土工試驗指導書

1、 1土的基本性質(zhì)試驗 1.1密度試驗 一、概述 密度試驗的目的是測定土的密度，以了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其他物理 性質(zhì)指標和工程設(shè)計以及控制施工質(zhì)量之用，這里所指的密度是天然密度。密度試驗方法 有環(huán)刀法，蠟封法，灌水法，灌砂法等。這里僅介紹環(huán)刀法，該實驗方法僅適用于細粒土。 二、儀器設(shè)備 1、環(huán)刀：內(nèi)徑 61.8mm和79.8mm，高度20mm。 2、天平：稱量500g,最小分度值 0.1g；稱量200g，最小分度值 0.01g。 3、切土刀，毛玻璃板或圓玻璃片等。 三、試驗步驟 1、稱取環(huán)刀質(zhì)量。 2、根據(jù)試驗要求用環(huán)刀切取試樣，其直徑和高度應(yīng)大于環(huán)刀的尺寸，整平兩端放在 玻璃板上

2、，切取試樣時應(yīng)在環(huán)刀內(nèi)壁涂一層凡士林。 3、將環(huán)刀的刀口向下放在土樣上，垂直下壓，并用切土刀沿環(huán)刀外側(cè)切削土樣，邊 壓邊削至土樣高出環(huán)刀。 4、根據(jù)試樣的軟硬采用鋼絲鋸或切土刀整平環(huán)刀兩端土樣，兩端蓋上平滑的圓玻璃 片，以免水分蒸發(fā)，擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀和土的總質(zhì)量。 四、計算與記錄 1、試樣的密度，按下式計算： (1.1) 3 2、 本試驗應(yīng)進行兩次平行測定，兩次測定的差值不得大于0.03g/cm，取兩次測定的 平均值。 3、記錄 環(huán)刀法試驗的記錄格式如下： 土樣編號 試驗方法 試驗者 計算者試驗日期校核者 試樣編號 環(huán)刀號 環(huán)刀質(zhì)量 (g) 環(huán)刀+濕土質(zhì)量 (g) 濕土質(zhì)量 (g) 試樣體

3、積 (cm3) 密度 (g/cm3) 平均密度 (g/cm3) 1.2含水量試驗 一、概述 含水量試驗的目的測定土的含水量，以了解土的含水情況， 含水量是計算土的干密度、 孔隙比、液性指數(shù)、飽和度和其他物理性質(zhì)不可缺少的一個基本指標。含水量測定方法有 烘干法、酒精燃燒法以及炒干法等。烘干法試驗：適用于粗粒土、細粒土、有機質(zhì)土和凍土。 二、儀器設(shè)備 1、 電熱烘箱：應(yīng)能控制溫度為105110C。 2、 天平：稱量200g,最小分度值O.OIg,稱量1000g，最小分度值 0.1g。 3、 干燥器(通常用裝有氯化鈣干燥劑)。 4、稱量盒，削土刀，玻璃板或盛土容器等。 三、試驗步驟 1、稱取稱量盒質(zhì)

4、量。 2、 取具有代表性試樣 1530g或用環(huán)刀中的試樣，有機質(zhì)土、砂類土和整體狀構(gòu)造 凍土為50g，放入稱量盒內(nèi)，蓋上盒蓋，稱盒加濕土質(zhì)量，準確至0.01g。 3、 打開盒蓋，將盒置于烘箱內(nèi)，在105110C的恒溫下烘至恒量。烘干時間對粘土、 粉土不得少于8h,對砂土不得少于6h,對含有機質(zhì)超過干土質(zhì)量5 %的土，應(yīng)將溫度控制 在6570C的恒溫下烘至恒量。 4、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，準確至 0.01g。 四、計算與記錄 1、計算 ms 試樣的含水量，按下式計算，準確至0.1%。 (1.2) 式中：mw水的質(zhì)量，g; ms 干土質(zhì)量， g

5、。 本試驗必須對兩個試樣進行平行測定，測定的差值：當含水量小于40%時為1%；當 含水量等于、大于 40%時為2%，取兩個測值的平均值，以百分數(shù)表示。 2、記錄 含水量試驗的記錄格式如下： 土樣編號 試驗方法 試驗者 計算者試驗日期校核者 盒號 盒質(zhì)量 盒+濕土 盒+干土 水的質(zhì)量 干土質(zhì)量 含水量 平均含水量 (g) 質(zhì)量(g) 質(zhì)量(g) (g) (g) (%) (%) 1.3 比重試驗 一、概述 土粒比重是指土在溫度 100105C下恒重時的質(zhì)量與同體積蒸餾水在4匸時質(zhì)量的比值。 土粒比重是計算土的孔隙比、飽和度以及其他物理力學指標不可缺少的一個基本指標。試 驗方法有比重瓶法、浮稱法和虹

