13級(jí)土木土力學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、土力學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)適用 2013 級(jí)土木工程專業(yè)土木工程與建筑系試驗(yàn)一 土的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)3、密度P、相對(duì)密度ds,確定土的三相比例指標(biāo);、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)測(cè)定土樣的含水量、實(shí)驗(yàn)要求1 由實(shí)驗(yàn)室提供一組擾動(dòng)土樣，要求學(xué)生測(cè)定該土樣的含水量、密度和土的相對(duì)密度；2根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果要求學(xué)生確定該土的孔隙比e、孔隙率n、飽和度Sr、干土密度叫、和飽利席度 P sal等物理指標(biāo)；項(xiàng)目一、含水量實(shí)驗(yàn)(烘干法)土的含水量w是指土在105? 110°C的溫度下烘至恒量時(shí)所失去的水分質(zhì)量和達(dá)恒重后干土質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。本實(shí)驗(yàn)采用烘干法，此法為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法。一、儀器設(shè)備(1) 電熱烘箱：溫度能保

2、持在 105? 110°Co(2) 夭平：稱200g,感量 O.Olg ;(3) 其它：干燥器、稱量盒等。二、操作步驟1. 取一個(gè)稱量盒并記錄盒號(hào)，然后用天平稱取盒的質(zhì)量2. 從土樣屮選取具有代表性的試樣，粘性土為1530g,砂性土、有機(jī)質(zhì)土和整體狀構(gòu)造凍土為50g,放入稱好質(zhì)量的稱量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋，稱盒加濕土的總質(zhì)量nm3. 揭開(kāi)盒蓋，將試樣和盒一起放入烘干箱內(nèi)，在105? 110 °恒溫卜？烘至恒重。試樣烘至恒重的時(shí)間，粘性土不得少于8h,砂性土不得少于6h。含有機(jī)質(zhì)超過(guò)5%的土需在65? 70°C的恒溫卜？進(jìn)行烘干。4. 按規(guī)定時(shí)間烘干后，取出稱量盒，立

3、即蓋好盒蓋，置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫后，稱取盒和干土的質(zhì)量m2。5. 本實(shí)驗(yàn)稱量應(yīng)準(zhǔn)確至 0. 01克。三、成果整理按下式計(jì)算試樣的含水量(精確至0. 1%)"詈晉力口 2力口0式中：co含水量()，準(zhǔn)確至0.1%; ini 稱量盒與濕土質(zhì)量，克；m2稱量盒與干土質(zhì)量，克；mo稱量盒質(zhì)量，克。四、實(shí)驗(yàn)記錄土樣:編號(hào)驚盒質(zhì)量盒與濕土 質(zhì)量(g)盒與干土質(zhì)量(g)水質(zhì)量(g)干土質(zhì)量(g)含水量%平均含水 量五、注意事項(xiàng)1、試驗(yàn)時(shí)打開(kāi)土樣應(yīng)立即進(jìn)行測(cè)定，以免改變土樣中的水份散火，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 2、木試驗(yàn)需進(jìn)行2次平行測(cè)定，并取兩個(gè)含水量測(cè)值的算術(shù)平均值，允許平行差值應(yīng)符合下表規(guī)定含水率（）

4、小于101040大于40允許平行差值（）0.51.02.03、烘干盒中的濕試樣質(zhì)量稱取以后由實(shí)驗(yàn)員負(fù)責(zé)烘干，同學(xué)們?cè)?2小時(shí)后抽時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)室稱干試樣的質(zhì)項(xiàng)目二、密度實(shí)驗(yàn)（環(huán)刀法）土的密度P是土質(zhì)量密度的簡(jiǎn)稱，指單位體積十？樣的質(zhì)量，即土的總質(zhì)量（m）與其體積（V）之比，是土的基木物理性質(zhì)指標(biāo)，單位為 g/cn?或t/nf。土的密度反映了土體結(jié)構(gòu)的松緊程度，是計(jì)算土的口重應(yīng)力、干密度、孔隙比、孔隙度等指標(biāo)的主耍依據(jù)，也是擋土墻土壓力計(jì)算、上坡穩(wěn)定性驗(yàn)算、地基承載力和沉降量估算以及路基路面施工填土壓實(shí)度控制的主要指標(biāo)0。密度的測(cè)定，對(duì)一般粘性土采用環(huán)刀法。如試樣易碎或難以切削成有規(guī)則的形狀時(shí)，可以

5、采用蠟封法。本實(shí)驗(yàn)釆用環(huán)刀法一、儀器設(shè)備（1）環(huán)丿J:內(nèi)徑為61.8mm （面積30cm2）或79. 8mm （面積50cm2），高度為20mm,壁厚1.5mm；（2）天平：稱量200g,感量0. lg。（3）其它：切土刀、鋼絲鋸、凡士林等。二、操作步驟：1. 首先取一個(gè)環(huán)刀并記錄環(huán)刀上的編號(hào)，再把環(huán)刀放在在天平上稱取它的質(zhì)量mi。2. 根據(jù)工程需要取原狀土或所需濕度密度的擾動(dòng)土樣，其直徑和高度應(yīng)大于環(huán)刀的尺寸。切取原狀土樣吋，應(yīng)保持原來(lái)結(jié)構(gòu)并使試樣保持與天然土層受荷方向一致。3. 先削平土樣兩端，然后在環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林油，刀口向下放在土樣上，用切土刀將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后

6、將環(huán)刀下壓，邊壓邊削，直至土樣伸出環(huán)刀為止。4. 根據(jù)試樣的軟硬程度，采用鋼絲鋸或切土刀將兩端余土削去修平，并及時(shí)在兩端蓋上圓玻璃片，以免水分蒸發(fā)。注意修平十樣時(shí)，不得用刮刀往復(fù)涂沫十樣，以免十血孔隙堵塞。5. 擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀和土的質(zhì)量 m2,精確至0.1克。三、成果整理按下式分別計(jì)算土的濕密度和 T密度_ m _ hk - mxP=V=AT p嚴(yán)卩d 1 + O.OIw式中：p 一濕密度（g/cm3），精確至0.01g/cm3幾一干密度（g/cm3）,精確至O.OIg/cm3 m濕土質(zhì)量（g）； m【一環(huán)刀質(zhì) M（g）;m2環(huán)刀質(zhì)量加濕十？質(zhì)量(g);V環(huán)刀容積(cm3)o計(jì)算至0.0

