土力学试验报告

土力学试验报告土力学实验指导书目录土力学实验的目的……………（1）一、颗粒分析试验……………（1）[附1-1]筛析法………………（1）[附1-2]密度计法（比重计法）………………（2）二、密度试验（环刀法）……………………（4）三、含水率试验（烘干法）……………………（5）四、比重试验（比重瓶法）……………………（6）五、界限含水率试验……………（8）液限、塑限联合测定………（8）六、击实试验…………………（10）七、渗透试验…………………（12）[附7-1]常水头试验（70型渗透仪）………（12）[附7-2]变水头试验（南55型渗透仪）………（14）八、固结试验（快速法）……………………（16）九、直接剪切试验……………（18）十、相对密度试验……………（20）十一、无侧限抗压强度试验…………………（22）十二、无粘性土休止角试验…………………（24）十三、三轴压缩试验…………（25）土力学实验指导书《土力学实验》的目的土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。hreel。试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。R9fkE。《土力学实验》的内容及要求土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。u1Gsi。一、颗粒分析试验[附1－1]筛析法（筛分法）（一）试验目的测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。mbGWC。（二）试验原理土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。klA6b。（三）仪器设备1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm；2．天平：称量1000g，分度值0.1g；3．台称：称量5kg，分度值1g；4．其它：毛刷、木碾等。（四）操作步骤1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性的试样。2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。（五）试验注意事项1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。3．称重后干砂总重精确至2g。（六）计算及制图·1·1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：式中：X—小于某颗粒直径的土质量百分数，％；mA—小于某颗粒直径的土质量，g；mB—所取试样的总质量（500g）。2．用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径（mm）的对数值为横坐标，绘制颗粒大小分配曲线。（七）试验记录（见附表1－1）颗粒分析试验记录表（筛析法）附表1－1土样编号14－2干土质量500g试验者陈炳崇土样说明粗砂试验日期2003年5月20日校核者黄国怡[附1－2]密度计法（比重计法）（一）试验目的测定小于某粒径的颗粒占土总质量的百分数，以便了解土粒的大小分配情况，并作为粘性土分类的依据及土工建筑选材之用。8B03K。（二）试验原理土力学试验报告密度计法，是将一定量的土样（粒径<0.075mm）放在量筒中，然后加蒸馏水，经过搅拌，使土的大小颗粒在水中均匀分布，当土粒在液体中靠自重下沉时，较大的颗粒下沉较快，而较小的颗粒下沉则较慢。让土粒沉降过程中，用密度计测出在悬液中对应于不同时间的不同悬液密度，根据密度计读数和土粒的下沉时间，就可计算出粒径小于某一粒径d（mm）的颗粒占土样的百分数。Ogjec。（三）仪器设备1．密度计：目前通常采用的密度计有甲、乙两种，现介绍甲种密度计。甲种密度计刻度自0～60，最小分度单位为1.0；如附图1－1所示。2．量筒：容积1000ml；3．天平：称量200g，分度值0.01g；4．搅拌器：轮径50mm，孔径3mm；·2·土力学试验报告5．煮沸设备：电热器、三角烧瓶等；土力学试验报告6．分散剂：4％六偏磷酸钠或其它分散剂；7．其它：温度计、蒸馏水、烧杯、研钵和秒表等。（四）操作步骤1．称取试样：取有代表性的风干或烘干土样100～200g，放入研钵中，用带橡皮头的研棒研散，将研散后的土过0.075mm筛，均匀拌和后称取试样30g。8CAfw。2．浸泡试样：将称好的试样小心倒入烧瓶中，注入200ml蒸馏水对试样进行浸泡，浸泡时间不少于18小时。3．煮沸分散：将浸泡好后的试样稍加摇荡后，放在电热器上煮沸。煮沸时间从沸腾时开始，粘土约需要1小时，附图1－1甲种比重计土力学试验报告其它土不少于半小时，对教学试验，浸泡试样及煮沸分散均由实验室准备。4．制备悬液：土样经煮沸分散冷却后，倒入量筒内。然后加4％浓度的六偏磷酸钠约10ml于溶液中，再注入蒸馏水，使筒内的悬液达到1000ml。5．搅拌悬液：用搅拌器在悬液深度上下搅拌1分钟，往复各30次，使悬液内土粒均匀分布。6．定时测读：取出搅拌器，立即开动秒表，测定经过1、5、30、120、1440分钟时的密度计数读。每次测读完后，立即将密度计取出，放入盛水量筒中，同时测记悬液温度，准确至0.5℃。（五）试验注意事项1．5分钟时的读数是包括1分钟读数的时间，其余30、120、1440分钟的读数时间也是如此累加。2．读数后甲种密度计必须立即从量筒里取出，否则会阻碍土粒下沉速度。