土力学与地基基础实验报告文档.pdf

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1、土力学与地基基础实验报告 1 前 言 本试验指导书适用于土木工程、港口航道与海岸工程、水利水电等专业的专科生、本科生使用。本试验是土力学及地基基础课程的重要实践教学环节。该试验指导书包括以下内容：土的密度试验、含水量试验、颗粒分析试验、液限和塑限试验、土的压缩试验、击实试验、直接剪切试验、三轴试验等试验项目，通过上述试验可以让学生熟悉各种仪器设备在试验项目中的使用方法，锻炼学生的试验基本技能，掌握试验内容和试验的基本方法，培养学生的动手能力及综合分析问题和解决问题的能力，使学生知道为什么要做这些试验，试验参数在工程设计和施工中如何应用，为今后的实际工程设计、施工和研究工作奠定了坚实的基础。本指

2、导书主要依据公路土工试验规程(JTGE40-2007)、岩土工程勘察规范(GB50021-2009)、公路工程地质勘察规范(JTGC20-2011)等国家和行业标准，并结合工程实践经验及教材特点编制而成。本指导由土木工程学院莫瑞、刘晓星、李和志编写，宋军伟、陈辉主审。使用本书时，可根据专业方向，在内容上取舍。1 第一部分 教学实验注意事项 为确保实验顺利进行，达到预定的实验目的，必须做到下列几点：一、作好实验前的准备工作：1预习实验指导书，明确本次实验的目的、方法和步骤。2弄清与本次实验有关的基本原理。3对实验中所用到的仪器、设备实验前应事先阅读有关仪器的使用说明。4必须清楚地知道本次试验需记

3、录的数据项目及数据处理的方法，并事前作好记录表格。5除了解实验指导书中所规定的实验方案外，亦可多设想一些其它方案。二、遵守实验室的规章制度：1实验时应严肃认真，保持安静。2爱护设备及仪器，并严格遵守操作规程，如发生故障应及时报告。3非本实验所用的设备及仪器不得任意动用。4实验完毕后，应将设备和仪器擦试干净，并恢复到原来正常状态。三、认真做好实验：1注意听好教师对本次实验的讲解。2清点实验所需设备，仪器及有关器材，如发现遗缺，应及时向教师提出。3实验时，应有严格的科学作风，认真细致地按照实验指导书中所要求的实验方法与步骤进行。4对于带电或贵重的设备及仪器，在接线或布置后应请教师检查，检查合格后，

4、才能开始实验。5在实验过程中，应密切观察实验现象，随时进行分析，若发现异常现象，2 应及时报告。6记录下全部测量数据，以及所用仪器的型号及精度、试件的尺寸、量具的量程等。7教学实验是培养学生动手能力的一个重要环节，因此学生在实验小组中虽有一定的分工，但每个学生都必须自己动手，完成所有的实验环节。8学生在完成试验全部规定项目后，经教师同意可进行一些与本实验有关的其它实验。9实验记录需要教师审阅签字，若不符合要求应重做。四、写好实验报告 实验报告是实验的总结，通过写实验报告，可以提高学生的分析能力，因此实验报告必须由每个学生独立完成，要求清楚整洁，并要有分析及自己的观点。实验报告应具有以列基本内容

5、：1实验名称、实验日期、实验者及同组人员。2实验目的。3实验原理、方法及步骤筒述。4实验所用的设备和仪器的名称、型号。5实验数据及处理。6对实验结果的分析讨论。3 第二部分 实 验 实验一 含水率试验 （一）烘干法 一、目的和适用范围 1、土的含水率是在 105110下烘至恒量失去的水分质量和达到恒量后干土质量的比值，以百分比表示，本法是测定含水率的标准方法。2、本试验方法适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。二、主要仪器设备 1、烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持 105110的其它能源烘箱，也可采用红外线烘箱。2、天平：感量 0.01g。3、其它：干燥器、称量盒（铝盒）等。三、操作步骤

6、1、清理称量盒，在称量盒中放入已编号的标签并称量。2、取具有代表性的土样，细粒土 1530g，砂类土、有机土约 50g，放入称量盒内，立即盖好盒盖，称质量，称量结果即为湿土加盒质量。3、揭开盒盖，将土样和盒放入烘箱内，在温度 105110恒温下烘干。烘土时间对细粒土不得少于 8h，对砂类土不得少于 6h，对含有机质超过 5%的土，应将温度控制在 6570恒温下烘干。4、将烘干后的土样和盒取出，放入干燥器内冷却（一般只需 1/2 1h 即可）。冷却后盖好盒盖，称质量，称量结果为干土加盒质量。四、结果整理 4%1000221mmmmw 式中：w含水率，%m1盒+湿土质量，g m0称量盒质量，g m