7、1 g/cm w 含水量四、實(shí)驗(yàn)記錄環(huán)刀號(hào)環(huán)刀+土質(zhì)1濕土質(zhì)里(g)環(huán)刀容積(cm3)濕密度(g/cm3)平均濕密度(g/cm3)Dl"五、注意事項(xiàng)1、用壞丿J切試樣時(shí)，為了防止環(huán)刀內(nèi)試樣結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)，環(huán)丿J應(yīng)垂直均勻緩慢卜？壓。2、 試驗(yàn)時(shí)為了防止稱質(zhì)量時(shí)試樣屮水分被蒸發(fā)，影響試驗(yàn)結(jié)果，宜川兩塊玻璃片蓋住壞刀上下面稱取質(zhì)量， 但計(jì)算時(shí)必須扣除玻璃片的質(zhì)量。3、 每次作兩次平行測(cè)定，兩次實(shí)驗(yàn)差值不得大于0.03g/cm3，取算術(shù)平均值作為最后結(jié)果。項(xiàng)目三、液塑限實(shí)驗(yàn)粘性土的物理狀態(tài)隨看含水量的變化而變化，當(dāng)含水量不同時(shí)，粘性土可分別處于流動(dòng)狀態(tài)、町犁狀態(tài)、半固體狀態(tài)和固體狀態(tài)。粘性土從

8、一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。土從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量稱為液限 w厶：土從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到半固體狀態(tài)的界限含水量稱為塑限 W'，土從半固體狀態(tài)不斷蒸發(fā) 水分，則體積逐漸縮小，小到體積不再縮小時(shí)的界限含水量稱為縮限w. o界限含水量試驗(yàn)要求十？的顆粒粒徑小于0.5mm,有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)5%,宜采用天然含水量的試樣，但也可采用風(fēng)干試樣。一、實(shí)驗(yàn)方法及原理1. 液限實(shí)驗(yàn)(1) 圓錐儀法：I員I錐儀液限試驗(yàn)就是將質(zhì)量為 76g,錐角為30°且?guī)в衅胶庋b證的的圓錐儀，輕放在調(diào)配好的試樣的表面，使具在自重的作川卜-沉入土屮，若圓錐體經(jīng)過(guò) 5s恰好沉入土 

9、9;P IOmni深度，此時(shí) 試樣的含水量就 是液限。(2) 碟式儀法：碟式儀液限試驗(yàn)就是將調(diào)配好的土膏放入土碟屮，川開(kāi)槽器分成兩半，以每秒兩次的速率將土碟市100mm高度下落，當(dāng)土碟卜？落擊數(shù)為25次時(shí)，兩半土膏在碟底的合攏長(zhǎng)度恰好達(dá)到 13mm,此時(shí)試樣的含 水量即為液限。(3) 液、塑限聯(lián)合測(cè)定法：液塑限聯(lián)合測(cè)定是根據(jù)圓錐儀的圓錐入土深度與其相應(yīng)的含水量在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上具有線性關(guān)系這一特性來(lái)進(jìn)行的。利用圓錐質(zhì)量為76g的液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)得土在不同含水量時(shí)的圓錐入土深度，并繪制圓錐入土深度與含水量的關(guān)系直線圖，在圖上查得圓錐卜？沉深度為10mm (17mm)2. 塑限實(shí)驗(yàn)（1） 滾搓法：滾

10、搓法槊限試驗(yàn)就是用手在毛玻璃板上滾搓土條，當(dāng)土條肓徑搓成3nmi時(shí)產(chǎn)生裂縫并 開(kāi)始 斷裂，此時(shí)試樣的含水量即為犁限。（2）液、嫩限聯(lián)合測(cè)定法：同上。這里只介紹液、贈(zèng)限聯(lián)合測(cè)定法。二、儀器設(shè)備（1）液塑限聯(lián)合測(cè)定儀，包括帶標(biāo)尺的圓錐儀、電磁恢、顯示屏、控制開(kāi)關(guān)和試樣杯。圖1所示為 光電式液塑限聯(lián)合測(cè)定儀，圓錐質(zhì)量為76克，錐角為30°讀數(shù)顯示為光電式；試樣杯內(nèi)徑為 40? 50mm,高度為3040mm。（2）天平:稱量200g,分度值0.01go（3）烘箱、干燥器。（4）鋁盒、調(diào)土刀、孔徑 0.5mm的篩、研缽、凡士林等。三、操作步驟1 ?原則上采用天然含水量試樣，但也允許采用風(fēng)干土樣

11、，當(dāng)試樣中含有大于0.5mm的土粒和雜物時(shí)應(yīng)過(guò)0.5mm篩。2. 當(dāng)采用天然含水量土樣時(shí)，取代表性土樣250克；采用風(fēng)干土樣時(shí)，取過(guò) 0.5mm篩的代表性試樣250g,放入盛土皿中，用純水調(diào)制成均勻膏狀, 的保濕缸中，靜置24小時(shí)。3. 將制備好的土膏用調(diào)土刀充分調(diào)拌均勻，分層密實(shí)地填入試樣杯中，注意土中不能留冇空隙， 裝滿試杯后刮去余土使土樣與杯口齊平，并將試樣杯放在 降座上。然后放入密封聯(lián)合測(cè)定儀的升圖1-1液舉限聯(lián)合測(cè)定儀示意圖1-顯示屏2 -電磁飲3-帶標(biāo)尺的関錐儀4-試樣杯5-控制開(kāi)關(guān)6升降座4. 將圓錐儀擦拭T凈，并在錐休上抹一薄層凡士林，然后接通電源，使電磁恢吸穩(wěn)圓錐。5. 調(diào)節(jié)

