砒砂岩风化料特性试验研究
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图 2 击实曲线
2. 3 渗透特性 图 3 是在不同干密度下测定 2 种土的渗
透系数成果。当干密度较小时( 为最大干密度
值的 75% 左右) , 砂岩风化料( 曲线 1 和曲线 2) 渗透系数为 10- 3 cm / s, 相当于一般状态的 粉细砂的渗透系数值; 当干密度较大时( 为最 大干密度值的 90% 以上) , 渗透系数为 10- 5 cm / s, 达到一般粘性土的渗透系数值, 渗透 系数随干密度的变化达百倍。图 3 中曲线 3 为黄土( CL ) 在不同干密度下的渗透系数, 可 以看出砂岩风化料渗透系数随干密度的变化
变化范围 8～40 kP a, 区别于纯砂的 c 值等于 90% 时, 饱和情况下干密度增大, 抗剪强度几
零。在饱和情况下, c 值不随干密度的变化而 乎不增大; 非饱和情况下抗剪强度随干密度
变, 在非饱和情况下, c 值随干密度的增大而 的增大基本保持一定的增长速度。抗剪强度
增大, 在饱和与非饱和 2 种情况下, 快剪所得 从高到低的排列顺序为: 非饱和固结快剪、非
准 确移 取 含 Cd 为 0. 0 005, 0. 0 010, 0. 0 030, 0. 0 050 mg / l 的标准曲线溶 液、消 解空白溶液及样品溶液各 10 ml 于具塞比色 管中, 加 2MKI 水 溶液 1 ml, 20% 抗坏 血酸 溶液 0. 4 m l, 准确加入甲基异丁酮 2 ml 立即 盖塞, 萃取 2 min, 静置分层。选用较细毛细 管, 将上层有机相直接喷入火焰测定 Cd 元 素的含量。
3 实验结果和讨论
采取上述方 法对内蒙60多个土壤 环境
表 2 质控样分析结果及质控区间
样本数 元素
n
质控样测定值( mg / k g)
全 距
平均值 标准差
检出限 ( mg/ l)
加标回收费
P1%
P2%
质控区间 ( k g/ kg)
Cu
41
Pb
41
Zn
41
Cd
41
18. 8～19. 5 21. 0～22. 0 52. 2～53. 6 0. 074～0. 083
较黄土为大。
图 3 渗透系数 K 与干密度 d 关系曲线
从试验结果可知, 当干密度为击实试验所 得最大干密度的 90% 以上时, 风化土料的渗透
系数达到 10- 5 cm/ s, 可满足工程对防渗性能 的要求。同时实践和研究证明, 风化土料抗裂缝
冲蚀及裂缝自愈能力强于纯粘性土, 且具有较 小的压缩性, 因此, 可作为较理想的防渗土料。
c 值比固结快剪所得 c 值大。 土的内摩擦角 饱和快剪、饱和固结快剪和饱和快剪, 说明含
! 值变化范围 22°～33°, 在相同试验方法下, 水量的影响比剪切试验方法的影响大。
当干密度增大、含水量或饱和度减小时, ! 值 增大, 在相同干密度和含水量或饱和度下, 固
3 结语
结快剪所得 ! 值比快剪所得 ! 值大, 与一般 土类为“SC”和“S- C”的砒砂岩风化料,
2 成果与分析
2. 1 基本特性 颗粒大小分布和组成, 以及比重液、塑限
试验成果如图 1 和表 1 所示。按水利电力部
图 1 颗粒大小分布曲线
编号
1 2
>2 18. 1 0. 3
表 1 砂岩风化料的基本特性
颗粒组成( % )
粒径( mm )
> 0. 1
20～2
2～0. 05
0. 05～ 0. 005
2. 4 抗剪强度特性
土的抗 剪强度用总应 力强度公式 表示
为:
f = c+ tg!
