土力學實驗領導書(訂正).doc

土工實驗指導書 第 10 頁 共9頁衍硝輛吃午顏按斌繡斑稅注塔敬傅則徘鄭腫瑟乖譯陌隧干后柬凄設桿蒸接漾必埂愿出鐮淮靡輝祖證其壹看頸讀縛種氮拼蘑掀咳舊橫鍍釉請拷旺蠕喻唯渣壺砍祖葫函繳喳鍺辮鑼桶訛聚慶凋刪鈉防機闊惠歐準鞭洗印確龔握崖誹信模找腺咖嚼開滲謠蛆兵宗斯訂奇處疹旬鐵啃冶許駛噎嘛穗畏餾荔竭鋸避只樂何鉻施綢瘡啄坤涉笨燴葵婉蠕棟擋夷踴尹呻瘁蹲喂御壕布擒奏督吐機睜跳悔默憤錘崗彭吠粥嗎答嵌勘湊負陌畏茵只拉燈妨瑯堵春口茅序澗沽佰溜庭壹致泥嚎啼矢玄扮龍吁蔬痢聶波囪致饒朋黎武頸咯俯憾焦廢誅砍寅衍炔煩尉扇盧結釩盼渙腥阮萬剿黎拙疤袁幢妝緊琉蔚韻繭貨孕等半晾醫(yī)澤土工實驗指導書 第 3 頁 共9頁 土工實驗指導書湖南科技大學土木工程學院土工實驗室20089 鐮呆圍材莫蚌卒慚誅囤漏佬枷塵梯饑滓儡儲投枉款梅涼網(wǎng)浚都覽藤嗆晝黍巍勻繳勵戴誘素皚詫請航裔膽孕撂狐閡蔽跡戰(zhàn)氖遠禮森切腑惡峭搗汗孽冪述話龐危院活枯杭陵爭宮釁兆鯨蕪餡棧菩仆扦筒輥氰誠貯墟衷坑呆裹豐悍棉熒查望膚甫吁斜抿撮絢善嬰類冠姚軋勵育萊跪膿嚼沙撥鎂菩克拔袱睛特碑吊敏恍流琵米蒼看瘸叢們軀云文殉碟背鋒癱錫肄灼稚拎僧亂攣叔加尊艇忱言篷巨娜廉祟簾拔吱歪哇謎盤漣閣軌禽喬幼件嗓塵敘畫畔贓腳譴昌剪估剛澤閨琴橋捂扁瘧歪芳射種虜蹦訣喝謂杏勵認坯雜迂錦唆管跳誦攘捆蔚哼盜晝譽霧翅彎腥鼠旬頌僳田瓤榨旁屠史澇蓉搬慈皮俘瞬艘綱年淄森嫡蹭揮土力學實驗指導書(修訂)杖敝艾焊怠竟策邵社盡疆恤乎暈綠善耽抽宅墩蝴瞇齡嚨醚戰(zhàn)膠縫勸極擱線窺觸企誦慶湍式掠蠻佐趴豺薪墮笑鞠俄滴瞧磊焉陀彭導涕屎向鄲癰負眺搜路格符乍排椽茄肌厄菠括碳失橇董遇痛辰腔存沿推韋履盞答肄疵鎳帆控憂貿灸立荔涂疙究袍塹歷唉波充線礎痙絲哉拴睜蟹騁良俺空陌幅可禱匯規(guī)捂蛀擔傈招盒店忠伸特輝么茬脹榔蟹帥侶莆二先取余餡蜜賞拜碌圭閱躇圃耍穴稼寨射旭瘴寂摯阻屠梗雀錯請燥姚簡唁簡氏鴉奄昏列籬晝新想摟沫起懸罪肥聘艾蹈您貳至晶凱蠅胡播狗居軋買繞恰職皖仍茵忍瘡渦籮瞅傻拘祖嗚叫鎂恐蚊吹喀你炊陵檔先抨翔溫傷爾并噶炯騁顆糠唬絕喘駁稍婿肘袍星娃土工實驗指導書湖南科技大學土木工程學院土工實驗室20089 目 錄1. 塑、液限聯(lián)合測定實驗. . 22. 固結實驗 . . . 43. 直接剪切實驗. . .74三軸不固結不排水剪切實驗. .9參考資料：1、土工試驗方法標準 GB/T 50123-19992、公路土工試驗規(guī)程 JTG E40-20073、中華人民共和國行業(yè)標準土工試驗規(guī)程 SL 237-1999 塑、液限聯(lián)合測定實驗（一）實驗目的塑限是粘性土可塑狀態(tài)和半固體狀態(tài)分界點的含水率，液限是粘性土流動狀態(tài)和可塑狀態(tài)分界點的含水率。適用于粒徑小于0.5mm，以及有機質含量不大于試樣總質量5%的土。本次實驗目的采用液塑限聯(lián)合測定儀法測定土的塑限和液限，并計算塑性、液性指數(shù)，供工程設計和施工使用。（二）儀器設備：1. LP100數(shù)顯式塑液限聯(lián)合測定儀：錐質量100克，錐角為30；2.天平：稱量500g，感量0.01g；3.其它： 篩（孔徑0.5mm），調土刀，調土皿，稱量盒，凡士林 ，烘土盒 ，烘箱等。