《土力學(xué)》驗指導(dǎo)書

《土力學(xué)》試驗指導(dǎo)書王保林編土木建筑學(xué)院試驗中心20239日前言《土力學(xué)》是土木工程和交通工程〔道路與橋梁方向〕專業(yè)的一門重要的專業(yè)根底課。土力學(xué)試驗是土力學(xué)課程教學(xué)的重要組成局部。土力學(xué)試驗主要是測定土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，為土木工程的設(shè)計、施工供給必要的測試數(shù)據(jù)和資料。把握土力學(xué)試驗技術(shù)，不但對于穩(wěn)固課堂所學(xué)理論學(xué)問、增加對土的工程性質(zhì)的理解起重要作用，而且是學(xué)習(xí)土工試驗方法和試驗技能的主要途徑。因此，要求學(xué)生必需認(rèn)真對待每個試驗，做好試驗前預(yù)習(xí)。土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)很多，試驗工程也很多。依據(jù)課程教學(xué)大綱要求，結(jié)合我院試驗條件，本試驗指導(dǎo)書僅列出土木工程和交通工程〔道路與橋梁方向〕專業(yè)的五個根本教學(xué)試驗〔有些試驗可合并為綜合試驗〔GB/T50123-1999〕結(jié)合教學(xué)要求而編寫的。同時也參考了一些其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。限于水平有限，不妥之處，請批判指正。編者20239月目 錄

含水率試驗〔烘干法〕密度試驗〔環(huán)刀法〕液限和塑限試驗〔液、塑限聯(lián)合測定法〕直接剪切試驗壓縮試驗試驗一、含水率試驗〔烘干法〕一、試驗?zāi)康募坝猛居冒俜謹(jǐn)?shù)表示。m m w w100% 01100%m md d式中：w——含水率(%)；m 〔g〕wm 〔g〕dm 〔g〕0土的含水率是土的幾項根本物理指標(biāo)中較重要的一個。利用含水率可計算土的干密度、重度、空隙比、飽和度及黏性土的狀態(tài)指標(biāo)。二、試驗設(shè)備及用品1、烘箱〔枯燥箱：應(yīng)能掌握溫度在105~11C之間；0.01g1000g0.1g；三、試驗步驟1〔或查閱烘土盒質(zhì)量m3

15~30g，砂性土、有機(jī)質(zhì)土為50g，放入烘土盒內(nèi)，蓋上盒蓋。在天平上稱盒加濕土質(zhì)量m1

，0.01g；105~110oC的恒溫下烘干。馬上放入枯燥器中冷卻至室溫；3m2g；

0.014、將干土倒入土盤中，晾干烘土盒。四、成果整理1、按下式計算含水率：mw m2

m2100% 0.1%)m3式中mm1 2

——土樣中水的質(zhì)量；mm2 3

2、兩次平行測定結(jié)果的差值不應(yīng)超過如下規(guī)定：<40 40五、試驗報告

〔%〕≤1.0≤2.0含水率試驗〔烘干法〕記錄計算表土樣烘土編號盒號土樣烘土編號盒號盒+濕土〔g〕m1盒+干土質(zhì)量〔g〕盒的質(zhì)量(ｇ)水的質(zhì)量(ｇ)干土質(zhì)量(ｇ)率(%)平均含水(%)備注m2m3mmmmww1223試驗者: 計算者: 校核者:試驗二 密度試驗〔環(huán)刀法〕一、試驗?zāi)康募坝猛緈v

〔g/cm3 〕式中 m ——土的質(zhì)量，v ——土樣體積密度可用來計算土的其他物理指標(biāo)。粒土。二、試驗設(shè)備及用品500g0.1g200g0.01g。2cm。三、試驗步驟少許凡士林，抹勻，刀口向下，放在土樣上面；壓邊削，直至環(huán)刀內(nèi)土樣略高出環(huán)刀，用鋼絲鋸沿環(huán)刀刀口鋸下土樣；3m，14、記錄環(huán)刀號碼，抄寫環(huán)刀質(zhì)量m2

，計算體積v；該試驗進(jìn)展兩次平行測定。四、成果整理1、計算m m

mv 2〔0.01g／cm3〕m1體積〔cm3〕

——環(huán)刀加土質(zhì)量(g)m2

——環(huán)刀質(zhì)量(g)v——環(huán)刀2、試樣的干密度，應(yīng)按下式計算： d 10.01w3、允許誤差術(shù)平均值作為計算結(jié)果。五、試驗報告密度試驗〔環(huán)刀法〕記錄計算表班級： 小組： 試驗日期：土土樣編號環(huán)刀號土〔g〕m1環(huán)刀質(zhì)量〔g〕土的質(zhì)量(ｇ)環(huán)刀體積(cm3)密度〔g/cm3〕平均密度〔g/cm3〕備注mmmv2 1 2試驗者: 計算者: 校核者:試驗三 液限和塑限試驗〔液、塑限聯(lián)合測定法〕一、試驗?zāi)康募坝猛攫ば酝磷钪饕奈锢硖卣魇峭亮Ｅc土中水相互作用產(chǎn)生的稠度〔即軟硬程w。l黏性土呈塑態(tài)與半固態(tài)之間的分界含水量稱為塑限w。pIp

