土力学实验指导书(共29页)

1、土力学实验(shyn)指导书城市(chngsh)学院城市(chngsh)与环境科学系实验(shyn)目录实验(shyn)一 密度(md)试验实验二 天然含水率试验实验三 液塑限测定试验实验四 土的颗粒分析试验实验五 固结试验实验六 直剪试验实验七 土的三轴压缩试验前言(qin yn)土力学基础试验是土木工程专业的一门技术基础科学。做为一门课程其任务是通过介绍土力学基础试验的基本测试技术和试验方法(fngf)，使学生获得专业所必需的试验基本技能，具备解决一般土工问题的能力，并对学生进行科学研究试验能力的培养，是土木工程专业高级技术人材所必需的基本训练的一部分。为了达到预期目的，试验课必须注意以下

2、几方面(fngmin)问题：一、试验前认真预习指导书和课本有关内容，同时应复习其它已学有关课程的有关章节，充分了解各个试验的目的要求、试验原理、方法和步骤，并进行一些必要的理论计算。一些控制值的计算工作，试验前必须做好。二、较大的小组试验，应选出一名小组长，负责组织和指挥整个试验过程，直至全组试验报告都上交后卸任，小组各成员必须服从小组长和指导教师的指挥，要明确分工，直辖市工作，不得撤离各自的岗位。三、试验开始前，必须仔细检查试件和各种仪器仪表是否安装稳妥，荷载是否为零，安全措施是否有效，各项准备工作是否完成，准备工作完成，要经指导教师检查通过后，试验才能开始。四、试验时应严肃认真，密切注意观

3、察试验现象，及时加以分析和记录，要以严谨的科学态度对待试验的每一步骤和每一个数据。五、严格遵守实验室的规章制度，非试验中仪器设备不要乱动；试验用仪器、仪表、设备，要严格按规程进行操作，遇有总是及时向指导教师报告。六、试验中要小心谨慎，不要碰撞仪器、仪表、试件和仪表架等。七、试验结束后，要及时卸下荷载，使仪器、设备恢复原始状态，以后小心卸下仪器仪表、擦净、放妥、清点归还，经教师认可并把试验记录交教师签字后离开。八、试验资料应及时整理，按时独立完成试验报告，除小组分工由别人记录的原始数据外，严禁抄袭。九、试验报告要求原始记录齐全、计算分析正确、数据图表清楚、心得体会深刻。十、经教师认可(rnk)，

4、试验也允许采用另外方案进行。实验(shyn)一 密度(md)试验1 定义和适用范围1.0.1 土的密度是土的单位体积质量。1.0.2 本试验对一般粘质土，宜采用环刀法。土样易碎裂，难以切削，可用蜡封法。2 引 用 标 准GB/T1540694土工仪器的基本参数及通用技术条件经一篇：室内土工仪器。SD19186切土环刀。SL11095切土环刀校验方法。3 环 刀 法3.1 仪器设备3.1.1 环刀：尺寸参数应符合GB/T1540694的4.1.1.1规定。3.1.2 天平：称量500g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。3.1.3 其他：切土刀、钢丝锯、凡士林等。3.2 仪器设备的

5、检定和校验3.2.1 天平应按相应的检定规程进行检定。3.2.2 环刀应按SL11095规定进行校验。3.3 操作步骤3.3.1 按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平其两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上。3.3.2 用切土刀（或钢丝锯）将土样削成略大于环刀直径的土柱。然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀为止。将两端余土削去修平，取剩余的代表性土样测定含水率。3.3.3 擦净环刀外壁称量。在天平(tinpng)放砝码一端放一等量环刀，可直接称出湿土质量。准确至0.1g。3.3.4 按式（3.3.4-1）、式（3.3.4-2）计算(j sun)密度及干密度：=(

6、3.3.4-1)=(3.3.4-2)式中 密度(md)，g/3；d干密度，g/3；m湿土质量，g；V环刀容积，3；含水率，%。计算至0.01g/cm33.3.5 本试验需进行2次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm3。取其算术平均值。3.4 记录3.4.1本 本试验记录格式如表3.4.1。表3.4.1 密度试验记录表（环刀法）工程名称 试验者 计算者 钻孔编号 土样说明 试验日期 校核者 试样编号土样类别环刀号湿土质量(g)体积(cm3)湿密度（g/cm3）含水率（%）干密度（g/cm3）平 均干密度（g/cm3）（1）（2）(3)=（4）5=（6）实验(shyn)二 天然(tinrn

