第7章击实试验 填土的力学性质
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1.含水量 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） 2.不同土类的影响（ 不同土类的影响 ） Effect of different soils 3.击实功能的影响（ 3.击实功能的影响（图7-4） 击实功能的影响 ） Effect of compaction work
第7章 填土的力学性质
Chapter 7 Mechanical properties of embankment 7.1 概 述 7.1 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) ）
P=
γ d max
γ ds
(7-2)
7.3 细粒料的力学性质（自学） 细粒料的力学性质（自学） 7.3 Mechanical characteristics of fine grained soil
7.3.1 渗透性 (Permeability)
偏干击实土的渗透性较大（ 偏干击实土的渗透性较大（图7-5） ）
击实功能＝锤重×锤落高× 击实功能＝锤重×锤落高×击数 增大击实功， 增大而w 增大击实功， ρdmax 增大而 op 变小 P154表7-1为ρdmax 和wop经验数值 表 为
图7-4 不同击实功对击实特性的影响
7.2.3 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± ％～ 最优含水量—偏离不超过 ％～3％ 1.最优含水量 偏离不超过±2％～ ％ 2.压实度（Compaction degree） 2.压实度（ ） 压实度
（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 增大， 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)） ） 增大， 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
7.3.2 压缩性 (Compressibility)
偏湿击实土的压缩性较大
7.3.3 抗剪强度和应力应变特性 Shear strength and stress-strain characteristics
图7-5 粘性土击实的试验结果
7.3.4 抗拉强度（Tensile strength） 抗拉强度（ ）
Choice of compaction standard
（1）含砾量 ）含砾量<30% —用细粒料的击实试验进行修正 用细粒料的击实试验进行修正
′ ρ d max =
1 P5
ρ wGs 2
+wenku.baidu.com
1 − P5
(7-3)
ρ d max
(7-4)
′ wop = wop (1 − P5 ) + w2 P
（2）含砾量 ）含砾量>30%—粗粒土击实试验 粗粒土击实试验
2.细粒的填充密实度 2.细粒的填充密实度 Fill compaction of fine particles
图7-10
图7-10 粗粒、细粒含量与渗透系数的关系 粗粒、
7.5.3 粗粒土的变形特征 Deformation characteristics of coarse grain soils
7.5
粗粒料的力学性质
7.5 Mechanical properties of coarse grained soils 7.5.1 粗粒料的测试方法 Test method of coarse grained soils
1.试验仪器 (Test apparatus)—大型 (直径 直径30cm以上 以上) 1.试验仪器 大型 直径 以上 2.备样的一些问题 2.备样的一些问题 (Some problems in sampling)
1.粗粒含量 1.粗粒含量 (Coarse grain content)
砾石>40％～ ％)—取决于粗粒含量 ％～50％ 取决于粗粒含量 （1）粗粒足够多 (砾石 ） 砾石 ％～ (图7-10(a)) 图 砾石<30％～ ％)—取决于细粒含量 ％～40％ 取决于细粒含量 （2）粗粒含量不多 (砾石 ） 砾石 ％～ (图7-10(b)) 图
图7-12
图7-12 干容重、应变及峰值强度的关系 干容重、
7.5.4 粗粒土的抗剪强度 Shear strength of coarse grained soils
1.强度分量的机理 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 颗粒破碎、 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 ） 库伦公式 Expression of shear strength —Coulomb formula
1.反映抗拉性能的指标 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 抗拉强度、最大拉伸应变、 抗拉强度 Tensile strength, maximum tensile strain, relationship between tensile stress and tensile strain
3.粘性土受拉时强度和变形特性的影响因素 3.粘性土受拉时强度和变形特性的影响因素 Effect factors of strength and deformation characteristics for tension of cohesion soil
（1）干密度和含水量 （图7-6、图7-7） ） 、 ） Dry density and water content （2）颗粒组成和矿物成份 ） Particle and mineralogical composition
（1）含砾量 ）含砾量<30%～40% ～ （2）含砾量 ）含砾量>30%～40%，< 60%～75% ～ ， ～ （3）含砾量 ）含砾量>60%～75% ～
图7-8
粘性粗粒土含水率w、含砾量P5与干容重的关系 图7-8 粘性粗粒土含水率 、含砾量 与干容重的关系
2.压实标准的选择 2.压实标准的选择
1.压缩条件下的变 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 ） Grading and hardness
2.剪切条件下的变形特性 2.剪切条件下的变形特性 Deformation characteristics on shear conditions
无粘性粗粒土：＜ 的颗粒质量≤15％ 无粘性粗粒土：＜0.075mm的颗粒质量 ：＜ 的颗粒质量 ％ 1.砂砾石的压实标准 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 dmin和最大干密度 dmax的测定方法 ）最小γ 和最大干密度γ （3）砂砾料的压实干容重与砾石含量 5有关 ）砂砾料的压实干容重与砾石含量P （4）相对密度取值应考虑地震烈度、坝高等 ）相对密度取值应考虑地震烈度、
（1）试样级配的选用（Choice of soil grading） ）试样级配的选用（ ） （2）超径粒的处理方法（图7-9） ）超径粒的处理方法（ ） Treatment of size exceeded particles
