土工实验指导书

1、土力学实验指导书攀枝花学院土木实践教学中心目 录实验总则一、土样采取二、密度实验三、含水率实验四、界限含水率实验五、相对密度实验六、击实试验七、压缩试验八、直接剪切试验九、渗透试验实验总则一、土工试验成绩单独评定,占理论课比重大概在20%左右。二、实验注意事项：1、 实验前学生必须预习实验原理实验指导书及实验报告的具体内容,准备思考题,编写实验提纲,不预习者,不准进行实验。不计实验成绩。2、 实验过程中学员应独立操作,认真思考,培养严格的科学作风。3、 实验过程中应注意技术安全,不得任意使用与本次实验无关的仪器设备,或任意搬动电门开关,以免造成事故。4、 爱护仪器,节约用水用电,注意实验室整洁

2、。实验完毕应清理仪器设备,打扫卫生。5、 原始记录不要随便涂改，试验报告要文字工整,计算正确,图表清晰,按要求写出分析说明,按时上交。三、实验计划安排(见下表)实验次数项目要求学时备注1土样采取和含水率、密度测定学生在野外实习中采取原状土样并会用烘干法在室内测含水率，用环刀法测粘土容重2液限、塑限试验掌握粘性土的液限、塑限测定及其用途23压缩试验掌握用压缩仪测定土的孔隙比与压力关系曲线确定压缩系数，判断土的压缩性。 2比重数据由实验室提供4直接剪切试验掌握用应变控制式直剪仪测定粘性土的内摩擦角和凝聚力及其用途2比重数据由实验室提供4渗透试验掌握用渗透仪测定粘性土的渗透系数25击实试验掌握用击实

3、仪测定击实曲线，求出最大干密度和最优含水量。2（四）实验参考书1、土工试验规程（SD128-88） 2、土工实验方法标准（GB/T50123-1999）一、土样采取 （一） 实验要求与说明土样是从土场、地基各部位取出的代表样品。根据实际工程需要可取原状土样或扰动土样。如果测定天然土基的性质则需取原状土样，即其天然结构未遭破坏，并具有天然含水量的土样。扰动土样即指结构破坏了的土样，凡是填方工程如土坝，土堤，土围堰等可取扰动土样。取样的的大小和数量根据各部分土在总量中的比例按权数确定按实际需要定。参阅土工试验规程。采样的土样需注明采取日期，土层部位，采土人员，并进行土样编号。 （二）原状土的采取工

4、程中一般有浅层和深层两种办法。浅层取样是在天然地面，地基的探坑，平洞内采取。操作方法如图1-1所示。首先在土上画一个直径大于15公分的圆，将圆以外的土削去，作成一个高30公分的土柱并将取土筒套在土柱上，其次即将土柱齐根切断、修平地面，盖上镀锌铁皮盖，再用浸好熔化石蜡的纱布条缠封缝隙，在布条上浇上熔化的石蜡以保持土样的天然状态和含水量。深层原状土样的采取是在钻孔内利用取土器进行。可参考工程地质勘探方面的资料 （三）扰动土的采取是在有代表的地点和土层中挖去50100公斤的土来装箱运至实验室备用。（一）实验目的测定土的密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理性质指标和工程设计以及控制施工质

5、量之用。（二）实验方法常用的测试方法有环刀法、蜡封法、灌砂法等。环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍应用。对易碎裂或含有粗颗粒、难以切削的土样可用蜡封法取一块试样称其质量后浸入融化的石蜡中，使试样表面包上一层蜡膜，分别称蜡加土在空气中及水中的质量，已知蜡的比重，通过计算便可求得土的密度。对难取原状试样的砂土、砂砾土和砾质土在现场可用灌砂法或灌水法求土的密度。（三）仪器及工具1.环刀：内径6.18厘米，高2厘米，体积为60立方厘米。2.天平：感量0.1克。3.其它工具：钢丝锯、刮土刀、玻璃片、凡士林油等。（四）实验步骤（环刀法）1.将环刀内壁涂一薄层凡士林油，并将其刃口向下放在土样上；2.切土