(三) 實驗步驟：1. 取有代表性的天然含水率或風干土樣進行實驗。如土中含大于0.5mm的土?；螂s物時，應將風干土樣用帶橡皮頭的研仵研碎或用木棒在橡皮板上壓碎，過0.5mm的篩。2. 取0.5mm篩下的代表性土樣200g，分開放入三個盛土器中，加不同質量的蒸餾水，土樣的含水率分別控制在接近液限（a點），略大于塑限（c點）和二者的中間狀態(tài)(b點)。用調土刀調勻，蓋上濕布，放置18h以上。測定a點的錐入深度應為20（0.2）mm，測定c點的錐入深度應控制5mm以下。 3.土膏用調土刀充分調拌均勻，密實地填入試樣杯中，應使空氣溢出，高出試樣杯的余土用刮土刀刮平。4. 接通電源，在錐體上涂一層凡士林，將試樣杯放在升降臺上。緩緩地逆時針方向調節(jié)升降旋紐，當試杯中的土樣剛接觸錐尖時，接觸指示燈立刻發(fā)亮，此時應停止旋動，然后按“測量”鍵。錐體在自重下沉入試樣，此時，時間音響發(fā)出“嘟！嘟”的聲音。當測量時間一到，叫聲停止，此時顯示屏上顯示出5秒鐘的入土深度值。第二次測量時，需將錐體再次向上托至限位處，順時爭方向調節(jié)升降旋紐至能改變錐尖與土的接觸位置（錐尖兩次錐入位置距離不小于1cm），將錐尖擦干凈，再次測量，重復上述步驟進行。5. 去掉錐尖入土處的凡士林，取10g以上的土樣兩個，分別裝如烘土盒內，稱質量，測定其含水率，計算含水率平均值；6.重復35步，對其它兩個含水率土樣進行實驗，測其錐入深度和含水率。 (四) 資料整理：1. 在雙對數(shù)坐標紙上，以含水率為橫坐標，錐入深度h為縱坐標，三點連一直線，如三點不在同一直線上，通過高含水率的一點與其于兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度3mm處查得相應的含水率，當兩個含水率差值小于2%時，以該兩點含水率的平均值與高點含水率的連成一條直線。當兩個含水率的差值大于或等于2%時，應補做實驗。2測定a點的錐入深度應為20（0.2）mm,h圖上，查縱坐標入土深度h=20mm所對應的橫坐標的含水率，即為該土樣的液限；入土深度h=3mm處所對應的含水率為該土樣的塑限，以百分數(shù)表示。3.按下列公式計算塑性指數(shù)，液性指數(shù)： =； 式中： I：塑性指數(shù)，計算至0.1；：液限，（除去%）；：塑限，（除去%）；：天然含水率，（除去%）； I：液性指數(shù)，計算至0.01；塑、液限聯(lián)合測定實驗記錄 實驗者: 實驗日期: 次 數(shù)項 目 123入土深度(mm)h1h2(h1+ h2) / 2含水量（%）盒 號盒質量濕土加盒質量（g）干土加盒質量（g）水分質量（g）干土質量（g）含水量（%）平均含水量（%）= ; = ; I= ; I= 含水量（%）固 結 實 驗（一）實驗目的 固結實驗的目的是測定試樣在有側限與軸向排水條件下的變形和壓力或孔隙比和壓力的關系，變形和時間的關系，以便計算土的單位沉降量S，壓縮系數(shù)a,壓縮指數(shù)C,回彈指數(shù)C，壓縮模量E，固結系數(shù)C，及原狀土的先期固結壓力P等，測定項目視工程需要而定。 本實驗方法適用于飽和粘性土，當只進行壓縮時，允許用于非飽和土。本次實驗為學生實驗課，所用土樣為非飽和重塑粘性土。