土力学与地基基础试验指导书

1、?工程岩土学?试验指导书地质工程专业赵川、赖勇 编重庆交通大学河海学院土工地质实验室二00七年七月前2实验一土工参数测试综合试验3一、土样制备3二-、含水量试验4三、密度试验5四、比重试验6五、固结试验7八、直接剪切试验9实验二颗粒分析试验12实验三液限和塑限试验143.1搓条法及平衡锥法 143.2液限塑限联合测定法 16实验四载滲透试验18实验五三轴剪切试验20实验八岩石单轴抗压试验23实验七岩石快速直接剪断试验25本试验指导书适用于地质工程等专业的本科生、研究生使用。本试验是?工程岩土学? 等课程的重要实践教学环节。 该试验指导书包括 以下内容：土工参数测试综合试验、颗粒分析试验、液限和

2、塑限试验、滲透试 验、三轴剪切试验、岩石单轴抗压试验、岩石快速直接剪断等试验工程，通过 上述试验可以让学生熟悉各种仪器设备在试验工程中的使用方法， 锻炼学生的 试验根本技能， 掌握试验内容和试验的根本方法， 培养学生的动手能力及综合 分析问题和解决问题的能力， 使学生知道为什么要做这些试验， 试验参数在工 程设计和施工中如何应用， 为今后的实际工程设计、 施工和研究工作奠定了坚 实的根底。本指导书主要依据中华人民共和国行业标准?公路土工试验规程?JTJ051-93中华人民共和国国家标准?岩土工程勘察标准?GB50021-2001、中华人民共和国行业标准?公路工程地质勘察标准? JTJ 064-

3、98等国家和行业 标准，并结合工程实践经验及教材特点编制而成。 由于编者水平有限， 假设有不 当之处，请批评指正。赵川二00七年七月实验一 土工参数测试综合试验一、土样制备1. 概述土样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据 的可比性，应严格按照规程要求的程序进行制备。土样制备可分为原状土和扰动土的制备。本试验主要讲扰动土的制备。扰动土的制 备程序那么主要包括取样、风干、碾散、过筛、制备等程序，这些程序步骤的正确与否， 都会直接影响到试验成果的可靠性，土样的制备都融合在今后的每个试验工程中。2. 仪器设备孔径 0.5mm、 2mm 和 5mm 的筛；天平；击样器；

4、切土刀；橡皮板；木锤；烘箱； 喷水设备等。3. 扰动土样制备步骤 1 将扰动土样进行土样描述，如颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度等，如有 需要，将扰动土样拌和均匀，取代表性土样测定其含水量。2将土样风干或烘干，然后将风干或烘干土样放在橡皮板上用木碾碾散，但应注 意不得将土颗粒破碎。3将分散后的土样根据各试验工程的要求过筛。对于物理性试验如液限、塑限等 试验，过 0.5mm 筛；对于力学性试验土样，过 2mm 筛；对于击实试验、比重试验比 重瓶法，过 5mm 筛。4为配制一定含水量的试样，根据不同的试验要求，取足够过筛的风干土样，按 下面的公式计算加水量，把土样平铺于不吸水的盘内，用喷水壶喷洒

5、预计的加水量，并 充分拌和均匀，然后装入容器内盖紧，润湿一昼夜备用。 5测定润湿后土样不同位置的含水量至少二个以上，要求差值不大于± 1。 6 按下式计算干土质量：ms=m(1 0.01wh)式中： ms 干土质量 g；m 风干土质量 g；wh 风干含水量 。7根据试样所要求的含水量，按式计算制备试样所需的加水量mw= 0.01(wwh) ms式中： mw 土样所需加水质量 g ；ms 干土质量 g；w 制备试样所要求的含水量 ；wh 风干含水量 。8根据试验所要求的干密度按下式计算制备试样所需的风干含水率时的总土质 量：m=1 + O.Olwh . p . V式中： m 制备试样所

6、需的风干含水量时的总土质量；p 制备试样所要求的干密度g/cm3；3V 试样体积 cm3；wh 风干含水量 。 9试件成形，可采用击实法和压样法。击实法是采用击实仪，将土样击实到所需的密度，用推土器推出，然后将环刀内壁 涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，用切土刀将试件削成略大于环刀直径的土柱， 然后将环刀垂直向下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止，削平环刀两端。压样法将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土，倒入装有环刀的压样器内， 采用静压力将土样压紧到的所需密度，然后取出环刀。 10把环刀外壁擦干净，称环刀和土的总质量，并同时测定土样的含水量。试件 制备应尽量迅速，以免水分蒸发。 11试

7、件制备的数量根据试验工程的需要而定，一般应多制备12 组备用，同一组试件的密度、含水量与制备标准之差应分别在土0.1g/cm3或2%范围之内。二、含水量试验烘干法1. 试验目的土的含水量指土在 105110 C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。2. 试验方法烘干法、酒精燃烧法、炒干法、比重法等。本试验采用烘干法。3. 仪器设备烘箱，采用电热烘箱，温度能保持在105110C ;天平，感量0.01g；枯燥器；称量盒等。4. 试验步骤1先称称量盒的质量mJ,精确至0.01g。2 取具有代表性试样，细粒土不小于为15g,砂类土、有机质土不小于50g，放入已称好的称量

