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3.4 试验步骤 ㈠比重瓶法 ① 将比重瓶洗净，和待测土颗粒一起放入烘箱中烘干，然后置于干 燥器内，冷却后称比重瓶的质量（空瓶）。 ② 称取烘干土样装入比重瓶内，称试样和瓶的总质量。100ml 比重瓶装入约15克烘干土，50ml 比重瓶装入约10克烘干土 ③ 向比重瓶内注入半瓶纯水，摇动比重瓶，然后放在带有细砂 的电炉上煮沸，粘性土，粉土沸腾时间不小于1小时，砂土沸腾时间不小于30分钟。 ④ 将煮沸冷却的纯水注入已煮好的比重瓶内，要求将瓶塞插入 后要有多余的水分能从瓶塞的毛细管中溢出。然后将比重瓶放入恒温水槽内，直至水温稳定为止。当比重瓶中上部悬液澄清时，取出比重瓶，擦干瓶的外壁，称量比重瓶，水，和试样的总质量，并测定瓶内的水温。 ⑤ 查表找出该水温下装满水的瓶的质量。 ⑥ 计算： G s =md /(mbw +md -m bws )*Git G s: 土颗粒的比重m d:干土的质量（克） G it ：某温度时纯水或中性液体的比重（可查表） m bw ：注满水时瓶的质量（克） m bws ：试验结束时比重瓶，土和水的总质量（克） 实验数据及计算过程 3.5 注意事项： ①试样中所使用的纯水要煮沸以除去水中所含气体。 ②如果土中含有盐分，要用中性液体代替纯水。 ③比重瓶煮沸冷却后家纯水时要缓慢，插入瓶塞时也要缓 慢。 ④粗颗粒做比重时要先做饱和晾干，不能直接将烘干的土 颗粒放入虹吸筒中。 3.6 指标应用： 比重用于计算其它指标。 四．界限含水率试验 4.1 基本原理： ①试验中的界限划分。将土具有最小强度时的含水率作为液体和塑性 体之间的界限值，称为液限（W l ），它是细粒土呈可塑状态的上限含水率。当土中含水率继续减小，土就变成有脆性，区分塑性和脆性的界限含水率称为塑限（W p ），它是细粒土呈可塑状态的下限含水率。饱和粘性土逐步干燥，土体积逐渐减缩，当土体不再收缩时的含水率称为缩限（W S ）。 ②含水率（W ）与液限（W l ），塑限（W p ）之间的关系： I p (塑性指数)=W l -W p I l (液性指数)=(W-W p )/I p ③工程上常根据塑性指数（I p ）对细粒土进行分类，根据液性指 数（I l ）确定土的状态。 4.2 试验方法和适用范围： ① 液塑限试验方法：光电（数显）液塑限联合测定法，碟式液限仪 法，塑限搓条法。该方法主要针对的是细粒土。 ② 缩限试验方法：采用收缩皿法测定缩限。该方法适用于细粒土。 4.3 仪器设备： ① 液限：光电（数显）液塑限联合测定仪，碟市仪 ，装土杯， 调土质量，电子天平 ，铝盒，烘箱等 ② 塑限：毛玻璃板，游标卡尺 ③ 缩限：收缩皿，天平，蜡，烧杯，细线，针，卡尺等 4.4 试验步骤： ㈠ 液限（光电联合测定法） ①将待测的细粒土粉碎，过0.5 mm 细筛，取筛下土200克用 纯水调制成膏状，静置过夜，以确保试样含水均匀。 ②充分调匀试样，密实地将试样填入试样杯中（试样中不得有 孔隙），并刮平试样杯表面。 ③放试样杯于液限测定仪的平台上，在圆锥仪的锥尖上抹一薄 层凡士林，接通电源，使磁铁吸住圆锥仪。 ④调节零点，使圆锥仪锥尖逐渐接触试样表面，指示灯亮时表 示锥尖仪接触试样表面，按下测试健，5秒后测读圆锥下沉深度，取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附件试样不少于10克放入盒内测定含水率。 ⑤ 将全部试样再加水或吹干并调均匀，重复②- ④步骤，液塑 限联合测定至少要测定3个不同的深度及对应的含水率，经验表明，圆锥入土深度在4-5mm ，9-11mm ，16-18mm 时效果较好。 ㈡ 塑限 ① 取0.5 mm 筛下土100克，加纯水拌匀，湿润过夜。 ② 将制备好的试样房在手中，揉捏至不沾手，再捏扁，当出现 裂缝时，表示其含水率接近塑限。 ③ 将试样捏成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，要均匀用 力，土条不得有空心，土条长度不宜大于手掌宽带。 ④ 当土条直径搓成3 mm 时产生裂缝，并开始断裂，表示试样 的含水率已达到塑限含水率，取3-5克测定其含水率。

