土力學實驗指導書(共29頁)

1、土力學實驗(shyn)指導書城市(chngsh)學院城市(chngsh)與環(huán)境科學系實驗(shyn)目錄實驗(shyn)一 密度(md)試驗實驗二 天然含水率試驗實驗三 液塑限測定試驗實驗四 土的顆粒分析試驗實驗五 固結試驗實驗六 直剪試驗實驗七 土的三軸壓縮試驗前言(qin yn)土力學基礎試驗是土木工程專業(yè)的一門技術基礎科學。做為一門課程其任務是通過介紹土力學基礎試驗的基本測試技術和試驗方法(fngf)，使學生獲得專業(yè)所必需的試驗基本技能，具備解決一般土工問題的能力，并對學生進行科學研究試驗能力的培養(yǎng)，是土木工程專業(yè)高級技術人材所必需的基本訓練的一部分。為了達到預期目的，試驗課必須注意以下

2、幾方面(fngmin)問題：一、試驗前認真預習指導書和課本有關內容，同時應復習其它已學有關課程的有關章節(jié)，充分了解各個試驗的目的要求、試驗原理、方法和步驟，并進行一些必要的理論計算。一些控制值的計算工作，試驗前必須做好。二、較大的小組試驗，應選出一名小組長，負責組織和指揮整個試驗過程，直至全組試驗報告都上交后卸任，小組各成員必須服從小組長和指導教師的指揮，要明確分工，直轄市工作，不得撤離各自的崗位。三、試驗開始前，必須仔細檢查試件和各種儀器儀表是否安裝穩(wěn)妥，荷載是否為零，安全措施是否有效，各項準備工作是否完成，準備工作完成，要經指導教師檢查通過后，試驗才能開始。四、試驗時應嚴肅認真，密切注意觀

3、察試驗現(xiàn)象，及時加以分析和記錄，要以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度對待試驗的每一步驟和每一個數(shù)據(jù)。五、嚴格遵守實驗室的規(guī)章制度，非試驗中儀器設備不要亂動；試驗用儀器、儀表、設備，要嚴格按規(guī)程進行操作，遇有總是及時向指導教師報告。六、試驗中要小心謹慎，不要碰撞儀器、儀表、試件和儀表架等。七、試驗結束后，要及時卸下荷載，使儀器、設備恢復原始狀態(tài)，以后小心卸下儀器儀表、擦凈、放妥、清點歸還，經教師認可并把試驗記錄交教師簽字后離開。八、試驗資料應及時整理，按時獨立完成試驗報告，除小組分工由別人記錄的原始數(shù)據(jù)外，嚴禁抄襲。九、試驗報告要求原始記錄齊全、計算分析正確、數(shù)據(jù)圖表清楚、心得體會深刻。十、經教師認可(rnk)，

4、試驗也允許采用另外方案進行。實驗(shyn)一 密度(md)試驗1 定義和適用范圍1.0.1 土的密度是土的單位體積質量。1.0.2 本試驗對一般粘質土，宜采用環(huán)刀法。土樣易碎裂，難以切削，可用蠟封法。2 引 用 標 準GB/T1540694土工儀器的基本參數(shù)及通用技術條件經一篇：室內土工儀器。SD19186切土環(huán)刀。SL11095切土環(huán)刀校驗方法。3 環(huán) 刀 法3.1 儀器設備3.1.1 環(huán)刀：尺寸參數(shù)應符合GB/T1540694的4.1.1.1規(guī)定。3.1.2 天平：稱量500g，分度值0.1g；稱量200g，分度值0.01g。3.1.3 其他：切土刀、鋼絲鋸、凡士林等。3.2 儀器設備的

5、檢定和校驗3.2.1 天平應按相應的檢定規(guī)程進行檢定。3.2.2 環(huán)刀應按SL11095規(guī)定進行校驗。3.3 操作步驟3.3.1 按工程需要取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動土樣，整平其兩端，將環(huán)刀內壁涂一薄層凡士林，刃口向下放在土樣上。3.3.2 用切土刀（或鋼絲鋸）將土樣削成略大于環(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)刀為止。將兩端余土削去修平，取剩余的代表性土樣測定含水率。3.3.3 擦凈環(huán)刀外壁稱量。在天平(tinpng)放砝碼一端放一等量環(huán)刀，可直接稱出濕土質量。準確至0.1g。3.3.4 按式（3.3.4-1）、式（3.3.4-2）計算(j sun)密度及干密度：=(

