关于公路工程土工试验的教案

土力学学试验验多媒媒体教教学课课件大连民民族学学院综综合实实验中中心土工试试验Soilexperiments1土的密密度试试验2土土的的含水水量试试验3土土的的液塑塑限试试验4土的固固结试试验5土土的的直剪剪试验验6土土的三三轴剪剪切试试验1土土的的密度度试验验densitytest目的objectives测定土土在天天然状状态下下单位位体积积的质质量仪器设设备apparatus①符合合规定定要求求的环环刀；；②精度度为0.01g的天天平；；③其他他：切切土刀刀，凡凡士林林等。。（1））测出出环刀刀的容容积V，在天天平上上称环环刀质质量m1。（2））取直直径和和高度度略大大于环环刀的的原状状土样样或制制备土土样。。（3）环刀刀取土：在在环刀内壁壁涂一薄层层凡士林，，将环刀刃刃口向下放放在土样上上，随即将将环刀垂直直下压，边边压边削，，直至土样样上端伸出出环刀为止止。将环刀刀两端余土土削去修平平（严禁在在土面上反反复涂抹）），然后擦擦净环刀外外壁。（4）将取取好土样的的环刀放在在天平上称称量，记下下环刀与湿湿土的总质质量m2操作步骤procedure计算土的密密度①密度试验应应进行2次次平行测定定，两次测测定的差值值不得大于于0.03g/cm3，取两次试试验结果的的算术平均均值；②密度计算算准确至0.01g/cm3要求2土的含水量量试验用烘干法测测定土的含含水率目的①烘箱：采采用电热烘烘箱；②天天平：称量量200g,分度值值0.01g；③其其他：干燥燥器，称量量盒。仪器设备（1）取代代表性试样样，粘性土土为15——30g，，砂性土、、有机质土土为50g，放入入质量为m0的称量盒内内，立即盖盖上盒盖，，称湿土加加盒总质量量m1，精确至0.01g。（2）打开开盒盖，将将试样和盒盒放入烘箱箱，在温度度105———110℃的恒温温下烘干。。烘干时间间与土的类类别及取土土数量有关关。粘性土土不得少于于8小时；；砂类土不不得少于6小时；对对含有机质质超过10%的土，，应将温度度控制在65——70℃的的恒温下烘烘至恒量。。（3）将烘烘干后的试试样和盒取取出，盖好好盒盖放入入干燥器内内冷却至室室温，称干干土加盒质质量m2为，精确至至0.01g。操作步骤计算土的含含水量（1）计算算准确至0.1%；；（2）本试试验需进行行2次平行行测定，取取其算术平平均值，允允许平行差差值应符合合下表规定定。要求含水率（%）小于1010—40大于40允许平行差值（%）0.51.02.03土的液限、、塑限试验验测定细粒土土的液限、、塑限，计计算塑性指指数、给土土分类定名名，共设计计、施工使使用。目的①液塑限联联合测定仪仪：圆锥仪仪、读数显显示；②试样杯：：直径40—50mm，高30—40mm；③天平：称称量200g，分度度值0.01g；④④其他：烘烘箱、干燥燥器、铝盒盒、调土刀刀、孔径0.5mm的筛、凡凡士林等。。仪器设备液限锥式仪仪液塑限联合合测定仪（1）当采采用天然含含水量的土土样时，应应剔除大于于0.5mm的颗粒粒，然后分分别按接近近液限、塑塑限和二者者之间状态态制备不同同稠度的土土膏，静置置湿润。静静置时间可可视原含水水量的大小小而定。当当采用风干干土样时，，取过0.5mm筛筛的代表性性土样约200g，，分成3份份，分别放放入3个盛盛土皿中，，加入不同同数量的纯纯水，使分分别接近液液限、塑限限和二者中中间状态的的含水量，，调成均匀匀土膏，然然后放入密密封的保湿湿缸中，静静置24小小时。（2）将制制备好的土土膏用调土土刀调拌均均匀，密实实地填入试试样杯中，，应使空气气逸出。高高出试样杯杯的余土用用刮土刀刮刮平，随即即将试样杯杯放在仪器器底座上。。（3）取圆圆锥仪，在在锥体上涂涂以薄层凡凡士林，接接通电源，，使电磁铁铁吸稳圆锥锥仪。（4）调节节屏幕准线线，使初读读数为零。。调节升降降座，使圆圆锥仪锥角角接触试样样面，指示示灯亮时圆圆锥在自重重下沉入试试样内，经经5秒后立立即测读圆圆锥下沉深深度。（5）取下下试样杯，，然后从杯杯中取10g以上的的试样2个个，测定含含水率。