水運地基據大綱總結材料
2010新大綱規定
1.考試題型共有四種形式：單選題、判斷題、多選題和問答題。多選題選項全部正確得滿分，選項部分正確按比例得分，出現錯誤選項該題不得分。
2.《地基與基礎》考試包括：土工試驗基礎知識35%、土工試驗25%、土工合成材料15%、現場測試25%。
第一章土工基礎知識
1、土的形成
我國的土大部分形成於第四紀或是新第三紀時期，按照地質營力和沉積條件可分為殘積土（風化後在原處）和運積土。當土中有機質含量大於5％-10％時會對工程產生不利影響。
岩石可分為：岩漿巖、沉積岩、變質岩
2、土的組成
土由固相、液相和氣相三相部分組成。
固相：土由原生礦物（石英雲母長石等）和次生礦物（高嶺石蒙脫石等）組成，通過顆粒分析試驗可以對土的級配進行確定，級配好的土壓實度高、滲透性小、強度高。
液相：分為結合水（吸附在顆粒表面）和自由水兩種。
結合水：物理化學作用，對細粒土的影響大。
自由水：分為毛細管水和重力水。毛細管水的作用是表面張力和重力。重力水可以傳遞動水和靜水壓力，但不能承受剪力。含水率測得是兩者含量之和。
氣相：開口和閉口氣泡。閉口氣泡使得土的滲透性減小，彈性增大，承載力降低，密度減小，變形緩慢。
3、國家標準《土的工程分類》規定:
採用粗細粒統一體系分類法。工程用土主要是按照土的工程性質（如粒徑、級配、塑性、有機質/壓縮性等）進行分類。
其中主要性質有：
（1）顆粒粒徑
工程上將相近粒徑的土合成一組叫粒組，其中大於0.075 mm的叫粗粒，其性質主要取決於粒徑大小和級配。小於0.075 mm的叫細粒，其性質主要取決於礦物組成。
（2）塑性指數（ip=wl-wp）
塑性指數相同，土的性質不一定相同，因為隨著液限的變化土的性質變化也很大。
作為建築地基的土，其分類可見教材第6頁，要注意粒徑和塑性指數對土分類的影響。如細粒土分類的依據有粒徑、塑性指數、稠度。
《港口工程地質勘察規範》（jtj240-97）規定：按顆粒級配或塑性指數分為碎石土、砂土、粉土和粘性土
塑性圖（細粒土分類）：液限為橫座標，塑性指數為縱座標。
有機土的測定:
(1)有機質呈黑色、青黑色或暗色，有臭味，彈性和海綿感。
（2）將試樣放在105-110烘箱中，如試樣的液限小於烘前的液限1/3時，試樣為有機質。
需要說明的是：各種分類法中沒有軟土、凍土、鹽漬土的稱謂，也沒有有機土、砂、石料等。
4、土的結構
土粒可分為三種型別：
單粒結構：在動力作用下易液化，如粉土。
絮凝結構：孔隙大，對擾動敏感。
片堆結構：各向異性。
5、土的物理性質指標
是最基本的工程特徵，是衡量土的工程性質的關鍵。
（1）三相指標：必須明確字母含義，m、v分別表示質量和體積；a、w、s、v分別表示空氣(air)、水(water)、土粒(soil)、孔隙(volume)。必須清楚指標試驗指標（天然密度ρ、含水率w、土粒比重gs）和換算間接指標的含義和計算過程。
（可利用三相圖輔助計算）
三項基本物理指標：天然密度、含水率、相對密度。
幹密度不屬於試驗指標。
密度1）天然密度ρ：總質量與總體積之比。
2）飽和密度ρsat：孔隙全為土水的質量與總體積之比
3）浮密度ρ』：土粒質量與同體積的水質量之差與總體積之比（飽和密度－1）
4）幹密度ρd：土粒質量與總體積之比，是填土施工的控制指標。
飽和密度》天然密度》幹密度》浮密度
5）含水率w：水的質量與土粒質量之比。
6）土粒比重gs：土粒質量與同體積4攝氏度水的質量之比，數值上等於土粒密度。
7）孔隙比e：孔隙體積與土粒體積之比（e=gs/ρd－1=土粒比重/幹密度－1）
8）孔隙率n：孔隙體積與總體積之比(n=e/(1+e))
9）飽和度sr：水體積與孔隙體積之比.(含水率小並不意味著飽和度小)
注意：孔隙體積＝充水的孔隙和未充水孔隙體積
土的空隙體積為零不能說明土的密度最大。不同土樣（甲、乙）含水率與飽和度沒有關係。
（2）無粘性土的相對密度
其性質主要取決於粒徑、級配。用相對密度來表示土的狀態，掌握兩個計算公式（p5）並判斷土的相對密度。
幹密度計算公式：ρd=ρ/(1+w
疏鬆土：[0,1/3]中密土：(1/3,2/3]
密實土：(2/3,1]
（3）粘性土的稠度
三個界限含水量：液限、塑限、縮限。
土從液限到縮限體積是不斷減小的，縮限以後不再改變。
根據三個界限求得的指數為：塑性指數和液性指數。
塑性指數：ip=wl-wp，用整數表示（如15），可用來判別粘性土的分類。其值越大表示越具有高塑性，粘粒含量越多。
液性指數： il=(w-wp)/ ip
可判別粘性土狀態。
堅硬：il ≤0; 可塑：0< il ≤ 1.0; 流動：il >1.0
含水率與軟硬程度無關。
6、土中水的運動規律
（1）水的毛細作用主要存在於0.002－0.5mm的孔隙中，如細砂土、粉土、溼砂中。溼砂土表現出的假粘聚力溼由於毛細壓力形成的，不同於粘性土的粘聚力。
達西定律(v=ki)：認為滲透屬於層流，一般只適用於砂性土。對於粘性土由於存在結合水的粘滯作用，需要加入起始水力坡降進行修正( v=k (i-io) )。
