值。单位时间通过单位截面的水量
土的压缩性:土在压力作用下体积压缩变小的性能。 压缩定律:
压缩曲线:孔隙比(纵坐标)与压力(横)的关系曲线
特点:压力小时,曲线陡,压力增加,曲线变缓。压力增量不变,压缩变形的增量是递减的(因:在侧限条件下进行压缩,开始土结构疏松,孔隙中的水和气体易被挤出,土粒靠拢,压缩量相对较大,随压力增加,土结构密实,孔隙中的水和气体不易被挤出。土颗粒靠较难。压缩量变小)。压缩曲线的形状与土样的成分,结构,状态以及受力历史有关,高压缩性土的压缩曲线较陡,低压缩较缓,原状土有结构连接,压缩性小,曲线平缓,扰动土结构破坏,压缩性大,曲线陡。同一种土因含水量和受力历史不同,曲线形态会不一样。 压密定律:α=tanα=(e1-e2)/(p2-1);
e为曲线上一点的孔隙比。ρ为曲线上相对应点的压力。 表明压力变化范围不大时,孔隙比的变化与压力的变化成正比。 α是比例系数,压缩系数。单位为Mpa-1.α越大,土的压缩性变量越大。 判断标准:
低压缩性土:α1-2<0.1Mpa-1
中压缩性土:0.1Mpa-1≤α1-2<0.5Mpa-1 高压缩性土:0.5Mpa-1≤α1-2
压缩模量Es:土在有侧限条件受压时,在受压方向上的应力σ与相
应的应变ζ之间的比值
Es=σz/ζz;σz=p2-p1;ζz=(e1-e2)/(1+e1)
Es=(1+e1)/α;α为压力从p1增加p2时的压缩定律,e1为压力p1的孔隙比
工程上用p1=0.1MPa,p2=0.2MPa。的压缩模量评价: 低压缩性土:Es>15MPa 中压缩性土:4MPa 土的抗剪性:土抵抗剪切破坏的极限强度 库伦定律: 直剪实验法:土放在上下两部分可以错动的金属盒内,上固定,下可以水平滑动。通过传压板在土样上施加法向压力P。法向应力σ=P/F(F横截面积)。然后下盒施加水平剪切。当剪切力增加至T时,发生剪切破坏,剪应力τ=T/F。土样在该法向压应力作用下的抗剪强度τf。同一种土样,在不同的法向压力下,其抗剪强度不同,压应力越大,抗剪强度也越大,用可以在法向压应力为横坐标以抗剪强度为纵坐标的自然数直角坐标系中等到τf-σ曲线 在建筑物的荷载(0.1-0.6MPa)作用下,两者关系曲线近似直线。距离土和粗粒土的抗剪强度曲线为过原点的直线。 τf=σtanυ(υ内摩擦角) 细粒土的抗剪曲线在纵坐标上有截距C的近似直线 τf=σtanυ+C τf土的抗剪强度(MPa)σ剪切面上的法向压力υ土的内摩擦角C土的内聚力(MPa) 库伦公式反映了土的抗剪性规律,巨粒土和粗粒土的抗剪强度决定于与法向压应力成正比的内摩擦角,而细粒土的抗剪强度由两部分组成,一是法向压力成正比的内摩擦角,另一个是与法向压力无关的内聚力。巨粒土和粗粒土的抗剪强度与内摩擦角的正切成正比,内摩擦角与组成土的矿物性质和土的密度有关。矿物越坚硬,颗粒越粗,表面越粗糙,棱角越多,内摩擦角越大。土的密度越高,内摩擦角也越大。如砂土粒径减小,υ减小。松散到密实υ增大。 细粒土的抗剪强度由内摩擦力和内聚力组成,而且以内聚力为主。细粒土中粘粒含量越高,土粒间的连接越强,内聚力越大,内摩擦角越小,抗剪强度可能增大。细粒土的液性指数越大,天然含水率越高,土的连接强度越低,抗剪强度越小。扰动土,几乎没有抗剪强度。细粒土密度越大,抗剪强度越大。 