土工試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、土工試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)班級(jí)：_學(xué)號(hào)：_組別：_姓名：_山東建筑大學(xué)土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心二 00 六年七月1土工試驗(yàn)是工程巖土學(xué)、土力學(xué)、地基基礎(chǔ)的必不可少的組成部分，工程巖土學(xué)和土 力學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)土工試驗(yàn)，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)它才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，建立新的理論和 方法。土工試驗(yàn)絕不僅是理論研究中必要的組成部分，同時(shí)也是生產(chǎn)實(shí)踐中的一種手段。通 過(guò)土工試驗(yàn)， 才能正確評(píng)價(jià)和摸清土的工程性質(zhì)， 為建筑物地基的設(shè)計(jì)和施工提供可靠的 依據(jù)和參數(shù)。隨著我國(guó)工程和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的強(qiáng)度和規(guī)模不斷增大，在工程建設(shè)中碰到的復(fù)雜 土工問(wèn)題越來(lái)越多，因而土工試驗(yàn)的工作越來(lái)越艱巨，越來(lái)越重要了。土工試驗(yàn)是通過(guò)設(shè)計(jì)一系列的測(cè)試手段來(lái)確

2、定土的物理、水理、力學(xué)等特性進(jìn)而評(píng)價(jià) 土的變形強(qiáng)度以及穩(wěn)定性的。因此正確掌握土工試驗(yàn)的各種技術(shù)和方法，是獲得正確的土 的工程性質(zhì)指標(biāo)的基本保證。反之，如缺少或掌握不好土工試驗(yàn)則無(wú)法得到土的工程性質(zhì) 的正確評(píng)價(jià)，使設(shè)計(jì)不合理，造成浪費(fèi)或事故。因此，對(duì)一名巖土工程師來(lái)說(shuō)，土工試驗(yàn) 是一門(mén)必備的技能。本試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)依據(jù) 19991999 年頒布的土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50123-1999GB/T50123-1999)編寫(xiě)2試驗(yàn)須知試驗(yàn)是配合課堂教學(xué)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生掌握試驗(yàn)的基本技能和進(jìn)行基本訓(xùn)練的一個(gè)主要手段，為了保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行，必須注意下列事項(xiàng)：1 1、試驗(yàn)之前，希望同學(xué)

3、們要預(yù)習(xí)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解本次試驗(yàn)的目的，原理和要求：2 2、嚴(yán)格按操作步驟認(rèn)真操作，作到人人動(dòng)手，詳細(xì)記錄，試驗(yàn)報(bào)告要求填寫(xiě)清晰，成果準(zhǔn)確；3 3、愛(ài)護(hù)試驗(yàn)儀器，非本次試驗(yàn)用的儀器或雖是本次試驗(yàn)所用的儀器，但在老師沒(méi)有講解之前都不得隨便亂動(dòng)，以免損壞儀器；4 4、試驗(yàn)中不慎損壞儀器或丟失儀器中的附件，均應(yīng)主動(dòng)地告訴老師，按照有關(guān)規(guī)定處理；5 5、在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不得抽煙，隨便吐痰、亂拋紙屑和打鬧；6 6、試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將儀器擦洗干凈并將室內(nèi)地上、臺(tái)上的土屑清理干凈，清除的土屑放在指定的棄土處，不得倒入水池中，以免堵塞水道；7 7、試驗(yàn)完畢后，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查允許后方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。3目錄實(shí)驗(yàn)一含水率（量

4、）試驗(yàn). 4實(shí)驗(yàn)二密度試驗(yàn).6實(shí)驗(yàn)三液限、塑限試驗(yàn).8實(shí)驗(yàn)四固結(jié)試驗(yàn). 15實(shí)驗(yàn)五剪切試驗(yàn). 18實(shí)驗(yàn)六擊實(shí)試驗(yàn). 224實(shí)驗(yàn)一含水率(量)試驗(yàn)、概述:土的含水量是試樣在 105105110110C下烘至恒量時(shí)所失去的水質(zhì)量和干土質(zhì)量的比值，用百分比表示。含水量是土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，它是計(jì)算土的干密度、孔隙比、飽和 度等的必要指標(biāo)，亦是檢測(cè)土工構(gòu)筑物施工質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)外測(cè)定含水量的方法有多種。但能確保質(zhì)量，操作簡(jiǎn)便又能符合含水量定義 的試驗(yàn)方法仍以烘干法為主。故本試驗(yàn)僅介紹這一方法。本試驗(yàn)方法適用于粘性土、砂性土和有機(jī)質(zhì)土類。試驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。、儀器設(shè)備:(1) 烘箱：

5、可采用電熱烘箱溫度能保持 105105110110C的其它能源烘箱，也可用紅外線 烘箱。(2) 天平：感量 0.01g0.01g。(3) 其它：干燥器、稱量盒為簡(jiǎn)化計(jì)算手續(xù)，可將盒重定期(3 36 6 個(gè)月)調(diào)整為恒 重值等。三、操作步驟:(1) 取具有代表性試樣，粘性土為 151520g20g，砂性土、有機(jī)質(zhì)土為 50g50g，放入稱量盒 內(nèi)。蓋上盒蓋，稱濕土質(zhì)量，精確至 0.01g0.01g。(2)打開(kāi)盒蓋，將盒置于烘箱內(nèi)，在105105110110C的恒溫下烘干。烘干時(shí)間對(duì)粘性土不得少于 8h8h，對(duì)砂性土不得少于6h6h。對(duì)含有機(jī)質(zhì)超過(guò) 5%5%的土，應(yīng)將溫度控制在 65657070C