图7-9
7.5.2 粗粒土的渗透性 Permeability of coarse grained soils
7.2 细粒料的击实特性 7.2 Compaction characteristics of fine grained soil
7.2.1 击实试验 (Compaction test)
1.击实仪 1.击实仪 (Compactor) (图7-1) 图
2.击实曲线 2.击实曲线 (Compaction curve) (图7-2) 图
2.抗拉强度的试验方法 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 单轴拉伸法、 单轴拉伸法 Uniaxial tension test, earth beam bend test, Brazilian (Split) test
图7-6，7-7
图7-6 抗拉强度与含水率、干容重的关系 抗拉强度与含水率、
εt(%)
图7-7 某粘性土的抗拉应力与应变的关系
7.4 粗粒料的击实特性
7.4 Compaction characteristics of coarse grained soils 7.4.1 无粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesionless coarse grained soils
7.4.2 粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesive coarse grained soils
粘性粗粒土：小于 粘性粗粒土：小于0.075 mm 的细颗粒含量大于 15% 1.含砾量对压实性能的影响（图7-8） 1.含砾量对压实性能的影响（ 含砾量对压实性能的影响 ） Effect of gravel content on compaction characteristics
wG s Sr = =1 e Gs ρ w Gs ρ w ρd = −1 e= 1+ e ρd
ρw 1 × 100 % w sat (%) = − ρ Gs d
(7-1)
图7-2
7.2.2 影响击实特性的因素 Factors to effect compaction characteristics
2.堆石（包括石渣） 2.堆石（包括石渣）的压实特性 堆石 Compaction characteristics of rockfill (including rock debris)
（1）影响堆石压实的因素 ） Effect factors of rockfill compaction 母岩性质、 ① 母岩性质、级配和细粒含量 Original rock properties, grading and fine particle content ② 压实功能的大小（Magnitude of compaction work） 压实功能的大小（ ） 含水量（ ③ 含水量（Water content） ） （2）堆石压实标准的确定 经验法或现场试验 ）堆石压实标准的确定—经验法或现场试验 Determination of compaction standard of rockfill－ － experience method or field compaction test
最大干密度ρ 最大干容重γ （1）最优含水量 op和最大干密度 dmax或最大干容重 dmax ）最优含水量w Optimum water content wop and maximum dry densityρdmax or maximum dry unit weightγdmax （2）饱和线 (Saturated curve) ）
（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） 2.不同土类的影响（ 不同土类的影响 ） Effect of different soils 3.击实功能的影响（ 3.击实功能的影响（图7-4） 击实功能的影响 ） Effect of compaction work
第7章 填土的力学性质
Chapter 7 Mechanical properties of embankment 7.1 概 述 7.1 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) ）
P=
γ d max
γ ds
(7-2)
7.3 细粒料的力学性质（自学） 细粒料的力学性质（自学） 7.3 Mechanical characteristics of fine grained soil
7.3.1 渗透性 (Permeability)
偏干击实土的渗透性较大（ 偏干击实土的渗透性较大（图7-5） ）
击实功能＝锤重×锤落高× 击实功能＝锤重×锤落高×击数 增大击实功， 增大而w 增大击实功， ρdmax 增大而 op 变小 P154表7-1为ρdmax 和wop经验数值 表 为
图7-4 不同击实功对击实特性的影响
7.2.3 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± ％～ 最优含水量—偏离不超过 ％～3％ 1.最优含水量 偏离不超过±2％～ ％ 2.压实度（Compaction degree） 2.压实度（ ） 压实度
（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 增大， 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)） ） 增大， 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
7.3.2 压缩性 (Compressibility)
偏湿击实土的压缩性较大
7.3.3 抗剪强度和应力应变特性 Shear strength and stress-strain characteristics
图7-5 粘性土击实的试验结果
7.3.4 抗拉强度（Tensile strength） 抗拉强度（ ）
Choice of compaction standard
（1）含砾量 ）含砾量<30% —用细粒料的击实试验进行修正 用细粒料的击实试验进行修正
′ ρ d max =
1 P5
ρ wGs 2
+wenku.baidu.com
1 − P5
(7-3)
ρ d max
(7-4)
′ wop = wop (1 − P5 ) + w2 P
（2）含砾量 ）含砾量>30%—粗粒土击实试验 粗粒土击实试验
2.细粒的填充密实度 2.细粒的填充密实度 Fill compaction of fine particles
图7-10
图7-10 粗粒、细粒含量与渗透系数的关系 粗粒、
7.5.3 粗粒土的变形特征 Deformation characteristics of coarse grain soils
7.5
粗粒料的力学性质
7.5 Mechanical properties of coarse grained soils 7.5.1 粗粒料的测试方法 Test method of coarse grained soils
