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动力性质土的振动压密

2022/07/16107 作者:佚名
导读:松土,特别是无粘性土,由于振动作用,其孔隙比将逐渐减小,并导致振陷,其值可达几十厘米。当无外荷载作用时,不同饱和度的砂土将在下述振动加速度下(如干砂为0.2~1.2ɡ,饱和砂为0.5~2.0ɡ,湿砂为2.0ɡ)振动压密到密实状态。当有外荷载作用时,只有当振动加速度超过某一临界振动加速度(称振动压密界限)时,土才会产生振动压密作用,随着振动加速度的增加,振动压密将达到某一特定的孔隙比ed或振动压密指

松土,特别是无粘性土,由于振动作用,其孔隙比将逐渐减小,并导致振陷,其值可达几十厘米。当无外荷载作用时,不同饱和度的砂土将在下述振动加速度下(如干砂为0.2~1.2ɡ,饱和砂为0.5~2.0ɡ,湿砂为2.0ɡ)振动压密到密实状态。当有外荷载作用时,只有当振动加速度超过某一临界振动加速度(称振动压密界限)时,土才会产生振动压密作用,随着振动加速度的增加,振动压密将达到某一特定的孔隙比ed或振动压密指数Id

式中 emaxemin为最大、最小孔隙比。粗砂的Id值为0.55~0.60,中砂为0.58~0.60,细砂为0.80~0.82。当天然砂土的相对密度小于Id时,则振动将导致地基振陷。

动力性质土的压实特性

(1) 压实曲线性状

图2 击实试验所得到的击实曲线是研究土的压实特性的基本关系图。

如图2所示,击实曲线上有一峰值,此处的干密度为最大,称为最大干密度;其相应的含水率则称为最佳含水率。峰点表明,在一定击实功作用下,只有当压实土粒为最佳含水率时,土才能被击实至最大干密度,从而达到最大压实效果。

由于最佳含水率与塑限比较接近,因此可根据土的塑限预估最优含水率加水湿润制备不少于5个含水率的式样,含水率依次相差为2%,且其中有两个含水率大于塑限,两个含水率小雨塑限,一个含水率接近塑限。

(2)从图2中的曲线形态还可以看到,曲线的左段比右段的坡度陡。这表明含水率变化对于干密度影响在偏干时比偏湿时更为明显。

在曲线中还给出了饱和曲线,它表示当土处于饱和状态使的关系。饱和曲线与击实曲线的位置说明,土是不可能被击实到完全饱和状态的。

(3)土的压实特性的机理解释

土的压实特与土的组成与结构、土粒的表面现象、毛细管压力、孔隙水和孔隙气压力等均有关系,所以因素是复杂的。压实的作用是使土块变形和结构调整以致密实,当松散土的含水率处于偏干状态时,由于粒间引力使土保持比较疏松的凝聚结构,土中孔隙大多相互连通,水少而气多,在一定的外部压实功能作用下,虽然土孔隙中气体易被排出,密度可以增大,但由于较薄的强结合水水膜润滑作用不明显以及外部功能不足以客服粒间引力,土粒相对移动便不显著,因此压实效果比较差;当含水率逐渐加大时,水膜变厚、土块变软,粒间引力减弱,施以外部压实功能则土粒移动,加之水膜的润滑作用,压实效果渐佳;在最佳含水率附近时,土中所含的水量最有利于土粒受击时发生相对移动,以致能达到最大干密度;当含水率再增加到偏湿状态时,孔隙中出现了自由水,击实时不可能使土中多余的水和气体排出,从而孔隙压力升高更为显著,抵消了部分击实功,击实功效反而下降。这便出现了图2中击实段曲线右段所示的干密度下降的趋势。在排水不畅的情况下,过多次数的反复击实,甚至会导致土体密度不加大而土体结构被破坏的结果,出现工程上所谓的“橡皮土”现象。

动力性质压实土的压缩性和强度

(1)压缩性

压实土的压缩性取决于它的密度和加载时的含水率,对击实土进行压缩试验时可发现,在某一荷载作用下,有些土样压缩稳定后,如加水使之饱和,土样就会在同一荷载作用下出现明显的附加压缩。而这一现象的出现与否和击实式样时的含水率很有关系。

一般来说,填土在压实到一定密度以后,其压缩性就大为减小。当土的干密度大于1.65克每立方厘米时,变形模量显著提高,这对于作为建筑物地基的填土显得尤为重要。

(2)强度

压实土的抗剪强度性状也主要取决于受剪时的密度和含水率。偏干式样强度较偏湿式样强度大,但不呈现明显的脆性破坏特性,所以就强度而言,用偏干的土样去填筑是大有好处的,这一室内试验得出的论点已为相当多的现场资料所证实。

上述关于土的强度试验结果说明,一般情况下,只要满足某些给定的条件,压实土的强度还是比较高的。但正如关于它的压缩性特征的研究所发现的压实土遇水饱和会发生附加压缩问题一样,在强度方面它也有潜在的危险的一面,即浸水软化会使强度降低,这就是所谓水稳定性问题。公路、铁路的路堤和堤坝等土工构筑物都无法避免浸水湿润,尤其是那些修筑于河滩地带的过水路堤,水稳定性的研究与控制更为重要。

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