6、吸管法，這里僅介紹比重瓶法。比重瓶法適用于粒徑小5mm 土。 二、儀器設(shè)備 1、比重瓶：容積100mL或50mL,分長頸和短頸兩種。 2、 恒溫水槽：準確度應(yīng)為1C。 3、砂?。簯?yīng)能調(diào)節(jié)溫度。 4、天平：稱量 200g，最小分度值 0.001g。 5、 溫度計：刻度為 050C，最小分度值為05C。 三、試驗步驟 1、稱比重瓶的質(zhì)量。 2、 將比重瓶烘干。稱烘干試樣15g （當用50mL的比重瓶時，稱烘干試樣10g）裝入 比重瓶，稱試樣和瓶的總質(zhì)量，準確至0.001g。 3、向比重瓶內(nèi)注入半瓶純水，搖動比重瓶，并放在砂浴上煮沸，煮沸時間自懸液沸 騰起砂土不應(yīng)少于 30min，粘土、粉土不得少于

7、 1h。沸騰后應(yīng)調(diào)節(jié)砂浴溫度，比重瓶內(nèi)懸 液不得溢出。對砂土宜用真空抽氣法；對含有可溶鹽、有機質(zhì)和親水性膠體的土必須用中 性液體（煤油）代替純水，采用真空抽氣法排氣，真空表讀數(shù)宜接近當?shù)匾粋€大氣負壓值， 抽氣時間不得少于1h。 4、將煮沸經(jīng)冷卻的純水（或抽氣后的中性液體）和注入裝有試樣懸液的比重瓶置于 恒溫水槽內(nèi)至溫度穩(wěn)定，且瓶內(nèi)上部懸液澄清。當用長頸比重瓶時注純水至刻度處；當用 短頸比重瓶時應(yīng)將純水注滿，塞緊瓶塞，多余的水分自瓶塞毛細管中溢出。取出比重瓶， 擦干瓶外壁，稱比重瓶、水、試樣總質(zhì)量，準確至0.001g;并應(yīng)測定瓶內(nèi)的水溫，準確至 0.5 Co 5、倒去懸液、洗凈比重瓶，并注入室溫

8、的蒸餾水至近滿，把瓶塞塞緊，待多余的水 分從瓶塞的毛細管中溢出。擦小孔上和比重瓶外的水、秤瓶水質(zhì)量，準確至0.001g。 四、計算與記錄 1、計算 土粒的比重，應(yīng)按下式計算： ms ds-dwt（1.3） mbw md _ mbws 式中：mbw比重瓶、水總質(zhì)量，g; mbws比重瓶、水、試樣總質(zhì)量，g; dwt水在t C時的比重。 2、記錄 比重瓶法試驗的記錄格式如下： 土樣編號 試驗方法 試驗者 計算者試驗日期校核者 比重 瓶號 溫度 (C) 液體 比重 比重瓶質(zhì)量 (g) 干土質(zhì)量 (g) 瓶+液體質(zhì)量 (g) 瓶+液體+干土 總質(zhì)量 (g) 比重 平均值 水的密度表 溫度 水的密度 溫

9、度 水的密度 溫度 水的密度 C) (g/cm3) (C) (g/cm3) (C) (g/cm3) 4.0 1.0000 15.0 0.9991 26.0 0.9968 5.0 1.0000 16.0 0.9989 27.0 0.9965 6.0 0.9999 17.0 0.9988 28.0 0.9962 7.0 0.9999 18.0 0.9986 29.0 0.9959 8.0 0.9999 19.0 0.9984 30.0 0.9957 9.0 0.9998 20.0 0.9982 31.0 0.9953 10.0 0.9997 21.0 0.9980 32.0 0.9950 11.0

10、 0.9996 22.0 0.9978 33.0 0.9947 12.0 0.9995 23.0 0.9975 34.0 0.9944 13.0 0.9994 24.0 0.9973 35.0 0.9940 14.0 0.9992 25.0 0.9970 36.0 0.9937 5 2界限含水量試驗 一、概述 界限含水量試驗包括液限試驗和塑限試驗。液限是區(qū)分粘性土的可塑狀態(tài)和流動狀態(tài) 的界限含水量，塑限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水量。目的是測定土的 液限和塑限，用以計算土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)，作為粘土類土的分類、判定稠度狀態(tài)以 及估算地基土承載力等的一個依據(jù)。試驗方法有聯(lián)合測定法

