土力學六種常見試驗實驗目的步驟等介紹PPT精選文檔

1、 土工試驗土工試驗 Soil experiments1 土的密度試驗土的密度試驗2 土的含水量試驗土的含水量試驗3 土的液塑限試驗土的液塑限試驗4 土的固結試驗土的固結試驗5 土的直剪試驗土的直剪試驗6 土的三軸剪切試驗土的三軸剪切試驗1 土的密度試驗土的密度試驗 density test目的目的 objectives測定土在天然狀態(tài)下單位體積的質量 儀器設備儀器設備 apparatus符合規(guī)定要求的環(huán)刀；精度為0.01g的天平；其他：切土刀，凡士林等。（1）測出環(huán)刀的容積V，在天平上稱環(huán)刀質量m1。（2）取直徑和高度略大于環(huán)刀的原狀土樣或制備土樣。（3）環(huán)刀取土：在環(huán)刀內壁涂一薄層凡士林，將

2、環(huán)刀刃口向下放在土樣上，隨即將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，直至土樣上端伸出環(huán)刀為止。將環(huán)刀兩端余土削去修平（嚴禁在土面上反復涂抹），然后擦凈環(huán)刀外壁。 （4）將取好土樣的環(huán)刀放在天平上稱量，記下環(huán)刀與濕土的總質量m2操作步驟操作步驟 procedure計算土的密度計算土的密度VmmVm12_密度試驗應進行2次平行測定，兩次測定的差值不得大于0.03g/cm3，取兩次試驗結果的算術平均值；密度計算準確至0.01 g/cm3 要要 求求2 土的含水量試驗土的含水量試驗用烘干法測定土的含水率目的目的烘箱：采用電熱烘箱；天平：稱量200g,分度值0.01g；其他：干燥器，稱量盒。儀器設備儀器設備（1）取代

3、表性試樣，粘性土為1530g，砂性土、有機質土為 50g，放入質量為m0的稱量盒內，立即蓋上盒蓋，稱濕土加盒總質量m1，精確至0.01g。 （2）打開盒蓋，將試樣和盒放入烘箱，在溫度105110的恒溫下烘干。烘干時間與土的類別及取土數量有關。粘性土不得少于8小時；砂類土不得少于6小時；對含有機質超過10%的土，應將溫度控制在6570 的恒溫下烘至恒量。 （3）將烘干后的試樣和盒取出，蓋好盒蓋放入干燥器內冷卻至室溫，稱干土加盒質量m2為，精確至0.01g。操作步驟操作步驟計算土的含水量計算土的含水量（1）計算準確至0.1%；（2）本試驗需進行2次平行測定，取其算術平均值，允許平行差值應符合下表規(guī)

4、定。要要 求求 %1000221mmmmmmwsw 含水率（%）小于101040大于40允許平行差值（%） 0.5 1.0 2.03 土的液限、塑限試驗土的液限、塑限試驗測定細粒土的液限、塑限，計算塑性指數、給土分類定名，共設計、施工使用。目的目的液塑限聯(lián)合測定儀：圓錐儀、讀數顯示；試樣杯：直徑4050mm，高3040mm；天平：稱量200g，分度值0.01g；其他：烘箱、干燥器、鋁盒、調土刀、孔徑0.5mm的篩、凡士林等。儀器設備儀器設備液限錐式儀液限錐式儀液塑限聯(lián)合測定儀液塑限聯(lián)合測定儀（1）當采用天然含水量的土樣時，應剔除大于0.5mm的顆粒，然后分別按接近液限、塑限和二者之間狀態(tài)制備不

5、同稠度的土膏，靜置濕潤。靜置時間可視原含水量的大小而定。當采用風干土樣時，取過0.5mm篩的代表性土樣約200g，分成3份，分別放入3個盛土皿中，加入不同數量的純水，使分別接近液限、塑限和二者中間狀態(tài)的含水量，調成均勻土膏，然后放入密封的保濕缸中，靜置24小時。（2）將制備好的土膏用調土刀調拌均勻，密實地填入試樣杯中，應使空氣逸出。高出試樣杯的余土用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在儀器底座上。（3）取圓錐儀，在錐體上涂以薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀。（4）調節(jié)屏幕準線，使初讀數為零。調節(jié)升降座，使圓錐儀錐角接觸試樣面，指示燈亮時圓錐在自重下沉入試樣內，經5秒后立即測讀圓錐下沉深度。 （