6、3.3.4-1)=(3.3.4-2)式中 密度(md)，g/3；d干密度，g/3；m濕土質量，g；V環(huán)刀容積，3；含水率，%。計算至0.01g/cm33.3.5 本試驗需進行2次平行測定，其平行差值不得大于0.03g/cm3。取其算術平均值。3.4 記錄3.4.1本 本試驗記錄格式如表3.4.1。表3.4.1 密度試驗記錄表（環(huán)刀法）工程名稱 試驗者 計算者 鉆孔編號 土樣說明 試驗日期 校核者 試樣編號土樣類別環(huán)刀號濕土質量(g)體積(cm3)濕密度（g/cm3）含水率（%）干密度（g/cm3）平 均干密度（g/cm3）（1）（2）(3)=（4）5=（6）實驗(shyn)二 天然(tinrn

7、)含水率試驗(shyn)1 定義和適用范圍1.0.1 土的含水率是試樣在105110下烘到恒量時所失去的水質量和達恒量后干土質量的比值，以百分數(shù)表示。1.0.2 本試驗以烘干法為室內試驗的標準方法。在野外如無烘箱設備和要求快速測定含水率時，可依土的性質和工程情況分別采用下列方法。 酒精燃燒法。適用于簡易測定細粒土含水率。 比重法。適用于砂類土。1.0.3 本規(guī)程適用于有機質（泥炭、腐植質及其他）含量不超過干質量5%的土，當土中有機質含量在5%10%之間，仍允許采用本規(guī)程進行試驗，但需注明有機質含量。2 烘 干 法2.1 儀器設備2.1.1 烘箱：可采用電熱烘箱或溫度(wnd)能保持2.1.2

8、天平(tinpng)：稱量200g，分度值0.01g。2.1.3 其他：干燥器、稱量盒（為簡化計算手續(xù)(shux)可用恒質量盒）。2.2 儀器設備的檢定和校準2.2.1 天平應按相應的檢定規(guī)程進行檢定2.3 操作步驟2.3.1 取代表性試樣1530g，放入稱量盒內，立即蓋好盒蓋，稱量。稱量時，可在天平一端放上等質量的稱量盒或與盒等質量量的砝碼。稱量結果即為濕土質量。2.3.2 揭天盒蓋，將試樣和盒放入烘箱，在溫度105110下烘到恒量。烘干時間對粘質土不少于8h；砂類土不少于6h；對含有機質超過10%的土，應將溫度控制在6570的恒量下烘至恒量。2.3.3 將烘干后的試樣和盒取出，蓋好盒蓋放入

9、干燥器內冷卻至室溫，稱干土質量。2.3.4 本試驗稱量應準確至0.01g。2.3.5 按式（2.3.5）計算含水率：=100(2.3.5)表2.3.6 含水率測定的允許平行差值含水率（%）允許平行差值（%）101040400.51.02.0式中 含水率，%；m混土質量，g；m4干土質量，g。計算至0.1%。2.3.6 本試驗需進行2次平行測定，取其算術平均值，允許平行差值應符合表2.3.6規(guī)定。2.4 記錄2.4.1 本試驗記錄格式如表2.4.1。表2.4.1 含水率試驗記錄工程(gngchng)名稱 試驗者 試驗(shyn)方法 計算(j sun)者 試驗日期 校核者 試樣編號土樣說明盒號盒

10、質量(g)盒加濕土質量(g)盒加干土質量（g）水 分質 量（g）干 土質 量（g）含水率（%）平 均含水率（%）（1）（2）（3）（4）=（2）-（3）（5）=（3）-（1）（6）=（7）實驗三 液塑限測定試驗1 目的和適用范圍1.0.1 細粒土由于含水率不同，分別處于流動狀態(tài)、可塑狀態(tài)、半固體狀態(tài)和固體狀態(tài)。液限是細粒土呈可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限是細粒土呈可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限是細粒土從半固體狀態(tài)繼續(xù)蒸發(fā)水分過渡到固體狀態(tài)時體積不再收縮的界限含水率。1.0.2 本試驗的目的是測定細粒上的液限、塑限和縮限，劃分土類、計算塑性指數(shù)，供設計(shj)、施工使用。各項含水率的測定按SL2370

11、031999含水率試驗的烘干法進行。1.0.3 本規(guī)程適用(shyng)于粒徑小于0.5mm顆粒(kl)組成及有機質含量不多于干土質量5%的土。2 引 用 范 圍GB/T1540694土工儀器的基本參數(shù)及通用技術條件第一篇：室內土工儀器。GB796187碟式液限儀。SL11395光電式液塑限聯(lián)合測定儀校驗方法。SL2370031999含水率試驗。SL2370041999密度試驗。3 液限塑限聯(lián)合測定法3.1 儀器設備3.1.1 液塑限聯(lián)合測定儀。圓錐儀：錐質量為76g，錐角300。讀數(shù)顯示：宜采用光電式、游標式，百分表式。光電式液塑限聯(lián)合測定儀如圖3.1.3。測定儀的基本參數(shù)應符合GB/T15