（六）计算及制图1．由于刻度、温度与加入分散剂等原因，密度计每一次读数须先经弯液面校正后，由实验室提供的R－L关系图，查得土粒有效沉降距离，计算颗粒的直径d，按简化公式计算：式中：d—颗粒直径，mm；K—粒径计算系数（由实验室提供的资料查得）；L—某时间t内的土粒沉降距离（由实验室提供的资料查得）；t—沉降时间，s。2．将每一读数经过刻度与弯液面校正、温度校正、土粒比重校正和分散剂校正后，按下列计算小于某粒径的土质量百分数：·3·式中：X—小于某粒径的土质量百分数，％；ms—试样干土质量（30g）；Cs—土粒比重校正系数，可查甲种密度计的土粒比重校正值表（由实验室提供的资料查得）；R—甲种密度计读数；mt—温度校正值，可查甲种密度计的温度校正值表（由实验室提供的资料查得）；n—刻度及弯液面校正值（由实验室提供的图表中查得）；CD—分散剂校正值（由实验室提供资料）。3．用小于某粒径的土质量百分数X（％）为纵坐标，粒径d（mm）的对数为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线。（七）试验记录（见附表1－2）颗粒分析试验记录表（密度计法）附表1－2土样编号18密度计号甲2试验者黄丽娟NG5Nw。干土质量量筒号3校核者黄国怡土粒比重GS=2.75比重计校正值CS=0.979试验日期2003.5.8二、密度试验（环刀法）（一）试验目的测定土的湿密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其它物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。（二）试验原理土的湿密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。环刀法是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与体积之比即为土的密度。密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。4uCSD。（三）仪器设备1．环刀：内径6～8cm，高2～3cm。·4·2．天平：称量500g，分度值0.01g。3．其它：切土刀、钢丝锯、凡士林等。（四）操作步骤1．量测环刀：取出环刀，称出环刀的质量，并涂一薄层凡士林。2．切取土样：将环刀的刀口向下放在土样上，然后用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，将环刀垂直下压，边压边削使土样上端伸出环刀为止，然后将环刀两端的余土削平。3．土样称量：擦净环刀外壁，称出环刀和土的质量。（五）试验注意事项1．称取环刀前，把土样削平并擦净环刀外壁；2．如果使用电子天平称重则必须预热，称重时精确至小数点后二位。（六）计算公式按下列计算土的湿密度：式中：ρ—密度，计算至0.01g/cm；m—湿土质量，g；m1—环刀加湿土质量，g；m2—环刀质量，g；V—环刀体积，cm。密度试验需进行二次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm，取其算术平均值。（七）试验记录（见附表2－1）密度试验记录表（环刀法）附表2－1试验者校核者试验日期三、含水率试验（烘干法）（一）试验目的测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。HLLfR。（二）试验原理含水率反映土的状态，含水率的变化将使土的一系列物理力学性质指标随之而异。这种影响表现在各个方面，如反映在土的稠度方面，使土成为坚硬的、可塑的或流动的；反映在土内水分的饱和程度方面，使土成为稍湿、很湿或饱和的；反映在土的力学性质方面，能使土的结构强度增加或减小，紧密或疏松，构成压缩性及稳定性的变化。测定含水率的方法有烘干法、酒精燃烧法、炒干法、微波法等等。SiSsF。·5·（三）仪器设备1．烘箱：采用温度能保持在105～110℃的电热烘箱。2．天平：称量500g，分度值0.01g。 3．其它：干燥器、称量盒等。（四）操作步骤1．湿土称量：选取具有代表性的试样15～20g，放入盒内，立即盖好盒盖，称出盒与湿土的总质量。2．烘干冷却：打开盒盖，放入烘箱内，在温度105～110℃下烘干至恒重后，将试样取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却，称出盒与干土质量。烘干时间随土质不同而定，对粘质土不少于8h；砂类土不少于6h。hgCbL。（五）试验注意事项1．刚刚烘干的土样要等冷却后才称重；2．称重时精确至小数点后二位。（六）计算公式按下式计算土的含水率：式中：ω—含水率，计算至0.1%mo—盒质量，g；m1—盒加湿土质量，g；m2—盒加干土质量，g；m1－m2—土中水质量，g；m1－mo—干土质量，g含水率试验需进行二次平行试验，其平行差值不得大于2％，取其算术平均值。（七）试验记录（见附表3－1）含水率试验记录表（烘干法）附表3－1试验者吴煌峰校核者黄国怡试验日期2003年3月20日四、比重试验（比重瓶法）（一）试验目的测定土的比重，为计算土的孔隙比、饱和度以及土的其它物理力学试验（如颗粒分析的密度计法试验、固结试验等）提供必需的数据。tlcix。·6·（二）试验原理根据土粒粒径不同，土的比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法，对于粒径小于5mm的土，采用比重瓶法进行。