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第 1 楼
2006-8-27 22:09:00
weiyurou
RT 请高人给解释
位 置 : 专 业 : 水 利 重 庆
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第 2 楼
2006-8-27 22:46:00
亚黏土市公路等行
ΨЖ∨
法
位 置 : 江 信 誉 : 1 1 3 3 1 专 业 : 岩
一般可以这么对比 亚黏包括粉粘土与粘质 土 IP=7--17 粘性土民建规范包括粘土、 粉质 粘
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第 3 楼
2006-8-28 6:02:00
砂土、碎石等称为无粘性土。 塑性指数 Ip>10的土为
位 置 : 专 业 岩 土 其 他
Ip>17为粘,1010的土为粘性土 Ip>17为粘土,10<Ip≤17为粉质粘土 Ip≤10的粉土 粉土就是过去的轻亚粘土 亚土是公路,桥梁的规范上定的,就我们经常说的粉质粘土.粉质粘以细砂和粉砂 为主,但含有粘土,含细砂
很少,手感无砂
黏性土的剪切
第xx卷 x期 岩 土 工
黏性土的剪切
摘 要:饱和黏性土试样进行三轴不结不排水剪切、固结不排剪切和固结排水剪切验,获得了饱和黏性土三轴试验的抗强度指标,通过对强度指标的比较, 绘制应力与应的关系曲线和强度包线,并计算土的内聚和摩擦角。得出三轴慢剪指标,并为设计、施的参数。为黏性土路基的设计和工提供依,使施工的数据更加合理、科学,提高程的安性、靠性、科
关键词:黏性;三轴剪切试验;不固结不排水;固结不水;固结排水;强
中图分类号:xxxxx.xx
Reliability analysis of high level backfill based on chaotic optimization
LIU Zhi-xiang, LI Xi-bing, ZHANG Yi-ping
(Central South University, Changsha 410083, China)
Abstract: To adhere to the saturation : took three samples of the earth's axis is not an end and drainage, sewerage and could not cut it to the cut the knot and got saturated soil stuck of three axes to cut the strength to strength the target indicators, by comparison, the analysis of stress to strain of the relationship between the curve and the intensity of the bag, and the earth's cohesion and rubbing horns. the three axes to cut down, and as a design and construction of parameters. To adhere to the nature of the design and construction, construction provides for data more rational, scientific and engineering safety, reliability, scientific.
Key words: Very nature of the earth ; three axis of an experiment ; not solidated ; is no sewerage and drainage ; not solidated drainage ;Line is wrapped
0 引 言
在实际工程施工中,出施工安全的考,往往要坝基的稳定性、地基的承力、挡土墙的压力与稳定性以及边坡定等进行算和评估,而这些安全评价都与土抗剪度有着密切的关系。三轴剪切试验能够模仿土体在实际土层中的受力状,试验中可模与工程条件相近的三向受力态,易于反映不连续性和各向异性,具有能控制主应及水条件,受力状态明确,剪切面不固定,破坏面是体最薄弱面,并根据工程所准确测土的孔隙压力及体积变化等优点,同时还能提供所需效度指标,进行土体稳定的效应力分,所通常们用三轴剪切实验测定土的剪强度及力-应变关系,据剪切前的固结状态和剪切时的排水条件不同分为三种情况:不固结不排水剪(UU);固结排
确定强度指标需要通过室内外验与测试,不同试验方法测得的强度指标有较大区别。在工程应用中,选择的试验条件应当尽能与实际工程条件相似。众所周知,黏性土的抗剪强比无粘性复杂得多,本文将重讨论常固结饱和粘性土在剪切时将具有不强度
1. 不固结不排水强
进行地基基设计计算及进行边坡稳定算和挡土墙压力计算,建筑物如果修建饱和粘性土地基上,施工周期短(筑速度快) ,建筑物荷较大,或地基土为粘性,排水条件较差时,土体中的水来不排出进行固结,此时作为稳定分析所需的数是土体天然强度参数粘聚力c 和内擦角φ,不固结不排水剪试验能够较准确模拟际工程
不固结不排水试验,英文称 Unconsolidated Undrained Triaxial test ,简称UU 试验。在不排水条件下施加周围增量Δσ3,然后在不许有水进出的条件下,逐渐施加附加轴向压q,直至试样剪破。因此,试验中向应力σ3等(σc+ Δσ3 ),轴向应力σ1等于(σ3+q ),孔隙水压力等于?1???1???2。试的结果如
xxx 岩 土 工 程
正常固结饱和土UU试
图中实线半圆A、B、C分表示三个试件在同的?3作用破坏时的总应力圆,虚线有效应力圆。试验的结果表明,虽然个试件的周围压力?3不同,但破坏时的主应力差相,在?f??3图上表现出三总应圆直径相同,因而破坏的包线是条
???3
?u?0
?f?cu?12
式中:?u--不排水内摩擦角,度; cu--
在试验中如果分别量测试样破坏的孔隙水力?f,试样结可以用有效应力整理,结表明,三个试件只能得到同一个有效应力,并且有效应力的径与三个总应力圆直
?'
