四川大学 土力学 课件 第7章
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（1）含砾量<30%～40% （2）含砾量>30%～40%，< 60%～75% （3）含砾量>60%～75%
图7-8
2.压实标准的选择
Choice of compaction standard
（1）含砾量<30% —用细粒料的击实试验进行修正 1 ′ ρ d max = (7-3) P5 1 P5 + ρ w G s 2 ρ d max
图7-12
三、粗粒土的抗剪强度 Shear strength of coarse grained soils
1.强度分量的机理 (Mechanism of strength component)
（1）抗剪强度组成 (Composition of shear strength) ① 矿物颗粒滑动的摩擦阻力 ② 与咬合程度有关的剪胀阻力 ③ 颗粒破碎、重新排列和定向 所需能量而发展的强度 （2）抗剪强度的表达式 —库伦公式 Expression of shear strength —Coulomb formula
4.粘性土受拉时强度和变形特性的决定因素 Determinant factors of strength and deformation characteristics for tension of cohesion soil
（1）干密度和含水量 (Dry density and water content)（图7-6、图7-7） （2）颗粒组成和矿物成份 (Particle and mineralogical composition)
二、粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesionless coarse grained soils
1.含砾量对压实性能的影响（图7-8） Effect of gravel content on compaction characteristics
五、粗粒土的湿化变形（自学）
Slaking deformation of coarse grained soils
湿化变形的概念
图7-14,7-15
1.试验仪器 (Test apparatus)—大型 (直径30cm以上) 2.备样的一些问题 (Some problems in sampling)
（1）试样级配的选用 （2）超径粒的处理方法（图7-9）
二、粗粒土的渗透性 (Permeability of coarse grained soils)
第七章 填土的力学性质
Chapter 7 Mechanical properties of embankment 第一节 概 述 Section 1 Introduction
填土力学特性的研究方法 Research method of Mechanical properties of embankment （1）室内击实试验 (Laboratory compaction test) （2）现场碾压试验 (Field compaction test)
1.粗粒含量 (Coarse grain content)
（1）粗粒足够多 (砾石>30％～50％)—取决于粗粒含量(图7-10(a)) （2）粗粒含量不多 (砾石<30％～40％)—取决于细粒含量(图7-10(b))
2.细粒的填充密实度 (Fill compaction of fine grain)
偏湿击实土的压缩性较大
三、抗剪强度和应力应变特性 Shear strength and stressstrain characteristics
填土的应力应变曲线为应变软化型 采用偏干击实土填筑有利
四、抗拉强度
1.反映抗拉性能的指标 (Parameters of tensile performance) —抗拉强度、最大拉伸应变、拉应力和拉应变的关系 Tensile strength, maximum tensile strain, relationship between tensile stress and tensile strain 2.抗拉强度的试验方法 (Test methods of tensile strength) —单轴拉伸法、土梁弯曲法和劈裂法 Uniaxial tension method, earth beam bend test, Brazilian (split) test 3.单轴拉伸试验的仪器设备和试验方法 Device and method of uniaxial tension test
2.堆石（包括石渣）的压实特性 Compaction characteristics of sandy gravel (including rock debris)
（1）影响堆石压实的因素 (Effect factors of rockfill compaction) ① 母岩性质、级配和细粒含量 ② 压实功能的大小 ③ 含水量 （2）堆石压实标准的确定—经验法 Determination of compaction standard of rockfill－experience method
（1）最优含水量wop和最大干密度ρdmax Optimum water content wop and maximum dry densityρdmax （2）饱和线 (Saturated curve)
wG s Sr = =1 e
e=
Gs ρFra Baidu bibliotekw
Gρ w ρd = 1+ e
ρd
1
ρw 1 × 100 % w sat (%) = ρ Gs d
′ ω op = ω op (1 P5 ) + ω 2
(7-4)
（2）含砾量>30%—粗粒土击实试验
第五节
粗粒料的力学性质
Section 5 Mechanical properties of coarse grained soils 一、粗粒料的测试方法 Test method of coarse grained soils
图7-9
图7-10
三、粗粒土的变形特征 Deformation characteristics of coarse grain soils
1.压缩条件下的变形 特性（图7-11） Deformation characteristics on compression
（1）孔隙比 （2）母岩性质 （3）级配和坚硬程度
图7-6，7-7
第四节 粗粒料的击实特性
Section 4 Compaction characteristics of coarse grained soils 一、无粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesionless coarse grained soils
