土力学实验指导书

10土力学试验指导书土木工程2023目 录试验一 土的含水量试验试验二 土的容重和干密度试验〔环刀法〕试验三 A、液限、塑限试验〔用光电式液塑限测定仪法〕B、塑限试验〔搓条法〕

土的抗剪强度试验土的固结试验土的渗透试验试验一土的含水量试验一、目的本试验之目的在于测定土的含水量，借与其它试验协作计算土的干密度，孔隙比及饱和度等；并查表确定地基土的承载力。二、解释w105℃~110℃下烘至恒重时所失去水分的质量和到达恒值后干土质量〔本试验方法适用于有机物的含量不超过干土质量的5%的土，如有机物含量在5~10%之间的土，仍承受本方法时，应在记录中注明。三、仪器设备有盖的称量盒数只；0.01〔〕烘箱〔温度10~11℃；〔4〕有枯燥剂〔CC1a 2四、操作步骤

〕枯燥器。选取具有代表性的土样15~20克〔砂性土、有机质土为50克盒盖，称盒加湿土质量。翻开盒盖、放入烘箱，在温度105℃~110℃下烘干至恒值,烘的时间一般为：对砂性土68将烘好的试样同称量盒一并放入枯燥器内，让其冷却至室温。从枯燥器内取出试样，称盒加干土质量。本试验称量应准确至0.01克以上，同一试验进展两次平行测定，取其算术平均值。按以下公式计算含水量WWw 1 2 ×100%W W2w——为含水量，用%；W——称量盒加湿土质量，克；1W——称量盒加干土质量，克；2W——称量盒质量，克。2当含水量w401%；当含水量w402%。五、留意事项使用称量盒前，应先检查盒盖和盒底号码是否全都，觉察不全都时应另换相符者进展称量。使用天寻常不准用手拿砝码，记重量时不要忘读某一砝码，也不要将砝码的质量读错。1=1000烘干土从烘箱内取出时，切勿外露在空气中，以免干土吸取水蒸气。附：快速含水量试验法〔酒精燃烧法〕〔5~1020~30称盒加湿土质量。用滴管将浓度为95%以上的酒精注入称量盒内，直至盒中呈现自由液面为止，使酒精渗透试样。点燃酒精，烧至火焰灭。将试样冷却一分钟左右，重注入酒精，再重复烧两次。称盒加干土质量。按前面含水量计算公式计算含水量。留意事项①承受滴管加酒精于称量盒，酒精使用后应随时加盖，并使远离燃烧的称量盒。②燃烧的称量盒应放在瓷盘内，以免烧坏木板及桌面。③其次次加酒精于土中时，应等火焰完全熄灭后进展，切勿用酒精瓶倒入，以免火焰燃及瓶内酒精，发生爆炸危急。试验二土的容重和干密度试验一、目的本试验目的在于测定土的重度，借与其它试验协作以计算土的干重度，孔隙比及饱和度。二、解释土的重度是土单位体积的重量〔包括颗粒及水的重量〕，用符号表示，其单位以kNm3计，即g式中：——土的密度，kg , g——重力加速度〔m 。m3 s2三、仪器设备〔1〕6~8cm1.5~2cm；〔2〕0.01其它：修土刀、钢丝锯、玻璃板、凡士林等。四、操作步骤削平土样两端，在环刀内壁涂一薄层凡士林。将环刀装入压土器，刀口向下，放在土样上。用修土刀〔或钢丝锯〕将土样削成略大于环刀直径上小下大的土柱，然后用压土器把环刀垂直压下，边压边削，直至土样顶部伸出环刀约1cm左右时为止。削去两端余土，并修平土样。擦净环刀外壁余土，称环刀及土质量，准确到0.1克。本试验须进展两次平行测定，取其平均值。按下式进展计算：WW式中：W1

