土力學(xué)六種常見試驗實驗?zāi)康牟襟E等介紹課件

土工試驗Soilexperiments1土的密度試驗2土的含水量試驗3土的液塑限試驗4土的固結(jié)試驗5土的直剪試驗6土的三軸剪切試驗1可編輯課件PPT1土的密度試驗densitytest目的objectives測定土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量

儀器設(shè)備apparatus①符合規(guī)定要求的環(huán)刀；②精度為0.01g的天平；③其他：切土刀，凡士林等。2可編輯課件PPT（1）測出環(huán)刀的容積V，在天平上稱環(huán)刀質(zhì)量m1。（2）取直徑和高度略大于環(huán)刀的原狀土樣或制備土樣。（3）環(huán)刀取土：在環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，將環(huán)刀刃口向下放在土樣上，隨即將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，直至土樣上端伸出環(huán)刀為止。將環(huán)刀兩端余土削去修平（嚴(yán)禁在土面上反復(fù)涂抹），然后擦凈環(huán)刀外壁。（4）將取好土樣的環(huán)刀放在天平上稱量，記下環(huán)刀與濕土的總質(zhì)量m2操作步驟procedure3可編輯課件PPT計算土的密度①密度試驗應(yīng)進行2次平行測定，兩次測定的差值不得大于0.03g/cm3，取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值；②密度計算準(zhǔn)確至0.01g/cm3

要求4可編輯課件PPT2土的含水量試驗用烘干法測定土的含水率目的①烘箱：采用電熱烘箱；②天平：稱量200g,分度值0.01g；③其他：干燥器，稱量盒。儀器設(shè)備5可編輯課件PPT（1）取代表性試樣，粘性土為15—30g，砂性土、有機質(zhì)土為50g，放入質(zhì)量為m0的稱量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋，稱濕土加盒總質(zhì)量m1，精確至0.01g。（2）打開盒蓋，將試樣和盒放入烘箱，在溫度105——110℃的恒溫下烘干。烘干時間與土的類別及取土數(shù)量有關(guān)。粘性土不得少于8小時；砂類土不得少于6小時；對含有機質(zhì)超過10%的土，應(yīng)將溫度控制在65——70℃的恒溫下烘至恒量。（3）將烘干后的試樣和盒取出，蓋好盒蓋放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱干土加盒質(zhì)量m2為，精確至0.01g。操作步驟6可編輯課件PPT計算土的含水量（1）計算準(zhǔn)確至0.1%；（2）本試驗需進行2次平行測定，取其算術(shù)平均值，允許平行差值應(yīng)符合下表規(guī)定。要求

含水率（%）小于1010—40大于40允許平行差值（%）0.51.02.07可編輯課件PPT3土的液限、塑限試驗測定細粒土的液限、塑限，計算塑性指數(shù)、給土分類定名，共設(shè)計、施工使用。目的①液塑限聯(lián)合測定儀：圓錐儀、讀數(shù)顯示；②試樣杯：直徑40—50mm，高30—40mm；③天平：稱量200g，分度值0.01g；④其他：烘箱、干燥器、鋁盒、調(diào)土刀、孔徑0.5mm的篩、凡士林等。儀器設(shè)備8可編輯課件PPT液限錐式儀9可編輯課件PPT液塑限聯(lián)合測定儀10可編輯課件PPT（1）當(dāng)采用天然含水量的土樣時，應(yīng)剔除大于0.5mm的顆粒，然后分別按接近液限、塑限和二者之間狀態(tài)制備不同稠度的土膏，靜置濕潤。靜置時間可視原含水量的大小而定。當(dāng)采用風(fēng)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，使分別接近液限、塑限和二者中間狀態(tài)的含水量，調(diào)成均勻土膏，然后放入密封的保濕缸中，靜置24小時。（2）將制備好的土膏用調(diào)土刀調(diào)拌均勻，密實地填入試樣杯中，應(yīng)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）取圓錐儀，在錐體上涂以薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀。（4）調(diào)節(jié)屏幕準(zhǔn)線，使初讀數(shù)為零。調(diào)節(jié)升降座，使圓錐儀錐角接觸試樣面，指示燈亮?xí)r圓錐在自重下沉入試樣內(nèi)，經(jīng)5秒后立即測讀圓錐下沉深度。（5）取下試樣杯，然后從杯中取10g以上的試樣2個，測定含水率。（6）按（2）-（5）的步驟，測試其余2個試樣的圓錐下沉深度和含水率。操作步驟11可編輯課件PPT計算與制圖（1）計算含水量（2）繪制圓錐下沉深度h與含水量w的關(guān)系曲線12可編輯課件PPT計算含水量：