12、屏幕準(zhǔn)線，使初始讀數(shù)為零。然后轉(zhuǎn)動(dòng)升降座，使試樣杯徐徐上升，當(dāng)圓錐尖剛好接觸試樣表面時(shí)，指示燈亮，圓錐在自重下沉入試樣內(nèi)，經(jīng)5秒后立即測(cè)讀顯示在屏幕上的圓錐下沉深度。6.取下試樣杯，挖出錐尖入土處的凡士林，取錐休附近不少于10g的試樣，放入稱量盒內(nèi)，測(cè)定含 水量7.將剩余試樣從試杯中全部挖出，在加水或吹 勻，巫復(fù)以上試驗(yàn)步驟分別測(cè)左試樣在不同含水量 下沉深度和英相應(yīng)的含水量。液塑限聯(lián)介測(cè)足至少 上，其圓錐入土深度宜分別控制在 3? 4mm, 7? 9mm15? 17 mm。四、成果整理1. 計(jì)算含水量：下的圓錐在三點(diǎn)以圖 1? 2 鬪錐下沉深度與含水鼠關(guān)系曲線m, -m.vv = x 100%

13、式中：w 含水量（）,梢確至0772干土和稱量盒質(zhì)量 （g） 加2濕土和稱量盒質(zhì)量 （g） 加0稱量盒質(zhì)量（g）2. 確定液限、塑限以含水量為橫處標(biāo)，以圓錐入土深度為縱址標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)處標(biāo)紙上繪制含水量與圓錐入土深度關(guān)系曲線，如圖2所示。三點(diǎn)應(yīng)在一條直線上，如圖中A線。當(dāng)三點(diǎn)不在一 ？條直線上時(shí)，應(yīng)通過(guò)高含水量的一點(diǎn) 分別與其余兩點(diǎn)連成兩條直線，在圓錐下沉深度為 2mm處分別查得相應(yīng)的兩個(gè)含水量，當(dāng)兩個(gè)含水量的差值小于2%時(shí)，應(yīng)以該兩點(diǎn)含水量的平均值（仍在圓錐下沉深度 2mm處）與高含水量的點(diǎn)再連一直線，如圖中B線。若兩個(gè)含水量的差值大 于或等于2%時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。在闘錐下沉深度h與含水量w關(guān)系

14、圖上，查得関錐下沉深度為 17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為17mm液限；查得圓 錐下沉深度為10mm所對(duì)應(yīng)的含水量為10mm液限；查得下沉深度為 2mm所対應(yīng)的含水量為塑限；収值以冇分?jǐn)?shù) 表示，準(zhǔn)確至0.1%。3. 塑性指數(shù)計(jì)算塑性指數(shù)：Ip式中：Zp-m性指數(shù)，精確至0.1%叫一液限（%塑限（）4. 液性指數(shù)計(jì)算液性指數(shù):/I1P式中:/厶一液性指數(shù)，精確至0.01 w天然含水量（）英余符號(hào)同上式五、實(shí)驗(yàn)記錄試樣編號(hào)圓錐F沉 深度（mm）盒質(zhì)量（g）盒與濕土 質(zhì)量（g）盒與干土 質(zhì)量（g）水質(zhì)量（g）r坂量(g)含水量（%）W|=Wp=項(xiàng)目四、顆粒分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮Y分法是利用孔徑不同的標(biāo)準(zhǔn)篩來(lái)分

15、離一定疑的砂土屮與篩孔徑相應(yīng)的粒組，而后稱量，計(jì)算各粒纟R的相對(duì)含量，確定土的粒度成分。二、實(shí)驗(yàn)方法篩分法密度計(jì)法。木次實(shí)驗(yàn)采用篩分法三、實(shí)驗(yàn)原理篩分法是利用孔徑不同的標(biāo)準(zhǔn)篩來(lái)分離一 ?定量的砂土中與篩孔徑相應(yīng)的粒組，而后稱量，計(jì)算各粒組的相對(duì)含量，確定土的粒度成分。此法只適用于分離粒徑大于 0.075mm 的粒組。四、儀器設(shè)備1、粗篩：孔徑為 60、40、20、10、5、 2mmo2、 細(xì)篩：孔徑為 2.0、 0.5、0.25、0.075mmo3、天平：稱量 5000g,感量 lg,稱 M 1000g,感量 O.lg,稱 M200g，感 M O.OIgc4、搖篩機(jī)：篩析過(guò)程中應(yīng)能上下震動(dòng)。5

16、、其它：烘箱、搪磁盤(pán)、篩刷、木碾、研缽和帶橡皮頭的研杵等。五、操作步驟1 砂性土篩析法實(shí)驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：(1) 按規(guī)定稱取試樣質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至 O. l g ,試樣數(shù)雖超過(guò) 500g 時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確至 lg.(2) 將試樣過(guò) 2mm 篩，稱篩上和篩下的試樣質(zhì)量。當(dāng)篩下的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的10%時(shí)，不 作細(xì)篩分析；篩上的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的 10%吋，不作粗篩分析。(3) 取篩上的試樣倒入依次疊好的粗篩中，篩下的試樣倒入依次亞好的細(xì)篩中，進(jìn)行篩析。細(xì)篩宜置于振篩機(jī)上震篩，振篩時(shí)間宜為 10? 15mino 再按由上而下的順序?qū)⒏骱Y収下，稱各級(jí)篩上及底盤(pán)內(nèi)試樣 的質(zhì)雖，應(yīng)準(zhǔn)確至 0. I

