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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