土工试验作业指导书

1、 试验室温度34C。7.8.2常水头渗透试验：仪器设备：70型渗透仪：圆柱形试样筒总高40cm内径9.44cm(内截面积A=70crf),金属透水板顶面到圆筒顶面高32cm三个测压管孔的相邻中心距L=10cm。附属设备：木锤、秒表、天平等。试验步骤：1)按标准图装好仪器，量测滤网至筒顶的高度。将调节管与供水管相连，从渗水孔向圆筒充水至高出滤网顶面。取代表性风干土样34kg，称重精确至lg,测定风干含水率；将试样分层装入圆筒内，每层23cm,据要求的孔隙比控制试样厚度。当试样中含有粘粒时，在滤网上铺2cm厚的粗砂作为过滤层，防止细粒流失。每层装完后从渗水孔向圆筒充水至试样顶面。最后一层应高出上测

2、压管孔34cm并在试样顶面铺2cm厚砾石作为缓冲层。当水面高出试样顶面时，继续充水至溢水孔有水溢出。量测试样顶面至筒顶余高，计算出试样高度。称量剩余土样，计算出装入土(试样)质量，计算试样干密度和孔隙比；检查测压管水位，当测压管与溢水孔水位不平时，用吸水球调整测压管水位，直至两者平齐。将调节管提高至溢水孔以上，将供水管放入圆筒内，开止水夹，使水由顶部注入圆筒，降低调节管至试样上部1/3高度处，形成水位差使水渗入试样，经过调节管流出。调节供水管止水夹，使进入圆筒的水量多余溢出的水量，溢水孔始终有水溢出，保持圆筒内水位不变，试样处于常水头下渗透。当测压管水位稳定后，测记水位。并计算各测压管之间的水

3、位差。按规定时间记录渗出水量，接取渗出水量时，调节管口不得进入水中，测量进水和出水处的水温，取平均值。降低调节管至试样的中部和下部1/3处，按本条5、6款的步骤重复测定渗出的水量和水温，当不同水力坡降下测定的数据接近时，结束试验。根据工程需要，改变试样的孔隙比，继续试验。常水头渗透系数按下式计算：kT=QL/AH(式中：kT水温为Tc使试样的渗透系数（cm/s）；Q时间t秒内的渗出水量（cm3）；L两测压管中心间的距离（cm）；A试样的断面积（cm2）；H平均水位差（cm）；t时间（s）。注：平均水位差H可按（H1+H2/2公式计算。标准温度下的渗透系数按下式计算：k20=kTnT/n20（式

4、中k标准温度时试样的渗透系数（cm/s）；20ntTc时水的动力粘滞系数（kPa-s）;n2020C水的动力粘滞系数（kpa-s）。7.8.3变水头渗透试验1仪器设备：1）南55型渗透仪：试样高L=4cm,试样横截面积A=30crh;2）辅助设备：变水头管、供水瓶、进水管、切土器、秒表、温度计、削土刀、凡士林等。试验步骤：1）将盛有试样的环刀套入渗透容器，装好各部位止水圈。注意试样上下透水石和滤纸按先后顺序装好，盖上顶盖，拧紧顶部螺丝，不得漏水漏气。2）把进水管口与供水装置连通，并通水排气放平容器，关闭进水夹。3）向变水头管注纯水至预定高度，水头高度根据试样结构的疏松程度确定，一般不应大于2m

5、待水位稳定后切断水源，开进水夹，使水通过试样，当出口有水溢出时开始记变水头管中起始水头高度和起始时间，按预定时间间隔测记水头和时间的变化，并测记出水口的水温。4）将变水头管中的水位变换高度，待水位稳定再进行测记水头和时间变化，重复试验56次。当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时，结束试验。k=2.3变水头渗透系数按下式计算：k=2.3logh1A（t2tjh2式中a变水头管的断面积（cmf）；2.3ln和log的变化因数；L渗径，即试样高度（mm）;t1、t2分别为测读水头的起始和终止时间（s）;h、h起始和终止水头。12标准温度下的渗透系数按式（7.97.9本试验方法适用于饱和的

6、粘土。当只进行压缩时，允许用于非饱和土。本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：固结容器：由环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖组成。1）环刀：内径为61.8mm和79.8mm，高度为20mm。环刀应具有一定的刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯。2）透水板：氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成，其渗透系数应大于试样的渗透系数。用固定式容器时，顶部透水板直径应小于环刀内径0.20.5mm；用浮环式容器时上下端透水板直径相等，均应小于环刀内径。加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力压力准确度应符合现行国家标准土工仪器的基本参数及通用技术条件GBT15406的规定

