9土工试验与原理2016(击实).ppt

2019/9/29,1,岩土工程试验与测试技术 室内土工试验(击实),同济大学 袁聚云 2016,2019/9/29,2,土的击实试验及原理,击实试验 承载比(CBR)试验 回弹模量试验,2019/9/29,3,土的击实原理及工程意义,土的击实性在工程中的意义 在工程建设中，经常遇到填土压实、软弱地基的强夯和换土碾压等问题，常采用既经济又合理的压实方法, 使土变得密实, 在短期内提高土的强度以达到改善土的工程性质的目的。,2019/9/29,4,土的击实原理及工程意义,击实试验的原理 击实是指采用人工或机械对土施加夯压能量 (如打夯、碾压、振动碾压等方式 ), 使土颗粒重新排列紧密。 对于粗粒土，因颗粒的紧密排列, 增强了颗粒表面摩擦力和颗粒之间嵌挤形成的咬合力。 对细粒土，则因为颗粒间的靠紧而增强粒间的分子引力 , 从而使土在短时间内得到新的结构强度。,2019/9/29,5,击实试验及影响击实的因素,击实试验 目的和适用范围 击实试验分为轻型击实和重型击实。 轻型击实适用于粒径小于5mm的黏性土； 重型击实适用于粒径不大于20mm的土。,2019/9/29,6,仪器设备 (1)击实仪，有轻型击实仪和重型击实仪两类，如图4-9和图4-10所示，其击实筒、击锤和护筒等主要部件的尺寸应符合表4-5或表4-6的规定。,轻型击实筒,重型击实筒,击锤与导筒,2019/9/29,7,2019/9/29,8,LQ-标准击实仪,轻重两用标准手提式击实仪,2019/9/29,9,电动击实仪,2019/9/29,10,仪器设备 (2)称量200g的天平，感量0.01g； (3)称量10kg的台秤，感量1g； (4)孔径为20mm、40mm和5mm的标准筛； (5)试样推土器； (6)其他，如喷雾器、盛土容器、修土刀及碎土设备等。,2019/9/29,11,操作步骤 (1)取一定量的代表性风干土样，对于轻型击实试验为20kg，对于重型击实试验为50kg。 (2)将风干土样碾碎后过5mm的筛(轻型击实试验)或过20mm的筛(重型击实试验)，将筛下的土样拌匀，并测定土样的风干含水率。 (3)根据土的塑限预估最优含水率，加水湿润制备不少于5个含水率的试样，含水率依次相差为2%，且其中有2个含水率大于塑限，2个含水率小于塑限，1个含水率接近塑限。,2019/9/29,12,按式(5-26) 计算制备试样所需的加水量： (4-23) 式中 mw所需的加水量(g)； w0风干含水率(%)； m0风干含水率w0时土样的质量(g)； w要求达到的含水率(%)。,2019/9/29,13,(4)将试样2.5kg(轻型击实试验)或5.0kg(重型击实试验)平铺于不吸水的平板上，按预定含水率用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅和并分别装入塑料袋中静置24小时。 (5)将击实筒固定在底座上，装好护筒，并在击实筒内壁涂一薄层润滑油，将搅和的试样25kg分层装入击实筒内。对于轻型击实试验，分三层，每层25击；对于重型击实试验，分五层，每层56击，两层接触土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。,2019/9/29,14,(6)取下护筒，卸下护筒，用刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至lg，并计算试样的湿密度。 (7)用推土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取2个一定量土料(轻型击实试验为1530g，重型击实试验为50100g)测定土的含水率，2个含水率的差值应不大于1%。,2019/9/29,15,成果整理 (1)按式(5-27)计算干密度： (4-24) 式中 d干密度(g/cm3)， 准确至0.01g/cm3； 密度(g/cm3)； w含水率(%)。 (2)按式(5-28)计算饱和含水率： (4-25) 式中 wsat饱和含水率(%)； 其余符号同前。,2019/9/29,16,(3)以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线及饱和曲线(见图)，干密度与含水率的关系曲线上峰点的坐标分别为土的最大密度与最优含水率，如不连成完整的曲线时，应进行补点试验。,饱和曲线,2019/9/29,17,(4)轻型击实试验中，当试样中粒径大于5mm的土质量小于或等于试样总质量的30%时，应对最大干密度和最优含水率进行校正(如果含量超过30%，此时大颗粒土间的孔隙将不能被细粒上所填充，应使用其他试验方法)。 按式(5-29)计算校正后的最大干密度： (4-26) 式中 dmax校正后试样的最大干密度(g/cm3)； P5粒径大于5mm土的质量百分数(%)； Gs2粒径大于5mm土粒的饱和面干比重(饱和面干比重是指当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量与相当于土粒总体积的纯水4时质量的比值)。