工程地质与土力学实习报告

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1、 实验一 含水率试验 一、试验目的一、试验目的土的含水率w是指土在温度 105110下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。 二、试验方法与适用范围二、试验方法与适用范围含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒

2、干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。再此仅介绍烘干法和酒精燃烧法。烘干法是将试样放在温度能保持 105110的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。1.仪器设备1)保持温度为 105110的自动控制电热恒温烘箱；2)称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平；3)玻璃干燥缸；4)恒质量的铝制称量盒。2.操作步骤1)从土样中选取具有代表性的试样 1530g（有机质土、30g50g） ，放入称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至 0.01g。2)打开盒盖，将试样和盒一起放入烘箱内，在温度 105110下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘 810h，对于砂

3、土宜烘 68h。对于有机质超过干土质量 5%的土，应将温度控制在 6570的恒温下进行烘干。3)将烘干后试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却到室温。4)将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至 0.01g。3.计算含水量:按下式计算含水量试验须进行二次平均测定，取其算术平均值作为最后成果。但两次试验的平均差值不得大于下列规定： 含水率测定的平行差值含水率测定的平行差值含水率（%）允许平行差值（%）100.5401402三、试验记录三、试验记录实验二 土的击实实验 一、试验目的一、试验目的%1000221mmmmw在工程建设中，经常会遇到填土或松软地基，为了改善这些土的工程性

4、质，常采用压实的方法使土变得密实。击实试验就是模拟施工现场压实条件，采用锤击方法使土体密度增大、强度提高、沉降变小的一种试验方法。土在一定的击实效应下，如果含水率不同，则所得的密度也不相同，击实试验的目的是测定试样在一定击实次数下或某种压实功能下的含水率与干密度之间的关系，从而确定土的最大干密度和最优含水率，为施工控制填土密度提供设计依据。击实试验分轻型击实试验和重型击实试验两种方法。轻型击实试验适用于粒径小于 5mm 的粘性土，其单位体积击实功约为 592.2kJ/m3；重型击实试验适用于粒径不大于 20mm 的土，其单位体积击实功约为2684.9kJ/m3。 二、压实原理二、压实原理土的压

5、实程度与含水率、压实功能和压实方法有着密切的关系，当压实功能和压实方法不变时，土的干密度先是随着含水率的增加而增加，但当干密度达到某一最大值后，含水率的增加反而使干密度减小。能使土达到最大密度的含水率，称为最优含水率pw0（或称最佳含水率） ，其相应的干密度称为最大干密度maxd。土的压实特性与土的组成结构、土粒的表面现象、毛细管压力、孔隙水和孔隙气压力等均有关系，所以因素是复杂的。压实作用使土块变形和结构调整并密实，在松散湿土的含水率处于偏干状态时，由于粒间引力使土保持比较疏松的凝聚结构，土中孔隙大都相互连通，水少而气多。因此，在一定的外部压实功能作用下，虽然土孔隙中气体易被排出，密度可以增

6、大，但由于较薄的强结合水水膜润滑作用不明显，以及外部功能不足以克服粒间引力，土粒相对移动便不显著，所以压实效果就比较差。当含水率逐渐加大时，水膜变厚、土块变软，粒间引力减弱，施以外部压实功能则土粒移动，加上水膜的润滑作用，压实效果渐佳。在最佳含水率附近时，土中所含的水量最有利于土粒受击时发生相对移动，以致能达到最大干密度；当含水率再增加到偏湿状态时，孔隙中出现了自由水，击实时不可能使土中多余的水和气体排出，而孔隙压力升高却更为显著，抵消了部分击实功，击实功效反而下降。在排水不畅的情况下，经过多次的反复击实，甚至会导致土体密度不加大而土体结构被破坏的结果，出现工程上所谓的“橡皮土”现象。 三、仪

7、器设备三、仪器设备1.击实仪，有轻型击实仪和重型击实仪两类，其击实筒、击锤和导筒等主要部件2.称量 200g 的天平，感量 0.01g；3.孔径为 5mm 的标准筛；4.称量 10kg 的台秤，感量 1g；5.其他，如喷雾器、盛土容器、修土刀及碎土设备等。 四、操作步骤四、操作步骤1.将具有代表性的风干土样，对于轻型击实试验为 20kg，对于重型击实试验为 50kg。碾碎后过 5mm的筛，将筛下的土样拌匀，并测定土样的风干含水率。2.根据土的塑限预估最优含水率，加水湿润制备不少于五个含水率的试样，含水率依次相差为 2%，且其中有两个含水率大于塑限，两个含水率小于塑限，一个含水率接近塑限。3.将

8、试样平铺于不吸水的平板上，按预定含水率用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅和并分别装入塑料袋中静置 24h。4.将击实筒固定在底座上，装好护筒，并在击实筒内涂一薄层润滑油，将搅和的试样分层装入击实筒内。对于轻型击实试验，分三层，每层 25 击；对于重型击实试验，分五层，每层 56 击，两层接触土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于 6mm。5.取下导筒，用刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至 1g，并计算试样的湿密度。6.用推土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取两份一定量土料（轻型击实试验为 1530g，重0 0001. 001. 01

9、wwwmmw型击实试验为 50100g）测定土的含水率，两份土样的含水率的差值应不大于 1%。 五、计算与制图五、计算与制图 1、按式计算干密度：wd01. 01式中 d干密度（g/cm3） ，准确至 0.01g/cm3；密度（g/cm3） ；w含水率（%） 。2、按式计算饱和含水率：%100)11(sdsatGw式中 satw饱和含水率（%） ；其余符号同前。3、以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线及饱和曲线，干密度与含水率的关系曲线上峰点的坐标分别为土的最大密度与最优含水率，如不连成完整的曲线时，应进行补点试验。4、轻型击实试验中，当试样中粒径大于 5mm 的土质