8、盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m2,精确至0.01g。3 翻开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度 105110C的恒温下烘干。烘干时 间与土的类别及取土数量有关。细粒土不少于 8 小时；砂类土不得少于 6小时；对含有 机质超过5%的土，应将温度控制在 6570C的恒温下烘干。4将烘干后的试样和盒取出,放入枯燥器内冷却至室温。冷却后盖好盒盖,称盒 和干土质量m3,精确至0.01g。 5本项试验要求进行二次平行测定，其平行差值需满足以下要求：当含水量小于 5%时，允许平行差值不大于 0.3%；当含水量大于 5%小于 40%时， 允许平行差值不大于 1%；当含水量大于等于 40%时，允许平行差

9、值不大于 2%。当满足 上述要求时，含水量取两次测值的平均值。5. 成果整理 1 按下式计算含水量：w= m2 m3/ m3 m x 100%式中： w 含水量() ；m1 称量盒的质量( g)；m2 盒加湿土质量( g)；m3 盒加干土质量( g)。(2) 记录表格见实验报告。6. 考前须知(1)测定含水量时动作要快，以防止土样的水分蒸发。(2)应取具有代表性的土样进行试验。(3) 称量盒要保持枯燥，注意称量盒的盒体和盒盖上下对号。(4) 烘干、冷却由于时间较长，由实验室完成，同学另找时间来称盒加干土质量。(三) 、密度试验1. 试验目的： 土的密度是指土的单位体积的质量，是土的根本物理性质

10、指标之一。在天然状态下 的密度称为天然密度，其单位为g/cm3 。2. 试验方法： 试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。对于细粒土，采用环刀法；对于 易碎裂、难以切削或不规那么的土体，可用蜡封法；对于现场粗粒土，一般用灌水法或灌 砂法。本试验采用环刀法。3. 仪器设备环刀；天平，感量 0.1g ；切土刀；推土器；白瓷盘；游标卡尺；凡士林等。4. 试验步骤( 1)用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的体积V(cm 3)。(2)称环刀的质量 ml,准确至0.1g。( 3)在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上。( 4)用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱,然

11、后慢慢将环刀垂直 下压,边压边削,到土样伸出环刀上部为止,削去环刀两端余土,使与环刀口面齐平。 把削下的土样做含水量试验。(5) 擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量m2，准确至0.1g。( 6)用推土器将试样从环刀中推出。(7)本试验须进行二次平行试验,其平行差值不大于0.03g/ cm 3,满足要求取其算术平均值。5. 成果整理( 1 )按下式计算土的湿密度：P=(m2 ml) / V式中：p土的湿密度(g/ cm3)；m1 环刀的质量( g)；m2 环刀加土的质量( g)。( 2)按下式计算土的干密度：p= p/ 1 + O.OIw式中：p 土的干密度g/ cm3;p 土的湿密度g/ cm3

12、;w 土的含水量 。 3 记录表格见实验报告。6. 考前须知 1 操作要快，动作细心，以防止土样被扰动破坏结构及水份蒸发。 2 环刀一定要垂直，加力适当，方向要正。 3边压边削的时候，切土刀要向外倾斜，以免把环刀下面的土样削空。四、比重试验1. 试验目的：土粒比重Gs,是土粒在温度105110C下烘至恒重时的质量与土粒同体积4C时纯水质量的比值。2. 试验方法 根据土粒粒径的不同，土的比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法。对 于粒径小于 5 mm 的土，采用比重瓶法进行；对于粒径大于等于 5mm 的土，且其中粒径 为 20mm 的土质量应小于总土质量的10时， 采用浮称法进行； 对于粒

13、径大于等于 5mm的土，但其中粒径为 20mm 的土质量大于等于总土质量的10时，采用虹吸筒法进行。本试验采用比重瓶法。3. 仪器设备烘箱；比重瓶，容量 100mL ;天平，感量O.OOIg ;恒温水槽；电砂浴；温度计； 孔径 5mm 的筛；其它：匙、漏斗、滴管、洗瓶刷、蒸馏水等。4. 试验步骤1 先将洗净、烘干的比重瓶称其质量ml，准确至O.OOIg.2将过 5mm 筛并烘干后的土，取不低于 15g 装入比重瓶内，称试样和瓶的总质 量m2，准确至O.OOIg。 3将纯水注入已装有干土的比重瓶中至一半处，摇动比重瓶，将瓶放在电砂浴上 煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及低液限粘土应不少于 3O