1.试验仪器 (Test apparatus)—大型 (直径 直径30cm以上 以上) 1.试验仪器 大型 直径 以上 2.备样的一些问题 2.备样的一些问题 (Some problems in sampling)
1.粗粒含量 1.粗粒含量 (Coarse grain content)
砾石>40％～ ％)—取决于粗粒含量 ％～50％ 取决于粗粒含量 （1）粗粒足够多 (砾石 ） 砾石 ％～ (图7-10(a)) 图 砾石<30％～ ％)—取决于细粒含量 ％～40％ 取决于细粒含量 （2）粗粒含量不多 (砾石 ） 砾石 ％～ (图7-10(b)) 图
图7-12
图7-12 干容重、应变及峰值强度的关系 干容重、
7.5.4 粗粒土的抗剪强度 Shear strength of coarse grained soils
1.强度分量的机理 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 颗粒破碎、 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 ） 库伦公式 Expression of shear strength —Coulomb formula
1.反映抗拉性能的指标 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 抗拉强度、最大拉伸应变、 抗拉强度 Tensile strength, maximum tensile strain, relationship between tensile stress and tensile strain
3.粘性土受拉时强度和变形特性的影响因素 3.粘性土受拉时强度和变形特性的影响因素 Effect factors of strength and deformation characteristics for tension of cohesion soil
（1）干密度和含水量 （图7-6、图7-7） ） 、 ） Dry density and water content （2）颗粒组成和矿物成份 ） Particle and mineralogical composition
（1）含砾量 ）含砾量<30%～40% ～ （2）含砾量 ）含砾量>30%～40%，< 60%～75% ～ ， ～ （3）含砾量 ）含砾量>60%～75% ～
图7-8
粘性粗粒土含水率w、含砾量P5与干容重的关系 图7-8 粘性粗粒土含水率 、含砾量 与干容重的关系
2.压实标准的选择 2.压实标准的选择
1.压缩条件下的变 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 ） Grading and hardness
2.剪切条件下的变形特性 2.剪切条件下的变形特性 Deformation characteristics on shear conditions
无粘性粗粒土：＜ 的颗粒质量≤15％ 无粘性粗粒土：＜0.075mm的颗粒质量 ：＜ 的颗粒质量 ％ 1.砂砾石的压实标准 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 dmin和最大干密度 dmax的测定方法 ）最小γ 和最大干密度γ （3）砂砾料的压实干容重与砾石含量 5有关 ）砂砾料的压实干容重与砾石含量P （4）相对密度取值应考虑地震烈度、坝高等 ）相对密度取值应考虑地震烈度、
（1）试样级配的选用（Choice of soil grading） ）试样级配的选用（ ） （2）超径粒的处理方法（图7-9） ）超径粒的处理方法（ ） Treatment of size exceeded particles
图7-9
7.5.2 粗粒土的渗透性 Permeability of coarse grained soils
7.2 细粒料的击实特性 7.2 Compaction characteristics of fine grained soil
7.2.1 击实试验 (Compaction test)
1.击实仪 1.击实仪 (Compactor) (图7-1) 图
2.击实曲线 2.击实曲线 (Compaction curve) (图7-2) 图
2.抗拉强度的试验方法 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 单轴拉伸法、 单轴拉伸法 Uniaxial tension test, earth beam bend test, Brazilian (Split) test
图7-6，7-7
图7-6 抗拉强度与含水率、干容重的关系 抗拉强度与含水率、
εt(%)
图7-7 某粘性土的抗拉应力与应变的关系
7.4 粗粒料的击实特性
7.4 Compaction characteristics of coarse grained soils 7.4.1 无粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesionless coarse grained soils
7.4.2 粘性粗粒土的击实特性 Compaction characteristics of cohesive coarse grained soils
粘性粗粒土：小于 粘性粗粒土：小于0.075 mm 的细颗粒含量大于 15% 1.含砾量对压实性能的影响（图7-8） 1.含砾量对压实性能的影响（ 含砾量对压实性能的影响 ） Effect of gravel content on compaction characteristics
wG s Sr = =1 e Gs ρ w Gs ρ w ρd = −1 e= 1+ e ρd
ρw 1 × 100 % w sat (%) = − ρ Gs d
(7-1)
图7-2
7.2.2 影响击实特性的因素 Factors to effect compaction characteristics
2.堆石（包括石渣） 2.堆石（包括石渣）的压实特性 堆石 Compaction characteristics of rockfill (including rock debris)
（1）影响堆石压实的因素 ） Effect factors of rockfill compaction 母岩性质、 ① 母岩性质、级配和细粒含量 Original rock properties, grading and fine particle content ② 压实功能的大小（Magnitude of compaction work） 压实功能的大小（ ） 含水量（ ③ 含水量（Water content） ） （2）堆石压实标准的确定 经验法或现场试验 ）堆石压实标准的确定—经验法或现场试验 Determination of compaction standard of rockfill－ － experience method or field compaction test
最大干密度ρ 最大干容重γ （1）最优含水量 op和最大干密度 dmax或最大干容重 dmax ）最优含水量w Optimum water content wop and maximum dry densityρdmax or maximum dry unit weightγdmax （2）饱和线 (Saturated curve) ）