地基與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1、【實(shí)驗(yàn)一】土的基本物理指標(biāo)測定一、密度試驗(yàn)土的密度測定方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等.環(huán)刀法適用于一般 黏性土；蠟封法適用于易碎裂的土或形狀不規(guī)則的堅(jiān)硬土； 灌水法和灌砂法適用 于現(xiàn)場測定原狀砂和礫質(zhì)土的密度。下面僅介紹環(huán)刀法。（一）試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的基本指標(biāo).（二）儀器設(shè)備1. 環(huán)刀：內(nèi)徑為 61.8 0. 15mm 或 79. 8 0. 15mm,高度為 20 士 0. 016mm。2. 天平：稱量500g，最小分度值0.1g;或稱量200g,最小分度值0. 01g。3. 鋼絲鋸、削土刀、玻璃片、凡士林等.（三）操作步驟1. 取直徑和高度略大于環(huán)刀的原狀土樣.放在玻璃片上。在天平上稱

2、環(huán)刀質(zhì) 量 rnl。2. 環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，將環(huán)刀刀口向下放在土樣上.用削土刀或鋼絲鋸將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，直到土樣上螬伸出環(huán)刀為止。將環(huán)刀兩端余土削去修平，然后攘凈環(huán)刀外璧，兩端蓋上玻璃片。m2。3. 將取好土樣的環(huán)刀放在天平上稱量，記下環(huán)刀加土總質(zhì)量4 計(jì)算土的密度：P =-（g/cm3）V V式中，V試樣體積（即環(huán)刀內(nèi)凈體積）（m3）;m試樣質(zhì)量（g）;mi環(huán)刀質(zhì)量（g）;m2環(huán)刀加試樣總質(zhì)量（g）。土的重力密度 丫 =gp=9.81 P（四）成果整理密度試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行測定，要求平行差值不大于0.03g/cm3,取其兩次試驗(yàn)結(jié)果的平均值。試驗(yàn)記

3、錄格式見表I。表1環(huán)刀號環(huán)刀質(zhì)量m1試樣體積V環(huán)刀加試樣質(zhì)量m2試驗(yàn)質(zhì)量m密度P平均密度P二、天然含水量試驗(yàn)測定土的含水量常用的方法有烘干法和酒精燃燒法。下面介紹酒精燃燒法。（一）試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的基本指標(biāo)。（二）儀器設(shè)備1. 天平：稱重2009,最小分度值0.01g。2. 無水酒精、稱量盒、火柴等。（三）操作步驟1. 取5I0g試樣，裝人稱量盒內(nèi)，稱濕土加盒總質(zhì)量州將無水酒精注入放有m2。2.計(jì)算含水量：=衛(wèi)二咚1OO%msm? m。試樣的稱量盒中，至出現(xiàn)自由液面為止，點(diǎn)燃盒中酒精，燒至火焰熄滅。一般燒 23次，待冷卻至室溫后稱干土加盒總質(zhì)量式中mw，ms-mO-試樣中水質(zhì)量（g）; 試樣中土

4、粒質(zhì)量（g）;-稱盒質(zhì)量（g）。（四）成果整理含水量試驗(yàn)也需進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)測定。當(dāng) CD V4O%時(shí)，平行差值不得大于 1 %;當(dāng)34O%,平行差值不得大于 2%。取兩次試驗(yàn)值的平均值。試驗(yàn)記錄 格式見表2。表2盒號稱量盒質(zhì)量mo濕土加盒總質(zhì)量mi干土加盒總質(zhì)量m2含水量3平均含水量、土粒相對密度（比重）試驗(yàn)測定土粒相對密度常用比重瓶法。比重瓶法適用于顆粒粒徑小于 5mm的土, 對于顆粒粒徑太于5mm的土，可采用虹吸筒法或浮稱法。下面僅介紹比重瓶法。（一）試驗(yàn)?zāi)康?測定土的基本指標(biāo)。 匚）儀器設(shè)備比重瓶（容量lOOmL）、天平（稱量2OOg,最小分度值O OO1g）、溫度計(jì)（量測 范圍O5O

5、C,精度O5OC），煮沸設(shè)備（電爐或酒精燈）、其他（蒸餾水、滴管、 恒溫水槽等）。試驗(yàn)圖I為比重瓶示意圖。（5（三）操作步驟1. 將比重瓶洗凈、烘干，稱比重瓶質(zhì)量mO精確至O.OOIg；取烘干后的土約I 5g, 裝入比重瓶內(nèi)，稱干土和瓶總質(zhì)量 m3，精確至O.OOIg。2. 在裝有干土的比重瓶中，注A蒸餾水至瓶的一半處，搖動(dòng)比重瓶，使干土完 全浸于水中然后將瓶放在電爐（或酒精燈）上煮。煮沸時(shí)間砂土、粉土一般不少于 3Omin，黏性土一般不少于Ih。煮沸時(shí)間自懸液沸騰時(shí)開始算，煮沸時(shí)應(yīng)常搖動(dòng) 比重瓶，且注意懸液不能溢出瓶外。3. 將比重瓶放進(jìn)恒溫水槽內(nèi)冷卻至室溫，注入煮沸過（排除氣泡）的蒸餾水至