10、量小于或等于试样总质量的 30%时，应对最大干密度和最优含水率进行校正。（1）按式计算校正后的最大干密度：25max5max11swddGPP 式中 maxd校正后试样的最大干密度（g/cm3） ；5P粒径大于 5mm 土粒的质量百分数（%） ；2sG粒径大于 5 mm 土粒的饱和面干比重，饱和面干比重是指当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量与相当于土粒总体积的纯水 4时质量的比值。（2）按式计算校正后的最优含水率abpopwPPww550)1 (式中 pw0校正后试样的最优含水率（%） ；pw0击实试样的最优含水率（%） ；abw粒径大于 5mm 土粒的吸着含水率（%） ；其余符号同前。六、试

11、验记录 实验三 土的压缩实验 一、试验目的一、试验目的土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能。在工程中所遇到的压力（通常在 16kg/cm2以内）作用下，土的压缩可以认为只是由于土中孔隙体积的缩小所致（此时孔隙中的水或气体将被部分排出） ，至于土粒与水两者本身的压缩性则极微小，可不考虑。压缩试验是为了测定土的压缩性，根据试验结果绘制出孔隙比与压力的关系曲线（压缩曲线） ，由曲线确定土在指定荷载变化范围内的压缩系数和压缩模量。 二、仪器设备二、仪器设备1.小型固结仪：包括压缩容器和加压设备两部分，环刀（内径 61.8mm，高 20mm，面积 30cm2） ，单位面积最大压力 4kg/cm2；

12、杠杆比 1：10。2.测微表：量程 10mm，精度 0.01mm。3.天平，最小分度值 0.01g 及 0.1g 各一架。4.毛玻璃板、滤纸、钢丝锯、秒表、烘箱、削土刀、凡士林、透水石等。三、操作步骤三、操作步骤1.按工程需要选择面积为 30cm2的切土环刀，刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原状土样时应与天然状态时垂直方向一致。2.小心边压边削，注意避免环刀偏心入土，应使整个土样进入环刀并凸出环刀为止，然后用修土刀将两端余土削去修平，擦净环刀外壁。3.测定土样密度，并在余土中取代表性土样测定其含水率，然后用圆玻璃片将环刀两端盖上，防止水分蒸发。4.在固结仪的固结容器内装上带有试样

13、的切土环刀（刀口向下） ，在土样两端应贴上洁净而润湿的滤纸，放上透水石，然后放入加压导环和加压板以及定向钢球。5.检查各部分连接处是否转动灵活；然后平衡加压部分（此项工作由实验室代做） 。即转动平衡锤，目测上杠杆水平时，将装有土样的压缩部件放到框架内上横梁下，直至压缩部件之球柱与上横梁压帽之圆弧中心微接触。6.横梁与球柱接触后，插入活塞杆，装上测微表，使测微表表脚接触活塞杆顶面，并调节表脚，使其上的短针正好对准 6 字，再将测微表上的长针调整到零，读测微表初读数0R。7.加载等级：按教学需要本次试验定为 0.5、1.0、2.0、3.0、4.0kg/cm2五级；即50、100、200、300、4

14、00Kpa（1Kpa=0.001N/mm2）五级荷重系累计数值） ，如第一级荷载0.5kg/cm2需加砝码 1.5kg 以后三级依次计算准确后加入砝码，加砝码时要注意安全，防止砝码放置不稳定而受伤。8.每级荷载经 10 分钟记下测微表读数，读数精确到 0.01mm。然后再施加下一级荷载，以此类推直到第五级荷载施加完毕，记录测微表读数 R1、R2、R3、R4、R5。9.试验结束后，必须先卸下测微表，然后卸掉砝码，升起加压框架，移出压缩仪器，取出试样后将仪器擦洗干净。四、计算四、计算1、按下式计算试样的初始孔隙比0e：1100 0wdews式中 sd土粒比重；w水的密度，一般可取 1g/cm3；0

15、w试样初始含水率；0试样初始密度（g/cm3） 。2、按下式计算试样中颗粒净高sh：00 1ehhs式中 0h试样的起始高度，即环刀高度（mm） 。3、计算试样在任一级压力 Pi（千帕）作用下变形稳定后的试样总变形量iS。ieiiSRRS0式中 0R试验前测微表初读数（mm） ；iR试样在任一级荷载 Pi 作用下变形稳定后的测微表读数(mm)；ieS各级荷载下仪器变形量（mm） 。 （由实验室提供资料）4、计算各级荷载下的孔隙比ie。0001ehSeeii式中 0e试样初始孔隙比；0h试样的起始高度（即环刀高度） （mm） ；iS第i级荷载作用下变形稳定后的试样总变形量（mm） 。5、绘制pe

16、 压缩曲线以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，可以绘出pe 关系曲线，此曲线称为压缩曲线。e1e2ep1p2P(kPa)M1M2压缩曲线6、按式计算某一压力范围内压缩系数（Mpa-1） 式中 kpap1001, kpap2002。采用p=100200kpa 压力区间相对应的压缩系数21来评价土的压缩性。值是判断土的压缩性高低的一个重要指标。21的大小将地基土的压缩性分为以下三类：当1 215 . 0Mpa时，为高压缩性土；当1 2111 . 05 . 0 MpaMpa时，为中压缩性土；当1 211 . 0 Mpa时，为低压缩性土。7、计算某一荷载范围的压缩模量sE：aeEi s1式中 ie孔隙比 ； 压缩系数。五、试验记录五、试验记录 实验六 土的