實(shí)驗(yàn)一 土的密度（環(huán)刀法 、臘封法）土的密度是指土的單位體積的質(zhì)量。若用天然狀態(tài)原狀土樣測得的密度，稱天然密度。一般常用環(huán)刀法或蠟封法測定粘性土的密度，兩者的主要區(qū)別在于測定土的體積的方法不同。環(huán)刀法適用于較均一、可塑的粘性土。蠟封法適用于土中含有粗粒，或者堅(jiān)硬易碎難以用環(huán)刀切割的土．或者試樣量少，只有小塊、形狀不規(guī)則的土樣時(shí)使用。對于飽和松散土、淤泥、飽和軟粘土，不易取出原狀樣的土，可采用放射性同位素在現(xiàn)場測定其天然密度。砂土、礫石土，可在現(xiàn)場挖坑用灌砂法測定。一、環(huán)刀法1．基本原理環(huán)刀法是用已知質(zhì)量及容積的環(huán)刀，切取土樣。使土樣的體積與環(huán)刀容積一致，這樣環(huán)刀的容積即為土的體積；稱量后，減去環(huán)刀的質(zhì)量就得土的質(zhì)量。然后計(jì)算得土的密度。2．儀器設(shè)備環(huán)刀：內(nèi)徑為6～8cm,高為2cm；天平：感量為；測徑卡尺；切土刀、鋼絲鋸、凡士林油及玻璃板等。操作步驟測定環(huán)刀的質(zhì)量及體積用測徑卡尺測量環(huán)刀的內(nèi)徑及高度，計(jì)算得環(huán)刀的體積；然后，將環(huán)刀置于天平上稱得環(huán)刀質(zhì)量m1。切取土樣在環(huán)刀內(nèi)壁上涂以薄層凡士林，將環(huán)刀刃口向下放在土樣表面上，用修土刀把土樣削成略大于環(huán)刀的土柱， 然后垂直向下輕壓環(huán)刀， 邊壓邊削，至土樣高出環(huán)刀為止。先削平環(huán)刀上端之余土，使土面與環(huán)刀邊緣齊平，再置于玻璃板上； 然后削環(huán)刀刃口一端的余土， 使與環(huán)刀刃口齊平。若兩面的土有少量剝落，可用切下的碎土輕輕補(bǔ)上。(3)測定環(huán)刀和土樣之質(zhì)量擦凈環(huán)刀外壁，稱量環(huán)刀和土樣的質(zhì)量 m2，準(zhǔn)確至。計(jì)算土的密度3；m2——環(huán)刀與土樣之質(zhì)量，g；m1——環(huán)刀的質(zhì)量，g；式中：——土的密度，g／cm33V——土的體積，cm。計(jì)算準(zhǔn)確至g／cm。平行測定3本試驗(yàn)須進(jìn)行兩次平行測定，取其結(jié)果的算術(shù)平均值，其平行差值不得大于 ／cm。注意事項(xiàng)用環(huán)刀切取土樣時(shí)，必須嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)步驟操作，不得急于求成，用力過猛或圖省事不削成土柱，這樣就易使土樣開裂擾動，結(jié)果事倍功半。修平環(huán)刀兩端余土?xí)r，不得在試樣表面往返壓抹。對于較軟的土，宜先用鋼絲鋸將土樣鋸成幾段，然后用環(huán)刀切取。二、蠟封法基本原理蠟封法是將已知質(zhì)量的土塊浸入融化的石蠟中， 使試樣有一層蠟的外殼， 保持其完整外形，通過分別稱得帶有蠟殼的土樣在空氣中和水中的重量，根據(jù)阿基米德原理，計(jì)算出試樣體積，便可以求得土的密度。2．儀器設(shè)備1）石蠟及融蠟設(shè)備(電爐和鍋)；2）天平：感量為g；3）其它：切土刀、燒杯、細(xì)線、溫度計(jì)和針等。3．操作步驟1）切取土樣切取體積約30cm3土樣，削去松浮表土和尖銳棱角，使其成為較整齊的形狀；系上細(xì)線，置于天平盤上稱得試樣的質(zhì)量 m。（2）封蠟持線將試樣徐徐浸入剛過熔點(diǎn) (溫度為50～70℃)的蠟中，待全部浸沒后即將試樣提出，重復(fù)2～3次，使試樣表面復(fù)以一薄層蠟?zāi)?。注意檢查蠟?zāi)ぶ杏袩o氣泡；若有用燒熱之針刺破，再用蠟涂平孔口。（3）測定試樣體積將封蠟試樣放在天平上稱量 ,得該試樣之質(zhì)量 m1；用細(xì)線將試樣吊在天平之一端， 并浸沒于盛蒸餾水的燒杯中 (圖1)，稱其在水中的質(zhì)量 m'。將試樣從水中取出，擦干蠟封薄膜表面水分．置于天平上稱量． 檢查是否有水進(jìn)入土樣中。 若此時(shí)試樣質(zhì)量大于浸水前之封蠟試樣質(zhì)量．并超過 g，則試驗(yàn)應(yīng)重做。圖1稱封臘試樣在水中的質(zhì)量4）計(jì)算土的密度a.計(jì)算試樣的體積：式中：V——試樣體積，3V1m1m'3cm；V1-——封蠟試樣體積，，cm；V2——蠟?zāi)んwwm1m，31積，Vcm；m'——封蠟試樣在水中的質(zhì)量，g；m——封蠟試樣的質(zhì)量，g；nm——試樣質(zhì)量，g；33w——水的密度，g／cm；n—石蠟的密度，常采用0．92g／cm。b. 計(jì)算土的密度 ：平行測定本實(shí)驗(yàn)須做兩次平行測定，取其結(jié)果的算術(shù)平均值，平行誤差不得大于 g／cm3。注意事項(xiàng)在封蠟時(shí)，應(yīng)將土樣徐徐浸入蠟中．并立即提上．以免蠟?zāi)ぎa(chǎn)生氣泡，并防止土樣擾動。(2) 稱封蠟土樣時(shí)，應(yīng)在另一砝碼盤中放入一條與縛土樣長度相等的細(xì)線， 以平衡線的重量。(4）在稱封蠟土樣水中質(zhì)量時(shí)， 應(yīng)注意勿使封蠟試樣與燒杯壁接觸， 同時(shí)應(yīng)排除附在其周圍的氣泡。實(shí)驗(yàn)二 測定土的含水率(烘干法