6、瓶 頸中部。待瓶內(nèi)上部懸液澄清后，用滴管注人煮沸過的蒸餾水至瓶口，塞緊瓶塞，擦干瓶外水分，稱得比重瓶、水和土總質(zhì)量m2精確至0. OOlg。然后立即量測瓶內(nèi)水的溫度t。量測時(shí)，應(yīng)放在桌子上或用手指捏住瓶頸量測，不宜用手 握住比重瓶量測。4. 倒出懸液，洗凈比重瓶.裝滿煮沸過的蒸餾水，并使瓶內(nèi)溫度與步驟3中 稱量后測得的溫度t相同，塞緊瓶塞，擦干瓶外水分，稱得比重瓶和水總質(zhì)量mi精確至0. 001g。（四）成果整理計(jì)算土粒相對密度ds：,msPwtm3 - m。Pwtds =-； =-；+ m m2 Pw0m + m3 m m? Pw0式中 pt tc時(shí)水的密度（g/cm3）；IW0 4C時(shí)水的

7、密度，它等于1g/cm3；本試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)測定，取其平均值，要求平行差值不大于0. 02。試驗(yàn)記錄格式見表3。.比it 瓶 號.溫 度水密度比質(zhì)S冋一瓶釧干土囂質(zhì)量干土質(zhì)量瓶加水 總質(zhì)# m1瓶加水加+烏干土等體積的上料相對 密度*tlf.1 *1jfJi1總威fiJflSA1iC!DE=DCFGH-EF-GJ=誓就B111【試驗(yàn)二】黏性土的液限、塑限試驗(yàn)一、碟式儀液跟試驗(yàn)（一 ）試驗(yàn)?zāi)康挠米骷?xì)粒土分類依據(jù)和測定地基容許承載力的指標(biāo)。（二 ）儀器設(shè)備碟式液限儀（見試驗(yàn)圖2）、天平、盛土器、調(diào)土刀、稱量盒、烘箱、干燥器等。oo3z試驗(yàn)圖If碟：2支架t 3碟式液限儀庇座f 4蝎形軸（土樣

8、（三）操作步驟1制備土樣：取粒徑小于0. 5mm黏性土樣，分成若干份，各放人盛土器中， 分別加入不同數(shù)量的水，制備成不同稠度的試樣，蓋上濕布，靜置一晝夜。若采 用天然含水量試樣，可不靜置。2. 將制各好的試樣平鋪于銅碟前半部，用調(diào)土刀將試樣刮平，試樣厚度為lOmm, 然后用開槽器經(jīng)蝸行軸的中心沿銅碟直徑將試樣劃開，形成V形槽。3. 以2轉(zhuǎn)/秒的速度轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，使銅碟反復(fù)起落，擊在底座上，直至 V形槽兩 邊的試樣被振動(dòng)而合攏長度為13mm時(shí)為止，記錄擊數(shù)N，取槽兩邊附近的試樣 測含水量。4. 將不同含水量的試樣（4-5）重復(fù)步驟2、3。（四）成果整理計(jì)算含水量n =匹咒100%ms式中D nN擊下

9、試樣的含水量；m w 試樣中水的質(zhì)量（g）;m s 試樣中干土質(zhì)量（g）。在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪出數(shù) N與含水量D n關(guān)系直線。取直線上擊數(shù)為 25時(shí)對應(yīng) 的整數(shù)數(shù)含水量為試樣的液限D(zhuǎn) L。二、滾搓法塑限試驗(yàn)（一）試驗(yàn)?zāi)康?用作細(xì)粒土分類依據(jù)和測定地基容許承載力的指標(biāo)：（123（1.二）儀器設(shè)備.毛玻璃板：尺寸宜為 200mM 300mm .天平：最小分度值 0.010.001g.直徑為3mma的鐵絲、卡尺、稱量盒、蒸餾水、吹風(fēng)機(jī)、滴管、酒精等;三）操作步驟從液限試驗(yàn)制備好的土樣中取出約 30g，適當(dāng)吹風(fēng)調(diào)制成不粘手的土團(tuán)。取出一小塊土，捏成手指太小的橢圓形，放在毛玻璃棱上，用手掌輕輕滾搓。滾 搓