14、min，高液限粘土应不少于 lh ，使土粒分散。4将蒸馏水注入已煮好比重瓶至近满， 待瓶内温度稳定及悬液上部澄清后， 再加满蒸馏水，塞好瓶塞，使多余的水份自瓶塞毛细管中溢出。将瓶外水份擦干净，称瓶、水、土的总质量 m3,准确至O.OOIg，称后马上测瓶内温度。 5把瓶内悬液倒掉，把瓶洗干净，再注满蒸馏水，把瓶塞插上，使多余的水份自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水份擦干净，称比重瓶、水的总质量m4，准确至O.OOIg。6本试验须进行两次平行测定,其平行差值不大于0.02,然后取其算术平均值。5. 成果整理1 按下式计算土的比重：Gs=Gwt X m2 m1/m4 + m2 ml m3式中： Gs 土粒

15、比重；m1 空瓶的质量 g；m2 瓶加干土的质量 g；m3 瓶加水加土的质量 g；m4 瓶加水的质量 g； Gwt t C时蒸馏水的比重可查相应的物理手册。 2记录表格见实验报告。6. 考前须知 1 比重瓶、土样一定要完全烘干。 2煮沸排气时,防止悬液溅出。 3称量时比重瓶外的水份必须擦干净。五、固结试验1. 试验目的： 本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下,变形和压力或孔隙比和压力的关系，绘制压缩曲线，以便计算土的压缩系数a、压缩模量Es等指标，通过各项压缩性指标,可以分析、判断土的压缩特性和天然土层的固结状态,计算土工建筑物及地基的 沉降等。2. 试验方法 试验方法有慢速法和快速法

16、。根据学生试验的实际情况,本试验采用近似的快速法。3. 仪器设备固结仪：见图5-1 ;环刀：面积50cm3,高2cm;天平；测微表；精度；其它：秒表、 烘箱、修土刀、称量盒、滤纸等。图5-1固结容器示意图1-固结容器 2-下护环3-环刀4-上护环 5-透水 石6-加压盖7-量表套杆8-量表架9-试样4. 试验步骤1根据工程要求，用环刀50cm3切取试样备用，并测出土样的密度、含水量、 和比重。参见前面的试验2 把下护环和大的透水石放入固结容器，并放上一张滤纸。3将带有环刀的试样，刃口向下小心地装入压缩容器的下护环内。4再套入上护环，放上滤纸和稍小的透水石，最后放上加压盖。5轻轻抬起杠杆，将装好

17、试样的压缩容器放在加压台的正中，使加压横梁的凹槽与加压盖的钢珠紧密结合，然后装上测微表百分表，并预调百分表大于 6mm以上,并检查表是否灵敏和垂直。学生在试验前应熟悉测微表如何读数。6 在砝码吊盘上加相当于试样受压约为1 kPa的预压荷载，使固结仪的各局部接 触良好，并调平加压杠杆，然后调整测微表，使其大指针归零。7卸去预压荷载，施加第一级荷载，其大小可视土的软硬程度或工程情况一般采用25、50、100、200、300、400 kPa，或按设计要求，模拟实际加荷情况进行调整。由 于试验教学时间的关系，本试验加荷顺序为50、100、200、300、400 kPa。8在加荷同时开动秒表计时，按规定

18、的时间读数，做完一级，再加下一级荷载， 直至全部荷载完成。在试验过程中，应始终保持加压杠杆的平衡。9试验结束后，迅速顺次拆去测微表，卸除砝码，取出环刀，把仪器擦干净。5成果整理1按下式计算试样的原始孔隙比：e0 = pwx Gs1 + 0.01w / p 1式中：e。一一试样原始孔隙比；pw 水的密度g/ cm3, 一般取1;Gs 土粒比重；试样原始含水量 ；试样原始密度 g/ cm3；2按下式计算各级荷载下变形稳定后的孔隙比：ei=e0- 1 e0hi/ H式中：ei 某一荷载下变形稳定后的孔隙比; e0 试样原始孔隙比;hi 某一级荷载下的总变形量 mm;H 试样原始高度 mm;3按下式计

19、算某一荷载范围内的压缩系数：a i -i+i =1000 X ei ei+1/ pi +1 Pi 式中：a i - i+i某一荷载范围内的压缩系数MPa-1;ei 某一荷载下变形稳定后的孔隙比； pi 某一荷载值 kPa;4按下式计算某一荷载范围内的压缩模量： Es i -i+1= 1 ei/a i-i+1 式中： Es i -i+1 某一荷载范围内的压缩模量MPa;ei 某一荷载下变形稳定后的孔隙比;a i-i+1 某一荷载范围内的压缩系数MPa-1; 5 记录表格见实验报告。6.考前须知 1 使用仪器前必须预习， 严格按程序进行操作， 对仪器不清楚的地方马上问老师。 2试验过程中不能卸载，

20、百分表也不用归零。 3 随时调整加压杠杆，使其保持平衡。 4加荷时应轻拿轻放，不得对仪器产生震动。 5试验完毕，卸下荷载，取出土样，把仪器清扫干净。六、直接剪切试验1. 试验目的：测定土的抗剪强度指标 0和c, 土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的 极限抵抗能力。通常采用不少于 3 个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力， 测得试样破坏时的剪应力 ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角 0和粘聚 力 c。2. 试验方法： 快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。 固结快剪试验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，快速施加水平剪应力。慢剪试验：在