6、的恒溫下烘干。(3) 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，稱干土質(zhì)量， 精確至0.01g0.01g。四、成果整理:(1)試樣的含水量，應(yīng)按下式計(jì)算，精確至 0.1%0.1%廠(匹-1) 100% md式中0土的含水量% %;5m-試樣濕質(zhì)量（g g）;md-試樣干質(zhì)量（g g）（2 2）含水量試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測(cè)定，兩次測(cè)定的差值，當(dāng)含水量小于 大于 1%1%;當(dāng)含水量等于、大于 40%40%時(shí)不得大于 2%2%。取兩次測(cè)值的平均值。40%40%時(shí)不得V6式中- 濕密度，g/cmg/cm3；、概述:土的單位體積質(zhì)量稱為土的密度。在天然含水量情況下的密度稱為天然密度。測(cè)定密

7、 度的目的是為了了解土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)情況。工程中需要以容重值表示時(shí)，將實(shí)測(cè)密度 值乘以換算系數(shù)即可。測(cè)定土的密度的方法有很多，主要有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法、灌砂法等，它們適用 于不同的土質(zhì)情況。環(huán)刀法適用于粘性土，是最常用的實(shí)驗(yàn)方法；蠟封法適用于易破裂和 形狀不規(guī)則的堅(jiān)硬土；灌水法和灌砂法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定原狀砂和礫質(zhì)土的密度；本試驗(yàn)主 要介紹環(huán)刀法。試驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。、儀器設(shè)備:（1 1）環(huán)刀：內(nèi)徑為 61.861.8 土 0.15mm0.15mm 和 79.879.8 土 0.15mm0.15mm,高度為 2020 土 0.016mm0.016mm。（2 2）天平：稱量 500g50

8、0g，感量 0.1g0.1g；稱量 200g200g，感量 0.01g0.01g。（3 3）其他：修土刀、鋼絲鋸、凡士林等。三、操作步驟:（1 1）按工程需要取原狀或制配所需狀態(tài)的擾動(dòng)土，整平兩端，將環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層 凡士林，刀口向下放在土樣上。（2 2）用修土刀（或鋼絲鋸）將土樣上部削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后將環(huán)刀垂 直下壓，邊壓邊削至土樣伸出環(huán)刀上部為止。削去兩端余土，使與環(huán)刀口面齊平，并用剩 余土樣測(cè)定含水量。（3 3）擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀與土和質(zhì)量 m m1,準(zhǔn)確至 0.1g0.1g。（4 4）本試驗(yàn)須進(jìn)行二次平行測(cè)定，其平行差值不得大于 0.03g/cm0.03g/cm3。求其算

9、術(shù)平均值。四、成果整理：按下列公式計(jì)算濕密度和干密度?_ mi - m21+0.01m1環(huán)刀與土和質(zhì)量,m2-環(huán)刀質(zhì)量，g g;實(shí)驗(yàn)密度試驗(yàn)g g；73V V-環(huán)刀體積，cmcm;心 干密度，g/cmg/cm3;-0-含水量，。8實(shí)驗(yàn)三、 液限、塑限試驗(yàn)一、概述：由于含水量不同，土體分別處于流動(dòng)狀態(tài)、可塑狀態(tài)、半固體狀態(tài)、固體狀態(tài)。流動(dòng) 狀態(tài)和可塑狀態(tài)的分界含水量稱為土的液限，可塑狀態(tài)和半固體狀態(tài)的分界含水量稱為土 的塑限。本試驗(yàn)的目的是測(cè)定土的液限和塑限，為劃分土類，計(jì)算天然稠度、塑性指度、液性 指數(shù)，供工程設(shè)計(jì)和施工之用。本試驗(yàn)適用于粒徑小于 0.5mm0.5mm 有機(jī)質(zhì)含量小于 5%5%

10、的土。試驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。二、液限試驗(yàn)：1 1、基本原理： 從理論上講，液限是粘性土從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)的界限含水量，也可以說(shuō)是土體的抗剪強(qiáng)度“由有到無(wú)” （即意味著抗剪強(qiáng)度趨于最低點(diǎn)，但根據(jù)實(shí)踐說(shuō)明，從試驗(yàn) 成果來(lái)看，土的含水量雖已達(dá)液限，而土還具有一定的抗剪強(qiáng)度）的分界點(diǎn)。如在試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)其他條件不變，僅改變含水量，則圓錐的入土深度必將隨著土樣中的 含水量的增加而增加，而土的抗剪強(qiáng)度必是隨著土樣中的含水量的增加減小，經(jīng)多次進(jìn)行 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和圓錐儀的對(duì)比試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)圓錐的入土深度達(dá) 1010 毫米時(shí)，土樣的抗剪 強(qiáng)度具有很小值。因此，在工程上取圓錐的入土深度 h=10h=10

