土力學(xué)實(shí)驗(yàn)報告

1、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)報告班級： 1姓名： 1學(xué)號： 1小組成員： 1 1 1中國礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院巖土工程研究所二一四年十二月試驗(yàn)一 含水量試驗(yàn)1、 目的本試驗(yàn)之目的在于測定土的含水量，借與其它試驗(yàn)相配合計隙比及飽和度等；并查表確定地基土的容許承載力。2、 解釋（1）含水量w是土中水的質(zhì)量與干土顆粒質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。（2）本方法適用于有機(jī)物含量不超過干土重5%的土。若土中有機(jī)物含量在5l0%之間，應(yīng)將烘干溫度控制在65-70，并在記錄中注明）。3、 設(shè)備（1）有蓋的稱量盒數(shù)只；（2）天平，感量0.01克；（3）烘箱（溫度100110）（4）干燥器（內(nèi)有干燥劑CaCl2）。4、 操作步驟（1）選取

2、具有代表性的土樣l5-30克（砂土適當(dāng)多?。┓湃敕Q量盒。蓋好盒蓋，稱盒加濕土質(zhì)量。（2）打開盒蓋，放入烘箱。在105110下烘至恒重。烘干的時間一般為：粘土、粉土不得少于8小時；砂土不得少于6小時。（3）將烘好的試樣連同稱量盒一并放入干燥器內(nèi)，讓其冷卻至室溫。（4）從干燥器內(nèi)取出試樣，稱盒加干土質(zhì)量。（5）實(shí)驗(yàn)稱量應(yīng)準(zhǔn)確至0.01克以上并進(jìn)行2次平行測定，取平均值。（6）按下式計算含水量 ：式中：w含水量，；m1稱量盒加濕土質(zhì)量，g；m2稱量盒加干土質(zhì)量，g： m稱量盒質(zhì)量，g（根據(jù)盒上標(biāo)號查表）。本試驗(yàn)須進(jìn)行2次平行測定，其平行誤差允許值；當(dāng)含水量w小于5%時，允許平行誤差為0.3%；當(dāng)含水

3、量w等于或大于5%而小于40%時允許平行誤差為l%；當(dāng)含水量w等于或大于40% 時，允許平行誤差為2%。5、 注意事項(xiàng)（1） 稱量盒使用前應(yīng)先檢查盒蓋與盒體號碼是否一致，如不一致應(yīng)換相符者進(jìn)行稱重。（2）禁止用手取用砝碼。讀記重量時，注意不要漏讀砝碼或讀錯（1克=1000毫克）。（3）烘干土從烘箱內(nèi)取出時，切勿外露在空氣中以免干土吸收水蒸氣。6、 附：快速含水量試驗(yàn)法（酒精燃燒法）（1）選取有代表性土樣若干克（粘土35克，砂土2030克）。放入稱重盒內(nèi)，稱盒加濕土質(zhì)量。（2）用滴管將濃度為96%以上的酒精注入稱量盒內(nèi)，直至盒中呈現(xiàn)自由液面為止，使酒精浸沒試樣。（3）點(diǎn)燃酒精，燒至火焰熄滅。（4

4、）將試樣冷卻一分鐘左右，重新滴入酒精，再重復(fù)燒兩次。（5）稱盒加干土質(zhì)量。（6）注意事項(xiàng)應(yīng)采用滴管加酒精，酒精瓶用后立即加蓋，并遠(yuǎn)離燃燒的稱量盒。燃燒的稱量盒應(yīng)放在瓷盤內(nèi)，以免燒壞木板及桌面。第二次加酒精于土中時，應(yīng)等火焰完全熄滅后進(jìn)行，切勿用酒精瓶倒入以免火焰燃及瓶內(nèi)酒精發(fā)生爆炸危險。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及成果試驗(yàn)三 稠度試驗(yàn)一、目的本試驗(yàn)的目的是測定粘性土的液限和塑限，從而算出塑性指數(shù)與液性指數(shù)，以對土進(jìn)行分類并確定土在天然含水量下的狀態(tài)。根據(jù)天然含水量與液限和塑限的比較，可以判斷土的稠度狀態(tài)，并據(jù)此查建筑地基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GBJ7-89)，確定地基土的允許承載力。二、解釋液限，粘性土由液態(tài)變?yōu)樗軕B(tài)