11、、碟式儀法、滾搓法等，這里 僅介紹聯(lián)合測定法。聯(lián)合測定法適用于粒徑小于0.5mm以及有機質(zhì)含量不超過土顆粒干質(zhì) 量5%的細粒土，如果有機質(zhì)含量在5% 10%之間，仍允許按本試驗方法進行，但必須在 記錄中注明。 二、試驗原理 界限含水量中的液、塑限試驗，各國通常是采用碟式儀測定液限，而塑限是采用手工 操作的搓滾法，即試樣搓滾至3 mm時試樣發(fā)生裂縫和斷裂時相應(yīng)的含水量。這兩種方法 受儀器和人為因素的影響很大。為此，我國從20世紀50年代就采用質(zhì)量為 76 g，傾角為 30的圓錐，貫人深度為 10mm作為液限的標準，并且探討過代替搓滾法的其他方法。經(jīng) 過20多年的經(jīng)驗積累和對比試驗，與碟式儀和搓滾

12、法進行了相關(guān)分析，根據(jù)重塑粘性土 含水量與強度之間的唯一關(guān)系，確定了等效于碟式儀和搓滾法的圓錐儀的貫人深度，從而 建立了液、塑限聯(lián)合試驗的測定方法。 試驗研究表明圓錐人土深度 (h)與粘性土的含水量 (w)成良好的雙對數(shù)關(guān)系: lg h =-lg w c 2 (2.1) 7 圖2.1光電式液、塑限聯(lián)合試驗儀 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 -線路板；14 -水準器 該關(guān)系就是液、塑限聯(lián)合測定方法的理論基礎(chǔ)。 三、儀器設(shè)備 1、聯(lián)合測定儀：包括帶標尺的圓錐

13、儀、電磁鐵、 顯示屏、控制開關(guān)和試樣杯。圓錐質(zhì)量為76g，錐角 為300 ;讀數(shù)顯示宜采用光電式、游標式和百分表式； 試樣杯內(nèi)徑為 40mm，高度為30mm。 2、天平：稱量 200g,最小分度值 0.01g。 四、試驗步驟 1、 本試驗宜采用天然含水量試樣，當土樣不均勻 時，采用風干試樣，當試樣中含有粒徑大于0.5mm的 土粒和雜物時，應(yīng)過 0.5mm篩。 2、當采用天然含水量土樣時， 取代表性土樣250g ; 采用風干試樣時，取 0.5mm篩下的代表性土樣 200g, 將試樣放在橡皮板上用純水將土樣調(diào)成均勻膏狀，放 入調(diào)土皿，浸潤過夜。 3、將制備的試樣充分調(diào)拌均勻，填入試樣杯中， 填樣時

14、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、將試樣杯放在聯(lián)合測定儀的升降座上，在圓錐上抹一薄層凡士林，接通電源，使 電磁鐵吸住圓錐。 5、調(diào)節(jié)零點，將屏幕上的標尺調(diào)在零位，調(diào)整升降座，使圓錐尖接觸試樣表面，指 示燈亮時圓錐在自重下沉入試樣，經(jīng)5s后測讀圓錐下沉深度（顯示在屏幕上），取出試樣 杯，挖去錐尖入土處的凡士林，取錐體附近的試樣不少于10g,放入稱量盒內(nèi)，測定含水 量。 6、 將全部試樣再加水或吹干并調(diào)勻，重復(fù)本條3至5款的步驟分別測定第二點、第 三點試樣的圓錐下沉深度及相應(yīng)的含水量。液塑限聯(lián)合測定應(yīng)不少于三點（圓錐入土深度 宜為 45mm，910mm

15、， 1618mm ）。 五、計算與記錄 1、試樣的含水量按下式計算： 0 =（匹-1） 100（ 2.2） md 式中：md干土質(zhì)量，g; mo濕土質(zhì)量，g。 2、以含水量為橫坐標，圓錐入土深度為縱坐標在雙對數(shù)坐標紙上繪制關(guān)系曲線，三 點應(yīng)在一直線上。當三點不在一直線上時，通過高含水量的點和其余兩點連成二條直線， 在下沉為2mm處查得相應(yīng)的2個含水量，當兩個含水量的差值小于 2%時，應(yīng)以兩點含水 量的平均值與高含水量的點連一直線，當兩個含水量的差值大于、等于2%時，應(yīng)重做試 驗。 汩豐非壬曲三社E 廠匸- /T :士二二一二二二 / 土二仍I： 尸一滬一 / / / / % 7 / 7 1 d

