土工實驗報告

1、土工試驗報告學號：0330502027 姓名：胡 昕 土工實驗報告目錄三軸固結(jié)不排水剪2三軸固結(jié)排水剪6動三軸試驗11動單剪試驗14共振柱試驗16擊實試驗20界限含水量試驗22壓縮實驗（固結(jié)試驗）24土工織物力學性能測試28聲波法測定土的動力參數(shù)31三軸固結(jié)不排水剪試驗目的：CU試驗是使試樣先在某一周圍壓力作用下排水固結(jié)，然后在保持不變 的情況下，增加軸向壓力直至破壞。 1測定曲線與曲線；2確定總應力強度指標,；3測定孔隙應力系數(shù)A，B，；4測定不排水強度。試驗原理： 1 正常固結(jié)土 對于正常固結(jié)土： 2（1 ）弱超固結(jié)土：孔壓下降較慢 （2）強超固結(jié)土：發(fā)生剪脹現(xiàn)象，強度包線并不是直線，而是

2、一條微 彎曲線，且，。固結(jié)不排水剪試驗是使試樣先在某一周圍壓力作用下排水固結(jié)，然后，在保持不排水的情況下，增加軸向壓力直至破壞。由不同圍壓作用得出不同應力圓，然后根據(jù)摩爾庫侖理論，求得抗剪強度參數(shù)。三、試驗儀器：三軸壓力室；加壓系統(tǒng)（圍壓加壓系統(tǒng)、軸壓加壓系統(tǒng)）；量測系統(tǒng)（孔壓量測系統(tǒng)、體變量測系統(tǒng)）；附屬設備：擊實筒、飽和器、切土盤、切土器及切土架、分樣器、承膜筒、天平、量表、空壓機。四、試驗步驟：1試樣制備： 采用人工擊實法制備土樣，注意擊實分5層，測定土樣，；2試樣抽氣飽和： 使飽和度Sr95%；3試樣安裝： 從飽和器中取出試樣，在側(cè)面貼上7條 6mm左右濕濾紙條，底部頂部放上濾紙，再開

3、孔隙壓力閥及量管閥，使儀器底座充水排氣，關(guān)閥。儀器底座放透水石，再放上濕濾紙，放置試樣。將橡皮膜套在承膜筒內(nèi)，兩端向外翻出，用吸球從吸嘴吸氣，使橡皮膜貼緊承膜筒內(nèi)，然后將承膜筒套在試樣外，放氣，翻起橡皮膜，取出承膜筒。用橡皮筋將橡皮膜下端扎緊在儀器底座上。用軟刷子或雙手自下向上輕持久試樣，以排除試樣與橡皮膜之間的氣泡。打開排水閥，使水從試樣帽徐徐流出以排出管路中氣泡，并將試樣帽置于試樣頂端，排除頂端氣泡，將橡皮膜扎緊在試樣帽上。降低排水管，吸出試樣與橡皮膜之間多余水分，關(guān)排水閥。壓力室裝上，并注滿水，放低排水管使其水面與試樣高度齊平，測得其水面讀數(shù)。使量管水面位于試樣中心高度，升量管閥，用調(diào)壓

4、筒調(diào)整零位指示器的水銀面于毛細管指示線，記下孔隙壓力表初始讀數(shù)，關(guān)量管閥。施加圍壓，調(diào)整各量閥。4排水固結(jié)：用調(diào)壓管先將孔壓表讀數(shù)調(diào)至該級圍壓大小，緩緩打開孔壓閥，并同時放置調(diào)壓管，使毛細管內(nèi)水銀面保持不變，測定穩(wěn)定后的孔壓讀數(shù)，減去孔壓表初始讀數(shù)，為圍壓下起始孔壓u。打開排水閥，使土樣在圍壓下固結(jié)、固結(jié)度至少應達到95%。固結(jié)完成后，關(guān)閉排水閥，記下排水管及孔壓表讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)動細調(diào)手輪，到量力環(huán)量表開始微動表示，活塞與試樣接觸，記下軸向變形量表讀數(shù)。量力環(huán)表、垂直變形表調(diào)至零。5試樣剪切：開動馬達，合上離合器，測記量力環(huán)表讀數(shù)及孔壓表讀數(shù)，剪切過程中應使零位指示器的水銀面始終保持在原位。試樣

5、剪切出現(xiàn)峰值后繼續(xù)剪35%垂直應變，讀數(shù)無明顯峰值，應變達1520%后剪切停止，關(guān)閉孔壓閥。6試驗結(jié)束，拆卸試樣并整理儀器。五、試驗成果計算與整理：試驗中：剪切速率：0.4mm/分；鋼環(huán)系數(shù)：m=12.0246N/0.01mm；排水管初讀數(shù)：42.3cm3；排水管穩(wěn)定讀數(shù)：34.7cm3固結(jié)下沉：0.021cm；固結(jié)后試樣高度hc=7.798cm；孔壓初讀數(shù)：0 Kpa；固結(jié)壓力：400Kpa；加后孔壓讀數(shù)：394Kpa；孔隙水壓力U1=394Kpa；B=98.75%Ac=11.26cm3，=802.719Kpa， 12軸向應變，34R鋼環(huán)變形量（0.01mm）C鋼環(huán)系數(shù)(N/0.01mm)5