5、的臨界含水量。當(dāng)粘性土天然含水置大于液限時，處于液態(tài)；反之處于塑態(tài)；塑限，粘性土從塑態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)的臨界含水量。當(dāng)粘性土天然含水量大于塑限時，土處于塑態(tài)；反之，處于半固態(tài)。3、 設(shè)備（1） 液，塑限聯(lián)合測定儀；包括帶標(biāo)尺的圓錐儀、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30°；讀數(shù)顯示宜采用光電式、 游標(biāo)式和百分表式；試樣杯內(nèi)徑為40mm，高度為30mm （如圖2）。（2）稱量盒數(shù)個；（3）分析天平一臺（感量0.01克）（4）調(diào)土刀、調(diào)土杯、玻璃片、滴管、蒸餾水、凡士林、秒表等；（5）電烘箱（ 各組公用)。4、 操作步驟（1）本試驗(yàn)直采用天然含水率試樣：當(dāng)土樣不均勻時，

6、采用風(fēng)干試樣：當(dāng)試樣中含有粒徑大干0.5mm的土粒和雜物時，應(yīng)過0.5mm篩。（2）當(dāng)采用天然含水率土樣時，取代表性土樣250g；采用風(fēng)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士樣調(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。填樣時不應(yīng)留有空隙。對較干的試樣應(yīng)充分搓揉，密實(shí)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(diǎn)，將屏幕上的標(biāo)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?xí)r圓錐在自重作用下沉入試樣，經(jīng)5s后測讀圓錐下沉深

7、度（顯示在屏幕上）；取出試樣杯，挖除錐尖入土處的凡士林：取錐體附近的試樣不少于 l0g放入稱量盒內(nèi)，測定含水率。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(diǎn)、第三點(diǎn)試樣的圓錐下沉深度及相應(yīng)的含水率。注意：液塑限聯(lián)合測定應(yīng)不少于三點(diǎn)；圓錐入土深度宜分別為34mm，79mm, 1517mm。（7）以含水率為橫坐標(biāo)、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（如圖3），應(yīng)在一直線上（圖中A線）。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上時，通過高含水率的點(diǎn)和其余兩點(diǎn)連成兩條直線，在下沉為2mm處分別查得相應(yīng)含水率；當(dāng)兩含水率的差值小于2%時，應(yīng)以兩點(diǎn)含水率的平均值與高含水率的點(diǎn)連一直線（圖中B線

8、）；當(dāng)兩個含水率的差值大于、等于2% 時，應(yīng)重做試驗(yàn)。 （8）在含水宰與圓錐下沉深度的關(guān)系圖（線A或線B）上：下沉深度為l7mm時對應(yīng)的含水量即為液限；下沉深度為10mm時對應(yīng)的含水量即為l0mm液限；下沉深度為2mm對對應(yīng)的含水量即為塑限。取值以百分?jǐn)?shù)形式表示，精確至0.1l（9） 塑性指數(shù)按下式計算：式中：IP塑性指數(shù)wL液限（%）wP塑限（%）（10） 液性指數(shù)按下式計算：IL液性指數(shù)（計算至0.01） W0土的天然含水量 其余符號同前。5、 注意事項(xiàng)（1） 本實(shí)驗(yàn)方法采用液、塑限聯(lián)合測定儀測定黏性土的液限與塑限，適用于粒徑小于0.5mm以及有機(jī)質(zhì)含量不大于試樣總質(zhì)量5%的土。（2） 土

9、樣含水量測定方法遵照試驗(yàn)一。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及成果試驗(yàn)四 側(cè)限壓縮試驗(yàn)一、目的（1）掌握采用側(cè)限壓縮試驗(yàn)測定土的壓縮系數(shù)的方法，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線（即壓縮曲線）。 （2）根據(jù)求得的壓縮系數(shù)評定土的壓縮性。二、解釋土樣在外力作用下將產(chǎn)生壓縮，其壓縮量與作用在土樣上的荷重及土質(zhì)有關(guān)。在相同的荷重作用下，軟土的壓縮量較大，而堅(jiān)密的土壓縮量?。挥秩缭谕煌翗訔l件下，壓縮量隨著荷重的加大而增加。因此，可以在同一種土樣上，施加不同的荷重，一般分級不宜過大，視土的軟硬程度及工程情況可取為0.125、0.25、0.5，1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、30kgfcm²