)1．基本原理含水率是指土中水分質(zhì)量與干土質(zhì)量之比值。濕土在溫度為 l00～105℃的長時(shí)間烘烤下，土中水分完全被蒸發(fā)， 土樣減輕的質(zhì)量與完全干燥后土樣的質(zhì)量之比值， 即為濕土的含水率，以百分?jǐn)?shù)表示。測定含水率的方法很多，其區(qū)別是使士樣干燥的方法不同，常用的有下列幾種方法。(1) 烘干法：將土樣置于烘箱中烘烤除去水分。 烘干法只能在實(shí)驗(yàn)室中有烘箱設(shè)備的條件下進(jìn)行，一般適用于有機(jī)質(zhì)含量小于 5％的土，若有機(jī)質(zhì)含量為 5％～10％，仍允許用此法，但需注明有機(jī)質(zhì)含量。酒精燃燒法：將酒精倒入土樣中，燃燒除去其水分。此法適用于野外勘測及施工等大量測定含水率的情況。酒精燃燒法的測定速度較快，故又稱快速法。砂土炒干法：砂土中結(jié)合水少，可以將它放在鋁盒中置于電爐上炒干，直至完全干燥，測其含水率。2．儀器設(shè)備鋁盒2個(gè)；天平：感量為g；烘箱；干燥器。3．操作步驟測濕土的質(zhì)量先稱得鋁盒的質(zhì)量 m0后選取代表性的土樣約 15g，放人鋁盒內(nèi)，蓋緊盒蓋，稱鋁盒加濕土的質(zhì)量m1。（2）烘干土樣打開盒蓋，將盛有土樣的鋁盒放入烘箱，在溫度 100～105℃下烘6h以上至恒重。（3）測干土的質(zhì)量自烘箱中取出鋁盒，蓋上盒蓋，立即放入干燥器中，冷卻后稱盒加干土的質(zhì)量 m2，減去鋁盒質(zhì)量m0即得干土質(zhì)量。（4）按下式計(jì)算含水率式中： ——土的含水率， %；m1——鋁盒加濕土的質(zhì)量， g；m2——鋁盒加干土的質(zhì)量，g；m0——鋁盒的質(zhì)量， g,計(jì)算準(zhǔn)確至％。5）平行測定每一土樣須做兩次平行測定，取其結(jié)果的算術(shù)平均值。允許平行誤差值如下：含水率允許平行誤差值<10％％10～40％％>40％％4．試驗(yàn)記錄試驗(yàn)記錄工程編號鉆孔編號土樣說明試驗(yàn)者計(jì)算者校核者盒＋盒＋含水量盒干土盒（g）濕土（g）干土（g）水（g）（g/cm3平均含土（g））水號（g）含水量（1）（2）（3）(4)=(1)-(3)(5)=(2)-(3)(6)=(4)-(5)(7)=(6)/(5)量5．注意事項(xiàng)打開土樣后，應(yīng)立即取樣稱濕土質(zhì)量，以免水分蒸發(fā)。土樣必須按要求烘至恒重，否則影響測試精度。烘干的試樣應(yīng)冷卻后稱量，防止熱土吸收空氣中的水分，并避免天平受熱不均影響稱量精度。實(shí)驗(yàn)三土的液限和塑限(錐式儀法和搓條法)1．基本原理在界限含水率中，意義最大的是從粘流狀態(tài)過渡到粘塑狀態(tài)的液限(L)和從塑態(tài)過渡到半固態(tài)的塑限(P)。土的塑性指數(shù)是液限與塑限之差(IPLP)，是表示土的塑性強(qiáng)弱的指標(biāo)。從理論上講，液限時(shí)，土出現(xiàn)一定的流動阻力，即有最小可量度的抗剪強(qiáng)度。國內(nèi)外測定液限的方法，使用兩種不同儀器，即瓦氏錐式儀和卡氏碟式儀。前者是前蘇聯(lián)A．M．瓦西里耶夫研制的。他經(jīng)多次試驗(yàn)認(rèn)為，錐角30o、重76g的圓錐體，沉入土體的深度為10mm時(shí)的含水率就是液限。后者是美國卡薩格蘭德專門研制的半圓形銅碟。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將土平鋪碟中，用劃刀分成兩半，以每秒2次的速率將碟由10mm高度落下。當(dāng)下落擊數(shù)為25次時(shí)，原來被劃刀分成兩半的土在碟底的合攏長度恰好達(dá)到13mm時(shí)的含水率就是液限。通過計(jì)算，對同一種土，用錐式儀測得液限土的抗剪強(qiáng)度為8．4kPa，用碟式儀測得液限土的抗剪強(qiáng)度為2．7kPa。