6、B=U1/s3，6試驗表格及曲線繪制如圖：三軸剪切試驗記錄表7試驗結(jié)果：總抗剪強度指標 C =58.8 kpa=13.9 有效抗剪強度指標 C=30.1 kpa =28.4 8試驗誤差分析：1）、理論上，正常固結(jié)土，但是在本試驗中，主要原因在于人為誤差，數(shù)據(jù)為不同的人員試驗得來，所得的摩爾圓誤差較大。2）土樣所用的土經(jīng)過固結(jié)，有可能為超固結(jié)土。3）實驗儀器較為復雜，操作較為煩瑣，故所得實驗曲線較粗糙。三軸固結(jié)排水剪一、試驗目的： 1 測定應力應變體變關(guān)系曲線，確定變形參數(shù)；2 測定強度指標：二、試驗原理： 線彈性模型：應力應變E、K、G ， ,非線性彈性模型： E模型，鄧肯張模型1切線彈性模量

7、在試驗中，保持不變，加軸向應力。對于某一， 的關(guān)系可表示為：= 求出K、n、Rf、C、2切線泊松比雙曲線關(guān)系 求出參數(shù)D、F、G3切線體積模量 因，常常不是直線，取應力水平S=0.7相應的點與原點連線的斜率作為平均斜率。 求出K、m 4回彈模量求出、n實驗儀器：同三軸固結(jié)不排水剪試驗。試驗步驟：試樣制備： 采用人工擊實法制備土樣，注意擊實分5層，測定土樣，.；2抽氣飽和：使飽和度Sr97%；3試樣安裝：從飽和器中取出試樣，在側(cè)面貼上7條 6mm左右濕濾紙條，底部頂部放上濾紙，再開孔隙壓力閥及量管閥，使儀器底座充水排氣，關(guān)閥。儀器底座放透水石，再放上濕濾紙，放置試樣。將橡皮膜套在承膜筒內(nèi)，兩端向

8、外翻出，用吸球從吸嘴吸氣，使橡皮膜貼緊承膜筒內(nèi)，然后將承膜筒套在試樣外，放氣，翻起橡皮膜，取出承膜筒。用橡皮筋將橡皮膜下端扎緊在儀器底座上。用軟刷子或雙手自下向上輕持久試樣，以排除試樣與橡皮膜之間的氣泡。打開排水閥，使水從試樣帽徐徐流出以排出管路中氣泡，并將試樣帽置于試樣頂端，排除頂端氣泡，將橡皮膜扎緊在試樣帽上。降低排水管，吸出試樣與橡皮膜之間多余水分，關(guān)排水閥。壓力室裝上，并注滿水，放低排水管使其水面與試樣高度齊平，測得其水面讀數(shù)。使量管水面位于試樣中心高度，升量管閥，用調(diào)壓筒調(diào)整零位指示器的水銀面于毛細管指示線，記下孔隙壓力表初始讀數(shù)，關(guān)量管閥。施加圍壓，調(diào)整各量閥。4排水固結(jié)：用調(diào)壓管

9、先將孔壓表讀數(shù)調(diào)至該級圍壓大小，緩緩打開孔壓閥，并同時放置調(diào)壓管，使毛細管內(nèi)水銀面保持不變，測定穩(wěn)定后的孔壓讀數(shù)，減去孔壓表初始讀數(shù)，為圍壓下起始孔壓u。打開排水閥，使土樣在圍壓下固結(jié)、固結(jié)度至少應達到95%。固結(jié)完成后，關(guān)閉排水閥，記下排水管及孔壓表讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)動細調(diào)手輪，到量力環(huán)量表開始微動表示，活塞與試樣接觸，記下軸向變形量表讀數(shù)。量力環(huán)表、垂直變形表調(diào)至零。5試樣剪切：固結(jié)完成后，繼續(xù)打開排水閥，采用很慢的軸向應變速率（每分鐘0.0120.003%軸向應變），施加軸向偏應力剪切。剪切過程中觀測孔壓表讀數(shù)，要求在整個剪切過程中不產(chǎn)生明顯的孔隙水壓力。每隔一定的軸向應變測讀軸向力測力鋼環(huán)讀

10、數(shù)、軸向變形量讀數(shù)。五、試驗記錄：剪切速率：0.073mm/分；鋼環(huán)系數(shù)：12.0246N/0.01mm，固結(jié)壓力：=400Kpa。排水管初讀數(shù)：38.8cm3；排水管穩(wěn)定讀數(shù)：32.8cm3；孔壓表讀數(shù)：394Kpa。固結(jié)下沉量；固結(jié)后試樣凈高；三軸固結(jié)排水試驗記錄表由圖（圖在下頁），可得到以下一些參數(shù)： (KPa)()knGFDkbmkurn154.224.10.74111.560.420.370.131.8358.30.39475.720.78六、試驗誤差分析：1試驗數(shù)據(jù)所得曲線，總的趨勢基本正確，但個別點偏離較遠，為各組數(shù)據(jù)均有人為誤差，在三軸儀操作過程中不是非常規(guī)范造成的。2由于試樣