7、2盒+干土质量，g 五、精度和允许差 本试验须进行二次平行测定，取其算术平均值，允许平均差值应符合规定。含水率（%）允许平均差值（%）5 以下 40 以下 40 以上 0.3 1 2 六、注意事项 1、铝盒编号、称量以后，盒盖与盒底应按已配套状况使用，切记不要混淆。2、对大的土块应适当破碎成细小颗粒，以利于在烘烤中脱水。3、土样质量不要取得过少，以免影响精度。4、测含水率时两个平行土样的取样质量尽量接近。5、取样时要用器具，不用手直接接触土样，以免造成土样含水状态的改变。6、称量时铝盒的外壁一定要保持干净。七、试验记录 盒 号 盒质量 g 盒+湿土质量 g 盒+干土质量 g 水质量 g -=干

8、土质量 g -=含水率%（/）5 100=平均含水率%+/2=（二）酒精燃烧法 一、目的和适用范围 本试验方法适用于快速简易测定细粒土（含有机质的除外）的含水率。也是工地上常用的快速测定方法。其基本原理是利用酒精多次在土上燃烧，使土中水分蒸发，将土烤干的方法，测定烤干前后土的质量，即得该土含水率。二、仪器设备 1、称量盒（铝盒）。2、天平：感量 0.01g。3、酒精：纯度 95。4、滴管、打火机、调土刀等。三、试验步骤 1、取代表性试样（粘质土 510g，砂类土 2030g），放入称量盒内，称湿土质量。2、用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。为使酒精在试样中充分混合均

9、匀，可将盒底在桌面上轻轻敲击。3、点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。4、将试样冷却数分钟，按 2、3 方法重新燃烧两次。5、待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土质量，准确至 0.01g。其余方法同烘干法。四、注意事项 1、酒精纯度必须大于 95%。6 2、酒精加入量以液面刚好超出土样表面即可。3、在点火燃烧过程中，不要用器具拨动土样，以免造成土样损失而影响精度。4、酒精属易挥发、易燃液体，在操作过程中极易发生意外事故或造成烧伤，使用时应特别小心，严格操作规程，应做好试验操作安全预案。5、每次燃烧完毕后，需将铝盒盖上，确认火焰熄灭后再加酒精。6、只能用滴管往铝盒中添加酒精，而不能直接用大瓶倒入，否

10、则将造成严重事故。7、滴管加酒精时，滴管要呈倾斜状态，而不要垂直于土样表面。五、其他 数据记录、整理见烘干法。7 实验二 土的密度试验 一、实验目的 测定土在天然状态下单位体积的质量。二、实验设备和器材 1符合规定要求的环刀，（内径 68mm,高 23mm）；2精度为 0.01g的天平；3其他：切土刀，凡士林等。三、实验方法和步骤 1、测出环刀的容积 V，在天平上称环刀质量 m1。2、取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。3、环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土面上反复涂抹）

11、，然后擦净环刀外壁。4、将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量 m2。5、计算土的密度 VmmVm12_ 四、试验要求 1、密度试验应进行 2 次平行测定，两次测定的差值不得大于 0.03g/cm3，取两次试验结果的算术平均值；2、密度计算准确至 0.01 g/cm3。8 9 实验三 土的液限、塑限试验 一、实验目的 1、了解细粒土界限含水量的特征、定义及测定方法。液性界限（wL）是细粒土从塑性状态转变为液性状态的界限含水量，简称液限；塑性界限（wP）是细粒土从半固体状态转变为塑性状态的界限含水量，简称塑限。2、测定土的液、塑限，用以计算土的塑性指数和液性指数，作为细粒土分类及

12、估计地基土承载力的一个依据。供设计、施工使用。二、试验方法 在实验室中，液限（wL）通常采用锥式液限仪测定；塑限（wP）通常采用搓条法测定。目前工程中常用液、塑限联合测定仪一起测定粘性土的液限和塑限，本次试验采用液、塑限联合测定仪法，如图。三、实验仪器、设备 1液塑限联合测定仪：圆锥仪、读数显示；2试样杯：直径 4050mm，高 3040mm；3天平：称量 200g，分度值 0.01g；其他：烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径 0.5mm 的筛、凡士林等。10 四、测试方法、步骤 1当采用天然含水量的土样时，应剔除大于 0.5mm 的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者之间状态制备不同稠度的土膏