國內(nèi)外學(xué)者多數(shù)認(rèn)為，碟式儀液限的抗剪強(qiáng)度值符合基本物理意義，但其手續(xù)較繁瑣，強(qiáng)度帶有擾動的性質(zhì)，方法有改善的必要。錐式儀液限的抗剪強(qiáng)度過大，所得含水率偏小，但強(qiáng)度屬靜力性質(zhì)，測試簡易，適當(dāng)改進(jìn)可以推廣運(yùn)用。研究表明，瓦氏圓錐儀下沉mm時(shí)的含水率，大致相當(dāng)于用卡氏碟式儀測得的液限，可以等效碟式儀液限。因此，在使用液限時(shí)，應(yīng)標(biāo)明是用何種儀器測得的。目前， 我國所測得的液限有三種：①錐式儀液限(下沉10mm)；②錐式儀液限(下沉L7mm)，等效碟式儀液限；③碟式儀液限。我國一直廣泛使用10mm錐式液限儀，積累了大量資料．沒有特別注明的液限均屬于此種液限。土的塑態(tài)與固態(tài)間的界限含水率稱土的塑限。 塑限的測定依據(jù)主要是根據(jù)土處于塑態(tài)時(shí)可塑成任意形狀且不產(chǎn)生裂紋； 處于固態(tài)時(shí)則很難搓成任意形狀， 若勉強(qiáng)為之，則土面要發(fā)生裂紋或斷折等現(xiàn)象。 以這兩種物理狀態(tài)為特征， 確定塑態(tài)和固態(tài)的界限。 也就是說當(dāng)土被搓成一定粗細(xì)的土條且表面開始出現(xiàn)裂紋時(shí)的含水率，即為塑限。此外，我國還采用圓錐式液塑限聯(lián)合測定儀測定液限和塑限。 它是用瓦氏圓錐儀在專門的儀器上測定土在不同含水率時(shí)的圓錐人土深度， 在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪成圓錐入土深度與含水率的關(guān)系直線。在直線上分別查得圓錐入土深度為 17mm、10mm和2mm時(shí)的相應(yīng)含水率，即為碟式儀液限 (等效)、錐式儀液限和塑限。圖2 錐式液限儀1—手柄；2—錐體；3—平衡錘；4—試杯；5—底座；6—試樣2．錐式液限儀測液限( 一) 儀器設(shè)備(1) 鋁盒、調(diào)土杯及調(diào)土刀；(2) 錐式液限儀(圖2)；(3) 天平:感量為(4) 篩：孔徑為0．5mm；(5) 磁缽和橡皮頭研棒；(6) 烘箱；(7) 干燥器。( 二) 操作步驟（1）制備土樣取天然含水率的土樣 50g捏碎過篩；若天然土樣已風(fēng)干，則取樣 80g研碎，并過 mm篩；加蒸餾水調(diào)成糊狀，蓋上濕布或置保濕器內(nèi) 12h以上，使水分均勻分布。（2）裝土樣于調(diào)土杯中將備好的土樣再仔細(xì)拌勻一次， 然后分層裝入試杯中； 用手掌輕拍試杯， 使杯中空氣逸出；待土樣填滿后，用調(diào)土刀抹平土面，使之與杯緣齊平。（3）放錐①在平衡錐尖部分涂上一薄層凡士林，以姆指和食指執(zhí)錐柄，使錐尖與試樣面接觸，并保持錐體垂直，輕輕松開手指，使錐體在其自重作用下沉入土中；注意．放錐時(shí)要平穩(wěn)，避免產(chǎn)生沖擊力。②放錐15s后，觀察錐體沉入土中的深度， 以土樣表面與錐接觸處為準(zhǔn)； 若恰為10mm(錐上有刻度標(biāo)志)，則認(rèn)為這時(shí)的含水率就為液限。若錐體入土深度大于或小于 10mm時(shí)，表示試樣含水率大于或小于液限；此時(shí)，應(yīng)挖去沾有凡士林的土，取出全部試樣放在調(diào)土杯中，使水分蒸發(fā)或加蒸餾水重新調(diào)勻，直至錐體下沉深度恰為 10mm時(shí)為止。有些圓錐還刻有 17mm的標(biāo)志，若錐體下沉深度恰為 17mm，此時(shí)的含水率即為 17mm液限，等效碟式液限。（4）測液限含水率將所測得的合格試樣，挖出沾有凡士林的部分，取錐體附近試樣少許 (約15～20g)放入鋁盒中測定其含水率，此含水率即為液限。（5）平行測定本實(shí)驗(yàn)須做兩次平行測定，計(jì)算準(zhǔn)確至0．1％，取其結(jié)果的算術(shù)平均值；兩次實(shí)驗(yàn)的平行差值不得大于2％。( 三) 試驗(yàn)記錄工程編號試驗(yàn)者