1??
'3
?(?1??3)A?(?1??3)B?(?1??3)C
这是由于在排的条件下,试样在试验的过中含水量不变,体积不变,饱和黏性土的孔隙压力数B=1,改变周围压力增量只能引起隙水压力的变化,并不会改变试中的有效应力,各试件在切前的有效应力相等因此抗剪强度不变。果在较高的剪前固结应力下进行不固不排水试验,会得较大的不排水抗剪强度cu。由于一试件试验的结果,有效应力圆是同一个,因就不能到有应力破坏
c'
、?'值,所以种试验一般只用于定饱和土的不排水度。不固结不排水试验的“不固结”是在三轴压力室压力下不再固而保持试样原来的有效应力不变,如果饱和黏性土未固结过,是一种泥浆状土,剪强度也于零。一般从天然土层中取试样,相当于在某一压力下已经固结,总具有一定天然强。天土层的有效固结压力是随着深度而变化的,所以不排水抗剪强cu也着深度变化,均质的正常固结不排水度大致随有固结压力成线性增大。饱和土的超固结黏土的不固结不水强度包线是一
2. 固结不排水强
建筑物如果修建的地基土层属于软,基土被压密实,但地基排水条件差,如经常受水位影响的堤坝工程,堤坝位突然下降,在分析其稳定性验算都应用固结不排水剪试验的强度参数来进行分析计算。固结不排水剪试验,英文称Consolidated Undrained Triaxial test ,简称CU验。在试验装样后先施加围压,再打开排水阀对样进行前期的排水固结,在剪切程中须关闭排水阀。进行剪切时,首先检查轴向是否与力环接触良好,因为在固时由于固围的压作用,试样的体积会减小。后施加向压力,直至剪破坏后或达到控制应变时结束试验。在试样固结过程中,试样含水率逐渐减,在试样受剪坏程中, 试样的含水率
对于CU试验,抗剪强度在一程度上受应力史的影响,因此,试验前区别式样是正常固结还超固结。确定好后,由于式样在?c、??3下固结稳定,所以试验时可直加?3??c???3使固结稳定。然后,在不允许水有进出的条件逐渐加附加轴向压力即偏应力q???1???3,至式剪切破坏。如果在试验中测定测孔隙应力,则结果可用有效应力整理。从破坏时总应力中去?f,可得到
坏时的有效大主应
1f和有效小主应力?3f 及破坏应力,绘出这些坏应力圆的包线,可有效应力强度包线。由于正常固土剪破时的孔隙水应力为正值,则剪破时的有应力总在总应力圆的左。有应力强度包线也是通过坐标点
线的倾''
''角?大于?cu,c?0,于是
有效应力表示的CU试验
抗剪强度为:
其中:?'
——剪破面上的有
?'
——有效内摩擦角。
同时由于式样的剪切前固结压力随着??3的增加而大,则式样剪前的效应力增大而孔隙比相应减小,此,强度和极限总应力圆也相应增大。作些极限应力圆的包线即到正固结土CU试验得总应力度
正常固结土CU试验的强度包线和效应力强
土中以实线表示的为总应力圆和总应力破坏包,如果试验时测孔隙水压力,试验结可以用有效应力整理,图中虚线表示效应力圆和有效应力破坏包线,?f为剪切破坏时孔隙水
1f??3f??1f??3f,有效应力圆与总应圆直径相等,但置不同,两者之间的距离为?f,因为正常的固结试样剪切破坏时产生正孔隙水压力,故有效应力圆在总力圆的左方,总应力破坏包和有效应破坏包线都通过原点,说明受任固结压力的土(如泥浆状土)不会具有剪度。总
坏线的倾角以?0??20?
