土力学试验报告

一、密度试验（环刀法）（一）试验目的测定土的湿密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其它物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。（二）试验原理土的湿密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为G/CM3。环刀法是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与体积之比即为土的密度。（三）仪器设备1环刀内径68CM，高23CM。2天平称量500G，分度值001G。3其它切土刀等。（四）操作步骤1量测环刀取出环刀，称出环刀的质量。2切取土样将环刀的刀口向下放在土样上，然后用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，将环刀垂直下压，边压边削使土样上端伸出环刀为止，然后将环刀两端的余土削平。3土样称量擦净环刀外壁，称出环刀和土的质量。（五）试验注意事项1称取环刀前，把土样削平并擦净环刀外壁；2如果使用电子天平称重则必须预热，称重时精确至小数点后二位。（六）计算公式按下列计算土的湿密度VM21式中密度，计算至001G/CM；3M湿土质量，G；M1环刀加湿土质量，G；M2环刀质量，G；V环刀体积，CM。3密度试验需进行二次平行测定，其平行差值不得大于003G/CM，取其算术平均值。3（七）试验记录（见附表21）密度试验记录表（环刀法）土样编号环刀号环刀加湿土质量环刀质量湿土质量环刀体积密度（G/CM）M1（G）M2（G）M（G）V（CM）单值平均值11039048390760148167216825三、含水率试验（烘干法）（一）试验目的测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。（二）试验原理含水率反映土的状态，含水率的变化将使土的一系列物理力学性质指标随之而异。这种影响表现在各个方面，如反映在土的稠度方面；反映在土内水分的饱和程度方面；反映在土的力学性质方面。（三）仪器设备1烘箱采用温度能保持在105110的电热烘箱。2天平称量500G，分度值001G。3其它干燥器、铝盒等。（四）操作步骤1湿土称量选取具有代表性的试样2030G，放入盒内，立即盖好盒盖，称出盒与湿土的总质量。2烘干冷却打开盒盖，放入烘箱内，在温度105110下烘干至恒重后，将试样取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却，称出盒与干土质量。（五）试验注意事项1刚刚烘干的土样要等冷却后才称重；2称重时精确至小数点后二位。（六）计算公式按下式计算土的含水率101021MMS式中含水率，计算至01MO盒质量，G；M1盒加湿土质量，G；M2盒加干土质量，G；M1M2土中水质量，G；M1MO干土质量，G含水率试验需进行二次平行试验，其平行差值不得大于2，取其算术平均值。（七）试验记录含水率试验记录表（烘干法）土样编号盒号盒质量盒加湿土质量盒加干土质量水质量干土质量含水率（）MOM1M2M12M2O单值平均值（G）（G）（G）（G）（G）1A162527149327318968965650543四、土粒相对密度（比重瓶法）（一）试验目的测定土粒相对密度（二）试验原理将已知质量的土样放入水中，排尽空气，求出由土壤置换出的液体的体积。以烘干土质量（105）除以求得的土壤固相体积，即得土粒密度。（三）仪器设备1比重瓶容重50或100ML；2天平分度值0001G；3其它烘箱、蒸馏水、筛、漏斗、滴管、电热板、砂等。（四）操作步骤1取样称量取通过5MM筛的烘干土样约15G，分别用玻璃漏斗装入洗净烘干的两个不同编号比重瓶内，分别称两个瓶与土的质量。2煮沸排气将蒸馏水注入比重瓶内，约至瓶的一半高处，摇动比重瓶，并将比重瓶放在砂浴上煮沸，使土粒分散排气。煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及砂质粉土不少于30分钟；煮沸时不要使土液从瓶内溢出。3注水称量将蒸馏水注入比重瓶内至近满，待瓶内悬液温度稳定后及瓶内土悬液澄清时，盖紧瓶塞，使多余的水分从瓶塞的毛细管中溢出，擦干瓶外的水分，分别称出两个瓶、水、土总质量。5、将比重瓶中的土液倾出，洗净比重瓶，注满冷却的无气水，加水至瓶口，塞上毛细管塞，擦干瓶外壁，分别称取瓶、水合重。（五）试验注意事项1称重前比重瓶的水位要加满至瓶塞的毛细管；2称重时精确至小数点后三位。（六）计算公式1、用蒸馏水测定时可按下式计算式中S土粒密度，GCM3；W1T1时蒸馏水密度，GCM3；MS烘干土样质量，G；MBW1T1时比重瓶水质量，G；MBWS1T1时比重瓶水质量土样质量，G。土粒相对密度密度试验需进行二次平行测定八、固结试验（快速法）（一）试验目的测定试样在侧限与轴向排水条件下的压缩变形H和荷载P的关系，以便计算土的单位沉降量S1、压缩系数AV和压缩模量ES等。（二）试验原理土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的。在饱和土中，水具有流动性，在外力作用下沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩，试验时由于金属环刀及刚性护环所限，土样在压力作用下只能在竖向产生压缩，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩。（三）仪器设备1固结仪2量表量程10MM，最小分度001MM。3其它刮土刀、电子天平、秒表。（四）操作步骤（1）切取试样用环刀切取原状土样或制备所需状态的扰动土样。（2）测定试样密度取削下的余土测定含水率，需要时对试样进行饱和。（3）安放试样将带有环刀的试样安放在压缩容器的护环内，并在容器内顺次放上底板、湿润的滤纸和透水石各一，然后放入加压导环和传压板。（4）检查设备检查加压设备是否灵敏，调整杠杆使之水平。（6）施加预压为确保压缩仪各部位接触良好，施加1KPA的预压荷重，然后调整量表读数至零处。（7）加压观测1）荷重等级一般为50、100、200、400KPA。2）压缩稳定标准规定为每级荷重下压缩24小时（由于时间有限取05小时）。测记压缩稳定读数后，施加第二级荷重。依次逐级加荷至试验结束。3）试验结束后迅速拆除仪器各部件，取出试样，必要时测定试验后的含水率。（五）试验注意事项1首先装好试样，再安装量表。