09土力学指导书

10土力学综合性试验指导书欧美学院土力学综合性试验试验目的：学中必不行少的一环，由于土力学各个试验的连贯性不强，学生对各个试验在实际工程中的作用不是很清楚，为加强各个试验的连贯性，为了稳固学生对理论学问的把握，把理论学问应用到实际工程中去，提高教学质量，因此安排了本综合性试验。土力学综合性试验内容：试验内容主要让学生按工程要求进展土样的自然含水量试验、土样的密度试验、土样的界限含水量试验、土样的压缩试验和土样的直接剪切试验，测定出土样的天然密度、含水量、液限、塑限，计算出该土样的塑性指数和液性指数、并供给自备土样的压缩系数、压缩模量及土体的抗剪强度指标内摩擦角和粘聚力；从而推断土的压缩性大小及抗剪强度大小。用。通过试验使得学生更加留意土力学理论学问的学习，使学生进一步把握和理解课堂所学的理论学问，把握试验根本技能，有利于理论联系实际，熬炼学生的实际操作力量，培育学生分析力量和解决实际问题的力量，以便更好地为工程建设效劳。含水量试验一、试验目的：测定土的含水量，是指土在温度105～110℃下烘到恒量时所失去的水质量与到达恒量后干土质量的比值，以百分数表示。二、试验方法含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。三、试验步骤〔烘箱烘干法〕仪器设备烘箱；天平：称量280g0.01g；称量盒；枯燥器等。仪器设备：烘箱：电热恒温烘箱。0.01g其它：枯燥器、称量盒等。操作步骤：从原状土样中，选取有代表性的试样，对于粘性土取15－30g，对于粉土、砂土或有机质土约取50gm，精10.01g。翻开盒盖，套在盒底，放入烘箱，在温度105～110℃下烘至质量恒定。将烘干后的式样和盒取出，盖好盒盖，放入枯燥器内冷却至室温，称干土加盒总质量m,0.01g。2计算含水量:按下式计算含水率( ) ( s)W m mm ( ) ( s) 100% 100%W (mS

m)mss式中m―――湿土试样质量〔g〕m―――土粒试样质量〔即干土质量〔〕sm―――称量盒质量〔g〕0四、试验数据及成果整理2次平行测定，取其算术平均值一、试验目的：

密度试验测定土的密度，是指土的单位体积质量，是土的根本物理性质指标之一，其单g/cm3。在自然状态下的密度为土的自然质量密度。二、试验方法：试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜承受环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土〔测定原状砂和砾质土的密度，可用灌水法或灌砂法。下面仅介绍环刀法：三、试验步骤〔环刀法〕仪器设备〔1〕环刀：内径61.8±0.15mm,20±0.016mm,60cm3、100cm3(图一)〔2〕天平：称量500ｇ，0.1g200g0.01g.〔3〕其它：刮刀、削土刀、玻璃片、凡士林等。刀刃刀刃〔b〕图环刀〔a〕平面〔b〕剖面操作步骤〔１〕预备工作：①取直径和高度略大于环刀的原状土样，放在玻璃片上。②在天平上称环刀的质量。环刀取土①环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀口向下放在土样上。②用削土刀或刮刀将土样削成略大于环刀的直径的土柱。③将环刀渐渐垂直下压，边压边削，直到土样以上伸出环刀为止。④将环刀两端的余土削去修平〔严禁在土面上反复刮，防止土样扰动或压密〕然后擦净环刀的外壁，两端盖上玻璃片。称量土的质量。称量环刀加土的质量，准确至0.1g。按下式计算土的密度：m mm 1 V V

(g/cm3)式中 ―――试样的体积〔即环刀内净体积m―――试样的质量〔g〕m―――环刀加试样总质量〔g〕1m―――环刀的质量〔g〕2土的重力密度γ=ρg=9.8ρ试验数据及成果整理0.03g/cm3；取两次试验结果的平均值。界限含水量试验一、试验目的：界限含水率。二、试验方法：〔一、液限试验液限指粘性土从流淌状态转变到可塑状态的界限含水量锥仪法、碟式仪法等试验方法，本试验承受液塑限联合测定法测定土的液限。仪器设备76g,30。200g0.01g。0.5mm的标准筛等设备。操作步骤⑴选取具有代表性的自然含水率土样或风干土样，假设土中含有较多大0.5mm的顺压碎，然后再过0.5mm的筛。当承受自然含水率土样时，取代表性土样250g，将试样放在橡皮板或毛玻璃板上搅拌均匀；当承受风干土样时，取过0.5mm筛的代表性土样200g湿布，浸润过夜。反复搅压、使其空气溢出，待土样盛满土杯时，刮平试样、使其与土杯边缘齐平。⑶将土样杯放在仪器的微调丝盘上，测量前，调好锥体刻度数为“零〔保持锥尖接触土壤外表。测试前留意检查锥尖，将圆锥仪擦拭干净，可在锥尖四周涂以簿层凡士林油。锥杆和臂上的刻度，即可读出入土深度H10.01毫米。2、3、4项步骤得读数H,HH的2 1 2差值不超过0.5H，表示试样的含水率高于或低1述试验步骤。⑹测定土样的液限时锥深入土度标准H=20毫米注：上述数据依据交通部科研院大路所土工组编的《土的液塑限测定法》⑺取出锥体，用小刀挖去沾有凡土林的土，然后取锥孔四周土样约10～15g，放0.010.1%。⑻重复以上步骤，测定巳制备好的其它含水量土样的入土深度及含水量。试验数据及成果整理计算各试样的含水量：同含水量计算。( ) ( s)W m mm ( ) ( s) 100% 100%l W (mS

