巖土工程土工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。土木與材料工程系河南城建學(xué)院元月目錄實(shí)驗(yàn)要求··············································2實(shí)驗(yàn)1土的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)································3實(shí)驗(yàn)2土的壓縮實(shí)驗(yàn)····································6實(shí)驗(yàn)3土的直接剪切實(shí)驗(yàn)································10實(shí)驗(yàn)4土的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)····································13實(shí)驗(yàn)5土的三軸剪切實(shí)驗(yàn)································15實(shí)驗(yàn)要求一土工實(shí)驗(yàn)是整個(gè)土力學(xué)教學(xué)課程中的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),它不但起著鞏固課堂理論,增強(qiáng)對(duì)土的各種工程性質(zhì)的理解等重要作用,而且是學(xué)習(xí)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能的重要實(shí)踐途徑。因此要求學(xué)生必須嚴(yán)肅、認(rèn)真地對(duì)待實(shí)驗(yàn)中的每一個(gè)環(huán)節(jié),并作好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備工作。二本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用于土建類各專業(yè)。對(duì)每個(gè)專業(yè)需要作的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按教學(xué)計(jì)劃確定。三實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須按教師規(guī)定時(shí)間完成。圖表和文字必須正確和整潔,必須用墨水筆寫。原始記錄不得涂改,每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度,除遵守課堂紀(jì)律外,還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn):(1)不得動(dòng)用與本次實(shí)驗(yàn)無關(guān)的任何儀器設(shè)備;(2)小心使用儀器設(shè)備,遵守”使用儀器注意事項(xiàng)”;(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,必須將儀器擦洗干凈,并將儀器放回原處;(4)如有儀器設(shè)備損壞,應(yīng)立即報(bào)告實(shí)驗(yàn)室工作人員,并按學(xué)校規(guī)定進(jìn)行處理。土木與材料工程系巖土工程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)一土的物理性質(zhì)試驗(yàn)A實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕?jīng)過測定土樣的含水量ω、密度ρ、相對(duì)密度ds,確定土的三相比例指標(biāo);B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ρd、和飽和密度ρsat等物理指標(biāo);3參觀原狀土樣。C實(shí)驗(yàn)方法一含水量實(shí)驗(yàn)(烘干法)土的含水量是土在100℃～105℃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)儀器準(zhǔn)備:1、電烘箱:(或紅外線烤箱);2、天平:精度為0.01g;3、烘土盒:又稱稱量盒,將每一烘土盒的質(zhì)量事先稱好,并登記備用;4、干燥器:用無水CaCl2作干燥劑;5、其它:實(shí)驗(yàn)土樣等。(二)實(shí)驗(yàn)步驟:1、選取有代表性的試樣不少于15克,放入烘土盒內(nèi)立即蓋緊,稱取烘土盒和濕土的總質(zhì)量(m1),準(zhǔn)確至0.01克,記錄烘土盒號(hào)碼,烘土盒質(zhì)量(m3)(由實(shí)驗(yàn)室提供)和m1。2、打開烘土盒蓋,放入電烘箱中在100°～105℃溫度下烘至恒重(烘干時(shí)間一般自溫度達(dá)到100°～105℃時(shí)起算不少于6小時(shí)),然后取出烘土盒,加蓋后放進(jìn)干燥器中,冷卻至室溫。3、從干燥器中取出烘土盒,稱取烘土盒和烘干后干土的總質(zhì)量(m2),準(zhǔn)確至0.01克,并記錄m2。4、本實(shí)驗(yàn)須進(jìn)行二次平行測定。