《土力学》土本试验指导书(刘纪峰) (1)(6200字)

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土力学实验指导书

姓名: 学号: 班级:

三明学院土木建筑工程系 20xx年11月

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实验一 液限和塑限联合试验

一、概述

粘性土的状态随着含水率的变化而变化,当含水率不同时,粘性土可分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态,粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率称为界限含水率。土从流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限wL;土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限wp;土由半固体状态不断蒸发水分,则体积逐渐缩小,直到体积不再缩小时的界限含水率称为缩限ws。

土的塑性指数Ip是指液限与塑限的差值,由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素,因此,粘性土常按塑性指数进行分类。

界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm,且有机质含量不超过5%,且宜采用天然含水率

二、液、塑限联合测定法

液、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度,并绘制其关系直线图,在图上查得圆锥下沉深度为10mm(或17mm)所对应的含水率即为液限,查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率即塑限。

1、仪器设备

(1)电脑液塑限联合测定仪

(2)分度值0.02mm的卡尺;

(3)称量200g、最小分度值0.01g的天平;

(4)烘箱;

(5)铝制称量盒、调土刀、孔径为0.5mm的筛、滴管、吹风机、凡士林等。

2、操作步骤

(1)取有代表性的天然含水率或风干土样进行试验。如土中含大于0.5mm的颗粒或夹杂物较多时,可采用风干土样,用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎土块。试样必须反复研碎,过筛,直至将可的土块全部通过0.5mm的筛为止。取筛下土样进行制样。

(2)将制备好的土样充分搅拌均匀,分层装入土样试杯,用力压密,使空气逸出。对于较干的土样,应先充分搓揉,用调土刀反复压实。试杯装满后,刮成与杯边齐平。

(3)接通电源,调平机身,打开开关,装上锥体。

(4)将装好的土样的试杯放在升降座上,手推升降座上的拨杆,使试杯徐徐上升,土样表面和锥体刚好接触,蜂鸣器报警,停止转动拨杆,按检测键,传感器清零,同时锥体立刻自行下沉,5S时液晶显示器上显示锥入深度,数据显示停留时间至少5S,试验完毕,手拿锥锥体向上,锥体复位(锥体上端有螺纹,可与测杆上螺纹相配)。

(5)改变锥尖与土体接触位置(锥尖两次锥入位置距离不小于1cm),重复4条步骤,测得锥深入试样深度值,允许误差为0.5mm,否则,应重做。

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(6)去掉锥尖入土处的凡士林,取10g以上的土样两个,分别放入称量盒内,称重(准确至0.01g),测定其含水量w1、w2(计算到0.1%)。计算含水量平均值w。

(7)重复(2)至(4)步骤,对其它两含水率土样进行试验,测其锥入深度和含水率。

3、成果整理

(1)按式(4-3)计算含水率:

w?

式中 m1?m2?10%0m2?m0 (4-3) w—含水率(%),精确至0.1%;

m1—称量盒加湿土质量(g);

m2—称量盒加干土质量(g);

m0—称量盒质量(g)。

(2)按式(4-4)计算塑性指数

式中 Ip?wL?wpIp (4-4) —塑性指数,精确至0.1;

wL—液限(%);

wp—塑限(%)。

(3)按式(4-5)计算液性指数

IL?

w0?wpIp (4-5)

式中 IL—液性指数,精确至0.01;

w0—天然含水率(%)。

4、注意事项

(1)在试验中,锥连杆下落后,需要重新提起时,只须将测杆轻轻上推到位,便可自动锁住。

(2)试样杯放置到仪器工作平台上时,需轻轻平放,不与台面相互碰撞,更应避免其他金属等硬物与工作平台碰撞,有助于保持平台的平度。

(3)每次试验结束后,都应取下标准锥,用棉花或布擦干,存放干燥处。

(4)配生块要在标准锥上面螺纹上拧紧到位,尽可能间隙小。

(5)做试验前后,都应该保证测杆清洁。

(6)如果电源电压不稳,出现“死机”现象,各功能键失去作用,请将电源关掉,过了3S后,再重新启动即可。

5、试验记录

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表1-3 液塑限联合测定法试验记录表

工程名称 试验者 工程编号 计算者 试验日期 校核者

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实验二 固结试验

一、概述

土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能。在工程中所遇到的压力(通常在16kg/cm2以内)作用下,土的压缩可以认为只是由于土中孔隙体积的缩小所致(此时孔隙中的水或气体将被部分排出),至于土粒与水两者本身的压缩性则极微小,可不考虑。