10、等。最后一級荷重應(yīng)大于土層的計算壓力 l2 kg fcm²。這樣可以得到不同的壓縮量，從而繪制壓縮曲線并求得壓縮系數(shù)。3、 儀器設(shè)備：（1）壓縮已（或稱固結(jié)儀）（2）杠桿加壓設(shè)備：杠桿比1：12.（3）百分表：量程10mm，最小分度0.01mm。（4）其它：天平、秒表、烘箱、切土刀、方玻璃片、鋁盒、濾紙、凡士林、儀器表。四、試驗(yàn)步驟（1）按試驗(yàn)一所述方法用壓縮儀環(huán)刀切取土樣。測定土樣試驗(yàn)前的容重，將裝有土樣的環(huán)刀用玻璃片蓋好備用。（2）按試驗(yàn)二所述方法，取環(huán)刀切剩下的土樣（不用沾有凡士林部分的）。測定土樣試驗(yàn)前的含水量，并熟悉壓縮儀各細(xì)部的構(gòu)造及作用。（3）壓縮儀底板上安置。塊透水石

11、（注意一定要平衡），接著安放護(hù)環(huán)，并固定護(hù)環(huán)。（4）將濕潤濾紙一張放在壓縮儀底部的透水石上，然后將裝有土樣的環(huán)刀刀口向下放人護(hù)環(huán)內(nèi)，再在土樣上面放濕潤濾紙一張，透水石一塊，放下量表導(dǎo)桿和加壓上蓋。使各部分密切接觸。保持平穩(wěn)，然后在加壓上蓋周圍放置潮濕棉花圈，以防水分蒸發(fā)（如土樣取自地下水位以下，則須加水使其在浸入飽和狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)）。（5）檢查加壓設(shè)備是否靈敏，利用平衡錘調(diào)整橫粱至水平位置。（6）將裝好試樣的壓縮儀放在加壓臺的正中，使加壓上蓋凹部位置的鋼球與加壓橫粱的小孔密合，然后裝上百分表，調(diào)節(jié)量表導(dǎo)桿縮進(jìn)量不少于8mm (為保證土樣壓縮時量表導(dǎo)桿不致脫空）；并檢查百分表一導(dǎo)桿是否靈活和垂直

12、。（7）為使壓縮儀各部分緊密接觸，借加壓設(shè)備在試樣上施加預(yù)壓荷載約0.0lkgf/cm²。然后調(diào)整百分表的指針讀數(shù)為零。（8）去掉預(yù)壓荷我，并立即施加第一級荷載，其大小視土的狀態(tài)或土的工程可采用要求可采用；在加壓的同時開動秒表，分別在l、2、3、5、10、15、20分鐘······記錄百分表讀數(shù)，直到兩次讀數(shù)之差不大于0.0005mm時（限于學(xué)生實(shí)驗(yàn)時間此處規(guī)定均與工程實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程有差別），即認(rèn)為該級荷載下的壓縮變形已屬穩(wěn)定，即可進(jìn)行下一級荷載。（9）其后施加第二級荷載，按第八步規(guī)定的時間，測記百分表讀數(shù)，依此類推。最后一級

13、荷重應(yīng)大予土層的計算壓力12kgf/cm，在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)始終保持加荷杠桿的水平。 （10）最后一級荷重作用下變形達(dá)到穩(wěn)定并取得變形讀數(shù)后。取下百分表，卸除全部荷重。取下壓縮儀，分別拆除鋼球，加壓上蓋、護(hù)環(huán)、透水石和濾紙等。小心地取出帶士樣的環(huán)刀并清理環(huán)刀等。五、成果整理及計算（1）各級荷載下的百份數(shù)穩(wěn)定讀數(shù)與初讀數(shù)（預(yù)壓荷載0.0lkgf/cm²）之差，即為該級荷載下的總變形量S總i（2）計算各級荷載作用下土樣穩(wěn)定變形量Si式中：S儀i 各級荷載作用下儀器變形量（實(shí)驗(yàn)室提供，依據(jù)儀器編號查表）（3）計算土樣初始孔隙比e0：式中：G土的顆粒比重w0試驗(yàn)前土的初始含水量0試驗(yàn)前土的初始