(三)成果整理:按下式計(jì)算含水量計(jì)算精確至0.1%式中:(m1–m2)——式樣中所含水的質(zhì)量;(m2–m3)——式樣中土顆粒的質(zhì)量。(四)注意事項(xiàng):1、試驗(yàn)時(shí)打開土樣應(yīng)立即進(jìn)行測定,以免改變土樣中的水份散失,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、本實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行平行測定,每一學(xué)生須取兩次試樣進(jìn)行同時(shí)測定含水量,最終含水量值應(yīng)取兩次結(jié)果的算術(shù)平均值,但兩次實(shí)驗(yàn)的差值不得大于下列規(guī)定:含水量允許平行差值(%)<401≥4023、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)們在12小時(shí)后抽時(shí)間來實(shí)驗(yàn)室稱干試樣的質(zhì)量。二、密度實(shí)驗(yàn)(環(huán)刀法)土的密度為單位體積土的質(zhì)量。密度的測定,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),能夠采用蠟封法。本實(shí)驗(yàn)采用環(huán)刀法(一)儀器準(zhǔn)備:1、環(huán)刀:內(nèi)徑60～80mm,高20mm,壁厚1.5～2.0mm;2、天平:稱量500g以上,精度0.1g;3、切土刀,凡士林等。(二)實(shí)驗(yàn)步驟:1取原狀土樣或取按工程需要制備的擾動(dòng)土,用切土刀削平其上下兩端,在環(huán)刀內(nèi)壁涂抹一層凡士林。刃口向下放在土樣整平的面上。圖1環(huán)刀剖面圖2、用切土刀將土樣上部修切成略大于環(huán)刀口徑的土柱,將環(huán)刀垂直下壓,邊壓邊削,將土樣伸出環(huán)刀上口為止,削去環(huán)刀兩端余土并修平土面使之與環(huán)刀口齊平。3、擦凈環(huán)刀外壁,稱環(huán)刀和土的質(zhì)量(m1),準(zhǔn)確至0.1g。4、記錄m1,環(huán)刀號(hào)數(shù)以及有實(shí)驗(yàn)室提供的環(huán)刀質(zhì)量(m2),環(huán)刀體積(v)。(三)成果整理:式中ρ——土的密度g/cm3m1——環(huán)刀和土的總質(zhì)量gm2——環(huán)刀質(zhì)量gv——環(huán)刀體積cm3(m2和V可根據(jù)環(huán)刀號(hào)查實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)得到)(四)注意事項(xiàng):1．用環(huán)刀切試樣時(shí),為了防止環(huán)刀內(nèi)試樣結(jié)構(gòu)被擾動(dòng),環(huán)刀應(yīng)垂直均勻緩慢下壓。2、試驗(yàn)時(shí)為了防止稱質(zhì)量時(shí)試樣中水分被蒸發(fā),影響試驗(yàn)結(jié)果,宜用兩塊玻璃片蓋住環(huán)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。D、實(shí)驗(yàn)建議1、本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多,事先必須作好預(yù)習(xí)。2、從相對(duì)密度測定開始作,利用煮沸及放在恒溫水槽內(nèi)定溫的時(shí)間作含水量和密度測定,必須充分安排好時(shí)間,同時(shí),要注意保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須當(dāng)時(shí)立即填入表格,注意不要漏記儀器號(hào)及其它必要數(shù)據(jù)。4計(jì)算及填寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí),注意必要的單位和位數(shù)。計(jì)算時(shí)要畫三相草圖,盡可能在圖上將數(shù)值填入,不要死代公式。E預(yù)習(xí)問題1、密度、相對(duì)密度、含水量、空隙比、空隙率、飽和度、干密度、飽和密度的定義分別是什么?2、什么時(shí)候必須測定土的密度、相對(duì)密度和含水量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么用處。實(shí)驗(yàn)二壓縮試驗(yàn)A實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐恋膲嚎s是土體在荷載作用下產(chǎn)生變形的過程。壓縮試驗(yàn)的目的是測定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力或變形和壓力的關(guān)系曲線。并根據(jù)孔隙比與壓力的關(guān)系曲線(е～р曲線)計(jì)算出壓縮系數(shù)和壓縮模量等土的壓縮性指標(biāo),以便判斷土的壓縮性和計(jì)算基礎(chǔ)沉降時(shí)用。另外由飽和粘性土的壓縮試驗(yàn)也可得到在某一壓力下變形和時(shí)間的關(guān)系曲線,從而估算土的固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)。