土力学试验指导书

1、土力学试验指导书学 院： 班 级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 云南农业大学水利学院云南农业大学 土力学试验指导书实验一 流限、塑限试验一、流限的测定土的流性界限（简称流限）是土从塑性状态进行流性状态时的临界含水量。测定粘性土的流性界限，是为了区别土的种类，供计算塑性指数(IP)、液性指数(IL)。粘性土分类及计算地基容许承载力之用。下述方法适用于有机质含量小于5%的土。1、主要仪器设备 (1)锥式流限仪(锥体总重为76克±0.2克，锥体顶角30°，高25毫米，在10毫米处有一环形刻度；）(2)天平（感重0.01克）；(3)称量盒、烘箱等。 2、试验步骤 (1)取天

2、然湿度的土样（土中若含有较多大于0.5毫米的颗粒及夹杂物时，应将其风干研磨过0.5毫米筛)加洁净水调成糊状。(2)如土含水量较小或采用风干土进行试验，在加水调匀后用湿布覆盖静置约12小时方可进行试验。(3)将配好的试样分层填入流限仪的试杯中(填装时勿使土内有气泡)。用调土刀将多杂土刮去，使其与杯口齐平，土面光滑平整不应有张开裂缝出现；在刮之余土时不得用刀在土面上反复涂。 (4)将流限仪锥体涂一薄层凡士林，放在试样之中心，使锥尖与试样表顼接触，然后松升手指使锥体在其自重下沉入土中。(5)锥体经约5秒钟沉入试样中深度力10毫米时，证明已达流限(WL)。(6)从锥体附近取一份10克左右之试样放入称量

3、盒测其含水量。(7)同一土样做平行试验取其算术平均值。 3、成果整理式中：、同前。4、注意的问题(1) 将锥体放在土面上时应避免冲击，以免影响结果。(2) 一般土拌合后经放置半小时即可进行试验。(3) 亚砂土试验力求快速装入流限仪中，以防止土壤表面液化。二、塑跟的测定 土的塑限界限(简称塑限)是土从固体状态进行塑性状态时的临界含水量，测定粘性土的望限，足为了区别土的种类。供计算塑性指数(IP)，液性指数(IL)。粘性土分类及计算地基容许承载力。 1、主要仪器设备(1) 毛玻璃板；(2) 烘箱、称量盒、天平等。2、试验步骤（1）取天然湿度之土样(如土中含有较多的大于0.5毫米的颗粒及夹杂物时应风

4、干过0.5毫米的筛)；（2）如土之天然含水量小于塑限或采用风干土，需加水调匀后静置12小时以上方可进行试验。（3）取一块制备好的试样放在玻璃板上进行滚搓，直至直径为3毫米，土条上出现均匀密致裂缝，并开始断裂时，其相应的含水量即为塑限，将搓好之土条取45克装入称量盒内测其含水量。（4）同一土样应做平行试验，取其算术平均值。3、成果整理符号同前。4、注意的问题(1)土条断裂应在数处伺时发生，如果仅有一处断裂，可能系由于用力不均匀之故，不能认为到达塑限。（2）在滚搓过程中注意土条出现空心现象，以防影响试验成果。三、实验成果 流限试验盒号盒加湿土重盒加干土重盒重水重干土重流限平均流限备注克克克克克%塑

5、限试验盒号盒加湿土重盒加干土重盒重水重干土重塑限平均塑限备注克克克克克%实验二 击实试验1、试验目的：用封闭式击实仪，决定其填土料的最大干容重和最有含水率。2、仪器设备（1）击实仪（2）天平、台城、筛子（孔径5毫米）、修土刀、盛土容器等。3、操作步骤(1)取通过5毫米筛的风干土约15公斤(教学试验用土3.5公斤)。(2)估计土的风干含水量和规定击数下的最优含水量。规定至少五种含水量，依次相差2，希望两种大于、两种小于最优含水量，以使干容重含水量关系曲线上的点子分布较均匀。 各种土的估计最优含水量如下： 砂土 812 亚砂土 914 亚粘土 1222 粘土 2025(3)按规定含水量分别制备试样

6、。为此，每取土料的2.5公斤 (教学试验用700克)，干铺在一不吸水的平板上，均匀洒上规定的水量，充分拌和，放置一定时间后，再用于试验。预定的加水量按下式计算：式中： 需要的加水量，克； 含水量力 (风干含水量)时土料的重量，克。要求达到的台水量，。(4)将击实筒放在坚实的平地上，取制备好的土料600800克： (试验用700克)。倒进筒里，并整平其表面。(5)按规定击数击打土料，打完后，再按(4)装土。仍打规定击数，如此，装三层，(试验用单层)。即完成一种含水量土料的试验。(6)注意每次落高应为30厘米，应使锤自由下落。(7)细心取下击实筒套环，不要让筒内试样断裂，齐简顶将试样小心削平或稍稍