10、時(shí)注意手掌均勻施加壓力于土條上。 在任何情況下，土條幫不允許產(chǎn)生中空現(xiàn) 象：2 .若土條搓成直徑3mm時(shí)，產(chǎn)生裂縫并出現(xiàn)節(jié)節(jié)斷裂，這時(shí)試樣的含水量 即為塑限。取滾搓合格的土條35條，放人稱量盒內(nèi)，蓋緊盒蓋，測其含水量， 該含水量即為塑限CD P。由碟式液限儀法測得的液限 D L和滾搓法測得的塑限D(zhuǎn) P .可計(jì)算塑性指數(shù) Ip，并進(jìn)行土的定名?！驹囼?yàn)三】土的壓縮（固結(jié)）試驗(yàn)土的壓縮試_殮通過測定土樣的各級壓力P作用下產(chǎn)生的壓縮變形值，計(jì)算在 P作用下土樣相應(yīng)的孔隙比e,繪制土的壓縮曲線，計(jì)算土的壓縮系數(shù)口和壓縮 模量E。一、試驗(yàn)?zāi)康臏y定土樣的各級壓力P作用下產(chǎn)生的壓縮變形值；測定土樣在各級壓力P

11、作用下產(chǎn)生的孔隙比eo二、儀器設(shè)備壓縮儀（見試驗(yàn)圖3）、環(huán)刀、透水石、量表、天平、刮刀、鋼絲鋸、玻璃片、 秒表等。三、操作步驟（1）環(huán)刀取土，測環(huán)刀兩側(cè)余土的含水量和黏土相對密度。稱環(huán)刀加土總質(zhì)量 并計(jì)算試樣的密度。（2）在壓縮儀容器底析上放透水石，將土樣放入護(hù)環(huán)，再在試樣上放透水石和 加壓蓋板。將其置于加壓框架正中，安裝量表。（3）施加0.001N/mm的預(yù)壓力，讓試樣與壓縮容器各部分保持接觸。調(diào)整量 表，使其指針指向0或某一整數(shù)。 記下量表讀數(shù)，施加第一級荷載，同時(shí)開動(dòng)秒表，以10min、20min、60min、 120min、23h、24h的時(shí)間順序記下量表讀數(shù)，直到沉降穩(wěn)定。 記下穩(wěn)定

12、讀數(shù)后加第二級荷載。一般的加載等級為0.0125N/ mm 0.025N/ mm 0.05N/mrii 0.1N/mm 0.2N/mrr 0.4N/m 0.8N/mm 0.16N/mrr， 最后一級荷載應(yīng)比地基土的計(jì)算壓力大0.1 0.2N/mm試驗(yàn)圖3應(yīng)粥儀構(gòu)造示怠 1荷栽（2加壓活塞 耳一剛tt護(hù)瑋1 15 透用石 Gi底唾；7 環(huán)刀k 8-透水石/四、成果整理（一）計(jì)算初始孔隙比eoe ds(1-%)Pw1計(jì)T-1式中,CD 0壓縮前試樣的含水量；d 。一一土粒的相對密度；P壓縮前試樣的密度（9 /cm3）；P水的密度（9 /C諭。（二）計(jì)算試樣中顆粒凈高h(yuǎn)ohs式中ho 一一試樣的起始

13、高度，即環(huán)刀高度（mam）。（三）計(jì)算各級荷載下的孔隙比eie hs式中,hi 在荷載A的作用下壓縮穩(wěn)定后的試樣高度。（四）繪制P聲壓縮曲線（見試驗(yàn)圖4），并計(jì)算某一荷載范圍的壓縮系數(shù) aa = ei -62（mm2/N）P2 -Pi（五）計(jì)算某一荷載范圍的壓縮模量EsFlEs壓力p試驗(yàn)圖4 mas ap）曲線【試驗(yàn)四】直接剪切試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn)是的一種常用方法。一、試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。二、儀器設(shè)備直剪儀（見試驗(yàn)圖5）、環(huán)刀、位移量測設(shè)備百分表、天平、削土刀、鋼絲鋸、 玻璃片、蠟紙、秒表等。.7- .aU-1 1J;YBLN; - - :/、7.s試強(qiáng)圖咅應(yīng)璧控制式直剪儀的構(gòu)造Ift紬