cu,一般在1之间,有效应力
破坏包线的倾角?'称为有效
一般比?cu大一
3. 固结排水强
建筑物如果修建的地基土层属于软土,基土碾压密实,施工工期长,但地基透水性较好,排水条到位,般采用固结排水剪试验来测得土体抗强度参数来分析稳定性。固结排水剪试验,英文称Unconsolidated Undrained Triaxial test,简称CD 试验。试验装样后先施加围压,再打开排水阀对试进行前期的排水固结,在切过中须打开排水阀。进行剪切时,首先检查轴向是否量力环接触良好,因为固结时于固围压压缩作用,试样的体积减小。后施加轴向压,直至剪切破坏后或达到控制应变时结束试验。在试样固结及剪切破过程中,试含率一减小到某一数值
对于CD 试直接施加?3??c???3使其固结稳定,然后再逐施加附加轴向压力,即压力q???1???3,在试样剪破程中,允许试样充分排水。由于结与剪切整个试验过程均允许试样充分排水,剪切前和剪切过程中孔隙水压力始终为零。有效应力就等外加总应力,极限总力圆就是极限有效应力圆,因而总应强度包线即为有效应力强度包线。CD试验的有效力强
正常固结土CD试的强度包线 ?d表示。其强度包线是一条通过坐标原
于是CD试验抗剪度可表示为: ?式中:?f???tg?——破面上的法向
?d——固结排强度指标;内摩擦角。 从图中可以看出,常固土的破坏包
点,黏聚力cd=0,内摩擦角?0?~40?
d约在2之间,
试验证明,c?'
'd、d与固结不排水试
?很接近,由于固结排水试验所需的间太长,
上以c'
、?'代替cd、?d,是两者试验条件是差别的,固结不排水试验在剪切过程中试样的体积保持变,而固结水试验在剪切过程中
一般要发生变
'd、?d略大于c、?。
4. 三种剪切性状
将上述三种三轴压缩试验的结汇总于图
正常固结饱和黏土三种试验结
由图可见,对于同一种正常结的饱粘土,当采用种不同的试验方法来测定其抗剪强度时,其强度包线是不同。其中UU验
试验各是一条通过坐原点直线。三种方法所 得到的强度标间的系到的强度指标
是: cu?ccu?cd?0,? d ? ?
cu ? ?u?0。 试验结果明,当用有效应表示试验结果时,三种剪切验将得到基本相同的强度包线及十分接近的效应力强度指标,这就意味着一种土三种试验的试样将着同一平剪破。实测资料表明,?f通常为60°,而粘性土的?一般在30°,实测
xxx
岩 土 工 程 学 报 xxxx年
角接近于45?
??/2,这也有效应力概念下的理论剪破角。正常固结土为应硬化型,体变多表现
超固结饱和黏土的试验方法和过程正常的固土的情况完全相。它们的试验结果主要不点在于;对试样施加的周围应力即初始有效结应力?c小原
饱和黏土UU、CU、CD试验果的强度
由图可见,如果以总应力表示,全不同的
结果;而已有效应力表示,不论采用种试验方法,都得到近乎同一条有效应力破坏包线(如图中虚线所示),由可见,抗剪度有效应力具有唯一
5. 结束语
如前所述,黏性土的强度性状
它不仅随剪切条件不同而异,而且受许多因素(如土各向异性、应力史、蠕变等)的影响,此外对同一种土,强度指标与验方法和试验条件有关,实际工程问题的情况千变化,用实验室的试验条件去拟现场条毕竟还会有差别。因此,对某个程问题如何确定土的抗剪强度指标并不一简单的
首先要根据工程问题的性确定分方法,进而定采用总应力或有效应力强度指标,然后选择测试方法。一般认为,三轴固结不排水试验
应力强度c'
和?'宜用于分析地基的长期定性(例如土坡的期稳定分析,计挡土结构物长期土压力、位于软土地基上结构物的地基长期稳定分等);而对于饱和软黏土的短期稳定问题,则宜采用不结试验的度指标cu,即?u?0,以应力进行分析,一般工程问题多采总力分
6. 参考文献
[ 1] 杨金钟,王艳宏. 天津市部地基土三轴剪切验强度的研究[ J ]. 天津理
[ 2 ] HUANGWen-xiong, SUN De-an, Sloan SW. Analysis of the failure mode and softening behaviour of sands in true triaxial tests [ J ]. International Journal of Solids and Structures, 2007 (44) : 1423 - 1437. [3] 许延春. 深部饱和黏土的学性质