試驗(yàn)記錄鉆孔編號計(jì)算者

土樣說明校核者盒＋盒＋干土盒（g）濕土（g）干土（g）水（g）液限（％）盒土（g）（g）平均號（1）（2）（3）(4)=(1)-(3)(5)=(2)-(3)(6)=(4)-(5)(7)=(6)/(5)(四)注意事項(xiàng)(1)若調(diào)制的土樣含水率過大，只許在空氣中晾干或用吹風(fēng)機(jī)吹干，也可用調(diào)土刀攪拌或用手搓捏散發(fā)水量，切不能加干土或用電爐烘烤。放錐時(shí)要平穩(wěn)，避免產(chǎn)生沖擊力。從調(diào)土杯中取出土樣時(shí)，必須將沾有凡士林的土棄掉，方能重新調(diào)制或者取樣測含水率。．搓條法測塑限( 一)儀器設(shè)備鋁盒、調(diào)土刀、調(diào)土杯、滴瓶；磁缽及橡皮頭研棒；天平：感量為；烘箱、干燥器、電熱吹風(fēng)器；篩：孔徑為；毛玻璃板：約300mm×200mm。( 二)操作步驟1）制備土樣按液限試驗(yàn)制備試樣，但加的水分要少，使土團(tuán)不沾手。2）搓條取一小塊試樣在手中揉捏至不沾手，用手指捏成橢球形，置于毛玻璃板上，用手掌輕輕搓滾；手掌用力要均勻，土條長度不能超過手掌寬度， 土條不能出現(xiàn)空心現(xiàn)象； 當(dāng)土條被搓至直徑為3mm．且產(chǎn)生裂紋并開始斷裂時(shí)，此時(shí)的含水率恰為塑限。若土條被搓至 3mm仍未產(chǎn)生裂紋，表示該試樣含水率高于塑限，應(yīng)將土條重新揉捏，再搓滾之。 若土條直徑大于3mm就斷裂，表示其含水率低于塑限，應(yīng)棄去，重新取土揉捏搓滾，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。每搓好一合格的土條后， 應(yīng)立即將它放在鋁盒里， 蓋上盒蓋，避免水分蒸發(fā)，直到土條重達(dá)3～5g為止。3）測塑限含水率將放在鋁盒中的土條稱重，烘干后再稱干土的質(zhì)量，計(jì)算含水率。4）平行測定本試驗(yàn)須做兩次平行測定，取其結(jié)果的算術(shù)平均值，計(jì)算準(zhǔn)確至 0．1％；兩次結(jié)果的差值，粘土、粉質(zhì)粘土不得大于 2％；粉土不得大于 1％。5）成果用測得之液限與塑限值計(jì)算塑性指數(shù)，并按塑性指數(shù)分類定出土名，應(yīng)用測得之液限、塑限、天然含水率計(jì)算液性指數(shù)，并評價(jià)土所處的稠度狀態(tài)。(三)試驗(yàn)記錄工程編號試驗(yàn)者

試驗(yàn)記錄鉆孔編號計(jì)算者

土樣說明校核者盒＋盒＋干土盒（g）濕土（g）干土（g）水（g）液限（％）盒土（g）（g）平均號（1）（2）（3）(4)=(1)-(3)(5)=(2)-(3)(6)=(4)-(5)(7)=(6)/(5)(四)注意事項(xiàng)搓滾土條時(shí)，必須用力均勻，以手掌輕壓，不得作無壓滾動；應(yīng)防止土條產(chǎn)生中空現(xiàn)象，搓滾前土團(tuán)必須經(jīng)過充分的揉捏，土條須在數(shù)處同時(shí)產(chǎn)生裂紋始達(dá)塑限；如僅有一條裂紋，可能是用力不均所致，產(chǎn)生的裂紋必須呈螺紋狀。附聯(lián)合測定儀測定液限和塑限．儀器設(shè)備1）液塑限聯(lián)合測定儀(質(zhì)量有76g和100g之分)2）分析天平：感量，稱量200g。烘箱，干燥器，篩(孔徑，研缽。其它：鋁盒，調(diào)十刀，毛玻璃板，碗，滴管，電吹風(fēng)，凡士林等。圖3液塑限聯(lián)合測定儀1—屏幕；2—零線調(diào)節(jié)螺絲； 3—聚光鏡；4—光源；5—微分儀；6—圓錐儀；7—升降座；8—盛土杯；9—放大鏡；10—電磁鐵；11—反射鏡；12-指示燈及開關(guān)； 13—水準(zhǔn)器；14——線路板．操作步驟（1）制備土樣：按液限試驗(yàn)制備土樣的要求，取代表性土樣約 300g，分放在三個(gè)調(diào)土皿中，加蒸餾水調(diào)制成三種不同含水率的土膏，并蓋上濕布，靜置 12h以上。三種不同含水率分別控制圓錐入土深度大致在 17mm、10mm、3mm附近。(2) 裝土進(jìn)杯：將任一含水率的調(diào)土皿中的土膏用調(diào)土刀充分?jǐn)嚢杈鶆颉?密實(shí)后，填入調(diào)土杯中，填滿后刮平表面；將杯放在聯(lián)臺測定儀的升降杯座上。放錐入土；在圓錐上抹一薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸住圓錐；調(diào)整升降座，使圓錐尖接觸試樣面；調(diào)節(jié)讀數(shù)零點(diǎn)。關(guān)斷電源，使圓錐失磁而自重下沉土中；約5秒后，測讀圓錐入土深度。測含水率：取下調(diào)土杯，取部分試樣測定含水率。重復(fù)以上步驟，再測定另兩試樣的圓錐入土深度及含水率。繪制曲線：以含水率為橫坐標(biāo)，以圓錐入土深度為縱坐標(biāo)，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線，三點(diǎn)應(yīng)在一直線上。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上時(shí)，將高含水率的點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連成直線，并在入土深度為2mm處查得相應(yīng)兩個(gè)含水率；當(dāng)兩個(gè)含水率差值小于2％時(shí)，應(yīng)以該兩點(diǎn)含水率的平均值與高含水率的點(diǎn)連成一直線，作為關(guān)系直線；否則，應(yīng)對低含水率的點(diǎn)重做。(6)確定液、塑限：在關(guān)系直線上查得入土深度為(等效碟式儀液眼)，深度為10mm所對應(yīng)的含水率為