11、排水固結(jié)時間短，孔隙水應力沒有完全消散，從而將部分孔隙壓力作為有效應力考慮，這也將影響摩爾應力圓，從而影響C、值。 動三軸試驗一、試驗目的： 1測定飽和土在動力作用下的應力應變孔壓的變化規(guī)律；2測定大應變時土的動彈模和阻尼比。二、 試驗原理：土在動應力作用的一個循環(huán)內(nèi)，各時刻的動應力與相應動應變之間的曲線為一個滯回曲線圈。用滯回曲線的面積可以確定出等效的阻尼比，由滯回曲線的斜度（即應力幅、應變幅對應的兩個點所確定的斜度）可以確定出等效的彈性模量，因此，只要通過試驗建立等效阻尼比和等效模量隨動應變幅變化的非線性關(guān)系，即可根據(jù)應變幅值得到相應的阻尼比和動彈模。動彈模定義為引起單位動應變所需的動應力

12、，即。阻尼比定義為土的阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)（不引起土振動的最小阻尼系數(shù)）之比。由滯回曲線圍定的面積（表示振動一周內(nèi)能量的消耗）和應力應變?nèi)切蔚拿娣e（表示振動一周內(nèi)所貯蓄的彈性模量），即。由于、對不同的動應力幅值是變化的，故利用上式可以得到D的關(guān)系。 動三軸試驗是用圓柱形試樣，在不同的圍壓下，施加不同大小的激振力，使試樣發(fā)生軸向振動或軸向與側(cè)向兩個方向的振動，量測在振動過程中的軸向應力、應變及孔壓的變化。孔壓不斷增大達到豎向正應力，即產(chǎn)生液化。利用周期應力，周期應變關(guān)系曲線計算動彈模。實驗中應用等效的規(guī)則剪應力模擬地震剪應力，在此力作用下可得軸向應力。周期加荷三軸儀模擬天然土層的應力條件進行

13、液化試驗，是將壓力室中的圓柱試樣先在等壓力下固結(jié)，然后在不排水條件下施加d，此時45處剪應力，法向應力不是，而是。當tdtl（液化剪應力）時，砂土就產(chǎn)生液化。測試時，測出動應力sd，動應變ed，動孔隙水壓力u關(guān)系曲線，若u 增加到基本不變時，表明已發(fā)生液化，此時可確定出加荷周數(shù)，然后繪出tdN關(guān)系曲線。對于不同的固結(jié)壓力，可以得出不同的tdN關(guān)系曲線。試驗儀器：電磁式振動三軸儀（壓力室，激振器）；加荷系統(tǒng)；施加動荷載的交流穩(wěn)壓電源，超低頻信號發(fā)生器、功率放大器；動力參數(shù)量測系統(tǒng)（應力、變形、孔壓傳感器、動態(tài)電阻應變儀等）。試驗步驟:試樣制備：取一定量的干砂倒入水中充分攪拌，然后放在加熱器上煮沸

14、，靜置；開供水閥、孔隙壓力閥，試樣座和量測孔隙壓力的管路充氣排水，至無氣泡，關(guān)孔隙壓力閥，當供水管水位和試樣中線齊平，關(guān)供水閥；檢查橡皮膜，要求不漏水、不漏氣，將其套在試樣座上，用皮筋扎緊，外放承膜筒，橡皮膜上端須翻套在承膜筒上，勿使其折皺扭曲，由吸氣嘴抽氣，使橡皮膜緊貼在承膜筒上；用小勺將砂樣細心地裝入橡皮膜內(nèi)，并使砂中水始終高于砂面，待砂樣裝完，整平砂面，吸出水，裝上壓蓋，降低排水量管，使水面低于試樣中線2040cm，形成負壓，使試樣挺立，拆承膜筒；安裝壓力室外罩，打開排空氣閥，施加圍壓，慢慢提高排水管，消除負壓；安裝量表，調(diào)零，準備記錄。加周期荷載打開電源開關(guān)，預熱信號發(fā)生器、功率放大器

15、等，預熱后將波形選擇“時間旋鈕”旋到所需位置；根據(jù)預估的動應力，選擇應變儀中的應力、變形和孔壓的“衰減”檔以及功率放大器的“輸出調(diào)節(jié)”、信號發(fā)生器的“輸出衰減”和“輸出調(diào)節(jié)”，使動態(tài)電阻應變儀、光線記錄示波器等處于工作狀態(tài)；起動功率放大器，對試樣施加預定的動應力，觀察光點的變化情況，觀察孔壓基本無變化時，再振10次左右停機，拆除試樣。試驗成果整理及分析: 其中：動應力標定系數(shù)（N/cm） L動應力光標位移（cm） AC試樣固結(jié)后的面積（cm2） k動變形標定系數(shù)（cm/cm） L動變形光標位移（cm） 試樣固結(jié)后高度（cm） 動孔隙水壓力標定系數(shù)（kPa/cm） 動孔隙水壓力光標位移（cm）試

