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1、第四节分散性土鉴定实验步骤和计算定义：分散性土系指土颗粒能在水中散凝呈悬浮形状，被雨水或渗流冲蚀带走而引起土体破坏的土。分散性土性状：自然界某些粘土，可称为“分散性土，具有被水冲蚀的景象，甚至比细砂或粉土还严重。这些粘土的分散性质，主要由于土颗粒之间的排斥力超越了相吸力范德华力。故一旦接触水，土体的外表土粒逐渐依次零落，成为悬液。如属流动水，分散土粒即被带走。这些粘土的主要特点，在于孔隙水中钠离子数量较多。钠促使土粒周围双电层水膜添加厚度，因此土粒间相吸力减小。 促使粘土分散性管涌的另一个主要缘由，是决议于水库蓄水所含不溶解盐类的总量。该总量越低，土坝土料的分散性管涌能够性越大，这是产生离子的
2、“解吸附作用之故。定义“可交换钠离子百分比ESP为ESP=Na/CEC(100)式中Na可交换钠离子数量，以100克干土内毫克当量计；CEC可交换的离子总量。当土料ESP=710，库水相对说比较纯真，土属中等分散性；当土料ESP15，即有严重管涌的能够性。具有较高ESP值的土坝，当发生集中渗流时，有两种能够的后果：如渗水流速极慢，由于流道周围土的膨胀，流道会逐渐被封锁；如渗水初速较快，分散土粒被陆续带走，流道的扩展比土膨胀所引起的封锁为快，于是最后导致管涌失事。ESP值与其他常规土工实验所得目的之间无一定的关系。但是阅历阐明，管涌失事的土料普通属中等塑性液限wL=3050%，少数也有属高塑性者
3、。具有高ESP值，而且分散性极强的土，所含粘土普通均属蒙脱土，某些伊利土也有高度分散性，普通来讲，高岭土ESP值不高，管涌失事极少。分散性土调查与评判：搜集分散性土分布区水文、气候、气候资料，调查土壤类型，盐碱土分布情况，植物生长情况，土壤水和潜水情况，自然冲蚀和工程受损破坏情况以及防治分散性土灾祸的工程措施与效果；查明分散性土构成的地质背景和特征，粘土矿物成份，化学成份、构造、构造、含盐类型、水盐动态及其与分散性土构成的关系；粘土矿物的特性粘土矿物类型 平均比外表积m2/g 阳离子交换量 塑性指数 紧缩指数 高岭石 10 3 20 0.2 伊利石 100 25 50-65 0.6-1 蒙脱石
4、 800 100 100-650 1-6 场强 固定层 分散层 间隔 双电层模型研讨地表水、地下水和土壤的水盐动态规律及其与分散性的关系；分散性土的断定应以野外调查为主，结合室内实验综合断定，并应符合以下四种鉴定实验的有关规定；分散性土工程地质评价，应根据分散性土的矿物成份和化学成份、环境水的化学成份等评价分散性土的分散性及其对工程的影响，提出防治与处置措施的建议。分散性土鉴定步骤：分散性土目前有四种鉴定的方法：针孔冲刷实验、双比重计分散度实验、孔隙水可溶盐实验、碎块实验。针孔冲刷实验：将土样制成1.5in厚，放置在针孔实验设备中固定好，在土样中间部位刺一个直径为1mm的细孔；安装好一切仪器设
5、备部件，施加50mm水头；在常水头作用下，蒸馏水流过土样1mm直径的细孔，观测510分钟之间出来的水能否带有颜色；对于分散性土，510分钟之间出来的水带有颜色，且细孔很快被冲蚀扩展；对于非分散性土，即使在380mm水头作用下，出水还是干净的，而且没有冲蚀景象。针孔实验评价土的分散性规范分散性实验水头实验继续时间最终孔径dz出水混浊情况(mm)(min)(mm)高分散性土5010dz3.0很混浊分散性土50102.0dz3.0很混浊过渡型土180101.5dz2.0混浊非分散性土10205dz1.5微混浊针孔冲刷实验表示图如下：孔隙水可溶盐实验：土与蒸馏水拌和到接近液限的稠度，再用真空法将孔隙水