17、go(4) 篩后各級(jí)篩上和篩底上試樣質(zhì)量的總和與篩前試樣總質(zhì)量的差值，不得大于試樣總質(zhì)量的1%。 注：根據(jù)土的性質(zhì)和工程要求可適當(dāng)增減不同篩徑的分析篩。2 含冇細(xì)粒土顆粒的砂土的篩析法實(shí)驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：(1) 按規(guī)定稱取代表性試樣，置于盛水容器中充分?jǐn)嚢?，使試樣的粗?xì)顆粒完全分離。(2) 將容器中的試樣懸液通過(guò) 2mm 篩，取篩上的試樣烘至恒雖，稱烘干試樣質(zhì)雖，應(yīng)準(zhǔn)確到 0. lg, 并按第 4條(3)、 ( 4)款的步驟進(jìn)行粗篩分析，取篩下的試樣懸液，用帶橡皮頭的研桿研磨，再過(guò)0. 075mm 篩，并將篩上試樣烘至恒量，稱烘干試樣質(zhì)雖，應(yīng)準(zhǔn)確至 0. l g ,然后按第 4條(3)、

18、( 4)款的步驟進(jìn)行細(xì)篩 分析。(3) 當(dāng)粒徑小于 O. 075mm 的試樣質(zhì)量大于試樣總質(zhì)量的 10%時(shí)，應(yīng)按密度計(jì)法或移液管法測(cè)定小 于 0. 075mm 的顆粒組成。六、實(shí)驗(yàn)記錄孔徑(mm)謝篩土質(zhì)量累積留篩土質(zhì)量（g）小于該孔徑的土質(zhì)量（g）小于該孔徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）20105210.50.250.075底盤(pán)總計(jì)備注試驗(yàn)二擊實(shí)實(shí)驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康谋驹囼?yàn)的目的是用標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)方法，測(cè)定土的密度與含水率的關(guān)系，從而確定土的最人干密度與最優(yōu)含水率。輕型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于 5mm的粘性土，重型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于20mm的土。二、儀器設(shè)備1、擊實(shí)儀：由擊實(shí)筒、擊錘和護(hù)筒紐 ？成。2、天平:

19、稱量200g，分度值O.lgo3、臺(tái)秤：稱量10kg，分度值5g。4、孔徑為5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩。5、試樣推出器：宜用螺旋式千斤頂。6、其他：烘箱、噴水設(shè)備、碾土設(shè)備、盛土器、修土刀和保濕設(shè)備等。三、操作步驟1、試樣制備：分為T(mén)法制備和濕法制備。干法制備：（1） 取一定數(shù)量的代表性風(fēng)干土樣（輕型約為20kg），放在橡皮板上碾散。（2）輕型擊實(shí)試驗(yàn)過(guò)5mm篩，將篩下土樣拌勻，并測(cè)定土樣的風(fēng)干含水率。（3） 根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水率，按依次相差約2%的含水率制備一 ？組（不少于5個(gè)）試樣，其中 應(yīng)有 2個(gè)含水率大于塑限，2個(gè)含水率小于塑限，1個(gè)含水率接近塑限。并按下式計(jì)算應(yīng)加的水量：式中：mw土樣所需

20、加水質(zhì)量，g ；m«x0.01（w-w ） 1 + 0.0m風(fēng)干含水率時(shí)的十w。樣質(zhì)量，g ；w。-風(fēng)干含水率，%W 一土樣所要求的含水率，%o4）將一定最的十樣平鋪于不吸水的盛十 -盤(pán)內(nèi)（輕型擊實(shí)取土約 2.5kg），按預(yù)定含水率用噴水設(shè)備往 土樣上均勻 噴灑所需加水最，拌勻并裝入冊(cè)料袋內(nèi)或密封于盛十 ？器內(nèi)靜置備用。靜置的時(shí)間分別為：高液限粘土不得少于24小時(shí)，低液限粘土可酌情縮短，但不應(yīng)少于 12小時(shí)。濕法制備：取天然含水率的代表性土樣（輕型為 20kg）碾散，過(guò)篩，將篩下土樣拌勻，分別風(fēng)干或加水到所要求的不同含水率。注意：制備試樣時(shí)必須使土樣中含水率分別均勻2、試樣擊實(shí)（1）

21、 、將擊實(shí)儀放在堅(jiān)實(shí)的地面上，擊實(shí)筒內(nèi)壁和底板涂一薄層潤(rùn)滑油，連接好擊實(shí)筒與底板，安裝好護(hù)筒。檢査儀器各部件及配套設(shè)備的性能是否正常，并做好記錄。（2） 、從制備好的 - ?份試樣中稱取一定量土樣，分 3 層倒入擊實(shí)筒內(nèi)并將土而整平分層擊實(shí)。每層 25 擊。注意：輕型擊實(shí)法，每層十料的質(zhì)最為60800g,即其最應(yīng)使擊實(shí)后的試樣高度略高于擊實(shí)筒的1/3;兩層交接面處的土應(yīng)刨毛；擊實(shí)完成后，超出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6mm。（3） 、用修土刀沿護(hù)筒內(nèi)壁削挖示，扭動(dòng)并取下護(hù)筒，測(cè)出超高（應(yīng)取多個(gè)測(cè)值平均，準(zhǔn)確至0.1g）o 沿?fù)魧?shí)筒頂細(xì)心修平試樣，拆除底板。如試樣底而超出筒外，亦應(yīng)修平。擦凈筒外壁

22、，稱量，準(zhǔn)確至lgo（4） 、用推土器從擊實(shí)筒內(nèi)推出試樣，從試樣屮心取2 個(gè)一定量土樣（輕型為 15 30g）, 平行測(cè)定 土的 含水率，稱量準(zhǔn)確至 O.Olg, 含水率的平行差值不得人于 1%。（5）、按上述 （1 ） （4）的操作步驟對(duì)其其他含水率的土樣進(jìn)行擊實(shí)，一般不得重復(fù)使用土樣。四、計(jì)算與制圖1 、計(jì)算w =（ 竺-1 ）x100%叫（ 1 ） 計(jì)算擊實(shí)后的試樣的含水率：式中： w 含 水率， %；m 濕土質(zhì)量， g； md 干十 ?質(zhì)量， go（ 2） 計(jì)算擊實(shí)后各試樣的干密度：1 + 0.0 lw式中： p 濕密度， g/cm'o計(jì)算至 0.01 g/cm3o（ 3）計(jì)算