压缩试验是为了测定土的压缩性,根据试验结果绘制出孔隙比与压力的关系曲线(压缩曲线),由曲线确定土在指定荷载变化范围内的压缩系数和压缩模量。

二、仪器设备

1、小型固结仪:包括压缩容器和加压设备两部分,环刀(内径Ф61.8mm,高20mm,面积30cm2),单位面积最大压力4kg/cm2;杠杆比1:10。

2、测微表:量程10mm,精度0.01mm。

图3-1 固结仪示意图

1-水槽 2-护环 3-环刀 4-导环 5-透水石

6-加压上盖 7-位移计导杆 8-位移计架 9-试样

3、天平,最小分度值0.01g及0.1g各一架。

4、毛玻璃板、滤纸、钢丝锯、秒表、烘箱、削土刀、凡士林、透水石等。

三、操作步骤

1、按工程需要选择面积为30cm2的切土环刀,环刀内壁涂上一薄层凡士林,刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上,切取原状土样时应与天然状态时垂直方向一致。

2、小心边压边削,注意避免环刀偏心入土,应使整个土样进入环刀并凸出环刀为止,然后用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平,擦净环刀外壁。

3、测定土样密度,并在余土中取代表性土样测定其含水率,然后用圆玻璃片将环刀两端盖

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上,防止水分蒸发。

4、在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀(刀口向下),在土样两端应贴上洁净而润湿的滤纸,放上透水石,然后放入加压导环和加压板以及定向钢球。

5、检查各部分连接处是否转动灵活;然后平衡加压部分(此项工作由实验室代做)。即转动平衡锤,目测上杠杆水平时,将装有土样的压缩部件放到框架内上横梁下,直至压缩部件之球柱与上横梁压帽之圆弧中心微接触。

6、横梁与球柱接触后,插入活塞杆,装上测微表,使测微表表脚接触活塞杆顶面,并调节表脚,使其上的短针正好对准6字,再将测微表上的长针调整到零,读测微表初读数R0。

7、加载等级:按教学需要本次试验定为0.5、1.0、2.0、3.0、4.0kg/cm2五级;即50、100、200、300、400Kpa(1Kpa=0.001N/mm2)五级荷重系累计数值),如第一级荷载0.5kg/cm2需加砝码1.5kg以后三级依次计算准确后加入砝码,加砝码时要注意安全,防止砝码放置不稳定而受伤。

8、每级荷载经10分钟记下测微表读数,读数精确到0.01mm。然后再施加下一级荷载,以此类推直到第五级荷载施加完毕,记录测微表读数R1、R2、R3、R4、R5。

9、试验结束后,必须先卸下测微表,然后卸掉砝码,升起加压框架,移出压缩仪器,取出试样后将仪器擦洗干净。

四、成果整理

1、按下式(2-1)计算试样的初始孔隙比e0:

e0?

式中 ds??w?1?w0??0?1 (2-1) ds—土粒比重;

?w—水的密度,一般可取1g/cm3;

w0—试样初始含水率;

?0—试样初始密度(g/cm3)。

2、按下式(2-2)计算试样中颗粒净高hs: hs?