12、40694 4.1.1.2的規(guī)定。圖 3.1.1 光電式液塑限聯(lián)合測定儀示意圖1-水平調節(jié)螺絲；2-控制開關；3-指示燈；4-零線調節(jié)螺絲；5-反光鏡調節(jié)螺絲；6-屏幕；7-機殼；8-物鏡調節(jié)螺絲；9-電磁裝置；10-光源調節(jié)螺絲；11-光源；12-圓錐儀；13-升降臺；14-水平泡3.1.2 試樣(sh yn)杯：直徑4050mm；高3040mm。3.1.3 天平(tinpng)：稱量200g，分度值0.01g。3.1.4 其他：烘箱、干燥(gnzo)缸、鋁盤、調土刀、篩（孔徑0.5mm），凡士林等。3.2 儀器設備的檢定和標準3.2.1 液、塑限聯(lián)合測定儀的標準應按SL11395規(guī)定的校驗

13、方法進行。3.2.2 天平應按相應的檢定規(guī)程進行檢定。3.3 操作步驟3.3.1 液限、塑限聯(lián)合試驗，原則上采用天然含水率的土樣制備試樣，但也允許用風干土制備試樣。3.3.2 當采用天然含水率的土樣時，應剔除大于0.5mm的顆粒，然后分別按接近液限、塑限和二者的中間狀態(tài)制備不同稠度的土膏，靜置濕潤。靜置時間可視原含水率的大小而定。3.3.3 當采用風干土樣時，取過0.5mm篩的代表性土樣約200g，分成3份，分別放入3個盛土皿中，加入不同數(shù)量的純水，使分別達到本規(guī)程3.3.2中所述的含水率，調成均勻土膏，然后放入密封的保溫缸中，靜置24h。3.3.4 將制備好的土膏用調土刀充分調拌均勻，密實地

14、填入試樣杯中，應使空氣逸出。高出試樣杯的余土用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在儀器底座上。3.3.5 取圓錐儀，在錐體上涂以薄層潤滑油脂，接通電源，使電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀（對于游標式或百分表式，提起錐桿，用旋鈕固定）。3.3.6 調節(jié)屏幕準線，使初讀數(shù)為零（游標尺或百分表讀數(shù)調零）。調節(jié)升降座，使圓錐儀錐角接觸試樣面，指示燈亮時圓錐在自重下沉入試樣內（游標式或百分表式用手扭動旋鈕，松開錐桿），經5s后立即測讀圓錐下沉深度。然后取出試樣杯，取10g以上的試樣2個，測定含水率。3.3.7 按本規(guī)程3.3.43.3.6的規(guī)定，測試其余2個試樣的圓錐下沉深度和含水率。3.4 計算和制圖3.4.1 按式（3.4

15、.1）計算含水率：=100（3.4.1）式中 含水率，%；m濕土質量(zhling)，g；md干土質量(zhling)，g。計算(j sun)至0.1%。3.4.2 以含水率為橫坐標，圓錐下沉深度為縱坐標，在雙對數(shù)坐標紙上繪制關系曲線。三點連一直線，如圖3.4.2中的A線。當三點不在一直線上，通過高含水率的一點與其余兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應的含水率，當兩個含水率的差值小于2%時，應以該兩點含水率的平均值與高含水率的點連成一線，如圖3.4.2中的B線。當兩個含水率的差值大于、等于2%時，應補做試驗。3.4.3 在圓錐下沉深度與含水率關系圖上，查得下沉深度為17mm所對應

16、的含水率為液限；查得下沉深度為2mm所對應的含水率為塑限，以百分數(shù)表示，取整數(shù)。3.4.4 按式（3.4.4-1）計算塑性指數(shù)和液性指數(shù)：Ip=L-p(3.4.4.-1)IL=(3.4.4-2)式中 Ip塑性指數(shù)；L液限，%；p塑限，%；天然含水率，%；IL液性指數(shù)，計算至0.01。圖 3.4.2 圓錐下沉(xi chn)深度與含水率關系(gun x)圖3.5 記錄(jl)3.5.1 本試驗記錄格式如表表3.5.1 液塑限聯(lián)合試驗記錄表工程名稱 試驗者 土樣說明 計算者 試驗日期 校核者 試樣編號圓錐下沉深度h(mm)盒號濕土質量m（g）干土質量(md)（g）含 水 率（）（%）液限L(%)塑