6、时用钢丝锯（硬土用刮土刀），沿环刀外壁将土样削成略大于环刀外径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，直至试样凸出环刀为止；3.用钢丝锯将环刀两端余土削去，再用刮土刀刮平两端，将试样两端余土留作含水率实验用；4.擦净环刀外壁，称环刀和试样合质量，准确至0.1克；5.按下式计算土的湿度和干密度： =计算至0.01。（五）注意事项1.用环刀切取试样，应尽量防止扰动，为避免环刀下压时挤压四周土样，要边压边削，直至土样伸出环刀，然后用刮土刀一次校平，严禁用刮土刀在土面上来回抹平，如遇石子等其它杂物空洞要尽量避开，如无法避开视情况酌情补土。2.本实验须进行两次平行测定，其平行差值不得大于0.03克/立方厘

7、米，其计算平均值，取两位小数（克/立方厘米）。（六）数据记录密度实验工程编号 实验者 土样编号 校核者 试样说明 天然原状土环刀湿土加环刀重（g）湿密度（g/cm3）含水率%干密度（g/cm3）湿土重（克）平均干密度（g/cm3）备注号数质量（g）容积（cm3）（七）思考问题1.环刀法适用于测定哪些土的密度？ 2.测定密度时为什么要边压边削？三、含水率实验 土的含水率是指土在温度100105摄氏度下烘至恒重时失去水分的质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。（一）实验目的测定土的含水率，以了解土的含水情况并提供计算土的干密度、土的孔隙比、饱和度及土的其它物理力学指标的基本参数。（二）实验

8、方法室内实验的标准方法为烘干法。在野外如无烘箱设备或要求快速测定含水量时，可以依据土的性质和工程情况分别采用下列方法：1.酒精燃烧法：取35克试样，用无水酒精浸湿燃烧至恒重，求其含水量。2.比重法：适用于砂性土。3.炒干法：适用于含砾石较多的土。4.实容积法：适用于粘性土。以下仅介绍烘干法。（三）仪器及工具1.温度能保持在100105摄氏度的电热烘箱；2.天平：感量0.01克；3.其它工具：称量盒及干燥器等。（四）实验步骤1.取代表性试样，粘性土约1530克，砂性土，约50g，放入称量盒内，盖好盒盖，立即称盒加湿土质量，准确至0.01克。2.打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105110摄氏度的恒温

9、下烘干。（烘干时间对于粘性土不得少于8h，对砂性土不得少于6h）。3.将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，精确至0.01g。4.按下式计算含水率5.本实验需进行两次平行测定，取两次测值的平均值。允许平行差值：含水率40时，允许平行差值不得大于1；含水率 40时，允许平行差值不得大于2。否则需重新测试。（五）操作注意事项含水率实验的结果是否准确，关键在于取土的代表性，一般从取密度实验环刀两端余土测试，这样有助于了解土层的真实情况和对实验成果的分析。取样的数量、温度及烘箱时间等均会影响实验精度，但可以人为避免。（六）数据记录含水率试验工程名称 实验者 试验方法

10、： 烘干法 校核者 试验说明、天然扰动原状土试验日期土样编号盒号盒加湿土重（克）盒加干土重（克）盒重（克）水重（克）干土重（克）含水率（）平均含水率（）备注年月日12722939.6432.197.007.6525.7930.43012721837.4530.357.006.9223.5329.43012743743.1034.067.009.0427.0423.4应重做1274633.4526.557.006.8019.6524.6应重做12767035.2829.257.006.0322.2527.727应重做12765743.7335.377.007.7628.3527.427土内夹有砂

11、及砾（七） 思考问题1.在含水率测定时如何选取具有代表性的试样？四、界限含水率试验（一）、实验目的 本试验的目的是测定细粒土的液限含水率和塑限含水率，并计算该土的塑性指数，确定该土的名称。本试验使用于小于0.5毫米颗粒组成的有机质含量不超过土颗粒干质量5%的土。（二）、实验方法液限实验，可采用圆锥仪法和碟式仪法两种，我国、前苏联东欧等国也多采用圆锥仪法，美国、日本等国多采用碟式仪法。塑限实验，可采用人工搓滚法。我们主要介绍液塑限联合测定法。液限、塑限联合实验是采用76g圆锥仪测落锥后5s时圆锥在不同含水率的土样中的入土深度。在双对数坐标纸上绘成圆锥入土深度和含水率的关系直线，在直线上查圆锥入土