比重瓶法就是由称好质量的干土放入盛满水的比重瓶的前后质量差异，来计算土粒的体积，从而进一步计算出土粒比重。cmf26。（三）仪器设备1．比重瓶：容重100ml或50ml；2．天平：称量200g，分度值0.001g；3．其它：烘箱、蒸馏水、温度计、筛、漏斗、滴管等。（四）操作步骤1．取样称量：取通过5mm筛的烘干土样约15g（如用50ml的比重瓶，可取干土约12g）用玻璃漏斗装入洗净烘干的比重瓶内，称瓶与土的质量。2．煮沸排气：将蒸馏水注入比重瓶内，约至瓶的一半高处，摇动比重瓶，并将比重瓶放在砂浴上煮沸，使土粒分散排气。煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及砂质粉土不少于30分钟；粘土及粉质粘土应不少于1小时。煮沸时不要使土液从瓶内溢出。NCKrq。3．注水称量：将蒸馏水注入比重瓶内至近满，待瓶内悬液温度稳定后及瓶内土悬液澄清时，盖紧瓶塞，使多余的水分从瓶塞的毛细管中溢出，擦干瓶外的水分，称出瓶、水、土总质量。称量后立即测定瓶内水的温度。2cQFh。4．查取瓶、水质量：根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水质量关系曲线（由实验室提供）查取瓶、水质量。（五）试验注意事项1．称重前比重瓶的水位要加满至瓶塞的毛细管；2．称重时精确至小数点后三位。（六）计算公式按下列计算土粒的比重：式中：Gs—土粒比重，计算精确至0.001；ms—干土质量，g；m1—瓶、水质量，可查瓶、水质量关系曲线（由实验室提供）；m2—瓶、水、土质量，g；Gwt—t℃时蒸馏水的比重，准确至0.001，查下表（不同温度时水的比重）。比重试验需进行二次平行测定，其平行差不得大于0.02，取其算术平均值。不同温度时水的比重（近似值）·7·（七）试验记录（见附表4－1）比重试验记录表（比重瓶法）附表4－1工程名称龙江口试验者黄丽娟土样说明粘土计算者陈炳崇试验日期2003年4月10日校核者黄国怡五、界限含水率试验液限、塑限联合测定法（一）试验目的测定粘性土的液限ωL和塑限ωp，并由此计算塑性指数Ip、液性指数IL，进行粘性土的定名及判别粘性土的软硬程度。YfKpu。（二）试验原理液限、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为17mm所对应得含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率即为塑限。mPAml。（三）试验设备1．液塑限联合测定仪：如附图5－1，有电磁吸锥、测读装置、升降支座等，圆锥质量76g，锥角30°，试样杯等；2．天平：称量200g，分度值0.01g；3．其它：调土刀、不锈钢杯、凡士林、称量盒、烘箱、干燥器等。（四）操作步骤1．土样制备：当采用风干土样时，取通过0.5mm筛的代表性土样约200g，分成三份，分别放入不锈钢杯中，加入不同数量的水，然后按下沉深度约为4～5mm，9～11mm，15～17mm范围制备不同稠度的试样。EKnay。2．装土入杯：将制备的试样调拌均匀，填入试样杯中，填满后用刮土刀刮平表面，然后将试样杯放在联合测定仪的升降座上。3．接通电源：在圆锥仪锥尖上涂抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。4．测读深度：调整升降座，使锥尖刚好与试样面接触，切断电源使电磁铁失磁，圆锥仪在自重下沉入试样，经5秒钟后测读圆锥下沉深度。5．测含水率：取出试样杯，测定试样的含水率。重复以上步骤，测定另两个试样的圆·8·锥下沉深度和含水率。（五）试验注意事项1．土样分层装杯时，注意土中不能留有空隙。2．每种含水率设三个测点，取平均值作为这种含水率所对应土的圆锥入土深度，如三点下沉深度相差太大，则必须重新调试土样。（六）计算公式1．计算各试样的含水率：式中符号意义与含水率试验相同。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（如附图5－2中的A线）。当三点不在一直线上，可通过高含水率的一点与另两点连成两条直线，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≥2％时，应重做试验。当两个含水率的差值<2％时，用这两个含水率的平均值与高含水率的点连成一条直线（如附图5－2中的B线）。42OTu。3．在圆锥下沉深度与含水率的关系图上，查得下沉深度为17mm所对应的含水率为液限；查得下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限。土力学试验报告附图5－1光电式液塑限仪结构示意图1－水平调节螺丝；2－控制开关；3－指示灯；4－零线调节螺钉；5－反光镜调节螺钉；6－屏幕7－机壳；8－物镜调节螺钉；9－电池装置；10－光源调节螺钉；11－光源装置；12－圆锥仪；13－升降台；14－水平泡；15－盛土杯Psfin。附图5-2圆锥入土深度与含水率关系图土力学试验报告·9·（七）试验记录（见附表5－1）液限、塑限联合试验记录表附表5－1工程名称珠江堤岸试验者黄国怡试样编号16计算者吴煌峰试验日期2003.5.22校核者陈炳崇六、击实试验（一）试验目的在击实方法下测定土的最大干密度和最优含水率，是控制路堤、土坝和填土地基等密实度的重要指标。（二）试验原理土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法有密切的关系。