密度计、移液管法：
适用于d<0.075的土。
1、筛分析法（试验步骤）
首先将试样过2毫米的筛分成粗粒和细粒两组；
如果粗粒组含量少于10％则不需要在分析粗粒组；
如果细粒组含量少于10％则不需要分析细粒组，如果量大则可四分法后再进行筛分，筛分摇震时间一般为10—15分钟。
注意事项：
当小于2mm的颗粒用四分法取样时，结果为（P48）：
X＝100ap/b
2、密度计法（试验步骤）
（1）司笃克原理：
土颗粒在水中开始使加速运动，由于受到水粘滞阻力作用最后会等速下沉，粒径太大太小都不适用。
（2）试验原理：
粒径为d的颗粒以速度v经过时间t后，下降距离为L=vt,粒径大于d的下降距离肯定大于L，所以L平面以上只有粒径小于d的颗粒，测出此处的比重与原来的比重相比较，即可求出粒径小于d的颗粒百分数。
（颗粒越大下沉越快）
试验开始：
加入分散剂六偏磷酸钠进行分散土粒；上下搅拌各30次共1分钟，使土颗粒在水中均匀分布；将密度计放入液体10—20秒后读数。
密度计的作用：
测量悬液密度；测量土粒沉降的距离。
3、移液管法
试验原理:
按照固定的几组粒径颗粒在某一深度（10厘米或者5厘米）处所需要的时间,计算颗粒含量；
上下搅拌各30次共1分钟，使土颗粒在水中均匀分布；将移液管放入液体10厘米10秒后吸取悬液。
第五章击实试验（试验步骤）
压实可以使土体强度增加、变形减小、渗透降低。
土的压实与含水量、压实功、压实方法密切相关。
击实试验可求得最大干密度ρdmax和最优含水量wop。
可以用来计算压实度（ρd/ρdmax）。
击实不是固结也不是压缩过程，而是在不排水条件下颗粒重组的过程。
主要影响因素：
含水率、击实功、土种类、级配、粗粒含量等。
击实（曲线）特征原理：
含水率低时，土粒表面含水层薄，土粒错动困难土粒任意排列，干密度低；含水率增加后，吸水层厚，土粒易于错动，土粒定向排列，干密度增加。
当含水率增加到某值后，由于封闭气泡在土体内，击实功消耗在孔隙气体上。
体积不再变化。
试验注意事项：
（1）应根据塑限确定加水量。
使得含水量一个在塑限附近，另外分别有2个试样含水量大于和小于塑限，且各个试样之间相差2％—3％。
如9％、11％、13％（塑限）、15％、17％。
然后浸润一夜。
（2）筒壁应涂油便于脱模，分层击实时应进行刨毛处理。
（3）最后一层击实高出筒应小于5毫米（轻型）或6毫米（重型）。
（4）击实曲线与饱和曲线不应该相交。
（5）压实功不同，求得最大干密度和最优含水量也不同。
（击实功越大，最大干密度值越大，最优含水量值越小）。
当含水率很高时，提高击实功效果不大。
（6）击实筒有大小之分试验，大击实筒（内径15.2cm）适用于粒径小于38mm颗粒，小击实筒（内径10.0cm）适用于粒径小于25mm颗粒。
一般用大击实筒，轻重型区别：
轻型:
锤重2.5落高30击数27；重型:
锤重4.5落高45击数98。
（7）试样分为：
干法和湿法
最大干密度:
干法大于湿法
最优含水量:
干法小于湿法。
粘土试样不宜用烘干试样。
（8）加水量公式（P57）：
m=mo（W-Wo）/（1+Wo）
（式中mo、Wo分别表示土现在的质量和含水量，m、W表示需要加水的质量和要达到的含水量）。
（9）无粘性土击实曲线
在含水较小含水率时，由于假粘聚力的存在，击实功消耗在克服假粘聚力上，出现最小干密度。
随着含水率的增加，假粘聚力消失，得到了较高的干密度。
因此无粘性土的填筑需要不断加水才能压实。
（无粘性土填筑一般通过相对密度来控制）
