水运地基复习精华

2010新大纲规定1.考试题型共有四种形式：单选题、判断题、多选题和问答题。多选题选项全部正确得满分，选项部分正确按比例得分，出现错误选项该题不得分。2.《地基与基础》考试包括：土工试验基础知识35%、土工试验25%、土工合成材料15%、现场测试25%。第一章土工基础知识1、土的形成我国的土大部分形成于第四纪或是新第三纪时期，按照地质营力和沉积条件可分为残积土（风化后在原处）和运积土。当土中有机质含量大于5％-10％时会对工程产生不利影响。岩石可分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩2、土的组成土由固相、液相和气相三相部分组成。固相：土由原生矿物（石英云母长石等）和次生矿物（高岭石蒙脱石等）组成，通过颗粒分析试验可以对土的级配进行确定，级配好的土压实度高、渗透性小、强度高。液相：分为结合水（吸附在颗粒表面）和自由水两种。结合水：物理化学作用，对细粒土的影响大。自由水：分为毛细管水和重力水。毛细管水的作用是表面张力和重力。重力水可以传递动水和静水压力，但不能承受剪力。含水率测得是两者含量之和。气相：开口和闭口气泡。闭口气泡使得土的渗透性减小，弹性增大，承载力降低，密度减小，变形缓慢。3、国家标准《土的工程分类》规定:采用粗细粒统一体系分类法。工程用土主要是按照土的工程性质（如粒径、级配、塑性、有机质/压缩性等）进行分类。其中主要性质有：（1）颗粒粒径工程上将相近粒径的土合成一组叫粒组，其中大于0.075mm的叫粗粒，其性质主要取决于粒径大小和级配。小于0.075mm的叫细粒，其性质主要取决于矿物组成。（2）塑性指数（Ip=Wl-Wp）塑性指数相同，土的性质不一定相同，因为随着液限的变化土的性质变化也很大。作为建筑地基的土，其分类可见教材第6页，要注意粒径和塑性指数对土分类的影响。如细粒土分类的依据有粒径、塑性指数、稠度。《港口工程地质勘察规范》（JTJ240-97）规定：按颗粒级配或塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土碎石土按照大于2mm粒径进行再分类砂土按照小于2mm粒径进行再分类，用Cc、Cu表示组成特征（颗粒级配），密实度可由标贯击数判定。粉土按照大于0.075mm粒径和粘粒含量以及塑性指数（小于10）进行再分类。（冻胀最严重）粘性土按照小于0.075mm粒径以及塑性指数（大于10）进行再分类。天然含水率大于液限，天然孔隙比大于1.0的粘性土为淤泥性土填土由人类活动堆积的土塑性图（细粒土分类）：液限为横坐标，塑性指数为纵坐标。有机土的测定:(1)有机质呈黑色、青黑色或暗色，有臭味，弹性和海绵感。（2）将试样放在105-110烘箱中，如试样的液限小于烘前的液限1/3时，试样为有机质。需要说明的是：各种分类法中没有软土、冻土、盐渍土的称谓，也没有有机土、砂、石料等。4、土的结构土粒可分为三种类型：单粒结构：在动力作用下易液化，如粉土。絮凝结构：孔隙大，对扰动敏感。片堆结构：各向异性。5、土的物理性质指标是最基本的工程特征，是衡量土的工程性质的关键。（1）三相指标：必须明确字母含义，m、V分别表示质量和体积；a、W、s、v分别表示空气(air)、水(water)、土粒(soil)、孔隙(volume)。必须清楚指标试验指标（天然密度ρ、含水率W、土粒比重Gs）和换算间接指标的含义和计算过程。（可利用三相图辅助计算）三项基本物理指标：天然密度、含水率、相对密度。干密度不属于试验指标。密度1）天然密度ρ：总质量与总体积之比。2）饱和密度ρsat：孔隙全为土水的质量与总体积之比3）浮密度ρ’：土粒质量与同体积的水质量之差与总体积之比（饱和密度－1）4）干密度ρd：土粒质量与总体积之比，是填土施工的控制指标。饱和密度天然密度干密度浮密度5）含水率w：水的质量与土粒质量之比。6）土粒比重Gs：土粒质量与同体积4摄氏度水的质量之比，数值上等于土粒密度。