17、限p(%)塑性指數(shù)Ip液性指數(shù)IL(1)(2)(3)=100(4)(5)(6)=(4)-(5)(7)=實驗(shyn)四 顆粒分析(fnx)試驗1.試驗(shyn)目的 顆粒大小分析試驗是測定干土中各種粒組所占該土總質量的百分數(shù)，借以明確顆粒大小分布情況，供土的分類與概略判斷土的工程性質及選料之用。 2.試驗方法與適用范圍 篩分法：適用于粒徑大于0.074mm的土；比重計法、移液管法：適用于粒徑小于0.074mm的土。本試驗采用篩分法，對無凝聚性的土進行篩分。 3.儀器設備： （1）標準篩：粗篩（圓孔）：孔徑為60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；細篩：孔徑為2mm、0.5m

18、m、0.25mm、0.1mm、0.074mm。 （2）天平：稱量1000g；稱量200g。 （3）其它：烘箱、研缽、振篩機、瓷盤、毛刷、木碾等： 4.試驗步驟（無凝聚性土的篩分法） （1）從風干、松散的土樣中，用四分法按下列規(guī)定取出代表性試樣： 粒徑小于2mm顆粒(kl)的土取100g300g； 最大粒徑小于10mm的土取300g1000g； 最大粒徑小于20mm的土取1000g2000g； 最大粒徑小于40mm的土取2000g4000g； 最大粒徑大于40mm的土取4000g以上(yshng)。 （2）將稱好的試樣(sh yn)分批過2mm篩，分別稱出篩上和篩下土質量。 （3）把大于2mm篩

19、上試樣倒入依次疊好的粗篩的最上層篩中，進行篩分；若2mm篩下的試樣數(shù)量過多，可以四分法縮分至100800g，然后也將試樣倒入依次疊好的最上層細篩中，進行篩分，細篩也可放在振篩機上震搖，震搖時間一般為1015min。 （4）由最大孔徑篩開始，順序將各篩取下，在白紙上用手輕叩搖晃，至每分鐘篩下數(shù)量不大于該級篩余質量的1為止。漏下的土粒應全部放入下一級篩內。并將留在各篩上的試樣分別稱量。 （5）篩后各級篩上和篩底土的總質量與篩前所取試樣質量之差不得大于1%。 （6）若2mm篩下的土不超過試樣總質量的10%，可省略細篩分析；若2mm篩上的土不超過試樣總質量的10%，則可省略粗篩分析。 5.成果整理 （

20、1）按下式計算小于某孔徑土質量百分比： X=(AB)100% 式中：X 小于某孔徑土質量百分比（）； A 小于某孔徑土質量（g）； B 稱取試樣的總質量（g）。 （2）當小于2mm的土樣用四分法縮分取樣時，試樣中小于某孔徑土質量百分比： X=(pab)100% 13 式中：p 小于2mm土占總土質量(zhling)的百分比（）； a 通過(tnggu)2mm篩的土樣中小于某孔徑(kngjng)土質量（g）； b 通過2mm篩的土樣中所取試樣的質量（g）； （3）按下式計算不均勻系數(shù)： Cu=d60d10式中：Cu 不均勻系數(shù)； d60 小于某孔徑土質量為60%的粒經（mm）； d10 于某某孔

21、徑土質量為10%的粒經（mm）。 （4）按下式計算曲率系數(shù)： Cc=d302(d10d60) 式中：Cc 曲率系數(shù)； d60 小于某孔徑土質量為60%的粒經（mm）； d10 于某某孔徑土質量為10%的粒經（mm）。 試驗記錄表顆粒分析試驗表（篩分法） 篩前總土質量 g 孔徑(mm) 留篩質量(g) 累計留篩質量(g) 小于該孔徑的土質量(g)小于該孔徑土質量百分比(%) 60 40 20 10 5 2 1 0.5 0.25 0.074 篩余 合計 實驗(shyn)五 固結( ji)試驗土樣編號(bin ho)： 試驗者： 試驗方法： 計算者： 試驗日期： 試驗成績： 固結試驗目的：固結試驗是