[4 ] 李文平, 王维理, 张勇, 等. 黏土三轴高压卸载变与强度特征[J ] . 工程地
[ 5 ] 杨 ,徐 川,王宝学,等. 岩土三轴试
)
饱和黏性土孔隙性对渗透系数的影响研究
,,,,文
饱和黏性土孔隙性对渗透系数
,,,庄心善郑飞陶高
,,,湖北工大学土木工程不建筑学院 湖 北
,,,,摘 要渗透系数作为饱和土重要参数之一 直接影响着程的施工和运行 一直到广泛的关注 利 用 取 自 武 ,汉 市汉街地区一处建筑工地底部的非饱和黏土 ,配 制 了 , 组不同干密度和均为 的 水 率 的 重 塑 试 样 , ,,,,,, 运用水头法研究了土体孔隙性对透系数的响 研 究 表 明 ,该地区非饱和黏土透系数着密度的增大
减 小 ,随着孔隙比的增大而增大 ,且显分为三段 ,有 并分析了产生该果的原因 和 两 个 特 征 :,,,,, ,,:,, ,, ,,,,,关 键 词孔 隙 性 重 黏 土 变 水 头 试 验 渗
,,,,,中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 ,,,,,,,,
,,,,,降 雨 不 仅 引 起 边 坡 失 的 重 要 因 素 也 是 分 刻 度 管截 面 积 为
、析 城 市 垃 圾 填 场 设 不 维 护 地 下污水的迁秱即 从 时 间 间 隔至时 间 间 内 流
、污 染 的 渗 流 不 扩 散 防洪堤坝的渗漏工程的重 ,其 中 负 号 表 示 水 量 随 水 头为 的 降 , , ,,,~~,,,,,,,,,,要 参 一 直 以 来 受 到
,,,人对 天然沉积温 州 软粘土 原 状样及重塑样行结 根 据 定 徇 渗 透 系 数 ,,,,,:, !,,,, 构 对黏性土渗透性 的 影响 研 究 丁 国 平等 人 ~ ,, , ,, , ,,, :,, ,,,,,~ , ,,,对华 北平原衡水 沉 降区基 标 孔的第四系
,,, ,,,,式 中 和为 变 水 头 管 的 截 面 积 为, , ,:,,,,:,,土 进 行了土体渗透 征 研
,,,水库 质黏性土 心 墙不基槽 接触进行了渗透变形 的 变 换 因 数 试 样 高 度 为 分 为 渗 , ,,:,,,, 试 渗 透 系 数 是 述孔隙水在土 中流动性质的一 ,,别 为测读水头的起始和终止 时 间 起 始 和 ,,~~, , ,,,,种度 量由于 粘 性 土的渗透系数较小 目 前 这 面
的 研 究 少 本 文 基于变水头试验
的 渗 透 系 特 性 徉 出 了 有 益 结 论 供进一步入研 ,,试验方
究 粘 性 土 的 渗 透 性 参 考 ,
,试 样 土 自 武 汉 汉 街 的 一 处 工
,, 渗透试验的本原理深 为 非 饱 和 黏 土 土 体的物特性见
表 土体的物理特
渗透试验根 据 用仪器 类 型分为常头和变水 ,天 然 密 度 天 然 含 水 , 埋 液 限 塑 限 ,,,,,,,,头 两 种 常 水 头 适 用 于 透 水 性 大 率,,, ,::,, ,,,?, :,, ,, ,,,土 例 如 砂 土 水 头 适 用 于 透 水 性 小 ,:,,, ,,:,, ,,,, ,,,,,,,:,,,,, ,,, 土 例 如 粉 和 黏 土 黏 土由于渗透系数 ,:,, ,,,徆 流 经 试 样 的 水 量 徆 少 难 以 准 确 量 测 因 此 采 试
,用 变 水 头 法 水头验 就是在个试验过程中 渗 ,制 样 方 法 将 所取土风干后
,透 水 差 随 时 间 而 化 的 一 种 实 验 方 法 试 验 过 程 ,,筛 测 出 土 样 的 各 种 物 理 特 性 含 水 率 控 制 ,,,,,中 某 任 一 时 间作 用 于 土 样 的 水 为经 过 时~, ,,,左 右 时 样 果 最 好 测 出 土 的 风 含
,,收 稿 日 期 ,,,:,,:,,,
,基 金 项 目,国家然科学金,,,,
湖北省建设厅项目“深基坑开挖土体应力径试验及对周环境效应的机理研究 ” 作 者 简 介庄 心 善 河 南 周 口 人 工 学 博 士 湖北业大教授 研究方向为深坑
年 第 期 湖 北 工 业 大 学 学 报 ,:,, , ,,
,,,后 经 计 算 称 取 一定质量 风干土样和蒸水 按 ,,,《》照 工 试 验 觃 程 将 其 制 成 含 水 率 为 的 试 ,,, 试验结