17mm所對應(yīng)的含水率即為10mm液限(即習(xí)慣的錐式儀液限

17mm液限)，深度為2mm所對應(yīng)的含水率為塑限，取值至整教。實(shí)驗(yàn)四 土的壓縮性指標(biāo)(一)(杠桿式壓縮儀法 )一、基本原理土的壓縮性是指土在壓應(yīng)力作用下發(fā)生壓縮變形， 體積被壓縮變小的性能。 飽水土在壓應(yīng)力作用下，由于孔隙水的不斷排出而引起的壓縮過程稱為滲透固結(jié)。 因此，飽水土的壓縮試驗(yàn)亦稱固結(jié)試驗(yàn)。 固結(jié)試驗(yàn)是將土樣放在金屬器內(nèi)， 在有側(cè)限的條件下施加壓力， 觀察土在不同壓力下的壓縮變形量，以測定土的壓縮系數(shù)、壓縮模量、壓縮指數(shù)、固結(jié)系數(shù)、前期固結(jié)壓力等有關(guān)壓縮性指標(biāo)，作為工程設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。一般壓縮儀有杠桿式和磅秤式兩種。杠桿式壓縮儀是用砝碼通過杠桿加壓，壓力僅為0．4～0．6MPa，基本上能滿足一般工程要求，且數(shù)臺儀器可裝在一個(gè)試驗(yàn)臺架上，占地面積小，便于管理，目前被廣泛采用。磅秤式壓縮儀是通過帶有加壓框架的磅秤施加壓力，儀器壓力可達(dá)5MPa，適用于較大工程， 可以用來測定壓縮指數(shù)和前期固結(jié)壓力、 固結(jié)系數(shù)等指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)采用杠桿式壓縮儀。固結(jié)試驗(yàn)中，后一級壓力的施加均是在前一級荷重下壓縮至穩(wěn)定后施加的。 按穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的不同，通常將固結(jié)試驗(yàn)分為兩類：穩(wěn)定壓縮：每級壓力下持續(xù)24h為壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；測記試樣高度變化后，即可施加下級壓力。這是各類規(guī)范的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對某些滲透系數(shù)大于10－5cm／s的粘性土．允許以1h內(nèi)試樣變形量不大于0．005mm作為相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果能夠滿足工程要求。(2)快速壓縮：在各級壓力下，壓縮時(shí)間規(guī)定為1h，僅在最后一級壓力下，除測記1h變形量外，還測讀到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)(24h)時(shí)的變形量。在整理資料時(shí)，根據(jù)最后一級變形量，校正前幾級壓力下的變形量。當(dāng)試驗(yàn)要求精度不高時(shí)，可采用快速壓縮法。二、儀器設(shè)備(1)杠桿式固結(jié)儀(圖4)：包括加壓及測壓裝置、壓縮容器和測微表(圖5)；測含水率和密度所需的設(shè)備；其它：濾紙、鐘表等。圖4

杠桿式壓縮儀裝置示意圖

圖5

壓縮容器示意圖l-

測微表；

2-上部橫粱；

3-壓縮容器；

l-

測微表；

2-加壓蓋；

3一固定環(huán)；

4一環(huán)刀；

5一4-水平臺；

5-上部固定螺絲；

6-下部固定螺絲；

7-

透水石；

6一透水底板；

7一容器外殼平衡錘；

8一杠桿；

9-砝碼盤三、操作步驟(1) 試樣制備：按工程要求取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動土樣，

