13级土木土力学试验指导书

1、土力学试验指导书适用 2013 级土木工程专业土木工程与建筑系试验一 土的物理性质实验3、密度P、相对密度ds,确定土的三相比例指标;、实验目的通过测定土样的含水量、实验要求1 由实验室提供一组扰动土样，要求学生测定该土样的含水量、密度和土的相对密度；2根据实验结果要求学生确定该土的孔隙比e、孔隙率n、饱和度Sr、干土密度叫、和饱利席度 P sal等物理指标；项目一、含水量实验(烘干法)土的含水量w是指土在105? 110°C的温度下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒重后干土质量的比值，以百分数表示。本实验采用烘干法，此法为实验室内实验的标准方法。一、仪器设备(1) 电热烘箱：温度能保

2、持在 105? 110°Co(2) 夭平：称200g,感量 O.Olg ;(3) 其它：干燥器、称量盒等。二、操作步骤1. 取一个称量盒并记录盒号，然后用天平称取盒的质量2. 从土样屮选取具有代表性的试样，粘性土为1530g,砂性土、有机质土和整体状构造冻土为50g,放入称好质量的称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土的总质量nm3. 揭开盒盖，将试样和盒一起放入烘干箱内，在105? 110 °恒温卜？烘至恒重。试样烘至恒重的时间，粘性土不得少于8h,砂性土不得少于6h。含有机质超过5%的土需在65? 70°C的恒温卜？进行烘干。4. 按规定时间烘干后，取出称量盒，立

3、即盖好盒盖，置于干燥器内冷却至室温后，称取盒和干土的质量m2。5. 本实验称量应准确至 0. 01克。三、成果整理按下式计算试样的含水量(精确至0. 1%)"詈晋力口 2力口0式中：co含水量()，准确至0.1%; ini 称量盒与湿土质量，克；m2称量盒与干土质量，克；mo称量盒质量，克。四、实验记录土样:编号驚盒质量盒与湿土 质量(g)盒与干土质量(g)水质量(g)干土质量(g)含水量%平均含水 量五、注意事项1、试验时打开土样应立即进行测定，以免改变土样中的水份散火，影响实验结果 2、木试验需进行2次平行测定，并取两个含水量测值的算术平均值，允许平行差值应符合下表规定含水率（）

4、小于101040大于40允许平行差值（）0.51.02.03、烘干盒中的湿试样质量称取以后由实验员负责烘干，同学们在12小时后抽时间来实验室称干试样的质项目二、密度实验（环刀法）土的密度P是土质量密度的简称，指单位体积十？样的质量，即土的总质量（m）与其体积（V）之比，是土的基木物理性质指标，单位为 g/cn?或t/nf。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的口重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的主耍依据，也是挡土墙土压力计算、上坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的主要指标0。密度的测定，对一般粘性土采用环刀法。如试样易碎或难以切削成有规则的形状时，可以

5、采用蜡封法。本实验釆用环刀法一、仪器设备（1）环丿J:内径为61.8mm （面积30cm2）或79. 8mm （面积50cm2），高度为20mm,壁厚1.5mm；（2）天平：称量200g,感量0. lg。（3）其它：切土刀、钢丝锯、凡士林等。二、操作步骤：1. 首先取一个环刀并记录环刀上的编号，再把环刀放在在天平上称取它的质量mi。2. 根据工程需要取原状土或所需湿度密度的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸。切取原状土样吋，应保持原来结构并使试样保持与天然土层受荷方向一致。3. 先削平土样两端，然后在环刀内壁涂一薄层凡士林油，刀口向下放在土样上，用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后

6、将环刀下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止。4. 根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或切土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。注意修平十样时，不得用刮刀往复涂沫十样，以免十血孔隙堵塞。5. 擦净环刀外壁，称环刀和土的质量 m2,精确至0.1克。三、成果整理按下式分别计算土的湿密度和 T密度_ m _ hk - mxP=V=AT p严卩d 1 + O.OIw式中：p 一湿密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3几一干密度（g/cm3）,精确至O.OIg/cm3 m湿土质量（g）； m【一环刀质 M（g）;m2环刀质量加湿十？质量(g);V环刀容积(cm3)o计算至0.0

