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0 绪论1

0．1 引言1

0．1．1 土工试验的研究对象、任务和作用4

0．1．2 测定土工试验参数的基本条件4

0．1．3 土工试验的研究内容与应用意义6

0．1．4 土的划分依据及其特征9

0．1．5 土工试验状态控制技术方法与手段10

0．2 状态控制方法论下的土工试验平台12

0．2．1 不同类型土的结构状态12

0．2．2 试样获取与试验类型13

0．2．3 试验行为的控制性与试验结果的特殊性14

上篇 土的本构关系及其要素组合19

1 土的组成19

1．1 概述19

1．2 土中固体颗粒21

1．2．1 土的粒度成分21

1．2．2 土的矿物成分25

1．3 土中水和土中气27

1．3．1 土中水27

1．3．2 土中气30

1．3．3 土的化学成分30

1．4 黏土颗粒与水的相互作用32

1．4．1 黏土矿物的结晶结构和亲水性32

1．4．2 黏土颗粒与水的相互作用35

1．5 土的结构和构造38

1．5．1 土的结构38

1．5．2 土的构造40

2 土的物理和水理性质41

2．1 概述41

2．2 土的三相比例指标42

2．2．1 土的三相比例关系图42

2．2．2 指标的定义43

2．2．3 指标的换算45

2．3 黏性土的物理与水理特征47

2．3．1 黏性土的可塑性及界限含水量47

2．3．2 黏性土的水理状态指标49

2．3．3 黏性土的活动度、灵敏度和触变性50

2．4 无黏性土的密实度52

2．4．1 砂土的相对密实度52

2．4．2 无黏性土密实度划分的其他方法53

2．5 粉土的密实度和湿度55

2．5．1 粉土的概念55

2．5．2 粉土的密实度和湿度58

2．6 特殊土的胀缩性、湿陷性和冻胀性58

2．6．1 土的胀缩性58

2．6．2 土的湿陷性59

2．6．3 土的冻胀性60

2．7 土的毛细性和透水性61

2．7．1 土的毛细性61

2．7．2 土的透水性64

3 土的力学性质67

3．1 土的压缩性67

3．1．1 土压缩变形的特点及实质67

3．1．2 土的压缩试验和压缩性指标68

3．1．3 载荷试验和变形模量72

3．1．4 土的变形模量和弹性模量的关系74

3．1．5 土的受力历史和前期固结压力76

3．1．6 土的压缩过程79

3．1．7 影响土压缩性的主要因素80

3．2 土的抗剪性87

3．2．1 土的抗剪强度及剪切破坏的本质87

3．2．2 土的剪切试验88

3．2．3 抗剪强度指标的确定92

3．2．4 土的蠕变特性和长期强度94

3．2．5 影响土抗剪强度的主要因素95

3．3 土的击实性102

3．3．1 研究土的击实性的意义102

3．3．2 土的击实性及其本质103

3．3．3 影响土的击实性的主要因素105

4 土的工程地质分类及各类土的工程地质特性107

4．1 土的工程地质分类107

4．1．1 土的工程地质分类的基本类型107

4．1．2 土的工程地质分类的一般原则和形式107

4．1．3 我国主要的土质分类108

4．2 土的工程地质分类及一般土的工程地质特性114

4．2．1 砾类土115

4．2．2 砂类土118

4．2．3 细粒土（黏性土）118

4．3 特殊土的工程地质特性119

4．3．1 淤泥类土119

4．3．2 膨胀土123

4．3．3 红土127

4．3．4 黄土类土131

4．3．5 盐渍土137

4．3．6 人工填土142

4．3．7 冻土143

中篇 土的本构关系与试验行为控制151

5 土样采集和试样制备151

5．1 土样的采集、运输和保管151

5．1．1 土样的要求151

5．1．2 土样包装和运输152

5．1．3 土样的接受与管理152

5．2 土样和试样制备153

5．2．1 细粒土扰动土样的制备程序153

5．2．2 扰动土样制备的计算154

5．2．3 粗粒土扰动土样的制备程序154

5．2．4 扰动土样试件的制备程序155

5．2．5 原状土试件制备程序155

5．2．6 试件饱和156

5．2．7 毛细管饱和法156

5．2．8 真空饱和法157

5．2．9 化学试验的土样制备158

5．2．10 结果整理158

6 土的本构关系与试验类型159

6．1 物理性质与试验类型159

6．1．1 土的含水率试验159

6．1．2 土的密度试验163

6．1．3 土的比重试验166

6．1．4 颗粒分析试验168

6．1．5 相对密度试验174

6．1．6 土的标准吸湿含水率试验177

6．2 水理性质与试验类型177

6．2．1 界限含水率试验177

6．2．2 土的收缩试验183

6．2．3 土的天然稠度试验184

6．2．4 土的湿化试验184

6．2．5 土中毛细管水上升高度试验184

6．2．6 渗透试验190

6．2．7 黄土湿陷试验197

6．2．8 土的膨胀性试验206

6．3 力学性质与试验类型219

6．3．1 土的击实试验219

6．3．2 土的承载比（CBR）试验223

6．3．3 土的回弹模量试验224

6．3．4 土体固结试验225