21、试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使试样排水固结。本试验采用快剪试验。3. 仪器设备应变式直剪仪；环刀；测微表；其它：秒表、天平、烘箱、蜡纸、修土刀等。图(6)-1应变控制式直剪仪1 顶针2 底座；3透水石；4 测微表；5 活塞；6上盒；7土样；8 测微表；9量力环；10下盒4. 试验步骤(1) 用环刀切取34个试样备用，并测相应的含水量和密度。(2) 安装好剪切盒，插入销钉，在下盒透水石上放一张腊纸。(3) 将带试样的环刀平口向下，对准上盒盒口放好，在试样上面顺序放腊纸和透水 石，然后用将试样平稳推入剪切盒中，移去环刀，放上加压盖。(4) 本试验的加荷顺序为 100, 200, 30

22、0kPa或400kPa。(5 )按顺时针方向徐徐转动手轮至上盒前端的钢珠刚好与量力环接触(即量力环内的测微计指针刚好开始移动)，调整测微计读数为零。(6)拔去销钉，开动秒表，以每分钟412转的均匀速率转动手轮(本试验以每分钟6转为宜)，转动过程中不应中途停顿或时快时慢。使试样在35分钟内剪损，手轮每转一圈应测记测微表读数一次，直至量力环的测微表指针不再前进或有后退，即说 明试样已剪损。如测微表指针一直缓慢前进，说明不出现峰值，那么破坏以变形控制进行 至U剪切变形达5mm时为止。注：手轮每转一圈推进下盒0.2mm。(7) 剪切结束后，倒转手轮，顺序去掉荷载、加压框架、加压盖与上盒，取出试样。(8

23、) 重复上述步骤，做其它各垂直压力下的剪切试验。(9) 全部做完后，取下土样，把仪器清扫干净。5. 成果整理(1 )按式下式计算剪应力：t = C1X R式中：T剪应力(kPa)R量力环中测微表读数(0.0 lmm);Ci量力环校正系数，(kPa /0.01mm)。(2 )按下式计算剪切位移：L = 20X n R式中：L 剪切位移(0.01mm);n手轮转数。R量力环中测微表读数(0.01mm )。(3) 以剪应力T为纵坐标，剪切位移L为横坐标，绘制剪应力T与剪切位移L关系 曲线(T L关系曲线)；以剪应力T为纵坐标，垂直压应力P为横坐标(注意纵、横坐标比例尺应一致)，绘制剪应力T与垂直压应

24、力P的关系曲线(T P关系曲线)，该直线 的倾角即为土的内摩擦角0(°)，该直线在纵坐标上的截距即为土的粘聚力c (kPa)。图(6)-1 t L关系曲线(4 )记录表格见实验报告。6考前须知(1) 开始剪切时，一定要切记拔掉销钉，否那么试样报废，而且会损坏仪器，假设销钉 弹出，还有伤人的危险。(2) 加荷时应轻拿轻放，防止冲击、震动。(3 )摇动手轮时应尽量作到匀速连续转动，切不可中途停顿。实验二 颗粒分析试验1. 试验目的 颗粒大小分析试验是测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明确颗粒 大小分布情况，供土的分类与概略判断土的工程性质及选料之用。2. 试验方法与适用范围筛

25、分法：适用于粒径大于 0.074mm 的土；比重计法、移液管法：适用于粒径小于 0.074mm 的土。本试验采用筛分法，对无凝聚性的土进行筛分。3. 仪器设备：( 1)标准筛：粗筛(圆孔) ：孔径为 60mm、 40mm、 20mm、 10mm、 5mm、 2mm ； 细筛：孔径为 2mm、 0.5mm 、 0.25mm、 0.1mm 、 0.074mm 。(2) 天平：称量1000g;称量200g。( 3 )其它：烘箱、研钵、振筛机、瓷盘、毛刷、木碾等：4. 试验步骤(无凝聚性土的筛分法)( 1 )从风干、松散的土样中，用四分法按以下规定取出代表性试样： 粒径小于 2mm 颗粒的土取 100

26、g 300g; 最大粒径小于 10mm 的土取 300g1000g; 最大粒径小于 20mm 的土取 1000g 2000g; 最大粒径小于 40mm 的土取 2000g 4000g; 最大粒径大于 40mm 的土取 4000g 以上。( 2)将称好的试样分批过 2mm 筛，分别称出筛上和筛下土质量。( 3)把大于 2mm 筛上试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行筛分;假设 2mm 筛下的试样数量过多，可以四分法缩分至100800g，然后也将试样倒入依次叠好的最上层细筛中，进行筛分，细筛也可放在振筛机上震摇，震摇时间一般为1015min。( 4)由最大孔径筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用