7、。3变形量测设备；量程10mm，最小分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2的位移传感器。固结仪及加压设备应定期校准，并应作仪器变形校正曲线，具体操作见有关标准。试样制备应按本标准第6.1.4条的规定进行。并测定试样的含水率和密度，取切下的余土测定土粒比重。试样需要饱和时，应按本标准第6.2.4条步骤的规定进行抽气饱和。固结试验应按下列步骤进行：在固结容器内放置护环、透水板和薄型滤纸，将带有试样的环刀装入护环内，放上导环、试样上依次放上薄型滤纸，透水板和加压上盖，并将固结容器置于加压框架正中，使加压上盖与加压框架中心对准，安装百分表或位移传感器。注：滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度

8、。施加IkPa的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调整到零位或测读初读数。3确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜用12.5、25kPa或50kPa。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。只需测定压缩系数时，最大压力不小于400kPa。需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1，可采用0.5或0.25。施加的压力应使测得的elogp曲线下段出现直线段。对超固结土，应进行卸压，再加压来评价其再压缩特性。对于饱和试样，施加第一级压力后应立即向

9、水槽中注水浸没试样。非饱和试样进行压缩试验时，须用湿棉纱围住加压板周围。需要测定沉降速率，固结系数时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为6s、12s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、12min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h，至稳定为止。不需要测定沉降速率时，则施加加每级压力后24h测定试样高度变化作为稳定标准，只需测定压缩系数的试样，施加每级压力后，每小时变形达0.01mm时，测定试样高度变化作

10、为稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。注：测定沉降速率仅适用饱和土。7需要进行回弹试验时，可在某级压力下固结稳定后退压，直至退到要求的压力，每次退压至24h后测定试样的回弹量。8试验结束后吸去容器中的水，迅速拆除仪器各部件，取出整块试样，测定含水率。试样的初始孔隙比，应接下式计算：(式中e。一一试样的初始孔隙比。各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量，应按下式计算：某级压力下的单位沉降量（mm/m）山一一试样的初始高度（mm）(mm)(等于L-?,1(mm)(等于该级压力下固结稳定读数减去仪器变形量）io3单位换算系数。798各级压力下试样固结稳定后的孔隙比，应按下式计算式中j各级压力下试样固

11、结稳定后的孔隙比799某一压力范围内的压缩系数，应按下式计算：式中心一一压缩系数（MPa-i）pi某级压力值（MPa）某一压力范围内的压缩模量，应按下式计算:式中一一某压力范围内的压缩模量（MPa）某一压力范围内的体积压缩系数，应按下式计算：式中：一一某压力范围内的体积压缩系数（MPa-i）压缩指数和回弹指数，应按下式计算：或式中：Cc压缩指数;Cs回弹指数s7.10天然坡角试验：天然角是砂类土在堆积时其天然坡面和水平面所形成的最大倾角。本试验的目的是测定砂类土在充分风干状态下和水下状态的天然坡角。本试验采用圆盘提升法。适用于粒径小于5mn且不含粉粒的砂类土。7.10.4试验所需仪器：天然坡角

12、测定仪：圆盘直径10cn，适用于粒径小于2mm的砂类土，圆盘直径20cm适用于粒径小于5mm的砂类土。勺、水槽等。7.10.5试验步骤：1取代表性的充分风干试样若干。转动制动器，使圆盘落在底盘中。用勺沿铁杆四周倾倒试样，勺离试样表面的高度始终保持在1cm左右，直至圆盘的外缘完全蓄满为止。徐徐转动制动器，使圆盘平稳升起，直至离开底盘内的试样为止。读取锥顶与铁杆接触处的刻度（tana）。C如需继续测定水下状态的天然坡角时，重复以上步骤测读锥顶与铁杆接触处的刻度后，将盛满试样的圆盘缓缓地沉入水槽中。当锥体全部浸入水中后，停止下沉，待充分饱和，直至无气泡上升为止。再徐徐转动制动器，使圆盘由水中升起。当

13、锥体露出水面时，再读取锥顶与铁杆接触处的刻度（tanaw）。w根据已测得的值tana和tana，可从三角函数表中查得天然坡角。cw试验进行两次平行测定，取算术平均值，以整数（度）表示。7.11膨胀率试验：7.11.1有荷载膨胀率试验：1本试验方法适用于测定原状土或扰动土粘土在特定荷载和有侧限条件下的膨胀率。主要仪器：1）固结仪：应附加载设备，试验前必须率定不同压力下的仪器变形量，加压上盖应为轻质材料并带护环。2）环刀：内径为61.8mm或79.8mm，高度为20mm。3）变形量测设备；量程10mm，最小分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程O.2的位移传感器。试验步骤：1）试样制备按本指

