土力学实验报告

1、 土 工 试 验 报 告 班 级： 组 号：姓 名： 同组人： 成 绩： 河北工业大学土木工程学院 2016年5 月 18 日 试验一 土的基本物理指标的测定（一）记录 土样编号_ 班 组_ 试验日期_ 姓 名_ 1密度试验记录表（环刀法） 环刀号 环刀质量 / g 环刀加土质量 / g 土质量 / g 环刀容积 / cm3 密 度 / g/cm3 平均重度 / kN/m3 402 43.53 168.2 124.7 60 2.07 20.85 238 43.57 169.6126.7 60 2.10 2含水率试验记录表（烘干法） 盒号 盒质量 / g 盒加湿土质量 / g 盒加干土质量 /

2、g 水质量 / g 干土质量/ g 含水率 / % 平均含水率 / % A35 16.92 48.60 41.69 6.91 24.77 27.9 28.1 11815.55 50.19 42.57 7.62 27.02 28.2 3界限含水率试验 液限试验记录表（圆锥仪液限试验） 盒号 盒质量 / g 盒加湿土质量 / g 盒加干土质量 / g 水质量 / g 干土质量/ g 液限 / % 液限平均值 / % 142 15.87 42.13 37.37 4.7621.5 0.22 0.21 071 15.31 25.28 23.61.68 8.29 0.20 塑限试验记录表（滚搓法） 盒号

3、盒质量 / g 盒加湿土质量 / g 盒加干土质量 / g 水质量 / g 干土质量/ g 塑限 / % 塑限平均值 / % 128 16.6441.77 35.00 6.77 18.36 0.36 0.36 073 16.3352.00 42.46 9.54 26.13 0.36 液、塑限联合测定法试验记录表 圆锥下沉深度 / mm 盒号 盒质量 / g 盒加湿土质量 / g盒加干土质量 / g 水质量 / g干土质量 / g 含水率 / % 液限/ % 塑限/ % 3.2 A64 16.05 56.20 48.98 7.22 32.93 21.9 22 10mm 142 15.87 42.

4、13 37.374.76 21.5022.1 7.9 11815.55 50.19 42.57 7.62 27.0228.2 28.1 A35 16.92 48.60 41.69 6.91 24.77 27.9 17mm 16.9073 16.33 52.00 42.46 9.54 26.1336.5 36.7 128 16.64 41.77 35.00 6.77 18.36 36.9 注：圆锥下沉深度与含水率的双对数坐标关系曲线绘制于图 1 之中。 含水率 / % 图 1 圆锥入土深度与含水率关系曲线 （二）试验成果汇总和计算 1试验测定数据 = 20.85 kN/m3 w = 28.1 %

5、 w L = 36 % w p = 21 % 根据备注表 1，由 w L 查表得 d s = 2.72计算参数 e= (1+w)dsw /1= 0.65 Sr =wds /e=1.16 I P = w L w P = 15 I L = (w L w) / I P =0.527 3依上述计算结果判定 土的分类名称：粘性土 试验土样所处的状态： 可塑状态 （三）思考与分析 1土样烘干时，为什么要控制温度为 105110C？ 避免把强吸着水蒸发 2环刀尺寸（直径、高度、壁厚、容积）对试验成果有何影响？ 环刀的直径越大，高度越小，容积越大，实验的误差越小 3试分析搓条法的理论依据及存在的主要问题。 存

6、在主要问题：不容易掌握其方法，是要依据多年的经验来判断。备注：土粒比重与土的矿物成分有关，其值一般为 2.652.75，由于土粒比重的测定方法较为复杂。且同一地区、同类土的比重变化不大，故除重大建筑物外，一般可不做比重试验，而采用地区的经验值。当缺乏地区的经验值时，对于黏性土，可取d s = 2.702.75；对于砂土可取d s = 2.65。天津地区液限wL 和比重d s 关系如备注表 1 所示。 备注表 1 天津地区液限 wL 和比重 ds 关系表（录自天津市勘察院资料） wL / % 26 2628.628.730.6 30.734.234.336.236.337.637.745 45.