壓縮試驗(yàn)一般只用于粘性土,由于砂土的壓縮性較小,且壓縮過程需時(shí)也很短,故一般不在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行砂土的壓縮試驗(yàn)。壓縮試驗(yàn)可根據(jù)工程需要用原狀土或制備成所需要狀態(tài)的擾動(dòng)土,可采用常速法或快速法。本實(shí)驗(yàn)主要采用非飽和的擾動(dòng)土樣,并按常速法步驟進(jìn)行,但為了能在試驗(yàn)課的規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成試驗(yàn),因此要縮短加荷間隔(具體時(shí)間間隔由教師決定)。B實(shí)驗(yàn)要求(1)由實(shí)驗(yàn)室提供土樣一塊,要求學(xué)生在側(cè)限壓縮儀中測定出壓縮性,并繪制該土的壓縮曲線(е～р曲線)。(2)求出a1-2,ES1-2,并判斷該土的壓縮性(3)仔細(xì)觀察土的變形與時(shí)間的關(guān)系。能夠繪制出每一級(jí)荷載作用下的ｓ～ｔ曲線。C實(shí)驗(yàn)方法粘性土的壓縮試驗(yàn)常速法(一)儀器準(zhǔn)備:1、小型固結(jié)儀(見圖7);2、百分表:量程10mm,精度0.01mm(見圖9);3、密度實(shí)驗(yàn)和含水量實(shí)驗(yàn)所需要的儀器;4、秒表和儀器變形量校正表等。(二)試驗(yàn)步驟1、由實(shí)驗(yàn)室提供制備好的擾動(dòng)土樣一個(gè);2、從壓縮儀器中取出環(huán)刀,按密度實(shí)驗(yàn)方法切取土樣,并取土留作測含水量;如系原狀土樣,切土的方向應(yīng)與天然地層中的上下方向一致。然后稱環(huán)刀和試樣的總質(zhì)量,扣除環(huán)刀質(zhì)量后即得濕土樣質(zhì)量(m)并計(jì)算出土的密度。3、用切取試樣時(shí)修下的土測定含水量(ω),平行作兩次試驗(yàn),取其算術(shù)平均值;4、在壓縮儀容器底座內(nèi),放置一塊略大于環(huán)刀的潔凈而濕潤的透水石,將切取的試樣連同環(huán)刀一起(注意:刀口向下)放在透水石上,再在試樣上按圖8依次放上護(hù)環(huán)以及與試樣面積相同的潔凈而濕潤的透水石、傳壓活塞和鋼珠,安裝好后待用;5、檢查加壓設(shè)備是否靈活。然后平衡加壓設(shè)備(此項(xiàng)工作由實(shí)驗(yàn)室代作)。(平衡加壓部分的方法是轉(zhuǎn)動(dòng)上杠桿上的平衡錘,使下杠桿之弧形輪向上10°－15°之間,而上杠桿為水平時(shí)即平衡完畢,水平情況一般用目測);6、將安裝好的壓縮儀容器放在框架內(nèi)橫梁下,使橫梁與球柱接觸后,插入活塞桿,再安上百分表使其接觸活塞桿頂面并調(diào)節(jié)其伸長距離不小于8mm(注意檢查百分表是否靈活和垂直)。讀百分表讀數(shù)(為初讀數(shù)R0)后即可進(jìn)行試驗(yàn);7、輕輕施加第一級(jí)荷載50千帕(其中托盤質(zhì)量0.75kg,再加一質(zhì)量為0.75kg的小砝碼,土樣面積30cm2),并開動(dòng)秒表,開始計(jì)時(shí);1底板2平衡錘3手輪4容器5表夾6百分表1底板2平衡錘3手輪4容器5表夾6百分表7容器座板8杠桿9水泡10砝碼盤11圓水泡圖7輕便固結(jié)儀示意圖1表夾2鋼珠3小傳壓板4透水石5小導(dǎo)環(huán)1表夾2鋼珠3小傳壓板4透水石5小導(dǎo)環(huán)6土樣7小刀環(huán)8小護(hù)環(huán)9大護(hù)環(huán)10透水石11容器圖8壓縮儀示意圖8、可按下列時(shí)間測計(jì)讀數(shù):6"、15"、1′、2′15"、4′、6′15"、9′、12′15"、16′、20′15"、25′、30′15"、36′、42′15"、49′、64′、100′、200′、400′、23h、24h直至試樣沉降穩(wěn)定為止。當(dāng)不需要測定沉降速率時(shí),則施加每級(jí)壓力后2小時(shí),認(rèn)為土樣已穩(wěn)定,因時(shí)間關(guān)系可按教師指定的時(shí)間讀數(shù),讀數(shù)精確到0.01mm;9、記下穩(wěn)定讀數(shù)后,用同樣的方法施加第二、三、四、五級(jí)荷載(分別為100、 200、300、400千帕)。記錄各級(jí)壓力下試樣變形穩(wěn)定后的百分表讀數(shù)(R1、R2、R3、R4、R5);10、試驗(yàn)結(jié)束后,必須先卸除百分表,然后卸掉砝碼,升起加壓框,移出壓縮儀器,取出試樣并測定其含水量,最后將儀器擦洗干凈。(三)成果整理按下式計(jì)算試驗(yàn)前孔隙比e0;式中:ds----土粒的相對(duì)密度;ρw----水的重度,一般可取ρw＝1克/厘米3;ω----試樣開始時(shí)試樣的含水量(％);ρ----試樣開始時(shí)試樣的密度(克/厘米3)。2、計(jì)算試樣在任一級(jí)壓力p(千帕)作用下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量,Si:短針:一小格＝1.0mm長針:一小格＝0.01mm次圖所示相應(yīng)讀數(shù)為3.37mm圖9百分表Si短針:一小格＝1.0mm長針:一小格＝0.01mm次圖所示相應(yīng)讀數(shù)為3.37mm圖9百分表R0----試驗(yàn)前百分表初讀數(shù)(mm);Ri----試樣在在任一級(jí)壓力pi(千帕)作用下變形穩(wěn)定后的百分表讀數(shù)(mm);Sie----各級(jí)荷載作用下儀器變形量(mm)。