( 1)
式中 f —土的抗剪强度, kPa;
—作 用在剪 切面上 的总 法向应 力,
kPa;
c—土的凝聚力, kP a; ! —土的内摩擦角, ( °) 。 上式中 c 和 ! 是土的 2 个抗剪强度指
标, 对同一种土来说, 它们并非常数, 随土的 干密度、含水量或饱和度、以及试验方法而不
19. 1
0. 36
0. 012
102
21. 4
0. 52
0. 011
96
52. 9
0. 53
0. 051
98
0. 077
3. 6
0. 001
98
87
20. 9±2. 6
96
23. 6±6. 0
107
55. 2±12. 4
100
0. 083±0. 040
背景样品进行实验室分析, 并进行全程序质 控。
结果表明, 质控样品测定值均在质控保 证值范围之内, 见表 2。在大批样品的测定过 程中, 方法简易可行, 并可节约试剂、节省时 间。
参考文献
1 魏复 盛. 全国 土壤 环境 背景 值研 究参 考资 料. 1987
2 仉哲明. 分析化学. 1979
责任编辑: 李洁
( 上接 21 页) 土的渗透系数值( 10- 5 cm / s) , 故可作为防渗土料。其抗剪强度指标 c 值不 为零、! 值介于一般粘性土和无粘性土之间。
砂岩风 化料作为填土工 程的建筑材 料
时, 根据上述试验结果。当设计干密度 d 为 d / = dmax 0. 94 附 近时( dmax 为击实试 验所
得最大干密度) , 表 2 给出了一些物理、力学 性质指标值, 可供同类的砂岩风化料参考采
用。
参考文献
1 中华人民共和国水利电力部. 土工试验规程 SD128- 84. 第一分册. 第二版 . 北京. 水利 电力出版 社, 1987. 8
2 刘杰. 土的渗透稳定与渗 流控制. 北 京. 水利 电力出版社, 1992. 12
责任编辑: 李洁
0 前言
土具有多样性和复杂性, 性质差别很大。 工程上一般把土分为粘性土和无粘性土, 它 们的工程性质各自有一些规律。砒砂岩风化 料是砂岩经物理和化学风化作用所形成的残 积物, 既不是纯粘土, 也不是纯砂土, 它的工 程性质是否有与粘性土或无粘性土相同的规 律呢? 这是我们用此类土修建工程建筑物时 所关心的问题。本文对 2 种有代表性的砒砂 岩风化料, 通过室内土工试验, 对其所属土类 以及击实特性、渗透特性和抗剪强度特性等 作一些分析讨论。
土的抗剪强度规律相同。 某个法向应力
见表 2。其比重数值基本与砂土相同, 具有粘
表 2 砂岩风化料的物理力学性质指标
土类 SC
比重 Gs
2. 65
Байду номын сангаас
S - C 2. 65
击 实
最优含水量 WOP( % )
最大干密度
dmax ( g/ cm3 )
18
1. 69
16
1. 73
d d m ax
0. 94
·20·
内蒙古水利
1998 年 第 4 期
《土工试验规程 SD128- 84》的工程分类法, 1 号土定名为“粘质土砂( S C) ”; 2 号土定名为 “微含粘质土砂( S - C) ”, 2 种土均为含细粒 的粗粒土, 比重都为 2. 65, 与砂的平均比重 值相同。 2. 2 击实特性
2 种土的击实曲线如图 2 所示, 都有峰 值点。1 号土最优含水量 Wop = 18% , 最大干 密度 = dmax 1. 69 g / cm 3; 2 号土最 优含水量 W op = 16% , 最大干密度 = dmax 1. 73 g/ cm3 ; 2 种土的最优含水 量比各自的塑限含水 量低 3% ～5% 。对 2 号土采用相对密度试验的方 法在风干状态下测定了最大干密度, 其值 1. 52 g / cm 3, 为击实试验所得最大干密度的 88% 。由此看出, 尽管 2 种土的粒度组成以砂 粒为主, 粉粒和粘粒含量不多, 1 号土 11% 、2 号土 6. 1% , 但却有一般粘性土共有的击实 特性, 且最大干密度数值较高。因此, 用此类 土作为填土工程的建筑材料时, 应采用粘性 土的施工方法, 以使土体达到较密实的状态。 必须指出, 本试验系采用南实处型击实仪, 若 采用标准击实仪时, 根据一些研究结果, 最大 干密度较本试验结果小 0. 01～0. 03 g / cm3, 而最优含水量大 0. 5% ～1. 0% 。