wwl

Il

的根本量。wwI p

ww pl ww Il p p法。本試驗用液、塑限聯(lián)合測定法同時測定液限與塑限。30°5秒時間，由訊響器自動發(fā)出笛聲。圓錐入土深度由圓錐儀上裝有的光學(xué)分微尺通過光學(xué)系統(tǒng)予以放大，在屏幕上準(zhǔn)確顯示。二、試驗設(shè)備及用品7630°；200g0.01g；三、試驗步驟0.5mm的0.5mm的篩；2200g，分成三份，放入不同的盛土皿中，參加不二者的中間狀態(tài)。將試樣調(diào)勻，蓋上濕布，潮濕過夜。實地填入試樣杯中，填滿后刮平外表；電源使電磁鐵吸住圓錐；搬動吸放開關(guān)，使圓錐在自重狀態(tài)下沉入試樣，經(jīng)5秒鐘儀器發(fā)出笛聲，測讀圓錐下沉深度。6、下降升降座取出土杯，取出局部試樣，不少于10g，放入烘土盒中測定其含水量。7、按上述步驟，分別測定三個試樣的圓錐下沉深度和含水率?！?-4mm，7-9mm，15-17mm〕四、成果整理10.1%mw mm2

m2100%m3式中：m1m2m

〔g〕〔g〕〔g〕32系曲線，三點應(yīng)在始終線上。當(dāng)三點不在始終線上時，通過高含水率的點與其2mm處查得相應(yīng)的兩個含水率。當(dāng)兩個含水率的差值小于2%時，應(yīng)以該兩點含水率的平均值與高含水率的點連始終2%時，應(yīng)重做試驗。317mm所對應(yīng)的17mm液限；下沉深度為10mm10mm液限；下沉2mm所對應(yīng)的含水量為塑限，取值至整數(shù)。4、塑性指數(shù)按下式計算I wwp l p式中：I ——塑性指數(shù)；pw ——液限含水率〔；lw ——塑限含水率〔%〕p5、液性指數(shù)應(yīng)按下式計算：wwI p

wwpl ww Il p pw ——土的自然含水率〔五、試驗報告圓錐入土深度h(mm)烘土盒號圓錐入土深度h(mm)烘土盒號土盒質(zhì)量m〔g〕3盒+濕土質(zhì)量m〔g〕1盒+干土質(zhì)量m〔g〕2水的質(zhì)量mm〔g〕12干土質(zhì)量mm〔g〕23含水率〔%〕平均含水率〔%〕w〔%〕l塑限w 〔%〕pIp土樣分類班級： 第 大組 第 小組 試驗日期：2023年 月 日試驗者： 計算著： 校核者：試驗四 直接剪切試驗一、試驗?zāi)康募坝猛尽布羟小硶r，土體抵抗剪切破壞的力量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式是：tgc式中：為土的抗剪強(qiáng)度；為土體受到的與剪切方向垂直的壓力；為土的內(nèi)c為土的內(nèi)聚力。c,稱為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。這兩個指標(biāo)是工程設(shè)計中計算地基承載力、土壓力、土坡穩(wěn)定、地基穩(wěn)定等不行缺少的重要參數(shù)。二、試驗設(shè)備及用品等組成、位移兩側(cè)系統(tǒng)、杠桿比為1:10。2、百分表：量程10mm，精度0.01mm。361.8mm20mm30cm2。三、試驗步驟中用環(huán)刀切取四個土樣。如系原狀土樣，切土樣的方向應(yīng)與自然地層中土樣的上下方向全都。2、在剪切盒內(nèi)依次放入透水石和濾紙〔塑料片，用插銷將上下盒固定，再將內(nèi)含土樣的環(huán)刀〔刀口向上〕對準(zhǔn)剪切盒口，在土樣上放濾紙〔塑料片〕并使加壓杠桿和加壓框架接觸良好。并位于環(huán)中間，推動百分表使表針偏轉(zhuǎn)少許，緊固表座螺絲，調(diào)整百分表表盤使指針指零?！擦苛Νh(huán)中百分表指針剛剛觸動。100kPa(1.0kg／c21:1030c23kg〔1.5kg1.5kg。0.2-0.4mm測記測力計和位移讀數(shù)，直至測力計讀數(shù)消滅4mm時停機(jī)，登記破壞值；當(dāng)剪切過程中測6mm時停機(jī)。個土樣。8200、300、400kPa〔2.0、3.0、4.0kg／cm2〕的垂直壓力，按同樣步驟進(jìn)展可得到相應(yīng)的最大讀數(shù)R2