16、 / / 20 15 my度深土入錐圓 10 ) 7 5 4 3 2 024602050 含水量，（%） 圖2.2 S，關(guān)系曲線 3、 在含水量與圓錐下沉深度的關(guān)系圖上查得下沉深度為17mm所對應(yīng)的含水量為液 限，查得下沉深度為 10mm所對應(yīng)的含水量為10mm液限，查得下沉深度為 2mm所對應(yīng) 的含水量為塑限，取值以百分數(shù)表示，準確至0.1%。 4、塑性指數(shù)應(yīng)按下式計算： I p = l p( 2.3) 式中：Ip塑性指數(shù)； 液限，； 塑限,%。 5、液性指數(shù)應(yīng)按下式計算： (2.4) 6、液、塑限聯(lián)合測定法試驗的記錄格式見下表： 土樣編號 試驗方法 試驗者 計算者 試驗日期 校核者 圓錐下

17、沉深度 (mm) 盒號 盒質(zhì)量 (g) 盒+濕土 質(zhì)量 (g) 盒+干土 質(zhì)量 (g) 干土質(zhì)量 (g) 水的質(zhì)量 (g) 含水量 (%) 平均含水量 (%) 3滲透試驗 一、概述 滲透試驗的目的是測定土的滲透系數(shù)，驗證達西定律。滲透試驗的方法有常水頭滲透 試驗和變水頭滲透試。常水頭滲透試驗適用于砂性土，變水頭滲透試驗適用于粘性土。試 驗采用的純水，應(yīng)在試驗前用抽氣法或煮沸法進行脫氣。試驗時的水溫，宜高于室溫34C。 二、試驗原理 1、常水頭試驗 常水頭的意義就是在整個試驗過程中保持水頭為常數(shù)。根據(jù)達西定律可知流過試樣的 水量跟試樣的橫截面積、試樣的上下水位差和滲流時間成正比，跟滲流路徑（即試

18、樣高度） 成反比，該比例常數(shù)就是滲透系數(shù)，即： 整理得: Aht 式中：k 滲透系數(shù)，cm/s ； A 試樣橫截面積，cm2； l -滲流路徑（即試樣高度），cm； h 常水頭，cm； t -滲流時間，S； Q 3 -t時間內(nèi)的滲透水量，cm。 k 且 （3.1） 13 2、變水頭試驗 細粒土由于滲透系數(shù)很小，單位時間內(nèi)滲透水量很小，測定滲透水量所需時間很長， 受蒸發(fā)和溫度變化影響的實驗誤差大，故采用變水頭試驗。所謂變水頭試驗就是在整個試 驗過程中，水頭差隨時間變化的試驗方法。試驗過程中，某一時間t作用于試樣上的水頭 為h，經(jīng)過dt時間間隔以后，變水頭管的水位降落 dh,則從時間t至t+dt時

19、間間隔內(nèi)流經(jīng) 試樣的水量dQ為： dQ 一 -adh (3.2a) 式中：a變水頭管的橫截面積，cm2。負號表示水量 Q隨水頭h的降低而增加。 根據(jù)達西定律，在 dt時間間隔內(nèi)流經(jīng)試樣的水量dQ為: dQ =kiAdt -k-Adt l 由式3.2a和式3.2b得： dt = - al dh kAh 兩邊積分，并注意到試驗中，t=t!的水頭高度為 （3.2b） （3.2c） hi，t=t2的水頭高度為h2，則有: dt = f al dh 1h1 kAh (3.2d) t2 - t1 kA h2 (3.2e) kIn (3.2) A(t2 - ti )h2 或者 alh k =2.3log(3

20、.3) A(t2 - t )h2 式中：h起始時刻ti時的水頭，cm; h2結(jié)束時刻t2時的水頭，cm; 其他符號意義同前。 三、常水頭滲透試驗 (一) 、儀器設(shè)備 常水頭滲透儀裝置由金屬封底圓筒，金屬孔 板、濾網(wǎng)、測壓管、供水瓶和量杯等組成。金屬封 底圓筒內(nèi)徑為10cm，高為40cm .當使用其他尺寸 的試樣筒時，試樣筒內(nèi)徑應(yīng)大于試樣最大粒徑的10 倍。 另有木錘、秒表等。 (二) 、實驗步驟 1、裝好儀器，量測濾網(wǎng)至筒頂?shù)母叨?，將調(diào) 節(jié)器與供水管相連，從滲水孔向試樣筒充水至高出 濾網(wǎng)頂面。 2、取具有代表性的風干土樣 34kg，測定其 風干含水量。將風干土樣分層裝入試樣筒內(nèi)，用木 槌輕輕擊