11、毫米時(shí)，土樣的含水量作為液 限。2 2、儀器設(shè)備：重為 7676 克（交通部土工試驗(yàn)規(guī)程用 100100 克重的圓錐儀）的手提式或者電子自動(dòng)液限 儀；秒表；鋁盒；調(diào)土刀；磁碗；吸管；毛玻璃板；吹風(fēng)機(jī)；孔徑為0.5m0.5m m m 的標(biāo)準(zhǔn)篩；研缽；凡士林等。3 3、操作步驟：（1 1） 土樣制備，應(yīng)盡可能采用天然含水量的土樣進(jìn)行測(cè)定，如為風(fēng)干土?xí)r，應(yīng)預(yù)先 進(jìn)行研碎并過(guò) 0.50.5 毫米篩，而后噴灑適量的水拌和后放在有蓋玻璃瓶中潤(rùn)濕靜置 2424 小時(shí)。（2 2） 取有代表性的天然含水量土樣約 180180 克，放入磁碗中，加蒸餾水或清水用調(diào)土 刀調(diào)成均勻濃漿糊狀。（3 3）將調(diào)置好的土樣用刮

12、土刀分層裝入底面墊以玻璃片的試環(huán)中（填裝時(shí)勿使土內(nèi) 留有孔隙），直至裝滿，而刮去多余的土，使土面與環(huán)口齊平（刮除余土?xí)r，不得用刀在 土面上反復(fù)涂抹），然后將盛滿土的試環(huán)連同底部的玻璃片一同拿起，檢查底部有無(wú)孔隙。9（4 4） 將圓錐儀的錐尖豎立在橡皮塊上（切勿豎立在玻璃片上，以防錐尖變禿）， 以前 測(cè)檢查是否在平衡環(huán)的正中央并保持垂直狀態(tài)。（5 5）用布擦凈圓錐儀、并在錐體部分以手指涂一薄層凡士林或潤(rùn)滑油。手提式以兩指提起圓錐儀手柄，對(duì)準(zhǔn)試樣表面中部，當(dāng)錐尖與試樣表面接觸時(shí)，松開(kāi) 手指，使錐體在自重作用沉入土中。使用電子自動(dòng)液限儀， 首先打開(kāi)電源， 將圓錐儀吸附于液限儀頂部的電磁鐵上， 再調(diào)

13、整升降螺桿，使錐尖與土樣表面接觸，然后關(guān)掉電源，使錐體在自重作用下沉入土中。（6 6）在松開(kāi)手指或關(guān)掉電源的同時(shí)，打開(kāi)秒表經(jīng) 1515 秒鐘。讀取圓錐入土深度的讀數(shù)。 圓錐入土深度的測(cè)讀標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)為土面接觸線至錐尖的垂直距離。而在錐體入土后的土體表 面根據(jù)不同土質(zhì)有下列三種情況，對(duì)于一般粘性土，土體表面仍保持平面（圖a a），對(duì)于低塑性土錐體周?chē)耐撩嫦掳迹▓D b b）；如果土的塑性極高，則錐體周?chē)劣新∑瓞F(xiàn)象（圖 c c）， 它們?nèi)胪恋纳疃?h h 的測(cè)讀標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)圖示。（a a）（ b b）（ c c）錐體沉入土中的幾種情況（7 7）如錐體在 1515 秒鐘時(shí)的入土深度大于或小于 1010 毫米

14、時(shí)，則表示試樣的含水量高 于或低于液限，必須重新試驗(yàn)。這時(shí)先用調(diào)土刀將錐體沉入處土樣挖去（因有凡士林），而后將全部試樣挖出放入磁碗中，如含水量過(guò)高，則放在紅外線烘箱中適當(dāng)烘烤或用電吹 風(fēng)吹干，減少含水量，含水量小時(shí)加適量清水后再行調(diào)拌，重復(fù)5 5、6 6 步驟直至 1515 秒鐘錐體下沉深度剛好是 1010 毫米為止。（8 8）將所測(cè)得的合格的試樣挖去沾有凡士林的那部分土， 取試環(huán)中央的土約 1515 克, 放入盒中（約1鋁盒），蓋好盒蓋秤重（準(zhǔn)確至 0.010.01 克），而后在 105105C下烘干至恒重冷卻 后稱得其干土重。4 4、成果整理：（1 1）液限計(jì)算，計(jì)算至 0.1%0.1%i

15、 oL L式中：L液限，% %m1濕土加稱量盒重，m2干土加稱量盒重， m0稱量盒重，g g（2 2）本試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行測(cè)定，取其平均值，其平行差值一般不得不大于2%2%。三、塑限試驗(yàn)（搓條法）1 1、儀器設(shè)備：（1 1）毛玻璃板。（2 2）天平：感量 O.OIgO.OIg。（3 3）其他：烘箱、干燥器、稱量盒、調(diào)土皿、直徑 3mm3mm 的鐵絲等。2 2、試驗(yàn)步驟：（1 1）取 0.5mm0.5mm 篩下的代表性試樣 100g,100g,放在盛土皿中加純水拌勻，溫潤(rùn)過(guò)夜。（2 2）將制備好的試樣在手中揉捏至不粘手，捏扁，當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，表示含水量接近 塑限。（3 3）取接近塑限含水量的試樣