①三點連一條直線。②當(dāng)三點不在一直線上，通過高含水量的一點分別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(yīng)的含水量，當(dāng)兩個含水量的差值小于2%，應(yīng)以該兩點含水量的平均值與高含水量的點連成一線。③當(dāng)兩個含水量的差值大于或等于2%時，應(yīng)補做試驗。13可編輯課件PPT（3）確定液限、塑限在圓錐下沉深度h與含水量w關(guān)系圖上，查得下沉深度為17mm所對應(yīng)的含水量為液限wL；查得下沉深度為2mm所對應(yīng)的含水量為塑限wP，以百分?jǐn)?shù)表示，取整數(shù)。14可編輯課件PPT塑性指數(shù)：液性指數(shù)：（4）計算塑性指數(shù)和液性指數(shù)15可編輯課件PPT4土的固結(jié)試驗?zāi)康臏y定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力的關(guān)系，變形和時間的關(guān)系，以便計算土的壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量、固結(jié)系數(shù)及原狀土的先期固結(jié)壓力等?？焖俟探Y(jié)法：規(guī)定試樣在各級壓力下的固結(jié)時間為1小時，僅在最后一級壓力下除測記1小時的量表讀數(shù)外，還應(yīng)測讀達壓縮穩(wěn)定時的量表讀數(shù)。方法16可編輯課件PPT①三聯(lián)固結(jié)儀；②刮土刀、天平、秒表等儀器設(shè)備三聯(lián)固結(jié)儀17可編輯課件PPT基本原理Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變形量為s，整個過程中土粒體積和底面積不變土粒高度在受壓前后不變整理其中p根據(jù)不同壓力p作用下，達到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線18可編輯課件PPT操作步驟（1）按要求取原狀樣或制備擾動土樣。（2）取環(huán)刀樣，測試驗前的密度與含水量。（3）在固結(jié)儀底的透水石上放一濾紙，將環(huán)刀和土樣放入壓縮儀，套上導(dǎo)環(huán)，在土樣頂面放上濾紙，再加上透水石，繼而放上傳壓板與鋼球，最后將固結(jié)儀放在容器板上。（4）安裝測微表并調(diào)零（5）加荷。按50、100、200、400（kpa)四級荷重加荷，每級荷載歷時10分鐘，即每級荷重加上10分鐘時，記測微表讀數(shù)一次，然后加下一級荷載，依些類推，直到第四級荷載施加完畢為止。19可編輯課件PPT1．首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，量表桿頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2．加荷時，應(yīng)按順序加砝碼；試驗中不要震動實驗臺，以免指針產(chǎn)生移動。注意事項20可編輯課件PPT成果整理（1）按下式計算土的初始孔隙比2.計算試樣的顆粒（骨架）凈高hs

式中：h0—試樣初始高度（mm）21可編輯課件PPT3.計算某級壓力下變形穩(wěn)定后的孔隙比ei

（MPa-1）

式中Pi—某一級荷重值，MPa?！臣墘毫ο略嚇痈叨鹊睦塾嬜冃瘟浚琺m；

式中：4.計算某級壓力下的壓縮系數(shù)a1-2和壓縮模量Es（MPa）22可編輯課件PPT5.作孔隙比e和壓力p的關(guān)系曲線以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線。23可編輯課件PPT5土的直剪試驗?zāi)康?/p>

