岩土物理力学性质及试验.doc

一、土的物理性质指标及试验（一）含水量土中水的质量与土粒质量之比[W=m w/ms×100%]一般采用烘干法，平行测定两个试样，当含水量＜40%时允许误差为 1%，当含水量≥40%时允许误差为 2%，取两个平行试验的平均值为试验结果需注意的是对含有机质超过干土质量的 5%时，其烘干温度控制在 65～70℃二）相对密度（土粒比重）土粒质量与同体积的 4℃时水的质量之比[W=m s/Vsρ W] [土粒的平均比重GS=1/(P1/Gs1+P2/Gs2)]1、比重瓶法：适用于粒径＜5mm 的土；2、浮称法：适用于粒径≥5mm 的土，且其中粒径＞20mm 的土质量＜总土质量的 10%；3、虹吸筒法：适用于粒径≥5mm 的土，且其中粒径＞20mm 的土质量≥总土质量的10%；（三）质量密度土的总质量与其体积之比即单位体积的质量[ρ=m/V s， （g/cm 3）]1、环刀法：平行测定两个试样，两次测定的差值不大于 0.03g/cm3，取两次的平均值；2、蜡封法：平行测定两个试样，两次测定的差值不大于 0.03g/cm3，取两次的平均值；3、灌水法： 4、灌砂法：要比灌水法准确四）换算指标1、重度：单位体积土体的重力[γ=gρ=10ρ（KN/cm 3）]2、干密度：单位体积干土的质量[ρ d=ρ/(1+0.01W) （g/cm 3）]3、孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比[e={dsρ W(1+0.01W)/ρ}-1]4、孔隙比：土中孔隙体积与土的总体积之比[n=e/(1+e)×100]5、饱和度：土中水的体积与土中孔隙体积之比[Sr=Wds/e]6、浮重度：土在中水的重度[γ′=（1-0.01n） （ds-1）ρ W g（KN/cm 3）]（五）颗粒组成和砂土的密度指标1、颗粒组成（1）筛析法：适用于 60≥d＞0.075 的土将试样过 2mm 筛，筛下质量＜10%时，不作细筛分析；筛上质量＜10%时，不作粗筛分析；细筛分析时，当过 0.075mm 筛后，筛下质量＞总质量的 10%时，应用密度计法或移液管法作＜0.075mm 的颗粒组成。

小于某粒径的颗粒百分含量按下式计算：X=m A/mB·dx [mA—小于某粒径的试样质量（g） mB—细筛分析时所取试样的总质量；粗筛分析时为总质量（g）d x—＜2mm 的试样占试样总质量的百分比]（2）比重计和移液管法：适用于 d＜0.075 的土六）粒度成分对土的性质的影响1、粗粒土中（＞2mm）含量增大时，内摩擦角 φ 增大；回弹模量增大；地基承载力增高2、砂粒含量增大时，压缩系数 a1-2减小；内摩擦角 φ 增大；标贯击数 N 增大3、粘性土的活动性指数（活动度）[a c=IP/P＜0.002 （P ＜0.002 为小于 0.002 颗粒含量的百分数） ，a c＜0.75 时为低活动性粘土；a c=0.75～1.25 时为中等活动性粘土；a c＞1.25 时为高活动性粘土]，其活动性指数由所含矿物成分及含量确定粘土矿物的亲水性依次为钠蒙脱石、钙蒙脱石、伊利石、高岭石、云母4、粘性土中含相同粘土矿物时，塑性指数 IP随粘粒含量的增多而增大5、当 IP大于 10 时，随 IP的增大，其 WL和 WP均增大；当粘粒含量小于 18%或塑性指数IP小于 10 时，随 IP的增大 WP减小，而 WL增大不明显。

6、土颗粒比重随粘粒含量的增多（I P的增大）而增大7、在高塑性段（I P＞10） ，碟式液限高于圆锥液限，而在低塑性段（I P＜10） ，碟式液限低于圆锥液限；其原因是两者的方法不同，对于 IP＞10 的土，动强度比一般在 2.5 左右，而 IP≤10 的土动强度比急剧增大，碟式液限仪是在振动条件下完成的，低塑性土抗振动性差8、I P＞10 土，静力触探比贯入阻力 Ps 值小于 IP＜10 的土七）砂土的密度指标最小干密度：ρ dmin=md/vd [vd-最大体积]；最大孔隙比 emax =(ρ W·ds/ρ dmin)-1最大干密度：ρ dmax=md/vd [vd-最小体积]；最小孔隙比 emin =(ρ W·ds/ρ dmax)-1砂的相对密度 Dr=指标(e max-e0)/(emax-emin)=ρ dmax(ρ d-ρ dmin)/ρ d(ρ dmax-ρ dmin)[ρ d-天然干密度]（八）土的最大干密度和最优含水量1、试样所需的加水量 mw=m0×0.01(w1-w0)/(1+0.01w0)2、轻型适用于粒径＜5mm 的粘性土，重型适用于粒径不大于 20mm（三层时 40mm）的土。

5 个样，2 个大于塑限，2 个小于塑限，1 个接近塑限，含水率差值 2%3、干密度 ρ d=ρ 0/(1+0.01wi)；试样的饱和含水率 Wset=(ρ W /ρ d- 1/ds)×1004、以干密度为纵坐标，以含水量为横坐标绘制曲线图和饱和含水率曲线图5、轻型试验中，当试样中大于 5mm 的质量≤试样总质量的 30%时[大颗粒之间的空隙可由细粒完全充填而当其＞试样总质量的 30%时，过 5mm 筛的轻型试验则不能代替]，应对最大干密度和最优含水量进行修正；ρ´ dmax=1/{(1-P5)/ρ dmax+P5/ρ W·ds2 }[ P5-大于 5mm 的质量百分数；d s2-大于 5mm 的饱和面干比重] W´opt= Wopt (1-P5)+P5·Wab [Wab -大于 5mm 土粒的的吸着含水率]（九）承载比（加洲承载比 CBR）二、土的力学性质指标及试验（一）应力路径[岩土体中任一点应力状态发展变化的整体过程，常用 q-p平面和 δ 1-δ 3平面表示]在 q—p 平面中，q 为最大剪应力 q=(δ 1-δ 3)/2；p 为法向应力 p=(δ 1+δ 3)/2；在q—p 平面中的一个点代表 τ—δ 平面内的一个圆。

即以 δ=(δ 1+δ 3)/2 为圆心，以τ=(δ 1-δ 3)/2 为半径的应力圆在 q—p 平面中：1、各向等压三轴压缩试验(δ 1=δ 2=δ 3)的应力路径是沿 p 轴发展的一条直线；2、单向压缩试验或土中一点(δ 3=K0δ 1)的应力路径是沿 K0线发展的一条直线，其斜率为(1-K0)/(1+K0)；3、常规三轴压缩试验(δ 1增加，Δδ 3=0)的应力路径是沿 45°发展的一条直线；4、直剪试验时，先沿 K0线发展，其后为 p 不变而 q 增大，应力路径是变化的； 5、当 δ 1不变即 Δδ 1=0，而减少 δ 3时，应力路径是与常规三轴压缩试验成 q 轴对称的反向 45°线；6、应力路径沿 K0线变化的应力条件不会导致土体发生剪切破坏。