7、)含水率试验(shyn)1 定义和适用范围1.0.1 土的含水率是试样在105110下烘到恒量时所失去的水质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示。1.0.2 本试验以烘干法为室内试验的标准方法。在野外如无烘箱设备和要求快速测定含水率时，可依土的性质和工程情况分别采用下列方法。 酒精燃烧法。适用于简易测定细粒土含水率。 比重法。适用于砂类土。1.0.3 本规程适用于有机质（泥炭、腐植质及其他）含量不超过干质量5%的土，当土中有机质含量在5%10%之间，仍允许采用本规程进行试验，但需注明有机质含量。2 烘 干 法2.1 仪器设备2.1.1 烘箱：可采用电热烘箱或温度(wnd)能保持2.1.2

8、天平(tinpng)：称量200g，分度值0.01g。2.1.3 其他：干燥器、称量盒（为简化计算手续(shux)可用恒质量盒）。2.2 仪器设备的检定和校准2.2.1 天平应按相应的检定规程进行检定2.3 操作步骤2.3.1 取代表性试样1530g，放入称量盒内，立即盖好盒盖，称量。称量时，可在天平一端放上等质量的称量盒或与盒等质量量的砝码。称量结果即为湿土质量。2.3.2 揭天盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105110下烘到恒量。烘干时间对粘质土不少于8h；砂类土不少于6h；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在6570的恒量下烘至恒量。2.3.3 将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入

9、干燥器内冷却至室温，称干土质量。2.3.4 本试验称量应准确至0.01g。2.3.5 按式（2.3.5）计算含水率：=100(2.3.5)表2.3.6 含水率测定的允许平行差值含水率（%）允许平行差值（%）101040400.51.02.0式中 含水率，%；m混土质量，g；m4干土质量，g。计算至0.1%。2.3.6 本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合表2.3.6规定。2.4 记录2.4.1 本试验记录格式如表2.4.1。表2.4.1 含水率试验记录工程(gngchng)名称 试验者 试验(shyn)方法 计算(j sun)者 试验日期 校核者 试样编号土样说明盒号盒

10、质量(g)盒加湿土质量(g)盒加干土质量（g）水 分质 量（g）干 土质 量（g）含水率（%）平 均含水率（%）（1）（2）（3）（4）=（2）-（3）（5）=（3）-（1）（6）=（7）实验三 液塑限测定试验1 目的和适用范围1.0.1 细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率；缩限是细粒土从半固体状态继续蒸发水分过渡到固体状态时体积不再收缩的界限含水率。1.0.2 本试验的目的是测定细粒上的液限、塑限和缩限，划分土类、计算塑性指数，供设计(shj)、施工使用。各项含水率的测定按SL2370

11、031999含水率试验的烘干法进行。1.0.3 本规程适用(shyng)于粒径小于0.5mm颗粒(kl)组成及有机质含量不多于干土质量5%的土。2 引 用 范 围GB/T1540694土工仪器的基本参数及通用技术条件第一篇：室内土工仪器。GB796187碟式液限仪。SL11395光电式液塑限联合测定仪校验方法。SL2370031999含水率试验。SL2370041999密度试验。3 液限塑限联合测定法3.1 仪器设备3.1.1 液塑限联合测定仪。圆锥仪：锥质量为76g，锥角300。读数显示：宜采用光电式、游标式，百分表式。光电式液塑限联合测定仪如图3.1.3。测定仪的基本参数应符合GB/T15

12、40694 4.1.1.2的规定。图 3.1.1 光电式液塑限联合测定仪示意图1-水平调节螺丝；2-控制开关；3-指示灯；4-零线调节螺丝；5-反光镜调节螺丝；6-屏幕；7-机壳；8-物镜调节螺丝；9-电磁装置；10-光源调节螺丝；11-光源；12-圆锥仪；13-升降台；14-水平泡3.1.2 试样(sh yn)杯：直径4050mm；高3040mm。3.1.3 天平(tinpng)：称量200g，分度值0.01g。3.1.4 其他：烘箱、干燥(gnzo)缸、铝盘、调土刀、筛（孔径0.5mm），凡士林等。3.2 仪器设备的检定和标准3.2.1 液、塑限联合测定仪的标准应按SL11395规定的校验