13、，静置湿润。静置时间可视原含水量的大小而定。当采用风干土样时，取过 0.5mm 筛的代表性土样约 200g，分成 3 份，分别放入 3 个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别接近液限、塑限和二者中间状态的含水量，调成均匀土膏，然后放入密封的保湿器中，静置 24小时。2将制备好的土膏用调土刀调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。3取圆锥仪，在锥体上涂以薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。4调节屏幕准线，使初读数为零。调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内，经 5 秒后立即测读圆锥下沉深度。5取下试

14、样杯，然后从杯中取 10g 以上的试样 2 个，测定含水率。6按（2）-（5）的步骤，测试其余 2 个试样的圆锥下沉深度和含水率。五、试验数据整理 1、计算含水量%1001 smmw 2、绘制圆锥下沉深度h与 含水量w的关系曲线(1)三点连一条直线。(2)当三点不在一直线上，通过高含水量的一点分别与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为 2mm处查得相应的含水量，当两个含水量的差值小于 2%，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连成一线。(3)当两个含水量的差值大于或等于 2%时，应补做试验。11 3、确定液限、塑限 在圆锥下沉深度 h 与含水量 w 关系图上，查得下沉深度为 17mm所对应

15、的含水量为液限 wL；查得下沉深度为 2mm所对应的含水量为塑限 wP，以百分数表示，取整数。4、计算塑性指数和液性指数 塑性指数：PLPwwI 液性指数：PPLIwwI 六、试验要求 1计算准确至 0.1%；2本试验需要进行 2 次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应不大于 1.0%。12 实验四 土的颗粒分析试验 一、实验目的 1、测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明了颗粒大小分布及级配组成。2、供土分类及概略判断土的工程性质及作建筑材料用。二、试验内容 对粒径大于 0.075mm 且粒径大于 2mm 的颗粒不超过总质量的 10%的无粘性土用标准细筛进行筛分试验。三、实验仪

16、器和设备 1、标准细筛：孔径为 2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm、底盘；2、电子天平：称量 200g，感量 0.01g；称量 1000g，感量 0.1g；3、摇筛机、恒温烘箱；4、其他：毛刷、匙、瓷盘、瓷杯、白纸。四、实验方法与步骤 1、取有代表性的风干土样或烘干冷却至室温的土样 200500g，称量准确至0.1g。2、将标准细筛依孔径大小顺序叠好，孔径大的在上，最下面为底盘，将称好的土样倒入最上层筛中，盖好上盖。进行筛析。标准细筛放在摇筛机上震摇与约 10 分钟左右。3、检查各筛内是否有团粒存在，若有则碾散再过筛。4、由最大孔径筛开始，将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃

17、，如有土粒漏下，应继续轻叩摇晃，至去土粒漏下为止。漏下的砂粒应全部放入下级筛内。逐次检查至盘底。13 5、并将留在各筛上的土样分别分别倒在白纸上，用毛刷将走色中砂粒轻轻刷下，再分别倒入瓷杯内，称量准确至 0.1g。6、各细筛上及底盘内砂土质量总和与筛前称量的砂土样总质量之差不得大于 1%。五、试验数据整理 1、按下式计算小于某粒径的试样质量占总质量的百分数：BAmmx 100%式中 x小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数（%）；mA小于某粒径的试样质量（g）；mB用标准细筛分析时所取的试样质量（g）。2、以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，以粒径（mm）为对数横坐标，绘制颗

18、粒大小分布曲线。3、计算级配指标 按下式计算颗粒大小分布曲线的不均匀系数：1 06 0ddCu 式中 Cu不均匀系数；d60限制粒径，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的60%的粒径；d10有效粒径，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的10%的粒径。按下式计算颗粒大小分布曲线的曲率系数：14 1 06 023 0dddCc 式中 Cc曲率系数；d30在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的 30%的粒径。4、对试样土料分类并作出级配良好与否的判断 依据土的分类标准对土样进行分类，定名为粗砂、中砂、细砂、粉砂等；当颗粒大小分布曲线的 Cu5 且 Cc=13，则级配良好，

