，其最大干容重较高而最优含水率较小。,各种土的击实曲线,1、2、3粗粒；4、5细粒,2 不同土种类,的影响,粗粒含量较多的土，其最大干容重较高而最优含水率较小。各种土,9,增大击实功，可使土的最优含水率变小，最大干容重增加。但干容重的增大并不与击实功增大成正比。且当土偏湿时，由于孔隙压力的出现，更使击实功的增密效果减小，故企图单纯用增大击实功以提高干容重效果并不好。,不同击实功对击实特性的影响,3 击实功能的影响,增大击实功，可使土的最优含水率变小，最大干容重增加。但干容重,10,三 细粒料填筑标准的确定,土料填筑的压实标准包括干容重和含水率两个不可分割的的指标。细粒料的填筑含水率，应控制在最优含水率附近，其上、下限控制在2%+3%。,细粒填料的填筑质量以如下的压实度衡量,P,压实度，对1、2级或高坝应为98100，3级,中、低坝及3级以下的中坝应为9698；,设计填筑干容重，kN/m,3,；,标准击实试验的最大干容重，kN/m,3,三 细粒料填筑标准的确定土料填筑的压实标准包括干容重和含水,11,第三节 细粒料的力学性质,一,渗透性,二,压缩性,三,抗剪强度和应力应变特性,四,抗拉强度,第三节 细粒料的力学性质一 渗透性,12,一 渗透性,细粒料填土被击实后，偏干击实土与偏湿击实土的结构是不一样的。偏干击实土的孔隙比较偏湿的大，其渗透性也大,二 压缩性,试验表明，当试样的干容重一样时，偏湿击实土的压缩性要比偏干的大,因此，须确定填土受水饱和时不会产生附加压缩的下限含水率，以便施工时对填土的含水率进行控制,粘性击实土的试验结果,一 渗透性细粒料填土被击实后，偏干击实土与偏湿击实土的结构是,13,三 抗剪强度和应力应变特性,填土具有扰动的超固结粘性土的抗剪强度特性,高土石坝中，粘性土防渗体（心墙）发生抗拉强度,裂缝-土体的抗拉性能,最大拉伸性能,拉应力和拉应变的关系反映。,其中以抗拉强度值较为稳定可靠,四 抗拉强度,三 抗剪强度和应力应变特性填土具有扰动的超固结粘性土的抗剪强,14,抗拉强度试验方法单轴拉伸法,单轴拉伸试验仪器设备：采用三轴压缩试验设备，增设施加拉力的装置和夹具,试验时根据要求含水率与干容重进行击实备样。,试样为等截面的圆柱体；试样上下两端分别与试样帽和不透水板粘牢后放于压力室底座上，并用夹具、钩拉装置将试样下端固定并将上端与活塞连接。以应力（或应变）控制方式对试样分级加荷，并测读拉伸变形直至试样被拉断为止,抗拉强度试验方法单轴拉伸法单轴拉伸试验仪器设备：采用三轴压,15,优点：,设备与方法都较简单，可以准确确定抗拉强度值而且成果比较稳定。,由于受拉变形的绝对值很小，在这种情况下较难得到受拉变形特性曲线,缺点：,优点：设备与方法都较简单，可以准确确定抗拉强度值而且成果比较,16,抗拉强度与含水率、干容重的关系,粘性土受拉时的强度和变形特性决定于土的干容重、含水率、颗粒组成和矿物成份等因素。单轴抗拉试验的结果指出，抗拉强度随着土料的干容重增大、含水率降低而增加,抗拉强度与含水率、干容重的关系 粘性土受拉时的强度和变形特性,17,某粘土的抗拉应力与应变关系,右图可见，偏干击实粘土的极限抗拉强度较之偏湿的大；如使试样含水率从偏干增大至稍高于最优含水率，则土的拉应变会明显增大，也就是说偏湿击实土虽然其抗拉强度较偏干的低，但由于具有较大的塑性，其拉应变较大，不容易开裂,某粘土的抗拉应力与应变关系右图可见，偏干击实粘土的极限抗拉强,18,第四节 粗粒料的击实特性,粗粒料是粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土,粗粒料填土具有下列一些特性：颗粒较粗，多呈单粒结构，易于压实，一般透水性强、压缩性低、强度高、性质稳定，是良好的填方材料,第四节 粗粒料的击实特性粗粒料是粒径大于0.075mm的颗,19,一 无粘性粗粒土的击实特性,定义：砂、砾石、堆石（包括石碴），其小于0.075mm的颗粒含量不大于15%（如按粒径小于0.074mm为准，则其颗粒含量不应大于15%），且能自由排水的无粘性土,（一）砂砾石的压实标准,相对密度指标表示其所处的密实状态（详见第二章）,一 无粘性粗粒土的击实特性定义：砂、砾石、堆石（包括石碴），,20,（二）堆石（包括石渣）的压实特性,1影响堆石压实的因素,（1）母岩性质、级配与细粒含量,（2）压实功,（3）含水率的影响,2堆石压实标准的确定,目前，一般碾压堆石的压实标准主要根据前人的经验采用压实参数控制，即碾重10t，铺土厚度12m，碾压46遍，加水量20%25%等作为填筑标准，其压实平均干容重达到20.022.0kN/m3；对于重要工程或高坝还要进行现场碾压试验来修正,（二）堆石（包括石渣）的压实特性1影响堆石压实的因素,21,二 粘性粗粒土的击实特性,粘性粗粒土如砾质土、风化料、冰碛土等，当其中小于0.1mm的细颗粒含量大于15%时，其压实标准如同细粒土一样，可用击实试验确定最大干容重和最优含水率,w,op,二 粘性粗粒土的击实特性粘性粗粒土如砾质土、风化料、冰碛土,22,当母岩成份、风化程度一定时，粘性粗粒土的压实性能受含砾量（大于5mm）的影响,粘性粗粒土含水率、含砾量与干容重的关系,当母岩成份、风化程度一定时，粘性粗粒土的压实性能受含砾量（大,23,1含砾量小于30%的情况,一般可用过5mm筛的细料按本章第二节小型击实仪的试验方法进行击实，获得细料的最大干容重和最优含水率；再按下列公式求得全土料不同粗粒含量的最大干容重和最优含水率，并按与细粒料相同要求的压实度控制,1含砾量小于30%的情况一般可用过5mm筛的细料按本章第二,24,校正后全料的最大干容重、最优含水率,；,细料击实的最大干容重、最优含水率；,水的容重；,P,5,、,G,s,2,粒径大于5mm,颗粒粒含量,、粒径大于,5mm颗粒的干比重；,w,2,粒径大于5mm颗粒的吸着含水率,参阅土工试验规程SL2371999,校正后全料的最大干容重、最优含水率；细料击实的最大干,25,2含砾量大于30%的情况,用大型击实仪对不同砾石含量的粗粒土进行击实试验。测定土的含水率与容重的关系，从而确定其最优含水率与相应的最大干容重，绘制,P,5和,w,0,P,5曲线，并按粘性土压实度的要求和规定，选定填筑干容重和控制含水率，参见土工试验规程SL2371999,2含砾量大于30%的情况用大型击实仪对不同砾石含量的粗粒土,26,