13、方法进行。3.2.2 天平应按相应的检定规程进行检定。3.3 操作步骤3.3.1 液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水率的土样制备试样，但也允许用风干土制备试样。3.3.2 当采用天然含水率的土样时，应剔除大于0.5mm的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者的中间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可视原含水率的大小而定。3.3.3 当采用风干土样时，取过0.5mm筛的代表性土样约200g，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到本规程3.3.2中所述的含水率，调成均匀土膏，然后放入密封的保温缸中，静置24h。3.3.4 将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，密实地

14、填入试样杯中，应使空气逸出。高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。3.3.5 取圆锥仪，在锥体上涂以薄层润滑油脂，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪（对于游标式或百分表式，提起锥杆，用旋钮固定）。3.3.6 调节屏幕准线，使初读数为零（游标尺或百分表读数调零）。调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内（游标式或百分表式用手扭动旋钮，松开锥杆），经5s后立即测读圆锥下沉深度。然后取出试样杯，取10g以上的试样2个，测定含水率。3.3.7 按本规程3.3.43.3.6的规定，测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水率。3.4 计算和制图3.4.1 按式（3.4

15、.1）计算含水率：=100（3.4.1）式中 含水率，%；m湿土质量(zhling)，g；md干土质量(zhling)，g。计算(j sun)至0.1%。3.4.2 以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线。三点连一直线，如图3.4.2中的A线。当三点不在一直线上，通过高含水率的一点与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以该两点含水率的平均值与高含水率的点连成一线，如图3.4.2中的B线。当两个含水率的差值大于、等于2%时，应补做试验。3.4.3 在圆锥下沉深度与含水率关系图上，查得下沉深度为17mm所对应

16、的含水率为液限；查得下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限，以百分数表示，取整数。3.4.4 按式（3.4.4-1）计算塑性指数和液性指数：Ip=L-p(3.4.4.-1)IL=(3.4.4-2)式中 Ip塑性指数；L液限，%；p塑限，%；天然含水率，%；IL液性指数，计算至0.01。图 3.4.2 圆锥下沉(xi chn)深度与含水率关系(gun x)图3.5 记录(jl)3.5.1 本试验记录格式如表表3.5.1 液塑限联合试验记录表工程名称 试验者 土样说明 计算者 试验日期 校核者 试样编号圆锥下沉深度h(mm)盒号湿土质量m（g）干土质量(md)（g）含 水 率（）（%）液限L(%)塑

17、限p(%)塑性指数Ip液性指数IL(1)(2)(3)=100(4)(5)(6)=(4)-(5)(7)=实验(shyn)四 颗粒分析(fnx)试验1.试验(shyn)目的 颗粒大小分析试验是测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明确颗粒大小分布情况，供土的分类与概略判断土的工程性质及选料之用。 2.试验方法与适用范围 筛分法：适用于粒径大于0.074mm的土；比重计法、移液管法：适用于粒径小于0.074mm的土。本试验采用筛分法，对无凝聚性的土进行筛分。 3.仪器设备： （1）标准筛：粗筛（圆孔）：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛：孔径为2mm、0.5m

18、m、0.25mm、0.1mm、0.074mm。 （2）天平：称量1000g；称量200g。 （3）其它：烘箱、研钵、振筛机、瓷盘、毛刷、木碾等： 4.试验步骤（无凝聚性土的筛分法） （1）从风干、松散的土样中，用四分法按下列规定取出代表性试样： 粒径小于2mm颗粒(kl)的土取100g300g； 最大粒径小于10mm的土取300g1000g； 最大粒径小于20mm的土取1000g2000g； 最大粒径小于40mm的土取2000g4000g； 最大粒径大于40mm的土取4000g以上(yshng)。 （2）将称好的试样(sh yn)分批过2mm筛，分别称出筛上和筛下土质量。 （3）把大于2mm筛

19、上试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行筛分；若2mm筛下的试样数量过多，可以四分法缩分至100800g，然后也将试样倒入依次叠好的最上层细筛中，进行筛分，细筛也可放在振筛机上震摇，震摇时间一般为1015min。 （4）由最大孔径筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，至每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的1为止。漏下的土粒应全部放入下一级筛内。并将留在各筛上的试样分别称量。 （5）筛后各级筛上和筛底土的总质量与筛前所取试样质量之差不得大于1%。 （6）若2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析；若2mm筛上的土不超过试样总质量的10%，则可省略粗筛分析。 5.成果整理 （