3 直剪试验 选用EG65R 单向格栅在白河堡粘土中进行了直剪试验。绘制出每个法向应力作用下, 小车的水平位移与摩擦力之间的变化曲线, 如图9(a) 所示, 可以看出各组试样在位移至4~6mm 时均开始出现拐点, 曲线接近于双曲线。根据曲线出现明显转折处, 确定其极限摩擦强度, 即抗剪强度。根据求出抗剪强度绘制出 p 与各级法向应力p 之间的曲线, 如图9(b) 所示。 图9 EG65R 与粘土直剪试验曲线 Fig. 9 Direct shear test curve between EG65R and clay 可见E G65R 单向格栅与白河堡粘土间的直剪摩擦强度指标为:c =6 3kPa, ! =21 2?, 接近土本身的强度指标。这比拉拔测得的拉拔强度指标(c =1 6kPa, ! =6 3?) 高很多, 这是由于格栅肋之间的空隙并且格栅有一定的厚度, 使得铁板与土间摩擦和土与土之间的摩阻力占了很大比例。 4 拉拔强度指标和直剪强度指标的选用 对于EG65R 单向格栅与白河堡粘土, 其拉拔摩擦强度指标为c =1 6kPa, ! =6 3?, 其直剪摩擦强度指标为c =6 3kPa, ! 21 2?, 两者数值上有很大差别。 在加筋结构中, 如果滑裂面形状如图10(a) 所示, 贯穿整个加筋材料, 此时若沿滑裂面破坏, 则破坏形式表现为筋材拉断或从土中拔出的破坏, 故设计锚固长度时, 应取拉拔强度指标。如果滑裂面形状如图10(b) 所示的复, 72水 力 发 电 学 报2006年出的破坏, 计算时仍取拉拔强度指标; 底部则表现为上部土体沿格栅接触面的滑动破坏, 所以计算底部滑裂面时 选用直剪强度指标较为合理。 图10 滑裂面示意图 Fig. 10 Sketch of slip face 5 结论 (1) 如果在夹具头测水平位移, 可能包含有夹具与格栅的滑动位移, 缝口与夹具之间格栅的拉伸变形等, 位移偏大; 而由于格栅刚度较大, 所以在试样后部测水平位移较为合理。 (2) 粘土与格栅接触面抗剪强度很低, 不能提供足够的锚固力, 尤其是对于拉拔力较大的格栅及孔压未能充分消散的情况, 以粘土为填料是不合适的。而粉土和粉细砂接触面抗剪强度较低, 不容易压实且易液化, 也不是很合适的填料。如果选用它们作填料, 应注意排水。 (3) 砂砾料中格栅的拉拔强度曲线会出现台阶现象及极限强度的非线性, 这是由于拉拔过程中孔眼间的大颗粒砂砾的咬合和位移调整造成的。取格栅后部水平位移L =4m m 的强度作为设计拉拔力是较为可靠的。 (4) 砂砾料与格栅间抗拔阻力以咬合为主, 所以接触面抗剪强度较高, 在法向压力较高的情况下, 格栅甚至被拉断, 拉断时的单位长度拉力稍小于格栅产品的强度标准值。 (5) 若整体沿滑裂面破坏时表现出格栅的拉拔破坏, 设计锚固长度时应采用拉拔抗剪强度指标; 若沿复合滑裂面破坏时会出现沿格栅接触面的滑动破坏, 此时宜用直剪抗剪强度指标。 参考文献: [1] 吴景海, 陈环, 王玲娟, 等. 土工合成材料与土界面作用特性的研究[J].岩土工程学报, 2001, 23(1) :89~93. [2] Bak eer Reda M, Sayed Sayed M, Cates Peter, et al. Pullout and shear tests on geogrid reinforced lightweight aggregate[J].Geotextiles and Geomembranes, 1998, 16:119~133. [3] 马学宁, 杨有海. 土工格栅与土界面特性的试验研究[J].兰州铁道学院学报, 2003, 22(4) :88~90. [4] 马存明, 周亦唐, 廖海黎, 等. 塑料土工格栅加筋土抗拉拔特性试验研究[J].中国铁道科学, 2004, 25(3) : 36~39. [5] 张嘎, 张建民. 大型土与结构接触面循环加载剪切仪的研制及应用[J].岩土工程学报, 2003, 25(2) :149~ 153. [6] Ingold T S. Laboratory pullout testing of grid reinforcement in sand[J]. Geotechnical Testing Journal, 1983, 16(3) :

山东联祥工程材料有限公司地处五岳之尊泰山脚下——泰安，是专业从事土工格室、三维植被网、土工格栅等塑料制品研究、开发、生产的综合性企业，是中国土工材料工程协会会员单位，是一家起点高、发展迅猛的现代化土工合成材料生产企业。
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