1、土力學(xué)實驗教學(xué)土 工 實 驗1標(biāo)題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容總體概述點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容2前 言本實驗指導(dǎo)依據(jù)1999年頒布的土工實驗方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50123-1999）制定。 土工實驗是通過設(shè)計一系列的測試手段來確定土的物理、水理、力學(xué)等特性進而評價土的變形強度以及穩(wěn)定性的。因此正確掌握土工實驗的各種技術(shù)和方法，是獲得正確的土的工程性質(zhì)指標(biāo)的基本保證。3通過土工實驗一方面使學(xué)生了解、掌握常規(guī)土工實驗的手段和方法；另一方面為學(xué)生進一步進行非常規(guī)土工實驗及其他土工實驗和今后從事工程建設(shè)、解決工程實際問題、進行科學(xué)研究工作打下一個良

2、好的基礎(chǔ)；此外，可培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實際問題和動手的能力。根據(jù)我院教學(xué)大綱和教學(xué)計劃的要求，以及實驗學(xué)時安排的具體情況，結(jié)合土力學(xué)實驗室條件，土木工程專業(yè)本、專科土工實驗開設(shè)的內(nèi)容為：密度實驗、含水量實驗、塑限實驗、液限實驗、固結(jié)實驗和剪切實驗等。4實 驗 目 錄實驗一 含水率（量） 實驗實驗二 密度實驗實驗三 液限、 塑限實驗實驗四 固結(jié)實驗實驗五 剪切實驗實驗六 擊實實驗5實驗一 含水率（量）實驗一、概述：土的含水量是試樣在105110下烘至恒量時所失去的水質(zhì)量和干土質(zhì)量的比值，用百分比表示。實驗方法：烘干法。本實驗方法適用于粘性土、砂性土和有機質(zhì)土類。實驗性質(zhì)：驗證型基本實驗。6二、儀器

3、設(shè)備：（1）烘箱：可采用電熱烘箱，溫度能保持105110的其它能源烘箱，也可用紅外線烘箱。（2）天平：感量0.01g。（3）其它：干燥器、稱量盒。7鼓風(fēng)干燥箱電子天平鋁盒修土刀8三、操作步驟：（1）取具有代表性試樣，粘性土為1530g，砂性土、有機質(zhì)土為50g，放入稱量盒內(nèi)。蓋上盒蓋，稱盒加濕土質(zhì)量，精確至0.01g。（2）打開盒蓋，將盒置于烘箱內(nèi)，在105110的恒溫下烘干。烘干時間對粘性土不得少于8h，對砂性土不得少于6h。對含有機質(zhì)超過5%的土，應(yīng)將溫度控制在6570的恒溫下烘干。（3）將稱量盒從烘箱中取出，蓋上盒蓋，放入干燥容器內(nèi)冷卻至室溫，稱盒加干土質(zhì)量，精確至0.01g。9四、成果

4、整理：（1）試樣的含水量，應(yīng)按下式計算，精確至0.1%。式中 土的含水量，%； 盒加濕土質(zhì)量，g； 盒的質(zhì)量 盒加干土質(zhì)量，g。（2）含水量實驗應(yīng)進行兩次平行測定，兩次測定的差值，當(dāng)含水量小于40%時不得大于1%；當(dāng)含水量等于、大于40%時不得大于2%。取兩次測值的平均值。10實驗二 密度實驗一、概述：單位體積土的質(zhì)量稱為土的密度。在天然含水量情況下的密度稱為天然密度。測定土的密度的方法有很多，主要有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法、灌砂法等。本實驗主要采用環(huán)刀法。實驗性質(zhì)：驗證型基本實驗。11二、儀器設(shè)備：（1）環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm，高度為20mm。（2）天平：稱量200g，感量0.01g。（3）

5、其他：修土刀、鋼絲鋸、凡士林等。12內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀鋼絲鋸電子天平修土刀13三、操作步驟：（1）按工程需要取原狀或制配所需狀態(tài)的擾動土，整平兩端，將環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刀口向下放在土樣上。（2）用修土刀（或鋼絲鋸）將土樣上部削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削至土樣伸出環(huán)刀上部為止。削去兩端余土，使與環(huán)刀口面齊平。（3）擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀與土質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.1g。（4）本實驗須進行二次平行測定，其平行差值不得大于0.03g/cm3，求其算術(shù)平均值。14四、成果整理：按下列公式計算濕密度和干密度式中 濕密度，g/cm3； 環(huán)刀與土質(zhì)量，g； 環(huán)刀質(zhì)量，g； 環(huán)刀體