（3）滲透力是滲透水流作用於土體上的拖拽力，與水力坡降成正比。當滲透力向上時，常常造成流砂、管湧等危害。
（4）凍土現象主要是指土體凍結時地面膨脹的凍脹現象和融化後土體強度急劇降低的凍融問題。
例題1 已知土樣體積v＝37.5，濕土重mo＝0.6711n，烘乾後重m＝0.4915n，比重gs=2.68，計算孔隙比和飽和度。
解：公式：e= gs/ρd－1；ρd＝ρ/（1＋w）; w=m水/m乾土；
sr=v水/v孔隙；gs＝m乾土/v土粒；
可求得：
(1)w=m水/m乾土＝（0.6711－0.4915）/0.4915=36.5%
ρd＝ρ/（1＋w）=67.11/37.5(1+0. 365)=1.311
e= gs/ρd－1=2.68/1.311-1=1.04
(2) v水=67.21-49.25=17.96
v土粒＝m乾土/gs =49.15/2.69=18.27
v孔隙＝v- v土粒=38.4-18.27=20.13
sr=v水/v孔隙=17.96/20.13=89.22%
例題2 某細粒濕土質量為190g，烘乾後為145g，土樣液限為36％，塑限為18％，則求土塑性指數、液性指數、狀態並命名。
解：（1）塑性指數ip=36%-18%=18 命名為粘土。
（2）液性指數
含水率w =(190-145)/145=31.03%
il=(w-wp)/ ip=(31.03%-18%)/18%=0.72 為可塑狀態。
1、某1.5m3的土樣，重度為17.5kn/m3，含水率30％，土粒重度27kn/m3，則土粒體積為多少？(0.748 m3)
2、若土樣孔隙體積為土粒體積的0.95倍，若土樣孔隙為水充滿時（若土粒重度為27kn/m3），土樣重度為多少? (13.8 kn/m3)
3、土樣含水率15％，幹重度16kn/m3，孔隙率0.35，天然重度10kn/m3，求飽和度。（68.5％）
4、土的天然密度為1.7g/cm3，含水率22.2％，土粒比重2.72 7g/cm3，求孔隙比，孔隙率，飽和度。（0.96，49％，62.9％）
5、含水率為4％的溼砂100kg，其中水的重量多少？
7、土樣和試樣製備
為保證試驗成果的可靠性，要統一土樣試樣的製備方法和程式。試樣質量不是越大越好。
一般試驗適用於粒徑小於60mm的擾動土，並以含水率和密度作為控制指標。
原狀土：用鐵皮筒或取土器（直徑大於100mm）取土。
擾動土：用四分法取樣。
（1）原狀土試樣製備
注意：環刀內壁塗凡士林；環刀下壓方向與天然土層方向一致；餘土進行含水量測定。
（2）擾動土試樣製備
1）碾壓過篩加水浸潤一晝夜備用：
物理性質試驗（液塑縮限）過0.5mm；
水理及力學性質試驗（如直剪無側限）過2mm：
擊實試驗過5mm。
2）試樣製備：
擊樣法就是根據環刀體積算出所需土樣數量，用單層或三層法擊實。
壓樣法就是用靜力壓到所需密度，粘性土壓時最好有排氣孔和透水石。
兩種方法對力學性質有一定的影響。
（3）試樣飽和
1）浸水飽和法：砂性土
2）毛細管飽和法：滲透係數大於10-4cm/s的土，注意兩端放濾紙和透水石，水面不要淹沒試樣，時間不少於2晝夜。
3）抽氣飽和法：滲透係數小於等於10-4cm/s的土（粘性土），需要凡士林密封，粘性土需靜置10小時，飽和度不應低於95％。
需要掌握試樣加水量的計算（p23）
第二章含水量及界限含水量試驗
土工試驗分為室內和現場試驗。
含水量是施工質量控制的重要依據，界限含水量可用來計算塑性指數和液性指數，也是粘性土分類和估計地基承載力的依據。可以判斷土體狀態和塑性範圍。
1、含水量試驗（試驗步驟）
（1）烘乾法
裝置：烘箱、天平（感量0.01g）、乾燥器
數量：15—30克，砂土稍多些。
溫度：105—110，有機土（含量大於5％）在65—70度烘乾，結果一般比實際偏大。
時間：粘性土大於8小時，砂土大於6小時。烘乾後放入乾燥器冷卻。
（2）酒精法
適用於現場。燃燒3次。結果略低於烘乾法。
試驗結果精確到0.1％（如15.2％）
測定原狀土樣的物理力學指標時，含水率可用重塑土樣的含水率。
2、界限含水量試驗
界限含水量是土的固有指標與環境無關。
（1）平衡錐式液限儀法
使錐體在15秒入土10mm時就是土的液限。否則需要加水或吹乾後再試驗。
（2）液塑限聯合測定法
理論依據：根據極限平衡理論，當圓錐角為30度時，圓錐入土深度與含水量在雙對數座標上呈直線關係。
試驗時使的錐體在5秒時分別下降3、17公釐左右（太大或太小時製樣困難），然後再控制幾組在3—17公釐之間，然後將資料繪製在雙對數座標上，查詢17和2公釐所對應的含水量就是土體的液限和塑限。
《土工試驗方法標準》和《公路土工試驗規程》分別採用76克和100克的錐入土。
（3）滾搓法
當滾搓到3公釐直徑斷裂時，含水量就是塑限（不是含水率）。注意土體的斷裂是水分減少的結果，而不是用力過大或土條太長的原因，其準確度取決於操作者的經驗。搓成條狀不斷裂的土塑性越高。
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