16、8 810g,10g,用手搓成橢圓形，放在毛玻璃板上用手掌滾 搓，手掌的壓力要均勻地施加在土條上，不得使土條在毛玻璃上無(wú)力滾動(dòng)，土條不得有空 心現(xiàn)象，土條長(zhǎng)度不宜大于手掌寬度。（4 4）繼續(xù)搓滾土條，直至土條直徑達(dá) 3mm3mm 時(shí)，產(chǎn)生裂縫并開(kāi)始斷裂為止。若土條搓至 3mm3mm 時(shí)仍未產(chǎn)生裂縫及斷裂，表示這時(shí)試樣的含水量高于塑限，則將其重新捏成一團(tuán)， 重新搓滾；如土條直徑大于 3mm3mm 時(shí)即行斷裂，表示試樣含水量小于塑限，應(yīng)棄去，重新 取土加適量水調(diào)勻后再搓，直至合格。若土條在任何含水量下始終搓不到3mm3mm 即開(kāi)始斷裂，則認(rèn)為該土無(wú)塑性。（5 5）收集約 3 35g5g 合格的斷裂

17、土條，放入稱量盒內(nèi)，隨即蓋緊盒蓋，測(cè)定其含水量。3 3、成果整理：（1 1）計(jì)算塑限，計(jì)算至 0.1%0.1%m m2 m m0m2-m0100%11式中：塑限，% %m1濕土加稱量盒重， g gm2干土加稱量盒重，g gm0稱量盒重，g g(2)本試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行測(cè)定，取其平均值，其平行差值當(dāng)3LV40%40%，不得大于1%1%,當(dāng)wL40%40%時(shí)，不得大于 2%2%。四、液、塑限聯(lián)合測(cè)定：1 1、儀器設(shè)備：(1) 液塑限聯(lián)合測(cè)定儀主要有數(shù)碼式(見(jiàn)圖 1 1)、光電式(見(jiàn)圖 2 2)、游標(biāo)式(見(jiàn)圖 3 3)，百分表式(見(jiàn)圖 4 4)等讀數(shù)顯示形式，或用瀝青針入度儀，其中錐體質(zhì)量為 767

18、6 克，錐角 3030。(2) 天平：稱量 200g200g 重，感量 0.01g0.01g。(3)其他篩(孔徑 0.05mm0.05mm)，調(diào)土刀、調(diào)士皿、稱量盒、研缽(附帶橡皮頭的研杵 或橡皮板、木棒)、干燥器、吸管、凡士林、蒸餾水等。2 2、操作步驟：(1)取有代表性的天然含水量或風(fēng)干土樣進(jìn)行試驗(yàn)。如土中含大于0.5mm0.5mm 的顆粒或 夾雜物較多時(shí)，可采用風(fēng)干土樣，用帶橡皮頭的杵研碎或木棒在橡皮板上壓碎土塊。試樣 必須反復(fù)研碎，過(guò)篩。直至將可研碎的土塊全部通過(guò) 0.5mm0.5mm 的篩為止。取篩下土樣用三皿 或一皿法進(jìn)行制樣。三皿法；用篩下土樣 200g200g 左右，分開(kāi)放入三

19、個(gè)盛土皿中，用吸管加入不同數(shù)量的蒸 餾水或自來(lái)水，土樣的含水量分別控制在液限，塑限以上和它們的中間狀態(tài)附近。用調(diào)土 刀調(diào)勻，蓋上濕布，放置 18h18h 以上。(2) 將制備好的土樣充分?jǐn)嚢杈鶆?，分層裝入土樣試杯，用力壓密，使空氣逸出。 對(duì)于較干的土樣，應(yīng)先充分搓揉，用調(diào)土刀反復(fù)壓實(shí)。試杯裝滿后，刮成與杯邊齊平。(3) 當(dāng)用游標(biāo)式或百分表式液塑聯(lián)合測(cè)定儀試驗(yàn)時(shí)，調(diào)平儀器，提起錐桿(此時(shí)游 標(biāo)或百分表讀數(shù)為零)，錐頭上涂少許凡士林，(4) 將裝好土樣的試杯放在聯(lián)合測(cè)定儀的升降座上，轉(zhuǎn)動(dòng)升降旋鈕，待錐尖與土面剛好接觸時(shí)停止升降，扭動(dòng)錐下降旋鈕，同時(shí)開(kāi)動(dòng)秒表，經(jīng)5s5s 時(shí)，松開(kāi)旋鈕，錐體停止下落，

20、此時(shí)游標(biāo)讀數(shù)即為錐入深度 h h1。(5)改變錐尖與土體接觸位12置(錐尖兩次錐入位置距離不小于1cm1cm)，重復(fù)上述(2 2)、13（3 3）步驟，得錐入深度 h h2。h hi、h h2允許誤差為 0.5mm0.5mm。否則，應(yīng)重作。取 h hi、h h2平均值 作為該點(diǎn)的錐入深度 h ho（6 6）去掉錐尖入土的凡士林，取 10g10g 以上的土樣兩個(gè)，分別放入稱量盒內(nèi)，稱其質(zhì) 量（準(zhǔn)確至 0.01g0.01g）,測(cè)定其含水量31、32（計(jì)算到 0.1%0.1%）o計(jì)算含水量平均值3。（7 7）重復(fù)第（2 2 ）至（6 6）條步驟，對(duì)其它兩個(gè)含水量土樣進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)其錐入深度 和含水量。