6、汲出。测定孔隙水中四种金属阳离子钙、镁、钠和钾总量，称为TDS，以每立升中毫克当量计meq/l。可交换钠离子百分数PS=Na+/TDS100% ，断定目的PS60%为分散性土。 双比重计法：该法也称SCS即美国土壤坚持局法，其主要步骤是对土样进展两次比重计实验。第一次运用化学分散剂与机械振动，得曲线1；第二次不运用化学分散剂及机械振动，得曲线2。两曲线的分歧即代表土的自然界的分散性。“分散百分比的定义是这两曲线在颗粒大小为0.005mm处的百分数之比，分散性土通常大于50%。碎块实验：将1/43/8in的一块土，放在盛蒸馏水约150ml的烧杯中，察看510分钟，视粘土粒转入胶体悬液的情况，分成
7、以下四种等级：等级1没有反响，土块在杯底塌散；等级2微有反响，土块外表附近水有混浊；等级3中等反响，容易区分悬液中的胶体；等级4剧烈反响，杯底有一薄层胶体沉淀，整杯水混浊。第六节 反滤料实验 目的和适用范围：反滤料实验的目的是用以确定在浸透水流作用下，被维护土的反滤层土样的合理级配。适用于无粘性土。仪器设备：垂直浸透变形仪：包括仪器筒、顶盖、底座、透水板及支架。仪器筒身内径为20cm和30cm两种；仪器高度分别为直径的3倍和2倍。顶盖中心为一活塞套。透水板分上透水板和下透水板，上透水板兼起传送荷载作用。透水板孔径分别为3、5、7mm在下浸透板之下，也可设置斜透水板，坡度为1：11：1.5，用以
8、排除水中含气，斜透水板上端设有排气孔。以下图为垂直浸透变形仪表示图。供水设备：供水箱、提升架、橡皮管。供水箱设置溢流堰，能坚持常水头。加荷设备：活塞杠、加荷框架、加荷杠杆和百分表支架。量测设备：测压管、量筒、秒表、温度计、百分表和测压安装。其他设备：击锤或振动器、台秤、天平及规范筛等。实验步骤：进展浸透由上向下实验时，下游溢水箱水面应高于或位于被维护土和滤层的接触面。实验开场时，以相应于0.10.2的浸透坡降的水头作为第一级水头进展实验，以后每隔1h加一级水头。每抬高一级水头后，隔30min读数1次。每级水头应测读两次。流量也应进展2次丈量，取其平均值。假设试样未发生任何变化，流量未随时间增大
9、，测压管无变化，无细粒挪动和水色变浑等迹象，即可进展下一级水头的实验。以后各级水头，大致按0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、的坡降逐次升高。每升高一次水头，均应按的规定进展读数。在本级水头下，如发现细粒经过接触面跑入滤层，或发现滤层中的测压管水头差不断增大时，那么本级水头和以后步骤中的每一级水头实验继续时间需延伸到34h。当渗入滤层中细粒停顿挪动，位于滤层中的测压管水头差不再继续增大时。应继续升高水位，进展下一级水头的实验，不宜中断。有以下情况之一者，可以终了实验：当升高水头后，流量不断变大，被维护土中的渗流坡降减小。滤层中的浸透坡降等于被维护土中的浸透坡降。被维护土为粘
10、质土，浸透坡降大于50100时；被维护土为无粘性土，浸透坡降大于10时，被维护土仍未破坏。实验终了后，应缓慢降低水箱水位。以防止上层细粒在停水过程中掉入下层，或经过透水板掉入下漏斗。仪器中水放完后，分层取样，进展颗粒分析。在分层取样时，记录以下景象：滤层淤填厚度、接触带变化情况、被维护土中细粒流失粒径、流失部位、深度等。计算和制图计算公式及有关目的。干密度：d=md/2h6-1孔隙率：n=1-d/wGS*1006-2式中md试样干质量，g；r试样半径，cm；h试样高度，cm；d干密度，g/cm3；w水的密度，g/cm3；n孔隙率，%；Gs土粒比重。土粒比重Gs应为粗细颗粒混合比重，即：Gs=1