16、樣直徑：， 試樣高度：；圍壓： ， 孔壓： ；軸壓： 動應力標定系數(shù)：（衰減檔30），動應力光標位移：動變形標定系數(shù)：（衰減檔30），動變形光標位移：動孔壓標定系數(shù)：=0.0909（衰減檔10），動孔壓光標位移：液化時振動次數(shù)：N=30次動孔壓： 動應力： 剪應力： 動變形： 動單剪試驗一、試驗目的： 1測定土的動強度（砂土液化剪應力）2測定土的動剪切模量和阻民比。二、試驗原理： 利用激振儀器對土樣施加周期剪應力，通過記錄器記錄剪應變與剪應力變化的滯回曲線。繪制不同壓力下的、的關(guān)系曲線，從而繪制出G/G0、的關(guān)系曲線，在滯回曲線上可得等效剪切模量G、等效阻尼比D。量測周期剪應力，剪應變及孔隙水

17、應力u 具體計算： A0整個滯回圈面積；AT應力應變?nèi)切蚊娣e。三、試驗儀器：信號發(fā)生器；功率放大器；激振器；動態(tài)應變儀；X-Y函數(shù)記錄儀（X位移，Y應力）；拉壓力傳感器；加水杠桿等輔助設備。四、試驗步驟： 1標定XY函數(shù)記錄儀，裝樣；2施加豎向荷載，使土樣固結(jié)；3逐級施加水平動應力，并且函數(shù)記錄儀繪出各級動應力的滯回圈；4停機、卸荷、拆樣。五、試驗成果整理與計算：1X衰 30 5mv 的標定系數(shù)為0.25kg/cm/cm2 Y衰 30 5mv 的標定系數(shù)為0.054/h 試樣面積A=38，高：2下的滯回圈得到的、G、D如下表所示：滯回圈1234567（kpa/cm）7.513.927.549

18、.567.581.586.5(1/cm)0.00540.0240.0480.0880.1290.1520.162G(Mpa)1390579573563523516514D0.0950.1180.1300.1540.1560.1690.1823.繪制、的關(guān)系曲線圖4試驗成果誤差分析：（1）曲線基本符合要求，有些點偏離曲線較遠，可能是回滯圈計算誤差較大造成的原因。（2）周期加荷單剪試驗可以模擬現(xiàn)場的K0固結(jié)，不發(fā)生緊縮、凸出現(xiàn)象，但是角落里的應力分布不均勻。共振柱試驗一、試驗目的：測定小應變（10-610-4）情況下動力參數(shù)G、D及其與之間的關(guān)系曲線。二、試驗原理： 圓柱形試樣與激振器共同封閉在壓

19、力室內(nèi)，先施加靜力，固結(jié)穩(wěn)定后，再在試樣的一端施加扭轉(zhuǎn)激振力，改變其振動頻率，可測得試樣的共振頻率，并根據(jù)試樣的幾何尺寸及端部支承條件，按下式計算壓縮模量E與剪切模量G： 其中： ：土樣密度 ：壓縮功率 ：扭轉(zhuǎn)功率土體在應力作用下共振，振幅達到最大。由共振頻率、試樣尺寸和兩端的約束條件確定彈性波在試樣中的傳播速度，計算試樣的G。1對于一端固定，一端自由的土樣，其頻率方程為： It：自由端集中力總的轉(zhuǎn)動慣量 I0：試樣本身轉(zhuǎn)動慣量 fn：共振頻率（Hz） hc: 試樣高度（cm） G：剪切模量由上面三式可得 剪應變： d ：試樣直徑 ：試樣扭轉(zhuǎn)角J：對數(shù)衰減率 : 阻尼比 2對于一端固定，一端彈

20、簧阻尼支承軸向壓力不等于側(cè)向壓力下試驗，軸向加壓裝置對試樣振動的阻尼作用不能忽略不計，所以，常用共振柱把激振器隨試樣扭轉(zhuǎn)的附加質(zhì)力，作為有彈簧與阻尼器支承，Ks為彈簧系數(shù)，Kd為阻尼系數(shù) f0：空機頻率 ItI0,F=tgF ：對數(shù)衰減率 S：能量比 (空機時) A：傳感器距軸心d1處的位移峰值d0：試樣直徑d1：速度或加速度傳感器距軸心位置三、試驗儀器：1TC158型主機（垂直，扭剪力加荷裝置）；2壓力源（正、負壓力、空壓機真空泵）；壓力控制系統(tǒng)；電氣控制系統(tǒng)量測系統(tǒng)。四、試驗步驟：1制樣，用無粘性土m=316.1g，D=5cm，H=10cm， 2試樣制成后，將激振驅(qū)動系統(tǒng)通過加壓活塞與試樣

21、帽剛性連接。施加固結(jié)壓力使試樣固結(jié)。3選定一最小的輸出電流給電磁激振器，使試樣能在低應變范圍內(nèi)產(chǎn)生振動，同時調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出頻率，觀察示波器圖形，如呈現(xiàn)一垂直與水平軸的橢圓，則激振系統(tǒng)與試樣產(chǎn)生共振，記錄共振頻率及放大器的峰值電壓，用于計算振動幅值。然后由光線示波器的接觸開關(guān)，自動切斷激振器的電流，同時記錄試樣自由衰減運動的振動幅值和時間的關(guān)系曲線。加大一級輸出電流，重復上述過程13，又可測得另一共振時的各個數(shù)據(jù)，直到試樣不再響應共振為止。五、試驗成果整理及分析： hc=10cm It=28.4kgcm2 d1=5cm D=5cm f0=18HZ, 1共振柱試驗記錄表格：2.繪制、關(guān)系曲線