,,,样 土 封 静 置 复 测 含 水 率 徉 出
,,为 本 次 试 验 样 时 三 次 分 层 填 土 以 利 密用测试数据代入变水头 计 算 公 式算 出
平 均 渗 透 系 数 ,不温度 所 用 的修正系数不同 ,从 实结 合并采用液 压 千斤顶静 压 试验方法制备
, 而 对最终渗透系数成影 ,见 表 ,,,,,样 采 用 渗 透 环 刀 高 度 体 积
表 试 验 结 果 ,, 度 及 孔 隙 比 见 表 称 取 一 定 质 的
,,平 均 值 ,最 终 值 ,,,试 样 率 为 制 备 再 将 所 制 备 相 同 平 行 试 样 , ,,,,,,, ,温 度 修 正 系 ?,,,,编 号 ,, ? ,,?,:,:,, ,,试 样 进 行 气 真 空 饱 和 抽 气 时 间 为 放 入 水 中 ,~,, ,, × × ,,,,,:,,:,,,,,,,,:,,:,,,静置 使 饱 和 度 达 到 达 到 继 续 以 上 ,,~,,, ,,,,, , ,,,,, ,,,,:×,:,,,,:×,:进
,,,,,,,,,?试 样 编
, ,,, :,,,,, ) 0, ,,,, :,,,,, 21 . 4 2 h 1 4 1 ./, ,,, :,,,,, T1 . 4 0 h(1 3 9 ., ,,, :,,,,, ’ 1 . 3 8 & ,,,,:,:,,,,,1 . 3 7 1 . 3 6 % 1 . 3 5 $ ,,,,, 试 步 骤 本试验采用的 七组样所采用 1 3 4 .# ,,1 . 3 3 ,、、的 变 水 头 管 面 积
,,温度
依 次 将 装 有 试样的环刀 装入渗
根据对七组不同干密度 试 样 进 行渗 透试 时测 ,螺 母 旋 紧 要 求 密 封 至 不 透 水 不 透 气 将 变 水 头
徉 的温度和不同温度下对 的 透 系数 绘制 曲线如 ,,,满 水 并 渗 入 渗 透 器 开 气 阀 排除渗透
,图 表 明 温 度修系数随温度的升高降 所 示 , ,,,部 的 空 气 直 至 溢
低 , ,,水 头 管 注 水 使 水 升 至 预 定 度 起始水头一
3 0 . ,, 性 土 渗 透 系 数 小 起 始 水 头 低 易 左 右 ,,::,) 1 2 5 .-s,,造 成 实 验 数 误 偏 差 大 水 位 恒定后停止供水 , 2 0 . cm 1 . 5 ( 把 进 水 管 夹 打 使 水 流 试 样 ,等 待出水口有水溢 /k 1 . 0 4 - 出 的 现 象 时 开 始 记 录 变 水 头 管 的起始头高度 0 0 . 5 1和 起 始 时 间,
,变 水 头 管 中 的 位 变 换 高 度 等待 水位稳定后再次 图 隙比不终渗透系数的关系
测 量 水 头 和 时 间 的 变 化 ,
根据不同孔隙比
,,,,数 绘 制 成 曲 图 从 图 中 可 以 看 出 渗 透 系
,,着 孔隙比的增大而增 且 明 显 分 为 三 段 有 改 进 型 渗 透 仪 仪 器 如 图 、
在 和 两 个 特 征 点 区 间 , ,,:,, ,:,,,,,:,,,,, :
,、内 因 土 较 密 实 黏 性 土 颗 粒 较 小 致 流 孔
,,,小 曲 率 半 径 较 小 由于水存在表面
,, 时 的面张力较大 渗透 时 水受 土
,水 只 在 土 体 密 实 度弱的地方进
,第 卷 第 期 等 饱和黏性土孔隙性对渗透系数的影响研究 心
,,,,,,,,因此用变水头法设 渗 透系数 隙 比 的 大 孔 隙 半 径 逐 增 大 曲率半径也之 ,,,::,,, 增 大 ,致 使 透 时 的 表 面 张 力 减 ,水渗透时受土颗 ,,该 水 头 渗透实验受温度影响 测 度
粒 的 阻 力 减 小 ,渗 透 系 数 增 大 ,形成稳定的渗流 在 ,
,,孔 隙 率 徆 大 渗 时 受 表 区 间 内 ,,:,,,,,,,,:,,渗 透 系 数 随着孔比增大而增大 且
,面 张 的 影 响 徆 小 能够在土体中 形成续渗流通 ,分 三 段 有 和 两 个 征 点 :,,,,, ,,:,, , ,, 使 渗 透 系 数 急 剧 大 在 工 程 应 用 为 了 减 小 ,,,,干 密 越 土 体 颗 粒 孔 隙 越 大 在 过
,渗 透 性 对 此 种 土 体控制干密度 和孔隙比在一定 ,中 可以形成连续通道 渗 透 数 表 为 较 大 因
