地基与基础实验

1、【实验一】土的基本物理指标测定一、密度试验土的密度测定方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等.环刀法适用于一般 黏性土；蜡封法适用于易碎裂的土或形状不规则的坚硬土； 灌水法和灌砂法适用 于现场测定原状砂和砾质土的密度。下面仅介绍环刀法。（一）试验目的测定土的基本指标.（二）仪器设备1. 环刀：内径为 61.8 0. 15mm 或 79. 8 0. 15mm,高度为 20 士 0. 016mm。2. 天平：称量500g，最小分度值0.1g;或称量200g,最小分度值0. 01g。3. 钢丝锯、削土刀、玻璃片、凡士林等.（三）操作步骤1. 取直径和高度略大于环刀的原状土样.放在玻璃片上。在天平上称

2、环刀质 量 rnl。2. 环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刀口向下放在土样上.用削土刀或钢丝锯将土样削成略大于环刀直径的土柱，环刀垂直下压，边压边削，直到土样上螬伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平，然后攘净环刀外璧，两端盖上玻璃片。m2。3. 将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀加土总质量4 计算土的密度：P =-（g/cm3）V V式中，V试样体积（即环刀内净体积）（m3）;m试样质量（g）;mi环刀质量（g）;m2环刀加试样总质量（g）。土的重力密度 丫 =gp=9.81 P（四）成果整理密度试验需进行两次平行测定，要求平行差值不大于0.03g/cm3,取其两次试验结果的平均值。试验记

3、录格式见表I。表1环刀号环刀质量m1试样体积V环刀加试样质量m2试验质量m密度P平均密度P二、天然含水量试验测定土的含水量常用的方法有烘干法和酒精燃烧法。下面介绍酒精燃烧法。（一）试验目的测定土的基本指标。（二）仪器设备1. 天平：称重2009,最小分度值0.01g。2. 无水酒精、称量盒、火柴等。（三）操作步骤1. 取5I0g试样，装人称量盒内，称湿土加盒总质量州将无水酒精注入放有m2。2.计算含水量：=卫二咚1OO%msm? m。试样的称量盒中，至出现自由液面为止，点燃盒中酒精，烧至火焰熄灭。一般烧 23次，待冷却至室温后称干土加盒总质量式中mw，ms-mO-试样中水质量（g）; 试样中土

4、粒质量（g）;-称盒质量（g）。（四）成果整理含水量试验也需进行两次平行试验测定。当 CD V4O%时，平行差值不得大于 1 %;当34O%,平行差值不得大于 2%。取两次试验值的平均值。试验记录 格式见表2。表2盒号称量盒质量mo湿土加盒总质量mi干土加盒总质量m2含水量3平均含水量、土粒相对密度（比重）试验测定土粒相对密度常用比重瓶法。比重瓶法适用于颗粒粒径小于 5mm的土, 对于颗粒粒径太于5mm的土，可采用虹吸筒法或浮称法。下面仅介绍比重瓶法。（一）试验目的 测定土的基本指标。 匚）仪器设备比重瓶（容量lOOmL）、天平（称量2OOg,最小分度值O OO1g）、温度计（量测 范围O5O

5、C,精度O5OC），煮沸设备（电炉或酒精灯）、其他（蒸馏水、滴管、 恒温水槽等）。试验图I为比重瓶示意图。（5（三）操作步骤1. 将比重瓶洗净、烘干，称比重瓶质量mO精确至O.OOIg；取烘干后的土约I 5g, 装入比重瓶内，称干土和瓶总质量 m3，精确至O.OOIg。2. 在装有干土的比重瓶中，注A蒸馏水至瓶的一半处，摇动比重瓶，使干土完 全浸于水中然后将瓶放在电炉（或酒精灯）上煮。煮沸时间砂土、粉土一般不少于 3Omin，黏性土一般不少于Ih。煮沸时间自悬液沸腾时开始算，煮沸时应常摇动 比重瓶，且注意悬液不能溢出瓶外。3. 将比重瓶放进恒温水槽内冷却至室温，注入煮沸过（排除气泡）的蒸馏水至

6、瓶 颈中部。待瓶内上部悬液澄清后，用滴管注人煮沸过的蒸馏水至瓶口，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称得比重瓶、水和土总质量m2精确至0. OOlg。然后立即量测瓶内水的温度t。量测时，应放在桌子上或用手指捏住瓶颈量测，不宜用手 握住比重瓶量测。4. 倒出悬液，洗净比重瓶.装满煮沸过的蒸馏水，并使瓶内温度与步骤3中 称量后测得的温度t相同，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称得比重瓶和水总质量mi精确至0. 001g。（四）成果整理计算土粒相对密度ds：,msPwtm3 - m。Pwtds =-； =-；+ m m2 Pw0m + m3 m m? Pw0式中 pt tc时水的密度（g/cm3）；IW0 4C时水的