7）孔隙比e：孔隙体积与土粒体积之比（e=Gs/ρd－1=土粒比重/干密度－1）8）孔隙率n：孔隙体积与总体积之比(n=e/(1+e))9）饱和度Sr：水体积与孔隙体积之比.(含水率小并不意味着饱和度小)注意：孔隙体积＝充水的孔隙和未充水孔隙体积土的空隙体积为零不能说明土的密度最大。不同土样（甲、乙）含水率与饱和度没有关系。（2）无粘性土的相对密度其性质主要取决于粒径、级配。用相对密度来表示土的状态，掌握两个计算公式（P5并判断土的相对密度。干密度计算公式：ρd=ρ/(1+W)疏松土：[0,1/3]中密土：(1/3,2/3]密实土：(2/3,1]（3）粘性土的稠度三个界限含水量：液限、塑限、缩限。土从液限到缩限体积是不断减小的，缩限以后不再改变。根据三个界限求得的指数为：塑性指数和液性指数。塑性指数：Ip=WL-Wp，用整数表示（如15），可用来判别粘性土的分类。其值越大表示越具有高塑性，粘粒含量越多。•液性指数：IL=(W-Wp)/Ip可判别粘性土状态。坚硬：IL≤0;可塑：0IL≤1.0;流动：IL1.0含水率与软硬程度无关。6、土中水的运动规律（1）水的毛细作用主要存在于0.002－0.5mm的孔隙中，如细砂土、粉土、湿砂中。湿砂土表现出的假粘聚力湿由于毛细压力形成的，不同于粘性土的粘聚力。达西定律(V=ki)：认为渗透属于层流，一般只适用于砂性土。对于粘性土由于存在结合水的粘滞作用，需要加入起始水力坡降进行修正(V=k(i-io))。（3）渗透力是渗透水流作用于土体上的拖拽力，与水力坡降成正比。当渗透力向上时，常常造成流砂、管涌等危害。（4）冻土现象主要是指土体冻结时地面膨胀的冻胀现象和融化后土体强度急剧降低的冻融问题。例题1已知土样体积V＝37.5，湿土重Mo＝0.6711N，烘干后重M＝0.4915N，比重Gs=2.68，计算孔隙比和饱和度。解：公式：e=Gs/ρd－1；ρd＝ρ/（1＋W）;W=M水/M干土；Sr=V水/V孔隙；Gs＝M干土/V土粒；可求得：(1)W=M水/M干土＝（0.6711－0.4915）/0.4915=36.5%ρd＝ρ/（1＋W）=67.11/37.5(1+0.365)=1.311e=Gs/ρd－1=2.68/1.311-1=1.04）(2)V水=67.21-49.25=17.96V土粒＝M干土/Gs=49.15/2.69=18.27V孔隙＝V-V土粒=38.4-18.27=20.13Sr=V水/V孔隙=17.96/20.13=89.22%例题2某细粒湿土质量为190g，烘干后为145g，土样液限为36％，塑限为18％，则求土塑性指数、液性指数、状态并命名。解：（1）塑性指数Ip=36%-18%=18命名为粘土。（2）液性指数含水率W=(190-145)/145=31.03%Il=(W-Wp)/Ip=(31.03%-18%)/18%=0.72为可塑状态。•1、某1.5m3的土样，重度为17.5KN/m3，含水率30％，土粒重度27KN/m3，则土粒体积为多少？(0.748m3)2、若土样孔隙体积为土粒体积的0.95倍，若土样孔隙为水充满时（若土粒重度为27KN/m3），土样重度为多少?(13.8KN/m3)3、土样含水率15％，干重度16KN/m3，孔隙率0.35，天然重度10KN/m3，求饱和度。（68.5％）4、土的天然密度为1.7g/cm3，含水率22.2％，土粒比重2.727g/cm3，求孔隙比，孔隙率，饱和度。（0.96，49％，62.9％）5、含水率为4％的湿砂100kg，其中水的重量多少？7、土样和试样制备为保证试验成果的可靠性，要统一土样试样的制备方法和程序。试样质量不是越大越好。一般试验适用于粒径小于60mm的扰动土，并以含水率和密度作为控制指标。原状土：用铁皮筒或取土器（直径大于100mm）取土。扰动土：用四分法取样。（1）原状土试样制备注意：环刀内壁涂凡士林；环刀下压方向与天然土层方向一致；余土进行含水量测定。（2）扰动土试样制备1）碾压过筛加水浸润一昼夜备用：物理性质试验（液塑缩限）过0.5mm；水理及力学性质试验（如直剪无侧限）过2mm：击实试验过5mm。