范 围 内 ,透 系数随着干密度的减
3 0 . ) 1 2 . 5 -s2 . 0 cm , , 参 考 文 献 1 . 5 ( /k 1 0 .4 - 0 0 . 5 1,,,,, 翠 明 赵 书 权 压应力对非饱和土 渗 透 很 永 福 ,, 0 5 1 0 1 5 2 0 ....0 系 数 的 影 响,,上 海交通大
干密度不最终渗透系数关系 图 ,,,,, 一种预测不同温度下非饱和 蔡 国 庆 赵 成 刚
,,,土 相 对渗透系数的 接 方 法 岩 土 力 学 ,, ,:,,根据不同干 密 度的七组 试 样测徉
,,,,数 绘 制 曲 线图 在 干 度 胡 瑞 ,李 向 全 ,官 琳 ,等 土体微结构力学 ———
念 观 点 核 心地 球 学 报 ,,,,,,??,,, , ,,,,,,:,,,,,,比 较 小 土 体 部 孔 大 此 时 水的
曾 玲 玲 ,蔡 超 结构对黏性渗透性状的影
究福建工程学院学报 ,,,,,,, ,,,:,,:,,,:,,,,,部孔 隙 较 小 属 于 缓 慢 流 状 态
,,,,,陈 华 丽 等 衡地面沉降黏 性 土 丁 国 平 胡 ,,,,,间 内 时 因 为 土 体 较 密 实 渗 难 进 行 表
,,,,,,体 渗 特
明 福 林 会 成 五道水库砾质黏性土心墙
结论 , 接触
弗 雷 德 隆 德 ,拉 哈 尔 非饱和土力学 , , ,,,,, ,,,,陈 仲 颐 北 京 ,中国建筑工业出版社 ,采用水头 渗 透试验装 置 对武
南 京 水 利 科 学研究土工研所 土 工 验 技 术 手 册的 渗 透 性 质 进 行 研 ,徉 出
,,北 京 ,人民交通版社 ,,,,::,, ,此 次 渗 透 试 验 用 土 为 饱 和 黏 性 土 , 透 水
,,~,:,,,,:,:,,:,:,,,:,,,,~,,,;,:,,, !,!!
:,,,,,~,,:::,,~:,,,,, !!
,,, ,,,,,,,,,~,,,,,,,,;,,:,,:,,,,,,~,~;,,,,,,,,, ,,
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,,:,~,~;,,,;,,,,,,:,;,,,,,,,,:,;,,;,,,,~,:,,,,,:,;,,,,,,,,,,,,:,;,,,,,,,,;,,,,:,~,;; ,;!!,,!,!,,;:,,~:,,,,,,,,:,,,~,,,~,~~~~, ,:,,,,,:;,,,;,,;,;,,,:,,,;,,;:,,;,:,;,;,,,,,,,,,,,,,,!!
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,责 任 编 校 ,
黏性土防渗层渗透系数的原位测试法
黏性土防渗层渗透系数的
张缸
(中国冶金建设集团沈阳勘察研究总院,沈阳 110015)
摘要介绍了黏性作防渗层渗透系敷原位试验的对比方法。 关键词黏土;最大密度i渗透系
面积i原位
I(前吉 黏性的主要特征是具有较高的黏聚力。在天然状态下,它以团
满
水与空气。土体密度达到最大干密,含水量达到最优含水时,则具备很强的渗性,渗 透系数由1×10。cm,s可以降至为l×10_1cm,s。或小于1x10(。cmls。某固体废物处中 心填埋坑中的防渗层采用了性土为防材料的施工工艺。经过2年多生产运。已证明 其实用价值,并取得了很好的社效益经济效
2(试验方案的确与实施 用黏性土作防渗层,其渗透系数是关键一个指。黏性土的
与渗透液体的性
质、土颗粒凝聚状态、最大密度、含量、温度、样面积等因素有关。为了取得黏性土作为 防渗材料其渗透系的准确值(定室内、现场2种试
:(1)室内
室内试验根据<>
渗透仪。试验状有2种:一种用环刀切取天然状态下的土样,过饱后,装入渗
中进 行测定;一种把扰动样烘干,碾散,按其大干密度与最优含水量配制试样,经饱和后装入渗 透仪进行测定。到2种结果(表1(
衰l 天然状态下土的袖理力学性质统计衰 —、、,试
统计项目、, 含水WI, 干密度rd,(?cr(3) 渗透系数Kl(cm,s) 13 i3
范围值 16--25 1(50,1(65 4 8×10‘6—2(2×10—7 20 5 I(58 平均值 2,2x 10—6