无粘性粗粒土：＜0.075mm的颗粒质量≤12％ 1.砂砾石的压实标准 (Compaction standard of sandy gravel)
（1）砂砾石的密实程度以相对密度衡量 （2）最小和最大孔隙比的测定方法 （3）砂砾石压实标准的确定－ (式(7-3)) （4）相对密度取值应考虑地震烈度、坝高等
(7-1)
图7-2
二、影响击实特性的因素 Factors to effect compaction characteristics
1.含水量 (Water content)
（1）偏干状态 (Dry state) （2）偏湿状态 (Wet state)
2.不同土类的影响（图7-3） Effect of different soils 3.击实功能的影响（图7-4） Effect of compaction work
击实功能＝锤重×锤落高 ×击数 增大击实功， ρdmax 增大而wop 变小
P154表7-1为ρdmax 和wop经验数值
三、细粒料填筑标准的 确定
Determination of placement standard for fine grained soils 1.最优含水量—偏离不超 过±2％～3％ 2.压实度 Compaction degree
第二节 细粒料的击实特性 Section 2 Compaction characteristics of fine grained soil 一、击实试验 (Compaction test)
1.击实仪 (Compactor) (图7-1) 2.击实曲线 (Compaction curve) (图7-2)
ρ ds P= ρ d max
(7-2)
图7-4
第三节 细粒料的力学性质（自学） Section 3 Mechanical characteristics of fine grained soil
一、渗透性 (Permeability)
偏干击实土的渗透性较大 （图7-5）
二、压缩性 (Compressibility)
2.剪切条件下的变形特性 Deformation characteristics on shear
（1）应力应变关系 (Relationship of stress and strain) （2）曲线形状的影响因素 (Effect factors of curve shape) ① 干密度 (Dry density) ρd （图7-12(a)） ρd 增大，强度提高 体变由剪缩变为剪胀 应力应变曲线由硬化型变为软化型 ② 围压 (Confining pressure) （图7-12(b)） 围压 增大，强度提高 体变由剪胀变为剪缩 应力应变曲线由软化型变为硬化型
2.强度包线的变化规律 （图7-13） Change regulation of strength envelope
τ
f
= A (σ ) n + c
(7-6)
式中，A、n的值见P163表7-2，c 为粗粒土的咬合力。 3.影响强度参数的主要因素（图7-14） Main factors to effect the shear strength （1）母岩的性质和颗粒形状 (Mother rock property and particle shape) （2）孔隙比和相对密度 (Void ratio and relative density) （3）应力水平 (Stress level) （图7-15）
图7-8
2.压实标准的选择
Choice of compaction standard
（1）含砾量<30% —用细粒料的击实试验进行修正 1 ′ ρ d max = (7-3) P5 1 P5 + ρ w G s 2 ρ d max
图7-12
三、粗粒土的抗剪强度 Shear strength of coarse grained soils
1.强度分量的机理 (Mechanism of strength component)
（1）抗剪强度组成 (Composition of shear strength) ① 矿物颗粒滑动的摩擦阻力 ② 与咬合程度有关的剪胀阻力 ③ 颗粒破碎、重新排列和定向 所需能量而发展的强度 （2）抗剪强度的表达式 —库伦公式 Expression of shear strength —Coulomb formula
4.粘性土受拉时强度和变形特性的决定因素 Determinant factors of strength and deformation characteristics for tension of cohesion soil
（1）干密度和含水量 (Dry density and water content)（图7-6、图7-7） （2）颗粒组成和矿物成份 (Particle and mineralogical composition)
二、粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesionless coarse grained soils
1.含砾量对压实性能的影响（图7-8） Effect of gravel content on compaction characteristics
五、粗粒土的湿化变形（自学）
Slaking deformation of coarse grained soils
湿化变形的概念
图7-14,7-15
1.试验仪器 (Test apparatus)—大型 (直径30cm以上) 2.备样的一些问题 (Some problems in sampling)
（1）试样级配的选用 （2）超径粒的处理方法（图7-9）
二、粗粒土的渗透性 (Permeability of coarse grained soils)
第七章 填土的力学性质
Chapter 7 Mechanical properties of embankment 第一节 概 述 Section 1 Introduction
填土力学特性的研究方法 Research method of Mechanical properties of embankment （1）室内击实试验 (Laboratory compaction test) （2）现场碾压试验 (Field compaction test)
1.粗粒含量 (Coarse grain content)
（1）粗粒足够多 (砾石>30％～50％)—取决于粗粒含量(图7-10(a)) （2）粗粒含量不多 (砾石<30％～40％)—取决于细粒含量(图7-10(b))
2.细粒的填充密实度 (Fill compaction of fine grain)