式中 h01?e0 (2-2) h0—试样的起始高度,即环刀高度(mm)。

Si。 3、计算试样在任一级压力Pi(千帕)作用下变形稳定后的试样总变形量

Si?R0?Ri?Sie (2-3)

R0—试验前测微表初读数(mm); 式中

7

Ri—试样在任一级荷载Pi作用下变形稳定后的测微表读数(mm); Sie—各级荷载下仪器变形量(mm)。(由实验室提供资料)

4、计算各级荷载下的孔隙比

ei。

Siei?e0??1?e0?h0 (2-4)

e

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式中

e0—试样初始孔隙比; eh0—试样的起始高度(即环刀高度)(mm);

2Si—第i级荷载作用下变形稳定后的试样总变形

P(kPa) 量(mm)。 5、绘制e~p压缩曲线(见图2-2) 以孔隙比e为纵坐标,压力p为横坐标, 图6—2 压缩曲线 可以绘出e~p关系曲线,此曲线称为压缩曲线。

6、按式(2-5)计算某一压力范围内压缩系数?

e1?e2?? p?pMpa-1) (2-5) 21

式中 p1?100kpa, p2?200kpa。

采用p=100~200kpa压力区间相对应的压缩系数?1~2来评价土的压缩性。?值是判断土的压缩性高低的一个重要指标。?1~2的大小将地基土的压缩性分为以下三类:

?1??0.5Mpa1~2当时,为高压缩性土;

?1?10.5Mpa???0.1Mpa1?2当时,为中压缩性土;

?1??0.1Mpa1?2当时,为低压缩性土。

7、计算某一荷载范围的压缩模量Es:

Es?1?ei

a (2-6)

式中 ei—孔隙比 ; ?—压缩系数。

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8、试验记录与计算:

含水率试验记录

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密度试验记录

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固结试验记录

工程编号: 试样面积: 试验者: 试样编号: 土粒相对密度

ds: g/cm3 计算者: h0: 20 mm 校核者:

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e0仪器编号: 试验前试样高度 10

实验三 直接剪切试验

一、概述

直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验,简称直剪试验,是测定土的抗剪强度的一种常用方法,通常采用4个试样,分别在不同的垂直压力p下,施加水平剪切力,测得试样破坏时的剪应力?,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角?和粘聚力c。

二、仪器设备

1、直剪仪。采用应变控制式直接剪切仪,如图所示,由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。加压设备采用杠杆传动。实验室为电动应变直剪仪(SDJ-1型),杠杆比为1:12。

图3-1 应变控制式直剪仪

1—轮轴; 2—底座;3—透水石;4—测微表;5—活塞;

6—上盒;7—土样;8—测微表;9—量力环;10—下盒

2、测力计。采用应变圈,量表为百分表。

3、环刀。内径6.18cm,高2.0cm。

4、其他。切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、凡士林等。

三、操作步骤

1、将试样表面削平,用环刀切取试件,测密度,每组试验至少取四个试样,各级垂直荷载的大小根据工程实际和土的软硬程度而定,一般可按100kPa,200kPa,300kPa,400kPa(即1.0 kg/cm2,2.0 kg/cm2,3.0 kg/cm2,4.0 kg/cm2)施加。注意杠杆比为1:12。

2、检查下盒底下两滑槽内钢珠是否分布均匀,在上下盒接触面上涂抹少许润滑油,

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对准剪 11

切盒的上下盒,插入固定销钉,在下盒内顺次放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。

3、将盛有试样的环刀平口朝下,刀口朝上,在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块,对准剪切盒的上盒,然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底,移去环刀,并顺次加上传压板及加压框架。

4、在量力环的安装水平测微表,装好后应检查测微表是否装反,表脚是否灵活和水平,然后按顺时针方向徐徐转动手轮,使上盒两端的钢珠恰好与量力环按触(即量力环中测微表指针被触动)。

5、顺次小心地加上传压板、钢珠,加压框架和相应质量的砝码(避免撞击和摇动)。

6、施加垂直压力后应立即拔去固定销(此项工作切勿忘记)。开动秒表,同时以每分钟4~12转的均匀速度转动手轮(学生可用6转/分),转动过程不应中途停顿或时快时慢,使试样在3~5分钟内剪破,手轮每转一圈应测记测微表读数一次,直至量力环中的测微表指针不再前进或有后退,即说明试样已经剪破,如测微表指针一直缓慢前进,说明不出现峰值和终值,则试验应进行至剪切变形达到4mm(手轮转20转)为止。