7、1 g/cm w 含水量四、实验记录环刀号环刀+土质1湿土质里(g)环刀容积(cm3)湿密度(g/cm3)平均湿密度(g/cm3)Dl"五、注意事项1、用坏丿J切试样时，为了防止环刀内试样结构被扰动，环丿J应垂直均匀缓慢卜？压。2、 试验时为了防止称质量时试样屮水分被蒸发，影响试验结果，宜川两块玻璃片盖住坏刀上下面称取质量， 但计算时必须扣除玻璃片的质量。3、 每次作两次平行测定，两次实验差值不得大于0.03g/cm3，取算术平均值作为最后结果。项目三、液塑限实验粘性土的物理状态随看含水量的变化而变化，当含水量不同时，粘性土可分别处于流动状态、町犁状态、半固体状态和固体状态。粘性土从

8、一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。土从可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限 w厶：土从可塑状态转到半固体状态的界限含水量称为塑限 W'，土从半固体状态不断蒸发 水分，则体积逐渐缩小，小到体积不再缩小时的界限含水量称为缩限w. o界限含水量试验要求十？的颗粒粒径小于0.5mm,有机质含量不超过5%,宜采用天然含水量的试样，但也可采用风干试样。一、实验方法及原理1. 液限实验(1) 圆锥仪法：I员I锥仪液限试验就是将质量为 76g,锥角为30°且带有平衡装證的的圆锥仪，轻放在调配好的试样的表面，使具在自重的作川卜-沉入土屮，若圆锥体经过 5s恰好沉入土 

9、9;P IOmni深度，此时 试样的含水量就 是液限。(2) 碟式仪法：碟式仪液限试验就是将调配好的土膏放入土碟屮，川开槽器分成两半，以每秒两次的速率将土碟市100mm高度下落，当土碟卜？落击数为25次时，两半土膏在碟底的合拢长度恰好达到 13mm,此时试样的含 水量即为液限。(3) 液、塑限联合测定法：液塑限联合测定是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水量在双对数坐标上具有线性关系这一特性来进行的。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量时的圆锥入土深度，并绘制圆锥入土深度与含水量的关系直线图，在图上查得圆锥卜？沉深度为10mm (17mm)2. 塑限实验（1） 滚搓法：滚

10、搓法槊限试验就是用手在毛玻璃板上滚搓土条，当土条肓径搓成3nmi时产生裂缝并 开始 断裂，此时试样的含水量即为犁限。（2）液、嫩限联合测定法：同上。这里只介绍液、赠限联合测定法。二、仪器设备（1）液塑限联合测定仪，包括带标尺的圆锥仪、电磁恢、显示屏、控制开关和试样杯。图1所示为 光电式液塑限联合测定仪，圆锥质量为76克，锥角为30°读数显示为光电式；试样杯内径为 40? 50mm,高度为3040mm。（2）天平:称量200g,分度值0.01go（3）烘箱、干燥器。（4）铝盒、调土刀、孔径 0.5mm的筛、研钵、凡士林等。三、操作步骤1 ?原则上采用天然含水量试样，但也允许采用风干土样

11、，当试样中含有大于0.5mm的土粒和杂物时应过0.5mm筛。2. 当采用天然含水量土样时，取代表性土样250克；采用风干土样时，取过 0.5mm筛的代表性试样250g,放入盛土皿中，用纯水调制成均匀膏状, 的保湿缸中，静置24小时。3. 将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，注意土中不能留冇空隙， 装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样杯放在 降座上。然后放入密封联合测定仪的升图1-1液舉限联合测定仪示意图1-显示屏2 -电磁饮3-带标尺的関锥仪4-试样杯5-控制开关6升降座4. 将圆锥仪擦拭T净，并在锥休上抹一薄层凡士林，然后接通电源，使电磁恢吸稳圆锥。5. 调节