27、手轻叩摇晃，至每分钟筛下 数量不大于该级筛余质量的1为止。 漏下的土粒应全部放入下一级筛内。 并将留在各筛上的试样分别称量。(5) 筛后各级筛上和筛底土的总质量与筛前所取试样质量之差不得大于1%。(6) 假设 2mm 筛下的土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析; 假设 2mm 筛上的 土不超过试样总质量的 10%，那么可省略粗筛分析。5. 成果整理( 1 )按下式计算小于某孔径土质量百分比：X=(A / B) X 100%式中： X 小于某孔径土质量百分比() ;A 小于某孔径土质量( g);B 称取试样的总质量( g)。( 2)当小于 2mm 的土样用四分法缩分取样时，试样中小于某孔径

28、土质量百分比：X=(pX ab)X 100%式中：p小于2mm 土占总土质量的百分比;a通过2mm筛的土样中小于某孔径土质量g;b通过2mm筛的土样中所取试样的质量g；3按下式计算不均匀系数：Cu=d6o / dio式中：Cu 不均匀系数；d60 小于某孔径土质量为 60%的粒经mm; dio 于某某孔径土质量为 10%的粒经mm。4 按下式计算曲率系数：Cc=d30 / dioX d60式中：Cc 曲率系数；d6o 小于某孔径土质量为 60%的粒经mm; dio 于某某孔径土质量为 10%的粒经mm。5颗粒分析例如颗粒分析试验表筛分法筛前总土质量=1200 g孔径(mm)留师质量g累计留筛质

29、量g小于该孔径 的土质量g小于该孔径土 质量百分比601200.0100.0400.00.01200.0100.02047.347.31152.796.11071.8119.11080.990.15132.7251.8948.279.02186.9438.7761.363.41380.4819.1380.931.70.5106.8925.9274.122.80.25132.01057.9142.111.80.07458.21116.183.97.0筛余74.6合计1190.7土样筛分曲线10060504030%数分百量质土的径粒某于小土粒直径mm6. 考前须知(1) 试验时应仔细检查分析筛叠放

30、是否正确。(2) 试验时多震动，严格按要求操作。(3) 筛分时要细心，防止土样洒落，影响试验精度。实验三液限和塑限试验3.1搓条法及平衡锥法1. 试验目的细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。 液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试 验是测定细粒土的液限和塑限含水量，用作计算土的塑性指标和液性指数，按塑性指数 或塑性图对粘性土进行分类，并可结合土体的原始孔隙比来评价粘性土地基的承载能力。2. 试验方法可以采用液塑限联合测定法测定测定液限和塑限；也可用搓条法测定塑限，用平衡 锥法测定液限。本试验采用搓条法测定塑限，平衡锥法测

31、定液限，所用土样应过的筛。3. 仪器设备：塑限：毛玻璃板约 300mm 200mm ;液限：平衡锥仪(锥质量为 76g，锥角30°,距 锥尖 10mm 处有环状刻度；其它共用设备：天平、称量盒、秒表、电吹风、烘箱、枯燥 器、调土碗、调土刀、凡士林、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒及0.5mm 筛等。4. 试验步骤A、塑限试验( 1)选取具有代表性的天然含水量或风干土样，假设土中含有较多大 0.5mm 的顺粒或夹有大量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研材研碎或用木棒在橡皮板上压碎， 然后再过 0.5mm 的筛。( 2)取过筛的土样不少于 100g 放入调土碗里，加蒸馏水调拌、浸润

32、，使其含水量 接近塑限，然后用玻璃片或湿布覆盖，静止 24h 备用。(3) 先称称量盒的质量 ml。然后取接近塑限的土样一小块，用手捏成橄榄状，再 用手掌在毛玻璃上轻轻地搓滚，搓滚时手掌要均匀施加压力于土条上，不得使土条在毛 玻璃上无力滚动。土条宽度不宜超过手掌宽度。在滚动时，不应从手掌下任一边脱出， 土条在任何情况下，不得产生中空现象。( 4)当土条搓至直径为 3mm 时，土条产生裂缝或开始断裂，此时土中含水量即为 塑限含水量。当土条搓至 3mm 仍未发生裂缝或断裂，表示土含水量高于塑限;假设土条搓 至大于 3mm 时就产生裂缝或断裂，那么表示含水量低于塑限。在这两种情况下，都应对土 样重新

33、进行调制后再进行试验，直至合格为止。(5) 取搓滚合格的土条放入称量盒中，随即盖紧盒盖，待收集35g合格的土条后称盒加湿土质量m2。把土样烘干后再称盒加干土质量m3。( 6)本试验进行平行测定，取二者算术平均值，其平行差值不得大于2，计算至0.1%。B 、液限试验(1) 按塑限试验制备土样程序调制含水量接近液限的试样(不少于200g)。( 2)取浸润好的土样放入调土碗里，用调土刀充分调拌均匀后，分层密实的装入试 样杯中，并注意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样 杯放在底座上。( 3)将圆锥擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥手柄，保持锥体 垂直，当圆锥仪