按測定土的密度的方法用環(huán)刀切取土樣，測定土的密度，并同時(shí)取土測定土的含水率和土粒密度。(2) 安裝環(huán)刀：將裝有土樣的環(huán)刀外壁涂上凡士林油后，刃口向下套上護(hù)環(huán)，按圖 5安裝容器；首先將底板放在容器內(nèi)， 底板上順次放潔凈濕潤的透水石和濾紙各一； 再借提環(huán)螺絲將護(hù)環(huán)(內(nèi)有環(huán)刀及試樣)放到容器內(nèi)，然后再在試樣頂上順次放入潔凈潤濕的濾紙和透水石，最后放上加壓導(dǎo)環(huán)和傳壓活塞。檢查設(shè)備：檢查加壓設(shè)備是否靈敏，調(diào)整平衡錘使杠桿水平．然后用下部支撐螺絲頂住。安置容器：將裝好試樣的壓縮容器放到水平臺固定位置，再將上部加壓框架放上，安置測微表。(5) 施加預(yù)壓：為保證試樣與儀器上下各部件之間接觸良好，應(yīng)施加 1kPa的預(yù)壓荷重。調(diào)整測微表讀數(shù)至零點(diǎn)。加壓觀測：①加第一級荷重，其大小視土的軟硬程度分別采用、和，同時(shí)記錄加荷時(shí)間；在試驗(yàn)過程中，應(yīng)始終保持加荷杠桿水平．加壓時(shí)將砝碼輕放在砝碼盤上。②如系飽和試樣，則在施加第一級荷重后，立即向容器中注水至滿，如系非飽和試樣，須以濕紗布圍住上下透水石四周,避免水分蒸發(fā)。③加荷后每隔lh讀測微表一次，以壓縮滿 24h為標(biāo)準(zhǔn)，或每小時(shí)變形量不大于時(shí)即認(rèn)為變形穩(wěn)定。測記讀數(shù)后 ,施加下一級荷重。依此逐級加荷．至試驗(yàn)終止。④荷重級增量不宜過大．視土的軟硬程度及工程情況而定，一般順序?yàn)?、、、，，或按設(shè)計(jì)要求．模擬實(shí)際加荷情況適當(dāng)調(diào)整。最后一級荷重應(yīng)大土層計(jì)算壓力的～。⑤快速法，在每小時(shí)觀察測微表讀數(shù)后即加下一級荷重； 但最后一級荷重． 應(yīng)觀察到壓縮穩(wěn)定時(shí)為止(24h)。如需作卸荷膨脹試驗(yàn)， 可于最后一級荷重下變形穩(wěn)定后卸荷， 每次卸去兩級荷重， 直至卸完為止。每次卸荷后的膨脹變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與加荷同， 并測記每級荷重及最后無荷時(shí)的膨脹穩(wěn)定變形量。拆除儀器：退去荷重后，拆去測微表，排除儀器中水分，按與安裝相反的順序拆除各部件，取出帶環(huán)刀的試樣。 必要時(shí)，測定試樣的試驗(yàn)后的含水率。 將儀器擦凈．涂油放好。(8) 儀器變形校正：考慮壓縮儀器本身及濾紙變形所產(chǎn)生的變形影響， 應(yīng)做壓縮量的校正。校正方法按下述步驟進(jìn)行： 以與試樣相同大小的金屬塊代替土樣放入容器中， 然后與試驗(yàn)土樣步驟一樣， 分別在金屬塊上加同等壓力， 每隔十秒鐘加荷一次， 測記各級荷重下測微表讀數(shù)；加至最大荷重．記下測微表讀數(shù)后，按與加荷相反的次序，每 10min退荷一次．測記測微表讀數(shù)．至荷重完全卸除為止。按壓縮試驗(yàn)步驟拆除儀器， 重新安裝，重復(fù)以上步驟再進(jìn)行校正， 取其平均值作為各級荷重下儀器的變形量，其平行差值不得超過 mm。在生產(chǎn)實(shí)踐中，對每個(gè)儀器都須事先作好變形校正曲線。 初學(xué)者為練習(xí)儀器的使用， 此步驟可以在正式試驗(yàn)前作好。四、成果整理1. 計(jì)算各級荷重下的試樣變形量(1)穩(wěn)定壓縮法：某一荷重下壓縮穩(wěn)定后的總變形量

hi

，為該荷重下測微表讀數(shù)減去儀器變形量。(2) 快速壓縮法：按下式計(jì)算某荷重下試樣校正后的變形量

hi

：式中：

hi

——某荷重下校正后的變形量，

mm；(hi)t——某荷重下壓縮

lh

的總變形量減去該荷重下的儀器變形量，

mm；(hn)t——最后一級荷重下壓縮

lh

的總變形量減去該荷重下的儀器變形量， mm；(hn)T——最后一級荷重下達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的總變形量減去該荷重下的儀器變形量，mm。2．按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比e0式中：s——土粒密度，g/cm3；0——試樣初始密度，g/cm3；0——試樣初始含水率，以小數(shù)計(jì)。3．按下式計(jì)算各級荷重下變形穩(wěn)定后的孔隙比ei式中： h0——試樣初始高度， mm。4．按下式計(jì)算各級荷重下的壓縮系數(shù) 和壓縮模量Es式中：pi——某一級荷重值， MPa。5．成果將計(jì)算成果填入成果表中．并作孔隙比e與壓力P的關(guān)系曲線，如圖6。五、注意事項(xiàng)切削試樣時(shí)，應(yīng)十分耐心操作，盡量避免破壞土的結(jié)構(gòu),不允許直接將環(huán)刀壓入土中。在削去環(huán)刀兩端余土?xí)r，不允許用刀來回涂抹土面．避免孔隙被堵塞。不要振碰壓縮臺及周圍地面，加荷或卸荷時(shí)均應(yīng)輕放(取)砝碼。圖6壓縮曲線實(shí)驗(yàn)五

測定土的壓縮性指標(biāo)