11、/P1/Gs1+P2/Gs26-3式中Gs1、Gs2分别为粒径大于和小于5mm的土粒比重；P1、P2分别为粒径大于和小于5mm土的含量，%。浸透坡降：i=H/L6-4式中i浸透坡降；H测压管水头差，cm；L与水头差H相应的渗径长度，cm。浸透流速：=Q/A6-5式中Q渗流量，cm3/s；A试样面积，cm2；浸透流速，cm/s。浸透系数：kT=/i6-6绘制被维护土的lgilg曲线和t曲线。绘制被维护土和滤层在实验前后的颗粒级配曲线，用以确定从被维护土层中带出的土粒量及滤层内淤填量。 浸透变形及反滤层实验记录表 表 6.0.1 工程编号试样质量mg土粒比重Gs反滤层层数土样编号试样面积Acm2试
12、样不均匀系数Cu反滤层厚度cm土样采集点实验前试样高度hcm曲率系数Cc反滤层中值粒径D50mm土样类别实验后试样高度hcm试样中值粒径d50mm反滤层不均匀系数Cu=D60/D10实验组次试样干密度dg/cm3骨架粒径mm荷载PPa渗流方向试样孔隙率n%填料含量Pz%接触面下移间隔mm实验次数记录时间h测压管编号测压管读数测压管水位差h测压管间隔L浸透坡降渗水量时间t渗流量Q=mw/t渗流速度=Q/A浸透系数k=/i温度校正系数浸透系数k20沉降量集砂量s反滤层淤填量Z水温t室温t实验景象描画mincmcmcmi=h/Lcm3scm3/scm/scm/sT/20cm/scmcm%二、 回弹模
13、量实验。 目的和适用范围：本实验的目的是经过对试样进展规定压力下的加载和卸载，测定土的回弹变形量，以确定土的回弹模量值。本实验采用杠杆压力仪法和强度仪法。杠杆压力仪法用于含水率较大、硬度较小的试样。本实验适用于不同含水率和不同干密度的细粒土。杠杆仪法：仪器设备杠杆压力仪：最大压力1500N，杠杆压力仪如下图。击实筒：内径152mm，高166mm的金属圆筒。但在与夯击底板的立柱联接的缺口板上多一个内径5mm、深5mm的螺丝孔，用来安装千分表支架。护筒：高50mm；筒内垫块：直径151mm，高50mm。夯击底板与击实仪同。承载板：直径50mm，高80mm。千分表：2只，量程2.0mm。分度值0.0
14、01mm。秒表：分度值0.1s。试样筒与承压板操作步骤按重型击实法制备试样，得出最大干密度和最优含水率。按最优含水率制备试样，以规定击数在击实筒内制备试样。将装有试样的击实筒底面放在杠杆压力仪的底盘上，将承载板放在试样的中心位置，并与杠杆压力仪的加压球座对正。将千分表固定在立柱上，并将千分表的测头安装在承载板的表架上。在杠杆压力仪的加载架上施加砝码，用预定的最大压力p进展预压。对含水率大于塑限的土，p=50100kPa；对含水率小于塑限的土，p=100200kPa。预压应进展12次，每次预压1min卸载。预压后调整承载板位置，并将千分表调到零位。将预定的最大压力分为46级进展加载，每级加载时间