当压实功能和压实方法不变时，土的干密度随含水率增加而增加，当干密度达到某一最大值后，含水率继续增加反ZG46V。土力学试验报告而使干密度减小，能使土达到最大密度的含水率，称为最优含水率ωop，与其相应的干密度土力学试验报告称为最大干密度ρdmax。（三）仪器设备1．击实仪：如附图6－1所示。锤质量2.5kg，筒高116mm，体积947.4cm。2．天平：称量200g，分度0.01g。3．台称：称量10kg，分度值5g。4．筛：孔径5mm。5．其它：喷水设备、碾土器、盛土器、推土器、修土刀等。土力学试验报告（四）操作步骤1．制备土样：取代表性风干土样，放在橡皮板上用木碾碾散，过5mm筛，土样量不少于20kg。2．加水拌和：预定5个不同含水量，依次相差2％，其中有两个大于和两个小于最优含水量。所需加水量按下式计算：式中：mw—所需加水质量，g；mwo—风干含水率时土样的质量，g；ωo—土样的风干含水率，％；ω—预定达到的含水率，％。·10·土力学试验报告按预定含水率制备试样，每个试样取2.5kg，平铺于不吸水的平板上，用喷水设备向土样均匀喷洒预定的加水量，并均匀拌和。8jV22。3．分层击实：取制备好的试样600～800g，倒入筒内，整平表面，击实25次，每层击实后土样约为击实筒容积1/3。击实时，击锤应自由落下，锤迹须均匀分布于土面。重复上述步骤，进行第二、三层的击实。击实后试样略高出击实筒（不得大于6mm）。Iv6Yb。4．称土质量：取下套环，齐筒顶细心削平试样，擦净筒外壁，称土质量，准确至0.1g。附图6－1击实仪示意图土力学试验报告5．测含水率：用推土器推出筒内试样，从试样中心处取2个各约15～30g土测定含水率，平行差值不得超过1％。按2～4步骤进行其它不同含水率试样的击实试验。土力学试验报告（五）试验注意事项1．试验前，击实筒内壁要涂一层凡士林。2．击实一层后，用刮土刀把土样表面刨毛，使层与层之间压密，同理，其它两层也是如此。3．如果使用电动击实仪，则必须注意安全。打开仪器电源后，手不能接触击实锤。土力学试验报告（六）计算及绘图土力学试验报告1．按下式计算干密度：式中：ρd—干密度，g/cm3；ρ—湿密度，g/cm3；ω—含水率，％。以干密度ρd为纵坐标，含水率ω为横坐标，绘制干密度与含水率关系曲线（附图6－2）。曲线上峰值点所对应的纵横坐标分别为土的最大干密度和最优含水率。如曲线不能绘出准确峰值点，应进行补点。87790。附图6－2关系曲线土力学试验报告·11·（七）试验记录（见附表6－1）击实试验附表6－1土样编号10－2土粒比重2.72试验者黄丽娟K4cub。土样类别CI每层击数25校核者黄国怡WnPHV。风干含水率4.0％试验仪器轻型击实仪试验日期2003.9.10试验序号干密度含水率筒加土质量(g)筒质量(g)湿土质量(g)密度(g/cm3)干密度(g/cm3)盒号盒加湿土质量(g)盒加干土质量(g)盒质量(g)水的质量(g)干土质量(g)含水率(%)平均含水率(%)⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⑴-⑵(6)-(7)(7)-(8)1251078017301.831.5373174231.2630.7228.4628.0314142.802.6914.4614.0319.419.219.32257078017901.891.5673473926.5930.3224.3827.4614142.212.8610.3713.4621.321.321.33262078018401.941.5775178826.8028.9224.3226.0714142.482.8510.3212.0724.023.623.84263078018501.951.5576772428.2929.6525.3526.4414142.943.2111.3512.4425.925.825.95261078018301.931.5281281429.3334.2626.0229.8814143.314.3812.0215.8827.527.627.6七、渗透试验[附7－1]常水头试验（一）试验目的测定无粘性土的渗透系数k，以便了解土的渗透性能大小，用于土的渗透计算和供建造土坝时选土料之用。（二）试验原理渗透是液体在多孔介质中运动的现象。渗透系数是表达这一现象的定量指标。土的渗透性是由于骨架颗粒之间存在孔隙构成水的通道所致。常水头渗透试验适用于粗粒土。Mc8WM。土力学试验报告（三）仪器设备1．70型渗透仪：如附图7－1所示。2．其它：木击锤、秒表、天平、温度计、量杯等。（四）操作步骤1．调节：将调节管与供水管连通，由仪器底部充水至水位略高于金属孔板，关止水夹。2．取土：取风干试样3～4kg，称量准确至1.0g，并测定其风干含水率。·12·3．装土：将试样分层装入仪器，每层厚2～3cm，用木锤轻轻击实到一定厚度，以控制其孔隙比。土力学试验报告4．饱和：每层砂样装好后，连接调节管与供水管，微开止水夹，使砂样从下至上逐渐饱和，待饱和后，关上止水夹。5．进水：提高调节管使其高于溢水孔，然后将调节管与供水管分开，并将供水管置于试样筒内，开止水夹，使水由上部注入筒内。6．降低调节管：降低调节管口使位于试样上部三分之一处，造成水位差。在渗透过程中，溢水孔始终有余水溢出，以保持常水位。7．测记：开动秒表，用量筒自调节管接取一定时间内的渗透水量，并重复一次。测记进水与出水处的水温，取其平均值。8．重复试验：降低调节管口至试样中部及下部三分之一处，以改变水力坡降，按以上土力学试验报告步骤重复进行测定。土力学试验报告（五）试验注意事项1．装砂前要检查仪器的测压管及调节管是否堵塞。2．