飽和土

飽和土

飽和土為土體內的孔隙基本上被水充滿的土。《土工試驗方法標準》的“試樣製備和飽和”一節中明確給出了飽和標準是“飽和度不低於95﹪”(顆粒粒徑小於60mm的土)。 土的飽和度Sr是土的孔隙中水的體積與孔隙體積之比,用百分數表示,形容土的孔隙被水所充滿的程度。它可以用於判斷土的乾濕程度,變化範圍為0~100%。Sr=0為乾土,Sr=100%為飽和土,0

定義標準

天然的土體是地殼表層的岩石經歷長期(特別是第四紀以來)的風化、搬運、磨蝕和沉積作用形成的,由固體顆粒、顆粒周圍的水分和顆粒與顆粒之間為氣體所充滿的孔隙組成,所以土體為三相體。

若土中的孔隙全部由水填充時,稱為飽和土。相應的,若土中的空隙全部由空氣填滿時,稱為乾土。乾土和飽和土都是二相體。

《土工試驗方法標準》的“試樣製備和飽和”一節中明確給出了飽和標準是“飽和度不低於95﹪”(顆粒粒徑小於60mm的土)。有的編錄教程上,砂類土根據飽和度Sr劃分,稍濕(Sr≤50%),潮濕(50%≤Sr≤80%);但並不為勘察規範所提倡。 正因為飽和度在確定上的困難,規範用濕度和液性指數分別表達粉土和粘性土的含水狀態。考慮到實際套用,粗粒土是否飽和的界線是地下水位;粘性土是否飽和的界線是毛細飽和帶;這兩種條件下的土,飽和度統一按照100%考慮。

獲取方法

砂性土採用浸水飽和法;滲透係數大於10^-4cm/s的粘性土採用毛細管飽和法;滲透係數小於、等於10^-4cm/s的粘性土採用抽氣飽和法。

毛細管飽和法

飽和土 飽和土

1.選用疊式或框式飽和器,試樣上、下面放濾紙和透水石裝入飽和器內並旋緊螺母。

2.將裝好的飽和器放入水箱內注入清水,水面不宜將試樣淹沒,關箱蓋。浸水時間不得少於兩晝夜。

3.取出飽和器,鬆開螺母,取出環刀,擦乾外壁,稱環刀和土的總質量。

抽氣飽和法

1.選用真空飽和裝置,將裝有試樣的飽和器放入真空缸,真空缸與蓋之間塗一層凡士林蓋緊。

飽和土 飽和土

2.將抽氣機與真空缸接通,開動抽氣機。當真空壓力表讀數與一個大氣壓力值相等時,微開管夾使清水徐徐注入真空缸。在注水過程中,真空壓力表讀數宜保持不變。

3.待水淹沒飽和器,停止抽氣。開管夾使空氣流入真空缸,靜止一段時間,粘性土宜為10h。

4.打開真空缸,從飽和器內取出試樣,稱試樣質量,並計算飽和度。當飽和度低於95%時,應繼續抽氣飽和。

研究與套用

飽和土中彈性波的傳播

飽和土中波傳播問題是岩土工程、地震工程及地球物理等學科領域的重要課題。由於飽和土是一種流固兩相多孔介質,故與一般均質彈性介質相比,其中的波傳播問題要複雜得多,有關的研究尚待進一步深入。

彈性波傳播特性:

(l)飽和土中P1波和S波的頻散性很小,而P2波的頻散性較大,特別是當頻率很低時,P2波退化為擴散過程。三種波的衰減均隨頻率的增大而增大,其中P2波的衰減較P2波和S波的衰減要大得多。

(2)飽和土存在一個特徵頻率關,據此可將波頻劃分為高、中、低頻段。工程測試及室內試驗頻率一般均在低頻段。在特徵頻率附近,三種體波的速度和衰減的變化相對顯著。

飽和土 飽和土

(3)飽和土中三種體波的速度與孔隙率近似成線性關係,隨孔隙率增大,P1波的速度減小,P2波和S波的速度增大。可以利用這種關係測試飽和土孔隙率。

(4)飽和土中P2波和S波的速度受滲透性和流體粘滯性的影響不大,而P2波速度及三種波的衰減通常受這兩種參數的影響相對較大,因此可望利用波衰減信息來測試飽和土滲透性和流體粘滯性。

(5)P2波傳播速度低而衰減又快,因此在工程測試中較難探測,其作用也一般被忽略。但是P2波的存在必將攜帶、消耗部分能量,而且在某些特定條件下(如在透水邊界)其作用將被激發。

飽和土中端承樁縱向振動特性

一、樁頂復剛度特性

1.振幅隨樁長逐漸衰減。

2.隨模量比的增加,振盪的幅度和波長也逐漸增大,表明土越軟,樁土體系的相對剛度和阻尼的振幅越大。

3.滲透力對樁的動剛度因子和等效阻尼的影響較小,隨滲透力的增大,動剛度因子和動阻尼的振幅略有減小。當滲透力很大或滲透係數很小時,飽和土體近似一個封閉系統,這時水相與固相的相對運動減弱,因而阻尼減小。

二、樁頂速度幅頻回響及時域特性分析

樁頂速度頻幅回響及時域特性分析 樁頂速度頻幅回響及時域特性分析

1.隨著長徑比的增加,幅頻曲線的振幅及時域曲線的底部反射減小。當長徑比達80時,兩種曲線的振幅己很小,趨於直線。因此在樁基實測中存在臨界長度。

2.隨著模量比的增長,幅頻曲線及反射波曲線的幅值增長,而幅頻的初始剛度值降低。

3.滲透力的影響較小,表明了在很短的時間內孔隙水的影響難以體現。

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