15、为1min，记录千分表读数，同时卸载，当卸载1min时，记录千分表读数，再施加下一级荷载。如此逐级进展加载和卸载，并记录千分表读数，直至最后一级荷载。为使实验曲线的开场部分比较准确，可将第1、第2级荷载再分别分成2小级进展加载和卸载。实验中最大压力也可略大于预定的最大压力。土的回弹模量测定应进展3次平行实验，每次实验结果与回弹模量的均值之差应不超越5%。计算及制图按以下公式计算每级荷载下试样的回弹模量：E=pD*1-2/4l式中E回弹模量，kPa；p承载板上的压力，kPa；D承载板直径，cm5.0cm；l相应于压力的回弹变形加载读数减卸载读数，cm；土的泊松比，普通取0.35。以压力p为横坐标
16、，回弹变形l为纵坐标，绘制pl曲线。每个试样的回弹模量取p曲线上任一压力与其对应的按以下公式：E=pD*1-2/4l计算对于较软的土，假设pl曲线不经过原点，允许用初始直线段与纵坐标轴的交点当作原点，修正各级荷载下的回弹变形和回弹模量。强度仪法：仪器设备路面资料强度仪同CBR实验贯入仪，仪器表示图如下。击实筒：内径152mm，高166mm的金属圆筒，其方式和尺寸应符合SL2370111999规程3.1.1的规定。但在与夯击底板的立柱联接的缺口板上多一个内径5mm、深5mm的螺丝孔，用来安装千分表支架。护筒：高50mm；筒内垫块：直径151mm，高50mm。夯击底板与击实仪同。承载板：直径50m
17、m，高80mm。千分表量表支杆与表夹：支杆长200mm，直径10mm，一端带有长5mm与击实筒上螺丝孔联接的螺丝杆，表夹可用钢制，也可用硬塑料制成。千分表：2只，量程2.0mm。分度值0.001mm。秒表：分度值0.1s。操作步骤试样制备按重型击实法制备试样，得出最大干密度和最优含水率。按最优含水率制备试样，以规定击数在击实筒内制备试样。将制备好的试样和击实筒的底面放在强度仪的升降台上，千分表支杆拧在击实筒两侧的螺丝孔上，承载板放在试样外表中央位置，并与强度仪的贯入杆对正；千分表和表夹安装在支杆上，并将千分表测头安放在承载板两侧的支架上。摇动摇把，用预定的最大压力进展预压。预压方法按以下步骤进
18、展：在杠杆压力仪的加载架上施加砝码，用预定的最大压力p进展预压。对含水率大于塑限的土，p=50100kPa；对含水率小于塑限的土，p=100200kPa。预压应进展12次，每次预压1min卸载。预压后调整承载板位置，并将千分表调到零位。将预定的最大压力分为46级进展加载。应预先将每级压力折算成测力计百分表的读数，可按百分表读数逐级加载。加载卸载按以下步骤进展：将预定的最大压力分为46级进展加载，每级加载时间为1min，记录千分表读数，同时卸载，当卸载1min时，记录千分表读数，再施加下一级荷载。如此逐级进展加载和卸载，并记录千分表读数，直至最后一级荷载。为使实验曲线的开场部分比较准确，可将第1
19、、第2级荷载再分别分成2小级进展加载和卸载。实验中最大压力也可略大于预定的最大压力。进展。当试样较硬时，可以不受预定最大压力值的限制，添加加载级数，至需求的压力为止。土的回弹模量测定应进展3次平行实验，每次实验结果与回弹模量的均值之差应不超越5%。计算及制图每级压力下试样的回弹模量按以下公式：E=pD*1-2/4l计算。其中计算中所用值普通取0.35，对于具有一定龄期的加固土取0.250.30。本实验的pl曲线绘制按上述步骤进展。P-l关系曲线图记录表格： 回弹模量实验记录表 工程称号 实验日期 试样编号 仪器编号 土样分类 实验者 实验方法 校核者 加载级数 单位压力 砝码重力或测力计读数 量表读数(0.001mm) 回弹变形 回弹模量 加载 卸载 0.001mm kPa 0.01mm 左 右平均 左右平均读数值 修正值 kPa 谢 谢！