(由實(shí)驗(yàn)室提供資料)。3、按下式計(jì)算各級(jí)壓力作用下試樣變形穩(wěn)定時(shí)的孔隙比ei:4、以p為橫坐標(biāo),e為縱坐標(biāo),繪制壓縮曲線(е～р曲線)。5、計(jì)算壓縮系數(shù)av6、計(jì)算壓縮模量Es7、計(jì)算體積壓縮系數(shù)mv(四)注意事項(xiàng):1、試樣的土粒相對(duì)密度由實(shí)驗(yàn)室測定后提供;儀器本身的變形量,環(huán)刀的質(zhì)量、面積、高度均可在實(shí)驗(yàn)室儀器資料表中查取;2、試驗(yàn)前可參照?qǐng)D9練習(xí)百分表的讀數(shù)方法,防止讀數(shù)錯(cuò)誤而無法獲得試驗(yàn)結(jié)果;3、含水量測定的烘干工作由實(shí)驗(yàn)室代作,24小時(shí)以后來實(shí)驗(yàn)室稱取質(zhì)量(或取結(jié)果)。4、每組作一個(gè)試樣,每人獨(dú)立完成試驗(yàn)報(bào)告,不得抄襲,能夠相互校核。D實(shí)驗(yàn)建議1、預(yù)習(xí)時(shí)建議到實(shí)驗(yàn)室詳細(xì)了解側(cè)限壓縮儀和加力設(shè)備的構(gòu)造;2、不要忘記抄錄儀器變形量。3、試驗(yàn)24小時(shí)以后能夠來實(shí)驗(yàn)室稱取干土質(zhì)量。然后進(jìn)行計(jì)算,完成報(bào)告;4、繪制壓縮曲線時(shí),注意選用適當(dāng)?shù)谋壤?主要是縱坐標(biāo))。E預(yù)習(xí)問題1、聯(lián)系工程實(shí)際問題,思考做壓縮實(shí)驗(yàn)的目的是什麼?2、a1-2,和ES1-2的物理意義是什么?有什么用途?注:假定試樣的壓縮僅僅是由于孔隙體積的壓縮。土樣是在側(cè)限條件下壓縮,則土樣在pi作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?chǔ)艦?式中:Si――在pi作用下的變形量h0――土樣原始高度。在三相圖中如令固體顆粒體積Vs=1,則孔隙體積體Vv＝e0,因應(yīng)變,故得因此圖10三相圖圖10三相圖實(shí)驗(yàn)三土的直接剪切實(shí)驗(yàn)A實(shí)驗(yàn)?zāi)康募羟性囼?yàn)的目的是土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),即土的內(nèi)摩擦角Φ和粘聚力c。當(dāng)前常見的測定抗剪強(qiáng)度的方法為直接剪切試驗(yàn)(快剪法):直接剪切試驗(yàn):它是一種測定土抗剪強(qiáng)度的一種常見方法。一般采用4個(gè)試樣,在直接剪切儀上分別在不同的垂直壓力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τf,然后繪制剪應(yīng)力τf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。本次試驗(yàn)是采用應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行快剪試驗(yàn)。B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中測定該土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Φ和c的數(shù)值;2、參觀三軸儀。C實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)變控制式直剪儀快剪法(一)儀器準(zhǔn)備:1、應(yīng)變控制式直剪儀:(見圖11);2、百分表:量程10mm;精度0.01mm;3、秒表;4、切試樣的用具等。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)是經(jīng)過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使軸向前移動(dòng)而推動(dòng)底座施加給下盒,剪力的數(shù)值是利用量力環(huán)測出(量力環(huán)是一個(gè)鋼環(huán),事先已知每單位變形時(shí)所受的壓力,故在試驗(yàn)時(shí)用百分表測得量力環(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。(二)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)土中用環(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輪軸2底座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)變控制式直剪儀2、在下盒內(nèi)順次放入透水石和蠟紙(或塑料紙),然后用插銷將上、下剪切盒固定好。3、將帶試樣的環(huán)刀刃口向上,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(暫不加砝碼)。