6、積，cm3； 干密度，g/cm3； 含水量，%。15實驗三 液限、塑限實驗一、概述：流動狀態(tài)和可塑狀態(tài)的分界含水量稱為土的液限，可塑狀態(tài)和半固體狀態(tài)的分界含水量稱為土的塑限。本實驗適用于粒徑小于0.5mm、有機質(zhì)含量小于5%的土。實驗性質(zhì)：驗證型基本實驗。16二、液限實驗1、儀器設(shè)備：重為76g（交通部土工實驗規(guī)程用100g重的圓錐儀）的手提式或者電子自動液限儀、秒表、鋁盒、調(diào)土刀、瓷碗、吸管、吹風(fēng)機、孔徑為0.5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩、研缽、凡士林等。17液限儀鼓風(fēng)干燥箱鋁盒調(diào)土碗修土刀182、操作步驟：（1）土樣制備，應(yīng)盡可能采用天然含水量的土樣進行測定，如為風(fēng)干土?xí)r，應(yīng)預(yù)先進行研碎并過0.5mm篩

7、，而后噴灑適量的水拌和后放在有蓋玻璃瓶中潤濕靜置24小時。（2）取有代表性的天然含水量土樣約250g，放入瓷碗中，加蒸餾水或清水用調(diào)土刀調(diào)成均勻濃漿糊狀。19（3） 將制備的試樣攪拌均勻，填入試樣杯中， 填樣時不應(yīng)留有空隙，對較干的試樣應(yīng)充分搓揉，密實地填入試樣杯中，填滿后刮平表面。（4） 將試樣杯放在液限儀的升降座上，在圓錐上抹一薄層凡士林。調(diào)節(jié)零點，將屏幕上的標(biāo)尺調(diào)在零位。（5） 調(diào)整升降座,使圓錐尖接觸試樣表面，擰動旋鈕圓錐在自重下沉入試樣，經(jīng)5s后松掉旋鈕測讀圓錐下沉深度。 20（6）如錐體在5秒鐘時的入土深度大于或小于10mm時，則表示試樣的含水量高于或低于液限，必須重新實驗。重復(fù)3

8、5步驟直至5秒鐘錐體下沉深度剛好是10mm為止。（7）將所測得的合格的試樣挖去沾有凡士林的那部分土，取試環(huán)中央的土約15g，放入盒中（約鋁盒），蓋好盒蓋秤重（準(zhǔn)確至0.01g），而后在105下烘干至恒重冷卻后稱得其干土重。214、成果整理：（1）液限計算，計算至0.1%。式中： 液限，% 濕土加稱量盒重，g 干土加稱量盒重，g 稱量盒重，g（2）本實驗需進行兩次平行測定，取其平均值，其平行差值一般不得不大于2%。22三、塑限實驗（搓條法）1、儀器設(shè)備：（1）毛玻璃板。（2）天平：感量0.01g。（3）其他：烘箱、干燥器、稱量盒、調(diào)土皿、直徑3mm的鐵絲等。23毛玻璃板鋁盒調(diào)土碗修土刀242、實

9、驗步驟：（1）取0.5mm篩下的代表性試樣100g，放在盛土皿中加純水拌勻，溫潤過夜。（2）將制備好的試樣在手中揉捏至不粘手，捏扁，當(dāng)出現(xiàn)裂縫時，表示含水量接近塑限。（3）取接近塑限含水量的試樣810g，用手搓成橢圓形，放在毛玻璃板上用手掌滾搓，手掌的壓力要均勻地施加在土條上，不得使土條在毛玻璃上無力滾動，土條不得有空心現(xiàn)象，土條長度不宜大于手掌寬度。25（4）繼續(xù)搓滾土條，直至土條直徑達3mm時，產(chǎn)生裂縫并開始斷裂為止。若土條搓至3mm時仍未產(chǎn)生裂縫及斷裂，表示這時試樣的含水量高于塑限，則將其重新捏成一團，重新搓滾；如土條直徑大于3mm時即行斷裂，表示試樣含水量小于塑限，應(yīng)棄去，重新取土加適