34、锥尖与试样外表正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉入土中。(4) 放锥后约经5s,锥体入土深度恰好到达 10mm的圆锥环状刻度线处，此时土的 含水量即为液限含水量了。( 5)假设锥体入土深度超过或小于 10mm 时,表示试样的含水率高于或低于液限,应 用小刀挖去粘有凡士林的土,然后将试样全部取出,放在调土碗里,根据试样的干、湿 情况,适当加纯水或边调边风干重新拌和,然后重复( 2) ( 4)的试验步骤。(6) 到达要求后,取出锥体,用调土刀挖去粘有凡士林的土,然后将试样杯中的土样分装到两个称量盒里称其盒加湿土质量m2。把土样烘干后再称盒加干土质量m3。( 7)本试验进行平行测定,取二者算术平均值,

35、其平行差值不得大于2,计算至0.1%。5. 成果整理1按下式计算塑限含水量和液限含水量：Wp=m2-m3 / m3-m1 x 100% WL=m2-m3 / m3-m1 x 100% 式中： Wp 塑限含水量 ；g。 g。WL 液限含水量 ； m1 称量盒质量 g； m2 盒加湿试样质量 m3 盒加干试样质量 2 按下式计算塑性指数：Ip= wL wp式中： Ip 塑性指数； wp 塑限含水量 wL 液限含水量 3按下式计算液性指数：IL= w wpIp式中： IL液性指数； ；Wp 塑限含水量W 天然含水量 ；4记录表格见实验报告6. 考前须知 1 在搓条时用力要均匀，防止出现空心或卷心现象

36、。保持手掌和毛玻璃的清洁。2在任何含水量情况下，试样搓到大于3毫米就发生断裂，说明该土无塑性。 3液限试验时，为提高工作效率，在试样调匀后，可用调土刀取出局部试样，先 行试放锥体，初步校验是否接近液限含水量。 4锥体下放时不能摇摆，必须稳定垂直的让锥尖与试样外表接触，再松手让其在 自重下下沉，不能过早或过迟。3.2 液限塑限联合测定法1. 试验目的 细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试 验是测定细粒土的液限和塑限含水量，用作计算土的塑性指标和液性指数，按塑性指数 或塑性图对粘性土进行

37、分类， 并可结合土体的原始孔隙比来评价粘性土地基的承载能力。2. 试验方法本试验采用液限塑限联合测定法测定液限含水量和塑限含水量。所用土样应过3. 仪器设备： 液塑限联合测定仪限、天平、称量盒、电吹风、烘箱、枯燥器、调土碗、调土刀、 凡士林、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒及 0.5mm 筛等。4. 试验步骤( 1)选取具有代表性的天然含水量或风干土样， 假设土中含有较多大 0.5mm 的顺粒或 夹有大量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研材研碎或用木棒在橡皮板上压碎， 然后再过 0.5mm 的筛。( 2)取过筛的土样不少于 200g 分别放入三个调土碗里，加不同数量的蒸馏水，土 样的含水

38、量分别控制在液限、略大于塑限和二者的中间状态。用调土刀调匀，然后用玻 璃片或湿布覆盖，静置 24h 备用。(3) 将制备好的土样用调土刀调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，使空气逸出。 试杯装满后，刮成与杯边齐平。( 4)调平机身，提起锥杆，锥尖涂少许凡士林。(5) 将装好的土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮，使试杯徐徐上升，土样表 面和锥体尖好接触，蜂鸣器报警，停止升降，按检测键，同时锥体立刻自行下沉， 5S 时 液晶显示器上显示锥入深度 hl，试验毕，手拿锥体向上，锥体复位。(6) 改变锥尖与土体接触位置(锥尖两次锥入位置距离不小于1cm),重复5条步骤，测得锥深入试样深度值 h2, hl

39、、h2允许误差为0.5mm，否那么，应重做。( 7)去掉锥尖入土处的凡士林，取 10g 以上的土样两个，分别放入称量盒内，称质 量，测定其含水量。( 8)重复( 3)至( 7)的步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和 含水量。5. 成果整理( 1 )绘制锥入深度 h 与含水量 w 的关系曲线。以含水量 w 为横坐标，锥入深度 h 为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制 hw 的关系曲 线。连此三点，应呈一条直线；当三点不在一直线上，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 处查得相应的含水量，当两个含水量的 差值小于 2%，应以该两点含水量的平均值与高含水

40、量的点连成一直线；当两个含水量的差值大于 2%时，应重做试验。( 2)确定液限、塑限在锥入深度 h 与含水量 w 关系图上，查得下沉深度为 20mm 所对应的含水量为液限 wl;查得下沉深度为 2mm所对应的含水量为塑限 wp,以百分数表示。( 3)计算塑性指数和液性指数(其计算式见前)( 4)记录表格见实验报告实验四滲透试验1试验目的测定土的渗透系数，土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象，称为土的渗 透性。2试验方法渗透试验可分为常水头渗透试验和变水头渗透试验两种方法，常水头渗透试验适用 于粗粒土，而变水头渗透试验那么适用于细粒土。本试验采用常水头渗透试验。3.仪器设备常水头渗透仪(7

