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第七章 填土的力学性质 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 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。 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 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wop ，相应的干容重为最大干容重 ——土的饱和含水率，%； Gs ——土粒比重； ——水的容重，kN/m3； ——土的干容重，kN/m3 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 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 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 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 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 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98％～100％，3级 中、低坝及3级以下的中坝应为96％～98％； ——设计填筑干容重，kN/m3； ——标准击实试验的最大干容重，kN/m3 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 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 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 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 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： 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 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