20、1）按下式计算小于某孔径土质量百分比： X=(AB)100% 式中：X 小于某孔径土质量百分比（）； A 小于某孔径土质量（g）； B 称取试样的总质量（g）。 （2）当小于2mm的土样用四分法缩分取样时，试样中小于某孔径土质量百分比： X=(pab)100% 13 式中：p 小于2mm土占总土质量(zhling)的百分比（）； a 通过(tnggu)2mm筛的土样中小于某孔径(kngjng)土质量（g）； b 通过2mm筛的土样中所取试样的质量（g）； （3）按下式计算不均匀系数： Cu=d60d10式中：Cu 不均匀系数； d60 小于某孔径土质量为60%的粒经（mm）； d10 于某某孔

21、径土质量为10%的粒经（mm）。 （4）按下式计算曲率系数： Cc=d302(d10d60) 式中：Cc 曲率系数； d60 小于某孔径土质量为60%的粒经（mm）； d10 于某某孔径土质量为10%的粒经（mm）。 试验记录表颗粒分析试验表（筛分法） 筛前总土质量 g 孔径(mm) 留筛质量(g) 累计留筛质量(g) 小于该孔径的土质量(g)小于该孔径土质量百分比(%) 60 40 20 10 5 2 1 0.5 0.25 0.074 筛余 合计 实验(shyn)五 固结( ji)试验土样编号(bin ho)： 试验者： 试验方法： 计算者： 试验日期： 试验成绩： 固结试验目的：固结试验是

22、测定土体在外力作用下排水、排气、气泡压缩性质的一种测试方法。在一般情况下，土体承受三个主应力的作用，发生三相应变。压缩试验的目的在于测定试样在侧限和轴向排水条件下的变形和压力、变形和时间以及空隙比和压力间的关系，以便绘制压缩曲线，求得土的压缩系数aV、压缩模量ES、，以便来判断土的压缩性和进行变形计算。二、实验方法：正常慢固结试验、快速固结试验。本试验因时间关系用快速固结试验法。三、试验原理： 试样装在厚壁金属容器内，上下各放透水石一块，然后在试样上分级施加垂直压力P。记录加压后不同时间的垂直变形量，绘制不同荷载下垂直变形量h与时间t的关系曲线；垂直变形h与相应荷载P的关系曲线；空隙比e与荷载

23、P的关系曲线。由于试样受金属厚壁容器的限制，不可能产生侧向膨胀，土样只有垂直变形，故该试验称为侧限压缩试验。通过记录加压前后土样空隙比的变化，建立变形和空隙比的关系，然后计算地基的压缩模量。四、仪器设备： 目前常用的压缩试验仪分杠杆加压式和磅称式两种。本试验用杠杆加压式。常用型号WG1B三联中压固结仪、WG1C三联低压固结仪。1、压缩仪（土样面积30cm2，土样高度2cm），固结压力应满足12.5、25.0、50.0、100.0、200.0、300.0、400.0、600.0、800.0、1600.0kp的等级荷载，杠杆比1：12。2、测微表（最大量程为10mm、最小分辨率为0.01mm的百分

24、表）。3、透水石试样上下放透水石，以便于土样受压后土中空隙水排除。五、操作步骤1、环刀选用(xunyng) 按工程需要(xyo)选择(大环刀)50cm2或(小环刀)30cm2切土环刀（本试验(shyn)用30cm2切土环刀），调整天平平衡，称量环刀的重量m1，计算初始密度0，填入表1中。2、套切试样前环刀内壁涂一薄层凡士林，以减少试样与环刀壁的摩擦及对试样的扰动。整平试样两端用环刀套切试样。3、试样制备 切取原状土样时刀口朝下，土层受压方向应与天然土层受压方向一致，并观察土样的层次、颜色、有无杂质等，如有杂质时取出并用余土填补空缺处，小心地边压边削，注意避免环刀偏心入土，将土样修成略大于环刀的