41、0型渗透仪，其装置见以下图)，、天平、温度计、木锤、秒表等。1£I常水头渗透装置1-金属圆筒2-金属孔板3-测压孔4-测压管5-溢水孔6- 渗水孔7-调节管8-滑动支架9-供水管10-止水夹11-温 度计12-砾石层13-试样14-量杯15-供水瓶4. 试验步骤(1) 照上图安装好仪器。(2) 取具有代表性的风干试样34kg，并测定试样的风干含水量。(3) 将试样分层装入圆筒，每层厚23cm,用木锤轻轻击实到一定厚度，以控制其孔隙比。如试样含粘粒较多，应在金属板上加铺厚约2cm的粗砂作为过渡层，以防止试验时细料流失，并量出过渡层厚度。4每层试样装好后，连接供水管和调节管，并由调节管中

42、进水，微开止水夹，使 试样逐渐饱和。当水面与试样顶面齐平，关止水夹。饱和时水流不应过急，以免冲动试 样。 5以上述步骤逐层装试样，至试样高出上测压管34cm 止，并饱和试样。量测试样顶部至仪器上口的剩余高度，计算试样净高，称剩余试样质量准确至1.0g，计算装入试样总质量。在试样上面铺12cm砾石作缓冲层，放水，至水面高出砾石层2cm左右，关闭止水夹。 6量测试样顶部至仪器上口的剩余高度，计算试样净高。称剩余试样质量准确 至1.0g，计算装入试样总质量。在试样上面铺12cm砾石作缓冲层。 7将调节管与供水管分开，将供水管置于金属圆筒内，开止水夹，使水由圆筒上 部注入，至水面与溢水孔齐平为止。 8

43、静置数分钟，检查各测压管水位是否与溢水孔齐平。如不齐平，用吸水球进行 吸水排气，调至水位齐平为止。 9降低调节管管口位置，使其位于试样上部1/3 处，造成水位差，水渗过试样经调节管流出。注意溢水孔应始终有余水溢出，以保持常水头。 10测压管水位稳定后，记录测压管水位，计算各测压管间的水位差。 11开动秒表，同时用量筒接取经一定时间的渗透水量，并重复1 次。接取水量时，调节管出水口不可没入水中。 12测记进水与出水的水温，取其平均值。13降低调节管管口至试样中部及下部1/3 处，以改变水力坡降，按 912步骤重复进行测定。5. 成果整理e=Pw *Gs/Pd 1 1 按下式计算干密度和孔隙比ms

44、=m/1+0.01w h;p= ms /A*h;式中： ms 试样干质量 g；m 试样风干质量 g；wh 风干含水量 %；P干密度g/cm3；2A 试样断面积 cm2；h 试样高度 cm；e 试样孔隙比；Pw 水的密度 g/cm3；Gs 土粒比重。 2按下式计算渗透系数KT = Q*L/(A*H*t)H=H1+H2/2 ；式中： H 平均水位差 cm ；H1 水位差 1cm；H2 水位差 2 cm；Kt水温TC时试样的渗透系数cm/s;Q时间t内的渗透水量cm3；L 两测压孔中心之间的试样高度L=10cm ;A 试样断面积cm2；t 时间s；3记录表格见实验报告实验五三轴剪切试验1试验目的三轴

45、剪切试验是测定土体抗剪强度的一种方法，通常用34个圆柱形试样，分别在不同的恒定围压力下即小主应力T 3施加轴向压力即主应力差T 1 T 3进行剪切直至破坏，然后根据摩尔一库仑理论，求得土的抗剪强度参数c、$值。同时，试验过程中假设测得了孔隙水压力还可以得到土体的有效抗剪强度指标c'、$ '和孔隙水压力系数等。2试验方法三轴剪切试验可分为不固结不排水试验UU 、固结不排水试验CU 以及固结排水试验CD 。1、不固结不排水试验：试件在周围压力和轴向压力下直至破坏的全过程中均 不允许排水，土样从开始加载至试样剪坏，土中的含水率始终保持不变，可测得总抗剪强度指标CU和 u ；2、固结不

46、排水试验：试样先在周围压力下让土体排水固结，待固结稳定后，再在不排水条件下施加轴向压力直至破坏，可同时测定总抗剪强度指标 CCU和lu或有效抗剪强度指标C 和及孔隙水压力系数；3、固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结，然后允许在充分排水的条件下增加轴向压力直至破坏，可测得总抗剪强度指标Cd和d。3. 仪器设备应变式三轴仪见以下图、击实仪、饱和器、切土盘、切土器及支架、承膜筒、天平 橡皮膜等。应变式三轴仪1调压桶；2 周围压力表；3 周围压力阀；4 排水阀；5体变管；6 排水管；7变形量表；8 测力环；9排气孔；10 轴向加压设备；11压力室；12量管阀；13零位指标器；14 孔隙压 力表

47、；15量管；16孔隙压力阀；17离合器；18 手轮；19 马达；20变速箱。应变式三轴仪主要由压力室、轴向加荷传动系统、轴向压力测量系统、周围压力稳压系统、孔隙水压力测量系统、轴向应变位移测量装置、反压力体变系统等局部组成。4试验前的检查和准备工作1 仪器性能检查应包括如下几个方面：a. 周围压力和反压力控制系统的压力源；b. 空气压缩机的稳定控制器又称压力控制器；c. 调压阀的灵敏度及稳定性；d. 监视压力精密压力表的精度和误差；e. 稳压系统有否漏气现象；f. 管路系统的周围压力、孔隙水压力、反压力和体积变化装置以及试样上下端通道节头处是否存在漏气或阻塞现象；g. 孔压及体变的管道系统内是