21、（8 8）用光電式或數(shù)碼式液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)定時(shí)，接通電源調(diào)平機(jī)身，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，提上錐體（此時(shí)刻度或數(shù)碼顯示應(yīng)為零）。將裝好土樣的試杯放在升降座上，轉(zhuǎn)動(dòng)升降旋 鈕。試杯徐徐上升，土樣表面和錐尖剛好接觸，指標(biāo)燈亮，停止轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，錐體立刻自行 下沉 5s5s 時(shí)自動(dòng)停止下落，讀數(shù)窗上或數(shù)碼管上顯示錐入深度。試驗(yàn)完畢，按動(dòng)復(fù)位按鈕， 錐體復(fù)位，讀數(shù)顯示為零。圖 i i 數(shù)碼液塑限聯(lián)合測(cè)定儀1 1、電源開(kāi)關(guān)2 2、定時(shí)指示燈3 3、復(fù)位按鈕4 4、錐頭 5 5、盛土杯 6 6、升降座 7 7、數(shù) 碼顯示窗 8 8、升降旋鈕 9 9、水平氣泡 1010、 調(diào)平腳螺絲1 1、電源開(kāi)關(guān) 2 2、電源指標(biāo)燈 3

22、 3、定時(shí)指示燈 4 4、水平投影調(diào)節(jié) 5 5、復(fù)位按鈕 6 6、讀數(shù)窗 7 7、零 位調(diào)節(jié) 8 8、電磁鐵 9 9、放大鏡 1010、微分尺 1111、聚光鏡 1212、光源 1313、錐桿卡舌及彈簧 1414、 錐頭 1515、盛土杯 1616、水平氣泡 1717、升降旋鈕 1818、調(diào)平腳螺絲93圖 2 2 光電式液塑限聯(lián)合測(cè)定儀14(2) 含水量為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線，三點(diǎn)應(yīng)在一直線上(見(jiàn)圖 5 5)。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上時(shí)，通過(guò)高含水量的點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連成兩 條直線，在下沉深度為 2mm2mm 處查得相應(yīng)的二個(gè)含水量，當(dāng)兩個(gè)含水量的差值小于 2 2%時(shí)

23、， 應(yīng)以該兩點(diǎn)含水量的平均值與高含水量的點(diǎn)連一直線。當(dāng)兩個(gè)含水量差值大于、等于2%2%時(shí)，應(yīng)重作試驗(yàn)。(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 17mm17mm 所對(duì)應(yīng)的含水量 為 17m17mm m液限，查得下沉深度為 10m10m m m，所對(duì)應(yīng)的含水量為 10mm10mm 液限，查得下沉深度為 2mm2mm 所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限，取直至整數(shù)。(4) 塑性指數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：I Ip p = = _ _ p p式中 IpIp塑性指數(shù)； LL-液限含水量(% % ；- 塑限含水量(% % ；圖 3 3 游標(biāo)式液塑限聯(lián)合測(cè)定儀1 1、錐桿 2 2、游標(biāo)尺 3 3、制動(dòng)旋鈕4 4、盛

24、土杯 5 5、水平氣泡 6 6、升降螺絲7 7、底板&凡士林 9 9、調(diào)平螺絲圖 4 4 百分表式液塑限聯(lián)合測(cè)定儀1 1、百分表 2 2、錐入深度杠桿傳遞系統(tǒng) 3 3、升降 及時(shí)間控制電路 4 4、錐頭 5 5、升降座 6 6、調(diào)平 螺絲 7 7、升降旋鈕 8 8、電源開(kāi)關(guān)及控制開(kāi)關(guān)3 3、成果整理:(1)(1) 含水量應(yīng)按下式計(jì)算，計(jì)算至 0.10.1%m1-m2m2-m0100%15圖 5 5 錐入深度與含水量（h-h-3）關(guān)系圖16實(shí)驗(yàn)四 固結(jié)試驗(yàn)一、概述：土體在受外力作用后，其體積變小的現(xiàn)象稱為土的壓縮。引起土體壓縮的原因有三： 一是土粒本身的壓縮；二是土孔隙中的水和氣體的壓縮

25、；三是土孔隙中的水分與空氣被擠出，土?；ハ嗫繑n，孔隙變小。根據(jù)研究，土粒和水本身的壓縮量甚微，可以忽略不行。我們通常講土的壓縮，就是 指土在某一壓力作用下，其孔隙體積變小的現(xiàn)象。試驗(yàn)性質(zhì)：綜合型實(shí)驗(yàn)。二、試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力孔隙比與壓力的關(guān)系、變形與時(shí)間的關(guān)系。以便計(jì)算壓縮系數(shù) a a,壓縮模量 E Es,壓縮指數(shù) C Cc，回彈系數(shù) C Cs,固結(jié)系數(shù) C Cv等等, 因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，本試驗(yàn)只測(cè)定孔隙比與壓力的關(guān)系繪制壓縮曲線，計(jì)算壓縮系數(shù) a a 為判 別土的壓縮性的高低提供必須資料。三、儀器設(shè)備；1 1、 小型固結(jié)儀；2 2、 環(huán)刀；3 3、天平；4 4、秒