22、測定土體在外力作用下排水、排氣、氣泡壓縮性質的一種測試方法。在一般情況下，土體承受三個主應力的作用，發(fā)生三相應變。壓縮試驗的目的在于測定試樣在側限和軸向排水條件下的變形和壓力、變形和時間以及空隙比和壓力間的關系，以便繪制壓縮曲線，求得土的壓縮系數(shù)aV、壓縮模量ES、，以便來判斷土的壓縮性和進行變形計算。二、實驗方法：正常慢固結試驗、快速固結試驗。本試驗因時間關系用快速固結試驗法。三、試驗原理： 試樣裝在厚壁金屬容器內，上下各放透水石一塊，然后在試樣上分級施加垂直壓力P。記錄加壓后不同時間的垂直變形量，繪制不同荷載下垂直變形量h與時間t的關系曲線；垂直變形h與相應荷載P的關系曲線；空隙比e與荷載

23、P的關系曲線。由于試樣受金屬厚壁容器的限制，不可能產生側向膨脹，土樣只有垂直變形，故該試驗稱為側限壓縮試驗。通過記錄加壓前后土樣空隙比的變化，建立變形和空隙比的關系，然后計算地基的壓縮模量。四、儀器設備： 目前常用的壓縮試驗儀分杠桿加壓式和磅稱式兩種。本試驗用杠桿加壓式。常用型號WG1B三聯(lián)中壓固結儀、WG1C三聯(lián)低壓固結儀。1、壓縮儀（土樣面積30cm2，土樣高度2cm），固結壓力應滿足12.5、25.0、50.0、100.0、200.0、300.0、400.0、600.0、800.0、1600.0kp的等級荷載，杠桿比1：12。2、測微表（最大量程為10mm、最小分辨率為0.01mm的百分

24、表）。3、透水石試樣上下放透水石，以便于土樣受壓后土中空隙水排除。五、操作步驟1、環(huán)刀選用(xunyng) 按工程需要(xyo)選擇(大環(huán)刀)50cm2或(小環(huán)刀)30cm2切土環(huán)刀（本試驗(shyn)用30cm2切土環(huán)刀），調整天平平衡，稱量環(huán)刀的重量m1，計算初始密度0，填入表1中。2、套切試樣前環(huán)刀內壁涂一薄層凡士林，以減少試樣與環(huán)刀壁的摩擦及對試樣的擾動。整平試樣兩端用環(huán)刀套切試樣。3、試樣制備 切取原狀土樣時刀口朝下，土層受壓方向應與天然土層受壓方向一致，并觀察土樣的層次、顏色、有無雜質等，如有雜質時取出并用余土填補空缺處，小心地邊壓邊削，注意避免環(huán)刀偏心入土，將土樣修成略大于環(huán)刀的

25、土柱，直至試樣突出環(huán)刀為止，用鋼絲鋸拉斷土樣，然后修去上下兩端余土，再修平試樣兩端表面，擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀與濕土的質量m2，求得實驗前的濕密度0，立即用玻璃板將環(huán)刀兩端蓋上，防止水分蒸發(fā)。再用天平稱兩個鋁盒的重量，取10克左右的土樣，稱兩個鋁盒加濕土樣的重量，放在烘箱烘干8h，稱鋁盒加干土的重量,計算初始含水量W0，并將有關數(shù)據(jù)填入表2中。4、安裝試樣 裝入護環(huán)，在固接儀底部的透水石上放濕潤的濾紙一張，將帶有環(huán)刀的試樣刀口朝上，再放濕潤的濾紙一張，然后放上透水石和加壓蓋板，以及定向鋼球。5、固接容器和量表安裝 將裝好的固結容器放在加壓框架上，對準加壓框架正中，裝上量表，并調節(jié)其可伸長距離不大

26、于8mm，然后檢查量表是否靈敏和垂直，使百分表長針正好對準“0”字，短針對準刻度的中間（注意要將百分表活動桿提到上部再調“0”。6、施加預壓荷載 在砝碼盤上加預壓荷載1kp（此時試樣所受壓力約1kpa），檢查試樣與儀器上下各部件之間接觸是否良好，如果良好則表針轉動，然后微調表盤，使長指針對準零點方便計算。7、施加第一級荷載并測讀壓縮量 工程上加載大小與級數(shù)根據(jù)土質實際情況需要確定。本次實驗采用常規(guī)實驗確定用50、100、200、300kpa等四級荷載順序加壓。施加第一級荷載P1=50kpa，注意加砝碼為吊盤+0.319kg+0.637kg要輕放，避免發(fā)生沖擊，在加荷的同時開動秒表，記錄表讀數(shù)。

27、根據(jù)SD128-84土工試驗規(guī)程，加荷后按下列時間順序記錄表讀數(shù)，工程上加載為時間24h，教學試驗受時間限制可選擇1min、2min、3min、 4min、5min、 6min、7min、8min 9min、10min所對應的百分表的讀數(shù)，并填入表3中，卸下第一級荷載，按裝荷載的相反順序取出土樣。8、根據(jù)上述施加一級荷載的步驟施加P2=100kpa（吊盤+0.319kg+0.637kg+1.275kg）；P3=200kpa（吊盤+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg）；P4=300kpa,（吊盤(dio pn)+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55k