7、151.4 51.4 ds 2.69 2.70 2.71 2.72 2.73 2.74 2.75 2.76 2.77 试验二 颗粒分析试验（密度计法） （一）颗粒分析试验记录 土样编号_ 班 组_ 试验日期_ 姓 名_ 干土质量_30g_ 密度计号 7小于 0.075mm 土质量百分数_100% 量 筒 号 7试样处理说明_ 烧 瓶 号 7土粒比重_2.72_ 比重校正系数 CG_0.985_ 下沉时间 t /min 悬液温度 T /C 密 度 计 读 数 土粒落距 L /cm 粒径 d /mm 小于某粒径土质量百分数 X / % 小于 某粒径总土质量百分数 / % 密度计读数 R 刻度及弯液

8、面校正值 n 温度校正值 mT 分散剂校正值CD RM = R+n+ mT CDRH =RM CG1 2121 0 +0.3 -0.5 20.8 20.488 14.8990.051068.29 68.292 21 13 0 +0.3 -0.5 12.8 12.608 17.147 0.0387 42.03 42.035 21 7.5 0 +0.3 -0.5 7.3 7.190 18.6900.0256 23.97 23.9715 21 4 0 +0.3 -0.5 3.8 3.743 19.680 0.0107 12.48 12.4830 21 2 0 +0.3 -0.5 1.8 1.773

9、20.240 0.0077 5.91 5.9160 21 2 0 +0.3 -0.5 1.8 1.576 20.240 0.0054 5.25 5.25 绘图和计算 以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，颗粒粒径为横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线（见图 2），并根据颗粒分布曲线完成填写表 2。 思考和分析 1. 用密度计作颗粒分析时只是测定密度计浮泡中心处的悬液密度，为何可以代表全部悬液相应的密度？ 悬液的整体沉降的趋势是相同的和浮泡中心悬液密度变化基本相同，再加上温度校正、分散剂修正、刻度修正等，所以测定密度计浮泡中心处的悬液密度可以代表全部悬液相应的密度。2密度计法

10、作颗粒分析试验的误差原因分析，请选择。 （1）系统误差：由理论假设、所用仪器和规定的试验方法步骤不完善造成。 土粒刚开始下沉时为加速运动，V 常数 土粒并不是球形 土粒比重 ds 常数 密度计泡体积过大，影响土粒下沉 土粒下沉过程中互相干扰，且受器壁影响 用浮泡所排开范围内之悬液密度，代替密度计浮泡中心液面密度是近似的 （2）偶然误差：由试验操作不当造成 土粒称量不准或有损失 土粒分散不完全 搅拌不均匀 读数有误（R、T、t） 要求仔细体会，明白者在后面画（）、否则画（） 土粒直径 /mm 图 2 颗粒级配曲线 表 2 颗粒组成 颗 粒 组 成 / % 限制粒径 有效粒径 不均匀系数 土的类别

11、 0.075 0.0750.05 0.050.005 0.005 d 60 d 10 d 60 / d 10 6 41 530.0060 0.00240.0013 4.61 均粒土 试验三 固结试验 记录 土样编号_ 班 组_ 试验日期_ 姓 名_ 1含水率试验记录表 土样情况 盒号 盒质量 / g 盒加湿土质量 / g盒加干土质量 / g 水质量 / g 干土质量 / g 含水率 / % 平均含水率 / % 试验前 A6416.0556.248.987.2232.9321.9222.0214215.8742.1337.374.7621.522.13 2重度试验记录表 土样情况 环刀号 环刀质

12、量 / g 环刀+土质量/ g 土质量/ g 环刀容积 / cm3 密度 / g/cm3 重度 / kN/m3 试验前 41642.97167.17124.2602.0720.7 3压缩试验记录 试样初始高度 H0 = 20 mm 压缩容器编号： 土粒比重 ds = 2.59 计算初始孔隙比 e0 =s w(1+ w0 ) 1 = 0.53d 0各级加荷历时 / min 各级荷重下测微表读数 /mm 50 kPa 100 kPa 200 kPa 300 kPa 0 1120 2060 38120 48总变形量 S1 / mm 0.110.20.380.48仪器变形量 S2 / mm0.0249