(二)(高壓固結(jié)儀法

)一、基本原理本試驗(yàn)是測定試樣在側(cè)限和軸向排水條件下的變形和壓力、 變形和時(shí)間的關(guān)系， 以便計(jì)算壓縮指數(shù)、回彈指教、固結(jié)系數(shù)和前期固結(jié)壓力等壓縮性指標(biāo)，了解土的壓縮特性。實(shí)驗(yàn)四用壓力較小 (0．4～0．6MPa)的壓縮儀測得的壓縮性指標(biāo)，基本上能滿足一般工程的要求。但隨著工程建筑規(guī)模的增大， 土體所受的壓力愈來愈大． 為測得較大壓力條件下的壓縮性指標(biāo)，需使用壓力較大的儀器 (高壓固結(jié)儀)實(shí)驗(yàn)，施加壓力一般可達(dá) 1．0～5．OMPa。加荷形式可有杠桿式、磅秤式和氣壓式等。二、儀器設(shè)備高壓固結(jié)儀；測土的含水率和密度所用的設(shè)備；其它：濾紙、鐘表等。三、操作步驟切取安裝試樣：按試驗(yàn)四的方法制備并切取土樣．放置于壓縮容器中。(2) 加荷觀測：按不同加壓設(shè)備的要求加各級荷重， 荷重級不宜過大， 視土的硬軟程度和工程情況而定，一般順序是、、、、、、、、、、 3.2MPa，最后一級荷重應(yīng)大于土層的計(jì)算壓力的～。如系飽和試樣，則在施加第一級荷重后，須立即向水槽內(nèi)注水，浸沒試樣；如系非飽和試樣，需用濕棉紗圍住加壓蓋板四周， 避免水分蒸發(fā)。如需測定沉降速率時(shí)，則在每級荷重加荷后接下列時(shí)間記錄測微表讀數(shù)： 6s、12s、1min、2minl5s、4min、6minl5s、9min、12minl5s、16min、20minl5s、25min、30min15s、36min．49min、64min、100min，200min，400min、23h，24h。如不需測定沉降速率，可每1h記錄測徽表讀數(shù)一次至24h．到穩(wěn)定為止。對某些滲透性較強(qiáng)的土，可觀測到每小時(shí)變化不大于 0．005mm時(shí)為止。卸荷觀測；如需測定回彈指數(shù)．則可在最后一級荷重穩(wěn)定后卸荷，每次卸去兩級荷重，直至卸完為止。每次卸荷后的膨脹變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與加荷相同，并測記每次卸荷后的膨脹穩(wěn)定變形量。拆除儀器：卸完荷重后．拆去測微表，排除儀器中水分，按與安裝時(shí)相反的順序拆除各部件．取出環(huán)刀中的試樣，用干濾紙吸去土樣兩端表面的水分，測試驗(yàn)后的含水率。將儀器各部件擦凈，涂油放好。四、成果整理1．按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比 e0式中， S、 0、 0分別為試樣原始的土粒密度、土的密度和含水率。2．按下式計(jì)算試樣在各級荷重壓縮穩(wěn)定后的孔隙比ei式中hi和h0分別為校正后的變形量和試樣原始高度。3．作e-lgP曲線以孔隙比e為縱坐標(biāo)以lgP 為橫坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線 (圖6)。4．接下式計(jì)算壓縮指數(shù) Cc或回彈指教CsCc（或Cs）eiei1lgpi1lgpi式中，Cc就是e-lgp曲線中直線段的斜率， Cs就是回彈曲線的平均斜率。5．按下式確定前期固結(jié)壓力 Pc在e-lgp曲線上(圖6)，先找出相應(yīng)于最小曲率半徑Rmin的點(diǎn)O，過0點(diǎn)作該曲線的切線OA和水平線OB，作∠AOB的分角線OD．延長曲線后段的直線部分與OD線相交于C點(diǎn)，則C點(diǎn)對應(yīng)的壓力Pc即為土的前期周結(jié)壓力。6．按下列兩法之一求固結(jié)系數(shù)Cv(1)時(shí)間平方根法：對于某一荷重。以測微表讀數(shù)d(mm)為縱坐標(biāo)，以時(shí)間平方根t(min)為橫坐標(biāo)，繪制dt曲線(如圖I-15)；延長dt曲線開始的直線段，與曲線交于d0(理論零點(diǎn))。過d0繪制另一直線，令其橫坐標(biāo)為前一直線橫坐標(biāo)的1．15倍，則后一直線與dt線交點(diǎn)所對應(yīng)的時(shí)聞的平方,即為試樣周結(jié)度達(dá)90%所釋的時(shí)間t90，圖7前期固結(jié)壓力的確定圖8用時(shí)間平均根法求t90按式I-25計(jì)算該荷重下的固結(jié)系數(shù)Cv0.848h2CV2t90（cm/s）式中，h h1 h2為最大4排水距離，等于某一荷重下試樣初始與終了高度的平均值之半。時(shí)間對數(shù)法：對于某一荷重，以測微表讀數(shù)d(mm)為縱坐標(biāo),以時(shí)間對數(shù)lgt(min)為橫坐標(biāo)，繪制d—lgt曲線，如圖9示。在