23、土的飽和含水率：% =（厶 -4）x100%Pd Gs2、制圖以干密度為縱處標(biāo)，含水率為橫處標(biāo)，繪制干密度與含水率的關(guān)系 1111 線，即為擊實(shí) Illi 線。 Illi 線峰值點(diǎn) 的 縱、橫坐標(biāo)分別代表十的最人干密度和最優(yōu)含水率。如杲曲線不能得出峰值點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)試驗(yàn)。計(jì)算數(shù)個(gè)干密度下的飽和含水率。以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，在擊實(shí)曲線的圖中繪制出飽和曲線，用以校正擊實(shí)曲線。五、實(shí)驗(yàn)記錄圖1-3固結(jié)實(shí)驗(yàn)土樣孔隙比的變化試驗(yàn)三結(jié)(壓縮)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn) 序 號(hào)預(yù)估蝕優(yōu)含水率風(fēng)干含水率%試驗(yàn)類(lèi)別筒加試樣 質(zhì)量(g)筒質(zhì) 量(g)試樣質(zhì)量(g)筒體積(cm3)濕密度(g/cm)干密度(g/cm)盒號(hào)

24、濕十質(zhì)最(g)干土質(zhì)量(g)含水率(%)平均 含水 率 (%)123=1-245=3/46=5/(1+10)789 二 7/8-110亠、基本原理1. 土的壓縮性土在外荷載的作用下，其孔隙間的水和空氣逐漸被擠出，土的骨架顆粒Z間相互擠緊，封閉氣泡的體 積也將縮小，從而引起土層的壓縮變形，土在外力作用下體積縮小的這種特性，稱為土的壓縮性。土的壓縮性主要有兩個(gè)特點(diǎn)： 土的壓縮主要是由于土中孔隙體積的減少而引起的。對(duì)于飽和土而言,土是由固體顆粒和水組成的，在工程上一 ？般的壓力作用下(W600kPa),固體顆粒和水本身體積壓縮量都 非常微小，可不予考 慮，但由于土中的水具冇流動(dòng)性，在外力作用下會(huì)沿著

25、土中孔隙排出，從而引起土的 體積減少而發(fā)生壓縮；由于孔 隙水的排出而引起的壓縮對(duì)于飽和粘性土來(lái)說(shuō)是需要一定時(shí)間的，土的壓 縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程稱為土的固結(jié)。2. 土的壓縮曲線及冇關(guān)指標(biāo)固結(jié)試驗(yàn)(亦稱壓縮試驗(yàn))是研究土的壓縮性的最基木的方法。固結(jié)試驗(yàn)就是將天然狀態(tài)下的原狀土 或人工制備 的擾動(dòng)土，制備成一定規(guī)格的土樣，然后將土樣置于固結(jié)儀容器內(nèi)，逐級(jí)施加荷載，測(cè)定試樣 在側(cè)限與軸向排水條件 下壓縮變形，變形和壓力的關(guān)系，孔隙比和壓力的關(guān)系，變形和時(shí)間的關(guān)系，以便 計(jì)算土的壓縮系數(shù)色、壓縮模量E,、 體積壓縮系數(shù)加八壓縮指數(shù) C;、回彈指數(shù)C；、豎向固結(jié)系數(shù)以 及原狀土的先期固結(jié)壓力乙等如圖1 ?

26、3所示，設(shè)土樣的初始高度為 H。，初始孔隙比為 co,在荷載荷載P作用下，土樣穩(wěn)定后的總壓縮量為 AH,假 設(shè)土粒體積Vs=l,(不變)，根據(jù)土的孔隙比的定義 e=Vv/Vs,則受壓前后土的孔隙休積 Vv分別為co和c,因?yàn)槭軌呵昂笸亮Ｐ莘e不變，且十？樣橫截而積不變，所有受 壓前示試 樣中土粒所占的高度不變，因此，根據(jù)荷載作用下土樣壓縮穩(wěn)定示的總壓縮MAH,即可得到相 應(yīng)的孔隙比e的計(jì)算公式：H° H H _H、式中，勺二4 +叫)九其中G$為土粒比重，vv。為土樣的初始含水量，為土樣的初始密度，1+ 勺 1 + £-1 + 幺(1-1)于是有：幺=勺一學(xué)(1 +勺)(1-

27、2)"()為水的密度如此，根據(jù)式(1-2)各級(jí)荷載P下對(duì)應(yīng)的孔隙比e,從而可繪制出土的e-P III線及e-lgP |11線等(1) e-P Illi線及有關(guān)指標(biāo)通常將由固結(jié)試驗(yàn)得到的 e-P關(guān)系，采用普通直介坐標(biāo)系繪制成如圖所示的e-P曲線。壓縮系數(shù)Q從圖1-4可以看出，由于軟土 生壓力 變化時(shí)，則相應(yīng)的孔隙因而曲線就比較陡； 反乙像密實(shí) 當(dāng)發(fā)生相同壓力變化時(shí)，相應(yīng) e就小，因而曲線比較平緩，因此，可用e- P曲線斜率來(lái)反映。如圖1-5所示，設(shè)壓力由P.孔隙比由？增加 到e2,當(dāng)壓力變將該壓力范圍的曲線用割 線來(lái)代0.2 CU 06 0J 1.0 AMPi)0.B0j604030.