19、否则为级配不良。15 实验五 比重试验（比重瓶法）一、试验目的 测定土的比重，为计算土的孔隙比、饱和度以及土的其它物理力学试验（如颗粒分析的密度计法试验、固结试验等）提供必需的数据。二、试验原理 根据土粒粒径不同，土的比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法，对于粒径小于 5mm的土，采用比重瓶法进行。比重瓶法就是由称好质量的干土放入盛满水的比重瓶的前后质量差异，来计算土粒的体积，进而计算出土粒比重。三、仪器设备 1比重瓶：容重 100ml 或 50ml；2天平：称量 200g，分度值 0.001g；3其它：烘箱、蒸馏水、温度计、筛、漏斗、滴管等。（四）操作步骤 1取样称量：取通过 5mm

20、筛的烘干土样约 15g（如用 50ml 的比重瓶，可取干土约 12g）用玻璃漏斗装入洗净烘干的比重瓶内，称瓶与土的质量。2煮沸排气：将蒸馏水注入比重瓶内，约至瓶的一半高处，摇动比重瓶，并将比重瓶放在砂浴上煮沸，使土粒分散排气。煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及砂质粉土不少于 30 分钟；粘土及粉质粘土应不少于 1 小时。煮沸时不要使土液从瓶内溢出。3注水称量：将蒸馏水注入比重瓶内至近满，待瓶内悬液温度稳定后及瓶内土悬液澄清时，盖紧瓶塞，使多余的水分从瓶塞的毛细管中溢出，擦干瓶外的水分，称出瓶、水、土总质量。称量后立即测定瓶内水的温度。4查取瓶、水质量：根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水质量关系

21、 16 曲线（由实验室提供）查取瓶、水质量。（五）试验注意事项 1称重前比重瓶的水位要加满至瓶塞的毛细管；2称重时精确至小数点后三位。（六）计算公式 按下列计算土粒的比重：tsssGmmmmG21 式中：Gs土粒比重，计算精确至 0.001；ms干土质量，g；m1瓶、水质量，可查瓶、水质量关系曲线（由实验室提供）；m2瓶、水、土质量，g；Gwtt 时蒸馏水的比重，准确至 0.001，查下表。比重试验需进行二次平行测定，其平行差不得大于 0.02，取其算术平均值。不同温度时水的比重（近似值）水温（）4.012.512.519.019.023.523.527.527.530.530.533.0水的

22、比重1.0000.9990.9980.9970.9960.995（七）试验记录 比重试验记录表（比重瓶法）工程名称 试验者 土样说明 计算者 试验日期 校核者 温度液体的比重瓶质量瓶、土质量土质量瓶、液体质量瓶、液体、土质量与干土同体积的液体质量比重平均比重()Gt(g)(g)ms(g)m1(g)m2(g)(g)Gs 查上表-+-土样编号比重瓶号 285 17 实验六 试样制备 一、试验目的及原理 土样在试验前必须经过制备程序，包括土的风干碾散过筛匀土分样和贮存等预备程序以及制备试样程序。土样制备程序视需要的试验而异，故土样制备前应拟定土工试验计划，对密封的原状土样除小心搬运和妥善存放外，在试

23、验前不应开启，试验前如需要进行土样鉴别和分类必须开启时，则在检验后应迅速妥善封好贮藏应使土样少受扰动。二、主要仪器和耗材 试样制备所需的主要仪器设备，包括：（1）孔径 0.5mm、2mm的细筛；（2）孔径 0.075mm 的洗筛；（3）称量 10kg、最小分度值 5g 的台秤；（4）称量 5000g、最小分度值 1g 和称量 200g、最小分度值 0.01g的天平；（5）不锈钢环刀（内径 61.8mm、高 20mm；内径 79.8mm、高 20mm或内径 61.8mm、高 40mm）；（6）击样器：包括活塞、导筒和环刀；（7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。三

24、、试验内容及步骤：（一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。18 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀，制样时不得扰动土样。4、根据土样的软硬采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。对低塑性和高灵敏度的软土，制样时不得扰动。6、从切削的余土中取代表性试样

25、，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。7、原状土同一组试样间密度的允许差值不得大于 0.03g/cm3，含水率差值不宜大于 2%。（二）扰动土试样的制备步骤 1、扰动土试样的备样步骤（1）将土样取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。（2）先将土样风干或烘干，然后将风干或烘干土样放在橡皮板上用木碾碾散，对不含砂和砾的土样，可用碎土器碾散，但在使用碎土器时应注意不得将土粒破碎。（3）将分散后的土样根据试验要求过筛。对于物理性试验土样，如液限、塑限等试验，过 0.5mm 筛；对于力学性试验土样，过 2mm筛；对于击实