< 0. 005
比重 Gs
液限 塑限 WL( % ) WP( % )
79. 1 18. 1 70. 9 8. 8 2. 2 2. 65 32. 2 21. 5
89. 2 0. 3 93. 6 4. 9 1. 2 2. 65 25. 9 21. 2
塑性 指数
IP
土 名
10. 7
粘质土砂( S C)
4. 7 微含粘质土砂( S - C)
砒砂岩风化料特性试验研究 刘挨刚等
·1 9·
砒砂岩风化料 特性试验研究
刘挨刚 陈汝娟
( 内蒙古自治区农牧学院 010018)
〔提 要〕 通过对 2 种典型砒砂岩风化 料的室内土工试验, 得出它们所属土类 和击实特性、渗透特性、抗剪强度特性, 及其与一般粘 性土和无粘性土 异同之 处。试验成果对砂岩风化料的工程性质 给出了一些具体指标, 供设计和施工中 参考。 〔关键词〕 砒砂岩风化料 工程特性
0. 94
渗透系数 K ( cm / s ) 6. 7×10- 5
5. 7×10- 5
抗 剪 强 度
试验方法
快剪 固结快剪 饱和快剪 饱和固结快剪
凝聚力 c( k Pa)
40 25 15 8
内摩擦角
! ( °)
27. 1 30. 4 26. 3 28. 3
快剪
33
固结快剪
24
饱和快剪
20
饱和固结快剪
乙炔压力 0. 06 0. 06 0. 06 0. 06 M P
乙炔流量 15
20
17
25
空气压力 50
50
50
50 Par/ Psi
空气流量 45
42
45
50
2. 4 样品测定 按仪器工作条件调好仪器, 将空白溶液
及含 Cu、Pb、Zn 为 0. 3, 0. 5, 1. 0, 2. 0 mg / l 的标准曲线溶液、样品溶液分别直接喷入火 焰中测定 Cu、P b、Z n 元素的含量。
砒砂岩风化料特性试验研究 刘挨刚等
·2 1·
图 4 抗剪强度指标 c、∀值与干密度 d 关系曲线
同。图 4 为两种砂岩风化料在不同条件下所 作用下, 土的抗剪强度 f 在不同含水量或饱
得的抗剪强度指标 c、! 值的成果。从图中看 和度时与干密度 d 的关系( 曲线图略) 为: 当
出, 具有以下特征和规律: 土的凝聚力 c 值 干密度较大, 达击实试验所得最大干密度的
元素
Cu
Pb
Zn
Cd 单位
测量波长 324. 80 283. 30 213. 90 228. 80 nm 铗缝宽度 0. 70 0. 70 0. 70 0. 70 nm
灯电流
15
12
15
6. 0 mA
燃烧器高度 8. 5
8. 5
8. 5
8. 5
测量方法 积分 5 s 积分 5 s 积分 5 s 积分 5 s
1 土样选择及试验方法
1. 1 土样的选择 土样选自某工程项目实际采用的土料, 共
2 种土样。1 号土为红色砂岩风化料, 最大粒径 10 mm , 2 号土为白色砂岩风化料, 最大粒径 5 mm , 砾粒均带棱角, 分别俗称红砒砂岩风化物 和白砒砂岩风化物。土样均为扰动土。 1. 2 试验方法
颗粒分析试验联合采用筛析法及比重计 法。3 项基本物理性质指标比重、密度、含水 量试验分别用比重瓶法、环刀法和烘干法。液 限和塑限试验分别用圆锥液限仪( 取下沉深 度为 10 mm 的相应含水量) 和搓滚法。击实 试验采用南实处型击实仪。渗透试验采用南 55 型渗透仪。抗剪强度试验采用应变控制式 直接剪切仪。