如:细粒土中粒度变小,υ增大,C减小;液性指数增大,υ减小。C减小 土的击实性:满足建筑物的稳定性要求,需夯实和碾压方法使填土密实,土的密度增大,强度增高,变形减小,透水性降低的性能。 最优含水率:在某一击实功的作用下,当含水率较低时,随含水率的增加,土的干密度有所增加,但当含水率较高时,随着含水率的增加,击实土的干密度反而降低。在ρd-w曲线上有一峰值,此点所对应的干密度为最大干密度ρdmax,与之相对应的含水率为土的最优含水 率wop。当压实土料的含水率为最优含水率时,土的压实效果最佳, 土的饱和度都达不到100%,击实曲线都位于饱和曲线的左边,最佳击实效果为饱和度80%左右 土的最优含水率与击实功(击锤重,击锤落距和锤击数的乘积)的大小有关,改变击实功,曲线的基本形态不变,位置随击实功的增大,曲线向左上方移动,说明较大的击实功在较小的含水率的情况下,获得较大的最大干密度,易克服粒间引力。较低含水率达到击实效果 含水率一定时,击实功较小时,土的干密度随击实功的增加而增加,随后随着击实功的增加,干密度增加缓慢,曲线上的拐点为击实功的”临界功“,达到最好效果。土的含水率越小,临界功越大。相当于天然含水率的临界功为”合理功“,不改变含水率,获得较大的干密度 岩石和土的差别: 岩石的力学性能、抗水性,完整性都比土好的多。岩体的建筑条件比土体优越,土中存在的问题在岩体中则十分微弱 首先:岩石矿物颗粒间具有牢固的连接,岩石的重要结构特征。颗粒连接分为结晶连接和胶结连接,很强的连接力,为“硬连接”。具有很高的强度和抗变形性能,有明显的抗水性,不会显著软化。土无连接,连接力弱,水胶连接和水连接。松散,软弱,连接力不稳定。抗水性不强,易软化。易容盐类矿物易溶蚀,胶结不良或胶结物为泥质和易溶盐砂砾岩抗水性不好,连接力低。抗水性不好。 其次:岩石强度高,不易变形整体性,抗水性好但存在断层节理等结 构面,使岩体受到不同程度的切割,完整性遭到破换,导致岩体物理,力学性质变差和不均匀。岩石的结构比土体复杂。岩体内存在微裂隙和缺陷,解理面,破裂面削弱岩石强度,岩块力学性质各向异性。 最后,岩体具有较高的地应力。在地质历史中遭受了地质构造的作用,土体中只存在自重应力。地应力使得岩体物理,力学性质变得复杂。 岩石的软化性:岩石浸水后强度降低的性质。取决于矿物组成及空隙性。亲水性和可溶性矿物以及大开空隙较多时,软化性较强。 软化系数(KR)=岩石饱水抗压强度(σcw)/干抗压强度(σcd) KR越小,岩石软化性强 当KR>0.75,软化性弱,同时抗冻性和抗风化能力强 岩石的抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性质,岩石空隙中的水冻结对岩石产生冻胀力,结构和构造被破坏。反复作用,强度降低。 抗冻系数(Rd)=岩石冻融后干抗压强度(σcd2)/冻融前(σcd1)*100% 质量损失率(Km)=冻融前后岩样干质量之差(ms1-ms2)/冻融前(ms1)*100% 岩石的透水性:岩石能被水透过的能力。取决于空袭的数量,大小,方向,及连通情况。服从达西定律 岩体:地质历史过程中形成的,具有一定的岩石成分和一定结构,并赋存于一定地应力状态的地质环境中的地质体。长期经受建造和改造地质作用,发育结构面,具有明显不连续,非均质,各向异性。具一定结构。