10、量水調(diào)勻后再搓，直至合格。（5）收集約35g合格的斷裂土條，放入稱量盒內(nèi)，隨即蓋緊盒蓋，測定其含水量。263、成果整理：（1）計算塑限，計算至0.1%式中： 塑限，% 濕土加稱量盒重，g 干土加稱量盒重，g 稱量盒重，g（2）本實驗需進行兩次平行測定，取其平均值，其平行差值當(dāng)L40%，不得大于1%，當(dāng)L40%時，不得大于2%。27實驗四 固結(jié)實驗一、概述：土體在受外力作用后，其體積變小的現(xiàn)象稱為土的壓縮。實驗?zāi)康氖菧y定孔隙比與壓力的關(guān)系，繪制壓縮曲線，計算壓縮系數(shù)a。實驗性質(zhì)：綜合型實驗。28二、儀器設(shè)備1、固結(jié)儀；2、環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm,高度為20mm。3、秒表、天平、切土刀、烘箱等。

11、29中壓三聯(lián)固結(jié)儀電子天平修土刀30鼓風(fēng)干燥箱鋁盒內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀鋼絲鋸31三、實驗內(nèi)容：1、確定土樣實驗前的密度。2、確定土樣實驗前的含水率。3、對土樣進行加壓實驗。32四、加壓步驟（1）先在固結(jié)儀底部的透水石上加一潤濕的濾紙，再將試樣連同環(huán)刀一起推入容器內(nèi)，套上導(dǎo)環(huán)，然后在試樣上方順序放上濾紙、透水石和傳壓板，置于加壓框架下，對準(zhǔn)加壓框架正中。（2）施加預(yù)壓荷載（1kPa）,檢查試樣與儀器上下接觸是否良好，然后微調(diào)量表，使長針讀數(shù)為零。（3）分四級荷載，開始加荷實驗。加荷大小與級數(shù)根據(jù)實際需要確定，本次實驗采用常規(guī)實驗確定用50、100、200、400等四級荷重順序加壓。由于受時間所限

12、制，每級荷載的歷時為10分鐘，直至第四級荷重施加完畢為止。33五、成果整理（計算與繪圖）1、按下式計算試樣初始孔隙比2、某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)式中： 試樣的初始孔隙比； 土粒比重； 水的密度，g/cm3； 實驗前的含水量， ； 實驗前土的密度， ，g/cm3；34 某一壓力下穩(wěn)定孔隙比； ， 某一壓力值（kPa）； 濕土質(zhì)量，g； 干土質(zhì)量；g； 環(huán)刀內(nèi)濕土質(zhì)量；g； 環(huán)刀體積，60cm3； 固結(jié)后試樣高度， ； 實驗前試樣高度，20mm； 試樣固結(jié)后變形量，mm。353、以孔隙比為縱坐標(biāo)，壓力為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲系，通稱壓縮曲線，在壓縮曲線上取P1，P2相應(yīng)的e1，e2計算壓

13、縮系數(shù)a0和壓縮模量Es： a0= (MPa-1)= =(e100-e200)4、根據(jù)壓縮系數(shù)大小，來評價土的壓縮性高低：a00.1Mpa-1為低壓縮性土；0.1a00.5Mpa-1為中壓縮性土。a00.5Mpa-1為高壓縮性土。36實驗五 剪切實驗一、概述：土的抗剪強度是土在外力作用下，其一部分土體對于另外一部分土體滑動時所具有的抵抗剪切的極限強度。測定土的抗剪強度，即確定土的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力與抗剪強度之間的關(guān)系由庫倫公式表示：式中抗剪強度（kPa）； 正應(yīng)力（kPa）； 內(nèi)摩擦角（0）； c 內(nèi)聚力（kPa）。37直接對試樣施加剪力的設(shè)備叫直接剪力儀，常用的直接剪力儀

14、分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。本實驗采用應(yīng)變控制式剪力儀。為了近似地模擬現(xiàn)場土體的剪切條件，將直剪實驗分為快剪，固結(jié)快剪和慢剪三種實驗方法。本實驗只進行快剪實驗。實驗性質(zhì)：驗證型基本實驗。38二、儀器設(shè)備：（1）應(yīng)變控制式直剪儀。（2）環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm，高20mm。（3）位移量測設(shè)備：百分表：量程為10mm，分度值為0.01mm。39應(yīng)變式電動手搖直剪儀鋼絲鋸內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀修土刀40三、操作步驟：（1）試樣制備（2）對準(zhǔn)剪切容器上下盒，插入固定銷，在下盒內(nèi)放透水石和濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀刃口向上，對準(zhǔn)剪切盒口，在試樣上放濾紙和透水石，將試樣小心地推入剪切盒內(nèi)。（3）移動傳動裝置，

