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1、 土工试验 Soil experiments1 土的密度试验2 土的含水量试验3 土的液塑限试验4 土的固结试验5 土的直剪试验6 土的三轴剪切试验1 土的密度试验 density test目的 objectives测定土在天然状态下单位体积的质量 仪器设备 apparatus符合规定要求的环刀；精度为0.01g的天平；其他：切土刀，凡士林等。（1）测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量m1。（2）取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。（3）环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土
2、面上反复涂抹），然后擦净环刀外壁。（4）将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量m2操作步骤 procedure计算土的密度密度试验应进 行2次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次试验结 果的算术平均值；密度计算准确至0.01 g/cm3 要 求2 土的含水量试验用烘干法测定土的含水率目的烘箱：采用电热烘箱；天平：称量200g,分度值 0.01g；其他：干燥器，称量盒。仪器设备（1）取代表性试样，粘性土为1530g，砂性土、有机质土为 50g，放入质量为m0的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m1，精确至0.01g。（2）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，
3、在温度105110的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在6570 的恒温下烘至恒量。（3）将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量m2为，精确至0.01g。操作步骤计算土的含水量（1）计算准确至0.1%；（2）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。要 求含水率（%）小于101040大于40 允许平行差值 （%） 0.5 1.0 2.03 土的液限、塑限试验测定细粒土的液限、塑限，计算塑性指数、给土分类定名， 共设计、施工使用。目的液塑限联合
4、测定仪：圆锥仪、读数显示；试样杯：直径4050mm，高3040mm；天平：称量200g，分度值0.01g；其他：烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径0.5mm的筛、凡士林等。仪器设备液限锥式仪液塑限联合测定仪（1）当采用天然含水量的土样时，应剔除大于0.5mm的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者之间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可视 原含水量的大小而定。当采用风干土样时，取过0.5mm筛的代表性土样约200g ，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别接近液限、塑限和二者中间状态的含水量，调成均匀土膏，然后放入密封的保湿缸中，静 置24小时。 （2）将制备好的土膏用
5、调土刀调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。 （3）取圆锥仪，在锥体上涂以薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。 （4）调节屏幕准线，使初读数为零。调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面， 指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内，经5秒后立即测读圆锥下沉深度。（5）取下试样杯，然后从杯中取10g以上的试样2个，测定含水率。（6）按（2）-（5）的步骤，测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水率。操作步骤计算与制图（1）计算含水量（2）绘制圆锥下沉深度h 与 含水量w的关系曲线1.计算含水量： 三点连一条直线。 当三点不在一直线上，通过高 含
6、水量的一点分别与其余两点连 成两条直线，在圆锥下沉深度为 2mm处查得相应的含水量，当两 个含水量的差值小于2%，应以 该两点含水量的平均值与高含水 量的点连成一线。 当两个含水量的差值大于或等 于2%时，应补做试验。（3）确定液限、塑限 在圆锥下沉深度h与含水 量w关系图上，查得下沉 深度为17mm所对应的含 水量为液限wL；查得下沉 深度为2mm所对应的含水 量为塑限wP，以百分数表 示，取整数。塑性指数： 液性指数： （4）计计算塑性指数和液性指数4 土的固结试验 目的测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力的关系，变形和 时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固 结系
7、数及原状土的先期固结压力等。快速固结法：规定试样在各级压力下的固结时间为1小 时，仅在最后一级压力下除测记1小时的量表读数外， 还应测读达压缩稳定时的量表读数。方法三联固结仪；刮土刀、天平、秒表等仪器设备三联固结仪基本原理Vve0Vs1H0/(1+e0)VveVs1H1/(1+e)pH1s土样在压缩前后变 形量为s，整个过 程中土粒体积和底 面积不变土粒高度在受 压前后不变整理其中p根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线 ，为压缩曲线操作步骤（1）按要求取原状样或制备扰动土样。（2）取环刀样，测试验前的密度与含水量。（3）在固结仪底的透水石上放一滤纸，将环刀和土样放入压缩仪，