7、密度，它等于1g/cm3；本试验需进行两次平行试验测定，取其平均值，要求平行差值不大于0. 02。试验记录格式见表3。.比it 瓶 号.温 度水密度比质S冋一瓶釧干土囂质量干土质量瓶加水 总质# m1瓶加水加+烏干土等体积的上料相对 密度*tlf.1 *1jfJi1总威fiJflSA1iC!DE=DCFGH-EF-GJ=誓就B111【试验二】黏性土的液限、塑限试验一、碟式仪液跟试验（一 ）试验目的用作细粒土分类依据和测定地基容许承载力的指标。（二 ）仪器设备碟式液限仪（见试验图2）、天平、盛土器、调土刀、称量盒、烘箱、干燥器等。oo3z试验图If碟：2支架t 3碟式液限仪庇座f 4蝎形轴（土样

8、（三）操作步骤1制备土样：取粒径小于0. 5mm黏性土样，分成若干份，各放人盛土器中， 分别加入不同数量的水，制备成不同稠度的试样，盖上湿布，静置一昼夜。若采 用天然含水量试样，可不静置。2. 将制各好的试样平铺于铜碟前半部，用调土刀将试样刮平，试样厚度为lOmm, 然后用开槽器经蜗行轴的中心沿铜碟直径将试样划开，形成V形槽。3. 以2转/秒的速度转动摇柄，使铜碟反复起落，击在底座上，直至 V形槽两 边的试样被振动而合拢长度为13mm时为止，记录击数N，取槽两边附近的试样 测含水量。4. 将不同含水量的试样（4-5）重复步骤2、3。（四）成果整理计算含水量n =匹咒100%ms式中D nN击下

9、试样的含水量；m w 试样中水的质量（g）;m s 试样中干土质量（g）。在半对数坐标纸上绘出数 N与含水量D n关系直线。取直线上击数为 25时对应 的整数数含水量为试样的液限D L。二、滚搓法塑限试验（一）试验目的 用作细粒土分类依据和测定地基容许承载力的指标：（123（1.二）仪器设备.毛玻璃板：尺寸宜为 200mM 300mm .天平：最小分度值 0.010.001g.直径为3mma的铁丝、卡尺、称量盒、蒸馏水、吹风机、滴管、酒精等;三）操作步骤从液限试验制备好的土样中取出约 30g，适当吹风调制成不粘手的土团。取出一小块土，捏成手指太小的椭圆形，放在毛玻璃棱上，用手掌轻轻滚搓。滚 搓

10、时注意手掌均匀施加压力于土条上。 在任何情况下，土条帮不允许产生中空现 象：2 .若土条搓成直径3mm时，产生裂缝并出现节节断裂，这时试样的含水量 即为塑限。取滚搓合格的土条35条，放人称量盒内，盖紧盒盖，测其含水量， 该含水量即为塑限CD P。由碟式液限仪法测得的液限 D L和滚搓法测得的塑限D P .可计算塑性指数 Ip，并进行土的定名。【试验三】土的压缩（固结）试验土的压缩试_殓通过测定土样的各级压力P作用下产生的压缩变形值，计算在 P作用下土样相应的孔隙比e,绘制土的压缩曲线，计算土的压缩系数口和压缩 模量E。一、试验目的测定土样的各级压力P作用下产生的压缩变形值；测定土样在各级压力P

11、作用下产生的孔隙比eo二、仪器设备压缩仪（见试验图3）、环刀、透水石、量表、天平、刮刀、钢丝锯、玻璃片、 秒表等。三、操作步骤（1）环刀取土，测环刀两侧余土的含水量和黏土相对密度。称环刀加土总质量 并计算试样的密度。（2）在压缩仪容器底析上放透水石，将土样放入护环，再在试样上放透水石和 加压盖板。将其置于加压框架正中，安装量表。（3）施加0.001N/mm的预压力，让试样与压缩容器各部分保持接触。调整量 表，使其指针指向0或某一整数。 记下量表读数，施加第一级荷载，同时开动秒表，以10min、20min、60min、 120min、23h、24h的时间顺序记下量表读数，直到沉降稳定。 记下稳定

12、读数后加第二级荷载。一般的加载等级为0.0125N/ mm 0.025N/ mm 0.05N/mrii 0.1N/mm 0.2N/mrr 0.4N/m 0.8N/mm 0.16N/mrr， 最后一级荷载应比地基土的计算压力大0.1 0.2N/mm试验图3应粥仪构造示怠 1荷栽（2加压活塞 耳一刚tt护玮1 15 透用石 Gi底唾；7 环刀k 8-透水石/四、成果整理（一）计算初始孔隙比eoe ds(1-%)Pw1計T-1式中,CD 0压缩前试样的含水量；d 。一一土粒的相对密度；P压缩前试样的密度（9 /cm3）；P水的密度（9 /C谕。（二）计算试样中颗粒净高hohs式中ho 一一试样的起始