12、深度为10mm处的对应含水率为液限，下沉深度为2mm处的对应含水率为塑限。（三）、试验设备：1. 光电式液，塑限联合测定仪，见图3-2。其主要组成部分如下： 圆锥仪：包括锥体，微分尺，平衡装置三部分。总质量为76g0.2g。圆锥用不锈金属材料精加工而成，锥角为300.2，锥尖磨损量不得超过0.3mm，微分尺量程为22mm，刻度距离为0.1mm，其顶端磨平，能被磁铁平稳吸住。 电磁铁部分：要求磁铁吸力大于1N（100gf）。 光学投影放大部分：包括光源，滤光镜，物镜，反光镜及读数屏幕。要求放大10倍，成像清晰。 升降座：可使试样杯升降一定距离，适合操作要求。 试样杯：内径40mm，高30mm。2

13、.其他：天平（称量200g，感量0.01g），烘箱，干燥缸，铝盒，调土刀，筛（孔径0.5mm）凡士林或润滑油，纯水等。（四）实验步骤：操作指南（现试验室所用联合测定仪）1、试样制备。取通过0.5mm筛的风干土样约400g分成三份，加不同数量的纯水将土样分别调成均匀土膏，然后放入密封的保温缸中，静置一昼夜。2、将已制备好的土样取出，调匀后密实地装入试样杯中（土中不能有孔洞），高出试样杯口的余土，用刮土刀刮平。3、将土样放在仪器的微调丝盘上，调好锥体刻读数为“零”，在锥尖附近涂抹凡士林，保持锥尖接触土壤表面。4、顺时针方向旋动旋钮，使圆锥在其自重作用下沉入土体，约十五分钟读出入土深度h1，精确至0

14、.01mm。5、改变锥尖与土样接触位置，重复3、4步骤得读数h2，h1和h2的差值不超过0.5mm。6、剔除锥尖处含有凡士林的土，取出锥体附近的试样不少于10g测定含水率。7、重复26步骤，测试另二种含水率土样的圆锥入土深度和含水率。操作指南（现规范通用仪器）1.液、塑限联合测定法实验可以采用天然含水率试样或风干试样。当采用天然含水率的试样时，应剔除大于0.5mm的颗粒，然后按接近液限，塑限和二者的中间状态分别制备不同稠度的土膏，静置时间可视原含水率的大小而定。当采用风干土样时，取通过0.5mm筛的代表性土样约400g分成三份，分别放入三个盛土皿中，加不同数量的纯水使土样分别达到（2）中所述的

15、含水率，调成均匀土膏，然后放入密封的保温缸中，静置一昼夜。2.将制备的试样搅拌均匀，填入试样杯中，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入实样杯中，填满后刮平表面。3.将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。4.调节屏幕准线，使标尺位于零刻度线处。调节升降座使圆锥仪锥尖刚好接触试样表面，圆锥仪在自重作用下沉入土内，经5s后测读圆锥下沉深度。5改变锥尖与土样接触位置，重复3、4步骤得读数h2，h1和h2的差值不超过0.5mm。6.将测试完毕的试样，挖去粘有润滑油的土，取锥体附近试样约15克，放入称量盒，测定其含水率。7.以相同步骤测试其余两个试样的圆锥下沉

16、深度和相应含水率。五、数据记录 液限、塑限联合实验工程名称 实验者 土样编号 计算者 试验日期 校核者 试样编号圆锥下沉深度盒号湿土质量m（g）干土质量m（g）含水率（%）塑限l（%）液限p（%）塑性指数IP土样分类1.按下式计算含水量： 100式中 含水量，%m湿土质量，gms干土质量，g计算至0.1%。2.将三个含水量与相应的圆锥下沉深度绘与双对数坐标纸上，三点连一直线，如图33中的A线。如果三点不在一直线上，通过高含水量的一点与其余两点连两根直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水量，如果差值不超过2%，用平均值的点与高含水量点做一直线，如图33中的b线，若含水量差值超过2%，应补做