22、本次試驗未得到振幅衰減曲線,故無法求得與上數(shù)據(jù)相對應的對數(shù)衰減率及阻尼比D及D-lg曲線.而采用另一實測振動衰減曲線,以說明對數(shù)衰減率及阻尼比D計算方法. 由上振幅衰減曲線可測得相鄰振幅An及An+1,再根據(jù)公式 求出對數(shù)衰減率J即=0.0927,再由 求出相應的阻尼比D.3試驗誤差分析：考慮儀器本身變形力，對剪切變形有影響；在G-lg關(guān)系曲線中,最后一點偏離趨勢線較遠,應屬測量誤差.由共振柱可計算得到剪切模量G,并可根據(jù)G求出彈性模量E.擊實試驗實驗目的研究非飽和粘性土在一定擊實功作用下，不同含水量時的干密度變化規(guī)律。用以確定土體的最大干密度和它對應的最優(yōu)含水量，為工程設計提供初步的填筑標準

23、。試驗原理 土體擊實過程中，隨著擊實功的增加，體積不斷地減小。對于非飽和土，在一定擊實作用下，當含水量很低時，土粒間的水主要為吸著水，土粒間引力較大，在外力作用下，由于吸著水能承受剪應力的作用，使土的骨架不易變形，因而擊實困難，相應的干密度較??；隨著含水量的增加，吸著水膜變厚，粒間引力減小，土體容易擊實，相應的干密度增加；當土體的含水量接近飽和含水量時，土樣內(nèi)出現(xiàn)大量的自由水和封閉氣體，外力功大部分變成孔隙應力，因而土粒受到的有效擊實功減小，干密度降低。對于細粒飽和土，由于滲透系數(shù)小，在擊實過程中來不及排水，故認為是不可擊實的。試驗儀器擊實儀，推土器，臺秤和其它有關(guān)設備試驗步驟試樣制備 取代表

24、性土樣20kg,風干碾碎,過3mm篩,將篩下的土樣拌勻,并測定土樣 的風干含水量0。據(jù)土的最優(yōu)含水量略低于塑限的經(jīng)驗，由塑限預估最優(yōu)含水量。選擇五個含水量制備5份試樣，每份試樣質(zhì)量5kg，各試樣間含水量相差2-3%。 加入需要的水拌和均勻后，密封靜止一晝夜后備用；2.擊實 將擊實筒內(nèi)壁涂一層凡士林或潤滑油，固定在擊實儀剛性底版上，裝好護筒。按規(guī)定輕性擊實儀份三層擊實，每層裝入試樣600-800g，分層擊25擊。每層擊實后的高度不超過理論高度5mm，最后余高應小于6mm。3.拆除護筒，用刀修平擊實筒頂部的試樣。拆除底版，試樣底部若超出筒外，也應修平，擦凈筒外壁，稱筒+試樣總質(zhì)量，估讀至1g。計算

25、出試樣的濕密度；4.用推土器將試樣從筒中推出，在試樣中心取兩塊代表性土樣測定含水量，當兩個含水量值相差小于2%時，計算得到試樣平均含水量，計算試樣的干密度；5.重復步驟2-4，對不同含水量試樣依次進行擊實試驗，得到各試樣的濕密度、含水量，計算得到干密度。6.畫出擊實曲線，得到最大干密度dmax和對應的最優(yōu)含水量op。 擊實試驗記錄擊實筒體積：948 cm3 土樣類別：粘土 估計最優(yōu)含水量：20%分層數(shù)：3 每層擊數(shù)：25 土粒比重：2.74 風干土含水量：0.5%干 密 度含 水 量試樣序號筒+濕土(g)試筒質(zhì)量(g)濕土質(zhì)量(g)密度g/cm3干密度g/cm3盒號濕土質(zhì)量(g)干土質(zhì)量(g)

26、盒質(zhì)量(g)含水量(%)平均含水量(%)1243674016961.791.4654.44617.618.318.464.05417.618.52254174018011.901.5168.46117.620.520.549.34417.620.53259774018571.961.5261.850.517.622.422.556.44617.622.64262174018811.981.4949.94017.624.824.953.84317.625.05261374018731.9751.4449.53917.627.127.152.14117.627.1五.實驗成果整理：由上圖可得，最大

27、干密度dmax=1.52 g/cm3，最優(yōu)含水量op=22.2%。界限含水量試驗一、試驗目的:測試細粒土的液限含水量wL和塑限含水量wP，由此獲得塑性指數(shù)IP=wP-wP、液性指數(shù)IL=（w-wP）/IP，并由液限含水量和塑性指數(shù)利用塑性圖對土進行分類和利用液性指數(shù)判斷天然土所處的狀態(tài)。二、實驗原理和實驗方法:（一）、液限實驗原理和方法重塑土處于液態(tài)時，在自重作用下發(fā)生流動，而處于可塑狀態(tài)時，必須施加外力作用才發(fā)生變形。由此我們知道，在兩種狀態(tài)的分界處，土從不能承受外力向能夠承受一定外力過度。實驗時，給予試樣一個小的外力作用，在一定的時間內(nèi)，變形量達到一定值時的含水量叫液限含水量。本實驗采用碟