13、高度，即环刀高度（mam）。（三）计算各级荷载下的孔隙比eie hs式中,hi 在荷载A的作用下压缩稳定后的试样高度。（四）绘制P声压缩曲线（见试验图4），并计算某一荷载范围的压缩系数 aa = ei -62（mm2/N）P2 -Pi（五）计算某一荷载范围的压缩模量EsFlEs压力p试验图4 mas ap）曲线【试验四】直接剪切试验直接剪切试验是的一种常用方法。一、试验目的测定土的抗剪强度指标。二、仪器设备直剪仪（见试验图5）、环刀、位移量测设备百分表、天平、削土刀、钢丝锯、 玻璃片、蜡纸、秒表等。.7- .aU-1 1J;YBLN; - - :/、7.s试強图咅应璧控制式直剪仪的构造Ift紬

14、I 2 昭r 3透水4 -白井農I 5洁如6 t7上样t找白分表t 9一量力环f 10-卜-盒三、试验步骤（1）将直剪仪的上下盒对正，然后由环刀切取土样。将环刀刀口向上，平口向下 对准剪切盒，再在试样上放一块透水石将试样徐徐推人剪切盒内。(2) 轻轻地施加垂直压力，开动秒表，均匀转动手轮(手轮的转速为0.8mm/min)，每转一圈记下量表读数，直到土样剪损为止，土样剪损的标志为：量力环 的量表读数有显著后退或量表读数不再增大。(3) 本试验至少取4个试样，分别加以不同的垂直压力进行剪切试验。试验 步骤同上。垂直压力一般可取 0.1N/m、0.2N/m、0.3N /m、0.4N/mm四、成果蔓理

15、1 .计算剪切应力t=CR(N / ram2)式中C量力环系数(N/mm/0.01mm)R 剪损时量力环中表读数(0.01mm)。2 .计算剪切位移 L=0. 2n 一 R (mm)式中0.2手轮每转一周，剪切盒位移 0.2mmn手轮转数。3 .绘制剪应力r与剪切位移 L的关系曲线，如试验图6所示，4 .绘制抗剪强度tf与垂直压力P的关系曲线，如试验图7所示。在tAL曲线上取各峰值点作为抗剪强度剪强度tf为纵坐标绘制tfP关系直线。 摩擦角书。tf，再以垂直荷载P为横坐标，抗 取直线截距为黏聚力 C,直线倾角为内击实试验对土进行击实。其目的在于测定击实击实仪：由击实筒和击实锤组成，如试验图8所

16、示。推土器：螺旋式的千斤顶。天平：称量200g，最小分度值O.OIg ;台称：称量5kg，最小分度值5g。【试验五】击实试验是使用轻型或重型击实仪，土的含水量与密度的关系，从而确定该土的最优含水量以及相应的最大干密度。一、试验目的测定土的最优含水量以及相应的最大干密主：二、仪器设备(1)(2)(3)(4)!K三、操作步骤（-） 试样制备（分子法和湿法两种）1 .干法将具有代表性的风干土样20kg，放在橡皮板上，用木碾碾散，过 5mm筛后 拌匀，测定其风干含水量；预估最优含水量 3 op（ 一般认为3 op=3 p+2）。预定5个 不同含水量，使各含水量依次相差约2%,其中各有两个大于和小于3

17、p, 一个接 近于3 po按各个预定含水量及土样原有含水量（由试验室给出，用下式计算各个 试样所需的加水量：mw m0l+gg);%；式中 m wm1m02.湿法试样所需的加水量（ 试样要求的含水量（ 风干土的质量（g）o将天然含水量的土样碾碎，过5mn筛，将筛下的土样拌匀，并测定土样的天然含 水量。根据土的塑限预估最优含水量， 选择5个含水量，视其大于或小于天然含 水量，分别将土样风干或加水制备一组试样。（二）试样击实轻型击实分三层击实，每层 25击；重型击实分五层击实，每层 56击；每层 试样高度应相等。击实后超出击实筒顶的试样高度应小于6mm（三）拆去护筒称筒和试样的总质量，精确至1g,并计算试样的湿密度。（四）用推土器将试样从筒中推出，取两块代表性的土样测定其含水量，其 平行差值不得大于1%四、成果整理（1）可计算试样的干密度刖。通过以上试验步骤的操作可得出不同试样的密度 和与之对应的含水量。按下式计算试样的干密度P：式中P试样的干密度（g/cm3）；p试样的湿密度（g/cm3）；31与试样的湿密度对应的试样古水量（），（2）依据不同试样的干密度及与之对应的含水量。在直角坐标上绘制干密度 和含水量的关系