《工程地质与土力学》课程实验指导书(09-1、2).doc

工程地质与土力学实验指导书实验一：常见矿物和岩石的肉眼鉴定一、实验目的 学会观察和认识常见的矿物的主要物理性质，了解三大类岩石的主要特征（矿物成分、结构和构造），初步掌握肉眼鉴定矿物和岩石的方法，同时为从事土木工程管理工作打下坚实的基础。二、实验要求 要求学生利用所学到的土力学与工程地质的有关理论知识，学会观察和认识常见矿物的主要物理性质，初步掌握用肉眼鉴定矿物的方法，并要求认识几种常见的矿物，掌握他们的主要鉴别特征；对组成地壳的三大类岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）的主要特征（矿物成分、结构和构造）有所了解，进而初步掌握肉眼观察认识岩石的鉴别方法，并能够认识其中一些有代表性、与工程有关的岩石。三、实验学时数4学时四、实验原理 矿物是地壳中化学元素在各种地质作用下形成的，并具有一定的化学和物理性质的自然均匀体，是组成岩石的基本单位。岩石是在各种地质作用下，有一种或多种矿物组成的集合体。认识矿物和岩石的方法有很多，但基本和简便的方法是肉眼鉴定法，它也是野外最常用的方法之一。 观察矿物的形态（个体形态、集合体形态），观察矿物的主要物理性质（光学方面的性质如颜色、条痕、透明度，矿物力学方面的性质如硬度、解理、断口，其他方面的物理性质如比重、磁性），同时借助于小刀、放大镜、地质锤、条痕板、磁铁、硬度计和简单的试剂（如盐酸等）来鉴别矿物。 观察三大类岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）的矿物成分、结构、构造特征，借助小刀、放大镜、地质锤、罗盘仪、稀盐酸等来确定岩石的名称和进行描述。五、实验仪器、材料矿物和岩石标本，小刀、放大镜、地质锤、条痕板、磁铁、硬度计和简单的试剂（如盐酸等）。六、实验步骤1、矿物的肉眼鉴定（1）观察矿物的形态 （2）观察矿物的主要物理性质（光学方面、力学方面及其他方面） （3）用肉眼对矿物进行鉴定 2、岩石的肉眼鉴定岩浆岩 （1）观察岩石的颜色 （2）观察岩石中主要的矿物成分 （3）观察岩石的结构和构造特征 （4）综合所见到的特征，确定岩石的名称和进行描述沉积岩（1）根据物质成分、结构、构造等将所鉴定岩石属于哪一大类岩石区分开（2）鉴定岩石的结构类型（3）其所鉴定的岩石属碎屑结构，就应按粒度大小及其含量进一步区分（4）除碎屑外，还要对胶接物成分作鉴定（5）对碎屑岩碎屑颗粒形态进行鉴定描述（6）组成岩石的物质成分鉴定（7）岩石构造的鉴定（8）岩石颜色的描述变质岩（1）区别常见的几种变质岩的构造（2）观察变质岩的结构（3）对其矿物成分做出准确的鉴定，并且估计各种矿物的含量（4）观察变质岩的颜色也要注意其总体和新鲜面的颜色（5）根据分类命名原则，确定所要鉴定的岩石名称七、实验注意事项 1、要爱护标本、仪器和其他用具； 2、观察时标本和标本盒子一起拿，实验完毕按原状整理好，不要乱换、带走，以免弄乱。八、实验参考书1、工程地质与土力学2、公路土工试验教程3、公路工程地质实验二：土的液限和塑限试验一、实验目的 土的界限含水量与土的机械组成、矿物成分、活动性、吸附水的表面电荷强度以及颗粒比面积有关，所以根据界限含水量可以反映土的某些物理特性。联合测定土的液限和塑限是为了划分土类，计算天然稠度，塑性指数供公路工程设计和施工之用。二、实验要求 要求学生上实验课之前必须复习好课堂上讲授的有关内容，并预习实验课的内容，做到心中有数，目的明确。土的含水量试验一并在本次试验中完成。试验过程中必须做好记录，并在双对数坐标纸上绘制出以含水率为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标的关曲线。三、实验学时数2学时四、实验原理 联合测定土在不同含水量时圆锥入土的深度，根据含水量和对应的入土浓度之间的关系在双对数坐标纸上绘出直线。 直线上查得圆锥入土深度为20 mm时的相应含水量为液限，然后根据L-hp曲线，查出塑限时入土深度hp，求出塑限p。五、实验仪器、材料1、液塑限联合测定仪；2、烘箱，盛土杯；3、天平；4、其他：筛、调土刀、调土皿、铝盒、研钵、干燥器、吸管、凡士林、蒸镏水等。六、实验步骤1、取有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。2、将制备的土样充分搅拌均匀，分层装入盛土杯，用力压密，使空气逸出。对于较干的土样，应充分搓揉，用调土刀反复压实。试杯装满后，刮成与杯边齐平。