25、土柱，直至试样突出环刀为止，用钢丝锯拉断土样，然后修去上下两端余土，再修平试样两端表面，擦净环刀外壁，称环刀与湿土的质量m2，求得实验前的湿密度0，立即用玻璃板将环刀两端盖上，防止水分蒸发。再用天平称两个铝盒的重量，取10克左右的土样，称两个铝盒加湿土样的重量，放在烘箱烘干8h，称铝盒加干土的重量,计算初始含水量W0，并将有关数据填入表2中。4、安装试样 装入护环，在固接仪底部的透水石上放湿润的滤纸一张，将带有环刀的试样刀口朝上，再放湿润的滤纸一张，然后放上透水石和加压盖板，以及定向钢球。5、固接容器和量表安装 将装好的固结容器放在加压框架上，对准加压框架正中，装上量表，并调节其可伸长距离不大

26、于8mm，然后检查量表是否灵敏和垂直，使百分表长针正好对准“0”字，短针对准刻度的中间（注意要将百分表活动杆提到上部再调“0”。6、施加预压荷载 在砝码盘上加预压荷载1kp（此时试样所受压力约1kpa），检查试样与仪器上下各部件之间接触是否良好，如果良好则表针转动，然后微调表盘，使长指针对准零点方便计算。7、施加第一级荷载并测读压缩量 工程上加载大小与级数根据土质实际情况需要确定。本次实验采用常规实验确定用50、100、200、300kpa等四级荷载顺序加压。施加第一级荷载P1=50kpa，注意加砝码为吊盘+0.319kg+0.637kg要轻放，避免发生冲击，在加荷的同时开动秒表，记录表读数。

27、根据SD128-84土工试验规程，加荷后按下列时间顺序记录表读数，工程上加载为时间24h，教学试验受时间限制可选择1min、2min、3min、 4min、5min、 6min、7min、8min 9min、10min所对应的百分表的读数，并填入表3中，卸下第一级荷载，按装荷载的相反顺序取出土样。8、根据上述施加一级荷载的步骤施加P2=100kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg）；P3=200kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg）；P4=300kpa,（吊盘(dio pn)+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55k

28、g+2.55kg）等各级荷载，并记录压缩量填在表3中。9、实验结束，迅速拆除仪器(yq)各部件，将环刀中的试样取出，洗净环刀放到规定的地点。五、试验(shyn)数据的记录和资料整理（注意单位要统一）1、基本数据：试样面积S=30cm2 给定土粒比重Gs=2.72（g/cm3） 试样初始高度h0=20mmw=1g/cm32、计算试样初始空隙比e00初始密度， w0初始含水率 3、试样颗粒净高hs（mm）4、计算各级荷载下压缩稳定后的空隙比eihi某一级荷载下土样变形量（i-0）mm，（i-0）百分表终读数减去某一级荷载下的百分表初读数5、计算压缩系数ai某级荷载后（下一级）压缩(y su)稳定后

29、的空隙比pi某一级荷载(hzi)值(kpa) pi+1对应(duyng)于时的荷载值(kpa) 含水率计算表： 表1 实验日期盒身编号盒盖编号铝盒重量g0 (g)铝盒加湿土的重量 g1 (g)铝盒加干土的重量g2 (g)含水重量g1_g2 (g)含水率W%(g1-g0)/(g2-g0) 含水率W%平均值 密度计算表： 表2 实验编号环刀+湿土的重量环刀本身的重量环刀体积Cm3湿密度平均湿密度备注160260平均值60时间固结实验变形记录表： 表3压缩量 荷载1min2min3min4min5min6min7min8min9min10min变形量值hs%50kpa100kpa200kpa300k

30、pa固结实验(shyn)计算表 表5荷载（kpa）试样颗粒净高度hs(mm)土样变形量(mm)试样颗粒实际高度(mm)空隙比ei压缩系数ai压缩模量Esi5020100202002030020实验(shyn)六 直接(zhji)剪切实验 土样编号：试验者： 试验方法：计算者： 试验日期：试验成绩： 1、 试验原理： 土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。剪切破坏是强度破坏

31、的重要特点。土的摩擦角、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。土的强度为土木工程的设计和验算提供理论依据和计算指标。 2、 试验目的： 测定土的抗剪强度和土的内摩擦角、粘聚力，为计算地基强度和稳定性计算提供基本数据 库仑公式： 砂性土=tg粘性土f=tg+c 其中、f抗剪强度（kpa）正应力（kpa）内摩擦角(度)c内聚力（kpa） tg直线的斜率 砂土的内摩擦角取决于砂粒间的摩擦力以及连锁作用，一般，中砂、粗砂、砾砂的=320400，粉砂、细砂的=280360。 库仑定律表明，在一般的荷载范围内土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系。 3、 试验方法： 固接慢剪、固接