衰2扰动状奄下?的物理力学
篆×絮
含水量w1, 于密度r,(g,a一) 渗透系
I 5 5 5 频散 最优古量 I 范
【 平均值 18(9 1(73 3(0x 10-8
辽宁岩土工程技术?地质、勘察与测试 由表中可以看出,天然状态下
样渗透系数平均值2(2x10-6em,s,击实状态下的
样透系数平均值为3(0×10,cm,s。说明土的抗渗性能因的结构不同而在差异。由于 土的密度发变化,变了土的结构,土颗进行重新排列,提高了黏聚力,提高了抗强 度。施工中,根土的最大干度,最优含水量去控制黏性土防渗材料的铺衬、碾压、检测各 工序,其渗透系数可以达到设
室试验测得的渗透系数值是土在有侧条件下得到,有的局限性。为了补充这个 不足,需要进行现场原位测试,进一步求得土渗透系数的真实
(2)现场原位试验 首先黏性土堆5m×5m的试验平台,按晟优含水量洒水,搅拌,铺平。
动碾压方
法密,使土料密度达到最大干度。根(注水试验规程)TSJ214--89,YBll4—89第二章 中双环自法行测定。试验中,为防止内环水蒸(在环的上封顶,封顶面上留进水 口与气口,渗水量的变化用称量法测定,试验时外环的水面高于内环。内、外环注后静置 3h,连测定7d,记隔为lh,用称量法测得前后两次注水量不超过lg,认为稳,试验 结束。然后以每一天渗透系数平均值与测时间绘制变化曲线,
音“10一
吾
1×10— 1 2 4 o3 5 6 宙1渗透系数与时间变化关系曲
从图中可队看出曲线的变,渗透K值在1x10-6,1x10-7cm,s之间波动(
定,这样的结果不能满黏性土防渗层的必要条件。为了进一步测定土的渗透系数
的 实性,参美国As啊v【D5093—90封内环双环——现场测定渗透标准试方法,利用 场条件,将内环直径由25cm增加到50era,其他试
1×10’‘ 口
专
?l×lO’7
o 2 3 4 7 l 5 6 T,d 一 闰2渗透系数与时间变化关系曲
从曲线中看出土的渗透系数第三天后
通两种原位试验的结果对比,为扩大环面积,增大试环容积,增加注水量,直接影响 渗透系数实值的测定。为了进一步这结论。使之对工程施工具有实际指意,试验 中内环的直径增加至120cm。样是密封圆形环,顶部留有注水孔与排气孔。考虑到称量法 在安、取下称量袋瞬间,由人为的差以至影响试精(所以将称量改为玻璃管直接 测读(测定方法同样是续观测7,取其平均值,在试验进行的同时,以每天土的渗
67黏性土防渗渗
龟 ? 髦 圈3灌透系戢与时同亚化荑系曲臻
从图3曲线上看出渗系数时间的变化规律。在土体饱和后,渗透系数变
lO一7,1x10’Bcm,s之,
内试验 值相一致。
综所述,当黏性密度控制在最大密度时,土体本身具的渗透系数一稳定值。试验 初期,于试环积小,导致原位验值与室内试验值存在差距。试验中逐步增试环面积( 扩大容(增加注水量,改变试验条件,提高了精度,土的渗透系数的真实值是可以测得
3(结语
(1)现场应用大面积原测试黏土透系数的试验方法是行之有效的a (2)试验中合理地
试环面积,严密地制验条件,现场原位测试值与室内测试值
能达到一致的。
(3)现场原位测试
参考文献
1钱家欢(段宗泽(工原
液体黏性系数的测定
液体粘
一、 实验目的
1. 观察球物
2. 掌握用托
3. 学会
二,仪器用具
圆筒形玻璃仪器,球,
子,蓖麻油
二、 实验原理
?际液体流动时,由于各层液体流速不,互相接触两层体之间有力的相互作用,流速较慢的与速较快的两相邻液体层之间的相互作用力,称为粘
dvf,,,S 其中,为粘性系数 dz
?球在液体中运动时,若速度不大,将受粘滞阻力用,它是由于在球表面的液与邻近液层的内摩擦而产生。若液体无
f,3,,dv
dv式中为球
?小球开始在液体下落时,重力向下,浮力和粘滞阻力向上,由斯托克斯公可以看出,粘滞阻力随小动速度加而增加。小球刚始下落时,速度很小,黏滞阻力较小,以小球加速运动,着速度的加,黏滞阻力逐渐变大,而小球运动速度达到一定大小时,小球受到的合力为零,小球将
下降,即
1133 ,d,g,,d,g,3,ndv,0066
其中是小球的密度,是液
(,,,)120 dg,,v18
如,玻璃筒内盛待测液,筒有相隔一定距离L的水平刻线与,距离液表面有一定距离,得小球运动一定距离后,达到经开始做速运动,在贴近液体面玻璃筒中心处轻轻放入小球,小球到达开始计,到达停计时,算出小经过匀速区L的时间t,由L/t求得小球下落速度v,用读显微镜测量小球直径,再查得液体度,即可算出黏性