7、填补，擦净简的外壁，称土和筒的合重，准确到1克。(8)推出筒土样。从试验小心处取出两个试样各约30克，测其含水量，计算至0.1，两个含水量的差值不应超过1。(9)按(4)至(8)各条步骤，进行其它四种含水量土料的击实试验。4、计算和制图(1)对于每一种含水量的土料，从上述操作第(7)项称得筒和土的合重W盒，又称得筒重W筒，筒的体积为1000厘米³，(单层为333厘米³)，又从上述第(3)项测得该土的含水量为W，于是，可按下式计算该击实土的容重r和干容重rd。r= 克/厘米³rd= 克/厘米³根据该土的含水量和干容重rd，可在方格纸上绘出一个点，如右图。(

8、2)通过五种含水量的土料试验，可在图中绘出五个点。(3)通过五个点。用曲线板绘出一根平滑曲线。曲线上最高点所对应的干容重称为最大干容重rd(max)和对应的含水量称最优含水量成为最优含水量wop。5、实验成果试验仪器击实层次试样说明每层击次击实筒体积（厘米3）土粒比重试验次数123456干容重加水量克筒+土重克（1）筒重克（2）湿土重克（3）容重（4）干容重（5）含水量盒号盒+湿土重克（1）盒+干土重克（2）盒重克（3）水重克（4）（1）-（2）干土重克（5）（2）-（3）含水量%（6）（4）/（5）平均含水量击实曲线击实试验试样制备记录加水量风干含水量（Wo%）风干土重（克）估计最优含水量达

9、到含水量（%）加水量（克）盘+风干土重（克）盘+湿土重（克）实测含水量结果最优含水量最大干容重最优含水量最大干容重实验三 压缩试验一、试验目的测定土在外力的作用下，其孔隙比与压力之间的关系曲线即压缩曲线(图1)，为计算建筑物的沉降提供必需的资料。二、仪器设备（1）压缩仪（见图）（2）天平（3）测微表、环刀、秒表、烘箱等。三、提供步骤和计算（1）取原状土或取按工程需要制配之扰乱土，整平其两端将环刀内壁涂薄层凡士林，刀口放在土样上。（2）用削土刀将土样上部削成略大于环刀口径之土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削至土样伸出环刀为止，削去两端余土使与环刀口面平齐。在修削土样时要避免往复涂刮，防止扰动土样

10、而影响成果的精确性。（3）擦净粘在环刀上的土屑。称环刀与土的合重(准确至01克)， 求得土样在试验前之容重，同时取环刀四边修削下来的土样重约10克装入铝盒，称得铝盒与土之合重后，再放入烘箱烘至恒重，再称重量，以测得试验前土样的含水量(进行两次平行测定，取其平均值)。（4）先在压缩仪底部的透水石上加一层湿润的滤纸，再将土样连同环刀一起推入压缩仪内，套上导环，然后在土样顶面再放一湿润的滤纸；继而加上透水石，再放上传压板和钢珠，最后将压缩仪放置到容器的底板上。（5）将压缩仪放置到容器的底板以后，适当移动并使传压板上的钢珠正好对中加压横梁(如图所示)。此时轻轻按下杠杆。使加压横粱正好与钢珠接触，(注意

11、不要使其受力)，与此同时，将测微表(百分表)固定在表夹上，并使测微表上的短指针正好对准“5”字，施加0.01公斤厘米2的预压荷重，使压缩仪各部接触密贴，再将测微表上的长针调整到零，至此，试验的准备工作已经就绪。（6）去掉预压荷重立即加第一级荷重，加砝码时应避免冲击和摇晃，轻轻放上并同时开动秒表。（7）根据实际需要，确定加荷级数及大小，通常是按025、05、 1、 2、 4.公斤厘米2顺序施加。每级荷重和稳定历时，其变化值不超过0.005毫米。由于教学试验时间的限制，(规定按四级荷重即0.5、 1、 2、 4公斤厘米2的顺序施加，每级荷重的历时10分钟)。因此，每加一级荷重经过10分钟即记下测微

12、表上的读数，然后再加下一级荷重，余类推，一直到第四级荷重施加完毕，本次试验即告完成。（8）根据试验所得的资料进行计算，并绘制压缩曲线，求出压缩系数，说明土样压缩性的高低。 计算方法：设压缩前土样的高度为h0，孔隙力e，土样中土粒的净高度为hs。在某一压力Pi的作用下，其压缩量(即垂直变形)为hi，土样的高度由原来的h0减少到hi(如下图)。其相应的孔隙比为 （1）因为所以 （2） （3）式中：rs土粒的容重；r0压缩前土样的容重；W0压缩前土样的含水量。上式h0、rs为已知，只要我们在试验前测出r0、W0，由（3）式计算出e0，代入（2）式算出hs。再在试验过程中测出各级压力pi作用下的h1，