、R、R 。3 4直剪試驗分為慢剪試驗、固結(jié)快剪試驗、快剪試驗。三種試驗方法的差異四、成果整理1、計算土樣在肯定垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度i CRi iC為量力環(huán)系數(shù)，單位kPa／0.01mm〔由試驗室供給；Ri為土樣剪壞時的百分表最大讀數(shù)，單位格〔0.01mm。2、繪制抗剪強(qiáng)度曲線以垂直壓力(kPa)為橫坐標(biāo)，抗剪強(qiáng)度(kPa)為縱坐標(biāo)，將四個實測變化趨勢，又要盡可能地靠近各個點。3、確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)抗剪強(qiáng)度曲線〔實為直線〕在縱軸〔軸〕c，準(zhǔn)確1kPa；直線的傾角即為土的內(nèi)摩擦角0.1o。五、試驗報告直接剪切試驗記錄計算表班級: 第 大組 第 小組量力環(huán)編號 量力環(huán)系數(shù)C(kPa／0.01mm)

試驗日期:200年月日垂直壓力σ(kPa) 100 200 300 400ii 百分表最大讀數(shù)R(0.01mm)ii 試驗結(jié)果 φ= C=試驗者: 計算繪圖者: 校核者:抗剪強(qiáng)度曲線抗剪強(qiáng)度τ(kPa)3002001000 100 200 300 400 垂直壓力σ(KPa)一、試驗?zāi)康募坝猛?/p>

試驗五 壓縮試驗土的壓縮是土體在荷重作用下產(chǎn)生變形的過程。其變形實際上是由于土中孔隙體積的減小而引起的。土的壓縮試驗?zāi)康氖牵簻y定土樣在完全側(cè)限與豎向ep曲線計算出土的壓縮系數(shù)和土的壓縮模量等壓縮性指標(biāo)。土的壓縮系數(shù)

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和壓縮模量E 是用來判別土的壓縮性及計算根底沉降的重要參數(shù)。s二、試驗設(shè)備及用品1、固結(jié)容器：由環(huán)刀、護(hù)環(huán)、透水板、水槽、加壓上蓋組成。、環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm，高20mm30cm2。環(huán)刀應(yīng)具有肯定的剛度，內(nèi)壁應(yīng)保持較高的光滑度，宜涂一薄層硅脂或聚四氟乙烯。的滲透系數(shù)。用固定式容器時，頂部透水板直徑應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)經(jīng)0.2-0.5mm；用浮環(huán)式容器時上下端透水板直徑相等，均應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)經(jīng)。2、加壓設(shè)備：應(yīng)能垂直地在瞬間施加各級規(guī)定的壓力，且沒有沖擊力。310mm0.01mm的百分表或準(zhǔn)確0.2%的位移傳感器。三、試驗步驟1、按密度試驗方法用環(huán)刀切取土樣〔土樣由試驗室供給；2w，作平行測定取其平均值；同土樣〔刀口向下〕一起放在定位環(huán)內(nèi)、大透水石上；然后在環(huán)刀上放置上護(hù)環(huán)，在土樣上放置小透水石，加壓上蓋及鋼珠；48mm左右〔不能頂死，緊固表座螺絲。5、將一個帶有掛鉤的25g的小砝碼掛在加壓杠桿上〔土樣上施加1kPa的壓力將百分表讀數(shù)比較集中的位置作為零點，調(diào)整百分表使該點為零。的砝碼〔0.312k25g小砝碼，掛上砝碼盤，并開頭計時。7、在以下時間讀取百分表讀數(shù)：1′、2′、4′、7′、10′，讀數(shù)準(zhǔn)確到1格(0.01mm)。S167步驟給土樣100、200、300、400kPa,記錄各級〔10S2、S3、S4、S5。9、試驗完成。先卸除百分表，然后逐個卸掉砝碼，抬高加壓框架，移出壓縮儀容器，取出土樣，并將透水石等部件擦洗干凈。四、成果整理１、按下式計算初始孔隙比e0e ds0

(1w)1wwds

為固體顆粒比重或稱土粒相對密度； 為為水的密度，一般取 m3；w ww為為試驗前所測的土樣含水量；為試驗前所測的土樣濕密度；2、按下式計算土樣在各級壓力pi；e；is

(kPa)作用下，土樣變形穩(wěn)定時的孔隙比ee 式中：

i 0 h 00e初始孔隙比；0spi

作用下，土樣變形穩(wěn)定時的百分表讀數(shù)〔0.01mm；h2023單位〔0.01mm〕;03pe〔ep〕曲線。4p1

=100kPa，p2

=200kPa時的壓縮系數(shù)

12

和壓縮模量E

s12 1000

ee1

(MPa1) E

1e

(MPa)12附后。

p p2 1

s12

12快速壓縮試驗記錄計算表班級: 第 大組第 小組

試驗日期:200年月日土粒比重ds

土樣初始i高度h0i

壓力σ(kPa)

50 100 200

400g濕土密度ρ0初始孔隙比 e0

含水量

時間(分)w 2＇

百分表讀數(shù)s

(0.01mm)4＇e d