（10）两次试验密度差值应小于0.05g/cm3。
（11）压实度计算：
P＝ρds/ρdmax
（12）塑性指数越高，其最大干密度越小。
例题1击实试验时有试样2006g，含水量为10.2％，如果要得到含水量为13.2%的试样，加水多少？
解：
m=mo（W-Wo）/（1+Wo）
＝2006x（13.2%-10.2%）/（1+10.2%）=54.6g
第六章渗透固结试验
1、渗透试验（试验步骤）
渗透是水在孔隙中的流动。
渗透系数K是指：
水力坡降为1时水的渗透速度。
试验分为两种：
常水头试验：
适于粗粒土（砂性土）。
测定在固定水位差下一定时间内的渗透量。
渗透性大小主要取决于土的粒径和级配。
（水流的快，如渗透量固定，时间难控制）。
变水头试验：
适于细粒土（粘性土）。
测定在固定的渗透量下所需要的时间。
达西定律的渗透属于层流，由于细粒土在起始比降以前、粗粒土在某一比降以后不属于层流，因此不适用达西定律。
（1）常水头试验
土样分层装入圆筒，如粘粒多则需要铺2厘米的粗砂以防止细粒冲走；
每层都需要从底部充水饱和；
试样上方铺1—2厘米砾石层做缓冲层防止放水时冲散土颗粒；
测压管应与溢水孔齐平,否则说明仪器有气。
（2）变水头试验
饱和从试样上部进行；
试验在固定的渗透量不同水位差下进行5-6次。
注意事项：
1）试验用水：
进行脱气，或者使用土中的天然水。
2）水温：
比试样温度高3—4度,防止试样出现气泡。
3）不同压实度的试样渗透系数不同，因此试验必须是在设计密度下测定。
2、固结试验（试验步骤）
由于应力作用引起土的应变随时间变化的过程叫固结。
土体的固结与渗透性由密切关系。
本试验是单向固结试验，在压缩仪中指产生竖向压缩无侧向变形。
假定（P15）：
（1）土体是饱和的。
（2）压缩是由于孔隙体积的减小。
（3）排水在竖向发生。
（4）符合达西定律。
（5）荷载是均匀的一次施加。
有效应力：
通过土体颗粒的接触面传递的应力。
孔隙水应力：
饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力。
附加有效应力：
是固结过程中有效应力的增量。
超孔隙水应力：
是固结过程中孔隙水应力的增量。
它们与附加应力有关系。
固结过程（如吹填土的固结）是超孔隙水应力和附加有效应力转化的过程，固结试验的数学表达式：
p=ｕ+σ‘＝ｕ↘+σ’↗=σ’＝σ
（孔隙水压力是存在的，但超孔隙水压力不存在了）。
固结度：
是指在某一固结应力作用下，经过某一时间后土体发生固结或孔隙水应力消散的程度，公式为U=St/S。
为了实用，将不同固结应力分布情况下土层的平均固结度与时间因数之间绘成曲线，供查找。
如果知道了最终沉降量，那么可以求某一沉降量的值或其所需要的时间。
固结试验是根据太沙基固结理论建立的。
试验方法主要有：
（1）常规固结试验
每级加荷时间为24小时，加荷率为1（即每级压力比上一级增加1倍）。
（2）快速固结试验
砂性土加荷时间每级1小时，粘性土2小时。
最后一级应为24小时。
（3）前期固结压力试验
主要是最后一级加荷应大于前期固结压力或自重压力的5倍以上。
注意事项：
1）试样两端应放置滤纸和透水石。
2）加荷前应预加1kpa的力使得仪器结合紧密。
3）若为饱和试样应在容器内注满水，非饱和试样应用棉纱围住透水石避免水分蒸发。
4）若需要确定前期固结压力，加荷率应小于1，最后一级应大于1000kpa，使曲线末端出现直线段。