26、试验土样，过 5mm筛。对于含细粒土的砾质土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后，再按不同试验项目的要求进行过筛。2、扰动土试样的制样步骤 19（1）试样制备的数量视试验需要而定，一般应多制备 12 个试样以备用。（2）将碾散的风干土样通过孔径 2mm或 5mm的筛，取筛下足够试验用的土样，充分拌匀，并测定风干含水率，然后装入保湿缸或塑料袋内备用。（3）根据环刀容积及所要求的干密度，按下式计算试样制备所需的风干土质量：Vwmd)01.01(00 式中 m0制备试样所需的风干含水率时的土样质量（g）；w0风干含水率（%）；d试样所要求的干密度（g/cm3）；V试样体积（cm3）。（4）根据

27、试样所要求的含水率，按下式计算制备试样所需的加水量：)(01.001.010100wwwmmw 式中 mw制备试样所需要的加水量（g）；W1试样所要求的含水率（%）；（5）称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，根据上式计算得到的加水量，用量筒量取，并将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜。（6）测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，一组试样的含水量与要求的含水量之差不得大于1%。（7）扰动土试样的制备，可采用击样法、压样法和击实法。击样法 20 将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土，倒入装有环刀的击样器内，击实到所需密度，然后取出环刀。压样法 将根据环刀容积和要

28、求干密度所需质量的湿土，倒入装有环刀的压样器内，采用静压力通过活塞将土样压紧到所需密度，然后取出环刀。击实法 采用击实仪，将土样击实到所需的密度，用推土器推出，然后将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直向下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止，削去两端余土并修平。（8）擦净环刀外壁，称环刀和试样总质量，准确至 0.1g，同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于0.01g/cm3。（9）对不需要饱和，且不立即进行试验的试样，应存放在保湿器内备用。四、试样饱和 土的孔隙逐渐被水填充的过程称为饱和，当土中孔隙全部被水充满时，该土则称为饱和土。根据土样的透水性能，试样的饱和可分别采用浸

29、水饱和法、毛细管饱和法和真空抽气饱和法三种方法。（1）对于粗粒土，可采用直接在仪器内对试样进行浸水饱和法的方法；（2）对于渗透系数大于 104cm/s的细粒土，可采用毛细管饱和法；（3）对于渗透系数小于、等于 104cm/s的细粒土，可采用真空抽气饱和法。（一）试样饱和步骤 1、毛细管饱和法 21（1）选用框式饱和器，在装有试样的环刀上、下面分别放滤纸和透水石，装入饱和器内，并通过框架两端的螺丝将透水石、环刀夹紧。（2）将装好试样的饱和器放入水箱内，注入清水，水面不宜将试样淹没，以使土中气体得以排出。（3）关上箱盖，浸水时间不得少于两昼夜，以使试样充分饱和。（4）试样饱和后，取出饱和器，松开螺

30、母，取出环刀擦干外壁，取下试样上下的滤纸，称环刀和试样的总质量，准确至 0.1g，并计算试样的饱和度，当饱和度低于 95%时，应继续饱和。2、抽气饱和法（1）选用重叠式或框式饱和器和真空饱和装置。在重叠式饱和器下夹板的正中，依次放置透水石、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水石，如此顺序重复，由下向上重叠到拉杆高度，将饱和器上夹板盖好后，拧紧拉杆上端的螺母，将各个环刀在上、下夹板间夹紧。（2）将装有试样的饱和器放入真空缸内，真空缸和盖之间涂一薄层凡士林，并盖紧。（3）将真空缸与抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压力值后，继续抽气不少于 1h，然后微开管夹，使清水由引水管徐徐注入

31、真空缸内。在注水过程中，微调管夹，以使真空气压力表读数基本保持不变。（4）待水淹没饱和器后，即停止抽气，开管夹使空气进入真空缸，静止一段时间，对于细粒土，为 10h 左右，借助大气压力，从而使试样充分饱和。（5）打开真空缸，从饱和器内取出带环刀的试样，称环刀和试样总质量，并计算试样的饱和度，当饱和度低于 95%时，应继续抽气饱和。22 （二）饱和度计算 试样的饱和度可按下式计算：eGSdsdr)(或 ewGSsr 式中，rS试样的饱和度（%）；w 试样饱和后的含水量（%）；试样饱和后的密度（g/cm3）；d试样的干密度（g/cm3）；sG土粒比重；e试样的孔隙比。23 实验六 土的固结压缩试验