m)mss式中L―――液限。m―――湿土试样质量〔g〕m―――土粒试样质量〔即干土质量〔〕sm―――称量盒质量〔g〕0〔二、塑限试验塑限是指粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水量。并与液限试验结合计算方法：搓条法及液塑限联合测定法。常用的是搓条法。方法一：搓条法仪器设备毛玻璃板；天平：感量0.1g；其它：称量盒等。操作步骤按做液限试验制备土样方法制备土样〔约100。为使试验土样的含水量接近塑限，可将土样放在手中捏揉至不粘乎，或用吹风机稍吹干些，然后将土样捏扁，如消灭裂缝，表示土样合水过接近塑限。取接近塑限的土样一小块，先用手搓成椭圆形，然后再用手掌在毛玻璃上下，不得产生中空现象。假设土条搓至直径3mm时，仍未产生裂缝及断裂，表示这时含水量高于塑限，应将其捏成一团，按上述步骤连续搓滚。直至土条直径达3mm时，产生裂缝并开头断裂为止。假设土条直径大于3mm时即断裂，表示土样含水量小于塑限，应弃去，重取土试验。取合格的断裂土条放入称量盒中，随即盖紧盒盖，待收集约3～5g后〔至10条以上〕称量，测定其含水量，即得该土的塑限。方法二：液塑限联合测定法仪器设备及操作方法同液限，但是测定标准不同。测定土样塑限时锥入土深度标准粉性土和粘性土＝2.4毫米亚砂土±H＝5.0毫米试验数据及成果整理⑴塑限计算公式同含水量：( ) ( s)W m mm ( ) ( s) 100% 100%P W (mS

m)mss式中： ——塑限；Pm―――湿土试样质量〔g〕m―――土粒试样质量〔即干土质量〔〕sm―――称量盒质量〔g〕01

≥40%时，两次试验的差值≤2%；当＜40%时，两次试验值的差值≤1%。1l⑵计算塑性指数I:pI P L P依据塑性指数，可对粘性土进展分类。定出土的名称。⑶计算液性指数I ：LI PL L P依据液性指数，可对粘性土的软硬状态进展推断。固结试验一、试验目的：p作用ieaE等,以便估算渗透和掌握i s建筑物沉降量。二、试验方法目前常用的压缩仪〔也称固结仪缩仪三、试验步骤：仪器设备〔1〕压缩仪杠杆式压缩仪包括压缩容器及加压设备两局部〔压缩仪及加压设备如下图。压缩仪：由环刀、护环、透水石、水槽、加压盖板组成。加压设备由杠杆式组成。79.8mm61.8mm20mm50cm2、30cm2。⑶透水石：当用固定式容器时,顶部透水石直径小于环刀内径0.2－0.5mm；当用浮环式容器时，上下端透水石直径相等。⑷量表：也称为百分表〔或称测微表，量程10m，最小分度0.01m。⑸其它：天平、刮刀、滤纸、凡士林、玻璃片、秒表等操作步骤⑴环刀取土：取原状土〔取土方向应于自然受荷方向全都，在环刀方向内壁涂柱，环刀垂直下压、边压边修，直至土样伸出环刀为止，削去两端余土，刮平〔留意不得在土面是反复刮。⑵安放土样。在压缩容器内，顺次放上底板、干净而润湿的透水石及滤纸各一，将带有试样的护环放入容器内并放好导环〔护环，盖覆上直径略小于试样的干净润湿的透水石及滤纸各一，最终放上加压上盖。⑶调整仪器。检查加压设备是否稳固、灵敏及位置是否正确。轻轻抬起杠杆，将后装上测微表〔百分表8m，并检查表是否灵敏和垂直。在砝码吊盘上加相当于试样受压约为1kPa的预压荷载，使压缩仪的各局部严密接触。然后调整测微表的读数〔学员应在试验前生疏测微表如何读数，使其大小指针均对准零点或以某正数作为起初读数，并记录。轻轻地放在砝码盘上，避开因冲击、摇摆而使试样产生额外的变形和砝码掉落伤人。〔加压后，按土工标准应当是按以下时间挨次登记量表读数：10’、20’、60’、120’…….232424小时，对于某些高压缩性土，假设24小时后尚有较大的压缩变形时，以量表读数的变化不超0.005mm/小时认为稳定。12.251020300、400、800、1600kPa〕由于试验时间有限，可适当缩短每级荷载的压缩时间〔例如可以读到15或20分钟就假定一级变形已稳定。本试验可承受50、100、200、300kPa四个等级，第50kPa。用杠杆式加压设备时，直接加第一级荷载，使土样承受50kPa的压力〔这时挂上托盘，考虑托盘自重后，加法码到50kPa认为稳定。再依次在托盘上逐缓加荷达100、200、300kPa四个等级，同样测定变形量至稳定为止。⑸试验完毕后，快速顺次拆去百分表，卸除砝码，取下容器，拿出护环，留神地取出带环刀的试样。试验数据及成果整理⑴计算初始孔隙比e0e0e