（6）按（（2）-（（5）的步步骤，测试试其余2个个试样的圆圆锥下沉深深度和含水水率。操作步骤计算与制图图（1）计算算含水量（2）绘制制圆锥下沉沉深度h与与含水水量w的关关系曲线计算含水量量：①三点连一一条直线。。②当三点不不在一直线线上，通过过高含水量量的一点分分别与其余余两点连成成两条直线线，在圆锥锥下沉深度度为2mm处查得相相应的含水水量，当两两个含水量量的差值小小于2%，，应以该两两点含水量量的平均值值与高含水水量的点连连成一线。。③当两个含含水量的差差值大于或或等于2%时，应补补做试验。。（3）确定定液限、塑塑限在圆锥下沉沉深度h与与含水量w关系图上上，查得下下沉深度为为17mm所对应的的含水量为为液限wL；查得下沉沉深度为2mm所对对应的含水水量为塑限限wP，以百分数数表示，取取整数。塑性指数：：液性指数：：（4）计算算塑性指数数和液性指指数4土的的固结试验验目的测定试样在在侧限与轴轴向排水条条件下的变变形和压力力的关系，，变形和时时间的关系系，以便计计算土的压压缩系数、、压缩指数数、压缩模模量、固结结系数及原原状土的先先期固结压压力等。快速固结法法：规定试试样在各级级压力下的的固结时间间为1小时时，仅在最最后一级压压力下除测测记1小时时的量表读读数外，还还应测读达达压缩稳定定时的量表表读数。方法①三联固结结仪；②刮刮土刀、天天平、秒表表等仪器设备三联固结仪基本原理Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土样在压缩缩前后变形形量为s，整个过程程中土粒体体积和底面面积不变土粒高度在在受压前后后不变整理其中p根据不同压压力p作用下，达达到稳定的的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压压缩曲线操作步骤（1）按要要求取原状状样或制备备扰动土样样。（2）取环环刀样，测测试验前的的密度与含含水量。（3）在固固结仪底的的透水石上上放一滤纸纸，将环刀刀和土样放放入压缩仪仪，套上导导环，在土土样顶面放放上滤纸，，再加上透透水石，继继而放上传传压板与钢钢球，最后后将固结仪仪放在容器器板上。（4）安装装测微表并并调零（5）加荷荷。按50、100、200、400（kpa)四级荷荷重加荷，，每级荷载载历时10分钟，即即每级荷重重加上10分钟时，，记测微表表读数一次次，然后加加下一级荷荷载，依些些类推，直直到第四级级荷载施加加完毕为止止。1．首先装装好试样，，再安装量量表。在装装量表的过过程中，小小指针需调调至整数位位，大指针针调至零，，量表杆头头要有一定定的伸缩范范围，固定定在量表架架上。2．加荷时时，应按顺顺序加砝码码；试验中中不要震动动实验台，，以免指针针产生移动动。注意事项成果整理（1）按下下式计算土土的初始孔孔隙比2.计算试试样的颗粒粒（骨架））净高hs式中：h0—试样初初始高度（（mm）3.计算某某级压力下下变形稳定定后的孔隙隙比ei（MPa-1）式中Pi—某一级级荷重值，，MPa。。—某级压力下试样高度的累计变形量，mm；

式中：4.计算某某级压力下下的压缩系系数a1-2和压压缩模量Es（MPa））5.作孔隙隙比e和压压力p的关关系曲线以孔隙比e为纵坐标标，压力p为横坐标标，绘制孔孔隙比与压压力的关系系曲线。5土的的直剪试验验目的直接剪切试验验是测定土的的抗剪强度的的一种常用方方法。通常采采用4个试样样，分别在不不同的垂直压压力p下，施施加水平剪切切力进行剪切切，测得剪切切破坏时的剪剪应力τ。然后根据库库仑定律确定定土的抗剪强强度指标：内内摩擦角φ和粘聚力c。。快剪：在试样上施加加垂直压力后后立即快速施施加水平剪应应力。固结快剪：在试样上施施加垂直压力力，待试样排排水固结稳定定后，快速施施加水平剪应应力。慢剪：在试样上施施加垂直压力力及水平剪应应力的过程中中，均使试样样排水固结。。