13、代入（1）式即可算出ei。各级荷重需加砝码的个数（杠杆比1：20）每级荷载（公斤/厘米2）砝码名称（kg/个）需加砝码数（个）备注0.50.1252（1）吊盘本身的自重为0.25公斤。因此在加0.25公斤的砝码应扣除1个；（2）表中所列砝码数量均指累计数。0.25210.12520.2530.50120.12520.2530.5021.0140.12520.2530.5041.03四、试验中请注意：（1）在每级加荷的过程中，要使杠杆始终保持水平位置为此在试验之前，应将手轮逆时针旋转到初始位置（到不能旋转为止，千万不能用力硬旋，以免损坏仪器）。（2）在试验过程中，如发现杠杆不在水平位置(此时杠杆

14、上的水准泡偏离)，则随时以顺时针转动手轮，使水准泡重新居中五、试验成果压缩试验经过时期（分）压力 公斤/厘米2仪器和试样的基本数据0.5124土样开始高度h0（cm）读数读数读数读数土样面积F（cm2）0土样体积（cm3）10环刀重量（克）试样总变形量（mm）环刀加土重（克）仪器变形量（mm）单位容重(克/厘米2)总变形量（mm）含水量 (%)比重试样原始高度h0= （mm）土粒净高 （mm）试验前孔隙比压力试样总变形量（mm）压缩后试样高度（mm）孔隙比孔隙比变化压力变化压缩系数土的压缩性P00.5124实验四 抗剪强度试验一、试验目的测定土的两个抗剪强度指标：凝聚力（c）和内摩擦角（），提

15、供土坝、挡士墙等设计时的指标。二、仪器设备（1）应变控制式直接剪切仪(见下图)：由上、下两个剪切盒，施加垂直和水平力的加荷重设备所组成。盒的内径为6.4厘米，高2厘米，下盒放在钢珠上，以减小水平移动时的摩擦力。（2）测微表、烘箱、天平（感量0.1克和0.01克）、干燥器、称量盒、修土刀等。三、试验原理(1)土的抗剪强度随剪切面上法向压力(垂直于剪切面的压力)而变化，两者的关系如下：式中：凝聚力（kg/cm²）内摩擦角（度）土在被剪切过程中含水量发生变化，其抗剪强度也随之变化含水量的变化和土的固结强度，排水情况以及剪切荷重增加的快慢等因素有关。为使试验条件与天然土体的剪切情况相配合，在

16、试验室规定几种典型的剪切条件。即：快剪法在加上垂直荷重后，立即加水平荷重，使土样在剪切过程中来不及排水，即含水量始终保持不变。固结快剪法加上垂直荷重后，等待压缩达到稳定，在短时间里加水平荷重，在剪切过程中，不允许土样排水。慢剪法加上垂直荷重后，等待压缩达到稳定，慢慢加水平荷重，使土样在剪切时充分排水。对于天然土体，要预先分析在剪切时的排水情况，看它和上面三种情况中哪一种比较接近，即采取哪一种试验方法，测定其强度指标，供设计之用。(2)应变式剪切仪有抗剪强度的计算： 剪切面上的法向总应力等于外加垂直荷重p在开始剪切面上的平均压应力，即 公斤/厘米²在法向应力作用下，土的抗剪强度按下式计

17、算： 公斤/厘米²式中表示量力环的效正系数，事先由加荷试验求得，它表示在量力环在直径方向每变形0.01毫米，作用于环的总力除以试样的截面积，所以，它的单位是：公斤/厘米2×0.01毫米。式中R是剪切达破坏时，量力环在直径方向变形的最大读数（以0.01毫米计），由量力环中所装的测微表上读得。四、操作步骤(1)试样制备和准备工作按一定要求用击实仪击好土样(如为地基，则用原状土)。用一环刀，将其内壁涂一薄层凡士林，以环刀切取土试样，每组试验至少切出四块试样备用。根据工程需要，确定试样是不是需要先加以饱和。测出各个试样的容重(每组中各样的容重的差值不得超过0.03克厘米2)及其含水

18、量(相差不得超过2)。将上、下剪切盒对准，插入梢钉，在下盒内放洁净透水石及湿滤纸各一，慢慢将试样从环刀中推入剪切盒，移出空环刀，在试样面上照样放上一张湿滤纸和一块透水石，再在其上放活塞钢珠和加荷框架。这样，在试样面上即已作用有0.5公斤厘米2的法向压力。在四个试样面上，分别加上四种不同的垂直荷重，一般可为1、2、3、4公斤厘米2，加荷时要轻放。如采用固结快剪， 要让试样在垂直荷重下压缩达稳定(即要求试样的垂直变形不超过0.005毫米小时，对粘性工，一般要求1224小时)后，再进行剪切。(2)步骤慢慢移动手轮，等上盒前面的钢珠和量力环刚好接触，调整量力环中的测微表的读数为零，拔梢钉，以每分钟212转的速度均匀转动手轮，使试样在35分剪损，剪损的标志是量力环中的测微表的指针不再向前转动，记下测微表上的最大读数R（以0.01毫米计)。土样的抗剪强度根据读数R计箅。试样结束后，顺序拆卸水平荷重、垂直荷重，加压框架，活塞和钢珠与上盒等，并擦洗干净。用同样方法，完成四