12、屏幕准线，使初始读数为零。然后转动升降座，使试样杯徐徐上升，当圆锥尖刚好接触试样表面时，指示灯亮，圆锥在自重下沉入试样内，经5秒后立即测读显示在屏幕上的圆锥下沉深度。6.取下试样杯，挖出锥尖入土处的凡士林，取锥休附近不少于10g的试样，放入称量盒内，测定含 水量7.将剩余试样从试杯中全部挖出，在加水或吹 匀，巫复以上试验步骤分别测左试样在不同含水量 下沉深度和英相应的含水量。液塑限联介测足至少 上，其圆锥入土深度宜分别控制在 3? 4mm, 7? 9mm15? 17 mm。四、成果整理1. 计算含水量：下的圆锥在三点以图 1? 2 鬪锥下沉深度与含水鼠关系曲线m, -m.vv = x 100%

13、式中：w 含水量（）,梢确至0772干土和称量盒质量 （g） 加2湿土和称量盒质量 （g） 加0称量盒质量（g）2. 确定液限、塑限以含水量为横处标，以圆锥入土深度为纵址标，在双对数处标纸上绘制含水量与圆锥入土深度关系曲线，如图2所示。三点应在一条直线上，如图中A线。当三点不在一 ？条直线上时，应通过高含水量的一点 分别与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为 2mm处分别查得相应的两个含水量，当两个含水量的差值小于2%时，应以该两点含水量的平均值（仍在圆锥下沉深度 2mm处）与高含水量的点再连一直线，如图中B线。若两个含水量的差值大 于或等于2%时，应重做试验。在闘锥下沉深度h与含水量w关系

14、图上，查得関锥下沉深度为 17mm所对应的含水量为17mm液限；查得圆 锥下沉深度为10mm所对应的含水量为10mm液限；查得下沉深度为 2mm所対应的含水量为塑限；収值以冇分数 表示，准确至0.1%。3. 塑性指数计算塑性指数：Ip式中：Zp-m性指数，精确至0.1%叫一液限（%塑限（）4. 液性指数计算液性指数:/I1P式中:/厶一液性指数，精确至0.01 w天然含水量（）英余符号同上式五、实验记录试样编号圆锥F沉 深度（mm）盒质量（g）盒与湿土 质量（g）盒与干土 质量（g）水质量（g）r坂量(g)含水量（%）W|=Wp=项目四、颗粒分析实验一、实验目的筛分法是利用孔径不同的标准筛来分

15、离一定疑的砂土屮与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒纟R的相对含量，确定土的粒度成分。二、实验方法筛分法密度计法。木次实验采用筛分法三、实验原理筛分法是利用孔径不同的标准筛来分离一 ?定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定土的粒度成分。此法只适用于分离粒径大于 0.075mm 的粒组。四、仪器设备1、粗筛：孔径为 60、40、20、10、5、 2mmo2、 细筛：孔径为 2.0、 0.5、0.25、0.075mmo3、天平：称量 5000g,感量 lg,称 M 1000g,感量 O.lg,称 M200g，感 M O.OIgc4、摇筛机：筛析过程中应能上下震动。5

16、、其它：烘箱、搪磁盘、筛刷、木碾、研钵和带橡皮头的研杵等。五、操作步骤1 砂性土筛析法实验，应按下列步骤进行：(1) 按规定称取试样质量，应准确至 O. l g ,试样数虽超过 500g 时，应准确至 lg.(2) 将试样过 2mm 筛，称筛上和筛下的试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不 作细筛分析；筛上的试样质量小于试样总质量的 10%吋，不作粗筛分析。(3) 取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中，筛下的试样倒入依次亞好的细筛中，进行筛析。细筛宜置于振筛机上震筛，振筛时间宜为 10? 15mino 再按由上而下的顺序将各筛収下，称各级筛上及底盘内试样 的质虽，应准确至 0. I

17、go(4) 筛后各级筛上和筛底上试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1%。 注：根据土的性质和工程要求可适当增减不同筛径的分析筛。2 含冇细粒土颗粒的砂土的筛析法实验，应按下列步骤进行：(1) 按规定称取代表性试样，置于盛水容器中充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。(2) 将容器中的试样悬液通过 2mm 筛，取筛上的试样烘至恒虽，称烘干试样质虽，应准确到 0. lg, 并按第 4条(3)、 ( 4)款的步骤进行粗筛分析，取筛下的试样悬液，用带橡皮头的研杆研磨，再过0. 075mm 筛，并将筛上试样烘至恒量，称烘干试样质虽，应准确至 0. l g ,然后按第 4条(3)、