32、 一、实验目的 1、测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形与压力的关系，或孔隙比与压力的关系，变形与时间的关系。2、由测得的各关系曲线计算土的压缩系数 av、压缩模量 Es、压缩指数 Cc、回弹指数 Cs、固结系数 Cv、地基的渗透系数 k 及土的先期固结压力 Pc 等，测定项目视工程需要而定。3、利用压缩试验所得的参数计算地基基础的变形量，预估地基承载力。二、实验设备、仪器 1、压缩固结仪：由环刀、护环、透水板、加压上盖、量表架等组成；2、加压设备：采用量程为 510kN 的杠杆式加压设备；3、变形量测设备：百分表量程 10mm，分度值为 0.01mm；4、其他：快速烘箱（300 C350 C

33、）、电子天平（称量 1000g，感量 0.01g）、测容重用环刀、刮土刀、钢丝锯、铝盒、玻璃板、秒表、凡士林、盛水盆、滤纸等。三、试验步骤 1、按要求取原状样或制备扰动土样。2、取环刀样，测试验前的密度与含水量。3、取压缩仪内的环刀，内壁擦抹凡士林使其光滑少摩擦。环刀刃口向下对准制备的圆柱土样中心，慢慢垂直下压且边压边削土样，使土样成锥台形。直至土样伸出环刀顶面为止，将环刀两边余土削去修平，擦净环刀外壁。24 4、在压缩容器内放置透水石、滤纸和下护环，将带有环刀的试样小心装入护环，然后在环刀试样上放薄滤纸、上护环、透水板和加压盖板，置于加压框架下，并对准加压杆，使加压杆与加压盖板中心凹槽对正。

34、5、安装百分表，为保证试样与仪器上下各部分之间接触良好，应施加 1kPa的预压压力，然后调整百分表，使百分度指针归零（表的毫米指针应控制在 510mm 之间，以保证有足够的量程测定试样的压缩量）。6、加荷。按 50、100、200、400（kPa）四级荷重加荷，每级荷载历时 10 分钟，即每级荷重加上 10 分钟时，记测微表读数一次，然后加下一级荷载，依些类推，直到第四级荷载施加完毕为止。四、注意事项 1首先装好试样，再安装量表。在装量表的过程中，小指针需调至整数位，大指针调至零，量表杆头要有一定的伸缩范围，固定在量表架上。2压缩容器内放置的透水石、滤纸湿度尽量与试样湿度接近。3加荷时，应按顺

35、序加砝码；试验中不要震动实验台，以免指针产生移动。五、试验数据整理 1、按下式计算试样的初始孔隙比 e0：1)01.01(000sGe 式中 e0土样的初始孔隙比；Gs.土粒比重，本实验取 Gs=2.7；0土样的初始密度（g/cm3），由试验测定；4 C 水的密度，为 1 g/cm3；0土样的初始含水量（%），由试验测定。2计算试样的颗粒（骨架）净高 hs 25 式中：h0 试样初始高度（mm）3、计算某级压力下变形稳定后的孔隙比ei 式中：ei某级压力下土样的孔隙比；hi 某级压力下试样高度的累计变形量，mm；4、计算某级压力下的压缩系数a i-i+1和压缩模量Es 式中 Pi 某一级荷重值

36、，MPa。根据上覆压力确定 i，一般建筑物的上覆压力在 100-200kPa之间，故取a1-2来表达图的压缩系数。5、作孔隙比 e和压力 p 的关系曲线以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系曲线。00se1hhsi0ihheei1i1ii1ppeeaii1isae1iiE 26 实验六 土的直接剪切试验 试验目的 1、测定土的抗剪强度指标 c和 ，为计算地基承载力、挡墙土压力、验算地基及土坡稳定提供基本参数。2、了解应变式直接剪切试验测定土的抗剪强度指标的方法。分为：快剪（Q）、固结快剪（CQ）、慢剪（S）三种试验方法。3、明了直接剪切试验的特点。实验方法 快剪：在试样上施