g

1 2VW2 gV cm30.03g/cm30.01g/cm3.结合含水量的测定计算干密度： d 1试验三 土的液限、塑限试验一、目的本试验的目的是测定粘性土的液限和塑限，从而算出塑性指数及液性指数，借以分类及确定土在自然状况下的状态，以备工程之用。2依据自然含水量与液限和塑限的比较，可以推断土属于哪种状态，并借此可查《建筑2〔又叫流限含水量的不同，它可处于不同的状态。液限相当于粘性土从液态转变到塑态的界限含水量。当粘性土的自然含水量大于液限时，土处于液态，反之处于塑态或固态。一、试验设备1、光电式液、塑限测定仪一副；2、调土刀一把；3、称量盒几个；4、分析天平一台〔感量0.01克；5、玻璃片、滴管、蒸馏水、凡士林、酒精等；6、电烘箱。二、光电式液塑限仪用途原理及仪器构造本仪器用以联合测定粒径＜0.5mm粘性土的液限和塑限，即当粘性土在可塑状态下的最大含水量和最小含水量。仪器承受电磁铁吸住圆锥仪，自动或手动把握磁铁吸放圆锥305微分尺通过光学系统放大后，在屏幕上准确显示。3三、使用与操作步骤31、试验前将要求液限的土〔自然含水量的或风干后的均可〕过筛孔为0.5mm直径的32、取土样假设干置于调土杯内，加蒸馏水，用调土刀反复拌合均匀，水量不宜过多或过少，以到达接近〔24试验课限于时间，拌合后即可进展试验。3、用调土刀将调拌均匀的土样少许装于钢杯内，用调土刀将土样压实，以排解气泡；再装入少许，连续压实。如此分层装压土样至高出杯面，再将土样齐杯顶刮平。刮寻常以一次刮平为宜，不得用刀在土面上反复涂抹。4、将钢杯放在液限仪的座上，涂凡士林一层于液限仪锥体尖处〔必需很薄，为此可在涂完凡士林后，用手指擦抹圆锥体一次，使留下一薄层〕5、调整底脚螺钉，使水准器水泡居中，接通电源；6/放“键，使“吸/放“指示灯亮；7、放入圆锥仪，使磁铁吸牢圆锥仪。应留意锥体玻璃片上有微分尺，通过光学系统放大后显示在屏幕上。按下“吸/放“键，电磁线圈通电后吸住锥体，投影屏上可清楚地看到放大后的微分尺，每一小格代表0.1mm，量程是0~23mm〔假设圆锥仪有晃动，则说明未吸好，应重吸好；8、转动微调旋纽，使投影屏零线与微分尺零线重合；9、选择圆锥仪落下方式。假设选择手动落下方式，则按下“手/自“键，使“手/自“指示灯灭，选择自动落下则相反；10、在“手动“状态下，放好调好土样的盛土杯，转动平台升降旋纽，使盛土杯上升，当土样与锥尖接触时，蜂鸣器发出一声讯响，此时停顿工作台上升，按下“吸/放“键，电磁线圈失电，此时圆锥仪下落，仪器自动计时，5秒钟发出讯响，此时马上在投影屏上读出圆锥仪入土深度；11、假设“手/自“灯亮时，当土样与锥尖一接触，电磁线圈失电，此时圆锥仪自动下落，并开头计时，512510mm时，表示土的含水量恰达液限，5度为2mm2mm，说明含水量小于塑限，需2mm时，说明含水量已超过塑限；12、转动平台升降旋纽，使盛土杯下降，取下圆锥仪与盛土杯；13、按下“吸/放“键，使“吸/放“指示灯亮；14、本试验须进展两次平行测定〔即再按步骤重作一次土的液限。这两次测的数值可能不同，但相差不得超过2%。注：用酒精燃烧法烘干四、留意事项1、试验时不得在土样下垫绝缘物，各键应轻按，以免损伤各键；2、四周不得有强磁场及强风；3、“使用与操作“局部消灭特别状况，按一下“复位“键，使仪器程序恢复正常，然后连续操作；4、微分尺、光学元件如有污点，可用脱脂棉沾无水乙醇或乙醚擦拭；5、留意保护锥尖，不得任凭转变圆锥仪平衡环外形；6、试验完后，要清擦锥尖、仪器面板等，应使整个仪器及用具保持清洁，并留意清查仪器附件及用具是否丧失。仪器附件有：1〕圆锥仪1〕盛土杯23〕环刀2〔4〕光源灯泡1只；5〕垫板3〔〕锥尖1只。五、按下式进展计算WWw或w 1 2100%L p W W2w或wL p