17、实验。 图3-3圆锥下沉深度与含水量关系图六、思考问题.塑限状态下及塑限含水率时的土有何特性？五、相对密度实验（一） 实验目的相对密度是测定无粘性土的最大和最小孔隙比，用于计算相对密度，判断砂土的密实度。 （二）试验方法相对密度试验适用于透水性良好的无粘性土，是无粘性土处于最松状态的孔隙比与天然孔隙比之差和最松状态与最紧状态孔隙比之差的比值。最大孔隙比试验宜采用漏斗法和量筒法；最小孔隙比试验采用振动锤击法。（三）试验设备1漏斗及拂平器：包括锥形塞、长颈漏斗、砂面拂平器等。2振动叉和击锤：包括击球、击锤、锤座等。3其它：量筒、击实筒。（四）试验步骤1最大孔隙比（最小干密度）测定 锥形塞杆自长颈漏

18、斗下口穿入，并向上提起，使锥底堵住漏斗管口，一并放入1000ml的量筒内，使其下端与量筒底接触。 称取烘干的代表性试样700g，均匀缓慢地倒入漏斗中，将漏斗和锥形塞杆同时提高，移动塞杆，使锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面12cm，使试样缓慢且均匀分布地落入量筒中。试样全部落入量筒后，取出漏斗和锥形塞，用砂面拂平器将砂面拂平，测试样体积。 用手掌或橡皮板堵住量筒口，将量筒倒转并缓慢地转回到原来位置，重复数次，测记试样在量筒内所占体积的最大值。取上述两种方法测得的较大体积值，计算最小干密度。2最小孔隙比（最大干密度）测定 取代表性试样2000g，拌匀后分三次倒入金属圆筒进行振击，每层试样为圆

19、筒容积的1/3，试样倒入圆筒后用振动叉以每分钟往返150200次的速度敲打圆筒两侧，并在同一时间内用击锤锤击试样，每分钟3060次，直至试样体积不变为止。如此重复第二、第三层。 取下护筒，刮平试样，称圆筒和试样总质量，算出试样质量，计算最大干密度。注意事项：砂土的最大孔隙比和最小孔隙比必须进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.3g/cm3，并取两次测值的平均值。（五）数据记录与分析相对密度试验记录表工程名称 土样说明 试验者土样编号 试验日期 校核者试 验 项 目最大孔隙比最小孔隙比试 验 方 法漏斗法振打法试样质重(g)1000100017151710试样体积(cm3)700710

20、10001000干密度(g/cm3)1.431.411.721.71平均干密度(g/cm3)1.421.715比重Gs2.652.65孔隙比e0.8660.545天然孔隙比eo0.689相对密度Dr0.5511最小干密度的计算：式中： 试样干质量，g；试样最大体积，cm3； 2最大孔隙比的计算：式中： 水的密度，g/cm3；土粒比重。3最大干密度的计算：4最小孔隙比的计算：5相对密度的计算：或 式中：相对密度； 天然孔隙比； 天然干密度（或填土的相应干密度），g/cm3六、渗透实验（一）实验目的 渗透是水流经多孔介质的现象.若土中渗透水流呈层流状态,则渗透速度与水力坡降成正比.当水力坡降等于1

21、时的渗透速度,称为土的渗透系数.渗透系数是估算土工建筑物内与地基的渗流量,饱和条件下土工建筑物与地基内的渗水流速,以及选择筑坝土料的重要指标.（二）实验方法分为常水头渗透实验和变水头渗透实验，常水头渗透实验适用于粗粒土，变水头渗透实验适用于细粒土。（三）仪器设备1.STQY1-3型改进型渗压仪（见图4），其主要部分包括：（1） 压力源与传压系统；（2） 气缸调压稳压系统；（3） 引水系统。 2.无空气水。3.量筒: 容量100立方厘米,精度1立方厘米。4.其他: 秒表,温度计,凡士林,修土刀等。（四）操作步骤: 1.按工程需要,取原状土或制备成所需状态的扰动土样,按前述容重实验中环刀取土的方法

