崔德山-岩土测试技术3-第1篇室内试验-土的理化试验

中国地质大学（武汉）工程学院岩土测试技术FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)崔德山工程地质与岩土工程系2020年2月17日中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系2FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)关于作业一点评•1.谢谢各位同学非常有创意的意见和建议。•2.关于火神山建设前后需要开展的岩土试验、地下水污染监测、环境岩土工程试验、地基监测与检测的设计非常有针对性。•3.本课程主要讲解岩土室内试验、岩土原位测试技术、水文地质试验和几种我院可开展的新岩土试验技术。•4.考虑到选课同学的专业有地下水科学与工程、环境工程（地质环境调查）、水文与水资源工程、地质工程实验班、土木工程（岩土工程），所以有些试验会涉及到学科交叉应用。中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系3FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的物理、水理和化学性质试验•要想了解任何一种土的强度、变形、渗透性等本质特征，必须要开始土的物理、水理和化学性质试验。•包括含水率、密度、比重、颗粒分析试验等物理性质试验，膨胀、收缩、渗透、崩解试验等水理性质试验，pH、阳离子交换容量、化学成分、易容盐、吸附性、电动性等化学性质试验。中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系4FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)特殊土试验•特殊土，如黄土、冻土、膨胀土、红黏土、盐渍土、污染土等的性质需要单独开展相应的特殊试验。黄土高原多年冻土盐渍土提纲一土的物理性质试验二土的水理性质试验三土的化学性质试验四特殊土理化性质试验五工程实例-明长城遗址中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系6FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)一土的物理性质试验中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系7FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的物理性质试验含水率•烘干法•燃烧法•炒干法•微波炉法•TDR密度•环刀法•蜡封法•容量瓶法•漏斗法比重•比重瓶法•浮称法•虹吸筒法颗粒级配•筛析法•密度计法•移液管法•激光粒度•照相法相对密度•最大密实•最小密实其他计算•孔隙率•孔隙比•容重中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系8FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的含水率•质量含水率100%wmsmwm100%wvvwv•体积含水率8085909510001002003004005006007008009001000温度/℃-0.20.20.611.41.82.2峰值711.7℃质量变化-5.78%质量变化-5.75%质量变化-3.32%质量变化-18.73%峰值78.8℃TG/%DSC/(mW/mg)放热方向质量变化-2.31%质量变化-1.54%峰值123.4℃峰值167.8℃峰值497.3℃wmvdww•换算关系中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系9FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的含水率试验烘干法燃烧法炒干法微波炉法FDR/TDR微波水分仪105℃~110℃黏性土：8h砂类土：6h中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系10FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的含水率试验烘干法燃烧法炒干法微波炉法FDR/TDR微波水分仪焰心的平均温度：432.3℃内焰的平均温度：665.5℃外焰的平均温度：519.9℃所以，会失去结合水、结晶水中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系11FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的含水率试验烘干法燃烧法炒干法微波炉法FDR/TDR微波水分仪105℃样品体积：8cm3黏性土：25min砂类土：9min中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系12FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的含水率试验烘干法燃烧法炒干法微波炉法FDR/TDR微波水分仪TDR(时域反射计)体积含水率0~100%精度2%FDR(频域反射计)体积含水率0~100%精度3%中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系13FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的含水率试验烘干法燃烧法炒干法微波炉法FDR/TDR微波水分仪体积含水率0~80%精度1-2%探测深度MOIST-R1探头：23cmMOIST-R2探头：57cmMOIST-D探头：1012cmMOIST-P1探头：2530cmMOIST-S探头：6080cm中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系14FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的密度•土的密度mv单位:kg/m3或g/cm3一般:1.50~2.20g/cm3空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系15FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的密度试验环刀法蜡封法容量瓶法漏斗法砂雨法流砂法适用于一般黏性土对于粒径比较大的碎石土？中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系16FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)砂类土、砾类土原位密度试验•灌砂法：土砂mv•灌水法：土水mv中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系17FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的密度试验环刀法蜡封法容量瓶法漏斗法砂雨法流砂法易碎裂、难切削土中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系18FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的密度试验环刀法蜡封法容量瓶法堆积密度砂雨法流砂法砂子的松散堆积密度中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系19FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的密度试验环刀法蜡封法容量瓶法堆积密度砂雨法流砂法砂：40um密度：897kg/cm3乒乓球：2.7g中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系20FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的颗粒级配孔径105.02.01.00.50.250.1(0.075)200g土筛余0101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P100958778665536土的粒径级配累积曲线筛分法中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系21FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的颗粒级配试验筛析法密度计法移液管法激光粒度照相法CT扫描=0.075mm0.075mm中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系22FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的颗粒级配试验筛析法密度计法移液管法激光粒度照相法CT扫描激光粒度、形貌仪测量范围:0.01-4000um精度:±0.6%中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系23FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的颗粒级配试验筛析法密度计法移液管法激光粒度照相法CT扫描测量范围:取决于像素得出长轴、短轴中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系24FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的颗粒级配试验筛析法密度计法移液管法激光粒度照相法CT扫描测量范围:1um-10cm中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系25FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)二土的水理性质试验中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系26FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的水理性质试验膨胀性•膨胀率•膨胀力收缩性•收缩率•缩限崩解性•崩解率•崩解速度渗透性•渗透系数毛细现象•毛细水上升高度其他性质•水化分散•稠度中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系27FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)崩解性试验•结构性黏土、黄土•崩解量𝐴=𝑅𝑡−𝑅0100−𝑅0×100•崩解速率𝐴=∆𝑚∆𝑡中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系28FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)基于拉力传感器的崩解试验数据采集软件中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系29FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)毛管水上升高度试验•地下水，毛细管，水盐运移，水分蒸发，盐分析出中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系30FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)毛管水上升高度毛细管hcT2rrThccos2上升高度r2hcw=2rTcos毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石受力分析中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系31FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)毛管水上升高度试验•直接观测法：粗砂、中砂•土样管法：细砂、粉土或黏土直接观测法土样管法中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系32FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)三土的化学性质试验中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系33FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)土的化学性质试验酸碱度•pHCEC•阳离子交换容量•交换性阳离子易容盐•易溶盐总量•碳酸根等•钙离子等中溶盐•石膏难溶盐•碳酸钙其他性质•有机质•游离氧化铁•吸附性中国地质大学（武汉）工程学院工程地质与岩土工程系34FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Wuha