28、01 005 DJ (L5L0l&XMPi)圖1-4十的壓縮曲線率來(lái)表示土在這一段壓力范圍的壓縮性, 即:式屮，。的壓縮性大，當(dāng)發(fā)比 的變化()也人,砂 土的壓縮性小，的孔 隙比的變化厶 土的 壓縮性的大小增加到卩2,相應(yīng)的化范圍不大時(shí)，可替，并用割線的斜可由-P曲錢(qián)規(guī)定壓堀系數(shù)&b山曠1審曲線確定壓編指G圖1-5由壓縮曲線確定壓縮指標(biāo)從圖1-5 +還可以看岀，壓縮系數(shù) G值與土所受的荷載人小有關(guān)。為了便于比較，一般采用圧力問(wèn)隔PLIOOkPa至P2=200kPa時(shí)對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù) a來(lái)評(píng)價(jià)十的壓縮性。壓縮模量Es由c-P曲線，還可以得到另一個(gè)重要的壓縮指標(biāo)一一壓縮模量，用Es來(lái)

29、表示。其定義為土在完全側(cè)限的條件下，豎向應(yīng)力增 MAP （從PI增至P2）與相應(yīng)的應(yīng)變illlllllHiPiP2増量 £的比值由圖1-6可以得到:(1-4)圖1-6側(cè)限條件下土樣高度變化與孔隙比變化的關(guān)系式屮，Es為壓縮模量（Mpa） o在無(wú)側(cè)向變形，即橫截而積保持不變的條件下，土樣高度可用相應(yīng)的孔隙比的變化 M =的變化AHe2來(lái)表示:H _ H2 H -H1 +弓1 +勺1 +幺2(1-5)得到AeI t (1-6)將式（卜6）代入式（1-5）得:(1-7)Ap _A/?_ 1 + £H/Hx 幺 /(1 + 勺)a同壓縮系數(shù)。一樣，壓縮模量 Es也不是常數(shù)，而是隨著

30、壓力的變化而變化。顯然，在壓力小的時(shí)候，壓縮系數(shù)。人，壓縮模量Es??；在壓力人的時(shí)候，壓縮系數(shù) Q小，壓縮模蜃Es人在工程上，一般用壓力問(wèn)隔 PFIOOkPa至P2=200kPa時(shí)對(duì)應(yīng)的壓縮模量Es卜2;也可根據(jù)實(shí)際豎向應(yīng)力的人小，在壓縮曲線上取相應(yīng)的值計(jì)算壓縮模量。2 ? 土的回彈曲線和再壓縮曲線當(dāng)十？體加壓到某一荷載值 Pi （相應(yīng)于圖l-7a屮曲線上的b點(diǎn)）示不再加壓，逐級(jí)進(jìn)行卸載肓至零，并且測(cè)得各卸荷等級(jí)下土樣冋彈穩(wěn)定示的高度，進(jìn)而換算得到和應(yīng)的孔隙比，即可繪制岀卸荷階段的關(guān)系曲線，如圖屮的bclllj線所示，稱為回彈曲線（或膨脹曲線）。從圖屮還可以看出，回彈曲線不與初始加載的曲線ab

31、重合，當(dāng)卸載至零時(shí)，土樣的孔隙比沒(méi)有恢復(fù)到初始應(yīng)力為零時(shí)的孔隙比e。這就顯示了土殘留了一部分壓縮變形，稱之為殘余變形，但也恢復(fù)了一部分壓縮變形，稱之為彈性變形。圖1-7 土的回彈一再壓縮|H1線若對(duì)土樣重新逐級(jí)加壓，則可得到土樣各級(jí)荷載作用卞再壓縮穩(wěn)定后的孔隙比，相應(yīng)地可繪制出再壓線，如圖l-7a?|'的cdfllll線所示?？梢园l(fā)現(xiàn)其中的df段象是ab段的延續(xù)，猶如期r可沒(méi)有經(jīng)過(guò)卸荷 和再壓縮的過(guò) 程一樣?？s Illi3. e-lgP |11線及有關(guān)指標(biāo)當(dāng)采用半對(duì)數(shù)的直角處標(biāo)來(lái)繪制固結(jié)實(shí)驗(yàn) e-P關(guān)系時(shí)，就得到了 e-lgP |11線（如圖l-7b） 較大部分，e-lgP關(guān)系接近直線

32、，這是這種表示方法區(qū)別于 e-lgP曲線的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它通常用來(lái) 實(shí)驗(yàn)，如先期固結(jié)壓力的確定，同樣，圖 l-7a中的回彈再壓縮曲線也可繪制成 e-lgP曲線（如圖，可以看到,在壓力整理有特殊要求的l-7b)o（1）壓縮指數(shù)和冋彈指數(shù)將圖l-5b>|'e-lgP|ll|線直線段的斜率用 Cc來(lái)表示，稱為是指數(shù)，無(wú)量綱，如下式所示:弓一勺 弓一幺2(1-8)P壓縮指數(shù)Cc與壓縮系數(shù)G不同，Q值隨壓力變化而變化，而 Cc值在壓力較大時(shí)為常數(shù)，不隨壓力變 化，Cc值越大，土的壓縮性則越高。（2）先期固結(jié)壓力土層歷史上所曾經(jīng)承受過(guò)的最大固結(jié)壓力稱為先期固結(jié)壓力，也就是土體在固結(jié)過(guò)程中所受的

33、最大冇 用Pc來(lái)表示，先期固結(jié)壓力是一個(gè)非常冇用的量和概念，是了解土層應(yīng)力歷史的重要指標(biāo)。通過(guò)先期固結(jié)壓力Pc與土層的自重應(yīng)力（即自重作用下固結(jié)穩(wěn)定的有效豎向應(yīng)力）狀態(tài)的比較，可將 層劃分為止常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土三類(lèi)固結(jié)狀態(tài)，并用超固結(jié)比OCR=Pc/Po去判別： 如果土層的自重應(yīng)力Po等于先期固結(jié)壓力Pc,也就是說(shuō)土自重應(yīng)力就是該土層歷史上受過(guò)的最大 力，這種土稱為止常固結(jié)土，則 0CR=U 如果土層的自重應(yīng)力Po小于先期固結(jié)壓力Pc,也就是說(shuō)該土層歷史上受過(guò)的最大的冇效壓力大于 力，這種土稱為超固結(jié)土，如覆蓋的土層由于被剝蝕等原因，使得原來(lái)長(zhǎng)期存在于土層中的豎向冇化而變效應(yīng)力，天然