22、操作,修平环刀上下土样突出的部分,但不得用刀在土样两端反复涂抹,切削试样时应根据要求将环刀刃口垂直或平行于土的天然层面。 2.测定试样容重,并取削下的余土测定含水率。 3.将容器套筒内壁涂上一薄层凡士林,然后将装有试样的环刀推入套筒,并压入止水垫圈.刮去挤出的凡士林.装好带有透水石和垫圈的上下盖,并且用螺丝拧紧,不得漏气漏水。4.把装好式样的容器的进水口与供水源装置连通，关止水夹。使供水瓶注满水，直至供水瓶的排气孔有水溢出时为止。5把容器侧立，排气管向上，并打开排气管管夹。然后打开止水夹及进水口管夹，排除容器底部的空气，直至水中无夹带气泡溢出为止。关闭气管管夹，平放好容器。6.在不大于200c

23、m水头作用下，静置某一时间，待上出水口有水溢出后，开始测定。 7.当采用变水头时，将水头管充水至需要高度后，关止水夹，开动秒表，同时测记起始水头h1，经过时间t后再测记终了水头h2(每次测定的水头差应大于10厘米)。如此连续测记23次后，再使水头管水位回升至需要高度，再连续测记数次，前后需6次以上，试验终止，同时测记试验开始时与终止的水温。 8.当采用常水头时打开止水夹，开动秒表，同时用量筒接取出水口处时间t的渗水量，并测记水头h及水温TC,如此重复测记6次以上，每次定的水量，应不少于5.0cm3。（四）数据记录变水头渗透试验记录工程编号 土样说明 土样编号 测压管断面积仪器编号 试样长度 试

24、样断面积 孔隙比试验者 计算者 试验日期 校核者 开始时间t1日时分24-8-3024-9-3024-10-3024-11-3024-13-3024-14-30终了时间t2日时分24-9-3024-10-3024-11-3024-13-3024-14-3024-16-30经过时间t秒360036003600340036003400开始水头h1厘米323.2316.6310.8305.6349.6343.4终了水头h2厘米316.6310.8305.6397.0343.4335.00.00006630.00006630.00006630.00004420.00006630.00004420.00

25、900.00780.00730.01240.00730.0107水温T时的渗透系数KT10-7厘米秒5.975.174.855.494.854.74水温T5.05.05.06.06.06.0校正系数1.161.161.161.121.121.12水 温10时的渗透系数K1010-1厘米秒6.946.005.626.155.435.30平均渗透系数K1010-2厘米秒5.91常水头渗透试验记录工程编号 试样长度 土样编号 试样面积仪器编号 孔隙比 图样说明 试验日期试验者 校核者 开始时间t1中了时间t2经过时间t渗透水量v渗透水头h水温T时的渗透系数KT水温T 校正系数水温10时的渗透系数K1

26、0平均渗透系数K10时分秒时分秒秒立方厘米厘米10-1厘米/秒10-4厘米/秒10-2厘米/秒2-20-008-28-0048015152.595.01.163.012-30-008-45-4094028152.485.01.162.888-50-209-06-1895030152.596.01.122.909-15-009-45-50185055152.466.01.122.7610-00-0010-07-5940916152.766.01.123.0910-12-0010-20-0048015152.596.01.122.902.921.按下式计算渗透系数: 或 注：每次测定的水头应大于1

27、0厘米.对较粘的试样或较密实的试样,测记时间可能长,为避免测试过程中水温变化较大,影响实验结果,规定每测试一次,应在34小时内完成.如不能满足上述要求,可加大作用水头或改用负压法.测试时,如发现水流过快,应检查试样及容器漏水或试样集中渗流现象。有,则应重新制样,安装。式中: 水温TC时的土的渗透系数,厘米/秒; 测压管的断面积,平方厘米; 试样的断面积,平方厘米; 试样长度,厘米; 水头自降到所经的时间,秒; 测压管中开始水头,厘米; 测压管中终了水头,厘米; 时间内的渗透流量,立方厘米; 常水头,厘米. 2.按下述公式计算标准温度20C时的渗透系数。 式中: 标准温度时土的渗透系数,厘米/秒

28、; 实验温度为TC时土的渗透系数,厘米/秒; TC时水的动力粘滞系数，克秒/平方厘米; 20C时水的动力粘滞系数,克秒/平方厘米. 比值与温度的关系见表61. 3.取测得的六个(或四个)渗透系数较接近的数个求其算术平均值.（六）思考问题 1. 测定土的渗透系数有何用途? 2. 试样孔隙中如果有空气对测定成果有何影响? 3.孔隙比与渗透系数有何关系? 4.土的渗透性在土坝设计中起何作用?表61 水的动力粘滞系数比值 温度（TC）比值温度（TC）比值温度（TC）比值5.01.50112.51.21120.01.0005.51.47813.01.19420.50.9886.01.45513.51.1