15、使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，依次加上傳壓板，加壓框架，安裝垂直位移量測裝置，測記初始讀數(shù)。（4）根據(jù)工程實驗和土的軟硬程度施加各級垂直壓力。一般為50、100、200、300、400kpa等。各個垂直壓力可一次輕輕施加，若土質(zhì)松軟，也可分次施加，以防土擠出。41（5）垂直壓力施加后，拔出固定銷，勻速轉(zhuǎn)動手輪。（6）當(dāng)測力計百分表讀數(shù)不變或后退時，繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時停止，記下破壞值。當(dāng)剪切過程中測力計百分表讀數(shù)無峰值時，則剪切至剪切位移達6mm時停止。（7）剪切結(jié)束，吸掉盒內(nèi)積水，卸去剪切力和垂直壓力，移動壓力框架，取出試樣。42四、成果整理：1、按下式計算每一試樣的抗剪強度=CR

16、式中 相應(yīng)于某一垂直壓力的抗剪強度，kPa； C實驗溫度下的量力環(huán)應(yīng)力系數(shù)，kPa/0.01mm； R剪切時量力環(huán)中百分表的最大讀數(shù)，0.01mm。2、剪切位移按下式計算= n-R式中 剪切位移（0.01mm）； 手輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的位移量（0.01mm）； n 手輪轉(zhuǎn)數(shù)。 433、作抗剪強度與垂直壓力的關(guān)系圖確定土的內(nèi)摩擦角和粘聚力（C、）。如各點不在一條近似的直線上，可按相鄰的三點連接成兩個三角形，分別得到兩個三角形的重心，然后將兩重心連成一直線，直線的傾角即為內(nèi)摩擦角（），直線在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力（c）。4、作剪應(yīng)力與剪切位移的關(guān)系曲線。44剪應(yīng)力/ kPa剪切應(yīng)變L/0.01mm圖3 剪應(yīng)

17、力 與剪切變形L的關(guān)系曲線1234P1P2P3P445實驗六 擊實實驗 一、實驗?zāi)康模?擊實實驗就是實驗土的最大干密度與擊實方法的關(guān)系，得到一擊實曲線（加圖所示），再結(jié)合現(xiàn)場土密度的測定，得出填土的壓實度。46二、儀器設(shè)備 （1）標(biāo)準(zhǔn)擊實儀，有輕型和重型兩種。（2）烘箱及干燥器。（3）天平（感量0.01g）。（4）臺秤（稱量10kg，感量5g）。（5）圓孔篩（孔徑38、25、19、和5mm各一個）。（6）拌合工具。（7）其他：噴水設(shè)備、碾土器、盛土盤、量筒、推土器、鋁盒、修土刀、平直尺等。47（a）2.5kg擊錘 （b）4.5kg擊錘擊錘與導(dǎo)筒1-提手 2-導(dǎo)筒 3-硬橡皮墊 4-擊錘（a）輕

18、型擊實筒 （b）重型擊實筒 擊實筒1-套筒 2-擊實筒 3-底板 4-墊塊48三、操作步驟 1、方法根據(jù)土的性質(zhì)，按規(guī)定選用干法還是濕法。2、備料（1）干法（土樣不重復(fù)使用），按四分法至少準(zhǔn)備5個試樣，分別加入不同水分（按23%的含水量遞增），拌勻后悶料一夜備用。（2）濕法（土不重復(fù)使用），對于高含水量土，可省略過篩，棟除大于38mm的粗石子即可。保持天然含水量的第一土樣，可立即用于擊實實驗。其余幾個試樣，分別風(fēng)干不同時間，使含水量按23%的遞減。493、擊實采用輕型擊實儀：將擊實筒放在堅硬的地面上，取制備好的土樣分三次倒入筒內(nèi)。規(guī)定每次擊實25次。4、稱量用修土刀沿套筒內(nèi)壁削刮，使試樣與套筒脫離后，扭動并取下套筒，齊筒頂細心削平試樣，拆除底板，擦凈筒外壁，稱重，準(zhǔn)確至1g。5、測算用推土器推出筒內(nèi)試樣，