5）由增加的有效应力产生的固结为主固结，应力不变化下产生的固结为次固结。
6）固结时间t与时间因数T、土层厚度H、固结系数Cv之间的关系有：
t=TH2/Cv
如果是双面排水，H应取土层厚度的一半。
固结度相同时，时间因数T也相同。
可见固结时间与试样厚度平方成正比。
因此单面排水是双面排水时间的4倍。
7）土体中实际渗透速度比理论的要小。
例题1已知用2厘米厚试样做双面排水试验，达到某一固结度时用8分钟时间，那么同样土样如果厚为8米时，达到相同固结度需多长时间？
解：
公式：
t=TH2/Cv
由于两者试样和固结度（决定时间因数）均相同，故Cv、T也均相同，双面排水取厚度的一半，两者T/Cv比值相同，则：
t1=T1H12/Cv1;t2=T2H22/Cv2
t2=8x8002/4=1280000分钟
第七章抗剪强度试验
1、土的抗剪强度理论
（1）莫尔圆（三轴剪切原理）
在三轴压力作用下，在土体内任何一个平面上都作用着一个合应力，可以分解法向应力σ和切向应力τ，如果某一个平面上只有法向应力而没有切向应力，则该平面称为主应力面。
由材料力学可知：
一个微小单元体（立方体）的三个主应力面是正交的，则三个主应力σ1、σ2、σ3也是正交的。
其中最大最小的主应力分别就是σ1、σ3（利用P18公式可进行换算）。
利用大小主应力可以画出莫尔圆。
莫尔圆示意图
（2）库仑定律（直剪试验原理）
土体中任何一个滑动面上存在着库仑定律，近似直线表示：
τ＝C+σtgΦ
τ—土的抗剪强度
C—土的粘聚力
σ—滑动面的法向应力
Φ—内摩擦角
通过剪切试验可以得到不同法向应力σ下的抗剪强度，把它们绘制在坐标上,得到直线的截距和倾角就是该土的C和Φ。
（3）极限平衡和强度理论
利用库仑直线和莫尔圆判断土体是否破坏！
看图：
如果利用土体试验数据可以得到库仑定律直线，那么根据土体存在的状态数据画出的莫尔圆C与直线相交，那么土体已经破坏，如果莫尔圆B相切则是极限状态，如果是莫尔圆A则没有破坏，或者说数据点在直线外侧则破坏了，内侧没有破坏。
同时可得到：
土中某点破坏时，与中主应力σ2无关。
破坏面与大主应力作用面（σ1）夹角为α＝45＋Φ/2。
例题1：
设地基土的内摩擦角Φ为30，粘聚力C为10，地基中某点的大小主应力σ1、σ3分别是138.4、100，问该点是否已经破坏？
解：
根据C和Φ确定库仑直线和莫尔圆。
据图计算得到OA=[CctgΦ+（σ1+σ3）/2]sinΦ=68.2>莫尔圆的半径=19.2。
因此可确定该地基土处于稳定状态。
2、直接剪切试验（试验步骤）
绘制剪应力随位移变化的曲线，确定抗剪强度，然后画出法向应力与抗剪强度的直线关系，
即可确定粘聚力和内摩擦角两个强度指标。
仪器有应力控制和应变控制式两种。
一般用应变控制式。
剪切方法有：
快剪、固结快剪和慢剪。
1）快剪
施压后立即快速剪切（3—5分钟破坏），不发生固结（需放置不透水设施，周围涂凡士林）。
多用于渗透系数小于10-6cm/s的粘性土，用来模拟土体厚施工速度快的情况。
2）固结快剪
固结后立即剪切，剪切过程中不固结。
适用渗透系数小于10-6cm/s的粘性土和砂性土（砂土即使施工速度很快，土体也会很快就排水固结完成）。
用来模拟已经完全固结后又突然施加荷载的情况。
3）慢剪
施加压力经过3—16个小时固结，然后再剪切约1—4小时。
实际工程中很少。
注意事项：
1）渗透系数大于1
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