21、實并根據(jù)預(yù)定的孔隙比控制試樣厚度。 當 試樣中含粘粒時，應(yīng)在濾網(wǎng)上鋪2cm厚的粗砂作為 過濾層，防止細粒流失。每層試樣裝完后，從滲水 孔向試樣筒充水至試樣頂面，使試樣逐漸飽和，最 后一層試樣應(yīng)高出測壓管34cm,并在試樣頂面鋪 2cm礫石作為緩沖層。當水面高出試樣頂面時，應(yīng) 繼續(xù)充水至溢水孔有水溢出。 7 圖3.1常水頭滲透儀裝置 I. 金屬圓筒；2.金屬孔板；3.測壓管； 4.溢水管；5.調(diào)節(jié)管；6.滑動支架； 7.供水瓶；8.止水夾；9.溫度計；10.量杯; II. 礫石層；12.鋼絲篩布濾網(wǎng)；13.試樣 3、稱剩余土樣的質(zhì)量，并計算試樣質(zhì)量和試 樣高度。 4、檢查測壓管水位，當測壓管水位

22、與溢水孔水位不平時，用吸球調(diào)整測壓管水位， 直至兩者水位齊平。 5、提高調(diào)節(jié)管至溢水孔以上，將供水管放人試樣筒內(nèi)，開止水夾，使水由頂部注入 試樣筒，降低調(diào)節(jié)管至試樣上部1/3高度處，形成水位差使水滲入試樣，經(jīng)過調(diào)節(jié)管流 出。調(diào)節(jié)供水管止水夾，使進入試樣筒的水量多于滲出的水量，溢水孔始終有水溢出，保 持試樣筒內(nèi)水位不變，試樣處于常水頭下滲透。 6、當測壓管水位穩(wěn)定后，測記水位。并計算各測壓管之間的水位差。按規(guī)定時間記 錄滲出水量，接取滲出水量時，調(diào)節(jié)管口不得浸入水中，測量進水和出水處的水溫，取平 均值。 7、降低調(diào)節(jié)管至試樣的不同高度處重復(fù)測定，當不同水力坡降下測定的數(shù)據(jù)接近時， 結(jié)束試驗。 Q

23、時間t秒內(nèi)的滲出水量，cm3; l兩測壓管中心間的距離，cm; A試樣的斷面積，cm2; h平均水位差， cm； h =巾 2 t時間，s。 標準溫度下的滲透系數(shù)應(yīng)按下式計算： k2o = kt（ 3.4） 20 式中 k20標準溫度（20C）時試樣的滲透系數(shù)，cm/s; t TC時水的動力粘滯系數(shù)，kPa s; 20 20 C時水的動力粘滯系數(shù)，kPa s。 根據(jù)計算的滲透系數(shù)，應(yīng)取34個在允許差值范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)的平均值，用以作為試 樣在該孔隙比下的滲透系數(shù) （允許差值不大于2 10-n）。 當進行不同孔隙比下的滲透試驗時，應(yīng)以孔隙比為縱坐標，滲透系數(shù)的對數(shù)為橫坐 標，繪制關(guān)系曲線。 常水頭滲

24、透試驗的記錄格式如下： 組別試驗日期試樣編號 孔隙比試樣高度 試樣面積測壓孔間距 cm 序 號 經(jīng) 過 時 間 (S) 測壓管水位(cm) 水位差(cm) 滲水 量 (cm3) t C滲 透系 數(shù) (cm/s) 水溫 (C) 校 正 系 數(shù) 10C 滲透 系數(shù) (cm/s) 平均 滲透 系數(shù) (cm/s) I 管 n 管 m 管 h1 h2 H 四、變水頭滲透試驗 (一) 、儀器設(shè)備 變水頭滲透裝置：由滲透容器、變水頭管、供水瓶、 進水管等組成滲透容器由環(huán)刀、透水石、套環(huán)上蓋和 下蓋組成。透水石的滲透系數(shù)，應(yīng)大于試樣的滲透系 數(shù)。變水頭管的內(nèi)徑，根據(jù)試樣的滲透系數(shù)選擇不同 尺寸，長度宜為lm以

25、上。 (二) 、試驗步驟 1、將裝有試樣的環(huán)刀裝入滲透容器，用螺母旋 緊，要求密封至不漏水不漏氣。并進行抽氣飽和。 2、將滲透容器的進水口與變水頭管連接。利用 供水瓶中的水向進水管充滿水，并滲入滲透容器，開 排氣閥，排除滲透容器底部的空氣，直至溢出水中無 氣泡，關(guān)排氣閥，放平滲透容器。 3、向變水頭管注水，使水升至預(yù)定高度，待水 位穩(wěn)定后開進水管夾，使水通過試樣，當出水口有水 溢出時開始測記，記錄起始水頭和起始時間，按預(yù)定 時間間隔測記水頭和時間變化，并測記出水口的水 圖3.2變水頭滲透裝置 1.變水頭管；2.滲透容器；3.供水瓶； 4.水源管；5.管夾；6.排氣管；7.出水管 4、將變水頭管