——液限〔或塑限%，W1

——称量盒加湿土质量〔g〕W2——称量盒加干土质量〔g，W ——称量盒质量〔g〕试验表项项符号盒盒+湿土质量盒+干土质量盒质量水质量土质量含水量平均值备注号别号〔%〕〔%〕液限塑限IL土分类名称自然含水量wIp状态五、另外的方法1、数据采集5秒钟内的入土深度，将所得数据在双对数坐标纸上〔以含水量为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标〕作相应的曲5秒钟内的入土深度为10mm对应的含水量即为10mm液17mm17mm2mm对应的含水量即为塑限。2、搓条法测土的塑限毛玻璃板一块；直径3mm的钢丝一段〔或卡尺一个；称量盒几个；分析天平一台〔感量0.01克；调土杯、调土刀、滴管、蒸馏水等；电烘箱〔或用酒精燃烧法〕操作步骤：试验前将土风干并通过直径0.5mm筛孔的筛。将过筛土样放入调土杯内，加蒸馏水调成不粘手的泥块，将泥块放在毛玻璃板上6mm的土饼。6mm3mm粗的铜丝进展比较。如土条搓至直径为3mm时，尚未消灭裂纹，即说明含水量高于塑限，应将土条捏成一团再搓；假设土条还未搓到直径为3mm时而消灭裂纹或断裂，即说明含水量小于塑限，应加水调匀再搓。如上反复滚搓，使土条正好搓至3mm直径，消灭裂缝并开头断裂为止，这时土条的含水量即为要求的塑限含水量。收集断裂的土条五六条以上〔质量约3~5克〕装入称量盒内，测定含水量。〔〔2%1%。IP

17，粉质土10IP

17。留意事项：塑限试验必需急躁细致地操作才能做好。大致搓到4mm左右消灭少许裂缝时方可连续搓成，否则即为过湿或过干，应重搓〔过干时应加水。在搓土条时，土条长度不应超过手掌宽度。过长宜分两段进展。进展搓条时宜稍加压力,但用力过大,土条成中空状态，这时应弃去重搓。试验四 土的抗剪强度试验一、目的本试验的目的在于测定土的内摩擦角及内聚力，以供计算承载力、评价地基稳定性及计算土侧压力等用。二、土的抗剪强度该面两侧土体发生滑动的最大阻力，这阻力由土的内摩擦力和内聚力所组成，可近似地用库仑公式表示如下：粘土性 f

tgc (kp)a a砂土 f

tg (kp)a a式中 ——土的抗剪强度 〔kp〕f a ——剪切面上土所承受的垂直压力，——土的内摩擦角〔度〕ac——土的内聚力〔kp〕a测定土的抗剪强度试验设备可分成两类：一类是具有能把握剪切面的仪器、其中广泛应用的是单剪切面应变把握式直接剪切仪和应力把握式直接剪切仪；另一类是三轴剪切仪。就土样剪切过程中孔隙水变化状况的不同，承受直剪仪的试验方法有：慢剪法加垂直压力使土样压缩到达稳定，然后以小于0.02mm／min度渐渐施加水平剪力，固结渗出的水能准时排出。快剪法加垂直压力后，以0.8mm／min3~5内剪断为止，整个试验过程中土样的含水量根本保持不变。固结快剪先加垂直压力使土样完全固结，然后快速施加剪力至剪断为止，在剪切过程中土样的含水量根本保持不变。选定剪切方法时，应尽量与土在工程中的状况相符。本试验承受应变把握式直接剪切仪作固结快剪。三、设备及仪器ZJ-2〔〕剪切推动座局部〕剪切盒局部〕kp kpkg 土样kN4001.275,2.55,5.1,7.65,10.230cm 21.2手轮速度仪器净重手轮每转推动杆位0.2mm50,100,200,300,500吊盘为第一级a32kg高2cm2、百分表〔0.01mm〕两只；3、停表一只。四、仪器操作说明1、仪器试用前，先校准杠杆水平〔调整件16平衡锤齐立柱件〔14〕的中间红线。210钢珠在导轨上放好，放上件18透水石，盖上传压板，放好钢珠1，调整件5传压螺钉与钢珠接触，使杠杆下沿抬至立柱的上红线左右〔假设试样未经预压，可略抬高些，杠杆下沿处于上下红线之间，出力都有在精度范围内。3、调整量力环、百分表对零。假设需测下沉量，则安装垂直百分表、并对零。4、按试验需施加垂直载荷，吊盘为一级荷重〔50kp 〕重复试验或连续试验中，无需a每次将砝码、吊盘取下，加荷时可左旋手轮乙，使支起的杠杆渐渐放下，卸荷时右旋手轮乙，使传压螺钉脱离钢珠，容器部件能自由取放为止。5、待土样到达固结要求时，拧出螺丝插销，以均匀速率转动手轮甲，进展剪切，假设量力环中的百分表指针不再前进，或有显著后退，表示土样已剪坏，登记所需数据。6、退回时，反方向旋转手轮甲，推动座上附有插销，以便每次试验完毕后，拔出插销，手旋推动杆，可快速退至原位。7、卸荷8〔1〕〔2〕应将仪器全部擦拭干净，金属外表涂薄油脂，以防锈蚀，还要定期翻开面板，在齿面、回转等处加适量黄油。五、试验步骤量取〔或抄录〕剪切面积，放好下盒中的透水石，再放好上盒，插上销钉。用切土器细心地切取原状土，并用小刀将土样两面修平，然后移置到剪切盒上，并对齐盒凹口，将另一块透水石放在土样上面，用手指均匀地推透水石使和土样一并压入剪力盒中。如系砂土，则用漏斗直接倒入盒中，厚约2~3cm，并用锤轻轻击至确定的孔隙比。再在砂面上放好透水石，每次装砂量应大致相等。将竖向加压横框置于活塞的钢球上，按规定的垂直应力用砝码加荷。预备好纪录纸和停表，拔去剪力盒销钉，剪切开头，转动手轮，快剪法把握每10100.2mm。连续转动手轮，直到土样剪断为，快剪法全部剪切过程在3~5取出土样，由〔2〕开头再作一次，取其平均值。六、计算原理借助应力钢环的变形，应用下式计算土的抗剪强度： Rf——剪应力kp，a0.01mm时,相应的在剪力盒中沿〔kpa0.01mm〕，取2.062.R最大变形值，即与该垂直荷重下的抗剪强度f七、记录及报告