4、在量力環(huán)上安裝百分表,百分表的測桿應(yīng)平行于量力環(huán)受力的直徑方向,調(diào)整百分表使其指針在某一整數(shù)(即長針指零,并作為起始零讀數(shù))。5、慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,至量力環(huán)中百分表指針剛開始觸動(dòng)為止。6、在試樣上施加垂直荷載。按第一個(gè)試樣上應(yīng)加的垂直壓力(100千帕)計(jì)算出應(yīng)加荷載,扣除加壓設(shè)備本身質(zhì)量,即得應(yīng)加砝碼數(shù)。(試樣面積及加壓設(shè)備質(zhì)量可查試驗(yàn)時(shí)的資料表)。7、拔出固定插銷。開動(dòng)秒表,同時(shí)以每分鐘0.8mm的剪切速度均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,進(jìn)行剪切。當(dāng)量力環(huán)中百分表指針不再前進(jìn)而出現(xiàn)后退或剪切變形量達(dá)試樣直徑的1、15～1/10時(shí),認(rèn)為試樣已經(jīng)剪損,記錄百分表指針最大讀數(shù)(代表峰值抗剪強(qiáng)度),用0.01mm作單位估讀至0.001mm。(即以百分表上大度盤的”格”作單位,估讀至0.1格)。8、反轉(zhuǎn)手輪,卸除垂直荷載和加壓設(shè)備,取出已剪損的試樣,刷凈剪切盒,裝入第二個(gè)試樣。9、第二、三、四個(gè)試樣分別施加200、300、400KP垂直壓力后按同步驟進(jìn)行試驗(yàn)。(三)成果整理:1、計(jì)算每個(gè)試樣在一定垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度(τf):τf＝C·R式中:R——該試件在剪損時(shí)的百分表最大讀數(shù)(單位:0.01mm);C——量力環(huán)校正系數(shù),單位:KPa/0.01mm(由實(shí)驗(yàn)室提供);τf——抗剪強(qiáng)度,KPa。2、根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,抗剪強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角、粘聚力、相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)的計(jì)算可按規(guī)范中規(guī)定的公式進(jìn)行計(jì)算,具體公式可查規(guī)范。3、為了同學(xué)們學(xué)習(xí)方便起見,本次試驗(yàn)可按下述方法繪抗剪強(qiáng)度曲線和確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(圖12)。以垂直壓力p(KPa)為橫坐標(biāo),抗剪強(qiáng)度τf為縱坐標(biāo),將4個(gè)實(shí)測點(diǎn)繪在圖上,畫一視測的平均直線,若各點(diǎn)不在一條近似的直線上,可按相鄰的三點(diǎn)連成兩個(gè)三角形,分別求出兩個(gè)三角形的重心,然后將兩重心連成一直線,即為抗剪強(qiáng)度曲線?？辜魪?qiáng)度曲線在τf軸上的截距即為粘聚力c,精確至10千帕;其傾角為內(nèi)摩擦角φ,精確至0.1度。(四)注意事項(xiàng):1、開始剪切之前,切記必須先拔去插銷。否則,量力環(huán)被壓斷,儀器即損壞。2、加砝碼時(shí),應(yīng)將砝碼上的缺口彼此錯(cuò)開,防止砝碼一齊倒下壓傷腳。3、如時(shí)間允許,同學(xué)們可在4個(gè)試樣中選定一個(gè)土樣,在剪切過程中手輪每轉(zhuǎn)一圈測計(jì)百分表讀數(shù)一次,直至剪損(表格由實(shí)驗(yàn)室提供)。由手輪轉(zhuǎn)數(shù)和百分表讀數(shù)計(jì)算出手輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)的剪切變形和剪應(yīng)力。圖12抗剪強(qiáng)度曲線圖13λ～τ關(guān)系曲線剪變形λ(mm)=0.2-R剪應(yīng)力τ(KPa)=C·R式中:n――手輪轉(zhuǎn)數(shù);0.2----手輪每轉(zhuǎn)一圈推動(dòng)軸前進(jìn)距離為0.2mm;C、R――意義同前。以τ為縱坐標(biāo),λ為橫坐標(biāo),繪制λ～τ關(guān)系曲線。圖13表示其典型的變化規(guī)律。4、每組作4個(gè)試樣,每人交試驗(yàn)結(jié)果一份。D實(shí)驗(yàn)建議1、預(yù)習(xí)時(shí)建議到實(shí)驗(yàn)室參觀儀器構(gòu)造,注意加力杠桿的比例和加壓設(shè)備本身質(zhì)量,預(yù)先算好施加100千帕、200千帕、300千帕、400千帕的垂直壓力應(yīng)加的砝碼數(shù)。2、切取試樣和推試樣入盒時(shí)都要特別細(xì)心。3、必須事先記住試驗(yàn)步驟,試驗(yàn)時(shí)分好工,各人嚴(yán)守崗位,互相配合,動(dòng)作應(yīng)迅速準(zhǔn)確,不允許臨時(shí)一邊看指示一邊慢慢進(jìn)行操作。E預(yù)習(xí)問題1、什么情況下要作剪切試驗(yàn)并求出Φ和c值?2、Φ和c的來源是什么?土的抗剪強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)?