18、( 4)款的步骤进行细筛 分析。(3) 当粒径小于 O. 075mm 的试样质量大于试样总质量的 10%时，应按密度计法或移液管法测定小 于 0. 075mm 的颗粒组成。六、实验记录孔径(mm)谢筛土质量累积留筛土质量（g）小于该孔径的土质量（g）小于该孔径的土质量百分数（%）20105210.50.250.075底盘总计备注试验二击实实验一、试验目的本试验的目的是用标准的击实方法，测定土的密度与含水率的关系，从而确定土的最人干密度与最优含水率。轻型击实试验适用于粒径小于 5mm的粘性土，重型击实试验适用于粒径小于20mm的土。二、仪器设备1、击实仪：由击实筒、击锤和护筒纽 ？成。2、天平:

19、称量200g，分度值O.lgo3、台秤：称量10kg，分度值5g。4、孔径为5mm的标准筛。5、试样推出器：宜用螺旋式千斤顶。6、其他：烘箱、喷水设备、碾土设备、盛土器、修土刀和保湿设备等。三、操作步骤1、试样制备：分为T法制备和湿法制备。干法制备：（1） 取一定数量的代表性风干土样（轻型约为20kg），放在橡皮板上碾散。（2）轻型击实试验过5mm筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。（3） 根据土的塑限预估最优含水率，按依次相差约2%的含水率制备一 ？组（不少于5个）试样，其中 应有 2个含水率大于塑限，2个含水率小于塑限，1个含水率接近塑限。并按下式计算应加的水量：式中：mw土样所需

20、加水质量，g ；m«x0.01（w-w ） 1 + 0.0m风干含水率时的十w。样质量，g ；w。-风干含水率，%W 一土样所要求的含水率，%o4）将一定最的十样平铺于不吸水的盛十 -盘内（轻型击实取土约 2.5kg），按预定含水率用喷水设备往 土样上均匀 喷洒所需加水最，拌匀并装入册料袋内或密封于盛十 ？器内静置备用。静置的时间分别为：高液限粘土不得少于24小时，低液限粘土可酌情缩短，但不应少于 12小时。湿法制备：取天然含水率的代表性土样（轻型为 20kg）碾散，过筛，将筛下土样拌匀，分别风干或加水到所要求的不同含水率。注意：制备试样时必须使土样中含水率分别均匀2、试样击实（1）

21、 、将击实仪放在坚实的地面上，击实筒内壁和底板涂一薄层润滑油，连接好击实筒与底板，安装好护筒。检査仪器各部件及配套设备的性能是否正常，并做好记录。（2） 、从制备好的 - ?份试样中称取一定量土样，分 3 层倒入击实筒内并将土而整平分层击实。每层 25 击。注意：轻型击实法，每层十料的质最为60800g,即其最应使击实后的试样高度略高于击实筒的1/3;两层交接面处的土应刨毛；击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。（3） 、用修土刀沿护筒内壁削挖示，扭动并取下护筒，测出超高（应取多个测值平均，准确至0.1g）o 沿击实筒顶细心修平试样，拆除底板。如试样底而超出筒外，亦应修平。擦净筒外壁

22、，称量，准确至lgo（4） 、用推土器从击实筒内推出试样，从试样屮心取2 个一定量土样（轻型为 15 30g）, 平行测定 土的 含水率，称量准确至 O.Olg, 含水率的平行差值不得人于 1%。（5）、按上述 （1 ） （4）的操作步骤对其其他含水率的土样进行击实，一般不得重复使用土样。四、计算与制图1 、计算w =（ 竺-1 ）x100%叫（ 1 ） 计算击实后的试样的含水率：式中： w 含 水率， %；m 湿土质量， g； md 干十 ?质量， go（ 2） 计算击实后各试样的干密度：1 + 0.0 lw式中： p 湿密度， g/cm'o计算至 0.01 g/cm3o（ 3）计算