37、加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。固结快剪：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，快速施加水平剪应力。慢剪：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使试样排水固结。本次实验内容只进行快剪试验。实验设备 1、应变控制式直剪仪：主要包括：剪切盒（水槽、上剪切盒、下剪切盒），垂直加压框架，测力环，推动机构，台板，杠杆式加压设备。27 2、位移计或百分表：量程 510mm，分度值 0.01mm。3、环刀：与直剪仪配套的至少 3 个；内径 618mm，高度 20mm。4、其他：削土刀，秒表，玻璃板，推土器，腊纸或塑料膜 实验步骤 1、制备土样：制备给定干密度和含水量范围的扰动土样，土样为土样

38、为直径约 200mm，高约 100mm 的土柱。（实际工程中，切取原状土样）。2、切取土样：用与直剪仪配套的环刀切取土样。环刀刃口向下对准圆柱土样中心，慢慢垂直下压，边压边削切土样使土样成锥台形。直至土样伸出环刀顶面为止，将环刀两边余土削去修平，擦净环刀外壁。3、安装土样：对准上下剪切盒，插入固定插销。在下盒内放不透水板，在放入，然后用推土器将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。再顺次放入另一张同直径的蜡纸或塑料膜、上透水石、加压盖板与钢珠。4、调试仪器：安装加压框架，转动手轮，使上剪切盒前端钢珠刚好与测力环接触。调整测力环百分表读数为零。对需要测记垂直变形量的，安装垂直位移计或百分表。5、施加垂

39、直压力：转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计中的量表读数为零。顺次加上盖板、钢珠压力框架。每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。在教学上，可取四个垂直压力分别为 100、200、400kPa。6、进行剪切：施加垂直压力后，立即拔出固定销钉，开动秒表，以每分钟 46 转的均匀速率旋转手轮（在教学中可采用每分钟 6 转）。使试样在 35 分钟内剪破。如测力计中的量表指针不再前进，或有显著后退，表示试样已经被剪破。但一般宜剪至剪切变形达 4mm。若量表指针再继续增加，则剪切变形应达6mm 28 为止。手轮每转一圈，同时测记测力计量表读数，直到试样剪破为止。（注：手轮每转一

40、圈推进下盒 0.2毫米）。7、拆卸试样：剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、上盖板，取出试样。1、先安装试样，再装量表。安装试样时要用透水石把土样从环刀推进剪切盒里，试验前量表中的大指针调至零。2、加荷时，不要摇晃砝码；剪切时要拔出销钉 试验数据整理 1、按下式计算各级垂直压力下所测的抗剪强度：式中：f 土的抗剪强度，kPa；C 测力计率定系数，kPa/0.01mm；R 测力计量表最大读数，或位移 4 毫米时的 读数(0.01 毫米)，0.01mm。2、绘制曲线以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力的关系曲线。根据图上各点，绘制一条视测的直线

41、。则直线的倾角为土的内摩擦角 ，直线在纵坐标轴上的截距为土的粘聚力 c。CRf 29 实验七 土的三轴剪切试验 试验目的 三轴剪切试验是在三向应力状态下，测定土的抗剪强度参数的一种剪切试验方法。通常用 34 个圆柱体试样，分别在不同的恒定围压下，施加轴向压力，进行剪切，直至破坏；然后根据极限应力圆包络线，求得抗剪强度参数。实验方法 根据排水条件不同，三轴剪切试验分为不固结不排水试验（UU）、固结不排水剪切(CU)和固结排水试验（CD）。本试验只作部固结不排水剪切试验。实验设备 1、应变控制式三轴剪切仪，由周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统和主机组成。2、附属设备：包括击实器、饱和器、

42、切土器、分样器、切土盘、承膜筒和对开圆模。3、天平：秤量 200g，感量 0.01g；称量 1000g，感量 0.1g。4、橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的 1/100，不得有漏气孔。试验步骤 1.试样制备（1）本试验需要 34 个试样，分别在不同周围压力下进行试验。（2）试样尺寸：最小直径为35mm，最大直径为101mm，试样高度宜为试样直径的 22.5 倍。对于有裂缝、软弱面和构造面的试样，试样直径宜大于 60mm。（3）原状试样制备，应将土切成圆柱形试样，试样两端应平整并垂直于试样轴，当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的余土修整，试样切削 30 时应避免扰动，并取余土