偏湿击实土的压缩性较大
三、抗剪强度和应力应变特性 Shear strength and stressstrain characteristics
填土的应力应变曲线为应变软化型 采用偏干击实土填筑有利
四、抗拉强度
1.反映抗拉性能的指标 (Parameters of tensile performance) —抗拉强度、最大拉伸应变、拉应力和拉应变的关系 Tensile strength, maximum tensile strain, relationship between tensile stress and tensile strain 2.抗拉强度的试验方法 (Test methods of tensile strength) —单轴拉伸法、土梁弯曲法和劈裂法 Uniaxial tension method, earth beam bend test, Brazilian (split) test 3.单轴拉伸试验的仪器设备和试验方法 Device and method of uniaxial tension test
2.堆石（包括石渣）的压实特性 Compaction characteristics of sandy gravel (including rock debris)
（1）影响堆石压实的因素 (Effect factors of rockfill compaction) ① 母岩性质、级配和细粒含量 ② 压实功能的大小 ③ 含水量 （2）堆石压实标准的确定—经验法 Determination of compaction standard of rockfill－experience method
（1）最优含水量wop和最大干密度ρdmax Optimum water content wop and maximum dry densityρdmax （2）饱和线 (Saturated curve)
wG s Sr = =1 e
e=
Gs ρFra Baidu bibliotekw
Gρ w ρd = 1+ e
ρd
1
ρw 1 × 100 % w sat (%) = ρ Gs d
′ ω op = ω op (1 P5 ) + ω 2
(7-4)
（2）含砾量>30%—粗粒土击实试验
第五节
粗粒料的力学性质
Section 5 Mechanical properties of coarse grained soils 一、粗粒料的测试方法 Test method of coarse grained soils
图7-9
图7-10
三、粗粒土的变形特征 Deformation characteristics of coarse grain soils
1.压缩条件下的变形 特性（图7-11） Deformation characteristics on compression
（1）孔隙比 （2）母岩性质 （3）级配和坚硬程度
图7-6，7-7
第四节 粗粒料的击实特性
Section 4 Compaction characteristics of coarse grained soils 一、无粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesionless coarse grained soils
无粘性粗粒土：＜0.075mm的颗粒质量≤12％ 1.砂砾石的压实标准 (Compaction standard of sandy gravel)
（1）砂砾石的密实程度以相对密度衡量 （2）最小和最大孔隙比的测定方法 （3）砂砾石压实标准的确定－ (式(7-3)) （4）相对密度取值应考虑地震烈度、坝高等
(7-1)
图7-2
二、影响击实特性的因素 Factors to effect compaction characteristics
1.含水量 (Water content)
（1）偏干状态 (Dry state) （2）偏湿状态 (Wet state)
2.不同土类的影响（图7-3） Effect of different soils 3.击实功能的影响（图7-4） Effect of compaction work
击实功能＝锤重×锤落高 ×击数 增大击实功， ρdmax 增大而wop 变小
P154表7-1为ρdmax 和wop经验数值
三、细粒料填筑标准的 确定
Determination of placement standard for fine grained soils 1.最优含水量—偏离不超 过±2％～3％ 2.压实度 Compaction degree
第二节 细粒料的击实特性 Section 2 Compaction characteristics of fine grained soil 一、击实试验 (Compaction test)
1.击实仪 (Compactor) (图7-1) 2.击实曲线 (Compaction curve) (图7-2)
ρ ds P= ρ d max
(7-2)
图7-4
第三节 细粒料的力学性质（自学） Section 3 Mechanical characteristics of fine grained soil
一、渗透性 (Permeability)
偏干击实土的渗透性较大 （图7-5）
二、压缩性 (Compressibility)
2.剪切条件下的变形特性 Deformation characteristics on shear
（1）应力应变关系 (Relationship of stress and strain) （2）曲线形状的影响因素 (Effect factors of curve shape) ① 干密度 (Dry density) ρd （图7-12(a)） ρd 增大，强度提高 体变由剪缩变为剪胀 应力应变曲线由硬化型变为软化型 ② 围压 (Confining pressure) （图7-12(b)） 围压 增大，强度提高 体变由剪胀变为剪缩 应力应变曲线由软化型变为硬化型
2.强度包线的变化规律 （图7-13） Change regulation of strength envelope
τ
f
= A (σ ) n + c
(7-6)
式中，A、n的值见P163表7-2，c 为粗粒土的咬合力。 3.影响强度参数的主要因素（图7-14） Main factors to effect the shear strength （1）母岩的性质和颗粒形状 (Mother rock property and particle shape) （2）孔隙比和相对密度 (Void ratio and relative density) （3）应力水平 (Stress level) （图7-15）