23、土的饱和含水率：% =（厶 -4）x100%Pd Gs2、制图以干密度为纵处标，含水率为横处标，绘制干密度与含水率的关系 1111 线，即为击实 Illi 线。 Illi 线峰值点 的 纵、横坐标分别代表十的最人干密度和最优含水率。如杲曲线不能得出峰值点，应进行补点试验。计算数个干密度下的饱和含水率。以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，在击实曲线的图中绘制出饱和曲线，用以校正击实曲线。五、实验记录图1-3固结实验土样孔隙比的变化试验三结(压缩)实验试验 序 号预估蝕优含水率风干含水率%试验类别筒加试样 质量(g)筒质 量(g)试样质量(g)筒体积(cm3)湿密度(g/cm)干密度(g/cm)盒号

24、湿十质最(g)干土质量(g)含水率(%)平均 含水 率 (%)123=1-245=3/46=5/(1+10)789 二 7/8-110亠、基本原理1. 土的压缩性土在外荷载的作用下，其孔隙间的水和空气逐渐被挤出，土的骨架颗粒Z间相互挤紧，封闭气泡的体 积也将缩小，从而引起土层的压缩变形，土在外力作用下体积缩小的这种特性，称为土的压缩性。土的压缩性主要有两个特点： 土的压缩主要是由于土中孔隙体积的减少而引起的。对于饱和土而言,土是由固体颗粒和水组成的，在工程上一 ？般的压力作用下(W600kPa),固体颗粒和水本身体积压缩量都 非常微小，可不予考 虑，但由于土中的水具冇流动性，在外力作用下会沿着

25、土中孔隙排出，从而引起土的 体积减少而发生压缩；由于孔 隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘性土来说是需要一定时间的，土的压 缩随时间增长的过程称为土的固结。2. 土的压缩曲线及冇关指标固结试验(亦称压缩试验)是研究土的压缩性的最基木的方法。固结试验就是将天然状态下的原状土 或人工制备 的扰动土，制备成一定规格的土样，然后将土样置于固结仪容器内，逐级施加荷载，测定试样 在侧限与轴向排水条件 下压缩变形，变形和压力的关系，孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便 计算土的压缩系数色、压缩模量E,、 体积压缩系数加八压缩指数 C;、回弹指数C；、竖向固结系数以 及原状土的先期固结压力乙等如图1 ?

26、3所示，设土样的初始高度为 H。，初始孔隙比为 co,在荷载荷载P作用下，土样稳定后的总压缩量为 AH,假 设土粒体积Vs=l,(不变)，根据土的孔隙比的定义 e=Vv/Vs,则受压前后土的孔隙休积 Vv分别为co和c,因为受压前后土粒休积不变，且十？样横截而积不变，所有受 压前示试 样中土粒所占的高度不变，因此，根据荷载作用下土样压缩稳定示的总压缩MAH,即可得到相 应的孔隙比e的计算公式：H° H H _H、式中，勺二4 +叫)九其中G$为土粒比重，vv。为土样的初始含水量，为土样的初始密度，1+ 勺 1 + £-1 + 幺(1-1)于是有：幺=勺一学(1 +勺)(1-

27、2)"()为水的密度如此，根据式(1-2)各级荷载P下对应的孔隙比e,从而可绘制出土的e-P III线及e-lgP |11线等(1) e-P Illi线及有关指标通常将由固结试验得到的 e-P关系，采用普通直介坐标系绘制成如图所示的e-P曲线。压缩系数Q从图1-4可以看出，由于软土 生压力 变化时，则相应的孔隙因而曲线就比较陡； 反乙像密实 当发生相同压力变化时，相应 e就小，因而曲线比较平缓，因此，可用e- P曲线斜率来反映。如图1-5所示，设压力由P.孔隙比由？增加 到e2,当压力变将该压力范围的曲线用割 线来代0.2 CU 06 0J 1.0 AMPi)0.B0j604030.

28、01 005 DJ (L5L0l&XMPi)图1-4十的压缩曲线率来表示土在这一段压力范围的压缩性, 即:式屮，。的压缩性大，当发比 的变化()也人,砂 土的压缩性小，的孔 隙比的变化厶 土的 压缩性的大小增加到卩2,相应的化范围不大时，可替，并用割线的斜可由-P曲钱规定压堀系数&b山旷1审曲线确定压编指G图1-5由压缩曲线确定压缩指标从图1-5 +还可以看岀，压缩系数 G值与土所受的荷载人小有关。为了便于比较，一般采用圧力问隔PLIOOkPa至P2=200kPa时对应的压缩系数 a来评价十的压缩性。压缩模量Es由c-P曲线，还可以得到另一个重要的压缩指标一一压缩模量，用Es来