14、导书第2）试样安装按本指导书第，并在试样和透水板之间加薄型滤纸。3）分级或一次连续施加所要求的荷载（一般指上覆土质量或上覆土加上建筑物附加荷载），直至变形稳定，测记位移计读数，变形稳定标准为每小时变形不超过0.01mm再自下而上向容器内注入纯水，并保持水面高出试样5mm4）浸水后每隔2h测记读数一次，直至两次读数差值不超过0.01mm时膨胀稳定，测记位移计读数。5）试验结束，吸去容器中的水，卸除荷载，取出试样，称试样质量，并测定其含水率。特定荷载下的膨胀率应按式（，准确至0.01%。S=（Z+入-Z）/hX100（epp00式中S某荷载下的膨胀率（）;epZ某荷载下膨胀稳定后的位移计读数（mm

15、；pZ0加荷前位移计读数（mr）入一某荷载下的仪器压缩变形量（mr）h0试样的初始高度（mr）7.11.2无荷载膨胀率试验：主要仪器设备与试验步骤：1）试样制备按本指导书第2）试样安装按本指导书第3）自下而上向容器内注入纯水，并保持水面高出试样5mm注水后每隔2h测记位移计读数一次，直至两次读数差值不超过0.01mm时，膨胀稳定。4）试验结束后，吸去容器中的水，取出试样，称试样质量，测定其含水率和密度，并计算孔隙比。任一时间的膨胀率应按式（，准确至0.01%。S=（Z-Z）/h。X100（et0。式中S时间为t时的无荷载膨胀率（）;eZt时间为t时的位移计读数（mr）Z0加荷前位移计读数（mr

16、）h试样的初始高度（mr）07.12收缩试验：7.12.1本方法适用于原状土与击实粘土。7.12.2所需仪器设备：收缩仪：多孔板上的面积应占整个板面积的50以上。环刀：内径为61.8mm,高度为20mm。百分表;4烘箱;5天平：精确至0.1g。7.12.3试验步骤：1试样制备按本指导书第，称试样和多孔板的质量，准确至0.1go装好百分表,记下初始读数。2在室温不得高于30r条件下进行收缩试验，根据试样含水率及收缩速度，每隔14h测记百分表读数，并称整套装置和试样质量，准确至0.1g,2d后，每隔624h测记百分表读数并称质量，至两次百分表读数基本不变。称质量时应保持百分表读数不变。在收缩曲线的

17、I阶段内，应取得不少于4个数据。试验结束，取出试样，并在105110C下烘干。称干土质量，准确至0.1g。7-12-4试样在不同时间的含水率，按下式计算：3i=（m/md-1）X100（式中3.-某时刻试样的含水率（）;im匚一一某时刻试样的质量（g）；m一一试样烘干后的质量（g）od7.12.5线缩率按下式计算：S=（Z-Z）/hX100（sit0o式中s试样在某时刻的线缩率（）;si7.12.6体缩率按下式计算：S=（VV）/VX100（si0do7.12.7土的缩限按下列作图法确定：以线缩率为纵坐标，含水率为横坐标，绘制关系曲线，延长第I、川阶段的直线段至相交，焦点E所对应的横坐标CD即

18、为原状土的缩限。S7.12.8收缩系数按下式计算：入=AS/AD（nsi式中入竖向收缩系数；nAD收缩曲线上第I阶段两点间的含水率之差（）；AS与D相对应的两点线缩率之差（）。si7.13直接剪切试验：目的:测定土的抗剪强度。基本原理:土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部份土体对于另一部份土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破坏时的剪应力，然后根据库仑定律，确定土的抗剪强度指标：内摩擦角和凝聚力。慢剪试验：本试验方法适用于细粒土。本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：1）等应变控制式直剪仪：由剪切

19、盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。2）环刀：内径618mm，高度20mm。3）位移量测设备：量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2的传感器。慢剪试验，应按下列步骤进行:1）原状土试样制备，应按本指导书第6.1.4条的步骤进行，扰动试样制备按本标准第6.1.6条的步骤进行，每组试样不得少于4个；当试样需要饱和时，应按本标准第6.2.4条的步骤进行。2）对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内。注：透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。3）移动传动

20、装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数。4）根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，对松软试样垂直压力应分级施加，以防土样挤出。施加压力后，向盒内注水，当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉纱。5）施加垂直压力后，每1h测读垂直变形一次。直至试样固结变形稳定。变形稳定标准为每小时不大于0.005mm。6）拔去固定销，以小于002mm/min的剪切速度进行剪切，试样每产生剪切位移020.4mm测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值，当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。7）当需要估算试样的剪切破坏时间，可按下式计算：tf=50t50（式中：tf达到破坏所经历的时间（min）t5o固结度达50%所需的时间（min）8