32、快剪、快剪法。本试验常用方法：快剪法。 （1）固接慢剪原理：先使土样在某一级垂直压力作用下排水固结变形稳定，排水固结变形稳定16小时后，缓慢施加水平剪应力。在施加剪应力过程中，使土样始终不产生空隙水压力，如用几个土样在不同垂直压力下进行固结慢剪，将会得到有效应力下的抗剪强度参数内聚力C和。该试验历时时间较长，一般不用。 （2）固结快剪：先使土样在某荷载下固结，再以较快速度施加剪力，直至剪坏，一般35分钟内完成。由于时间短，剪力所产生的超静水压力不会转化为土颗粒间的有效应力；这样就使得库仑公式中的和P都被控制着。如用几个土样在不同的P作用下进行试验便能求得C和值，这种C和值称为总应力法强度参数。

33、 （3）快剪法：尽量采用原壮土样或接近现场的土样，然后在较短的时间35分钟内完成，这种方法将使土颗粒间有效应力维持原状，不受实验时外力的影响，但由于这种颗粒间有效应力的数值无法求得，所以试验结果只能得出(ptg+cq)的混合值。快速法适合于测定粘性土天然强度，但q角将会偏大。 4、仪器设备 （1）ZJ-1、ZJ-2型等应变直剪仪本试验采用应变控制匣式直接剪切仪，由上盒及下盒、垂直加压框架、量力环、剪切传动装置等组成，试样置于剪力盒中，通过在垂直应力作用下施加水平力，使上下两盒错动导致试样被剪坏。上匣固定，下匣可以水平方向移动，且下匣放在钢珠上，目的是避免由于钢珠而导致滚动摩擦力影响。加压原理采

34、用杠杆传动，杠杆比1：12。 （2）环刀试样底面积为30cm2，高度为2cm，环刀内径为6.18cm。 （3）应变圈附加百分表也叫测力计，根据编号查测力计校正系数，每台设备(shbi)系数不同。 百分表作用(zuyng)：读出剪切变形量。 （4）切土刀作用(zuyng)：削土样用。 （5）钢丝锯作用：锯断土样。 （6）滤纸作用：吸取试样两端的表面水。 （7）圆玻璃片作用：放在试样的两端防止水分蒸发。 （8）透水石作用：土样受压时以便空隙水排除。 手摇应变控制式直接剪切仪结构如图： 5、操作步骤： （1）拿来事先(shxin)准备好的土样，环刀刀口朝下，边压边削，直至土样露出环刀，用钢丝锯锯断土

35、样，擦干净环刀外环，并将土样两侧削平，不平之处补平，土样两侧均放上玻璃片。 （2）不加荷载只加吊盘，调整加压杠杆系统(xtng)平衡。 （3）将直剪仪的上下盒对准，插入固定销钉(xiodng)，缓慢转动手轮，直至百分表指针转动，说明此时应变圈和剪力盒接助良好。 （4）在试样下面放透水石一块及湿润滤纸一张，将盛有试样的环刀平口向下、刀口向上，放透水石一块对准剪切盒的上盒，用力将土样推入盒内，并顺次加上传压活塞及加压框架。 （5）拔下销钉，此时记录百分表的初度数，轻轻加上一级荷载50kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg），以每分钟46圈的速度转动手轮，当表针不动或回转时试样被剪坏，记录终读

36、数，填入表1中,取出破坏的土样。继续加二级荷载100kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg）；三级荷载200kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg）；四级荷载300kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg+2.55kg）；取出土样，按上述程序重新放置土样，并加不同的载荷，记录初、终读数。原则上在35分钟内剪完。 （6）根据仪器编号及应变圈编号抄写应变圈系数K。 编号(bin ho)9034K=1.556kPa/0.01mm编号9033K=1.565kPa/0.01mm 编号(bin ho)8939K=1

37、.565kPa/0.01mm编号93476K=1.901kPa/0.01mm 编号(bin ho)93439K=1.903kPa/0.01mm编号23551K=1.1.869kPa/0.01mm 编号23586K=1.684kPa/0.01mm编号23597K=1.867kPa/0.01mm 编号23572K=1.905kPa/0.01mm 6、计算和制图 表1 荷载kPa50kpa100kpa200kpa300kpa所使用设备的应变圈编号应变圈系数kPa/0.01mm初读数R1（0.01mm）终读数R2（0.01mm）读数差R（0.01mm）抗剪强度=KR（kPa）由SP关系曲线测得C、 C