29、表示。其定义为土在完全侧限的条件下，竖向应力增 MAP （从PI增至P2）与相应的应变illlllllHiPiP2増量 £的比值由图1-6可以得到:(1-4)图1-6侧限条件下土样高度变化与孔隙比变化的关系式屮，Es为压缩模量（Mpa） o在无侧向变形，即横截而积保持不变的条件下，土样高度可用相应的孔隙比的变化 M =的变化AHe2来表示:H _ H2 H -H1 +弓1 +勺1 +幺2(1-5)得到AeI t (1-6)将式（卜6）代入式（1-5）得:(1-7)Ap _A/?_ 1 + £H/Hx 幺 /(1 + 勺)a同压缩系数。一样，压缩模量 Es也不是常数，而是随着

30、压力的变化而变化。显然，在压力小的时候，压缩系数。人，压缩模量Es小；在压力人的时候，压缩系数 Q小，压缩模蜃Es人在工程上，一般用压力问隔 PFIOOkPa至P2=200kPa时对应的压缩模量Es卜2;也可根据实际竖向应力的人小，在压缩曲线上取相应的值计算压缩模量。2 ? 土的回弹曲线和再压缩曲线当十？体加压到某一荷载值 Pi （相应于图l-7a屮曲线上的b点）示不再加压，逐级进行卸载肓至零，并且测得各卸荷等级下土样冋弹稳定示的高度，进而换算得到和应的孔隙比，即可绘制岀卸荷阶段的关系曲线，如图屮的bclllj线所示，称为回弹曲线（或膨胀曲线）。从图屮还可以看出，回弹曲线不与初始加载的曲线ab

31、重合，当卸载至零时，土样的孔隙比没有恢复到初始应力为零时的孔隙比e。这就显示了土残留了一部分压缩变形，称之为残余变形，但也恢复了一部分压缩变形，称之为弹性变形。图1-7 土的回弹一再压缩|H1线若对土样重新逐级加压，则可得到土样各级荷载作用卞再压缩稳定后的孔隙比，相应地可绘制出再压线，如图l-7a?|'的cdfllll线所示。可以发现其中的df段象是ab段的延续，犹如期r可没有经过卸荷 和再压缩的过 程一样。缩 Illi3. e-lgP |11线及有关指标当采用半对数的直角处标來绘制固结实验 e-P关系时，就得到了 e-lgP |11线（如图l-7b） 较大部分，e-lgP关系接近直线

32、，这是这种表示方法区别于 e-lgP曲线的独特的优点。它通常用来 实验，如先期固结压力的确定，同样，图 l-7a中的回弹再压缩曲线也可绘制成 e-lgP曲线（如图，可以看到,在压力整理有特殊要求的l-7b)o（1）压缩指数和冋弹指数将图l-5b>|'e-lgP|ll|线直线段的斜率用 Cc來表示，称为是指数，无量纲，如下式所示:弓一勺 弓一幺2(1-8)P压缩指数Cc与压缩系数G不同，Q值随压力变化而变化，而 Cc值在压力较大时为常数，不随压力变 化，Cc值越大，土的压缩性则越高。（2）先期固结压力土层历史上所曾经承受过的最大固结压力称为先期固结压力，也就是土体在固结过程中所受的

33、最大冇 用Pc來表示，先期固结压力是一个非常冇用的量和概念，是了解土层应力历史的重要指标。通过先期固结压力Pc与土层的自重应力（即自重作用下固结稳定的有效竖向应力）状态的比较，可将 层划分为止常固结土、超固结土和欠固结土三类固结状态，并用超固结比OCR=Pc/Po去判别： 如果土层的自重应力Po等于先期固结压力Pc,也就是说土自重应力就是该土层历史上受过的最大 力，这种土称为止常固结土，则 0CR=U 如果土层的自重应力Po小于先期固结压力Pc,也就是说该土层历史上受过的最大的冇效压力大于 力，这种土称为超固结土，如覆盖的土层由于被剥蚀等原因，使得原來长期存在于土层中的竖向冇化而变效应力，天然