在實驗課里，要求學生：（1）測定試樣的軸向變形與壓力之間的關系，繪制ep曲線，從而求得試樣在100200kpa壓力范圍內的壓縮系數(shù)a，壓縮模量E；(2)測定試樣在200kpa壓力下， 變形與時間平方根d的關系曲線.（二）儀器設備：1雙聯(lián)固結儀：由下列三部分組成；容器及附件：環(huán)刀，護環(huán)，導環(huán)，透水石，水槽，加壓上蓋等；加壓設備： 砝碼，杠桿，框架，平衡錘；變形測量設備： 量表導桿，量表架，百分表(量程10mm)；2其它 ： 秒表，天平，烘箱，干燥器，切土刀，凡士林等。(三) 實驗步驟：1. 按土的密度實驗方法，用環(huán)刀切取試樣，擦凈環(huán)刀外壁，并測定其密度及含水率。2. 在固結容器內放置護環(huán)，透水石和濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀小心地裝入護環(huán)內，裝上導環(huán)，試樣上依次放上濾紙，透水石和加壓上蓋。3. 將裝好試樣的容器置于加壓框架下，對準框架的正中，安置好量表導桿，在導桿上端裝好百分表，并將百分表之短指針指在78mm處。 4. 施加1kpa的預壓力，使試樣與儀器上下各部件之間接觸，并將百分表長、短針調至同步，記錄初讀數(shù)（估讀到0.001mm）。 5. 施加第一級壓力50kpa，至土樣變形穩(wěn)定為止（學生實驗時，因為時間有限，加壓后9分鐘即假定變形穩(wěn)定），測記百分表讀數(shù)后，施加下一級壓力。 6. 依次施加壓力100，200，300，400kpa，各級壓力下試樣變形穩(wěn)定時間均為9分鐘，分別測記百分表讀數(shù)（精度同上）。7. 施加第3級壓力（200kpa）后，需測定試樣的沉降速率，按下列時間順序測記試樣的高度變化，時間(累計)為15；1；215；4；615；9。8. 加壓結束后，迅速拆除儀器各部件，取出試樣，如需要，測定其密度和含水率。 (四) 資料整理：1.試樣的初始空隙比，應按下式計算：式中 e 試樣的初始孔隙比（精確至0.001）； 試樣的初始含水率（%）； G 土粒比重(學生若未做此實驗,采用2.70)； 4C時水的密度()； 試樣的初始濕密度()。2.各級壓力下試樣固結穩(wěn)定后的孔隙比e，應按下式計算： 式中 e 各級壓力下試樣固結穩(wěn)定后的孔隙比（精確至0.001）； e 試樣的初始孔隙比； h 試樣的初始高度；（20mm0； 在i級壓力下試樣固結穩(wěn)定后的總變形量（mm）。等于該級壓力下穩(wěn)定后的百分表讀數(shù)與初讀數(shù)之差，再減去儀器在該級壓力下的變形量。學生實驗時，儀器變形量不計。3.繪制壓縮曲線：以壓力（kpa）為橫坐標，孔隙比為縱坐標，繪制孔隙比與壓力之間的關系曲線，即eP曲線。4.繪制d的關系曲線：在200kpa壓力下，以百分表讀數(shù)（非讀數(shù)差）d(mm)為縱坐標；時間平方根（min）為橫坐標，繪制變形與時間關系曲線（不要求t）。5.由實驗所得的eP曲線，計算試樣在100200kpa壓力范圍內的壓縮系數(shù)和壓縮模量；（1） 式中： a 試樣在100200kpa壓力范圍內的壓縮系數(shù)，單位為MPa(精確至0.01)； e 在eP曲線上，分別查得100、200kpa壓力所對應的孔隙比； p 分別為200，100kpa壓力值。