直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。通常采用4個試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力進行剪切，測得剪切破壞時的剪應(yīng)力τ。然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c?？旒簦涸谠嚇由鲜┘哟怪眽毫罅⒓纯焖偈┘铀郊魬?yīng)力。固結(jié)快剪：在試樣上施加垂直壓力，待試樣排水固結(jié)穩(wěn)定后，快速施加水平剪應(yīng)力。慢剪：在試樣上施加垂直壓力及水平剪應(yīng)力的過程中，均使試樣排水固結(jié)。方法24可編輯課件PPT固結(jié)快剪試驗儀器設(shè)備（1）應(yīng)變控制式直剪儀：剪切盒、垂直加壓框架、測力計、推動機構(gòu)等；（2）位移計（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；（3）天平、環(huán)刀、削土刀、飽和器、秒表、濾紙、直尺等。25可編輯課件PPT1.切取試樣：按工程需要用環(huán)刀切取一組試樣，至少四個，并測定試樣的密度及含水率。2.安裝試樣：對準(zhǔn)上下盒，插入固定銷釘。在下盒內(nèi)放入一透水石，上覆隔水蠟紙一張。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準(zhǔn)剪切盒，試樣上放隔水蠟紙一張，再放上透水石，將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀。3.施加垂直壓力：轉(zhuǎn)動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，調(diào)整測力計中的量表讀數(shù)為零。順次加上蓋板、鋼珠壓力框架。每組四個試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進行剪切。在教學(xué)上，可取四個垂直壓力分別為100、200、400kPa。操作步驟26可編輯課件PPT4．進行剪切：施加垂直壓力后，立即拔出固定銷釘，開動秒表，以每分鐘4～6轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪（在教學(xué)中可采用每分鐘6轉(zhuǎn)）。使試樣在3～5分鐘內(nèi)剪破。如測力計中的量表指針不再前進，或有顯著后退，表示試樣已經(jīng)被剪破。但一般宜剪至剪切變形達4mm。若量表指針再繼續(xù)增加，則剪切變形應(yīng)達6mm為止。手輪每轉(zhuǎn)一圈，同時測記測力計量表讀數(shù)，直到試樣剪破為止。（注：手輪每轉(zhuǎn)一圈推進下盒0.2毫米）。5．拆卸試樣：剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中的積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力、框架、上蓋板，取出試樣。27可編輯課件PPT1．先安裝試樣，再裝量表。安裝試樣時要用透水石把土樣從環(huán)刀推進剪切盒里，試驗前量表中的大指針調(diào)至零。2．加荷時，不要搖晃砝碼；剪切時要拔出銷釘。注意事項28可編輯課件PPT成果整理1．按下式計算各級垂直壓力下所測的抗剪強度：式中：τf—土的抗剪強度，kPa；C—測力計率定系數(shù)，kPa/0.01mm；R—測力計量表最大讀數(shù)，或位移4毫米時的讀數(shù)(0.01毫米)，0.01mm。29可編輯課件PPT2．繪制τf～σ曲線30可編輯課件PPT6土的三軸剪切試驗三軸剪切試驗是在三向應(yīng)力狀態(tài)下，測定土的抗剪強度參數(shù)的一種剪切試驗方法。通常用3～4個圓柱體試樣，分別在不同的恒定圍壓下，施加軸向壓力，進行剪切，直至破壞；然后根據(jù)極限應(yīng)力圓包絡(luò)線，求得抗剪強度參數(shù)。目的根據(jù)排水條件不同，三軸剪切試驗分為不固結(jié)不排水試驗（UU）、固結(jié)不排水剪切(CU)和固結(jié)排水試驗（CD）。本試驗只作部固結(jié)不排水剪切試驗。方法31可編輯課件PPT1.應(yīng)變控制式三軸剪切儀，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。2.附屬設(shè)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：秤量200g，感量0.01g；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。儀器設(shè)備

3.剪切試樣操作步驟1.試樣制備2.試樣的安裝32可編輯課件PPT（1）本試驗需要3～4個試樣，分別在不同周圍壓力下進行試驗。（2）試樣尺寸：最小直徑為φ35mm，最大直徑為φ101mm，試樣高度宜為試樣直徑的2～2.5倍。對于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面的試樣，試樣直徑宜大于60mm。（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，允許用削下的余土修整，試樣切削時應(yīng)避免擾動，并取余土測定試樣的含水量。（4）擾動試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量，在擊實器內(nèi)分層擊實，粉質(zhì)土宜3～5層，粘質(zhì)土宜為5～8層，各層土料數(shù)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛。（5）對制備好的試樣，應(yīng)量測其直徑和高度。試樣的平均直徑應(yīng)按下式計算：（式中D1，D2，D3分別為試樣上、中、下部位的直徑）取余土，測定含水率。1.試樣制備back33可編輯課件PPT（1）在壓力室底座上依次放上不透水板、試樣及試樣帽，將橡皮膜套在試樣外，并將橡皮膜兩端與底座及試樣帽分別扎緊。（2）裝上壓力室罩，向壓力室內(nèi)注滿純水，關(guān)排氣閥，壓力室內(nèi)不應(yīng)有殘留氣泡。并將活塞對準(zhǔn)千分表和試樣頂部。（3）關(guān)排水閥，開周圍壓力閥，施加周圍壓力，周圍壓力值應(yīng)與工程實際荷重相適應(yīng)，最大一級周圍壓力與最大實際荷重大致相等。（4）轉(zhuǎn)動手輪使試樣帽與活塞及千分表接觸，裝上變形指示計，將千分表和變形指示計讀數(shù)調(diào)至零位。2.試樣的安裝back34可編輯課件PPT（1）開動電機，接上離合器，剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.5～1.0％進行。（2）剪切開始階段，試樣每產(chǎn)生0.3～0.4％的軸向應(yīng)變，測記一次千分表讀數(shù)和軸向應(yīng)變值。當(dāng)軸