方法固结快剪试验验仪器设备（1）应变控控制式直剪仪仪：剪切盒、、垂直加压框框架、测力计计、推动机构构等；（2）位移计计（百分表））：量程5~10mm,分度值0.01mm；；（3）天平、、环刀、削土土刀、饱和器器、秒表、滤滤纸、直尺等等。1.切取试样：按工程需要用用环刀切取一一组试样，至至少四个，并并测定试样的的密度及含水水率。2.安装试样：对准上下盒，，插入固定销销钉。在下盒盒内放入一透透水石，上覆覆隔水蜡纸一一张。将装有有试样的环刀刀平口向下，，对准剪切盒盒，试样上放放隔水蜡纸一一张，再放上上透水石，将将试样徐徐推推入剪切盒内内，移去环刀刀。3.施加垂直压力力：转动手轮，，使上盒前端端钢珠刚好与与测力计接触触，调整测力力计中的量表表读数为零。。顺次加上盖盖板、钢珠压压力框架。每每组四个试样样，分别在四四种不同的垂垂直压力下进进行剪切。在在教学上，可可取四个垂直直压力分别为为100、200、400kPa。。操作步骤4．进行剪切：施加垂直压压力后，立即即拔出固定销销钉，开动秒秒表，以每分分钟4～6转转的均匀速率率旋转手轮（（在教学中可可采用每分钟钟6转）。使使试样在3～～5分钟内剪剪破。如测力力计中的量表表指针不再前前进，或有显显著后退，表表示试样已经经被剪破。但但一般宜剪至至剪切变形达达4mm。若若量表指针再再继续增加，，则剪切变形形应达6mm为止。手轮轮每转一圈，，同时测记测测力计量表读读数，直到试试样剪破为止止。（注：手手轮每转一圈圈推进下盒0.2毫米））。5．拆卸试样：剪切结束后后，吸去剪切切盒中的积水水，倒转手轮轮，尽快移去去垂直压力、、框架、上盖盖板，取出试试样。1．先安装试样样，再装量表表。安装试样样时要用透水水石把土样从从环刀推进剪剪切盒里，试试验前量表中的大大指针调至零零。2．加荷时，不要摇摇晃砝码；剪切时要拔出出销钉。注意事项成果整理1．按下式计计算各级垂直直压力下所测测的抗剪强度度：式中：τf—土的抗剪强强度，kPa；C—测力计率定定系数，kPa/0.01mm；R—测力计量表表最大读数，，或位移4毫毫米时的读数(0.01毫米)，，0.01mm。2．绘制τf～σ曲线6土的三轴轴剪切试验三轴剪切试验验是在三向应应力状态下，，测定土的抗抗剪强度参数数的一种剪切切试验方法。。通常用3～～4个圆柱体体试样，分别别在不同的恒恒定围压下，，施加轴向压压力，进行剪剪切，直至破破坏；然后根根据极限应力力圆包络线，，求得抗剪强强度参数。目的根据排水条件件不同，三轴轴剪切试验分分为不固结不不排水试验（（UU）、固固结不排水剪剪切(CU)和固结排水水试验（CD）。本试验验只作部固结结不排水剪切切试验。方法1.应变控控制式三轴剪剪切仪，由周周围压力系统统、反压力系系统、孔隙水水压力量测系系统和主机组组成。2.附属设设备：包括击击实器、饱和和器、切土器器、分样器、、切土盘、承承膜筒和对开开圆模。3.天平：：秤量200g，感量0.01g；；称量1000g，感量量0.1g。。4.橡皮膜膜：应具有弹弹性，厚度应应小于橡皮膜膜直径的1/100，不不得有漏气孔孔。仪器设备3.剪切试试样操作步骤1.试样制备备2.试样的的安装（1）本试试验需要3～～4个试样，，分别在不同同周围压力下下进行试验。。（2）试样样尺寸：最小小直径为φ35mm，最最大直径为φφ101mm，试样高度度宜为试样直直径的2～2.5倍。对对于有裂缝、、软弱面和构构造面的试样样，试样直径径宜大于60mm。（3）原状状试样制备，，应将土切成成圆柱形试样样，试样两端端应平整并垂垂直于试样轴轴，当试样侧侧面或端部有有小石子或凹凹坑时，允许许用削下的余余土修整，试试样切削时应应避免扰动，，并取余土测测定试样的含含水量。（4）扰动动试样制备，，应根据预定定的干密度和和含水量，在在击实器内分分层击实，粉粉质土宜3～～5层，粘质质土宜为5～～8层，各层层土料数量应应相等，各层层接触面应刨刨毛。（5）对制制备好的试样样，应量测其其直径和高度度。试样的平平均直径应按按下式计算：：（式中D1，D2，D3分别为试样上上、中、下部部位的直径））取余土，测定定含水率。1.试样制备备back（1）在压力力室底座上依依次放上不透透