14、密度，kg/cm³。w水的密度，kg/cm³。（4） 計算土顆粒高度hg（mm）式中：h0土樣的初始高度（等于環(huán)刀高度），mm。（5） 計算各級荷載下土樣變形穩(wěn)定后的孔隙比ei：式中：hi各級荷載下土樣高度（mm）。（6）按比例繪制壓縮曲線，并據(jù)此計算壓縮系數(shù)i-1及壓縮模量Ei-1六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及成果試驗(yàn)五 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)一、目的本試驗(yàn)的目的在于測定土的內(nèi)摩擦角及內(nèi)聚力，以供計算及復(fù)核地基土的強(qiáng)度、土坡穩(wěn)定和土壓力等用。二、解釋土體內(nèi)某一面上的抗剪強(qiáng)度就是抵抗該截面兩側(cè)土體發(fā)生相對滑動的最大阻力由該阻力由土的內(nèi)摩擦力和內(nèi)聚力所組成，可近似地用庫侖經(jīng)驗(yàn)公式表示如下：粘性土： 砂

15、 土： 式中：土所承受的垂直壓力（kgf/cm²)土的內(nèi)摩擦角（°） c 土的內(nèi)聚力（kgf/cm²）土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)備可分成兩類：一類是能控制剪切面的儀器，其中廣泛應(yīng)用的是單剪切面應(yīng)變控制式直接剪力儀和應(yīng)力控制式直接剪力儀；另一類是三軸剪力儀。根據(jù)剪切過程中土樣中孔隙水的變化情況，常用的試驗(yàn)方法育：（1）慢剪法：加垂直壓力使土樣壓縮至穩(wěn)定，再慢慢加水平剪力，水能滲透排出。（2）快剪法：加垂直壓力后，迅速加加剪力。在35分鐘內(nèi)剪斷為止，剪切過程中土樣含水量保持不變。選定剪切方法時，應(yīng)盡量與土在工程中的實(shí)際情況相符。本試驗(yàn)采用應(yīng)變控制式直接剪力儀作固結(jié)快剪。2、

16、儀器設(shè)備（1）應(yīng)變控制式直接剪力儀，該儀器主要部分分為：剪切盒、應(yīng)力鋼環(huán)、剪切推進(jìn)裝置和豎向加荷橫梁。（2） 測微表（0.01mm）二只；（3） 停表一只。四、試驗(yàn)步驟（1）量?。ɑ虺洠┘羟忻娣e，放好下盒中的透水石和濾紙，再放好上盒，插上銷釘。（2）用切土器細(xì)心地切取原狀土，并用小刀將土樣兩面削平，然后移置到剪力盒上，對齊上盒凹口，蓋上濾紙，將一塊透水石放在土樣上面。用手指均勻地推透水石和土樣一并壓入剪力盒中。如系砂土，則用漏斗直接將砂土倒入盒中，厚約23厘米，并略用錘擊至一定的空隙比，再在砂面上放好濾紙、透水石，每次裝砂應(yīng)大致相等。（3）將豎向加壓橫框置于活塞鋼球上，按規(guī)定垂直應(yīng)力用砝碼加

17、荷。（4）準(zhǔn)備好記錄和停表，撥去剪力盒銷釘，剪切開始。轉(zhuǎn)動手輪，快剪控制每10秒鐘轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，并每10秒讀記測微表讀數(shù)。手輪每一轉(zhuǎn)軸的進(jìn)程為0.2毫米。連續(xù)轉(zhuǎn)動手輪直到土樣剪斷為止?？旒舴ㄈ考羟羞^程在35分鐘內(nèi)完成。（5）取出土樣，由（2）開始再作一次，取其平均值。 五、計算原理 借助于應(yīng)力鋼環(huán)的變形，應(yīng)用下式計算土中剪應(yīng)力；式中： s剪應(yīng)力，kgf/cm²應(yīng)力鋼環(huán)的變形系數(shù)，kgf/cm²/0.01mm;R剪切過程中應(yīng)力鋼環(huán)的變形值（測微表讀數(shù)）取剪切過程中應(yīng)力鋼環(huán)的最大變形值，則得到剪應(yīng)力s的最大值，該值即為土樣在該垂直荷重下的抗剪強(qiáng)度。六、 記錄及報告根據(jù)報告紙上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制各級垂直壓力作用下剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)系曲線（圖6）。并將不同垂直壓力(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5kgf/cm²)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總，以為橫坐標(biāo)、抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度曲線（圖7）。根據(jù)該曲線可以求得土的內(nèi)摩擦角及內(nèi)聚力c（kg fcm²）。七、注意事項(xiàng)（1）計算需要施加的垂直荷重（應(yīng)包括豎向加壓框的重量）。（2）測徽表應(yīng)裝置穩(wěn)固，并且具有足夠的伸縮余地。（3）試樣每小時的壓縮量不超過0.005mm時，視為穩(wěn)定。（4）剪切