13、0.03420.04560.0556试样变形量 S / mm 0.08510.16580.33440.4244变形后孔隙比 e 0.520.5170.5040.497 绘图与计算 1绘制压缩曲线（图 3） 垂直压力 p / kPa 图 3 试验压缩曲线 2计算压缩系数 a1-2 和压缩模量 E s1-2，并判定土的压缩性。 a12 =e1 e2/p2-p1=0.13 Es12 =1+e1/a12=11.67Mpa 本土样属于中等压缩土压缩性土。 思考与分析 1为什么加荷后要经过很长时间（往往 24 小时以上）变形才会稳定？ 答：在土的固结试验中，加上荷载以后，试样中会出现超静孔水压力，土的固结

14、过程也是超静空隙水压力的消散过程。消散的速度与土的性质有关。而对于在试验中所用的粘性土来说，这一过程需要很长的时间2固结仪中土样的应力状态与实际地基应力状态比较有何不同？在什么情况下两者大致相符，试举例说明。 固结仪中土样为完全侧限条件只会发生横向变形，而实际地基不能保证不出现横向变形的情况。在以下情况中两者大致相符水平向无限分布的均质土在自重应力作用下水平向无限分布的均质土在无限均布荷载下当地基可压缩土层厚度与荷载作用平面尺寸相比相对较小 3试验误差原因分析 土样代表性； 土样结构扰动； 室内外土样压缩条件不同； 设备及操作误差。 上述分析内容同学应仔细体会，明白者在后面画（），否则画（）。

15、 试验四 直接剪切试验 记录 土样编号_ 班 组_ 试验日期_ 姓 名_ 试验方法 试验前重度试验记录表 垂直压力 / kPa 环刀质量/ g 环刀+土质量 / g 土质量 / g 环刀容积 / cm3 密度 / g/cm3 重度 / kN/m3 备注 100 43.53166.86 123.33 60 2.06 20.19 200 43.57 168.26 124.69 60 2.08 20.38 300 43.70 166.43 122.73 60 2.05 20.09 400 42.88 166.46 123.58 60 2.06 20.19 试验成果 1剪切试验记录表（见表 3）。 2

16、绘制剪应力与剪切位移关系曲线（图 4）。 3绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线（图 5），并确定黏聚力 c 与内摩擦角 。 剪切位移 L / 0.01mm 图 4 剪应力与剪切位移关系曲线 表 3 直接剪切试验记录表 仪器编号_ 手轮转速_4_转/min 应变圈系数 K_1.522_kPa/0.01mm 垂直压力 p 100kPa 垂直压力 p 300kPa 剪切历时 4 分 15 秒 剪切历时 5分 15秒 抗剪强度 32.27kPa 抗剪强度 46.73kPa 手轮转数 （n） 百分表读数（R） / 0.01mm 剪切位移 （L） / 0.01mm 20 - 剪应力 （ ） / kPa K 手

17、轮转数（n） 百分表读数（R） / 0.01mm 剪切位移 （L） / 0.01mm 20 - 剪应力 （） / kPa K 1 1.818.22.741 3.216.84.872 4.235.86.392 5.234.87.913 6.253.89.443 6.253.89.444 8.271.812.484 7.772.311.725 9.390.714.155 9.290.8146 11.2108.817.056 10.7109.316.297 12.8127.219.487 12.2127.818.598 14.2145.821.618 14.7145.322.379 15.7164.

18、323.899 16.7163.325.4210 16.7183.325.4210 19.2180.829.2211 17.2202.826.1811 21.2198.832.2712 18.7221.328.4612 22.2217.833.7913 19.2240.829.2213 24.2235.836.8314 20.2259.830.7414 25.2254.838.3515 20.2279.830.7415 26.2273.839.8816 20.7299.331.5116 27.2292.841.3917 21.2318.832.2717 28.2311.842.9218 20.