29、7621.00.9766.51.43514.01.16821.50.9647.01.41414.51.14822.00.9587.51.39315.01.13322.50.9438.01.37315.51.11923.00.9328.51.35316.01.10424.00.9109.01.33416.51.09025.00.8909.51.31517.01.07726.00.87010.01.29717.51.06627.00.85010.51.27918.01.05028.00.83311.01.26118.51.03829.00.81511.51.24319.01.02530.00.79

30、8121.22719.51.01231.00.781 七、压缩实验（一）实验目的压缩实验的目的是测定一般粘性土在侧限和排水条件下,承受荷载时的稳定压缩量和固结过程,绘制孔隙比与压力的关系曲线(即压缩曲线)或沉降量与时间的关系曲线(即固结曲线),最后确定压缩系数和压缩模量等。对于天然地基需采用原状土,对于填土则要求控制一定密度,湿度制备试样。试样应根据土的实际工作条件,在饱和或非饱和的情况下进行。如试样不经饱和,则不必测定固结过程。（二）实验方法固结实验根据工程的不同需要，可采用标准固结实验或快速固结实验。（三）仪器设备:1.杠杆式压缩仪:加压设备和压缩容器,图61,62 所示环刀面积50平方厘

31、米或30平方厘米，高2厘米。 2.天平：感量0.01及0.1克。3.测微表：最大量距10毫米，精度0.01毫米。4.其他：秒表，烘箱，削土刀，称量盒，滤纸，脱脂棉花，凡士林等 （四）实验步骤 1.用环刀取土，先将土样用钢锯或削土刀整平其两端，如为原状土样，取土方向应与天然受荷方向一致。将环刀内壁涂一层凡士林，刃口向下放在土样上。2.为了不扰动原状土的结构，用钢丝锯或削土刀将土样削成略大于环刀外径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削直至土样凸出环刀为止，用钢丝锯将两端余土削去并用削土刀刮平，刮平时不允许在土面上往返涂抹。3.擦净环刀外壁，称环刀加土样质量，准确至0.1g，求其密度。在试样的两端，

32、各放一张湿滤纸，暂放一边待用。4.将底环放入压缩容器内，底环内放入一块大的湿透水石，再放一块护环，并将带有环刀的试样小心装入护环内，然后在试样上放一块小湿透水石，最后放加压盖板，抬高横梁，将装有试样的容器对准加压横梁正中，安装量表。5.为了使试样与仪器各部件之间接触良好，应予施加1kPa小砝码，然后调整量表（使其短针调至5mm，长针调至0）。6.加荷等级50，100，200，400kPa四级荷重。加第一级荷重（50kPa），退去预压荷重。如试样为饱和土则在加荷后立即向容器内注水至近满，如属非饱和土，则在加荷前用湿布围住加压盖板及透水石周围，避免水份蒸发。7.经过一小时后，记录该级荷重下量表读数

33、（即试样与仪器的总变形量）并立即施加第二级荷重，再经过一小时后，记录第二级荷重下量表读数，依次重复上述步骤，分别施加第三、第四荷重并记录相应的读数，最后第四级荷重（即400kPa），除记录一小时读数外还需记录24小时的读数。8.实验结束后，迅速拆除仪器各部件，取出试样，放入烘箱烘干，测定试样含水率。注：学生做试验时，按教学试验时数要求在较短的加荷时间间隔顺次加100、200、400kPa的第二级至第四级荷载（注意：荷载系累计数），在加每级荷载前测记测微表读数，记下最后一级荷载下的规定时间的测微表读数后，加荷工作便告完成。（五）数据记录 1.按下式计算实验开始试样的孔隙比。 式中: 土粒比重,

