土力学摘要3 |
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前篇:https://www.bilibili.com/read/cv690293/ 我们先介绍几种与土性质相关的“临界”含水量: 收缩极限(shrinkage limit):由干土加水至此极限过程中,土体积基本不变; 塑性极限(plastic limit)ωp:认为土体恰好表现出塑性的最低含水量(即低于之认为土体无塑性)。具体试验判断为将土体搓成1/8英寸的小条刚好碎掉; 液性极限(liquid limit)ωl:认为土体恰好表现出塑性的最高含水量(即高于之认为土体无塑性);或理解为土体恰好表现出液性的最低含水量。具体试验判断见下文; 塑性指数(plasticity index)Ip:液限与塑限之差。表示土体具有塑性的含水量范围。Ip=ωl-ωp。 将土的塑性指数与液限点在如图所示的表上: 图1 Casagrande塑性图表落于哪个区域会对判断土的分类有影响。具体见下。其中U线为观察到的土体都不能超过的极限线;A线称Atterburg limit,可以认为高于之为粘土,低于之为泥沙。 液限的试验判断 液限具体试验判断常用Casagrande法: 图2 Casagrande测液限的装置我们将土样装入如图装置的“小碗”中,抹平后用图2中类似冰淇淋小勺的工具将土样从正中划出一道口子。然后转动手柄,使得小碗与底座撞击(小碗会随手柄转动而先被抬起再落下并与底座发生碰撞)。如果在撞击25次时土体被划出的口子刚好“被振得”闭合,这样土的含水量认为刚好处于液限。 以上与其说是试验操作,不如说是定义。因为实际很难做到恰好25次使口子闭合。所以实际常用“连线读点”法:近似认为含水量和撞击次数的对数呈线性关系。由此做若干组试验,画出如下图线: 图3 实际测定液限的方法并从横轴25次读出其所对应含水量,将其取作液限。 土的分类 最常用的分类系统为“土统一分类系统”USCS(unified soil classification system)。我们介绍一下每个种类所代表的含义。 统一分类系统一般由两个字母构成。首字母表示土体的主体成分: G-砾石;S-沙;M-泥沙;C-粘土。如果其中有机物含量达到一定比例,我们记为O(organic)。 次字母表示这种土的性质。对于粗粒土,我们关心其级配: P-级配不好;W-级配良好。 有时粗粒土为主的土,由于其中有不可忽略的细粒土成分,因此也可用M和C去“修饰”此土。 对于细粒土,我们关心其塑性: L-低塑性;H-高塑性。注意有机物一般具有塑性,因此后一个字母也取L或H。 有些粗粒土会使用“双重分类”——在“常规”双字母后再加一组双字母。如SW-SC。 具体判断土种类的方法有一系列标准步骤,如判断砾石/沙含量、判断细粒土含量、查看落在Casagrande塑性图表(图1)的哪个位置、计算Cc与Cu(见上节)等。具体分支此处不表。 参考资料: 以色列理工学院“Geomechanics”内容,“גאומכניקה”内容; 杨百翰大学“Elementary Soil Mechanics”内容。 |
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