19、7339.831.5118 29.7330.345.219 21.2358.832.2719 29.7350.345.220 19.2380.829.2220 30.2369.845.9621 18.2411.827.721 30.7389.3646.7322 18.2431827.722 30.2409.845.9623 18.7451.328.4623 30.2429.845.9624 18.2471.827.724 30.2449.845.96续表 3 直接剪切试验记录表 仪器编号_ 手轮转速_4_转/min 应变圈系数 K_1.522kPa/0.01mm 垂直压力 p 400kPa 垂

20、直压力 p kPa 剪切历时 4分 45 秒 剪切历时 分 秒 抗剪强度 56.62kPa 抗剪强度 kPa 手轮转数 （n） 百分表读数（R） / 0.01mm 剪切位移 （L） / 0.01mm 20 - 剪应力 （ ） / kPa K 手轮转数（n） 百分表读数（R） / 0.01mm 剪切位移 （L） / 0.01mm 20 - 剪应力 （） / kPa K 1 3.216.84.871 2 5.234.87.912 3 7.252.810.963 4 9.270.8144 5 10.789.316.295 6 13.7106.320.856 7 16.7123.325.427 8 2

21、0.2139.830.748 9 22.7157.334.559 10 25.2174.838.3510 11 27.2192.841.411 12 29.2210.844.4412 13 31.2228.847.4913 14 33.2246.850.5314 15 34.2265.852.0515 16 35.2284.853.5716 17 36.2303.855.0917 18 36.7323.355.8318 19 37.2342.856.6219 20 37.2362.856.6220 21 37.2382.856.6221 22 37.2402.856.6222 23 37.24

22、22.856.6223 24 37.2442.856.6224 垂直压力 p / kPa 图 5 抗剪强度与垂直压力关系曲线 黏聚力 c = 22.273 kPa 内摩擦角 =4.908 （三）思考与分析 1快剪、固结快剪、慢剪有什么区别？试举例说明快剪指标的适用范围？ 快剪 ：竖向力施加后，立即施加水平力，剪切速度很快，3-5分钟后土样剪切破坏，过程不排水。固结快剪 ：使土样先在法向力作用下达到完全固结，之后施加水平力剪切土样，过程不排水。慢剪 ： 使土样先在法向力作用下的达到完全固结，之后慢速施加水平力，1-4小时剪切破坏土样，过程有排水时间快剪指标的适用范围 ：适用于土体上施加和剪切过程

23、中都不发生固结和排水现象的情况2试分析应变式直剪仪的主要优缺点和可能造成误差的原因？ 优点 ： 直剪仪构造简单，操作方便缺点 ： 1剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏先从边缘破坏，在边缘发生应力集中现象。 2 试验中不能严格控制排水条件。 3 剪切过程中，土样剪切面逐渐减小，而计算剪切强度时却按照原来截面面积计算。试验五 三轴压缩试验 三轴压缩试验记录 试验日期 土样编号 班组 姓名 1不固结不排水三轴压缩试验记录表 第 1 页 试样直径 d 0 = 3.91cm 试样高度 h 0=8.0 cm 试样面积 A 0=12.28 cm2 试样体积 V 0 = 98.24 cm3 试样质量 m

24、0=188.4 g 试样密度0=1.92 g/cm3 测力计系数 C =13.7N/0.01mm 剪切速率1.5 mm/min 周围压力 3=100 kPa 序号 测力计读数 / 0.01mm 轴向荷重 / N 轴向 变形 / 0.01mm 轴向应变 / % 应变减量 校正后 试样面积 / cm2 主应力差 / kPa 轴向应力 / kPa R P = CR h h 11AA= 0111 3 =P / A 1 1 1.520.550.30.003750.9962512.16.116.2 1.723.290.60.00750.992512.18.118.3 1.926.030.91.1250.9

25、887512.20.120.4 2.230.141.21.50.98512.24.124.5 2.432.881.51.8750.9812512.26.126.6 2.635.621.82.250.977512.28.128.7 2.838.362.12.6250.9737512.30.130.8 341.12.430.9712.32.132.9 3.345.2133.750.962512.35.135.10 3.649.323.64.50.95512.38.138.11 3.953.434.25.250.947512.41.141.12 4.257.544.860.9413.44.144.1