26、表、切土刀、烘箱等等。四、試驗(yàn)內(nèi)容：1 1 確定土樣試驗(yàn)前的密度試驗(yàn)。2 2 確定土樣試驗(yàn)前的含水率試驗(yàn)。3 3 對(duì)土樣進(jìn)行加壓試驗(yàn)。17固結(jié)儀示意圖1 1、水槽 2 2、護(hù)環(huán) 3 3、堅(jiān)固圈 4 4、環(huán)刀 5 5、透水石 6 6、加壓上蓋 7 7、量表導(dǎo)桿 8 8 量表架（1 1）先在固結(jié)儀底部的透水石上加以潤(rùn)濕的濾紙，再將試樣連同環(huán)刀一起推入容器內(nèi)，套上導(dǎo)環(huán)，然后在試樣上方順序放上濾紙、透水石和傳壓板，置于加壓框架下，對(duì)準(zhǔn) 加壓框架正中。安裝百分表。使百分表長(zhǎng)短正好對(duì)準(zhǔn)“0 0” （注意要將百分表活動(dòng)桿提到上部再調(diào)“ 0 0”。（2 2） 施加予壓荷重（1KPa1KPa）, ,檢查試樣與儀

27、器上下接觸是否良好，然后，調(diào)整量表微 調(diào)，使長(zhǎng)針讀數(shù)為零。（3 3）分四級(jí)荷載，開(kāi)始加荷試驗(yàn)。加荷大小與級(jí)數(shù)根據(jù)實(shí)際需要確定，本次試驗(yàn)采用常規(guī)試驗(yàn)確定用5050、100100、200200、300300 等四級(jí)荷重順序加壓。每級(jí)荷重的穩(wěn)定歷時(shí)，要求在一小時(shí)內(nèi)其變形量不超過(guò)0.0050.005毫米。由于受時(shí)間所限制，每級(jí)荷重的歷時(shí)為1010 分鐘，即每加一級(jí)荷重經(jīng)過(guò) 1010 分鐘，記下測(cè)微表讀數(shù)，然后再加第二級(jí)荷重，以此類推，直至第四級(jí)荷重施加完畢為止。五、成果整理（計(jì)算與繪圖）1 1、按下式計(jì)算試樣初始孔隙比 eo*l N. 1.2庖結(jié)位示意國(guó)1護(hù)ffi3 -環(huán)刀丄4一聊環(huán)心 透4；fit計(jì)

28、好桿淚-位擺汁杷；9試樣182 2、某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù) 3ids（10）江19ei-ei -1式中：i Pi 1-Peo試樣的初始孔隙比；d ds土粒比重；水的密度，g/cmg/cm3；-.o試驗(yàn)前的含水量，o=(mo1) 100% ；md1:0試驗(yàn)前土的密度， 0二q，g/cmg/cm ；e某一壓力下穩(wěn)定孔隙比；ei=hi-1，hshohs1 + ePi某一壓力值(KPaKPa);m濕土質(zhì)量，g g; md干土質(zhì)量；g g;- 環(huán)刀內(nèi)濕土質(zhì)量； g g;V V 環(huán)刀體積，60cm60cm3;hi固結(jié)后試樣高度，hi二 h。ho試驗(yàn)前試樣高度，20mm20mm；也-試樣固結(jié)后變形量，mm

29、mm。3 3、以孔隙比為縱坐標(biāo)，壓力為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲系，通稱壓縮曲 線，在壓縮曲線上取 P Pi， P P2相應(yīng)的 e ei， e e2計(jì)算壓縮系數(shù) a ao和壓縮模量 E Es：ei P-1eioo-e2oo丄心a ao= =P P2-F FI(MPa(MPa )=)=p2oo-Poo=(e=(eioo-e-e2oo) ) io(MPa) Es-MPa)4 4、根據(jù)壓縮系數(shù)大小，來(lái)評(píng)價(jià)土的壓縮性高低：a aovo.IMpao.IMpa-1為低壓縮性土；0.10.1wa ao 0.5Mpa0.5Mpa-1為高壓縮性土。110實(shí)驗(yàn)五剪切試驗(yàn)概述:土的抗剪強(qiáng)度是土在外力作用下，其

30、一部分土體對(duì)于另外一部分土體滑動(dòng)時(shí)所具有的 抵抗剪切的極限強(qiáng)度。測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度，可以提供計(jì)算地基強(qiáng)度和地基穩(wěn)定性用的基本 指標(biāo)，即土的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力與抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系由庫(kù)倫公 式表示：tg c式中 t t抗剪強(qiáng)度（kPakPa）；:二-正應(yīng)力（kPakPa）；內(nèi)摩擦角（度）；c c- 內(nèi)驟力（kPakPa）。直接對(duì)試樣施加剪力的設(shè)備叫直接剪力儀，常用的直接剪力儀根據(jù)施加剪應(yīng)力的特點(diǎn) 分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。應(yīng)力控制式是分級(jí)施加等量水平剪力于土樣使之受 剪，應(yīng)變控制式是等速推動(dòng)剪切容器使土樣受剪。以應(yīng)變式最為常用。見(jiàn)圖1 1。圖18. ）.2砲變推制式九剪儀1