28、g+2.55kg）等各級荷載，并記錄壓縮量填在表3中。9、實驗結束，迅速拆除儀器(yq)各部件，將環(huán)刀中的試樣取出，洗凈環(huán)刀放到規(guī)定的地點。五、試驗(shyn)數(shù)據(jù)的記錄和資料整理（注意單位要統(tǒng)一）1、基本數(shù)據(jù)：試樣面積S=30cm2 給定土粒比重Gs=2.72（g/cm3） 試樣初始高度h0=20mmw=1g/cm32、計算試樣初始空隙比e00初始密度， w0初始含水率 3、試樣顆粒凈高hs（mm）4、計算各級荷載下壓縮穩(wěn)定后的空隙比eihi某一級荷載下土樣變形量（i-0）mm，（i-0）百分表終讀數(shù)減去某一級荷載下的百分表初讀數(shù)5、計算壓縮系數(shù)ai某級荷載后（下一級）壓縮(y su)穩(wěn)定后

29、的空隙比pi某一級荷載(hzi)值(kpa) pi+1對應(duyng)于時的荷載值(kpa) 含水率計算表： 表1 實驗日期盒身編號盒蓋編號鋁盒重量g0 (g)鋁盒加濕土的重量 g1 (g)鋁盒加干土的重量g2 (g)含水重量g1_g2 (g)含水率W%(g1-g0)/(g2-g0) 含水率W%平均值 密度計算表： 表2 實驗編號環(huán)刀+濕土的重量環(huán)刀本身的重量環(huán)刀體積Cm3濕密度平均濕密度備注160260平均值60時間固結實驗變形記錄表： 表3壓縮量 荷載1min2min3min4min5min6min7min8min9min10min變形量值hs%50kpa100kpa200kpa300k

30、pa固結實驗(shyn)計算表 表5荷載（kpa）試樣顆粒凈高度hs(mm)土樣變形量(mm)試樣顆粒實際高度(mm)空隙比ei壓縮系數(shù)ai壓縮模量Esi5020100202002030020實驗(shyn)六 直接(zhji)剪切實驗 土樣編號：試驗者： 試驗方法：計算者： 試驗日期：試驗成績： 1、 試驗原理： 土的破壞都是剪切破壞，土的抗剪強度是土在外力作用下，其一部分土體對于另一部分土體滑動時所具有的抵抗剪切的極限強度。土體的一部分對于另一部分移動時，便認為該點發(fā)生了剪切破壞。無粘性土的抗剪強度與法向應力成正比；粘性土的抗剪強度除和法向應力有關外，還決定于土的粘聚力。剪切破壞是強度破壞

31、的重要特點。土的摩擦角、粘聚力c是土壓力、地基承載力和土坡穩(wěn)定等強度計算必不可少的指標。土的強度為土木工程的設計和驗算提供理論依據(jù)和計算指標。 2、 試驗目的： 測定土的抗剪強度和土的內摩擦角、粘聚力，為計算地基強度和穩(wěn)定性計算提供基本數(shù)據(jù) 庫侖公式： 砂性土=tg粘性土f=tg+c 其中、f抗剪強度（kpa）正應力（kpa）內摩擦角(度)c內聚力（kpa） tg直線的斜率 砂土的內摩擦角取決于砂粒間的摩擦力以及連鎖作用，一般，中砂、粗砂、礫砂的=320400，粉砂、細砂的=280360。 庫侖定律表明，在一般的荷載范圍內土的抗剪強度與法向應力之間呈直線關系。 3、 試驗方法： 固接慢剪、固接

32、快剪、快剪法。本試驗常用方法：快剪法。 （1）固接慢剪原理：先使土樣在某一級垂直壓力作用下排水固結變形穩(wěn)定，排水固結變形穩(wěn)定16小時后，緩慢施加水平剪應力。在施加剪應力過程中，使土樣始終不產生空隙水壓力，如用幾個土樣在不同垂直壓力下進行固結慢剪，將會得到有效應力下的抗剪強度參數(shù)內聚力C和。該試驗歷時時間較長，一般不用。 （2）固結快剪：先使土樣在某荷載下固結，再以較快速度施加剪力，直至剪壞，一般35分鐘內完成。由于時間短，剪力所產生的超靜水壓力不會轉化為土顆粒間的有效應力；這樣就使得庫侖公式中的和P都被控制著。如用幾個土樣在不同的P作用下進行試驗便能求得C和值，這種C和值稱為總應力法強度參數(shù)。