相对应。按报告纸上表格填入记录数字。将以各种不同的垂直压力〔50、100、200、300kp 〕a所得之结果汇总，以(kpa

)为横坐标，及以各相应的剪切强度

(kpf

)为纵坐标，绘出剪切强度曲线〔图。由此即可求得内摩擦角和内聚力ckp。a八、留意事项计算需要施加的垂直荷重。百分表应装置稳固，并且有足够的伸缩余地。试样在每小时的压缩量不超过0.005mm时,视为稳定。剪切过程中应均匀旋转，不得有连续。剪切过程中不应使土样受振动。如系测定饱和土的抗剪强度，可先将土样在饱和容器中饱和，然后放入剪力盒内，再以水浸没，即可进展试验。在剪切过程中，当觉察应力钢环中百分表的读数不再变化或剪切位移达5mm时，此时说明土样已被剪断。拿下剪力盒时，应留意不要使盒下的钢球脱落。每种土应在3~5个不同的垂直压力下进展剪切，以绘制剪切图。在绘 ~f曲线时，假设觉察个别和其它点不在一条直线上，应去掉此点，而将其它各点连成直线。50100200300钢剪钢剪钢剪钢剪环应环应环应环应读力读力读力读力数数数数垂直压应力垂直压应力kP转数手轮总进程a转mmkpmmkpmmkpmmkpaaaa4试验五 土的固结试验一、试验目的本试验用于测定土的压缩性指标，主要包括土的压缩系数aC及固结系v cv数C 等，为估算建筑物沉降量及历经不同时间的固结度供给必备的计算参数。本次试验承受非饱和粘性土。v二、仪器设备30cm50cm2cm，使用杠杆加荷装置。三、试验步骤11kPa30kPa,12.5kPa,25kPa,50kPa,100kPa,200kPa,400kPa,800kPa,1600kPa,3200kPa〔即P＋DP〕100～200kPa。024h12h24h四、试验数据的整理与分析1、计算初始孔隙比e02、计算各级压力下，压缩稳定时的孔隙比ei：ppi〔kPa〕ei3、计算某一压力范围内的压缩系数a〔 〕，压缩模量E 〔MPa〕v S以上个式中的ds

s 为土粒的相对密度〔

为纯水在4C时的密度，w1w1一般取 〕，可在试验室承受