干砂饱和时，必须将调节管接通水源让砂饱和。3．试验时水源要直接流到试样筒里，水位与溢水孔齐平。（六）计算公式土力学试验报告按下列计算渗透系数：式中：Q—时间t秒内的渗出水量，cm；H—平均水位差（H1+H2）/2，cm；L—两测压孔中心间的试样高度，cm；t—时间，s；KT—水温为T℃时试样的渗透系数，cm/s；K20—水温为20℃时试样的渗透系数，cm/s；μT、μ20—水温分别为T℃与20℃时水的动力粘滞系数，μT/μ20的比值可查附表7－2得出。附图7－170型渗透仪1－试样筒；2－金属孔板；3－测压孔；4－玻璃测压管；5－溢水孔；6－渗水孔；7－调节管；8－滑动支架；9－容量为5000ml的供水管；10－供水管；11－止水夹；12－容量为500ml的量筒；13－温度计；14－试样；15－砾石层befRS。土力学试验报告·13·（七）试验记录（见附表7－1）常水头渗透试验记录表（70型渗透仪）附表7－1工程名称河口试样高度h＝30cm干土重ms=3260g试验者黄丽娟土样编号22试样面积A=70cm²孔隙比e=0.713校核者黄国怡9zaEH。土样说明粗砂测孔压间距L=10cm土粒比重Gs=2.66试验日期2003.6.15R8svR。与温度的关系附表7－2温度（℃）5.05.56.06.57.07.58.08.59.09.510.010.5μT/μ201.5011.4781.4551.4351.4141.3931.3731.3531.3341.3151.2971.279温度（℃）11.011.512.012.513.013.514.014.515.015.516.016.5μT/μ201.2611.2431.2271.2111.1941.1761.1681.1481.1331.1191.1041.090温度（℃）17.017.518.018.519.019.520.020.521.021.522.022.5μT/μ201.0771.0661.0501.0381.0251.0121.0000.9880.9760.9640.9580.943温度（℃）23.024.025.026.027.028.029.030.031.032.033.034.0μT/μ200.9320.9100.8900.8700.8500.8330.8150.7980.7810.7650.7500.735[附7－2]变水头渗透试验（一）试验目的测定粘性土的渗透系数k，以了解土层渗透性的强弱，作为选择坝体填土料的依据。（二）试验原理细粒土由于孔隙小，且存在粘滞水膜，若渗透压力较小，则不足以克服粘滞水膜的阻滞作用，因而必须达到某一起始比降后，才能产生渗流。变水头渗透试验适用于细粒土。tDwY7。土力学试验报告（三）仪器设备1．南55型渗透仪：如附图7－2所示。2．其它：100ml量筒、秒表、温度计、凡士林等。·14·土力学试验报告（四）操作步骤1．装土：将装有试样的环刀推入套筒内并压入止水垫圈。装好带有透水石和垫圈的上下盖，并用螺丝拧紧，不得漏气漏水。icyzG。2．供水：把装好试样的容器进水口与供水装置连通，关止水夹，向供水瓶注满水。3．排气：把容器侧立，排气管向上，并打开排气管止水夹。然后开进水口夹，排除容器底部的空气，直至水中无气泡溢出为止。关闭排气管止水夹，平放好容器。在不大于200cm水头作用下，静置某一时间，待容器出水口有水溢出后，则认为试样已达饱和。cXMPc。附图7－2南55型渗透仪1－变水头管；2－渗透容器；3－供水瓶；4－接水源管；5－进水管夹；6－排气管；7－出水管土力学试验报告4．测记：使变水头管充水至需要高度后，关止水夹，开动秒表，同时测记开始水头h1，经过时间t后，再测记终了水头h2，同时测记试验开始与终了时的水温。如此连续测记2～3次后，再使变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。D7mE3。（五）试验注意事项1．环刀取试样时，应尽量避免结构扰动，并禁止用削土刀反复涂抹试样表面。2．当测定粘性土时，须特别注意不能允许水从环刀与土之间的孔隙中流过，以免产生假象。3．环刀边要套橡皮胶圈或涂一层凡士林以防漏水，透水石需要用开水浸泡。（六）计算公式按下式计算渗透系数：式中：kT—渗透系数，cm/s；a—变水头管截面积；L—试样高度，cm；h1—滲径等于开始水头，cm；h2—终了水头，cm；2.3—ln和lg的换算系数。其余符号同前。·15·（七）试验记录（见附表7－3）变水头渗透试验记录表（南55型渗透仪）附表7－3土样编号6试样高度L=4.0cm试验者张芳枝UHIsz。仪器编号2试样面积A=30.0cm2校核者陈炳崇5GqWv。测压管断面积a=0.683cm2孔隙比e=0.890试验日期2003.7.15hhaJn。开始时间终了时间经过时间开始水头终了水头水温T℃时的渗透系数kT水温校正系数渗透系数平均渗透系数t1t2th1h2k20k20dhmindhminScmcm10－410－210－6（cm/s）℃10－6（cm/s）10－6（cm/s）⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⑵－⑴(6)×(7)(8)×(10)883089001800231.3226.01.161.001.1608.01.3731.591.60890089301800214.6209.61.161.021.1838.01.3731.628930810303600251.4240.10.582.001.1588.01.3731.5981030811303600217.3207.40.582.031.1758.01.3731.6181130813005400198.2185.00.392.991.1678.01.3731.6081300814305400210.3196.20.393.011.1748.01.3731.61八、固结试验（快速法）（一）试验目的测定试样在侧限与轴向排水条件下的压缩变形△h和荷载P的关系，以便计算土的单位沉降量S1、压缩系数av和压缩模量Es等。