33、 （3）快剪法：盡量采用原壯土樣或接近現(xiàn)場的土樣，然后在較短的時間35分鐘內完成，這種方法將使土顆粒間有效應力維持原狀，不受實驗時外力的影響，但由于這種顆粒間有效應力的數(shù)值無法求得，所以試驗結果只能得出(ptg+cq)的混合值?？焖俜ㄟm合于測定粘性土天然強度，但q角將會偏大。 4、儀器設備 （1）ZJ-1、ZJ-2型等應變直剪儀本試驗采用應變控制匣式直接剪切儀，由上盒及下盒、垂直加壓框架、量力環(huán)、剪切傳動裝置等組成，試樣置于剪力盒中，通過在垂直應力作用下施加水平力，使上下兩盒錯動導致試樣被剪壞。上匣固定，下匣可以水平方向移動，且下匣放在鋼珠上，目的是避免由于鋼珠而導致滾動摩擦力影響。加壓原理采

34、用杠桿傳動，杠桿比1：12。 （2）環(huán)刀試樣底面積為30cm2，高度為2cm，環(huán)刀內徑為6.18cm。 （3）應變圈附加百分表也叫測力計，根據(jù)編號查測力計校正系數(shù)，每臺設備(shbi)系數(shù)不同。 百分表作用(zuyng)：讀出剪切變形量。 （4）切土刀作用(zuyng)：削土樣用。 （5）鋼絲鋸作用：鋸斷土樣。 （6）濾紙作用：吸取試樣兩端的表面水。 （7）圓玻璃片作用：放在試樣的兩端防止水分蒸發(fā)。 （8）透水石作用：土樣受壓時以便空隙水排除。 手搖應變控制式直接剪切儀結構如圖： 5、操作步驟： （1）拿來事先(shxin)準備好的土樣，環(huán)刀刀口朝下，邊壓邊削，直至土樣露出環(huán)刀，用鋼絲鋸鋸斷土

35、樣，擦干凈環(huán)刀外環(huán)，并將土樣兩側削平，不平之處補平，土樣兩側均放上玻璃片。 （2）不加荷載只加吊盤，調整加壓杠桿系統(tǒng)(xtng)平衡。 （3）將直剪儀的上下盒對準，插入固定銷釘(xiodng)，緩慢轉動手輪，直至百分表指針轉動，說明此時應變圈和剪力盒接助良好。 （4）在試樣下面放透水石一塊及濕潤濾紙一張，將盛有試樣的環(huán)刀平口向下、刀口向上，放透水石一塊對準剪切盒的上盒，用力將土樣推入盒內，并順次加上傳壓活塞及加壓框架。 （5）拔下銷釘，此時記錄百分表的初度數(shù)，輕輕加上一級荷載50kpa（吊盤+0.319kg+0.637kg），以每分鐘46圈的速度轉動手輪，當表針不動或回轉時試樣被剪壞，記錄終讀

36、數(shù)，填入表1中,取出破壞的土樣。繼續(xù)加二級荷載100kpa（吊盤+0.319kg+0.637kg+1.275kg）；三級荷載200kpa（吊盤+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg）；四級荷載300kpa（吊盤+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg+2.55kg）；取出土樣，按上述程序重新放置土樣，并加不同的載荷，記錄初、終讀數(shù)。原則上在35分鐘內剪完。 （6）根據(jù)儀器編號及應變圈編號抄寫應變圈系數(shù)K。 編號(bin ho)9034K=1.556kPa/0.01mm編號9033K=1.565kPa/0.01mm 編號(bin ho)8939K=1

37、.565kPa/0.01mm編號93476K=1.901kPa/0.01mm 編號(bin ho)93439K=1.903kPa/0.01mm編號23551K=1.1.869kPa/0.01mm 編號23586K=1.684kPa/0.01mm編號23597K=1.867kPa/0.01mm 編號23572K=1.905kPa/0.01mm 6、計算和制圖 表1 荷載kPa50kpa100kpa200kpa300kpa所使用設備的應變圈編號應變圈系數(shù)kPa/0.01mm初讀數(shù)R1（0.01mm）終讀數(shù)R2（0.01mm）讀數(shù)差R（0.01mm）抗剪強度=KR（kPa）由SP關系曲線測得C、 C