7、剪切结束后,吸去剪切盒中积水,倒转手轮,尽快移去砝码,加压框架,传压板等,取出试样,测定剪切面附近土的剪后含水率。

8、另装试样,重复以上步骤,测定其它三种垂直荷载(200kPa,300kPa,400kPa)下的抗剪强度。

四、成果整理

1、按式(3-1)计算抗剪强度:

??CR (3-1)

式中 R—量力环中测微表最大读数,或位移4mm时的读数。精确至0.01mm。

C—量力环校正系数,(N/mm2/0.01mm)。

2、按式(3-2)计算剪切位移:

?L?0.2n?R (3-2)

式中 0.2 —手轮每转一周,剪切盒位移0.2mm;

n—手轮转数。

3、制图

(1)以剪应力为纵坐标,剪切位移为横坐标,绘制剪应力?与剪切位移?L的关系曲线,如试验图3-2所示。取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度,无峰值时,取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。

(2)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关系曲线(图3-3),直线的倾角为土的内摩擦角?,直线在纵坐标上的截距为土的粘聚力c。

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△L(mm) p(kpa)

图3-2 τ~△L曲线 图3-3 τ~p直线

4、 实验记录与表格

直接剪切试验记录

工程名称 试验者 工程编号 计算者

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300

200

100

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100 200 300 400

垂直压力 p (kPa)

抗剪强度与垂直压力关系曲线

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第二篇:土木本 土力学试验指导书及报告书 铜陵 6600字

土力学实验指导书 编写:崔树琴

罗传华 铜陵学院 安徽地矿局三二一地质队

铜 陵 学 院

20xx年10月

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实验一 密度试验和含水量试验

一、密度试验

(一)、概述

土的密度?是指土的单位体积质量,是土的基本物理性质指标之一,其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度,是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据,也是挡土墙压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。

(二)、试验方法及原理

密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土,宜采用环刀法;对于易碎裂、难以切削的土,可用蜡封法;对于现场粗粒土,可用灌水法或灌砂法。

环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法,环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。

环刀法操作简便且准确,在室内和野外均普遍采用,但环刀法只适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。

1、仪器设备

(1)恒质量环刀,内径6.18cm(面积30cm2)或内径7.98cm(面积50cm2),高20mm,壁厚1.5mm;

(2)称量500g、最小分度值0.1g的天平;

(3)切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。

2、操作步骤

(1)按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样,其直径和高度应大于环刀的尺寸,整平两端放在玻璃板上。

(2)在环刀内壁涂一薄层凡士林,将环刀的刀刃向下放在土样上面,然后用手将环刀垂直下压,边压边削,至土样上端伸出环刀为止,根据试样的软硬程度,采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平,并及时在两端盖上圆玻璃片,以免水分蒸发。

(3)擦净环刀外壁,拿去圆玻璃片,然后称取环刀加土质量,准确至0.1g。

3、成果整理

按式下式分别计算湿密度和干密度:

??

式中 ?—湿密度(g/cm3),精确至0.01g/cm3; m—湿土质量(g); mm2?m1?VV

m2—环刀加湿土质量(g);

m1—环刀质量(g);

V—环刀容积(cm3)。

环刀法试验应进行两次平行测定,两次测定的密度差值不得大于0.03 g/cm3 并取其两次测值的算术平均值。

4、试验记录

密度试验记录见试验报告中的土的侧限压缩试验(固结试验)中的表格。

二、含水量试验

(一)、概述

土的含水量w是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值,以百分数表示。

含水量是土的基本物理性质指标之一,它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化,它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态,可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态,也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据,也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。

2

二、试验方法及原理

含水量试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等,其中以烘干法为室内试验的标准方法。再此仅介绍烘干法。