8、套上导环，在土样顶面放上滤纸，再加上透水石，继而放上传压板与钢球，最后将固结仪放在容器板上。（4）安装测微表并调零（5）加荷。按50、100、200、400（kpa)四级荷重加荷，每级荷载历时10分钟，即每级荷重加上10分钟时，记测微表读数一次，然后加下一级荷载，依些类推，直到第四级荷载施加完毕为止。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。注意事项成果整理（1）按下式计算土的初始孔隙比2.计算试样的颗粒（骨架）净高hs式中：h0 试样初始高
9、度（mm）3.计算某级压力下变形稳定后的孔隙比ei（MPa-1）式中 Pi 某一级荷重值，MPa。 某级压力下试样高度的累计变形量，mm；式中：4.计算某级压力下的压缩系数a 1-2和压缩模量Es（MPa）5.作孔隙比e和压力p的关系曲线以孔隙比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。5 土的直剪试验 目的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4 个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切 ，测得剪切破坏时的剪应力。然后根据库仑定律确定土的抗 剪强度指标：内摩擦角和粘聚力c。快剪：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。 固结结快剪：在试
10、样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后 ，快速施加水平剪应力。 慢剪：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使 试样排水固结。方法固结快剪试验 仪器设备（1）应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、测力计、推动机构等； （2）位移计（百分表）：量程510mm,分度值0.01mm； （3）天平、环刀、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、直尺等。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。 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
11、，移去环刀。 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、400kPa。操作步骤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46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35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。（注：手
12、轮每转一圈推进下盒0.2毫米）。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。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。注意事项成果整理1按下式计算各级垂直压力下所测的抗剪强度：式中：f 土的抗剪强度，kPa； C 测力计率定系数，kPa/0.01mm； R 测力计量表最大读数，或位移4毫米时的 读数(0.01毫米)，0.01mm。2绘制f曲线6 土的三轴剪切试验 三轴剪切试验是在三向应力状态下，测定土的抗剪强度参数 的一种剪切试验方法。通常用34
13、个圆柱体试样，分别在 不同的恒定围压下，施加轴向压力，进行剪切，直至破坏； 然后根据极限应力圆包络线，求得抗剪强度参数。目的根据排水条件不同，三轴剪切试验分为不固结不排水试验（ UU）、固结不排水剪切(CU)和固结排水试验（CD）。本试 验只作部固结不排水剪切试验。方法1. 应变控制式三轴剪切仪，由周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测 系统和主机组成。2. 附属设备：包括击实器、饱和器、切土器、分样器、切土盘、承膜筒和对 开圆模。3. 天平：秤量200g，感量0.01g；称量1000g，感量0.1g。4. 橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1/100，不得有漏气孔。仪器设备3. 剪
14、切试样 操作步骤1.试样制备2. 试样的安装（1） 本试验需要34个试样，分别在不同周围压力下进行试验。（2） 试样尺寸：最小直径为35mm，最大直径为101mm，试样 高度宜为试样直径的22.5倍。对于有裂缝、软弱面和构造面的试样 ，试样直径宜大于60mm。（3） 原状试样制备，应将土切成圆柱形试样，试样两端应平整并 垂直于试样轴，当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的 余土修整，试样切削时应避免扰动，并取余土测定试样的含水量。（4） 扰动试样制备，应根据预定的干密度和含水量，在击实器内 分层击实，粉质土宜35层，粘质土宜为58层，各层土料数量应相 等，各层接触面应刨毛。（5） 对制
15、备好的试样，应量测其直径和高度。试样的平均直径应 按下式计算：（式中D1，D2，D3分别为试样上、中、下部位的直径） 取余土，测定含水率。 1.试样制备（1）在压力室底座上依次放上不透水板、试样及试样帽，将橡皮膜套 在试样外，并将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。（2）装上压力室罩，向压力室内注满纯水，关排气阀，压力室内不 应有残留气泡。并将活塞对准千分表和试样顶部。（3） 关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，周围压力值应与工 程实际荷重相适应，最大一级周围压力与最大实际荷重大致相等。（4） 转动手轮使试样帽与活塞及千分表接触，装上变形指示计，将 千分表和变形指示计读数调至零位。2. 试样的安装（1）开动电机，接上离合器，剪切应变速率宜为每分钟应变0.5 1.0进行。（2）剪切开始阶段，试样每产生0.30.4的轴向应变，测记 一次千分表读数和轴向应变值。当轴向应变大于3以后，每隔 0.70.8的应变值测记一次读数。（3）当千分表读数出现峰值时，剪切应继续进行，超过5的 轴向应变为止。若当千分表读数无峰值时，剪切应进行到轴向应 变为1520。（4）试验结束，关电动机，关周围压力阀，开排气阀，排除压 力室内的水，拆除压力室外罩，取出试样，描述破坏特征，称试 样质量，并测定含水率。（5）对其余几个试样，在不同围压下重复上述步骤进行剪切试 验。3. 剪切试样