43、测定试样的含水量。（4）扰动试样制备，应根据预定的干密度和含水量，在击实器内分层击实，粉质土宜 35 层，粘质土宜为 58 层，各层土料数量应相等，各层接触面应刨毛。（5）对制备好的试样，应量测其直径和高度。试样的平均直径应按下式计算：（式中 D1，D2，D3 分别为试样上、中、下部位的直径）取余土，测定含水率。2.试样的安装（1）在压力室底座上依次放上不透水板、试样及试样帽，将橡皮膜套在试样外，并将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。（2）装上压力室罩，向压力室内注满纯水，关排气阀，压力室内不应有残留气泡。并将活塞对准千分表和试样顶部。（3）关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，周围压力值应与

44、工程实际荷重相适应，最大一级周围压力与最大实际荷重大致相等。（4）转动手轮使试样帽与活塞及千分表接触，装上变形指示计，将千分表和变形指示计读数调至零位。3.剪切试样 （1）开动电机，接上离合器，剪切应变速率宜为每分钟应变 0.51.0进行。（2）剪切开始阶段，试样每产生 0.30.4的轴向应变，测记一次千分表读数和轴向应变值。当轴向应变大于 3以后，每隔 0.70.8的应变值测记一423210DDDD 31 次读数。（3）当千分表读数出现峰值时，剪切应继续进行，超过 5的轴向应变为止。若当千分表读数无峰值时，剪切应进行到轴向应变为 1520。（4）试验结束，关电动机，关周围压力阀，开排气阀，排

45、除压力室内的水，拆除压力室外罩，取出试样，描述破坏特征，称试样质量，并测定含水率。（5）对其余几个试样，在不同围压下重复上述步骤进行剪切试验。试验数据整理 1、计算试样剪切时的校正面积 1001.01AAa 式中：A0起始剪切时试样的面积；1轴向应变率，%,固结排不水剪01hhi，ih为剪切时试样的轴向变形，cm.2、主应力差（1-3）计算 1031aARC 式中：1大主应力，kPa；3小主应力，kPa；C测力计率定系数（N/0.01mm 或 N/Mv）R测力计读数（0.01mm 或 Mv）Aa试样剪切时的校正面积，cm2；3、绘制主应力差（1-3）与轴向应变（1）的关系曲线 以轴向应变为横向

46、坐标，主应力差为纵向坐标，绘制（1-3）1 曲线 32 4、绘制应力圆及强度包线 33 实验八 击实试验 一、试验目的 为了改善土的工程性质，常采用压实的方法使土变得密实。击实试验就是模拟施工现场压实条件，采用锤击方法使土体密度增大、强度提高、沉降变小的一种试验方法。土在一定的击实效应下，如果含水率不同，则所得的密度也不相同，击实试验的目的是测定试样在一定击实次数下或某种压实功能下的含水率与干密度之间的关系，从而确定土的最大干密度和最优含水率，为施工控制填土密度提供设计依据。击实试验分轻型击实试验和重型击实试验两种方法。二、试验方法 本试验采用轻型击实法，其击实功为 2687kJ/m3。三、试

47、验设备 烘箱、干燥箱、天平、台秤、筛子、轻型击实仪、金属盘、土铲、喷水设备、碾土器、量筒、顶土器、铝盒、削土刀、平直尺等。四、试验步骤（1）选取具有代表性的风干土样不少于 15kg（对于轻型击实仪，干土法，土样不重复使用）并测定其风干含水量。（2）按四分法至少准备 5 个试样，并根据土的工程性质加入不同的水份（按2%3%的含水率递增），将试样平铺于不吸水的平板上，按预定含水量用洒水壶喷洒所需的加水量，充分搅和并分别装入塑料袋中静置 24h 备用。按下式计算加水量：mw=0.01(w-wh)m/(1+0.01 wh)34 式中：mw 土样所需加水量（g）；m 风干含水量时的土样质量（g）；wh

48、风干含水量（）；w 土样所要求的含水量（）。（3）将击实筒放在坚实的地面，装好护筒，并在击实筒内涂一薄层润滑油，将搅和好的试样分层装入击实筒内。对于轻型击实试验，分三层，每层 2 7击。击实时击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样表面，一层击好，加下一层土样时应将接触面“拉毛”。击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于5mm。（4）取下导筒，用刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至 1g。（5）用顶土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取样测定土的含水量。五、试验成果（1）按下式计算击实后各点的干密度：d=(10.01w)式中：d 土的干密度（g/cm3）；土的湿密度（g/cm3）；w 土的含水量（）；（2）以干密度为纵坐标，含水量为横坐标，绘制干密度与含水量的关系曲线，曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水量。如果曲线不能绘出明显的峰值点，应进行补点或重做。(3)记录表格见实验报告。