31、射切恃動(dòng)機(jī)梅芒耗勒益乘和屈壓期配： 占一垂應(yīng)位爲(wèi)什出做圧梅訂一進(jìn)水抵卅9-忒f位甘itda-試打圖 1 1 應(yīng)變控制式直剪儀示意I I、 剪切傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2 2、推動(dòng)座 3 3、下盒 4 4、垂直加荷框架 5 5、垂直位移量表6 6、傳壓板 7 7、透水板 8 8、上盒 9 9、儲(chǔ)水盒 1010、剪切力計(jì)算儀表IIII、水平位移量表 1212、滾珠 1313、試樣儀器的主要部件剪切容器是由固定的上盒和活動(dòng)的下盒 （應(yīng)變式） 或固定的下盒與活 動(dòng)的上盒 （應(yīng)力式）等部件組成。試樣置于上下盒之間，在試樣上先施加預(yù)定的法向壓力C,然后以一定速率分級(jí)施加水平力對(duì)試樣加剪力，直至試樣被剪損為止，此時(shí)在試樣

32、剪 損面上因變形所生之剪應(yīng)力，可借助于與上盒相接觸的量力環(huán)的變形或以所加水平力與杠 桿壁比關(guān)系確定。111為求得土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)（c c,3般至少用 4 45 5 個(gè)試樣，以同樣的方法分別在不 同的法向壓力（T1、（T2、（T3的作用下測(cè)出相應(yīng)的TflTf2Tf3的值，根據(jù)這些6、Tf無(wú)論是飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，還是天然粘性土地基加荷過(guò)程中，孔隙水壓力的 消散，即荷載在土體中產(chǎn)生的應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，需要一定的固結(jié)時(shí)間來(lái)完成。因 此，土的固結(jié)過(guò)程，實(shí)質(zhì)上也是土體強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)的過(guò)程。對(duì)同一種土，即使在同一法向 壓力下，由于剪切前試樣的固結(jié)過(guò)程和剪切試樣的排水條件不同，其強(qiáng)度指標(biāo)也是各異的

33、,為了近似地模擬現(xiàn)場(chǎng)土體的剪切條件，即按剪切前的固結(jié)過(guò)程、剪切時(shí)的排水條件以及加 荷快慢情況，將直剪試驗(yàn)分為快剪，固結(jié)快剪和慢剪三種試驗(yàn)方法。1 1、快剪試驗(yàn)：快剪試驗(yàn)，就是在對(duì)試樣施加法向壓力和剪力時(shí)，都不允許試樣產(chǎn)生排水固結(jié)。由于 在直剪儀上盒之間存在縫隙，要嚴(yán)格控制不排出一點(diǎn)水份是不可能的。為了盡量消除此種 影響，一般在試樣上下放置不透水有機(jī)玻璃圓塊代替透水石，并在圓塊周邊涂抹凡士林， 以阻止水份從縫隙中溢出。待施加預(yù)定的法向壓力后，隨即施加水平推力，并用較快的速 度在 3 35min5min 將試樣剪損。對(duì)于某些滲透性較強(qiáng)，而又是高含水量低密度的土，如淤泥質(zhì) 軟土等，甚至要求在 303

34、050s50s 內(nèi)剪損。此試驗(yàn)方法一般用來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)土體的土層較厚，滲透性較小，施工速度較快，基本上 來(lái)不及固結(jié)就加載剪損的情況。2 2、固結(jié)快剪試驗(yàn)：先使試樣在法向壓力作用下達(dá)到完全固結(jié)，然后施加水平荷載進(jìn)行剪切，在剪切時(shí)不 讓孔隙水排出，即不允許試樣在剪切過(guò)程中發(fā)生固結(jié)，因此，在剪切時(shí)與快剪方法相同-；tg -：2+20固結(jié)快剪試驗(yàn)一般用來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)土體在自重和正常荷載作用下已達(dá)到完全固結(jié)狀態(tài)，以后又遇到突然而施加荷載或因土層較薄、滲透性較小、施工速度較快的情況。3 3、慢剪試驗(yàn)： 先使試樣在法向壓力下使之達(dá)到完全固結(jié)。根據(jù)土的滲透性大小，一般固結(jié)時(shí)間大致3 316h16h 以上。之后施以慢速

35、剪切，每次剪切歷時(shí)一般約在 1 14h4h 左右。在每次施加水平荷重時(shí)，都得使土中水能充分排出，以清除其孔隙水壓力影響，直至土樣被剪損為止。這種試驗(yàn)方法一般用來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)土體充分固結(jié)后才開(kāi)始逐步緩慢地承受荷載的情況。 一般工程的正常施工進(jìn)度都不符合這樣的情況，所發(fā)在工程實(shí)際中較少直接采用。但此法 所測(cè)定的強(qiáng)度指標(biāo)，可用于有效應(yīng)力的分析。此外，由于無(wú)粘性土的滲透性大，即使快剪也會(huì)排水固結(jié)，所以規(guī)定對(duì)于無(wú)粘性土， 可允許用一種剪切速率試驗(yàn)。對(duì)于正常固結(jié)的粘性土，無(wú)論在法向壓力或剪應(yīng)力作用下都是壓縮的，所以在一般情 況下，快剪的抗剪強(qiáng)度最小，固結(jié)快剪的抗剪強(qiáng)度增大，而慢剪的抗剪強(qiáng)度最大。本試驗(yàn) 采用快