d

t

曲線的開始線段．選任一時(shí)間

t1

，與其相對應(yīng)的測做表讀數(shù)為

d1,

再取時(shí)間t2=t1/4

，與其相對應(yīng)的讀數(shù)為

d2，則

2d2

d1之值為

d01。如此再選取另一時(shí)間．依同法取得

d02、d03、d04等，取其平均值即為理

圖9

用時(shí)間對數(shù)法求

t90論零點(diǎn)d0。延長d lgp曲線中部的直線段和過曲線尾部數(shù)點(diǎn)作一切線，兩線的交點(diǎn)即為理論終點(diǎn)d100，則d50d0d100。對應(yīng)于d50的時(shí)間即為固結(jié)度達(dá)50％所需的時(shí)間t50。然2Cv后，按下式求在該荷重下的固結(jié)系數(shù)0.197h2CV2t50（cm/s）用上述兩法都可求算出Cv，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)荷重小于Pc時(shí)．用前法較好；荷重大于Pc時(shí)，用后法較好。實(shí)驗(yàn)六 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(直接剪切試驗(yàn)法 )一、基本原理直接剪切試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。試驗(yàn)的原理是根據(jù)庫倫定律，土的內(nèi)摩擦力與剪切面上的法向壓力成正比。將土制備成幾個(gè)土樣，分別在不同的法向壓力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力進(jìn)行剪切，得其剪壞時(shí)的剪應(yīng)力，即為抗剪強(qiáng)度

f。然后，根據(jù)剪切定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 和C。直接剪切儀，按施加剪力的方式不同， 分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種。 應(yīng)變控制式是通過彈性鋼環(huán)變形控制剪切位移的速率； 應(yīng)力控制式是通過杠桿用砝碼控制施加剪應(yīng)力的速率，測相應(yīng)的剪切位移。目前，多用應(yīng)變控制式；應(yīng)力控制式，施加砝碼時(shí)易引起沖擊力，使用不多．只適宜作慢剪或長期強(qiáng)度試驗(yàn)。按土樣在荷重作用下壓縮及受剪時(shí)的排水情況不同，試驗(yàn)方法可分三種：快剪法(或稱不排水剪)：即在試樣上施加垂直壓力后，立即加水平剪切力，在整個(gè)試驗(yàn)中．不允許試樣的原始含水率有所改變(試樣兩端敷以隔水紙)，即在試驗(yàn)過程中孔隙水壓力保持不變(3～5min內(nèi)剪壞)。慢剪法(或稱排水剪)：即在加垂直荷重后．使其充分排水(試樣兩端敷以濾紙)，在土樣達(dá)到完全固結(jié)時(shí)．再加水平剪力；每加一次水平剪力后． 均需經(jīng)過一段時(shí)間， 待土樣因剪切引起的孔隙水壓力完全消失后，再繼續(xù)加下一次水平剪力。固結(jié)快剪法：在垂直壓力下土樣完全排水固結(jié)穩(wěn)定后，以很快速度施加水平剪力。在剪切過程中不允許排水(規(guī)定在3～5min內(nèi)剪壞)。由于上述三種實(shí)驗(yàn)方法的受力條件不同． 所得抗剪強(qiáng)度值也不同。 因此．必須根據(jù)土所處的實(shí)際應(yīng)力情況來選擇試驗(yàn)方法。直接剪切試驗(yàn)不能嚴(yán)格控制排水條件． 以土樣所受的總應(yīng)力為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)， 故所得強(qiáng)度為總應(yīng)力強(qiáng)度。施加某一垂直壓力 后．逐漸施加水平剪應(yīng)力 ．同時(shí)測得相應(yīng)的剪切位移L．直至土樣被剪壞為止。

通常以剪應(yīng)力的最大值

(峰值)或穩(wěn)定值作為抗剪強(qiáng)度

f．如無明顯變化．以剪切位移等于 4mm(土樣直徑為64mm)的剪應(yīng)力值作為土的抗剪強(qiáng)度。二、儀器設(shè)備直接剪切儀：應(yīng)變控制式直剪儀(圖10)或應(yīng)力控制式直剪儀(圖11)。其它：天平、修土刀、環(huán)刀、推土器、凡士林、濾紙或蠟紙、秒表、直尺、測角器等。圖10應(yīng)變控制式直剪儀示意圖1－輪軸；2－底座；3－透水石；4－測微表；5－活塞；6－上盒；7－土樣；8－下盒；9－測微表；10－量力環(huán)圖11 應(yīng)力控制式直剪儀示意圖1－測微表；2－透水石；3－帶孔壓板；4－銷釘；5－剪切面；6－剪切系統(tǒng)；7－壓力系統(tǒng)三、操作步驟1．切取土樣按工程的需要，用已知質(zhì)量、高度和面積的環(huán)刀．取相同試樣 4～5個(gè)，并測其密度，其密度差不應(yīng)大于 0．03g/cm3，取余土測含水率。2．檢查儀器檢查豎向和橫向傳力杠桿是否水平；如不平衡時(shí)，調(diào)節(jié)平衡錘使之水平；上下銷釘和升降螺絲是否失靈；檢查測微表靈敏性；將上下盒間接觸面及盒內(nèi)表面涂薄層凡士林，以減少摩阻力·對應(yīng)變控制式直剪儀，尚需檢查彈性鋼環(huán)兩端是否能與剪切容器和端承支點(diǎn)接緊；將手輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使推進(jìn)器與容器離開，然后將推進(jìn)器的保險(xiǎn)銷釘擰開，檢查螺母輪或渦桿與螺絲槽有無脫離