xv5gj。（二）试验原理土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的。在饱和土中，水具有流动性，在外力作用下沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩，试验时由于金属环刀及刚性护环所限，土样在压力作用下只能在竖向产生压缩，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩。UjVJ2。（三）仪器设备1．固结仪：如附图8－1所示，试样面积30cm2，高2cm。2．量表：量程10mm，最小分度0.01mm。3．其它：刮土刀、电子天平、秒表。（四）操作步骤（1）切取试样：用环刀切取原状土样或制备所需状态的扰动土样。土力学试验报告（2）测定试样密度：取削下的余土测定含水率，需要时对试样进行饱和。（3）安放试样：将带有环刀的试样安放在压缩容器的护环内，并在容器内顺次放上底板、湿润的滤纸和透水石各一，然后放入加压导环和传压板。（4）检查设备：检查加压设备是否灵敏，调整杠杆使之水平。·16·（5）安装量表：将装好试样的压缩容器放在加压台的正中，将传压钢珠与加压横梁的凹穴相连接。然后装上量表，调节量表杆头使其可伸长的长度不小于8mm，并检查量表是否灵活和垂直（在教学试验中，学生应先练习量表读数）。QzzmR。（6）施加预压：为确保压缩仪各部位接触良好，施加1kPa的预压荷重，然后调整量表土力学试验报告读数至零处。（7）加压观测：1）荷重等级一般为50、100、200、400kPa。2）如系饱和试样，应在施加第一级荷重后，立即向压缩容器注满水。如系非饱和试样，需用湿棉纱围住加压盖板四周，避免水分蒸发。3）压缩稳定标准规定为每级荷重下压缩24小时，或量表读数每小时变化不大于0.005mm认为稳定（教学试验可另行假定稳定时间）。测记压缩稳定读数后，施加第二级荷重。土力学试验报告依次逐级加荷至试验结束。土力学试验报告4）试验结束后迅速拆除仪器各部件，取出试样，必要时测定试验后的含水率。（五）试验注意事项1．首先装好试样，再安装量表。在装量表的过程中，小指针需调至整数位，大指针调至零，量表杆头要有一定的伸缩范围，固定在量表架上。2．加荷时，应按顺序加砝码；试验中不要震动实验台，以免指针产生移动。（六）计算及制图1．按下式计算试样的初始孔隙比：附图8－1固结仪示意图1－水槽；2－护环；3－环刀；4－加压上盖；5－透水石；6－量表导杆；7－量表架；8－试样土力学试验报告2．下式计算各级荷重下压缩稳定后的孔隙比ei：土力学试验报告式中：Gs—土粒比重；ρw—水的密度，g/cm3；ωo—试样起始含水率，％；ρo—试样起始密度，g/cm3；∑△hi—在某一荷重下试样压缩稳定后的总变形量，其值等于该荷重附图8－2e～p关系曲线土力学试验报告下压缩稳定后的量表读数减去仪器变形量（mm）；ho—试样起始高度，即环刀高度（mm）。3．绘制压缩曲线以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系曲线，如附图8－2所示。并求出压缩系数av与压缩模量Es。·17·（七）试验记录（见附表8－1）固结试验记录表（快速法）附表8－1工程名称沙湾土样面积30cm2试验者吴煌峰土样编号38起始孔隙比eo=1.02计算者黄国怡j7Lwg。试验日期2003.8.12起始高度ho=20.0mm校核者陈炳崇ibHM6。加压历时压力p量表读数仪器变形量λ试样变形量单位沉降量Si孔隙比ei（h）（kPa）（mm）（mm）（mm）0000001.021500.9660.0400.9260.04630.9311001.3580.0501.3080.06540.8912001.9480.0621.8860.09430.8314002.6400.0742.5640.12820.76九、直接剪切试验（快剪法）（一）试验目的土力学试验报告直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用四个试样为一组，分别在不同的垂直压力σ下，施加水平剪应力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ和凝聚力C。直剪试验分为快剪（Q）、固结快剪（CQ）和慢剪（S）三种试验方法。在教学中可采用快剪法。r82Ir。（二）试验原理快剪试验是在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪切力，以0.8~1.2mm/min的速率剪切，一般使试样在3～5min内剪破。快剪法适用于测定粘性土天然强度。6zV0X。附图9－1应变控制式直剪仪结构示意图1－垂直变形百分表；2－垂直加压框架；3－推动座；4－剪切盒；5－试样；6－测力计；7－台板；8－杠杆；9－砝码土力学试验报告（三）仪器设备 1．应变控制式直接剪切仪：如附图9－1，有剪力盒、垂直加压框架、测力计及推动机构等。2．其它：量表、砝码等。·18·（四）试验步骤1．