28、式儀法，方法是在規(guī)定的碟式儀中盛土，在土中以特制的開槽器開一寬2mm的槽，以一定的能量讓土樣碟與硬橡膠基座碰撞，這一過程中，土向槽內(nèi)流動，當槽兩側(cè)土靠攏長度為13mm，撞擊次數(shù)恰位25次時，對應的含水量為液限含水量。（二）、塑限實驗原理和實驗方法 塑限利用土樣處于可塑狀態(tài)時，在外力作用下發(fā)生任意變形而不發(fā)生斷裂；土樣處于半固態(tài)時，當變形達到一定值時發(fā)生斷裂的特點。實驗時給予一定的外力，使試樣變形達到規(guī)定值剛好出現(xiàn)裂縫時對應的含水量為塑限含水量。本實驗采用的是液、塑限聯(lián)合測定儀法：采用與錐式儀法完全相同的儀器，得到75g圓錐栽秒鐘內(nèi)入土深度為2mm時對應的含水量為塑限含水量。為了減少在實驗過程中

29、人為因素的影響，提高實驗精度，我國設計出液、塑限聯(lián)合測定儀，并規(guī)定以此儀器為準將75g圓錐栽秒鐘內(nèi)入土深度為2mm時對應的含水量為塑限含水量。三、實驗步驟：（一）、液、塑限聯(lián)合測定儀法實驗步驟制備試樣：可采用天然含水量土樣或風干土，本實驗采用風干土樣制備。取代表性土樣600g，過0.5mm的篩，取篩下土約400g，分成三份后，分別加水制成三種不同含水量的試樣，3種土的入土深度與天然土制成的試樣的入土深度相同，密閉24小時。將試樣用調(diào)土刀調(diào)勻，密實的填入試杯中，土中不能含封閉氣泡，將高出試樣杯的余土用刀刮平，并把試樣放在儀器底座上。取圓錐儀，在錐尖涂凡士林，接通電源，使磁鐵吸住圓錐儀。調(diào)節(jié)屏幕基

30、線，使初始讀數(shù)于0刻度線處。調(diào)節(jié)升降座，使圓錐尖剛好接觸土面。放開圓錐儀，圓錐儀在自重作用下插入土中，經(jīng)過5秒鐘后測讀圓錐儀下沉深度。重復步驟2、3、4進行另外兩個試樣圓錐入土h和對應的測試。在h圖上將三點h和對應的畫出，并把三點連成一條直線，在直線上找出入土深度17mm對應的L17、10mm對應的L10和2mm對應的p。（二）、碟式儀法的實驗步驟試樣制備：同前聯(lián)合測定儀法，制成35份不同含水量的土，要求擊數(shù)在1520、2327、3035范圍內(nèi)各有一點。將一份試樣用調(diào)土刀調(diào)勻后，平鋪于土碟的上半部，使最厚處的土厚10mm用劃刀自后向前沿土碟中央將試樣劃成清晰可見的兩半。以每秒兩轉(zhuǎn)的速率搖動手柄

31、，使土碟反復起落，撞擊底座，數(shù)記擊數(shù)，直到試樣兩側(cè)在槽底的合攏長度達到13mm為止。取另外兩份土樣，重復步驟2，3，N關(guān)系曲線，自圖上得到擊數(shù)為25擊時對應的含水量為液限。四、實驗記錄和實驗結(jié)果:1、液、塑限聯(lián)合測定儀法液、塑限聯(lián)合測定實驗記錄表試樣編號圓錐下沉深度(mm)盒號濕土質(zhì)量(g)干土質(zhì)量(g)含水量(%)平均含水量(%)14.413315.5112.1028.1928.244.415913.8810.8228.2828.50656.685.0033.6033.428.52099.066.8033.24315.13606.124.4537.5337.6115.10467.715.60

32、37.68由圓錐入土深度與含水量關(guān)系圖可以算出：L17=38.57% L10=34.54% p=22.30% IP=L-P =16 2、液限實驗（碟式儀）法 液限實驗（碟式儀）法實驗記錄表試樣編號擊數(shù)(N)盒號濕土質(zhì)量(g)干土質(zhì)量(g)含水率(%)1331175.9784.55831.1522290 6.4004.75034.743193048.4656.21536.20427797.6275.74132.85 取擊數(shù)為25擊時對應的含水量為液限：p=33.58%五、搓滾法塑限試驗：1搓滾法是用手掌在毛玻璃上搓滾土條，當土條直徑達3 mm時產(chǎn)生裂縫，此時的含水量為塑限。試驗步驟：取土樣加水拌

33、和，靜置；取一小塊土樣，先用手搓成橢圓形，然后再用手掌在毛玻璃板上輕輕搓滾；當土條搓成3mm時正好產(chǎn)生裂縫，取合格的土條，放入稱量盒內(nèi)，測定含水量，此含水量即為塑限。記錄結(jié)果：土條編號 盒號濕土質(zhì)量 （g）干土質(zhì)量 （g） 含水量 （%）平均含水量（%） 11654.593.7522.40 22.07 2 3724.483.6821.74 最優(yōu)含水量：wP=22.07%實驗結(jié)果分析： 從上述的實驗結(jié)果來看，本實驗基本上是成功的。但也不可避免的存在一些問題，例如在液、塑限聯(lián)合測定儀法中，同一個土樣所測定的含水量卻相差很大。此外，實驗還有一個問題就是實驗數(shù)據(jù)的離散性比較大，這與含水量測定有關(guān)，還有