38、= = 按下式計算每一試樣的抗剪強度： =KR式中S抗剪強度（kPa）K應變圈系數(shù)（kPa/0.01mm） R剪切時應變圈中測微表的初讀數(shù)與剪壞時終讀數(shù)之差（0.01mm） C內聚力 以剪應力為縱坐標，剪切位移L為橫坐標，繪制剪應力與剪切位移L關系曲線（L關系曲線）；以剪應力為縱坐標，垂直壓應力P為橫坐標（注意縱、橫坐標比例尺應一致），繪制剪應力與垂直壓應力P的關系曲線（p關系曲線），該直線的傾角即為土的內摩擦角（），該直線在縱坐標上的截距即為土的粘聚力c（kPa）。 試驗(shyn)七 土的三軸剪切實驗(shyn)一、試驗(shyn)目的三軸壓縮試驗是測定土的抗剪強度的一種方法。它通常用3-

39、4個圓柱形試樣，分別在不同的恒定周圍壓力（3）下，施加軸向壓力，即主應力差（1-3），進行剪切直到破壞；然后根據(jù)摩爾-庫倫理論，求得抗剪強度參數(shù)。適用于測定細粒土及砂類土的總抗剪強度參數(shù)及有效抗剪強度參數(shù)。本次試驗主題詞：周圍壓力；軸向壓力；不固結不排水剪；固結不排水剪；固結排水剪。二、試驗儀器1三軸壓縮議：應變控制式，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)和主機組成。三軸壓縮儀 2附屬設備：包括擊實器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓模。 3天平：稱量200g，感量0.019；稱量1000g，感量0.1g。 4橡皮膜：應具有彈性，厚度應小于橡皮膜直徑的1100，不得有漏

40、氣孔。三、操作步驟試樣的制備： （1）將制備成大于試樣直徑和高度的毛坯，放在切土器內用鋼絲鋸和修土刀，制備成所要求規(guī)格的試樣（2）試樣飽和(boh)一般采用真空抽氣飽和法，將切好的試樣裝入飽和器后，先浸沒在帶有清水的真空飽和缸內，連續(xù)真空抽氣2-4小時（粘土），然后停止抽氣，靜置12小時左右即可。 （3）原狀試樣制備，應將土切成圓柱形試樣，試樣兩端應平整(pngzhng)并垂直于試樣軸，當試樣側面或端部有小石子或凹坑時，允許用削下的余土修整，試樣切削時應避免擾動，并取余土測定試樣的含水量。 （4）擾動(rodng)試樣制備，應根據(jù)預定的干密度和含水量，在擊實器內分層擊實，粉質土宜為3一5層，粘

41、質土宜為5一8層，各層土料數(shù)量應相等，各層接觸面應刨毛。 （5）對于砂性土應先在壓力室底座全依次放上不透水板，橡皮膜和對開圓膜。將砂料填入對開圓膜內，分三層按預定干密度擊實。當制備飽和試樣時，在對開圓膜內注入純水至13高度，將煮沸的砂料分三層填入，達到預定高度。放上不透水板、試樣帽，扎緊橡皮膜。對試樣內部施加5KPa負壓力使試樣能站立，折除對開圓膜。 （6）對制備好的試樣，應量測其直徑和高度。 試樣的安裝： （1）檢查壓力管線，并連接管線。（2）打開試樣底座的開關，使量管里的水緩緩地流向底座，并依次放上透水石和濾紙，待氣泡排除后，在放上試樣，試樣周圍貼上濾紙條，關閉底座開關。（3）把已檢查過的

42、橡皮薄膜套在膜筒上，兩端翻起，用吸球從氣嘴中不斷吸氣，使橡皮膜帖于筒壁，小心將它套在土樣外面，然后讓氣嘴放氣，使橡皮膜緊帖試樣周圍，翻起橡皮膜兩端，扎緊橡皮膜。（4）把土樣裝入壓力室。（5）安裝軸向位移傳感器。試樣排水固結步驟： 1、施加周圍壓力； 2、開孔隙水壓力閥，測定孔隙水壓力。開排水閥。當需測定排水過程時，測記排水管水面及孔隙水壓力值，直至孔隙水壓力消散95以上。固結完成后，關排水閥，測記排水管讀數(shù)和孔隙水壓力讀數(shù)。試樣剪切步驟： 1、關孔隙水壓力閥，微調壓力機升降臺，使活塞與試樣接觸，此時軸向變形百分表的變化值為試樣固結時的高度變化。 2、將軸向測力計、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調整至零。選擇剪切應變速率，進行剪切。粘質土每分鐘應變?yōu)?.050.1；粉質土每分鐘應變?yōu)?.10.5。 測記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。試驗結束，關電動機和各閥門，開排氣閥，排除壓力室內的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質量并測定含水量。 3、破壞后的試樣?？煞譃槿N具體的方法