26、3 4.561.655.46.750.932513.46.146.14 4.865.7667.50.92513.49.149.15 5.169.876.68.250.917513.52.152.16 5.372.617.290.9113.53.153.17 5.575.357.89.750.902513.55.155.18 5.778.098.410.50.89513.56.156.19 682.2911.250.887513.59.159.20 6.284.949.6120.8813.60.160.21 6.487.6810.212.750.872514.62.162.22 6.690.42

27、10.813.50.86514.63.163.23 795.911.414.250.857514.66.166.24 7.298.6412150.8514.68.168.第 2 页 试样直径 d 0 = 3.90cm 试样高度 h 0=8.0 cm 试样面积 A 0=12.25cm2 试样体积 V 0 = 98.00 cm3 试样质量 m 0=189.00 g 试样密度0=1.93g/cm3 测力计系数 C =13.7N/0.01mm 剪切速率1.5 mm/min 周围压力 3=200 kPa 序号 测力计读数 / 0.01mm 轴向荷重 / N 轴向 变形 / 0.01mm 轴向应变 / %

28、 应变减量 校正后 试样面积 / cm2 主应力差 / kPa 轴向应力 / kPa R P = CR h 11AA= 0111 3 =P / A 1 1 0.810.960.30.3750.9962512.8.208.2 0.912.330.60.750.992512.9.209.3 1.419.180.91.1250.9887512.15.481215.4814 227.41.21.50.98512.22.222.5 2.432.881.51.8750.9812512.26.226.6 2.635.621.82.250.977512.28.228.7 2.939.732.12.6250.9

29、737512.31.231.8 3.142.472.430.9712.33.233.9 3.649.3233.750.962512.38.238.10 454.83.64.50.95512.42.242.11 4.460.284.25.250.947512.46.246.12 4.865.764.860.9413.50.250.13 5.169.875.46.750.932513.53.253.14 5.575.3567.50.92513.56.256.15 5.980.836.68.250.917513.60.260.16 6.284.947.290.9113.63.263.17 6.690

30、.427.89.750.902513.66.266.18 6.994.538.410.50.89513.69.269.19 7.298.64911.250.887513.71.271.20 7.5102.759.6120.8813.73.273.21 8109.610.212.750.872514.78.278.22 8.1110.9710.813.50.86514.78.278.23 8.4115.0811.414.250.857514.80.556280.55624 8.5116.4512150.8514.80.280. 第 3 页 试样直径 d 0 = 3.90cm 试样高度 h 0=8

31、.0 cm 试样面积 A 0=12.25 cm2 试样体积 V 0 = 98.00 cm3 试样质量 m 0=187.6 g 试样密度0=1.91g/cm3 测力计系数 C =13.7N/0.01mm 剪切速率1.5 mm/min 周围压力 3=300 kPa 序号 测力计读数 / 0.01mm 轴向荷重 / N 轴向 变形 / 0.01mm 轴向应变 / % 应变减量 校正后 试样面积 / cm2 主应力差 / kPa 轴向应力 / kPa R P = CR h 11AA= 0111 3 =P / A 1 1 3.142.470.30.3750.9962512.34.334.2 3.750.

32、690.60.750.992512.41.341.3 4.156.170.91.1250.9887512.45.345.4 4.358.911.21.50.98512.47.347.5 4.663.021.51.8750.9812512.50.350.6 4.967.131.82.250.977512.53.567353.5677 5.169.872.12.6250.9737512.55.355.8 5.372.612.430.9712.57.357.9 5.778.0933.750.962512.61.361.10 682.23.64.50.95512.64.364.11 6.386.314

33、.25.250.947512.66.366.12 6.690.424.860.9413.69.369.13 6.994.535.46.750.932513.71.371.14 7.298.6467.50.92513.74.374.15 7.5102.756.68.250.917513.76.376.16 7.7105.497.290.9113.78.364378.36417 7.9108.237.89.750.902513.79.379.18 8.1110.978.410.50.89513.81.381.19 8.4115.08911.250.887513.83.383.20 8.5116.459.6120.8813.83.383.21 8.7119.1910.212.750.87