實(shí)驗(yàn)四土的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)A試驗(yàn)?zāi)康谋驹囼?yàn)的目的是用標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)方法,測定土的密度與含水率的關(guān)系,從而確定土的最大干密度與最優(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。B試驗(yàn)儀器設(shè)備1、擊實(shí)儀:由擊實(shí)筒、擊錘和護(hù)筒組成。2、天平:稱量200g,分度值0.1g。3、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、其它: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。C操作步驟1、試樣制備:分為干法制備和濕法制備。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5mm篩,將篩下土樣拌勻,并測定土樣的風(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——土樣所需加水質(zhì)量,g;m——風(fēng)干含水率時(shí)的土樣質(zhì)量,g;wo——風(fēng)干含水率,%;w——土樣所要求的含水率,%。(4)將一定量的土樣平鋪于不吸水的盛土盤內(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量,拌勻并裝入塑料袋內(nèi)或密封于盛土器內(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)、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滑油,連接好擊實(shí)筒與底板,安裝好護(hù)筒。檢查儀器各部件及配套設(shè)備的性能是否正常,并做好記錄。(2)、從制備好的一份試樣中稱取一定量土樣,分3層倒入擊實(shí)筒內(nèi)并將土面整平分層擊實(shí)。每層25擊。注意:①輕型擊實(shí)法,每層土料的質(zhì)量為600——800g,即其量應(yīng)使擊實(shí)后的試樣高度略高于擊實(shí)筒的1/3;②兩層交接面處的土應(yīng)刨毛;③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)壁削挖后,扭動(dòng)并取下護(hù)筒,測出超高(應(yīng)取多個(gè)測值平均,準(zhǔn)確至0.1g)。沿?fù)魧?shí)筒頂細(xì)心修平試樣,拆除底板。如試樣底面超出筒外,亦應(yīng)修平。擦凈筒外壁,稱量,準(zhǔn)確至1g。(4)、用推土器從擊實(shí)筒內(nèi)推出試樣,從試樣中心取2個(gè)一定量土樣(輕型為15——30g),平行測定土的含水率,稱量準(zhǔn)確至0.01g,含水率的平行差值不得大于1%。(5)、按上述(1)——(4)的操作步驟對(duì)其其它含水率的土樣進(jìn)行擊實(shí),一般不得重復(fù)使用土樣。D計(jì)算與制圖1、計(jì)算(1)計(jì)算擊實(shí)后的試樣的含水率:式中:w——含水率,%;m——試圖質(zhì)量,g;md——干土質(zhì)量,g。(2)計(jì)算擊實(shí)后各試樣的干密度:式中:——濕密度,g/cm3。計(jì)算至0.01g/cm3。(3)計(jì)算土的飽和含水率:2、制圖以干密度為縱坐標(biāo),含水率為橫坐標(biāo),繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線,即為擊實(shí)曲線。曲線峰值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)分別代表土的最大干密度和最優(yōu)含水率。如果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。圖的形式見教材。實(shí)驗(yàn)五土的三軸剪切試驗(yàn)A試驗(yàn)?zāi)康娜S壓縮試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法。它一般見3-4個(gè)圓柱形試樣,分別在不同的恒定周圍壓力(σ3)下,施加軸向壓力,即主應(yīng)力差(σ1-σ3),進(jìn)行剪切直到破壞;然后根據(jù)摩爾-庫倫理論,求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。適用于測定細(xì)粒土及砂類土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)及有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。本次試驗(yàn)主題詞:周圍壓力;軸向壓力;不固結(jié)不排水剪;固結(jié)不排水剪;固結(jié)排水剪。B試驗(yàn)儀器設(shè)備1．三軸壓縮議:應(yīng)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(jī)組成。三軸壓縮儀2．