,饱和面干状态是试验上的术语：即，粒径大于5mm土粒处在内部孔隙含水达到饱和，而表面干燥的状态。,2019/9/29,18,按式(5-30)计算校正后的最优含水率 (4-27) 式中 wop校正后试样的最优含水率(%)； wop击实试样的最优含水率(%)； wab粒径大于5mm土粒的吸着含水率(%) 其余符号同前。,2019/9/29,19,重型击实试验,2981.8-1103=1878.8g,1878.8/997=1.88g/cm3 1.88/(1+10.2%)=1.71g/cm3,2019/9/29,20,2019/9/29,21,土的击实特性 由击实试验结果可以得到土的含水率与干密度关系曲线 , 见图 4-11。从图中可看出以下土的击实特性: 1. 击实曲线有个峰点 , 这说明在一定击实功作用下, 只有当土的含水率为某一定值 ( 称为最佳含水率)时，土才能被击实至最大干密度。若土含水率小于或大于最佳含水率时，则所得的干密度都小于最大值。,2019/9/29,22,2. 当土的含水率偏干时 , 含水率的变动对干密度的影响要比含水率偏湿时的影响更为明显 , 由图上可看出曲线的左段较右段陡。 3. 该图右上侧的一根曲线称为饱和曲线 , 它表示当土在饱和状态时的含水率与干密度之间的关系。根据土中各相的相对含量关系 , 可以推导得饱和曲线的表达式为:,2019/9/29,23,击实试验及影响击实的因素,影响压实的因素 1. 含水率对整个压实过程的影响。由击实曲线可知，严格地控制最佳含水率是关键。但是，不同的土类其最佳含水率和最大干密度也是不同的。一般粉粒和粘粒含量多，土的塑性指数愈大, 土的最佳含水率也愈大, 同时其最大干密度愈小。因此, 一般砂性土的最佳含水率小于粘性土, 而砂性土的最大干密度也大于粘性土。,2019/9/29,24,2. 击实功对最佳含水率和最大干密度的影响。对同一种土用不同的击实功进行击实试验后表明: 击实功愈大, 土的最大干密度也愈大, 而土的最佳含水率则愈小。但是这种增大击实功是有一定限度的, 超过这一限度, 即使增加击实功 , 土的干密度的增加也不明显。,2019/9/29,25,3. 不同压实机械对压实的影响。如光面压路机、羊足碾和振动压路机等, 它们的压实效果各不相同 , 对作用于不同土类时 , 其效果也不同。 4. 土粒级配的影响。在路基、路面基层材料等的施工中表明 , 粒料的级配对所能达到的密 实度有明显的影响。均匀颗粒的砂 , 单一尺寸的砾石和碎石 , 都很难碾压密实。只有在良好级 配的条件下才能达到要求的密实度 , 也才能满足强度和稳定性的要求。,2019/9/29,26,承载比(CBR)试验,试验简介 定义： 承载比试验是由美国加州公路局首先提出来得，简称CBR试验(California Bearing Ratio的缩写) 。 CBR值是指试料贯入量达2.5mm时，单位压力对标准碎石压入相同贯入量时标准荷载强度的比值。,2019/9/29,27,目的和适用范围： CBR是路基土和路面材料的强度指标，是柔性路面设计的主要参数之一。 本试验方法只适用在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。 仪器设备： 可采用击实试验的大击实筒。,2019/9/29,28,2019/9/29,29,主要试验步骤： 进行重型击实试验，求得试料的最大干密度和最佳含水率。 按最佳含水率制备试料，然后分35次倒入筒内，按规定的击数进行每层试样的击实。 试件制成后，进行泡水测膨胀量的试验，测试件在荷载压力41.25=5kg作用下泡水4昼夜的膨胀量。,2019/9/29,30,荷载板41.25=5kg,2019/9/29,31,2019/9/29,32,2019/9/29,33,将泡水试验终了后的试件进行贯入试验，以测定不同贯入量时的单位压力。,承载比试验仪,框架,量力环,贯入针,试件筒,摇把,蜗轮蜗杆箱,2019/9/29,34,2019/9/29,35,一般采用贯入量为2.5mm时的单位压力与标准压力之比作为材料的承载比(CBR)，即,贯入量为5.0mm时的单位压力与标准压力的承载比为,2019/9/29,36,公路土工试验规范(JTG E40-2007) T0134-1993条文说明：,2019/9/29,37,0.90.2398/(1.963510-3) =110kPa,l=2.5mm时，p=611kPa,2019/9/29,38,2019/9/29,39,回弹模量试验,试验简介 目的和适用范围： 测试土的回弹模量。 仪器设备： 击实试验的大击实筒 杠杆压力仪或路面材料强度仪。,2019/9/29,40,2019/9/29,41,2019/9/29,42,回弹模量仪,2019/9/29,43,主要试验