当前位置:
文档之家› 土工试验成果在岩土工程中的应用及影响(上)
土工试验成果在岩土工程中的应用及影响(上)
1. 工程勘察的基本概念与任务
岩土工程勘察是根据建设工程要求,运用各 种勘测技术方法和手段,为查明建设场地的地质、 环境特征和岩土工程条件而进行的调查研究工作; 并在此基础上,按现行国家、行业相关技术规范、 规程以及岩土工程理论方法,去分析和评价建设 场地的岩土工程条件,解决存在的岩土工程问题, 编制并提交用于工程设计与施工等的各种岩土工 程勘察技术文件。 因此,岩土工程勘察是一项集现场调查、试 验测试、资料整理、分析评价与制图于一体的工 程活动,是岩土工程的重要组成部分。
工程勘察研究的对象:建设场地的地质特征 及岩土工程条件。工程地质条件,水文地质条件。 天津平原地区,第四系覆盖层巨厚,一般工 程建设影响深度内都是土层,分析评价工程地质 条件首要就是对土层特性的掌握。 从细观到宏观,从局部到整体。
2. 土的基本认识
2.1 土的演变及与工程的关系
2.1.1 土的形成 土是岩石风化的产物。 物理风化------岩石暴露在大气层内,受风、 霜、雨、雪的侵蚀,以及受温度升降变化的影响, 裂隙水结冰等原因,使岩石崩解成块。 化学风化-------这些碎块再与水、二氧化碳、 氧气接触发生化学作用。 生物风化-------岩石在风化过程中与自然界 的生物发生相互作用。 土层,有直接风化残积形成;也有风化后的 土碎屑受到风力、重力、冰川、水动力等作用, 经过漫长复杂的搬运而后冲积、沉积等形式形成。
自由水中,重点是重力水。指在土孔隙中受 重力作用而自由流动的水。存在于地下水位面以 下的可透水土层中。
重力水特性:具有溶解和潜蚀作用。(潜蚀: 水流把土体粗粒孔隙中充填的细粒土带走,破坏 土的结构,形成地表塌陷、掏空)
传递静水压力并具有浮力;运动时服从流体 力学规律;对土的物理、力学性质影响较大,尤 其对于黏性土,重力水会使其强度降低,压缩性 增大。
细分包括岩土工程的勘察、设计、施工、检 测和监测等。广义上讲,地质灾害治理也属于岩 土工程的范畴。
岩土工程是以求解岩体与土体工程问题,包 括地基与基础、边坡和地下工程等问题,作为研 究对象。关心的是如何根据工程目标和地质条件, 建造满足使用要求和安全要求的工程机场桥梁、水库大坝、海上固定式平 台,等等,都涉及到岩土工程。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.5 土的气相——土中的气体 土的孔隙中未被水占据的部分都是气体。包 括: 1)自由气体:指土的孔隙中与大气相连通的 气体,当土体压缩时,自由气体逸出,对工程无 很大影响。 2)封闭气体:这部分气体与大气隔绝,以封 闭气泡的形式存在于黏性土中,当土体压缩时, 封闭气泡被压小。封闭气泡愈多,土的压缩性就 愈大,工程性质越差;而且封闭气泡愈多,土的 透水性也会变差水。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.3 土的固相——土中的固体颗粒 主要是土的粒组划分和颗粒级配。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.4 土的液相——土中的水 主要包括结合水结合水、自由水。 结合水中,重点是弱结合水。特性:呈黏滞 状态,不传递静水压力,不能自由流动,但有一 定的活动能力。在较强的外电场作用下,薄膜水 可以缓慢流动,自厚的部位向薄的部位作被动移 动。 弱结合水对黏性土的性质影响最大,使湿黏 土具有可塑性,并减小其抗剪强度;黏性土的一 系列物理、力学性质都与弱结合水有关。砂性土 由于矿物成份不同及土粒比表面积较小,吸着力 差,故一般可认为砂土不含弱结合水。
2. 土的基本认识
2.2 土工试验的重要意义
工程勘察中,为掌握土层的特性,简单来说, 关注点主要分为数、理、化三方面。 数,主要是几何特性,即土层的埋藏情况、 分层深度及厚度、空间展布规律等;通过各种勘 察手段直接或间接揭示进行量测。 理,包括物理特性和力学特性;化,则是土 中易溶盐等一些特定物质的含量及化学性质。土 用于地基,会出现地基的变形和稳定问题;用作 填料,存在土的压实和变形问题;用于介质,需 考虑土的渗流和抗渗稳定性问题。研究解决以上 问题,需要考虑土的物理、力学、化学性能。土 工试验就是获取这些特性指标的重要手段。 除了为工程勘察服务,一些地基检测类项目 也会用到土工试验。
2.3.2 三相组成与工程性质的关系 干黏土:坚硬;干砂:松散;湿黏土:具有可塑性; 饱和细砂:受振动荷载后可产生液化。 饱和黏土:这种地基完成固结沉降需要的时间很长, 因排水期长。 由此可见,土的三相组成不同,其工程性质差异很 大。因此研究土的工程性质应从土的最基本的三相组成 开始。
目录
1
工程勘察的基本概念与任务
2
土的基本认识
3
土工试验成果在勘察中的具体运用
4
土工试验成果对岩土工程的影响
5
土工试验质量控制建议
1. 工程勘察的基本概念与任务
岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、 处理或改良的科学技术,理论基础主要是工程地 质学、岩石力学和土力学,研究内容涉及岩土体 作为工程的承载体、作为工程荷载、作为工程材 料、作为传导介质或环境介质等诸多方面。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.1 土的三相体概念 土是由固体颗粒、水分和空气三相组成。其 中每种成分的质量、体积的相对比例有所增减, 都会引起土的物理力学性质的变化。 有的时候,土只有二相:如饱和土:只有固 相和液相(孔隙完全充满水)。干土:只有固相 和气相(液体蒸发,孔隙中充满气体)。 影响因素:土是天然产物,必然会遭到自然 环境的影响。例如:天气和晴雨、季节的变化 (温度高低)、地下水位的升降等等。 三相组成改变,土的工程性质必然改变。
2.1.2 土与工程的关系 地基-----作为建筑物(桥涵、楼房等)或构筑 物(路基等)的地基,提供承载力,产生变形; 填料-----作为土工构筑物(路基、堤坝等)的 填料; 介质-----作为构筑物(渠道、隧道等)的周围 介质,如基坑支护结构接触的土体,产生土压力 及变形,发生渗流等。 由此可见,土与工程有着密切的关系。