3、当用游标式或百分表式液塑限联合测定仪试验时，调平议器，提起锥杆，锥头上涂上少许凡士林。4、将装好土样的试杯入在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，待锥尖与土样表面刚好接触时停止升降，扭动锥下降旋钮，同时开动秒表，经5 S时，松开旋钮，锥体停止下落，此时游标读数即为锥入深度h1。5、改变锥尖与土地接触位置，重复步骤3和步骤4，得锥入深度 h2。h 1、h2允许误差为0.5 mm，否则，应重作。取h 1、h2平均值作为该点的锥入深度上h。6、去掉锥尖入土处的凡士林，取10 g 以上的土样两个，分别装入称量盒内，称质量，测定其含水量1、2。计算含水量平均值。7、重复以上步骤，对其他两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水量。8、用光电式或数码式液塑限联合测定仪测定时，接通电源，调平机身，打开开关，提上锥体。将装好土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮，试杯徐徐上升，土样表面和锥尖刚好接触，指示灯亮，停止转动旋钮，锥体立刻自行下沉，5 s时，自动停止下落，读数窗上或数码管上显示锥入深度。试验完毕，按动复位按扭，锥体复位，读数显示为零。七、实验注意事项 液塑限联合测定时，土样的含水量均匀及密实与否，对试验精度影响极大，土样制备时三个土样的含水量不宜十分接近，否则不易联合测定曲线的走向，影响测定精度。含水量接近塑限的那个土样，对测定影响很大。当含水量等于塑限时，该点控制曲线走向最准。但此时土样很难调制。因此，可先将制备好的土样充分搓揉，再将它紧密地压入盛杯，然后刮平，为便于操作，根据经验，此时的含水量可略加大，以锥入深度为4-5 mm左右为限。 在抹平盛土杯土样时，注意不要反复刮抹，防止土样表面液化。八、实验参考书 1、工程地质与土力学 2、土质学与土力学 3、公路土工试验教程实验三：土的压缩试验一、实验目的土的压缩是土体在荷重下产生变形的过程。地基土由于建筑的建造，改变了地基中的应力状态，使地基产生变形，使得建筑物基础了发生竖向变位，即基础沉降。本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力或孔隙比和压力的系等，以便计算土的压缩系数和压缩模量Es等。本试验适用于细粒土的压缩试验。当遇到特殊的地质条件或特殊要求时，可参照相应的国家标准或部颁规程。二、实验要求要求学生上实验课之前必须复习好课堂上讲授的有关内容，并预习实验课的内容，做到心中有数，目的明确。土的容重试验一并在本次试验中完成。试验过程中必须做好记录，完成压缩试验表。三、实验学时数 2学时四、实验原理1、计算试样的原始孔隙比式中：Gs土粒密度，黏性土可近似取2.70； 土的天然容重，kN/m3； 土的天然含水量，%。2、计算各级荷重下压缩稳定时的孔隙比式中：sii级荷重下压缩稳定时的总压缩量，mm； h0土样的原始高度，即环刀高，mm。3、以孔隙比e为纵坐标，压应力p为横坐标，根据试验结果，画出压缩曲线e-p曲线。4、计算各级压力变化范围内的压缩系数五、实验仪器、材料1、压缩仪。2、加压设备3、测微表4、其他：秒表，刮土刀，铝盒，天平，凡士林，酒精或烘箱等。六、实验步骤1、根据工程需要，切取原状土样或制备给定容重与含水量的扰动土样。2、用环刀切取原状土样或制备好的扰动土样。3、在装土样的环刀外壁涂一层凡士林，刀口向下放入护环内。4、在容器底板上放透水石，将带土样的环刀和护环放入容器中，套上导环，放上面透水石，再放传压活塞，安装量表。5、为保持试样与仪器上下各部件之间接触良好，应先施加1 kPa的压力，然后将百分表调整为零。6、去掉预荷重，立即加第一级荷重，加码时避免冲击或摇晃，在加上砝码的同时，立即开动秒表。荷重等级一般为50、100、200、300、400 kPa。当土很软时，第一级荷重宜为25 kPa。最后一级，还应考虑大于土层上的计算压力100200 kpa。7、荷重加上后，每隔30 min记测微表读数一次，精确至0.01 mm，两次读数变化不超过0.01 mm时，即可认为已压缩稳定。8、记下压缩变形稳定后时的测微表读数，然后加下一级荷重，依次加荷试验。9、最后一级荷重稳定后的读数记下后，如有必要可逐渐减荷，观察土样的膨胀变形。10、试验结束后拆除仪器，退出环刀，去除土样，擦洗仪器，以备再用。七、实验注意事项1、压缩试验的成果对土样是否扰动是非常敏感的，因此，原状土样在切削过程中必须仔细耐心，尽可能使土样的