w s 0式中：d——土颗粒相对密度；s ——试验开头时土试样的含水量，%；0ρ ——试验开头时土试样的密度，g/cm3；0ρω——水的密度，g/cm3，ρω=1g/cm3。e0e

d(10.01w)1w s 式中：d——土颗比重；sw——试样开头时的含水量，%；0ρ ——试样开头时的密度，g/cm3；0ρ ——水的密度，g/cm3，ρ =1g/cm3。w w计算各级荷载下压缩稳定后的相对沉降量z S z h0式中： Si——某一级荷载下试样压缩稳定后的总沉降〔等于该荷载下压缩稳定后的测微表读数减去仪器变形量。仪器变形量由试验室供给。h0——试样的初始高度〔等于环刀高。各级荷载下压缩稳定后的孔隙比

1eeei

0 Sh i0eei

0 z以孔隙比e〔e〕为纵坐标，荷载〔单位压力〕p为横坐标〔或对数坐0标〕e—pe—logp曲线。ee0e1e2pp pp1 2图 e－ｐ压缩曲线依据e—p曲线，确定在指定荷载变化范围p-p内〔p相当于土层所受的平2 1 1均自重应力，p相当于土层所受的平均自重应力和附加应力之和〕土的压缩系α：2eea 1 2pp2 1用p=0.1N/mm2(即100Kpa)及p=0.2N/mm2〔即200KPa〕求得压缩系数a 评1 2 1-2价土的压缩性：(7)计算某一压力范围内的压缩模量ESE 1S a式中 e1――――对应于p1时的孔隙比直接剪切试验直接剪切试验是测定土的抗剪的强度指标c、φ的一种常用的方法。一、试验目的：测定土的抗剪强度指标υ和c，土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗力量。二、试验方法：剪三种方法在整个过程中，始终不让土样排水。三、试验步骤仪器设备〔1〕〔如图〕:位移量测系统等组成主要部件有：剪切盒〔盒与底座连接，底座放在两条轨道滚珠上，可以移动。加荷设备及量测设备垂直荷重：通过杠杆放砝码来施加。间接求出。环刀；位移量测设备百分表；其它：天平、削土刀、玻璃片、蜡纸、秒表等。操作步骤〔1〕先制备土样，同土的密度试验。制备四个或四个以上试样。〔2〕将剪切盒内壁擦净，上下盒口对准，插入固定销，使上下盒固定在一起，不能相对移动，在下盒盒内放入一块透水石。然后将带有环刀的试样〔两面各贴一张蜡纸，环刀口向上，平口向下，对准剪切盒口，再在试样上放一块透水石，将试样缓缓推入剪切盒内，移去环刀。〔3〕〔一般一组四次试验，100，200，300，400kPa四级荷载。按顺时针方向缓缓转动手轮，使上盒前端有钢球恰好与量力环接触〔百分表微动表示恰好接触〕调整百分表读数为零，然后加传压活塞、钢球、压力框架。轻轻地施加垂直压力，马上拔去固定销，开动秒表、均匀转动手轮，以每分钟4～12转的均匀速率转动手轮〔本试验以每分钟6转为宜，转动过程中不应中途停顿或时快时慢。使试样在3～5分钟内剪损，到土样剪损为止，土样剪损的标志为：量力环的百分表读数有显著后退或读数不再增大。手轮每转一圈应测记百分表读数一次则说明破坏以变形掌握进展到剪切变形达4mm时为止。注：手轮每转一圈推动下盒0.2mm。剪切完毕后，倒转手轮，挨次去掉荷载、加压架、钢珠、传压板与上盒，取出试样。重复上述步骤，做其他各垂直压力下的剪切试验。本试验至少四个试样，分别加以不同垂直压力进展剪切试验。垂直压力一般可取0.1、0.2、0.3、0.4N/mm2。表，施加垂直压力后，使试样排水固结，并测记垂直变形，假设试样的垂直变