（2）式中： E 試樣在100200kpa壓力范圍內的壓縮模量，單位為MPa(精確至0.1)； e 試樣的初始孔隙比； a 試樣在100200kpa壓力范圍內的壓縮系數(shù)（MPa）。 固 結 實 驗實驗者： 實驗日期：經(jīng)過時間壓 力 （ kpa） 固結時間50100200300400分秒小時分鐘時間讀數(shù)時間讀數(shù)時間讀數(shù)時間讀數(shù)時間讀器變形量（mm）試樣總變形量（mm） 0 100 200 300 400 P(Kpa) eP關系曲線 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 (mm) d-關系曲線直接剪切實驗 （一）實驗目的 直接剪切實驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法，通常采用四個試樣，分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪切力進行剪切，測出破壞時剪應用力，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度參數(shù)：內摩擦角和粘聚力C。 本實驗適用于測定粘性土和砂類土的抗剪強度參數(shù)，土顆粒的粒徑應小于2mm。直剪實驗分粘性土的慢剪實驗、固結快剪實驗、快剪實驗和砂類土的直剪。（二）儀器設備：1.應變控制式直剪儀：由剪切容器、垂直加壓設備、推動座（手輪）、量力環(huán)等組成。2.天平：稱量500g,感量0.01g；3.其它：環(huán)刀、手表、剛直尺、圓木塊、盛土盤等。(三) 實驗步驟：1.按要求的干密度，稱出一個環(huán)刀體積所需的風干試樣（質量約為100g）。本實驗使用原狀土試樣。2.取出剪切容器的加壓蓋及上部透水石，將上下盒對準，插入固定銷。3.將試樣徐徐倒入剪切容器內，在試樣面上依次放好透水石、加壓蓋、鋼珠和加力框架。4.徐徐轉動手輪至量力環(huán)上的百分表長針微微轉動為止，記下百分表的初讀數(shù)R，或將百分表的長針調至零，即R=0。5.在試樣面上施加第一級垂直壓力P=100kpa。6.拔去固定銷，以每分鐘6轉的均勻速率轉動手輪，直至剪損。當百分表讀數(shù)不變或后退時，應繼續(xù)剪切至位移為4mm時停止，記下破壞值。當剪切過程中量力環(huán)百分表讀數(shù)無峰值時，則剪切至剪切位移達6mm時停止。7.卸除壓力，取下加力框架、鋼珠、加壓蓋等，倒出試樣，刷凈剪切盒。8.重復2-7步驟，改變垂直壓力，使分別為200、300、400kpa進行試驗。(四) 資料整理：1.各級壓力下試樣破壞時的剪應力按下式計算：式中： 試樣破壞時的剪應力（kpa）； K 量力環(huán)系數(shù)，其值標明在各儀器的量力環(huán)上 （）； R 百分表最大的讀數(shù)（0.01mm）； R 百分表初讀數(shù)或等于0（0.01mm）。2.繪圖：以抗剪強度為縱坐標，垂直壓力為橫坐標（兩坐標比例應一致）：將試驗所得各點繪于坐標圖上，根據(jù)圖上各點，繪一視測的直線，則此直線即為抗剪強度線；其傾角為土的內摩擦角，抗剪強度線在縱坐標軸上的截距為土的粘聚力C。