34、土冇效应自重应效应力减小了，则 OCR>1o如果土层的先期固结压力 Pc小于土层的自重应力 Po,也就是说该土层在白重作用卜？的固结尚未完 成，这 种土称为欠固结土，如新近沉积粘性土、人工填土等，由于沉积的时问短，在自重作用下还没有完全固结，则OCRvk图1-8尚结容器示意图1-水槽2-护环3-环刀4-加压上盖5-透水石6-屋表导杆7-屋表架8-试样1、实验方法1. 标准固结试验：就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后在侧限与轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形，且试样在每级压力下的固结稳定时间均为24h°2?快速固结试验：规定试样在各级压

35、力下的固结时间为1小吋，仅在最后一级压力下除测记 1小吋 的量表读数外，还应测读达压缩稳定时的量表读数。3. 应变控制连续加荷固结试验：是试样在侧限和轴向排水条件下，采用应变速率控制方法在试样上连续加荷，并测定试样的固结量和固结速率以及底部孔隙水压力。这里只介绍标准固结试验三、仪器设备1. 杠杆加压式双联固结仪:包括固结容器（如图3所示）和加荷 设备。2. 百分表：量距10mm,精度0.01mm;3. 天平:称量200g,感量O.OIg ；4. 其它：秒表、环刀、切十 ？刀、钢丝锯、烘干箱、铝盒、 滤纸、 圆玻璃片、凡士林等。四、操作步骤1. 根据工程需要，选择而积为 30cm2或50cn?的

36、环刀，切 取原状土试样或制备给定密度与含水量的扰动土样。切土的方法同密度试验，注意切収原状土样吋，切土的方向应和天然状态吋垂直方向一致。2. 测定试样的密度并在余土中収代表性土样测定其含水量。对于需要饱和的试样，应按规范规定的方法将试样进行抽气饱和。3. 在固结容器内依次放置透水石、护环、薄滤纸，将带有试样的 环刀（刀口向下），小心装入护环内,然后在环刀上放置导环，在试样上放薄滤纸、透水石和加压盖板以及定向钢珠4. 将装有土样的固结容器置于加压框架下，对准加压松架的正中，调节杠杆的平衡，安装竖向变形量表，量表的位置应和定向钢珠上下对齐5. 施加IkPa的预压压力，使试样与仪器上下各部分之间接触

37、良好，然后调整量表，使指针读数为零。6. 根据工程需要确定加压等级、测定项目以及试验方法。加压等级一般为12.5、25.0、50.0、100、200、400、800、1600、3200kPa。第一级压力的大小视土的软硬程度 ,分别采用12.5kPa, 25kPa或50kPa；最后一级压 力应大于土层的自重应力与附加应力之和，或大于上覆土层的计算压力100? 200kPa但最大压 力不应小于400kPa。7. 当需要测定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1,可采用0.5或0.25,最后一级压 力应使测得的e-%p曲线下段出现直线段。对于超固结土，应采用卸压再加压方法來评价其再压缩特性。

38、8. 当需要做回弹试验时，回弹荷重可山超过自重应力或超过先期固结压力的下一？级荷重依次卸压至5kPa,然后再依次加荷，一直加到最后一级荷重为止。卸压后的回弹稳定与加压相同，即每次卸压后24h测定试样的回弹量。但对于再加荷吋间因考虑到固结已完成，稳定较快，因此可采用12h或更短的吋间。9. 如系饱和试样，则在施加第 1级压力后，立即向固结仪容器的水槽中注水浸没试样。如系非饱和试样，则不必向水槽中注水，须用湿棉纱或湿海绵 I韦I住加压盖板四周，避免水分蒸发10. 当需要预估建筑物对于时间与沉降的关系，需要测定竖向固结系数G， ,或对于层理构造明显的 软土需测定水平向固结系数 C时，应在某一级荷重下

39、测定时间与试样高度的变化关系。读数时间为6s, 15s, 1 min, 2.25min,4min, 6.25min, 9min, 12.25min, 16min, 20.25min, 25min, 30.25min, 36min, 42.25min, 49min, 64min, lOOmin, 200mi n, 400mi n, 23h, 24h，肓至稳定为止。当测定 C 时，需具备水平向固结 的径向多孔环，环的内壁与土样之间 应贴有滤纸。11. 当不需要测定沉降速率时，则施加每级压力后 24 小时测定试样高度变化作为稳定标准。只需测 定压缩系 数的试样，以试样每小时变形小于 0.01mm 为