36、剪試驗(yàn)。試驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。二、儀器設(shè)備：( 1 1 )應(yīng)變控制式直剪儀圖(圖 1 1)。(2) 環(huán)刀：內(nèi)徑 61.8mm61.8mm，高 20mm20mm。(3)位移量測(cè)設(shè)備： 百分表或傳感器，百分表量程應(yīng)為10mm10mm，分度值為 0.01mm0.01mm， 傳感器的精度應(yīng)為零級(jí)。三、操作步驟：( 1 1 )試樣制備( 2 2 )對(duì)準(zhǔn)剪切容器上下盒，插入固定銷，在下盒內(nèi)放透水石和濾紙，將帶有試樣的 環(huán)刀刃口向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，在試樣上放濾紙和透水石，將試樣小心地推入剪切盒內(nèi)。( 3 3)移動(dòng)傳動(dòng)裝置，使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸，依次加上傳壓板，加壓框 架，安裝垂直位移量測(cè)裝置，

37、測(cè)記初始讀數(shù)。( 4 4)根據(jù)工程實(shí)驗(yàn)和土的軟硬程度施加各級(jí)垂直壓力。一般為2525、5050、 100100、200200、300300、400kpa400kpa 等。各個(gè)垂直壓力可一次輕輕施加，若土質(zhì)構(gòu)軟，也可分次施加，以防土擠出。(5)垂直壓力施加后， 拔出固定銷， 立21即開(kāi)動(dòng)秒表，以0.8mm/min0.8mm/min 的剪切速度進(jìn)行。即轉(zhuǎn)動(dòng)手輪；對(duì)一般粘性土約 515s515s 轉(zhuǎn)一周。（6 6） 當(dāng)測(cè)力計(jì)百分表讀數(shù)不變或后退時(shí)，就繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm4mm 時(shí)停止，記下破壞值。當(dāng)剪切過(guò)程中測(cè)力計(jì)百分表讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，則剪切至剪切位移達(dá)6mm6mm 時(shí)停止。（7 7）剪切結(jié)束，

38、吸掉盒內(nèi)積水，退去剪切力和垂直壓力，移動(dòng)壓力框架，取出試樣， 測(cè)定試樣含水量。四、成果整理：1 1、按下式計(jì)算每一試樣的抗剪強(qiáng)度T=C=C R R式中T相應(yīng)于某一垂直壓力的抗剪強(qiáng)度（kPakPa）；C C-試驗(yàn)溫度下的量力環(huán)應(yīng)力系數(shù)（kPa/0.1mmkPa/0.1mm）；R R剪切時(shí)量力環(huán)中百分表的最大讀數(shù)（0.01mm0.01mm。2 2、剪切位移按下式計(jì)算也I= =& &ixn-Rn-R式中 冷剪切位移（0.01mn0.01mn）；也i-手輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的位移量（0.01mm0.01mm ；n n手輪轉(zhuǎn)數(shù)。3 3、作抗剪強(qiáng)度與垂直壓力的關(guān)系圖確定土的內(nèi)摩擦角和粘聚力（C C、3

39、。如各點(diǎn)不在一條近似的直線上，可按相鄰的三 點(diǎn)連接成兩個(gè)三角形，分別得到兩個(gè)三角形的重心，然的將兩重心連成一直線，直線的傾 角即為內(nèi)摩擦角（3），直線在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力（c c）。4 4、作剪應(yīng)力與剪切位移的關(guān)系曲線，見(jiàn)圖 3 3。22實(shí)驗(yàn)六擊實(shí)試驗(yàn)概述;用土作為路堤或筑壩等材料時(shí)，需要在模擬現(xiàn)場(chǎng)施工條件(包括施工機(jī)械和施工方法) 下，找出獲得壓實(shí)填土的最大干密度和相應(yīng)的最佳含水量的方法。擊實(shí)試驗(yàn)就是為了這種 試驗(yàn)?zāi)康睦脴?biāo)準(zhǔn)化的擊實(shí)儀具，試驗(yàn)土的最大干密度與擊實(shí)方法的關(guān)系，得到一擊實(shí)曲 線(加圖 1 1 所示)，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)土密度的測(cè)定，得出填土的壓實(shí)度。用這種方法在現(xiàn)場(chǎng)控 制施工質(zhì)量，

40、保證在一定的施工條件下壓實(shí)填土達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。所以擊實(shí) 試驗(yàn)是填土工程如路堤、土壩、機(jī)場(chǎng)跑道以及房屋填土地基設(shè)計(jì)施工中不可缺少的重要試 驗(yàn)項(xiàng)目圖 1 1 含水量與干密度的關(guān)系曲線試驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。、儀器設(shè)備；23(1)(1) 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀，有輕型和重型兩種。(2)(2) 烘箱及干燥器。(3)(3) 天平(感量 O.OIgO.OIg)。(4)(4) 臺(tái)秤(稱量 10kg10kg，感量 5g5g)。(5)(5) 圓孔篩(孔徑 3838、2525、1919、和 5mm5mm 各一個(gè))(6(6)拌合工具（7 7）其他：噴水設(shè)備、碾土器、盛土盤(pán)、量筒、推土器、鋁盒、修土刀、平直尺等。三、操作步驟:1