2）试样制备：击样法就是根据环刀体积算出所需土样数量，用单层或三层法击实。压样法就是用静力压到所需密度，粘性土压时最好有排气孔和透水石。两种方法对力学性质有一定的影响。（3）试样饱和1）浸水饱和法：砂性土2）毛细管饱和法：渗透系数大于10-4cm/s的土，注意两端放滤纸和透水石，水面不要淹没试样，时间不少于2昼夜。3）抽气饱和法：渗透系数小于等于10-4cm/s的土（粘性土），需要凡士林密封，粘性土需静置10小时，饱和度不应低于95％。需要掌握试样加水量的计算（P23）•第二章含水量及界限含水量试验土工试验分为室内和现场试验。含水量是施工质量控制的重要依据，界限含水量可用来计算塑性指数和液性指数，也是粘性土分类和估计地基承载力的依据。可以判断土体状态和塑性范围。1、含水量试验（试验步骤）（1）烘干法设备：烘箱、天平（感量0.01g）、干燥器数量：15—30克，砂土稍多些。温度：105—110，有机土（含量大于5％）在65—70度烘干，结果一般比实际偏大。时间：粘性土大于8小时，砂土大于6小时。烘干后放入干燥器冷却。（2）酒精法适用于现场。燃烧3次。结果略低于烘干法。试验结果精确到0.1％（如15.2％）测定原状土样的物理力学指标时，含水率可用重塑土样的含水率。2、界限含水量试验界限含水量是土的固有指标与环境无关。（1）平衡锥式液限仪法使锥体在15秒入土10mm时就是土的液限。否则需要加水或吹干后再试验。（2）液塑限联合测定法理论依据：根据极限平衡理论，当圆锥角为30度时，圆锥入土深度与含水量在双对数坐标上呈直线关系。试验时使的锥体在5秒时分别下降3、17毫米左右（太大或太小时制样困难），然后再控制几组在3—17毫米之间，然后将数据绘制在双对数坐标上，查找17和2毫米所对应的含水量就是土体的液限和塑限。《土工试验方法标准》和《公路土工试验规程》分别采用76克和100克的锥入土。密度。可以消除加速度带来的影响，是无量纲量。主要用来计算孔隙比和进行分类。方法有：比重瓶法、浮称法、虹吸筒法。(1)比重瓶法适用于粒径小于5mm的土。用砂浴煮沸是为了去掉土中的空气，砂和低液限粘土大于30分钟，高液限粘土不少于60分钟。（2）浮称法适用于粒径大于等于5mm，且粒径为20mm的质量应小于总质量的10％。试样要洗净浸水1昼夜，然后放入篮中摇动排除空气。（3）虹吸筒法适用于粒径大于等于5mm，且粒径为20mm的质量应大于等于总质量的10％。试样要洗净浸水1昼夜后晾干。注意事项：对于有可溶性盐或有机质的土样，可用中性液体代替纯水，用真空抽气代替煮沸法。3、砂的相对密度试验（试验步骤）仅仅用密度（孔隙比）不能完全说明砂土的状态，只有相对密度才能解释砂的紧密程度。（1）最大干密度试验（最小孔隙比）用振动锤击法进行。分三次倒试样进行锤击，每次锤击高度应该相同，水平振击时击数也应该相同。计算最小孔隙比：emin=Gs/ρdmax(2)最小干密度试验（最大孔隙比）用漏斗法。使砂从漏斗口离砂面1—2厘米，缓慢流入量筒中，然后倒转量筒几次，取的最小干密度。计算最大孔隙比：emax=Gs/ρdmin注意事项：（1）测最大干密度时用最优含水率的砂样。测最小干密度试验用干试样。（2）容器内径对结果有影响，内径越大，测得的干密度越大。•第四章颗粒分析试验颗粒分析是测定土中各不同粒径的粒组质量占总质量的百分数的方法。是各粒组的相对百分比含量。可以对土进行分类，判断工程性质。试验成果可以画成粒径分布曲线。横坐标为粒径的对数值，纵坐标为小于某粒径的土粒含量占总量的比例，曲线平缓说明：粒径相差大，级配好，易于压实。由此可计算某以粒径组的含量。砂土从曲线上可以计算两个有用的指标。不均匀系数Cu和曲率系数Cc（P45）。Cu＝d60/d10（反映土粒分布范围）Cc＝d302/d10d60（反映土粒分布形状）d10、d30、d60—小于某粒径的土粒含量分别为10％、30％、60％的粒径。如果不均匀系数Cu≥5，同时