附屬設(shè)備:包括擊實(shí)器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對(duì)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(yīng)具有彈性,厚度應(yīng)小于橡皮膜直徑的1／100,不得有漏氣孔。C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(nèi)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(nèi),連續(xù)真空抽氣2-4小時(shí)(粘土),然后停止抽氣,靜置12小時(shí)左右即可。(3)原狀試樣制備,應(yīng)將土切成圓柱形試樣,試樣兩端應(yīng)平整并垂直于試樣軸,當(dāng)試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時(shí),允許用削下的余土修整,試樣切削時(shí)應(yīng)避免擾動(dòng),并取余土測定試樣的含水量。(4)擾動(dòng)試樣制備,應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量,在擊實(shí)器內(nèi)分層擊實(shí),粉質(zhì)土宜為3一5層,粘質(zhì)土宜為5一8層,各層土料數(shù)量應(yīng)相等,各層接觸面應(yīng)刨毛。(5)對(duì)于砂性土應(yīng)先在壓力室底座．全依次放上不透水板,橡皮膜和對(duì)開圓膜。將砂料填入對(duì)開圓膜內(nèi),分三層按預(yù)定干密度擊實(shí)。當(dāng)制備飽和試樣時(shí),在對(duì)開圓膜內(nèi)注入純水至1／3高度,將煮沸的砂料分三層填入,達(dá)到預(yù)定高度。放上不透水板、試樣帽,扎緊橡皮膜。對(duì)試樣內(nèi)部施加5KPa負(fù)壓力使試樣能站立,折除對(duì)開圓膜。(6)對(duì)制備好的試樣,應(yīng)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(guān),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(guān)閉底座開關(guān)。(3)把已檢查過的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(jié)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(dāng)需測定排水過程時(shí),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(jié)完成后,關(guān)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(guān)孔隙水壓力閥,微調(diào)壓力機(jī)升降臺(tái),使活塞與試樣接觸,此時(shí)軸向變形百分表的變化值為試樣固結(jié)時(shí)的高度變化。2、將軸向測力計(jì)、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零。選擇剪切應(yīng)變速率,進(jìn)行剪切。粘質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.05～0.1％;粉質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.1～0.5％。測記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。試驗(yàn)結(jié)束,關(guān)電動(dòng)機(jī)和各閥門,開排氣閥,排除壓力室內(nèi)的水,拆除試樣,描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量并測定含水量。3、破壞后的試樣?？煞譃槿N具體的方法:1．固結(jié)不排水試驗(yàn)(點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫演示)土樣安裝好后進(jìn)行固結(jié),在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開始剪切。剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.5～1.0％。試樣每產(chǎn)生0.3～0.4％的軸向應(yīng)變,測計(jì)一次測力計(jì)讀數(shù)和軸向變形值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3％,每隔0.7～0.8％的應(yīng)變值測記一次讀數(shù)。2．不固結(jié)不排水試驗(yàn)(點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫演示)土樣安裝好后不進(jìn)行固結(jié),直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開始剪切。剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.5～1.0