26、中的水位變換高度，待水位穩(wěn)定再進行測記水頭和時間變化。重復(fù)試 驗56次。 (三) 、計算與記錄 1、計算 滲透系數(shù)按下式計算: kt 二 2.3 aL log hl A(t2 tjh2 式中：a變水頭管的斷面積(cm2)。 標準溫度下的滲透系數(shù)，按下式計算： k20= kt 20 2、記錄 變水頭試驗記錄格式如下： 組別試驗日期 試樣編號 孔隙比試樣高度試樣面積變水頭管面積 序號 開始 時間b (S) 初水位h1 (cm) 終了 時間t2 (s) 終水位h2 (cm) 經(jīng)過 時間 (s) 比滲透 系數(shù) (cm/s) 水溫C ) 校正系數(shù) 譏0 20 C滲透 系數(shù) （cm/s） 平均滲透 系數(shù)

27、(cm/s) 水的動力粘滯系數(shù)、粘滯系數(shù)比t/ 20 溫度 C 十-6 q（10 ） kPa S q/阪 溫度 C 十-6 q（10 ） kPa S q/阪 溫度 C %10-6） kPa S q/阪 15.0 1.144 1.133 20.5 0.998 0.988 22.0 0.963 0.953 15.5 1.130 1.119 21.0 0.986 0.976 22.5 0.952 0.943 16.0 1.115 1.104 21.5 0.974 0.964 23.0 0.941 0.932 16.5 1.101 1.090 18.5 1.048 1.038 24.0 0.919 0

28、.910 17.0 1.088 1.077 19.0 1.035 1.025 25.0 0.899 0.890 17.5 1.074 1.066 19.5 1.022 1.012 26.0 0.879 0.870 18.0 1.061 1.050 20.0 1.010 1.000 27.0 0.859 0.850 # 4固結(jié)試驗 一、概述 固結(jié)試驗是將天然狀態(tài)下原狀土樣或人工制備的擾動土，制備成一定規(guī)格的試件，然 后置于壓縮儀內(nèi)，在不同荷載和有側(cè)限條件下測定其壓縮變形。目的是測定土的壓縮系數(shù)、 壓縮模量、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、固結(jié)系數(shù)及先期固結(jié)壓力等，用來判斷土的壓縮性和進 行變形計算。該實驗方

29、法適用于飽和的粘土，當只進行壓縮時，容許用非飽和土。 二、儀器設(shè)備 1、固結(jié)容器：由環(huán)刀、護環(huán)、透水板、水槽、力口 壓上蓋組成。 環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm和79.8mm,高度為20mm。 環(huán)刀應(yīng)具有一定的剛度，內(nèi)壁應(yīng)保持較高的光潔度， 宜涂一層硅脂或聚四氟乙烯。 透水板：氧化鋁或不受腐蝕的金屬材料制成， 其滲透系數(shù)應(yīng)大于試樣的滲透系數(shù)。 用固定式容器時， 頂部透水板直徑應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)徑0.2-0.5mm ;用浮環(huán) 式容器時上下端透水板直徑相等， 均應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)徑。 2、加壓設(shè)備：應(yīng)能垂直地在瞬間施加各級規(guī)定的 壓力，且沒有沖擊力，壓力準確度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標 準土工儀器的基本參數(shù)及通用技術(shù)條件GB

30、/T15406 的規(guī)定。 3、 變形量測設(shè)備：量程10mm,最小分度值為 0.01mm的百分表或準確度為全量程0.2%的位移傳感器。 4、固結(jié)儀及加壓設(shè)備應(yīng)定期校準，并應(yīng)作儀器變形校正曲線，具體操作見有關(guān)標準。 5、試樣制備同原狀土試樣制備的方法，并測定試樣的含水量和密度，取切下的余土 測定土粒比重。試樣需要飽和時，應(yīng)按有關(guān)標準進行抽氣飽和。 6、其他：天平、秒表、烘箱、鋼絲鋸、刮土刀、土盒等 三、實驗步驟 1、在固結(jié)容器內(nèi)放置護環(huán)、透水板和薄型濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀裝入護環(huán)內(nèi)，放 上導環(huán)，試樣上依次放上薄型濾紙、 透水板和加壓上蓋， 并將固結(jié)容器置于加壓框架正中， 使加壓上蓋與加壓框架中心對

31、準，安裝百分表或位移傳感器。（注意：濾紙和透水板的濕 度應(yīng)接近試樣的濕度） 2、施加1kPa的預(yù)壓力使試樣與儀器上下各部件之間接觸，將百分表或傳感器調(diào)整到 零位或測讀初讀數(shù)。 3、 分級施加壓力。第一級壓力的大小應(yīng)視土的軟硬程度而定，宜用12.5、25kPa或 50kPa。只需測定壓縮系數(shù)時， 最大壓力不小于 400kPa。壓力等級宜為12.5、25、50、100、 200、 400、 800、 1600、 3200kPa。 4、 需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時，初始段的荷重率應(yīng)小于 1 ,可采用0.5或0.25。 8 - .t- t 盟 5.透水石；6.量表；7量表架；8.試樣 15 施加的