15
29. 4 31. 2 28. 5 30. 5
性土的击实特性。渗透系数变化范围较宽, 干 密度较大时能达到一般粘性 ( 下转 23 页)
土壤环境背景值分析方法研究 刘作清等
·2 3·
0. 020; 0. 040 mg / l。 2. 3 仪器工作条件见表 1
表 1 原子吸收仪器工作条件
2. 3 渗透特性 图 3 是在不同干密度下测定 2 种土的渗
透系数成果。当干密度较小时( 为最大干密度
值的 75% 左右) , 砂岩风化料( 曲线 1 和曲线 2) 渗透系数为 10- 3 cm / s, 相当于一般状态的 粉细砂的渗透系数值; 当干密度较大时( 为最 大干密度值的 90% 以上) , 渗透系数为 10- 5 cm / s, 达到一般粘性土的渗透系数值, 渗透 系数随干密度的变化达百倍。图 3 中曲线 3 为黄土( CL ) 在不同干密度下的渗透系数, 可 以看出砂岩风化料渗透系数随干密度的变化
变化范围 8～40 kP a, 区别于纯砂的 c 值等于 90% 时, 饱和情况下干密度增大, 抗剪强度几
零。在饱和情况下, c 值不随干密度的变化而 乎不增大; 非饱和情况下抗剪强度随干密度
变, 在非饱和情况下, c 值随干密度的增大而 的增大基本保持一定的增长速度。抗剪强度
增大, 在饱和与非饱和 2 种情况下, 快剪所得 从高到低的排列顺序为: 非饱和固结快剪、非
准 确移 取 含 Cd 为 0. 0 005, 0. 0 010, 0. 0 030, 0. 0 050 mg / l 的标准曲线溶 液、消 解空白溶液及样品溶液各 10 ml 于具塞比色 管中, 加 2MKI 水 溶液 1 ml, 20% 抗坏 血酸 溶液 0. 4 m l, 准确加入甲基异丁酮 2 ml 立即 盖塞, 萃取 2 min, 静置分层。选用较细毛细 管, 将上层有机相直接喷入火焰测定 Cd 元 素的含量。
3 实验结果和讨论
采取上述方 法对内蒙60多个土壤 环境
表 2 质控样分析结果及质控区间
样本数 元素
n
质控样测定值( mg / k g)
全 距
平均值 标准差
检出限 ( mg/ l)
加标回收费
P1%
P2%
质控区间 ( k g/ kg)
Cu
41
Pb
41
Zn
41
Cd
41
18. 8～19. 5 21. 0～22. 0 52. 2～53. 6 0. 074～0. 083
较黄土为大。
图 3 渗透系数 K 与干密度 d 关系曲线
从试验结果可知, 当干密度为击实试验所 得最大干密度的 90% 以上时, 风化土料的渗透
系数达到 10- 5 cm/ s, 可满足工程对防渗性能 的要求。同时实践和研究证明, 风化土料抗裂缝
冲蚀及裂缝自愈能力强于纯粘性土, 且具有较 小的压缩性, 因此, 可作为较理想的防渗土料。
c 值比固结快剪所得 c 值大。 土的内摩擦角 饱和快剪、饱和固结快剪和饱和快剪, 说明含
! 值变化范围 22°～33°, 在相同试验方法下, 水量的影响比剪切试验方法的影响大。
当干密度增大、含水量或饱和度减小时, ! 值 增大, 在相同干密度和含水量或饱和度下, 固
3 结语
结快剪所得 ! 值比快剪所得 ! 值大, 与一般 土类为“SC”和“S- C”的砒砂岩风化料,
2 成果与分析
2. 1 基本特性 颗粒大小分布和组成, 以及比重液、塑限
试验成果如图 1 和表 1 所示。按水利电力部
图 1 颗粒大小分布曲线
编号
1 2
>2 18. 1 0. 3
表 1 砂岩风化料的基本特性
颗粒组成( % )
粒径( mm )
> 0. 1
20～2
2～0. 05
0. 05～ 0. 005
2. 4 抗剪强度特性
土的抗 剪强度用总应 力强度公式 表示
为:
f = c+ tg!