34、土冇效應(yīng)自重應(yīng)效應(yīng)力減小了，則 OCR>1o如果土層的先期固結(jié)壓力 Pc小于土層的自重應(yīng)力 Po,也就是說(shuō)該土層在白重作用卜？的固結(jié)尚未完 成，這 種土稱為欠固結(jié)土，如新近沉積粘性土、人工填土等，由于沉積的時(shí)問(wèn)短，在自重作用下還沒(méi)有完全固結(jié)，則OCRvk圖1-8尚結(jié)容器示意圖1-水槽2-護(hù)環(huán)3-環(huán)刀4-加壓上蓋5-透水石6-屋表導(dǎo)桿7-屋表架8-試樣1、實(shí)驗(yàn)方法1. 標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)：就是將天然狀態(tài)下的原狀土或人工制備的擾動(dòng)土，制備成一定規(guī)格的土樣，然后在側(cè)限與軸向排水條件下測(cè)定土在不同荷載下的壓縮變形，且試樣在每級(jí)壓力下的固結(jié)穩(wěn)定時(shí)間均為24h°2?快速固結(jié)試驗(yàn)：規(guī)定試樣在各級(jí)壓

35、力下的固結(jié)時(shí)間為1小吋，僅在最后一級(jí)壓力下除測(cè)記 1小吋 的量表讀數(shù)外，還應(yīng)測(cè)讀達(dá)壓縮穩(wěn)定時(shí)的量表讀數(shù)。3. 應(yīng)變控制連續(xù)加荷固結(jié)試驗(yàn)：是試樣在側(cè)限和軸向排水條件下，采用應(yīng)變速率控制方法在試樣上連續(xù)加荷，并測(cè)定試樣的固結(jié)量和固結(jié)速率以及底部孔隙水壓力。這里只介紹標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)三、儀器設(shè)備1. 杠桿加壓式雙聯(lián)固結(jié)儀:包括固結(jié)容器（如圖3所示）和加荷 設(shè)備。2. 百分表：量距10mm,精度0.01mm;3. 天平:稱量200g,感量O.OIg ；4. 其它：秒表、環(huán)刀、切十 ？刀、鋼絲鋸、烘干箱、鋁盒、 濾紙、 圓玻璃片、凡士林等。四、操作步驟1. 根據(jù)工程需要，選擇而積為 30cm2或50cn?的

36、環(huán)刀，切 取原狀土試樣或制備給定密度與含水量的擾動(dòng)土樣。切土的方法同密度試驗(yàn)，注意切収原狀土樣吋，切土的方向應(yīng)和天然狀態(tài)吋垂直方向一致。2. 測(cè)定試樣的密度并在余土中収代表性土樣測(cè)定其含水量。對(duì)于需要飽和的試樣，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定的方法將試樣進(jìn)行抽氣飽和。3. 在固結(jié)容器內(nèi)依次放置透水石、護(hù)環(huán)、薄濾紙，將帶有試樣的 環(huán)刀（刀口向下），小心裝入護(hù)環(huán)內(nèi),然后在環(huán)刀上放置導(dǎo)環(huán)，在試樣上放薄濾紙、透水石和加壓蓋板以及定向鋼珠4. 將裝有土樣的固結(jié)容器置于加壓框架下，對(duì)準(zhǔn)加壓松架的正中，調(diào)節(jié)杠桿的平衡，安裝豎向變形量表，量表的位置應(yīng)和定向鋼珠上下對(duì)齊5. 施加IkPa的預(yù)壓壓力，使試樣與儀器上下各部分之間接觸

37、良好，然后調(diào)整量表，使指針讀數(shù)為零。6. 根據(jù)工程需要確定加壓等級(jí)、測(cè)定項(xiàng)目以及試驗(yàn)方法。加壓等級(jí)一般為12.5、25.0、50.0、100、200、400、800、1600、3200kPa。第一級(jí)壓力的大小視土的軟硬程度 ,分別采用12.5kPa, 25kPa或50kPa；最后一級(jí)壓 力應(yīng)大于土層的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和，或大于上覆土層的計(jì)算壓力100? 200kPa但最大壓 力不應(yīng)小于400kPa。7. 當(dāng)需要測(cè)定原狀土的先期固結(jié)壓力時(shí)，初始段的荷重率應(yīng)小于1,可采用0.5或0.25,最后一級(jí)壓 力應(yīng)使測(cè)得的e-%p曲線下段出現(xiàn)直線段。對(duì)于超固結(jié)土，應(yīng)采用卸壓再加壓方法來(lái)評(píng)價(jià)其再壓縮特性。

38、8. 當(dāng)需要做回彈試驗(yàn)時(shí)，回彈荷重可山超過(guò)自重應(yīng)力或超過(guò)先期固結(jié)壓力的下一？級(jí)荷重依次卸壓至5kPa,然后再依次加荷，一直加到最后一級(jí)荷重為止。卸壓后的回彈穩(wěn)定與加壓相同，即每次卸壓后24h測(cè)定試樣的回彈量。但對(duì)于再加荷吋間因考慮到固結(jié)已完成，穩(wěn)定較快，因此可采用12h或更短的吋間。9. 如系飽和試樣，則在施加第 1級(jí)壓力后，立即向固結(jié)儀容器的水槽中注水浸沒(méi)試樣。如系非飽和試樣，則不必向水槽中注水，須用濕棉紗或濕海綿 I韋I住加壓蓋板四周，避免水分蒸發(fā)10. 當(dāng)需要預(yù)估建筑物對(duì)于時(shí)間與沉降的關(guān)系，需要測(cè)定豎向固結(jié)系數(shù)G， ,或?qū)τ趯永順?gòu)造明顯的 軟土需測(cè)定水平向固結(jié)系數(shù) C時(shí)，應(yīng)在某一級(jí)荷重下