切取试样：按工程需要用环刀切取一组试样，至少四个，并测定试样的密度及含水率。如试样需要饱和，可对试样进行抽气饱和。2．安装试样：对准上下盒，插入固定销钉。在下盒内放入一透水石，上覆隔水蜡纸一张。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒，试样上放隔水蜡纸一张，再放上透水石，将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。UJcWs。3．施加垂直压力：转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计中的量表读数为零。顺次加上盖板、钢珠压力框架。每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。在教学上，可取四个垂直压力分别为100、200、300、400kPa。eNDZL。土力学试验报告4．进行剪切：施加垂直压力后，立即拔出固定销钉，开动秒表，以每分钟4～6转的均匀速率旋转手轮（在教学中可采用每分钟6转）。使试样在3～5分钟内剪破。如测力计中的量表指针不再前进，或有显著后退，表示试样已经被剪破。但一般宜剪至剪切变形达4mm。若量表指针再继续增加，则剪切变形应达6mm为止。手轮每转一圈，同时测记测力计量表读数，直到试样剪破为止。WtxYI。5．拆卸试样：剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、上盖板，取出试样。附图9－2τ～σ关系曲线土力学试验报告（五）试验注意事项土力学试验报告1．先安装试样，再装量表。安装试样时要用透水石把土样从环刀推进剪切盒里，试验前量表中的大指针调至零。2．加荷时，不要摇晃砝码；剪切时要拔出销钉。土力学试验报告（六）计算及制图 1．按下式计算各级垂直压力下所测的抗剪强度：式中：τf—土的抗剪强度，kPa；C—测力计率定系数，N/0.01mm；R—测力计量表读数，0.01mm。2．绘制τf～σ曲线土力学试验报告以垂直压力σ为横坐标，以抗剪强度τf为纵坐标，纵横坐标必须同一比例，根据图中各点绘制τf～σ关系曲线，该直线的倾角为土的内摩擦角φ，该直线在纵轴上的截距为土的凝聚力C，如附图9－2。3EjIu。·19·（七）试验记录（见附表9－2）直接剪切试验记录表附表9－2土样编号35仪器编号16＃试验者吴煌峰6wDud。土样说明粘土夹砂测力计率定系数2.26kPa/0.01mm校核者张芳枝试验方法快剪手轮转数6转/min试验日期2003.9.12MpZBu。仪器编号垂直压力σ测力计读数R抗剪强度τf（kPa）（0.01mm）（kPa）16＃10032.573.520058.2131.530080.5181.9400112.2253.6十、相对密度试验（一）试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）试验原理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。UcCA3。（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①锥形塞杆自长颈漏斗下口穿入，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。Y9zaU。②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1～2cm，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。JHmoS。③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①取代表性试样2000g，拌匀后分三次倒入金属圆筒进行振击，每层试样为圆筒容积的1/3，试样倒入圆筒后用振动叉以每分钟往返150～200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30～60次，直至试样体积不变为止。如此重复第二、第三层。MtVtF。②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。·20·（五）试验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。6Ch7T。（六）计算和绘图1．最小干密度的计算：式中：md—试样干质量，g；Vmax—试样最大体积，cm3；2．最大孔隙比的计算：式中：ρw—水的密度，g/cm3；GS—土粒比重。3．最大干密度的计算：式中：Vmin—试样最小体积，cm3。4．最小孔隙比的计算：5．相对密度的计算：或式中：Dr—相对密度；eo—天然孔隙比；ρd—天然干密度（或填土的相应干密度），g/cm3；·21·（七）试验记录（见附表10－1）相对密度试验记录表附表10－1工程名称三叉河土样说明砂试验者吴煌峰土样编号40试验日期2003.6.24校核者张芳枝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)⑴1000100017151710试样体积(cm3)⑵70071010001000干密度(g/cm3)⑶⑴÷⑵1.431.411.721.71平均干密度(g/cm3)⑷1.421.715比重-Gs⑸2.652.65孔隙比e⑹0.8660.545天然孔隙比eo⑺0.689相对密度Dr⑻0.551十一、无侧限抗压强度试验（一）试验目的一般用于测定饱和软粘土的无侧限抗压强度及灵敏度。