由于小球不是在无限广延的体中下,则需考虑器壁影响。且小球还受液体的阻力,则公式可修正
实验误差
?求小球在无限延长的液体中下落,是不可能的,如小球沿着直径为D的圆筒形容器的轴线下落,液面高度为h,则不考虑器壁的影响,修
(,)1,,20, dg,dd18(1,2.4)(1,3.3)v2Dh
?物体所受来自液体阻力,有粘滞阻力和压差阻力,设小球直径为d,
22,,为v,液体密度,粘
缓时,粘滞系数起主要作用,时流体为程,流动一加快,流动的情形就完全改变成紊流,压差阻力占优势,两者之
22,,dvdv00R,, 其中远小于1 Ree,,dv
3当不是很小时,由 f,3,,dv(1,R)Ree16
2,,1()gdt3L,0得, ,,,,d0dd1816tL(12.4)(13.3),,D2h
?读数显
?密度
四,实验内容
1. 用读数显微镜测量5个小球的直径,每个小球在同直方向测5次。 2. 把量筒上、下部
间的距离L和面
3. 用游标卡测量
4. 测
5. 用镊子将球放入量筒中心处,接近液面让其自由降落,这时候观测者的眼要正着量筒的上侧线,使眼睛和环线在一条直线上,当小球经过开始秒表
6.实验完成后,把挂在量筒旁的温度提到圆筒,
,7.用密
,8.计算和误差
1,,T,T,T,,9.算
四、数据处理
x&d/mm小球编号12345
,6.5983.6484.3208.7026.455,
,18.7445.7456.4506.6054.362,
,2.1462.0972.1302.0972.093,
,8.0856.2454.06312.65313.494,
,26.2054.3202.18210.79111.608,
,1.8801.9251.8811.8621.886,
,3.47212.4635.59410.3172.362,
,35.60610.3003.51312.4724.484,
,2.1342.1632.0812.1552.122,
,5.4138.8527.8467.3429.705,
,47.5306.7559.9785.28311.822,
,2.1172.0972.1322.0592.117,
,11.0055.5177.5509.3737.010,
,58.9697.4885.5367.3268.995,
,2.0361.9712.0142.0471.985, 与距离L
,,,12345,,,,,,,,,,L/cm18.7118.718.6918.7218.7118.7060.05818.706?0.058
,,,,,),,,,,),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t/s小球编号,,mm,,,,,,,,,),12.11260.0132.113?0.0138.978.97?0.201.089870.0321.88680.0121.887?0.0128.628.62?0.200.842190.03
1.0038032.13100.0162.131?0.0168.758.75?0.201.080570.0342.10440.0142.104?0.0148.728.72?0.201.051180.0352.01060.0162.011?0.0168.658.65?0.200.955180.03
,,,,Ucu,1.00,0.03Pa,s ,
五、实验讨论
在使用斯托克斯公式时候求液体,要求液体是无限延长的,液体的粘滞
较大,小球的直径较,速也较小,但在实际实验里,小球在无限广延的
中下落是不可能的。且放体的圆筒容器会对小球下落产生影响,从而带
验差,此外,物体受到来自液体的阻力,该力为粘滞阻力差力,当小运动速度缓慢时,粘滞阻力起主要用,这时候流体为层流,小球的速度一加快,就变成了紊
六、思考题
1. 据斯托克公式可知,小球直径越大,其速度越大,体的阻力的影响,同测量时间所生的误差越大。而且直径越大,相对筒的体积大,筒液体就更加不接近无限广延的液体。因此,直径较小的球误差较
2. 在筒壁上多做几圈环形标记,标记与标记间等距,且个记高于。若过相邻标记所耗时相对,则可说明对应区间内小球为匀速运动。此实验可作为预实验提前进
理论估算:小球速
在其下方一距