( 1)
式中 f —土的抗剪强度, kPa;
—作 用在剪 切面上 的总 法向应 力,
kPa;
c—土的凝聚力, kP a; ! —土的内摩擦角, ( °) 。 上式中 c 和 ! 是土的 2 个抗剪强度指
标, 对同一种土来说, 它们并非常数, 随土的 干密度、含水量或饱和度、以及试验方法而不
19. 1
0. 36
0. 012
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21. 4
0. 52
0. 011
96
52. 9
0. 53
0. 051
98
0. 077
3. 6
0. 001
98
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20. 9±2. 6
96
23. 6±6. 0
107
55. 2±12. 4
100
0. 083±0. 040
背景样品进行实验室分析, 并进行全程序质 控。
结果表明, 质控样品测定值均在质控保 证值范围之内, 见表 2。在大批样品的测定过 程中, 方法简易可行, 并可节约试剂、节省时 间。
参考文献
1 魏复 盛. 全国 土壤 环境 背景 值研 究参 考资 料. 1987
2 仉哲明. 分析化学. 1979
责任编辑: 李洁
( 上接 21 页) 土的渗透系数值( 10- 5 cm / s) , 故可作为防渗土料。其抗剪强度指标 c 值不 为零、! 值介于一般粘性土和无粘性土之间。
砂岩风 化料作为填土工 程的建筑材 料
时, 根据上述试验结果。当设计干密度 d 为 d / = dmax 0. 94 附 近时( dmax 为击实试 验所
得最大干密度) , 表 2 给出了一些物理、力学 性质指标值, 可供同类的砂岩风化料参考采
用。
参考文献
1 中华人民共和国水利电力部. 土工试验规程 SD128- 84. 第一分册. 第二版 . 北京. 水利 电力出版 社, 1987. 8
2 刘杰. 土的渗透稳定与渗 流控制. 北 京. 水利 电力出版社, 1992. 12
责任编辑: 李洁
0 前言
土具有多样性和复杂性, 性质差别很大。 工程上一般把土分为粘性土和无粘性土, 它 们的工程性质各自有一些规律。砒砂岩风化 料是砂岩经物理和化学风化作用所形成的残 积物, 既不是纯粘土, 也不是纯砂土, 它的工 程性质是否有与粘性土或无粘性土相同的规 律呢? 这是我们用此类土修建工程建筑物时 所关心的问题。本文对 2 种有代表性的砒砂 岩风化料, 通过室内土工试验, 对其所属土类 以及击实特性、渗透特性和抗剪强度特性等 作一些分析讨论。
土的抗剪强度规律相同。 某个法向应力
见表 2。其比重数值基本与砂土相同, 具有粘
表 2 砂岩风化料的物理力学性质指标
土类 SC
比重 Gs
2. 65
Байду номын сангаас
S - C 2. 65
击 实
最优含水量 WOP( % )
最大干密度
dmax ( g/ cm3 )
18
1. 69
16
1. 73
d d m ax
0. 94
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内蒙古水利
1998 年 第 4 期
《土工试验规程 SD128- 84》的工程分类法, 1 号土定名为“粘质土砂( S C) ”; 2 号土定名为 “微含粘质土砂( S - C) ”, 2 种土均为含细粒 的粗粒土, 比重都为 2. 65, 与砂的平均比重 值相同。 2. 2 击实特性
2 种土的击实曲线如图 2 所示, 都有峰 值点。1 号土最优含水量 Wop = 18% , 最大干 密度 = dmax 1. 69 g / cm 3; 2 号土最 优含水量 W op = 16% , 最大干密度 = dmax 1. 73 g/ cm3 ; 2 种土的最优含水 量比各自的塑限含水 量低 3% ～5% 。对 2 号土采用相对密度试验的方 法在风干状态下测定了最大干密度, 其值 1. 52 g / cm 3, 为击实试验所得最大干密度的 88% 。由此看出, 尽管 2 种土的粒度组成以砂 粒为主, 粉粒和粘粒含量不多, 1 号土 11% 、2 号土 6. 1% , 但却有一般粘性土共有的击实 特性, 且最大干密度数值较高。因此, 用此类 土作为填土工程的建筑材料时, 应采用粘性 土的施工方法, 以使土体达到较密实的状态。 必须指出, 本试验系采用南实处型击实仪, 若 采用标准击实仪时, 根据一些研究结果, 最大 干密度较本试验结果小 0. 01～0. 03 g / cm3, 而最优含水量大 0. 5% ～1. 0% 。