烘干法是将试样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法,是室内测定含水率的标准方法。

1、仪器设备

(1)保持温度为105~110℃的自动控制电热恒温烘箱;

(2)称量200g、最小分度值0.01g的天平;

(3)玻璃干燥缸;

(4)铝制称量盒。

2、操作步骤

(1)从土样中选取具有代表性的试样15~30g(有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g),放入称量盒内,立即盖上盒盖,称盒加湿土质量,准确至0.01g。

(2)打开盒盖,将试样和盒一起放入烘箱内,在温度105~110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间,对于粘土和粉土宜烘8~10h,对于砂土宜烘6~8h。对于有机质超过干土质量5%的土,应将温度控制在65~70℃的恒温下进行烘干。

(3)将烘干后试样和盒从烘箱中取出,盖上盒盖,放入干燥器内冷却到室温。

(4)将试样和盒从干燥器内取出,称盒加干土质量,准确至0.01g。

3、成果整理

计算含水量:

w?

式中 w—含水量(%),精确至0.1%; m1?m2?10%0m2?m0

m1—称量盒加湿土质量(g);

m2—称量盒加干土质量(g);

m0—称量盒质量(g)。

含水量试验须进行二次平均测定,每组学生取两次土样测定含水量,取其算术平均值作为最后成果。但两次试验的平均差值不得大于下列规定:

含水量测定的平行差值

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

4含水量的试验记录见土的液、塑限试验中的表格及侧限压缩试验中的表格。

实验二 土的液、塑限试验

(一)、试验目的

细粒土由于含水量不同,分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水量;塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水量。

本试验的目的是测定细粒土的液限、塑限,计算塑性指数、给土分类定名,共设计、施工使用。

(二)、试验方法和适用范围

3

1、试验方法

土的液、塑限试验:采用液塑限联合测定法;

土的塑限试验:采用搓滚法;

土的液限试验:采用碟式仪法。

2、适用范围

适用于粒径小于0.5mm颗粒组成及有机质含量不大于干土质量5%的土。

(三)、液塑限联合测定法试验

1、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40—50mm,高30—40mm;③天平:称量200g,分度值0.01g;④其他:烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径0.5mm的筛、凡士林等。

2、操作步骤

液限、塑限联合试验,原则上采用天然含水量的土样制备试样,但也允许采用风干土制备试样。

(1)、本次试验原则上应采用天然含水率的土样进行,也允许用风干土制备土样,土样过0.5mm筛后,喷洒配制一定含水率的土样,然后装入密闭玻璃广口瓶内,润湿一昼夜备用(土样制备工作实验室已预先做好)。

(2)、将已制备好的土样取出,放在搪瓷碗中加水或电吹风吹干并调匀后,密实地装入试样杯中(土中不能有孔洞),高出试样杯口的余土,用刮土刀刮平,随即将试样杯放在升降底座上。把空铝盒的质量m0称出,并记录盒盖号(盒盖和盒身应同号)。

(3)、接通电源,按下“开”按钮,把装有透明光学微分尺的圆锥仪,在锥体上抹以薄层凡士林,使电磁铁吸稳固锥仪。并使光学微分尺垂直于光轴(可从屏幕上观察,刻度线清晰,并在屏幕居中位置)。

(4)、调节零点,使读数屏幕上的零线与光学微分尺影像零线重合,按下“手”(即手动)按钮,使仪器处于备用状态。

(5)、转动升降座,待试样杯上升到土面刚好与圆锥仪锥尖接触时,“接触”灯亮,按“手动复位”按钮,圆锥仪自由下落,历时5秒,当读数绿灯亮时,立即从读数屏幕上读出圆锥仪下沉深度。

