任务1土的物理与工程性质详解.ppt

1.土的形成 土是以岩石颗粒为主体骨架没有胶结或弱胶结的松散堆积物。 土和岩石和主要区别在于土体颗粒间无胶结或者弱胶结。 土分为“天然土”和“人为土” 土力学理论研究的对象是“无胶结”或者“弱胶结”的松散堆积物，不仅仅是指传统意义上的“土” 2.砂土的鉴别 砂类土按其颗粒的粗细和其干湿程度可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。 3.粘性土的鉴别 粘性土可按其湿润时状态、人手捏的感觉、粘着程度和能否搓条的粗细，将粘性土分为粘土、亚粘土和亚砂土。 任务1-7土的击实性 土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性 压实的本质 土料孔隙率减小，密实度提高 1、击实机理： 颗粒被击碎，土粒定向排列; 土粒破碎，粒间联结力被破坏而发生孔隙体积减小; 气被挤出或被压缩等 2、影响击实效 果的因素： 土的性质 含水量： 压实功： 粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大 颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差 含水量的不同改变了土颗粒间的作用力，并改变 土的结构与状态，含水量与击实效果如下图所示 要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实 功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。 0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%) 2.0 1.8 1.6 1.4 干密度?d(g/cm3) 饱和曲线 ?dmax=1.86 wop=12.1 任务1-8 土的渗透性 碎散性 多孔介质 三相体系 孔隙流体流动 渗流 水、气等在土体孔隙中流动的现象 渗透性 土具有被水、气等液体透过的性质 渗透特性 强度特性 变形特性 非饱和土的渗透性 饱和土的渗透性 能量差 1.基本概念 土的渗透性实例 渗流量 渗透变形 土石坝 防渗斜墙及铺盖 浸润线 透水层 不透水层 土石坝坝基坝身渗流 渗水压力 扬压力 渗流量 渗透变形 透水层 不透水层 基坑 板桩墙 板桩围护下的基坑渗流 渗流量 透水层 不透水层 天然水面 水井渗流 漏斗状潜水面 Q 渗流量 原地下水位 渗流时地下水位 渠道渗流 渗流滑坡 渗流滑坡 渗透变形 渗流滑坡 土的渗透性及渗透规律 渗透力与渗透变形 土坡稳定分析 挡水建筑物 集水建筑物 引水结构物 基坑等地下施工 边坡渗流 达西定律 渗透定律 2. 达西定律 在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关。 注意： A Av V：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度 Vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度 A Av Q＝VA ＝ VsAv k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数 物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度 单位：mm/s, cm/s, m/s, m/day 粗粒土： ①砾石类土中的渗流不符合达西定律 ②砂土中渗透速度 vcr=0.3-0.5cm/s 适用条件 i v o vcr i v o i0 层流（线性流） ——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土 两种特例 粘性土： 致密的粘土 ii0, v=k(i - i0 ) 室内试验测定方法 野外试验测定方法 常水头试验法 变水头试验法 井孔抽水试验 井孔注水试验 3. 渗透系数的测定 室内试验方法1—常水头试验法 结果整理 试验装置：如图 试验条件: Δh，A，L=const 量测变量: V，t i=Δh/L V=Qt=vAt v=ki 适用土类：透水性较大的砂性土 t t+ Δt 室内试验方法2—变水头试验法 结果整理: 理论依据: t时刻： Δh Δt dh dVe= - adh dVo=kiAdt=k (Δh/L)Adt dVe=dVo 流入量： 流出量： 连续性条件： -adh =k (Δh/L)Adt 选择几组Δh1, Δh2, t ，计算相应的k，取平均值 室内试验方法 常水头试验 变水头试验 条件 已知 测定 算定 取值 Δh=const Δh变化 Δh，A，L V，t 重复试验后，取均值 a，A，L Δh，t 不同时段试验，取均值 适用 粗粒土 粘性土 优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数 野外测定方法－抽水试验和注水试验法 地下水位≈测压管水面 井 抽水量Q r1 r r2 dh dr h1 h h2 不透水层 观察井 A=2πrh i=dh/dr 缺点：费用较高，耗时较长 实验方法： 理论依据： 4. 渗透力与渗透变形 1.渗透力的性质 物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是体积力 j = γwi 大小： 方向：与渗流方向一致 作用对象：土骨架 基本类型 2.渗透变形（渗透破坏） 流土 管涌 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏 形成条件 防治措施 粘