6、5）取下試樣杯，然后從杯中取10g以上的試樣2個，測定含水率。 （6）按（2）-（5）的步驟，測試其余2個試樣的圓錐下沉深度和含水率。操作步驟操作步驟計算與制圖計算與制圖（1）計算含水量%100*1smmw（2）繪制圓錐下沉深度h與 含水量w的關系曲線三點連一條直線。當三點不在一直線上，通過高含水量的一點分別與其余兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應的含水量，當兩個含水量的差值小于2%，應以該兩點含水量的平均值與高含水量的點連成一線。當兩個含水量的差值大于或等于2%時，應補做試驗。（3）確定液限、塑限 在圓錐下沉深度h與含水量w關系圖上，查得下沉深度為17mm所對應的含水量為液限

7、wL；查得下沉深度為2mm所對應的含水量為塑限wP，以百分數表示，取整數。PLPwwIPPLIwwI塑性指數： 液性指數： （4）計算塑性指數和液性指數）計算塑性指數和液性指數4 土的固結試驗土的固結試驗 目的目的測定試樣在側限與軸向排水條件下的變形和壓力的關系，變形和時間的關系，以便計算土的壓縮系數、壓縮指數、壓縮模量、固結系數及原狀土的先期固結壓力等?？焖俟探Y法：規(guī)定試樣在各級壓力下的固結時間為1小時，僅在最后一級壓力下除測記1小時的量表讀數外，還應測讀達壓縮穩(wěn)定時的量表讀數。方法方法 三聯(lián)固結儀；刮土刀、天平、秒表等儀器設備儀器設備三聯(lián)固結儀三聯(lián)固結儀基本原理基本原理Vve0Vs1H0/

8、(1+e0)VveVs1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變土樣在壓縮前后變形量為形量為s，整個過，整個過程中土粒體積和底程中土粒體積和底面積不變面積不變eHeH11100土粒高度在受土粒高度在受壓前后不變壓前后不變)1(000eHsee整理整理1)1(000wswGe其中其中p根據不同壓力根據不同壓力p作用下，達到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制，繪制e- -p曲線，曲線，為壓縮曲線為壓縮曲線操作步驟操作步驟（1）按要求取原狀樣或制備擾動土樣。（2）取環(huán)刀樣，測試驗前的密度與含水量。（3）在固結儀底的透水石上放一濾紙，將環(huán)刀和土樣放入壓縮儀，套上導環(huán)，在土樣頂面放上濾紙，再加

9、上透水石，繼而放上傳壓板與鋼球，最后將固結儀放在容器板上。（4）安裝測微表并調零（5）加荷。按50、100、200、400（kpa)四級荷重加荷，每級荷載歷時10分鐘，即每級荷重加上10分鐘時，記測微表讀數一次，然后加下一級荷載，依些類推，直到第四級荷載施加完畢為止。1首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調至整數位，大指針調至零，量表桿頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2加荷時，應按順序加砝碼；試驗中不要震動實驗臺，以免指針產生移動。注意事項注意事項成果整理成果整理（1）按下式計算土的初始孔隙比1)1 (000wswGe2.計算試樣的顆粒（骨架）凈高hs 00se1hh 式

10、中：h0 試樣初始高度（mm）si0ihheei1i1ii21ppeea21isae1E3.計算某級壓力下變形穩(wěn)定后的孔隙比ei （MPa-1） 式中 Pi 某一級荷重值，MPa。 某級壓力下試樣高度的累計變形量，mm； 式中：iH4.計算某級壓力下的壓縮系數a 1-2和壓縮模量Es（MPa）5.作孔隙比e和壓力p的關系曲線以孔隙比e為縱坐標，壓力p為橫坐標，繪制孔隙比與壓力的關系曲線。5 土的直剪試驗土的直剪試驗 目的目的 直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。通常采用4個試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力進行剪切，測得剪切破壞時的剪應力。然后根據庫侖定律確定土的抗剪強度

11、指標：內摩擦角和粘聚力c。快剪：快剪：在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪應力。固結快剪固結快剪：在試樣上施加垂直壓力，待試樣排水固結穩(wěn)定后，快速施加水平剪應力。慢剪慢剪：在試樣上施加垂直壓力及水平剪應力的過程中，均使試樣排水固結。方法方法固結快剪試驗固結快剪試驗 儀器設備儀器設備（1）應變控制式直剪儀：剪切盒、垂直加壓框架、測力計、推動機構等；（2）位移計（百分表）：量程510mm,分度值0.01mm；（3）天平、環(huán)刀、削土刀、飽和器、秒表、濾紙、直尺等。1.切取試樣：切取試樣：按工程需要用環(huán)刀切取一組試樣，至少四個，并測定試樣的密度及含水率。2.安裝試樣：安裝試樣：對準上下盒，插入固定