34、一些違反規(guī)程的操作也導致實驗數(shù)據(jù)離散性較大。壓縮實驗（固結(jié)試驗）試驗目的測定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下變形和壓力或孔隙比和壓力的關(guān)系、變形和時間的關(guān)系，以便計算壓縮系數(shù)v、壓縮指數(shù)Cc、回彈指數(shù)Cs、壓縮模量Es、固結(jié)系數(shù)Cv等。試驗原理（一）壓縮試驗由土力學知識知道，土體在外力作用下的體積減小是由孔隙體積減小引起的，可以用孔隙比的變化來表示。在側(cè)向不變形的條件下，式樣在荷載增量的作用下，孔隙比的變化可用無側(cè)向變形條件下的壓縮量公式表示為：式中：s土樣在荷載增量作用下的壓縮量； H土樣在初始荷載作用下壓縮穩(wěn)定后的厚度； e1、e2土樣厚度為H時的孔隙比和在荷載增量作用下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比?？紫?/p>

35、比e2的表達式為：由上述公式可知，只要知道土樣在初始條件下的高度和孔隙比，就可以知道土樣在每級荷載作用下的孔隙比。（二）固結(jié)試驗試樣的固結(jié)過程就是試樣在某一固結(jié)壓力作用下，試樣的沉降量隨時間增長的過程。由太沙基一維固結(jié)理論有：式中： U平均固結(jié)度； TV時間因素，TVCV.t/H2； S(t)，St時刻的沉降量和最終沉降量； CV 固結(jié)系數(shù)； H試樣排水距離。在固結(jié)試驗中，我們測得一系列數(shù)據(jù)（，）后，畫出關(guān)系圖。根據(jù)與關(guān)系的相似性，定出點（）的位置，從而計算出。將代入時間因素的定義式得到：試驗儀器固結(jié)儀、加壓設備、豎向變形量測表、秒表、刮土刀、天平等。四、實驗步驟取土樣，整平其兩端；將環(huán)刀內(nèi)涂

36、抹凡士林，刃口向下放于土樣上端；測定土樣密度；放置好透水石、濾紙，放于加壓裝置內(nèi)；分級加壓，壓力等級為100、200、400、200、100、200、400、800、1600Kpa，每級壓力下壓縮24小時后，再施加第二級壓力；在加壓200Kpa時，測記固結(jié)系數(shù)；實驗結(jié)束，拆除儀器及土樣，清洗。并測定含水量。實驗成果：壓縮試驗=20mm，初始孔隙比e0=0.893，A0=30cm2表1：含水量計算表合號濕土重（g）干土重（g）含水量（%）平均含水量（%）15516.7012.5233.432.637620.0115.1931.736516.0112.0832.5 表2：密度計算表環(huán)刀號環(huán)+濕土重

37、(g)環(huán)刀重(g)環(huán)刀體積(cm3)密度(g/ cm3)102155.3643.29601.87表3：壓縮計算表試樣初始高度h0=20.0cm 試樣初始含水量0=32.6 %試樣面積A0=30cm2試樣初始孔隙比e0=0.893 試樣密度0=1.87g/cm3壓 力穩(wěn)定變形試樣高度儀器變形量空隙比壓縮模量壓縮系數(shù)(kPa)（mm)(cm)MPaMPa-100.0020.000.000.89250.5219.480.010.840.971.96500.8819.130.020.811.401.36751.1118.890.030.792.150.881001.3318.670.040.772.2

38、80.832001.9618.040.060.713.170.604002.7117.290.070.645.330.352002.4517.550.070.6615.560.121002.1717.830.060.697.140.272002.2417.760.070.6827.030.074002.7217.280.080.648.400.238003.3816.620.090.5712.180.1616004.1215.880.120.5021.530.09 表4：試驗結(jié)果 壓縮系數(shù) 壓縮指數(shù) 回彈指數(shù) 壓縮模量 0.59Mpa-1 0.235 0.083 3.17 Mpa固結(jié)試驗表5：

39、固結(jié)試驗記錄表時間(min)百分表讀數(shù) (mm)變形量(mm)007.2951.3650.250.57.1581.5021.1.07.1311.5291.251.1187.1001.56042.07.0631.5976.252.57.0401.62093.06.9981.66212.253.56.9601.700164.06.9301.73020.254.56.9031.757255.06.8801.78030.255.56.8581.8023666.8381.82242.256.56.8211.8394976.8011.859由上圖可以得到：，所以固結(jié)系數(shù)土工織物力學性能測試土工織物抗拉強度