48、否存在封闭气泡，假设有封闭气泡可用无气水进行循环排水；h. 土样两端放置的透水石是否畅通和浸水饱和；i. 乳胶薄膜套是否有漏气的小孔；j. 轴向传压活塞是否存在磨擦阻力等。 2试验前的准备工作除了上述仪器性能检查外，还应根据试验要求作如下的准备：a. 根据工程特点和土的性质确定试验方法和测定哪些参数；b. 根据土样的制备方法和土样特性决定饱和方法和设备；c. 根据试验方法和土的性质，确定剪切速率和围压大小；d. 根据土样的多少和均匀程度确定单个土样多级加荷还是多个土样分级加荷。5. 不固结不排水试验步骤1将制备成大于试样直径和高度的毛坯，放在切土器内用钢丝锯和修土刀，制备 成所要求规格的试样，

49、最后量其直径、高度、称其质量，并选择代表性的土样测定含水 量。2安装试样前，事先应全面检查三轴仪的各局部是否完好。 翻开试样底座的开关孔隙水压力阀和量管阀，使量管里的水缓缓地流向底座，并依次放上透水石和滤纸，待气泡排除后，再放上试样，试样周围贴上滤纸条，关闭底 座开关。 把已检查过的橡皮薄膜套在承膜筒上，两端翻起，用吸球从气嘴中不断吸气，使 橡皮膜紧贴于筒壁，小心将它套在土样外面，然后让气嘴放气，使橡皮膜紧贴试样周围， 翻起橡皮两端，用橡皮紧圈将橡皮膜下端扎紧在底座上。 翻开试样底座开关，让量管中水有时采取高量管所产生的水头差从底座流入 试样与橡皮膜之间，排除试样周围的气泡，关闭开关。 翻开与

50、试样帽连通的排水阀，让量水管中的水流入试样帽，并连同透水石，滤纸 放在试样的上端，排尽试样上端及量管系统的气泡后关闭开关，用橡皮圈将橡皮膜上端 与试样帽扎紧。 装上压力筒拧紧密封螺帽，并使传压活塞与土样帽接触。 4试样剪切按以下步骤进行： 剪切应变速率宜为每分钟 0.5 %1% 将轴向变形的百分表、轴向压力测力环的百分表及孔隙水压力计读数均调速至零 点。 启动电动机，合上离合器，开始剪切。试样每产生0.3%0.4%的轴向应变，测读一次测力计读数和轴向应变。当轴向应变大于3%寸，每隔0.7%0.8%的应变值测记一次读数。当测力计读数出现峰值时，剪切应继续进行至超过5%的轴向应变。当测力计读数无峰

51、值寸，剪切应进行到轴向应变为 15% 20%。 试验结束，先关闭周围压力阀，关马达，脱开离合器，转动手轮，将压力室降下， 翻开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，取出试件，描绘试样破坏寸形状并称 其质量，并测定土样含水量。6. 成果整理1按下式计算主压力差O1-C3=C*R*10/A a式中：闵一一大主应力kPa;03 小主应力kPa;C 量力环校正系数 N/0.01mm；R 量力环测微表读数 0.01mm；A a 试样剪切寸的面积 cm2； 2记录表格见实验报告 3强度包线的绘制以01-03的峰值为破坏点， 无峰值寸， 取15%轴向应变寸的主应力差作为破坏点。 以 法向应力为横坐标，剪应

52、力为纵坐标，在横坐标上以 01+ 03/2为圆心， 01-03/2 为半径，在T- O应力平面图上绘制破损应力图，并绘制不同周围压力下破损压力圆的包线，求出 其强度参数。试验六 岩石单轴抗压试验一、试验的目的：测定岩石的单轴抗压强度 Rc。当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单 位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏寸的最大载荷与垂直于加 载方向的截面积之比。本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。二、试样制备：1、试料可用钻孔岩心或坑槽探中采取的岩块。在取料和试样制备过程中，不允许人 为裂隙出现。2、 本次试验采用圆柱体作为标准试样，直径为5cm，允许变化范围为

53、 4.85.4cm, 高度为10cm，允许变化范围为 9.510.5cm。3、对于非均质的粗粒结构岩石， 或取样尺寸小于标准尺寸者， 允许采用非标准试样， 但高径之比宜为 2.02.5。4、制备试样时采用的冷却液，必须是洁净水，不许使用油液。5、对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石，应采用干法制样。6、 试样数量：每组须制备 3 个。7、试样制备的精度。(1) 在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。(2) 两端面的不平行度，最大不超过0.05mm。(3) 端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过 0.25。三、试样描述： 试验前的描述，应包括如下内容：1、岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小，