12、銷釘。在下盒內放入一透水石，上覆隔水蠟紙一張。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準剪切盒，試樣上放隔水蠟紙一張，再放上透水石，將試樣徐徐推入剪切盒內，移去環(huán)刀。3.施加垂直壓力施加垂直壓力：轉動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，調整測力計中的量表讀數為零。順次加上蓋板、鋼珠壓力框架。每組四個試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進行剪切。在教學上，可取四個垂直壓力分別為100、200、400kPa。操作步驟操作步驟4進行剪切進行剪切：施加垂直壓力后，立即拔出固定銷釘，開動秒表，以每分鐘46轉的均勻速率旋轉手輪（在教學中可采用每分鐘6轉）。使試樣在35分鐘內剪破。如測力計中的量表指針不再前進，或有顯著后

13、退，表示試樣已經被剪破。但一般宜剪至剪切變形達4mm。若量表指針再繼續(xù)增加，則剪切變形應達6mm為止。手輪每轉一圈，同時測記測力計量表讀數，直到試樣剪破為止。（注：手輪每轉一圈推進下盒0.2毫米）。5拆卸試樣拆卸試樣：剪切結束后，吸去剪切盒中的積水，倒轉手輪，盡快移去垂直壓力、框架、上蓋板，取出試樣。1先安裝試樣，再裝量表。安裝試樣時要用透水石把土樣從環(huán)刀推進剪切盒里，試驗前量表中的大指針調至零。2加荷時，不要搖晃砝碼；剪切時要拔出銷釘。注意事項注意事項成果整理成果整理1按下式計算各級垂直壓力下所測的抗剪強度：CRf式中：f 土的抗剪強度，kPa；C 測力計率定系數，kPa/0.01mm；R

14、測力計量表最大讀數，或位移4毫米時的 讀數(0.01毫米)，0.01mm。2繪制f曲線6 土的三軸剪切試驗土的三軸剪切試驗 三軸剪切試驗是在三向應力狀態(tài)下，測定土的抗剪強度參數的一種剪切試驗方法。通常用34個圓柱體試樣，分別在不同的恒定圍壓下，施加軸向壓力，進行剪切，直至破壞；然后根據極限應力圓包絡線，求得抗剪強度參數。目的目的根據排水條件不同，三軸剪切試驗分為不固結不排水試驗（UU）、固結不排水剪切(CU)和固結排水試驗（CD）。本試驗只作部固結不排水剪切試驗。方法方法 1. 應變控制式三軸剪切儀，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

15、、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓模。 3. 天平：秤量200g，感量0.01g；稱量1000g，感量0.1g。 4. 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。儀器設備儀器設備 3. 剪切試樣 操作步驟操作步驟1.試樣制備2. 試樣的安裝 （1） 本試驗需要34個試樣，分別在不同周圍壓力下進行試驗。 （2） 試樣尺寸：最小直徑為35mm，最大直徑為101mm，試樣高度宜為試樣直徑的22.5倍。對于有裂縫、軟弱面和構造面的試樣，試樣直徑宜大于60mm。 （3） 原狀試樣制備，應將土切成圓柱形試樣，試樣兩端應平整并垂直于試樣軸，當試樣側面或端部有小石子或凹坑時，允

16、許用削下的余土修整，試樣切削時應避免擾動，并取余土測定試樣的含水量。 （4） 擾動試樣制備，應根據預定的干密度和含水量，在擊實器內分層擊實，粉質土宜35層，粘質土宜為58層，各層土料數量應相等，各層接觸面應刨毛。 （5） 對制備好的試樣，應量測其直徑和高度。試樣的平均直徑應按下式計算：（式中D1，D2，D3分別為試樣上、中、下部位的直徑）取余土，測定含水率。 423210DDDD1.試樣制備試樣制備 （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及試樣帽分別扎緊。 （2）裝上壓力室罩，向壓力室內注滿純水，關排氣閥，壓力室內不應有殘留氣泡。并將活塞對準千分表和試樣頂部。 （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重相適應，最大一級周圍壓力與最大實際荷重大致相等。 （4） 轉動手輪使試樣帽與活塞及千分表接觸，裝上變形指示計，將千分表和變形指示計讀數調至零位。2. 試樣的安裝試樣的安裝（1）開動電機，接上離合器，剪切應變速率宜為每分鐘應變0.51.0進行。 （2）