(6)、把升降座降下,细心取出试样杯,剔除锥尖处含有凡士林的土,取出锥体附近的试样不少于10g放入称量铝盒内,称量得质量m1,并记下盒号,测定含水率。

(7)、将称量过的铝盒,放入烘箱;在105℃~110℃的温度下烘至恒量,取出土样盒放入玻璃干燥皿内冷却,称干土的质量m2。

(8)、重复2~7条的步骤,测试三种含水率土样的圆锥入土深度和含水率(圆锥入土深度宜为3~4mm,7~9mm,15~17mm)。

3、计算与制图

(1) 计算含水量: w?mwm1?m2??100% msm2?m0

(2)绘制圆锥下沉深度h与含水量w的关系曲线

以含水量为横坐标,圆锥下沉深度为纵坐标,在双对数纸上绘制h~w的关系曲线。如图所示。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。

(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10mm所对应的含水量为液限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

4

塑性指数: IP?wL?wP 液性指数: IL?

(5)按规范规定确定土的名称

4、本试验记录格式详见实验报告。

w?wP IP

实验三 土的侧限压缩试验(固结试验)

(一)、试验目的

本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力,或孔隙比和压力的关系,变形和时间的关系,以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。

(二)、标准固结试验

1、仪器设备

①固结容器;②加压设备;③变形测量设备;④其他:刮土刀、天平、秒表等。

2、试验步骤

(1)根据工程需要,切取原状土试样或制备给定密度与含水量的扰动土样。

(2)按试验一、二的方法,测定试样的密度及含水量。

(3)在固结容器内放置护环、透水板和薄滤纸,将带有环刀的试样,小心装入护环内,然后在试样上放薄滤纸、透水板和加压盖板,置于加压框架下,对准加压框架的正中,安装量表。

(4)施加1kPa的预压压力,使试样与仪器上下各部分之间接触良好,然后调整量表,使指针读数为零。

(5)确定需要施加的各级压力。根据教学要求,本次加压等级为50、100、200kpa三级。

(6)每级荷载经30分钟记下测微表读数,读数精确到0.01mm。 记录测微表读数R1、R2、R3(测微表的一小格是0.01mm)。(可在三联固结仪上同时操作三组试样,三组试样的物理性质指标相同,加荷大小不同,可以分别是50、100、200kpa)

(7)试验结束后,迅速拆除仪器部件,取出带环刀的试样。

3、计算与制图

(1)按下式计算试样的初始孔隙比e0

e0??wGs(1?0.01w0)?1?0

式中:ρ0—试样初始密度(做两组试验取平均值) g/cm3;

?0?mm2?m1 ?VV

其中环刀的容积V=30×2=60cm2;

环刀质量m1 (g);

环刀与湿土的总质量m2 (g)。

w0—试样的初始含水量(烘干法,与塑限含水量测定方法同,做两组试验取平均值)%。

(2)按下式计算各级压力下固结稳定后的孔隙比ei

ei?e0?(1?e0)?Si

h0

式中:ΔSi—某级压力下试样的变形量,mm;

h0——试样初始高度,mm。

(3)按下式计算某一级压力范围内的压缩系数

?1?2?e1?e2 p2?p1

5

(4)绘制e~p的关系曲线

以孔隙比e为纵坐标,压力p为横坐标,将试验成果点在图上,连成一条光滑曲线。

(5)要求:用压缩系数(工程上常用P1=0.1Mpa,P2=0.2Mpa)判断土的压缩性。

4、本试验记录格式详见实验报告

注意事项:

1、 测微表的转动是倒转,读数是表内圈小字的数。如外圈是70,读数是内圈30。

2、 加荷载时砝码质量值是累加的。如50kpa是吊盘+0.319kg+0.637kg。

3、 节约滤纸,可重复使用,不可扔掉。

4、 请各组长严格监督本组实验过程及打扫好卫生。

实验四 土的剪切试验

(一)、试验目的

直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4个试样,分别在不同的垂直压力p下,施加水平剪切力进行剪切,测得剪切破坏时的剪应力τ。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标:内摩擦角φ和粘聚力c。

