高等土力学读书报告

高等土力学读书报告

姓名：杨耀辉

学院：水利与土木工程学院

专业：水利工程

学号： 1338020126

无粘性土颗粒组成的类型与基本性质

一 无粘性土颗粒组成类型与分类 1．颗粒组成

颗粒组成是研究无粘性土基本性质的主要依据，通常以各粒径含量的累积曲线或分布曲线表示。

均匀土：分布曲线是单峰形式，各粒径都有一定的含量，峰值粒径含量占绝对优势，其破坏形式主要是流土破坏。

单峰形：峰值远离中值，呈左偏峰，出现双峰时右峰较低，两峰连续，谷点里粒径至少占4%至5%，曲线无明显平缓段，集中在某段，无峰值。

不均匀土：级配连续和级配不连续。

双峰形：双峰间有间断，有的相连接，但最低点粒径含量小于或等于3%，累积曲线呈椅子形，出现台阶。 2．均匀土的区分原则和方法

均匀土特点：级配不良，压实性差，孔隙率大，稳定性差。 太沙基指出5,1.0<

把不均匀土进一步分为级配连续和级配不连续两种。 .级配不连续的土的基本性质

颗粒组成特征

这类土的粒径大于5㎜的砾卵石，细料为砂土类粒径普遍小于1.0㎜在颗分曲线上有双峰值，谷底粒径含量小于3%。

土孔隙体积、粗料的骨架作用与细料含量的关系

细料含量：指谷底粒径（0.5～5mm ）小于谷底粒径累积百分含量值。 细料含量少时，不足以充满粗料孔隙，也就不破坏粗料的骨架作用，其性

质仍取决于粗料。但随细料的含量的增加，混合料密度增加，孔隙相应减小，到细料超出一定含量时，混合料性质就取决于细料。最优级配的细料含量P=25%到30%。

混合料中开始参与骨架作用的细料含量

21n n

n =

；并考虑到无粘性土一般21s s ρρ=；得出细料含量与孔隙率的关系

理想状态下的计算式：

()2

222

1

1

1n n n P d

s d ⨯+⨯-⨯=

ρρρ

其中

()1

111

s d n ρρ⨯-=；

在理想状态下：

n n n P --=

12。

为使P 含量与实际相符，就要考虑粗料孔隙体积被撑开的影响，由实验分

析知2n 随n 增大而增大，且223n n =∆；我们取粗料孔隙率为0.3，则2

233.0n n +=

∴ n n

n P --+=

133.02

但在实际中，混合料中细料是多少要撑开粗料孔隙的，所以理论计算的P 要小于实际中的。

实际值小于它时表明细料没填满粗料孔隙；

实际值大于它时细料填满粗料孔隙且与粗料共同组成骨架； 当实际值等于它时认为混合料有最优级配料。 渗透系数与细料含量的关系；

P 〈30%时填不满孔隙，对渗透系数起控制作用的是粗料。 P 〉30%时孔隙与细料产生关系。

P 〉70%时粗料只起填充作用，对渗透系数的影响减少直到消失。 4.级配连续土的基本性质

级配连续土的性质： Cu>10 1

1)d=1～2㎜为区分粒径（主要用于区分土的渗透稳定性）； 2)d=5㎜为区分粒径（用于区分和研究土的压实性）；

3) 70

10d d d =粗料被细料撑开为准则，pop=30%～35%。

5.结论

将细料含量进一步引伸到级配连续中来，关键变成确定细料含量的粒径值。 特征粒径与特征参数 特征粒径

有效粒径d10；等效粒径d20； 哈增粒径d60 ；

分界粒径d30，土中小于或等于d30的部分为填料，大于d30的部分为土的骨架，控制粒径d70,不均匀土中粗料开始起控制作用的粒径，太沙基控制粒径d85。

6．特征参数 不均匀系数Cu

1060

d d C u =

是反映土的组成离散程度的参数，Cu 值越大，土越不均匀。但不能反映颗粒级配曲线的形状、类型及细料含量的多少。

曲率系数Cc

6010230

d d d C c =

表明颗粒级配曲线的类型及细料含量。 Cc 〈1.0，级配不连续，且细料含量大于30%。 Cc 〈5.0，级配不连续，且细料含量小于30%。 1〈Cc 〈5，级配连续土，内部结构稳定。 细料含量P

表示不均匀土中粗颗粒的孔隙被细颗粒填充程度的指标。一般以细料占总重量的30%作为评价细料填满粗料孔隙体积的界限指标。

无粘性土的渗透稳定特性及抗渗强度

1. 无粘性土的渗透破坏形式和判别方法 无粘性土的渗透破坏形式

从渗透破坏机理的角度将破坏形式分为：流土，管涌，接触流失和接触冲

刷四类。

1）流土：局部土体的集体流失，发生在渗流出口无任何保护的情况下

2）管涌：细颗粒被集体带出，多发生在砂砾石土层中，根据发展形态的不同分为：

①发展型：细颗粒连续不断的带出，土体不能承受更大的水头，甚至出现土体所承受的水头有所下降的情况

②非发展型：出现管涌现象不久，细颗粒停止流失，当继续增大水头，管涌继续出现，土体承受的水力比降增大，土体最后以流土的形式破坏。（实际是过渡型）

3)接触流失：发生在垂直方向上，粗、细颗粒的接触层面间，包括接触管涌和接触流失

4)接触冲刷：发生在水平方向上

以上四种破坏形式中，前两种发生在单一土层中，后两种发生在成层土中。

单一土层的渗透破坏形式又可细分为：流土、管涌、过渡型三种。对于过渡型，当土体处于密实状态可能呈流土型，疏松状态呈管涌型。

2.渗透破坏形式的判别方法：

主要有三种：

单一因素法：

1）依斯托美娜的不均匀系数法：

a. Cu<10: 流土型，允许抗渗比降 [i] =0.4

b. 10

c. Cu>20：管涌型，[i] =0.1 ,不适用(理由同上)

2）普拉维登的细料粒径对比法：（适用于级配连续土）

a. D0/d 1.3 非管涌土

b. D0/d﹥1.3 管涌土

其中：D0为孔隙平均粒径,主要取决于细料直径，d取为d3。

D0由下式计算：