< 0. 005
比重 Gs
液限 塑限 WL( % ) WP( % )
79. 1 18. 1 70. 9 8. 8 2. 2 2. 65 32. 2 21. 5
89. 2 0. 3 93. 6 4. 9 1. 2 2. 65 25. 9 21. 2
塑性 指数
IP
土 名
10. 7
粘质土砂( S C)
4. 7 微含粘质土砂( S - C)
砒砂岩风化料特性试验研究 刘挨刚等
·1 9·
砒砂岩风化料 特性试验研究
刘挨刚 陈汝娟
( 内蒙古自治区农牧学院 010018)
〔提 要〕 通过对 2 种典型砒砂岩风化 料的室内土工试验, 得出它们所属土类 和击实特性、渗透特性、抗剪强度特性, 及其与一般粘 性土和无粘性土 异同之 处。试验成果对砂岩风化料的工程性质 给出了一些具体指标, 供设计和施工中 参考。 〔关键词〕 砒砂岩风化料 工程特性
0. 94
渗透系数 K ( cm / s ) 6. 7×10- 5
5. 7×10- 5
抗 剪 强 度
试验方法
快剪 固结快剪 饱和快剪 饱和固结快剪
凝聚力 c( k Pa)
40 25 15 8
内摩擦角
! ( °)
27. 1 30. 4 26. 3 28. 3
快剪
33
固结快剪
24
饱和快剪
20
饱和固结快剪
乙炔压力 0. 06 0. 06 0. 06 0. 06 M P
乙炔流量 15
20
17
25
空气压力 50
50
50
50 Par/ Psi
空气流量 45
42
45
50
2. 4 样品测定 按仪器工作条件调好仪器, 将空白溶液
及含 Cu、Pb、Zn 为 0. 3, 0. 5, 1. 0, 2. 0 mg / l 的标准曲线溶液、样品溶液分别直接喷入火 焰中测定 Cu、P b、Z n 元素的含量。
砒砂岩风化料特性试验研究 刘挨刚等
·2 1·
图 4 抗剪强度指标 c、∀值与干密度 d 关系曲线
同。图 4 为两种砂岩风化料在不同条件下所 作用下, 土的抗剪强度 f 在不同含水量或饱
得的抗剪强度指标 c、! 值的成果。从图中看 和度时与干密度 d 的关系( 曲线图略) 为: 当
出, 具有以下特征和规律: 土的凝聚力 c 值 干密度较大, 达击实试验所得最大干密度的
元素
Cu
Pb
Zn
Cd 单位
测量波长 324. 80 283. 30 213. 90 228. 80 nm 铗缝宽度 0. 70 0. 70 0. 70 0. 70 nm
灯电流
15
12
15
6. 0 mA
燃烧器高度 8. 5
8. 5
8. 5
8. 5
测量方法 积分 5 s 积分 5 s 积分 5 s 积分 5 s
1 土样选择及试验方法
1. 1 土样的选择 土样选自某工程项目实际采用的土料, 共
2 种土样。1 号土为红色砂岩风化料, 最大粒径 10 mm , 2 号土为白色砂岩风化料, 最大粒径 5 mm , 砾粒均带棱角, 分别俗称红砒砂岩风化物 和白砒砂岩风化物。土样均为扰动土。 1. 2 试验方法
颗粒分析试验联合采用筛析法及比重计 法。3 项基本物理性质指标比重、密度、含水 量试验分别用比重瓶法、环刀法和烘干法。液 限和塑限试验分别用圆锥液限仪( 取下沉深 度为 10 mm 的相应含水量) 和搓滚法。击实 试验采用南实处型击实仪。渗透试验采用南 55 型渗透仪。抗剪强度试验采用应变控制式 直接剪切仪。
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29. 4 31. 2 28. 5 30. 5
性土的击实特性。渗透系数变化范围较宽, 干 密度较大时能达到一般粘性 ( 下转 23 页)
土壤环境背景值分析方法研究 刘作清等
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0. 020; 0. 040 mg / l。 2. 3 仪器工作条件见表 1
表 1 原子吸收仪器工作条件