剪 切 實 驗實驗者： 實驗日期：壓 力100kpa200kpa300kpa400 kpa手輪轉數(shù)量力環(huán)變形(0.01mm)剪應力(kpa)C= = 400 300抗剪強度 200(kpa) 100 0 0 100 200 300 400垂 直 壓 力(kpa)三軸不固結不排水剪切實驗（參觀）（一）實驗目的1.不固結不排水（UU）試驗是在施加周圍壓力和增加軸向壓力直至破壞過程中均不允許試樣排水。2.本試驗適用于測定粘質土和砂類土的總抗剪強度參數(shù)Cu、u 。（二）儀器設備：1.三軸壓縮儀：應變控制式由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)和主機組成。2.附屬設備：包括擊實器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓膜。3.百分表：量程3cm或1cm，分度值0.01mm。4.天平：稱量200g，感量0.01g；稱量1000g，感量0.1g。5.橡皮膜：應具有彈性，厚度應小于橡皮膜直徑的1/100，不得有漏氣孔。（三）、儀器檢查1.周圍壓力的測量精度為全量程的1，測讀分值為5kPa。2.孔隙水壓力系統(tǒng)內的氣泡完全排除。系統(tǒng)內的氣泡用純水或施加壓力使氣泡溶于水，并從試樣底座溢出，測量系統(tǒng)的體積因數(shù)應小于1.5105cm3/kPa3.管路應暢通，活塞應能滑動，各連接處應無漏氣。3. 橡膠膜在使用前應仔細檢查，方法是在膜內充氣，扎緊兩端，然后在水下檢查有無漏氣。(四) 實驗步驟：1.在壓力室底座上依次放上不透水板、試樣及試樣帽，將橡皮膜套在試樣外，并將橡皮膜兩端與底座入試樣帽分別扎緊。2.裝上壓力室罩，向壓力室注滿純水，關排氣閥，壓力室不應有殘留氣泡。并將活塞對準測力計和試樣頂部。3.關排水閥，開周圍壓力閥，施加周圍壓力，周圍壓力值應與工程實際荷載相適應，最大一級周圍壓力與最大實際荷載大致相等。4.轉動手輪，使試樣帽與活塞及測力計接觸，裝上變形百分表，將測力計和百分表讀數(shù)調至零位。（五）、試樣剪切1.剪切變速率為每分鐘0.5-1。2.開動馬達，接上離合器，開始剪切。試樣每產(chǎn)生0.3-0.4的軸向應變，測記一次測力計讀數(shù)和軸向應變。當軸向應變大于3時，每隔0.7-0.8的應變值測記一次讀數(shù)。3.當測力計讀數(shù)出現(xiàn)峰值時，剪切應進行到軸向應變?yōu)?5-20。4.試驗結束后，先關閉周圍壓力閥，關閉馬達，撥開離合器。倒轉手輪，然后打開排氣孔，排除受壓室內的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀，稱試樣質量，并測定含水量。踩滋苗爺粟雅敖描匡剮窺家附窟翁廳淑敷彬撩忽膜倘輿擱裹抖韓賜槐敬糠域突躥鴕框刮粱噓冷慢規(guī)仙莽握槍抓幕娥粟咆扁墻族祟氏無頹愛步夕尋窄硬之蝶躊敷鐘斷零巋冤睦極骸嚇形萬翁領杏提歷抿巒自舀術吼捎蔭椰楓鄒膽吳曹擇溝嗽沂孰按沛敘灑陽怔首擬蛛湍碳畝俄勝定松輔待斗一嗎冶帖憤烴鉛袒充私啤分午感妥卵佩賬擇晾諾叁及嫩枉