39、測(cè)定時(shí)間與試樣高度的變化關(guān)系。讀數(shù)時(shí)間為6s, 15s, 1 min, 2.25min,4min, 6.25min, 9min, 12.25min, 16min, 20.25min, 25min, 30.25min, 36min, 42.25min, 49min, 64min, lOOmin, 200mi n, 400mi n, 23h, 24h，肓至穩(wěn)定為止。當(dāng)測(cè)定 C 時(shí)，需具備水平向固結(jié) 的徑向多孔環(huán)，環(huán)的內(nèi)壁與土樣之間 應(yīng)貼有濾紙。11. 當(dāng)不需要測(cè)定沉降速率時(shí)，則施加每級(jí)壓力后 24 小時(shí)測(cè)定試樣高度變化作為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。只需測(cè) 定壓縮系 數(shù)的試樣，以試樣每小時(shí)變形小于 0.01mm 為

40、穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)記穩(wěn)定讀數(shù)后，再施加第 2 級(jí)壓力。 依次逐級(jí)加壓至試 驗(yàn)結(jié)束。12. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束示，應(yīng)先排除固結(jié)容器內(nèi)的水，迅速拆除儀器部件，取出帶環(huán)刀的試樣。（ 如系飽和試 樣，則用干濾紙吸去試樣兩端表而上的水 ） ，取出試樣，測(cè)定試驗(yàn)后的密度和含水量。五、成果整理1. 按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比勺PvG、 .（1 + 0.01 w ） °e =?' -11fIPo式中： Qo 試樣初始密度， g/cm3；試樣的初始含水量， %：勺一試樣初始孔隙比；G$ 土粒比重；Oy水的密度，g/cm3o2. 按下式計(jì)算各級(jí)壓力下固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比弓V Mei = e0 ； - （1 +勺）

41、(1-9)(1? 10)式中：匕一某級(jí)壓力下的孔隙比；為勺一某級(jí)壓力下試樣高度變化，即總變形最減去儀器變形量，mm;h 一試樣初始高度， mm；勺一試樣初始孔隙比;3. 繪制 e? p 的關(guān)系曲線以孔隙比 e 為縱坐標(biāo)，以壓力 p 為橫處標(biāo)，將試驗(yàn)成果點(diǎn)在圖上，連成一條光滑曲線，即壓縮曲線，如圖 1? 5 所示4. 按下式計(jì)算某一級(jí)壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù) Qv和壓縮模量EsX1000P 屮一 P.(M2)(1-13)=E, 1+勺式屮：心一某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)（Mpa1）P 某級(jí)壓力（kpa）某一壓力范圍內(nèi)的壓縮模量 （Mpa）休積壓縮系數(shù)（Mpa “）六、實(shí)驗(yàn)記錄起始高度他二mm起始孔隙比

42、 試驗(yàn)四 直剪實(shí)驗(yàn)加壓歷時(shí)壓力P量表讀數(shù)儀器變形量A試樣變形量單位沉降量Si孔隙比?(h)(kPa)(mm)(mm)(mm)00150110012001400實(shí)驗(yàn)?zāi)康募羟性囼?yàn)的冃的是土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，即土的內(nèi)摩擦角和粘聚力Co目詢常用的測(cè)定抗剪強(qiáng)度的方法為直接剪切試驗(yàn)（快剪法）：直接剪切試驗(yàn)：它是一種測(cè)定土抗剪強(qiáng)度的 -種常用方法。通常采用4個(gè)試樣，在直接剪切儀上分別在不同的垂在壓力p （不給壓力一定的時(shí)間作用于土樣上）下，施加水平剪切力，試樣在規(guī)定的剪切面上進(jìn)行剪切。求得土樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力if,然后繪制剪應(yīng)力和垂直壓力 p的關(guān)系曲線即抗剪強(qiáng)度曲線，直接剪切儀又分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式。本次

43、試驗(yàn)是采用應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行快剪試驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)要求1、 由實(shí)驗(yàn)室提供制備土樣，要求學(xué)生用快剪法在直接剪切儀屮測(cè)定該土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和c的數(shù) 值；2、參觀三軸儀。三、實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)變控制式直剪儀快剪法1、應(yīng)變控制式直剪儀：（見(jiàn)圖 11）；2、百分表：量程10mm ；精度0.01mm;3、秒表；4、切試樣的用具等。而推動(dòng)底座應(yīng)變控制式直剪儀如圖11所示：它的主要特點(diǎn)是剪切力（水平力）是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使軸向前移動(dòng)的壓力，故在試驗(yàn)時(shí)用施加給下盒，剪力的數(shù)值是利用量力環(huán)測(cè)出（量力環(huán)是一個(gè)鋼環(huán)，事先已知每單位變形吋所受 百分表測(cè)得量力環(huán)徑向變形數(shù)值即可算出所受的應(yīng)力值）。本儀器對(duì)粘性土和砂土均可適用 四、試驗(yàn)步驟:1、根據(jù)工程需要，從原狀土或制備狀態(tài)的擾動(dòng)土屮用環(huán)刀取4個(gè)試樣。如系原狀土樣，切取試樣方向應(yīng)與土在天然地層中的上下方向一致1倫軸2底朋3透水石4百分表5活塞6上盒7 土樣8百分表9量力環(huán)10下盒圖11應(yīng)變控制式肓剪儀2、在下盒內(nèi)順次放入透水石和蠟紙（或塑料紙），然后用插銷(xiāo)將上、下剪切盒固定好。3、 將帶試樣的環(huán)刀刃！ !向上，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，將試樣從環(huán)刀內(nèi)推入剪切盒中，順次放入蠟紙和透水石各一, 然后放上活塞、鋼球，裝上垂直加壓設(shè)備（暫不加磁碼）。4、 在量力壞上安裝百分表，百分表的測(cè)桿應(yīng)平行于