32、壓力應(yīng)使測得的 elogp曲線下段出現(xiàn)直線段。對超固結(jié)土，應(yīng)進行卸壓、再加壓 來評價其再壓縮特性。 5、對于飽和試樣，施加第一級壓力后應(yīng)立即向水槽中注水浸沒試樣。非飽和試樣進 行壓縮試驗時，須用濕棉紗圍住加壓板周圍。 6、測記試樣高度變化。需測定沉降速率時，則施加每一級壓力后宜按下列時間順序 測記試樣高度變化， 即 6、15、1、215、4、6 15、9、12 15、16、20 15、25、30 15、 36、49、64、100、400、23h和24h,至穩(wěn)定為止。教學試驗受時間限制可選擇15、 1、215、4、6 15、9、1215、16、20 15、25。當不需測定沉降速率時，則施加每級

33、壓力后24h測記試樣高度變化作為穩(wěn)定標準。 7、如需做回彈試驗，可在某級壓力下固結(jié)穩(wěn)定后卸荷，直至退到第一級壓力，每次 卸荷至24h后測記試樣的回彈量。 t90固結(jié)度達到90%所需的時間，s。 時間對數(shù)法：對于某一級壓力，以量表讀數(shù)d為縱坐標，時間的對數(shù)為橫坐標，繪 制dlogt曲線，如圖4.5所示。在曲線的開始線段， 選任一時間ti,相對應(yīng)的變形值為 di, 再取時間t2= ti/4苛，相對應(yīng)的變形值為d2，則2 d2-di之值為d0i。如此再選取另一時間依 同法求得d02l、d03l、d04等，取其平均值即為理論零點d0,延長曲線的中部的直線段和過曲 線尾部數(shù)點作一切線的交點即為理論終點d

34、i00；則d50=（d0+ dl00）/2。對應(yīng)于d50的時間即 為試樣達到固結(jié)度為 50%所需的時間t5。按下式計算該壓力下的固系數(shù)系數(shù)Cv： 2 Cv (4.8) 0.197h t50 9、固結(jié)試驗的記錄格式如下： 組別 試驗者 試驗日期 試樣編號 試樣面積 cm2試樣初始高度 h0mm 初始孔隙比e0百分表初讀數(shù) 加壓歷時（h） 壓力(MPa) 百分表讀數(shù) 試樣變形量（mm） 孔隙比 5直接剪切試驗 一、概述 土的內(nèi)摩擦角：和粘聚力c是土壓力、地基承載力和土坡穩(wěn)定等強度計算必不可少的 指標。直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。該方法設(shè)備簡單、便于操作。 因此，應(yīng)用廣泛。按剪切速

35、率的不同，直剪試驗可分為快剪，固結(jié)快剪和慢剪三種試驗方 法?？旒羰窃谠嚇由鲜┘哟怪睉?yīng)力后，立即施加水平力，試樣在35分鐘內(nèi)剪壞；固結(jié)快 剪是在試樣上施加垂直應(yīng)力后，待排水固結(jié)穩(wěn)定，再立即施加水平力，試樣也在35分鐘 內(nèi)剪壞。慢剪無論在試樣上施加垂直應(yīng)力還是施加水平力過程中均允許試樣排水固結(jié)。剪 切過程中緩慢地施加水平力，使試樣剪壞。同一種土，由于試驗方法不同，得到土的抗剪 強度指標也不相同。這里只介紹快剪法試驗。 二、試驗原理 根據(jù)庫倫定律，土的抗剪強度與法向應(yīng)力成正比，用公式表示為： f =二 tan c（ 5.1） 式中：f抗剪強度，即破壞剪應(yīng)力（kPa） 圖5.1 土的強度曲線 二正應(yīng)力

36、， kPa； 內(nèi)摩擦角，度； c粘聚力，kPa。 直剪試驗就是根據(jù)這一原理，測定土 在不同壓力下，剪切破壞時破壞面上的剪 應(yīng)力，以剪應(yīng)力為縱坐標，垂直壓力為橫 坐標，繪制抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線， 如圖5.1所示，直線的傾角為內(nèi)摩擦角， 直線在縱坐標上的截距為粘聚力。 三、儀器設(shè)備 位移量測系統(tǒng)組成。 圖5.2應(yīng)變控制式直剪儀 1.螺桿；2.下盒；3.透水石；4.量表; 5.傳壓板；6.上盒；7.量力環(huán) 1、應(yīng)變控制式直剪儀：由剪切盒、垂 直加壓設(shè)備、剪切傳動裝置、測力計、 2、環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm，高 度 20mm。 3、位移量測設(shè)備：量程為 10mm，分度值為 0.01mm的百 分表；