38、= = 按下式计算每一试样的抗剪强度： =KR式中S抗剪强度（kPa）K应变圈系数（kPa/0.01mm） R剪切时应变圈中测微表的初读数与剪坏时终读数之差（0.01mm） C内聚力 以剪应力为纵坐标，剪切位移L为横坐标，绘制剪应力与剪切位移L关系曲线（L关系曲线）；以剪应力为纵坐标，垂直压应力P为横坐标（注意纵、横坐标比例尺应一致），绘制剪应力与垂直压应力P的关系曲线（p关系曲线），该直线的倾角即为土的内摩擦角（），该直线在纵坐标上的截距即为土的粘聚力c（kPa）。 试验(shyn)七 土的三轴剪切实验(shyn)一、试验(shyn)目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。它通常用3-

39、4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（3）下，施加轴向压力，即主应力差（1-3），进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，求得抗剪强度参数。适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。本次试验主题词：周围压力；轴向压力；不固结不排水剪；固结不排水剪；固结排水剪。二、试验仪器1三轴压缩议：应变控制式，由周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统和主机组成。三轴压缩仪 2附属设备：包括击实器、饱和器、切土器、分样器、切土盘、承膜筒和对开圆模。 3天平：称量200g，感量0.019；称量1000g，感量0.1g。 4橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1100，不得有漏

40、气孔。三、操作步骤试样的制备： （1）将制备成大于试样直径和高度的毛坯，放在切土器内用钢丝锯和修土刀，制备成所要求规格的试样（2）试样饱和(boh)一般采用真空抽气饱和法，将切好的试样装入饱和器后，先浸没在带有清水的真空饱和缸内，连续真空抽气2-4小时（粘土），然后停止抽气，静置12小时左右即可。 （3）原状试样制备，应将土切成圆柱形试样，试样两端应平整(pngzhng)并垂直于试样轴，当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的余土修整，试样切削时应避免扰动，并取余土测定试样的含水量。 （4）扰动(rodng)试样制备，应根据预定的干密度和含水量，在击实器内分层击实，粉质土宜为3一5层，粘

41、质土宜为5一8层，各层土料数量应相等，各层接触面应刨毛。 （5）对于砂性土应先在压力室底座全依次放上不透水板，橡皮膜和对开圆膜。将砂料填入对开圆膜内，分三层按预定干密度击实。当制备饱和试样时，在对开圆膜内注入纯水至13高度，将煮沸的砂料分三层填入，达到预定高度。放上不透水板、试样帽，扎紧橡皮膜。对试样内部施加5KPa负压力使试样能站立，折除对开圆膜。 （6）对制备好的试样，应量测其直径和高度。 试样的安装： （1）检查压力管线，并连接管线。（2）打开试样底座的开关，使量管里的水缓缓地流向底座，并依次放上透水石和滤纸，待气泡排除后，在放上试样，试样周围贴上滤纸条，关闭底座开关。（3）把已检查过的

42、橡皮薄膜套在膜筒上，两端翻起，用吸球从气嘴中不断吸气，使橡皮膜帖于筒壁，小心将它套在土样外面，然后让气嘴放气，使橡皮膜紧帖试样周围，翻起橡皮膜两端，扎紧橡皮膜。（4）把土样装入压力室。（5）安装轴向位移传感器。试样排水固结步骤： 1、施加周围压力； 2、开孔隙水压力阀，测定孔隙水压力。开排水阀。当需测定排水过程时，测记排水管水面及孔隙水压力值，直至孔隙水压力消散95以上。固结完成后，关排水阀，测记排水管读数和孔隙水压力读数。试样剪切步骤： 1、关孔隙水压力阀，微调压力机升降台，使活塞与试样接触，此时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高度变化。 2、将轴向测力计、轴向变形百分表及孔隙水压力读数均调整至零。选择剪切应变速率，进行剪切。粘质土每分钟应变为0.050.1；粉质土每分钟应变为0.10.5。 测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。试验结束，关电动机和各阀门，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。称试样质量并测定含水量。 3、破坏后的试样。可分为三种具体的方法