（二）试验原理土力学试验报告无侧限抗压试验是三轴压缩试验的一个特例，将试样置于不受侧向限制的条件下进行的强度试验，此时试样小主应力为零，而大主应力的极限值为无侧限抗压强度。即周围压力σ3＝0的三轴试验。由于试样侧面不受限制，这样求得的抗剪强度值比常规三轴不排水抗剪强度值略小。Yfa56。（三）试验设备1．应变控制式无侧限压缩仪：附图11－1所示2．其它：量表、切土盘、重塑筒等（四）试验步骤1．试样制备：按三轴试验中原状试样制备进行。试样直径可采用3.5~4.0cm，试样高度与直径之比按土样的软硬情况采用2.0~2.5。1TtPX。附图11－1应变控制式无侧限压缩仪示意图1－轴向加压架；2－轴向测力计；3－试样；4－上、下传压板；5－手轮或电动转轮；6－升降板；7－轴向位移计土力学试验报告2．安装试样：将试样两端抹一层凡士林，在气候干燥时，试样周围亦需抹一层薄凡士林，防止水分蒸发。将试样放在底座上，转动手轮，使底座缓慢上升，试样与传压板刚好接触，将测力计调零。·22·3．测记读数：每分钟轴向应变为1％～3％的速度转动手轮，使升降设备上升而进行试验。每隔一定应变，测记测力计读数，试验宜在8～10min内完成。当测力计读数出现峰值时，停止试验，当读数无峰值时，试验进行到应变达20％为止。NHHOD。4．重塑试验：当需要测定灵敏度时，应立即将破坏后的试样除去涂有凡士林的表面，加少许余土，包于塑料薄膜内用手搓捏，破坏其结构，放入重塑筒内，用金属垫板，将试样塑成与原状土样相同，然后按上述步骤进行试验。xmCbi。（五）试验注意事项土力学试验报告1．测定无侧限抗压强度时，要求在试验过程中含水率保持不变。2．在试验中如果不具有峰值及稳定值，选取破坏值时按应变15％所对应的轴向应力土力学试验报告为抗压强度。3．需要测定灵敏度，重塑试样的试验应立即进行。土力学试验报告（六）计算及制图1．按下式计算轴向应变：式中：1－轴向应变，％；ho—试样起始高度，cm；△h—轴向变形，cm。2．按下式计算试样平均数面积：式中：Aa－校正后试样面积，

cm3；Ao—试样初始面积，cm3。附图11－2σ～ε关系曲线1－原状试样；2—重塑试样土力学试验报告3．按下式计算试样所受的轴向应力：式中：σ—轴向应力，kPa；C－测力计率定系数，N/0.01mm；R－测力计读数，0.01mm；10—单位换算系数。4．按下式计算灵敏度：土力学试验报告式中：qu—原状试样的无侧限抗压强度，kPa；q’u—重塑试样的无侧限抗压强度，kPa。土力学试验报告5．绘制σ～ε关系曲线以轴向应变τ为横坐标，以轴向应力σ为纵坐标，取曲线上最大轴向应力作为无侧限抗压强度，如附图11－2所示。·23·（七）试验记录（见附表11－1）无侧限抗压强度试验记录表附表11－1工程名称城桂土样面积A0=12cm2试验者张芳枝UFHFj。土样编号45土样直径Do=38mm计算者陈炳崇fL01j。起始高度ho=80.0mm测力计率定系数C=2.335N/0.01mm试验日期2003.5.22jcmBv。土状竖向量表读数(mm)测力计读数R(mm)轴向变形△h(mm)轴向应变ε1(％)校正后面积Aa(cm2)轴向荷重P(N)无侧限抗压强度σ(KPa)灵敏度⑴⑵⑶原状土153.614.96418.713.95840.6602.62.79重塑土101.29.98812.512.96280.2216.2十二、无粘性土休止角试验（一）试验目的土力学试验报告测定无粘性土在风干状态下和在水下状态的休止角。适用于不含粘粒或粉粒的纯砂土。（二）试验原理休止角是无粘性土在松散状态堆积时，其天然坡面和水平面所形成的最大坡角。其数值接近于疏松土样的内摩擦角。7JADc。（三）试验设备1．休止角测定仪：如附图12－1所示2．其它：勺、水槽等。（四）试验步骤1．制备土样：取代表性的充分风干试样若干kg。并选择相应的圆盘。附图12－1休止角测定仪1－底盘；2－圆盘；3－铁杆；4－制动器；5－水平螺丝土力学试验报告2．开始试验：转动制动盘，使圆盘落在底盘中。用勺小心地沿铁杆四周倾倒试样，勺离试样表面的高度应始终保持在1cm左右，直至圆盘外缘完全盖满为止。3．测记读数：慢慢转动制动盘，使圆盘平稳升起，直至离开底盘内的试样为止。读记锥顶与铁杆接触处的刻度（tgαc）。如果测定水下状态的天然坡角，则将盛满试样的圆盘慢慢地沉入水槽中，当锥体全部淹没水中后，即停止下降，待其充分饱和，直至无气泡上升为止。然后慢慢转动制动器，使圆盘升起，当锥体露出水面时，测记锥顶与铁杆接触处的刻度（tgαm）。GQlEj。4．查表求值：将测得的tgαc和tgαm值，在三角函数表中查取休止角。（五）试验注意事项1．必须要取干砂做试验。2．需进行二次平行测定，取其算术平均值，以整数（度）表示。·24·（六）试验记录（见附表12－1）无粘性土休止角试验记录表附表12－1工程名称中山土样说明风干砂试验者陈炳崇土样编号21~22试验日期2003.6.22校核者黄国怡土样编号风干状态休止角水下状态休止角读数平均值读数平均值（tgαc）(°)(°)（tgαm）(°)(°)210.7737.6380.7035.0350.7838.00.6934.6220.7536.9370.6633.4330.7637.30.6633.4十三、三轴压缩试验（一）试验目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。对堤坝填方、路堑、岸坡等是否稳定，挡土墙和建筑物地基是否能承受一定的荷载，都与土的抗剪强度有密切的关系。Hup0A。（二）试验原理土的抗剪强