40、的測試實驗目的：測定土工織物（本實驗為無紡織物）的抗拉強度。測定抗拉強度的實驗原理：選擇合適的實驗機，在試樣長度方向作等速拉伸（本實驗為50mm/min）直至試樣破壞。其抗拉強度Ts可用下式表示： Ts=Pf/B 式中：Ts-抗拉強度,kN/m; Pf-測讀的最大抗拉力，kN； B-試樣寬，m。測定抗拉強度的實驗儀器：拉力機：要具有等速拉伸功能，能測讀拉伸過程中土工織物的拉力和伸長量或直接記錄拉力-伸長曲線；夾具：要求鉗口面有一定的約束作用，防止試樣在鉗口內(nèi)打滑，同時又要防止試樣在鉗口內(nèi)破壞；動力裝置：采用調(diào)速電機；測量和記錄裝置：采用有刻度的鋼尺，連續(xù)記錄拉伸過程的拉力和伸長量。測定抗拉強度

41、的實驗方法和步驟：制備試樣；將兩夾具的初始間距調(diào)至100mm，保證兩夾具平行并在一個平面內(nèi)；選擇拉力機的滿量程范圍，設定拉伸速率為50mm/min；置試樣于兩夾具內(nèi)；測定抗拉強度。測定抗拉強度的實驗成果：土工合成材料拉伸記錄表 序號順機向拉伸 拉力強度伸長量伸長率 （N）(kN/m)(cm)(%)10.2645.28514.120.2565.12514.130.2605.20514.1 平均值0.2605.20514.1土工織物圓球頂破強度的測試實驗目的：本實驗采用圓球頂破裝置測定一般的和具有高伸長率的土工織物的頂破強度。頂破強度：在垂直于織物平面的方向施加集中荷載，使織物逐漸擴張直至破壞，其

42、最大的壓力稱為頂破強度。實驗原理：圓球頂破裝置的工作原理是用一端部為球形的向夾于環(huán)形夾具中的織物施加垂直集中荷載，使織物變形直至破壞，其最大的壓力即為頂破強度。實驗儀器：試驗通常在測定土工織物條帶拉伸強度的拉力機上進行，儀器主要包括以下附件：配有反向器的拉力機；圓球頂破裝置：由兩部分組成，即一端帶有鋼球的頂桿和一個安裝試樣的環(huán)形夾具。1）. 鋼球直徑為22.5mm，要求光潔度高，橢圓度小。2）. 環(huán)形夾具內(nèi)徑為44.5mm。實驗方法和步驟：將試樣在不受拉力的狀態(tài)下放入環(huán)形夾具內(nèi)，將試樣牢固地夾緊；選擇拉力機的滿量程范圍，設定頂壓速率為100mm/min；開動拉力機直至試樣頂破，記下最大壓力。實

43、驗成果： 土工合成材料圓球頂破試驗記錄表無紡織物序號強 度(kN)1 0.67620.59230.692平均 0.653 土工織物刺破強度的測試實驗目的：本實驗測定土工織物的刺破強度，用以評估土工織物抵御顆粒料貫入的能力；刺破強度：與試樣面垂直的一金屬桿以較高速率頂向試樣中心，至將試樣刺破，刺破過程中的最大力即為刺破強度。實驗原理： 將試樣固定在環(huán)形夾具內(nèi)，夾具直徑為44.5mm，用一直徑為8mm的平頭鋼桿以300mm/min的速率頂入試樣直至試樣刺破，頂入過程中的最大力即為刺破強度，單位為N。實驗儀器：帶有反向器的拉力機，要求變形速率為300mm/min；壓力傳感器；環(huán)形夾具：內(nèi)徑為44.5

44、mm；鋼性頂桿：直徑為8mm，平頭。實驗方法和步驟：將試樣放入環(huán)形夾具內(nèi)，使試樣在自然狀態(tài)下放平，擰緊夾具；將夾具放在加荷裝置上；將變形速率設定為300mm/min；開機，記錄頂桿頂壓試樣時的最大壓力值。實驗成果： 土工合成材料圓球刺破試驗記錄表無紡織物序號 強度 (kN)0.2040.1680.147平均0.173聲波法測定土的動力參數(shù)實驗目的：利用彈性波在介質(zhì)中的傳播特點以測定土的彈性模量E，剪切模量G及泊松比。實驗原理：在小變形條件下（10-6）巖土介質(zhì)可視為完全彈性體，在無限介質(zhì)中，彈性波的傳播速度與介質(zhì)的彈性參數(shù)有如下關(guān)系： 式中：Vp，VS縱波和橫波的波速（m/s）； E，巖土的彈性模量和泊松比； G，K巖土的剪切模量和體變模量。 波傳播介質(zhì)的密度（kg/m3）。根據(jù)彈性理論： G=E/2（1+）由上式可知，若能測得縱橫波在介質(zhì)中速度，即可推得介質(zhì)的G，E，。其測試方法如下： 如圖所示，高為H，直徑為d的圓柱體，因為變形很小，故可認為圓柱體無窮大，在試樣一端置波形發(fā)射器1，另一端置一波形接收器，當發(fā)射器發(fā)射出波時，經(jīng)過一段時間t，接收器即可收到一種波形，則： v=H/t 由于土中高頻衰減較大，故需應用低頻發(fā)射橫波和縱波。實驗儀器：激振器；檢波器；放大器；零時觸發(fā)器；記錄器；凡士林。測試方法：將準備測試的試樣（本實驗采用H=5cm，D=