34、实验开始时的含水量,%; 实验开始时试样的密度,克/立方厘米; 水的密度,克/立方厘米 。 2.按下式计算单位沉降量: 式中: 在某一荷载下的单位沉降量,毫米/米; 在某一荷重下的试样总变形量,等于该荷载下测微表的读数减去该荷重下的仪器变形量,毫米。 实验开始时试样高度(等于环刀高度),毫米. 3.按下式计算各级荷重下,压缩稳定后的孔隙比: 或 式中: 为试样加荷压缩后稳定高度; 为试样土粒净高. 4.按下式计算压力从到时的压缩系数,。及压缩模量(公斤/平方厘米). 5.以孔隙比e纵坐标,压力P为横坐标,绘制孔隙比与压力关系曲线.(见图7-3). （五）数据记录压缩试验（一） 各级荷重作用时间

35、(分)各级荷重作用下测微表读数(毫米)5010020030040080000.00.9661.3581.8662.2850.250.4101.0141.4451.9972.38510.5101.0521.5222.0352.4052.250.6021.1071.5902.0692.42340.6821.1401.6442.0982.4386.250.4491.1681.6882.1202.45090.8041.1921.7222.1402.46012.250.8341.2081.7482.1572.470160.8591.2281.7662.1692.48020.250.8691.2321.7

36、822.1822.488250.8761.2401.7942.1922.49530.250.9811.2471.8062.2022.500360.9961.2531.8132.2102.50342.250.9961.2581.8202.2192.515600.9021.2811.8362.2332.53023小时0.9661.3551.9922.3522.63624小时0.9661.35881.9462.3552.640总变形量(毫米)0.9661.3581.9462.3552.640仪器变形量(毫米)0.0400.0500.06200.0700.074试样总变形量(毫米)0.9261.308

37、1.8862.2852.566 压缩试验（二）试样原始高度 实验前土样孔隙比e0=1.40试样土粒净高 毫米荷重级别 kPa 20100200300400试样总变形(毫米) 0.9261.3081.8862.2852.566压缩后试样高度 (毫米) 19.07418.69218.11417.71517.436压缩后孔隙比 0.950.910.850.810.78单位沉降量 毫米/米46.3065.494.3114.5128.0压缩系数 0.060.060.040.030.025压缩模数 3434516881.6八、直接剪切实验（一）试验目的土的抗剪强度是土在外力作用下滑动时，在剪切滑动面上所具

38、有抵抗剪切的极限强度。直接剪切实验目的是测定土的抗剪强度与垂直压力的关系，以确定土的内摩擦角及凝聚力c的数值。（二）实验方法直剪的室内试验常用的为应变控制式直剪仪、应力控制式直剪仪。剪切的方法有快剪（不排水剪），固结快剪（固结不排水剪）即慢剪（排水剪）等。可以根据工程的实际情况选用。（1）快剪实验（q）是在试样上施加垂直压力后，立即施加水平剪切力。在剪切过程中不允许排水，称不固结不排水剪。（2）固结快剪实验（cq）是在试样上施加垂直压力，待排水固结稳定后，施加水平剪切力。在剪切过程中不允许排水，称固结不排水剪。（3）慢剪实验（s）是在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中均应使试样排水固结，称

39、固结排水剪。以下只介绍应变控制式直剪仪快剪法。（三）仪器设备1.应变控制直接剪切仪。仪器的主要部分：（1）剪切盒：分上下两盒，上盒一端顶在量力环的一端，下盒与底座连接，底部放在两轨道的滚珠上，可以滚动。（2）垂直加压框架，水平剪切力杠杆：配合一套定量砝码施加垂直荷重。（3）量力环：通过旋转手轮，推进螺杆移动下盒施加力，从量力环变形间接求出水平剪切力的大小。图8-1 应变控制式直剪仪示意图2.侧微表：精度0.01毫米；3.天平：感量0.1克和0.01克各一架；4.秒表；5.其它：土盒、蜡纸、削土刀、钢丝锯。（四）实验步骤1.用环刀切取土样。原装土样应将试样按天然层面翻转180度，刃口对准土面用环