6．3．5 土的直接剪切试验231

6．3．6 土的三轴压缩试验238

6．3．7 土的无侧限抗压强度试验247

6．3．8 粗粒土和巨粒土的最大干密度试验250

6．3．9 粗粒土的直接剪切试验266

6．3．10 粗粒土的三轴压缩试验264

6．3．11 室内土动力学试验266

6．4 化学成分与试验类型267

6．4．1 酸碱度试验267

6．4．2 烧失量试验268

6．4．3 有机质含量试验268

6．4．4 易溶盐试验待测液的制备、易溶盐总量及其化学成分的测定269

6．4．5 中溶盐石膏测定——盐酸浸提硫酸钡质量法270

6．4．6 难溶盐碳酸钙测定——气量法271

6．4．7 阳离子交换量试验271

6．5 矿物成分与试验类型271

6．5．1 土中矿物成分的分类272

6．5．2 粒组与矿物成分的关系273

6．5．3 黏土矿物对土工程性质的影响274

6．5．4 水溶盐对土工程地质性质的影响277

6．5．5 矿物成分的测定278

6．6 冻土性质与试验类型279

6．6．1 冻土分类280

6．6．2 影响冻土力学性能的因素281

6．6．3 永冻土层的温度变化282

6．6．4 冻土密度浮称法试验283

6．6．5 冻土密度浮力法试验283

6．6．6 冻土密度联合测定法试验283

6．6．7 冻土密度环刀法试验284

6．6．8 冻土密度充砂法试验284

6．6．9 冻结温度试验284

6．6．10 冻土导热系数试验285

6．6．11 未冻含水率试验286

6．6．12 冻胀率试验286

6．6．13 冻土融化压缩试验287

6．6．14 冻土抗剪强度试验289

7 非饱和土理论与试验技术290

7．1 吸力与水分测试技术290

7．1．1 土中吸力的组成291

7．1．2 总吸力的量测292

7．1．3 基质吸力的量测296

7．1．4 水分量测技术303

7．2 非饱和土抗剪强度参数测定306

7．2．1 轴平移技术306

7．2．2 孔隙水压力的控制和量测307

7．2．3 孔隙气压力的控制和量测308

7．2．4 水体积变化量测309

7．2．5 空气体积变化量测312

7．2．6 总体积变化量测312

7．2．7 试样制备312

7．2．8 三轴试验313

7．2．9 直剪试验317

7．3 液态水和气态水的耦合迁移319

7．3．1 水渗透系数量测319

7．3．2 透气性系数的测定329

7．3．3 扩散量测331

8 工程地质数值模拟模型技术340

8．1 概述340

8．2 模型的相似原理341

8．2．1 线弹性模型的相似关系341

8．2．2 破坏模型的相似关系344

8．3 模型材料345

8．3．1 对模型材料的要求345

8．3．2 原型中不连续面及夹层的模拟346

8．3．3 荷载的模拟347

8．3．4 几种脆性材料模型347

8．4 模型的制作与试验350

8．4．1 模型的制作350

8．4．2 模型加载与测施准备350

8．4．3 测试技术351

8．5 模型试验举例353

8．5．1 钢筋混凝土梁受弯353

8．5．2 墙体模型试验353

8．5．3 地下洞室模型试验353

8．5．4 地力学模型353

8．5．5 拱坝模型试验354

8．5．6 节理裂隙岩体性态研究模型354

8．6 模型试验研究的几个问题355

8．6．1 模型试验的误差问题355

8．6．2 试验应力分析356

8．6．3 离心模型试验358

8．6．4 数值模拟358

下篇 土工试验仪器与土工问题363

9 土工试验仪器与边界条件控制363

9．1 英国UBPS非饱和土直剪仪363

9．2 德国ARS-E2型环剪仪363

9．3 美国应力路径三轴仪364

9．4 美国三轴加载固结仪364

9．5 美国非黏质土相对密度仪365

9．6 英国LDCTTS大型试样循环三轴试验系统365

9．7 英国岩土离心机366

9．8 美国直剪残余剪切试验系统366

9．9 美国空心扭剪三轴仪（空心圆柱、动态扭剪、准真三轴）367

9．10 美国非饱和土双压力室三轴试验系统367

9．11 美国多功能土工试验系统368

9．12 英国RCA共振柱369

9．13 美国全自动控制渗透仪370

9．14 德国300 mm全自动粗粒土大三轴仪372

9．15 土-水特征曲线试验设备373

9．16 英国2/5/10Hz动三轴试验系统374

9．17 美国旋转压实仪376

9．18 德国非饱和土动静三轴仪378

9．19 美国环境岩土柔性壁三轴渗透仪379

9．20 日本电动（手动）碟式液限仪380

10 自主创新土工试验仪器与试样制备机具382

10．1 三通虹吸比重瓶法测定黏性土的粒度成分382

10．2 DDS-1型数控碟式液限仪387

10．3 土壤崩解仪389

10．4 电动平板位移搓条仪390

10．5 平推式双向制样仪392

10．6 便携式手动制样仪394

参考文献395

附录398

附录A 试验成果的分析整理方法398

附录B 土的常用物理性质指标换算公式表401

附录C 常用符号和单位402

附录D 室内土工试验与制备工艺流程407

专业术语解释409

后记418