40、稳定标准，测记稳定读数后，再施加第 2 级压力。 依次逐级加压至试 验结束。12. 实验结束示，应先排除固结容器内的水，迅速拆除仪器部件，取出带环刀的试样。（ 如系饱和试 样，则用干滤纸吸去试样两端表而上的水 ） ，取出试样，测定试验后的密度和含水量。五、成果整理1. 按下式计算试样的初始孔隙比勺PvG、 .（1 + 0.01 w ） °e =?' -11fIPo式中： Qo 试样初始密度， g/cm3；试样的初始含水量， %：勺一试样初始孔隙比；G$ 土粒比重；Oy水的密度，g/cm3o2. 按下式计算各级压力下固结稳定后的孔隙比弓V Mei = e0 ； - （1 +勺）

41、(1-9)(1? 10)式中：匕一某级压力下的孔隙比；为勺一某级压力下试样高度变化，即总变形最减去仪器变形量，mm;h 一试样初始高度， mm；勺一试样初始孔隙比;3. 绘制 e? p 的关系曲线以孔隙比 e 为纵坐标，以压力 p 为横处标，将试验成果点在图上，连成一条光滑曲线，即压缩曲线，如图 1? 5 所示4. 按下式计算某一级压力范围内的压缩系数 Qv和压缩模量EsX1000P 屮一 P.(M2)(1-13)=E, 1+勺式屮：心一某一压力范围内的压缩系数（Mpa1）P 某级压力（kpa）某一压力范围内的压缩模量 （Mpa）休积压缩系数（Mpa “）六、实验记录起始高度他二mm起始孔隙比

42、 试验四 直剪实验加压历时压力P量表读数仪器变形量A试样变形量单位沉降量Si孔隙比?(h)(kPa)(mm)(mm)(mm)00150110012001400实验目的剪切试验的冃的是土的抗剪强度指标，即土的內摩擦角和粘聚力Co目询常用的测定抗剪强度的方法为直接剪切试验（快剪法）：直接剪切试验：它是一种测定土抗剪强度的 -种常用方法。通常采用4个试样，在直接剪切仪上分别在不同的垂在压力p （不给压力一定的时间作用于土样上）下，施加水平剪切力，试样在规定的剪切面上进行剪切。求得土样破坏时的剪应力if,然后绘制剪应力和垂直压力 p的关系曲线即抗剪强度曲线，直接剪切仪又分为应变控制式和应力控制式。本次

43、试验是采用应变控制式直剪仪进行快剪试验。二、实验要求1、 由实验室提供制备土样，要求学生用快剪法在直接剪切仪屮测定该土的抗剪强度指标和c的数 值；2、参观三轴仪。三、实验仪器应变控制式直剪仪快剪法1、应变控制式直剪仪：（见图 11）；2、百分表：量程10mm ；精度0.01mm;3、秒表；4、切试样的用具等。而推动底座应变控制式直剪仪如图11所示：它的主要特点是剪切力（水平力）是通过转动手轮，使轴向前移动的压力，故在试验时用施加给下盒，剪力的数值是利用量力环测出（量力环是一个钢环，事先已知每单位变形吋所受 百分表测得量力环径向变形数值即可算出所受的应力值）。本仪器对粘性土和砂土均可适用 四、试验步骤:1、根据工程需要，从原状土或制备状态的扰动土屮用环刀取4个试样。如系原状土样，切取试样方向应与土在天然地层中的上下方向一致1伦轴2底朋3透水石4百分表5活塞6上盒7 土样8百分表9量力环10下盒图11应变控制式肓剪仪2、在下盒内顺次放入透水石和蜡纸（或塑料纸），然后用插销将上、下剪切盒固定好。3、 将带试样的环刀刃！ !向上，对准剪切盒口，将试样从环刀内推入剪切盒中，顺次放入蜡纸和透水石各一, 然后放上活塞、钢球，装上垂直加压设备（暂不加磁码）。4、 在量力坏上安装百分表，百分表的测杆应平行于