(二)、试验方法与适用范围

1、试验方法

快剪试验:在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。

固结快剪试验: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。

慢剪试验: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。

2、适用范围:适用于测定细粒土的抗剪强度指标c和φ及土颗粒的粒径小于2mm的砂土的抗剪强度指标φ。渗透系数k大于10-6cm/s的土不宜作快剪试验。

(三)快剪试验

1、仪器设备

应变控制式直剪仪:剪切盒、垂直加压框架、测力计、推动机构等;

位移计(百分表):量程5~10mm,分度值0.01mm;

天平、环刀、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、直尺等。

2、操作步骤

(1)试样制备(a、粘性土):从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度和含水量的扰动土试样。按规范规定,测定试样的密度及含水量。对于扰动土样需要饱和时,按规范规定的方法进行抽气饱和。 试样制备(b、砂土):取过2mm的风干砂样(需风干、碾碎后过筛)进行试验。

(2) 试样安装:

对准上下盒,插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环刀平口向下,对准剪切盒口,在试样顶面放湿滤纸和透水板,然后将粘土试样徐徐推入剪切盒内,移去环刀,放入传压板。(是砂土则放干滤纸,将砂装入剪切容器内,拂平表面,用硬木块或压样器轻轻敲打,达到预定干密度,依次放上干滤纸和透水板和传压板)转动手轮,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、加压框架,安装垂直位移计,测记起始读数。

(3)施加垂直压力:一个垂直压力相当于现场预期的最大压力p,一个垂直压力要大于p,其他垂直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa,各级垂直压力可一次轻轻施加,若土质软弱,也可以分级施加以防试样挤出。

(4)(此处注意★)拔去固定销,开动秒表,以0.8~1.2mm/min的速率剪切(手轮调节档中的慢速档),使试样在3~5min剪损。

剪损的标准:①当测力计的读数达到稳定,或有明显后退表示试样剪损;②一般宜剪切至剪切变形达到4mm;③若测力计的读数继续增加,则剪切变形达到6mm为止。

6

(5)剪切结束后,吸去剪切盒中积水,倒转手轮(手轮调节档中的快速档),尽快移去垂直压力、框架、加压盖板等。取出试样,测定剪切面附近的含水量。

3、计算与制图

(1)计算: 按下式计算试样的剪应力

??CR

式中:C—测力计率定系数,kpa/0.01mm;(查操作台上的仪器说明,按本组量力环编号查询) R—测力计读数,0.01mm;

(2)制图:以抗剪强度τf为纵坐标,垂直压力p为横坐标(纵横坐标比例相同),绘制抗剪强度τf与垂直压力p的关系曲线。

4、本试验记录格式详见实验报告。

7

土力学实验报告

日 期___________ 专 业___________ 班 级___________ 实 验 人__________ 组 长___________ 成 员

铜 陵 学 院 8

试验一 密度试验和含水量试验 密度试验的记录填在试验三中表格中。 含水量试验的记录填在试验二、三中表格中。

试验二 粘性土的液限、塑限的测定

一、实验目的

二、仪器设备

三、操作步骤

四、记录格式

9

试验日期 计算者: 校核者:

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

10

试验三 土的侧限压缩试验(固结试验)

一、实验目的

二、仪器设备

三、操作步骤

四、记录格式

试验日期 计算者: 校核者:

(1)密度记录表

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

(2

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

(3)压缩记录表

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

(注:h0=20mm)

本次实验是教学实验,由于时间限制,采用的是压缩1小时后的读数,实际的压缩稳定是指试样在1小时内变形量小于0.01mm的读数。)

12

五、压缩曲线

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

六、实验的心得体会(写出试验得到指标的用途,分析试验的成败原因及注意事项) 13

试验四 土的直剪试验

一、实验目的

二、仪器设备

三、操作步骤

四、记录格式

试验日期 计算者: 校核者:

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

土木本土力学试验指导书及报告书铜陵

五、抗剪强度曲线(注意纵横坐标比例要一致)

六、实验的心得体会(写出试验得到指标的用途,分析试验的成败原因及注意事项)

15

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