37、或準確度為全量程 0.2% 的傳感器。 四、實驗步驟 1、試樣制備按原狀土試樣 制備的步驟進行，每組試樣不得 少于4個。 2、對準剪切容器上下盒，插入固定銷，在下盒內(nèi)放透水石和硬塑料薄膜，將帶有試 樣的環(huán)刀刃口向上，對準剪切盒口，在試樣上放硬塑料薄膜和透水石，將試樣小心地推入 剪切盒內(nèi)。 3、移動傳動裝置，使上盒前端鋼珠剛好與量力環(huán)接觸，依次放上傳壓板、加壓框架， 安裝水平位移量測裝置，并調(diào)至零位或測記初讀數(shù)。 4、根據(jù)工程實際和土的軟硬程度施加各級垂直壓力，對松軟試樣垂直壓力應(yīng)分級施 加，以防土樣擠出。施加壓力后，向盒內(nèi)注水，當試樣為非飽和試樣時，應(yīng)在加壓板周圍 包濕棉紗。 5、 施加垂直壓

38、力，拔去固定銷，開動秒表，立即以0.8mm/min （ 412轉(zhuǎn)/min ）的剪 切速度進行剪切，試樣每產(chǎn)生剪切位移0.20.4mm測記量力環(huán)和位移讀數(shù)，直至量力環(huán) 讀數(shù)出現(xiàn)峰值，應(yīng)繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時停機，記下破壞值；當剪切過程中量力 環(huán)讀數(shù)無峰值時，應(yīng)剪切至剪切位移為6mm時停機。 6、當需要估算試樣的剪切破壞時間，可按下式計算： tf = 50t50（ 5.2） 式中：tf 達到破壞所經(jīng)歷的時間（ min); t50 固結(jié)度達50%所需的時間（min ）。 7、剪切結(jié)束，吸去盒內(nèi)積水，退去剪切力和垂直壓力，移動加壓框架，取出試樣, 測定試樣含水量。 五、計算與記錄 1、剪應(yīng)力按下

39、式計算： kR（5.3） 式中：.試樣所受的剪應(yīng)力，kpa; k量力環(huán)系數(shù)，kPa/0.01mm ; 圖5.3 j.關(guān)系 圖5.4 土的強度曲線 R百分表讀數(shù)，0.01mm。 2、以剪應(yīng)力為縱坐標，剪切位移為橫坐標，繪制剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線，如圖 5.3所示，取曲線上剪應(yīng)力的峰值為抗剪強度，無峰值時，取剪切位移4mm所對應(yīng)的剪應(yīng) 力為抗剪強度。 3、以抗剪強度為縱坐標，垂直壓力為橫坐標，繪制抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線如 圖5.4所示，直線的傾角為內(nèi)摩擦角，直線在縱坐標上的截距為粘聚力。 4、快剪試驗的記錄格式見下表： 組別試驗者試驗日期 試驗方法 量力環(huán)系數(shù) k（ kPa/0.01mm）

40、百分表初讀數(shù) 試樣編號 垂直壓力（kPa） 百分表讀數(shù)（0.01mm） 剪應(yīng)力（kPa） 1.擊錘2.導筒3.護筒4.擊實筒 6擊實試驗 一、概述 擊實試驗是用錘擊使土密度增加的一種方法。土在一定的擊實效應(yīng)下，如含水量不同, 則所得的密度也不相同，能使土擊到最密狀態(tài)所要求的含水量，稱為最優(yōu)含水量，其相應(yīng) 的干密度稱最大干密度。試驗?zāi)康氖怯脴藴蕮魧嵎椒?，測定土的含水量與密度的關(guān)系，從 而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水量。試驗方法分輕型擊實和重型擊實。輕型擊實試驗適 用于粒徑小于 5mm的粘性土，重型擊實試驗適用于粒徑不大于20mm的土。這里僅介紹 輕型擊實試驗。 、儀器設(shè)備 1、擊實儀的擊實筒和擊錘尺寸應(yīng)符合下表規(guī)定: 錘底直徑 （mm） 錘質(zhì)量 （kg） 落高 (mm) 擊實筒 護筒高度 （mm） 內(nèi)徑（mm） 筒高（mm） 容積（cm3 ） 51 2.5 305 102 116 947.4 50 2、擊實儀的擊錘應(yīng)配導筒，擊錘與導筒間應(yīng)有足夠的間隙使錘能自由下落