14、I 2 昭r 3透水4 -白井農(nóng)I 5潔如6 t7上樣t找白分表t 9一量力環(huán)f 10-卜-盒三、試驗(yàn)步驟（1）將直剪儀的上下盒對正，然后由環(huán)刀切取土樣。將環(huán)刀刀口向上，平口向下 對準(zhǔn)剪切盒，再在試樣上放一塊透水石將試樣徐徐推人剪切盒內(nèi)。(2) 輕輕地施加垂直壓力，開動(dòng)秒表，均勻轉(zhuǎn)動(dòng)手輪(手輪的轉(zhuǎn)速為0.8mm/min)，每轉(zhuǎn)一圈記下量表讀數(shù)，直到土樣剪損為止，土樣剪損的標(biāo)志為：量力環(huán) 的量表讀數(shù)有顯著后退或量表讀數(shù)不再增大。(3) 本試驗(yàn)至少取4個(gè)試樣，分別加以不同的垂直壓力進(jìn)行剪切試驗(yàn)。試驗(yàn) 步驟同上。垂直壓力一般可取 0.1N/m、0.2N/m、0.3N /m、0.4N/mm四、成果蔓理

15、1 .計(jì)算剪切應(yīng)力t=CR(N / ram2)式中C量力環(huán)系數(shù)(N/mm/0.01mm)R 剪損時(shí)量力環(huán)中表讀數(shù)(0.01mm)。2 .計(jì)算剪切位移 L=0. 2n 一 R (mm)式中0.2手輪每轉(zhuǎn)一周，剪切盒位移 0.2mmn手輪轉(zhuǎn)數(shù)。3 .繪制剪應(yīng)力r與剪切位移 L的關(guān)系曲線，如試驗(yàn)圖6所示，4 .繪制抗剪強(qiáng)度tf與垂直壓力P的關(guān)系曲線，如試驗(yàn)圖7所示。在tAL曲線上取各峰值點(diǎn)作為抗剪強(qiáng)度剪強(qiáng)度tf為縱坐標(biāo)繪制tfP關(guān)系直線。 摩擦角書。tf，再以垂直荷載P為橫坐標(biāo)，抗 取直線截距為黏聚力 C,直線傾角為內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)對土進(jìn)行擊實(shí)。其目的在于測定擊實(shí)擊實(shí)儀：由擊實(shí)筒和擊實(shí)錘組成，如試驗(yàn)圖8所

16、示。推土器：螺旋式的千斤頂。天平：稱量200g，最小分度值O.OIg ;臺稱：稱量5kg，最小分度值5g?！驹囼?yàn)五】擊實(shí)試驗(yàn)是使用輕型或重型擊實(shí)儀，土的含水量與密度的關(guān)系，從而確定該土的最優(yōu)含水量以及相應(yīng)的最大干密度。一、試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的最優(yōu)含水量以及相應(yīng)的最大干密主：二、儀器設(shè)備(1)(2)(3)(4)!K三、操作步驟（-） 試樣制備（分子法和濕法兩種）1 .干法將具有代表性的風(fēng)干土樣20kg，放在橡皮板上，用木碾碾散，過 5mm篩后 拌勻，測定其風(fēng)干含水量；預(yù)估最優(yōu)含水量 3 op（ 一般認(rèn)為3 op=3 p+2）。預(yù)定5個(gè) 不同含水量，使各含水量依次相差約2%,其中各有兩個(gè)大于和小于3

17、p, 一個(gè)接 近于3 po按各個(gè)預(yù)定含水量及土樣原有含水量（由試驗(yàn)室給出，用下式計(jì)算各個(gè) 試樣所需的加水量：mw m0l+gg);%；式中 m wm1m02.濕法試樣所需的加水量（ 試樣要求的含水量（ 風(fēng)干土的質(zhì)量（g）o將天然含水量的土樣碾碎，過5mn篩，將篩下的土樣拌勻，并測定土樣的天然含 水量。根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水量， 選擇5個(gè)含水量，視其大于或小于天然含 水量，分別將土樣風(fēng)干或加水制備一組試樣。（二）試樣擊實(shí)輕型擊實(shí)分三層擊實(shí)，每層 25擊；重型擊實(shí)分五層擊實(shí)，每層 56擊；每層 試樣高度應(yīng)相等。擊實(shí)后超出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6mm（三）拆去護(hù)筒稱筒和試樣的總質(zhì)量，精確至1g,并計(jì)算試樣的濕密度。（四）用推土器將試樣從筒中推出，取兩塊代表性的土樣測定其含水量，其 平行差值不得大于1%四、成果整理（1）可計(jì)算試樣的干密度刖。通過以上試驗(yàn)步驟的操作可得出不同試樣的密度 和與之對應(yīng)的含水量。按下式計(jì)算試樣的干密度P：式中P試樣的干密度（g/cm3）；p試樣的濕密度（g/cm3）；31與試樣的濕密度對應(yīng)的試樣古水量（），（2）依據(jù)不同試樣的干密度及與之對應(yīng)的含水量。在直角坐標(biāo)上繪制干密度 和含水量的關(guān)系