在装量表的过程中，小指针需调至整数位，大指针调至零，量表杆头要有一定的伸缩范围，固定在量表架上。2加荷时，应按顺序加砝码；试验中不要震动实验台，以免指针产生移动。（六）计算及制图1按下式计算试样的初始孔隙比1OSOGE2下式计算各级荷重下压缩稳定后的孔隙比EIOIOIHEE1式中GS土粒比重；W水的密度，G/CM3；O试样起始含水率，；O试样起始密度，G/CM3；HI在某一荷重下试样压缩稳定后的总变形量，其值等于该荷重附图82EP关系曲线下压缩稳定后的量表读数减去仪器变形量（MM）；HO试样起始高度，即环刀高度（MM）。3绘制压缩曲线以孔隙比E为纵坐标，压力P为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系曲线，如附图82所示。并求出压缩系数AV与压缩模量ES。17（七）试验记录固结试验记录表（快速法）试验日期2003812起始高度HO20加压历时压力量表读数仪器变形量试样变形量单位沉降量孔隙比PIHSIEI（H）（KPA）（MM）（MM）（MM）OIH00000010215009660040092600463093110013580050130800654089120019480062188600943083140026400074256401282076九、直接剪切试验（快剪法）（一）试验目的直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用四个试样为一组，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪应力进行剪切，求得破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角和凝聚力C。直剪试验分为快剪（Q）、固结快剪（CQ）和慢剪（S）三种试验方法。在教学中可采用快剪法。（二）试验原理快剪试验是在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪切力，以0812MM/MIN的速率剪切，一般使试样在35MIN内剪破。快剪法适用于测定粘性土天然强度。三）仪器设备1应变控制式直接剪切仪如附图91，有剪力盒、垂直加压框架、测力计及推动机构等。2其它量表、砝码等。（四）试验步骤1切取试样按工程需要用环刀切取一组试样2安装试样对准上下盒，插入固定销钉。在下盒内放入一透水石，上覆隔水蜡纸一张。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒，再放上透水石，将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。3施加垂直压力转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计中的量表读数为零。顺次加上盖板、钢珠压力框架。每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。在教学上，可取四个垂直压力分别为100、200、300、400KPA。4进行剪切施加垂直压力后，立即拔出固定销钉均匀速率旋转手轮。使试样在35分钟内剪破。如测力计中的量表指针不再前进，或有显著后退，表示试样已经被剪破。但一般宜剪至剪切变形达4MM。若量表指针再继续增加，则剪切变形应达6MM为止。5拆卸试样剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、上盖板，取出试样。附图92关系曲线（五）试验注意事项1先安装试样，再装量表。安装试样时要用透水石把土样从环刀推进剪切盒里，试验前量表中的大指针调至零。2加荷时，不要摇晃砝码；剪切时要拔出销钉。（六）计算及制图1按下式计算各级垂直压力下所测的抗剪强度CRF式中F土的抗剪强度，KPA；C测力计率定系数，N/001MM；R测力计量表读数，001MM。2绘制F曲线以垂直压力为横坐标，以抗剪强度F为纵坐标，纵横坐标必须同一比例，根据图中各点绘制F关系曲线，该直线的倾角为土的内摩擦角，该直线在纵轴上的截距为土的凝聚力C，如附图92。（七）试验记录直接剪切试验记录表垂直压力测力计读数R抗剪强度F仪器编号（KPA）（001MM）（KPA）100325735200582131530080518191640011222536五、界限含水率试验液限、塑限联合测定法（一）试验目的测定粘性土的液限L和塑限P，并由此计算塑性指数IP、液性指数IL，进行粘性土的定名及判别粘性土的软硬程度。（二）试验原理液限、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76G的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为17MM所对应得含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2MM所对应的含水率即为塑限。（三）试验设备1液塑限联合测定仪2天平称量200G，分度值001G；3其它调土刀、不锈钢杯、铝盒、烘箱等。（四）操作步骤1土样制备当采用风干土样时，取通过05MM筛的代表性土样约200G，分成三份，分别放入不锈钢杯中，加入不同数量的水，制备不同稠度的试样。2装土入杯将制备的试样调拌均匀，填入试样杯中，填满后用刮土刀刮平表面，然后将试样杯放在联合测定仪的升降座上。3测读深度调整升降座，使锥尖刚好与试样面接触，切断电源使电磁铁失磁，圆锥仪在自重下沉入试样，经5秒钟后测读圆锥下沉深度。5测含水率取出试样杯，测定试样的含水率。重复以上步骤，测定另两个试样的圆锥下沉深度和含水率。（五）试验注意事项1土样分层装杯时，注意土中不能留有空隙。2每种含水率设三个测点，取平均值作为这种含水率所对应土的圆锥入土深度，如三点下沉深度相差太大，则必须重新调试土样。（六）计算公式1计算各试样的含水率101021MMS式中符号意义与含水率试验相同。2以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线，三点连一直线（如附图52中的A线）。当三点不在一直线上，可通过高含水率的一点与另两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2MM处查得相应的含水率。当两个含水率的差值2时，应重做试验。当两个含水率的差值2时，用这两个含水率的平均值与高含水率的点连成一条直线（如附图52中的B线）。3在圆锥下沉深度与含水率的关系图上，查得下沉深度为17MM所对应的含水率为液限；查得下沉深度