40、刀切取试样（保持原状结构），在削土过程中细心观察试样有无空洞，含砂粒及草根等物，并进行描述。共切取四块试样为一组备用。2.将剪切盒内擦净，上下盒之间涂一薄层润滑油，并对准上下盒口插入固定销，使上下盒固定，并在下盒放入一不透水板。3.试样上下两面各放滤纸一张，环刀平口向下对准剪切盒，在试样上放一块不透水板，然后缓慢将土样推入剪切盒，并移去环刀（这时土就恢复原层面）。4.顺次放上加压板、钢珠和加压框架，徐徐转动手轮使剪切盒前端钢珠和量力环刚好接触（量表指针微动），调整量表大针为零。5.顺次加上加压盖板，钢珠，压力框架。每组四个试样，在四种不同垂直压力p下，进行剪切实验，按规定加垂直荷重（一般采用5

41、0，100，150，200kPa），各个垂直压力可一次轻轻施加，若土质松软，也可分次施加以防土样挤出。6.加荷后，拨去固定销，开动秒表，以每分钟612转的速度匀速转动手轮，手轮每转动一圈读一量表读数，直至剪切破坏为止（手轮每转推进0.2mm）。7.破坏标准：（1）量表读数不再增加（三个以上读数不变）；（2）量表读数减小；（3）或剪至剪切位移达到6mm（即手轮转动25转）。8.剪切结束后，倒转手轮，迅速拆去砝码、加压框架等，取出试样并在剪切面上用钢丝锯切开，观察有无砂粒、硬块、草根等，供绘制曲线时参考。9.重复上述步骤，进行其它压力下的剪切实验。（五）数据记录与分析直接剪切试验（应变控制式直接剪

42、试验）手轮转数（次）量力环内测微表读数0.01毫米剪切变形0.01毫米剪应力公斤/厘米2手轮转数（次）量力环内测微表读数0.01毫米剪切变形0.01毫米剪应力公斤/厘米2（1）（2）（3）=20（1）（2）（4）=（2）C（1）（2）（3）=20（1）（2）（4）=（20C11.6018.40.12123.1397.01.4329.031.00.562223.3416.71.454311.049.00.682323.6436.41.47412.567.50.782424456.01.4951486.00.872524.5475.51.52614.5105.00.902624.5495.51.5

43、2715.3124.70.952724.5515.51.52816.6143.41.032824.8535.21.54917163.01.052924.8555.21.541017.6182.51.09301118.3201.7101.18321319.7240.31.12331420.0260.01.24341520.8279.21.29351621.2298.81.31361721.8318.21.35371822.2338.21.38381922.8347.81.38392023377.21.42401.根据下式计算应变控制式直剪仪所测得试样的剪应力及剪切位移。

44、 =CR式中 剪应力,kPa(kg/2);C量力环率定系数,kPa/0.01(kg/2 0.01);R量力环量表读数，0.01；剪切位移，0.01;n手轮转数。2.以剪应力为纵座标，剪切位移为横座标绘剪应力与剪切位移l关系曲线，见图82。图82 剪应力与剪切位移关系曲线3.选取剪应力与剪切位移l关系曲线上的峰值点或稳定值作为抗剪强度S。如图82中曲线上的箭头所示。如无明显峰点，则取剪切位移l=4处的剪应力作为抗剪强度S。4.以抗剪强度为纵座标，以垂直压力P为横座标，绘制抗剪强度S与垂直压力P的关系曲线，如图83所示。根据图上各点，绘一视测的直线。直线的倾角为土的内摩擦角，直线在纵座标轴上的截距

45、为土的凝聚力C。（六）思考问题：1.慢剪、快剪、固结快剪等方法各相当于实际工程中的什么情况？2.为什么要均匀转动手轮？手轮向前转动对量力环起什么作用？3.直剪试验用来测量土的抗剪强度有什么优点和缺点？剪切试验成果表垂直压力50100200300400试样干容重1.601.501.601.601.60试样孔隙比e0.700.700.700.700.70抗剪强度0.560.801.452.002.51图8-3 抗剪强度S与垂直压力P的关系曲线九、击实实验（一） 实验目的 本实验的目的是用击实仪在一定击实次数下测定土的最大干密度和最优含水量,借以了解土的压实性质。（二） 实验方法国内常用的击实仪是普氏击实仪。轻型击实的单位体积击实功约592.2，重型击实实验的单位体积功约2684.9。轻型击实实验分三层击实，每层25击；重型击实实验分五层击实，每层56击，若分三