土木实验实训试验一：直接剪切实验一、基本原理土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破坏时的剪应力，然后根据库仑定律，确定土的抗剪强度指标:内摩擦角和凝聚力二、剪切类型直接剪切试验，英文direct shear test，属于工程地质学词汇，即根据剪切时排水条件，直接剪切试验方法可分为快剪(不排水剪)、慢剪(排水剪)及固结快剪(固结不排水剪)等按施加剪力的方式不同，直接剪切仪分应变控制式和应力控制式两种前者是通过弹性钢环变形控制剪切位移的速率后者是通过杠杆用砝码控制施加剪应力的速率，测相应的剪切位移目前多用应变控制式，应力控制式只适用于作慢剪及长期强度试验慢剪(排水剪)适用于细粒土;固结快剪(固结不排水剪)适用于渗透系数小于l0 cm/s的细粒土;快剪(不排水剪)适用于渗透系数小于10cm/s的细粒土三、剪切实验1．慢剪(1)本试验方法适用于细粒土2)本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:① 应变控制式直剪仪:由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。
② 环刀:内径61.8mm，高度20mm③ 位移量测设备:量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2 %的传感器3) 慢剪试验，应按下列步骤进行:①原状土试样制备，应按"试样制备"第4条的步骤进行，扰动试样制备按"试样制备"第6条的步骤进行，每组试样不得少于4 个②对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内注:透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度③移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数④根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，对松软试样垂直压力应分级施加，以防土样挤出施加压力后，向盒内注水，当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉纱⑤施加垂直压力后，每1h测读垂直变形一次直至试样固结变形稳定变形稳定标准为每小时不大于0.005mm⑥拔去固定销，以小于 0.02mm/min 的剪切速度进行剪切，试样每产生剪切位移0.2~0.4mm测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值,当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。
⑦当需要估算试样的剪切破坏时间，可按下式计算:tf=50t50式中: tf-- 达到破坏所经历的时间(min)t50-- 固结度达50%所需的时间(min)⑧剪切结束，吸去盒内积水，退去剪切力和垂直压力，移动加压框架，取出试样，测定试样含水率4) 剪应力应按下式计算:式中 -- 试样所受的剪应力(kPa)R -- 测力计量表读数(0.01mm)(5) 以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移关系曲线 ，取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度6) 以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标,绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，直线的倾角为摩擦角，直线在纵坐标上的截距为粘聚力2.直剪砂类土的直剪试验:(1) 本试验方法适用于砂类土2) 本试验所用的主要仪器设备，应与本标准第2条相同3) 砂类土的直剪试验，应接下列步骤进行:①取过2mm筛的风干砂样1200g，按"试样制备"第5条的步骤制备砂样②根据要求的试样干密度和试样体积称取每个试样所需的风干砂样质量，准确至0.1g③对准剪切容器上下盒,插入固定销，放干透水板和干滤纸将砂样倒入剪切容器内，拂平表面，放上硬木块轻轻敲打，使试样达到预定的干密度，取出硬木块，拂平砂面。
依次放上干滤纸、干透水板和传压板④安装垂直加压框架，施加垂直压力，试样的剪切速度为0.8mm/min，使试样在3~5min内剪损试验二：土的压缩试验一、目的和要求 测定土体的压缩变形与荷载的关系二、实验原理 1. 室外观测法（观测沉降） 2. 实验室测试法 三、实验装置 1. DGY—ZH 1.0型杠杆式压缩仪，杠杆比为1∶12 a. 压缩容器：环刀，截面积F=302cm，直径φ=61.8mm，高H=20mm b. 百分表 c. 砝码：0.125，0.313，0.625，1.25，2.5，5，10 d. 台架主体：杠杆装置，加压框架杠杆式压缩仪 2. 天平：称量500g，感量0.01g 3. 其它设备：秒表，削土刀，浅盘，铝盒等 四、实验步骤 1. 试验前准备工作 a. 试样制备：取代表土样风干、碾碎、过2mm筛，然后称料0.5Kg，加水拌和并焖料24小时称取环刀质量1m b. 击样：用击样法将拌制好的土样制成试样 c. 取样：用环刀在试样上进行取样，刀口向下，边削边压，使土体充满环刀并削去多余土样，称环刀及土样的总质量2m d. 计算初始密度测量剩余土样的初始含水量。
e. 调整仪器平衡锤，使杠杆保持平衡 2. 试验操作步骤 a. 在压缩容器内依次放入护环、透水石乙、定位环、滤纸、透水石甲、传压活塞 b. 拉上加压框架，调节横梁上接触螺钉，使之与传压活塞接触（不要压紧），装上百分表，并使测杆压缩5mm，预加1.0KPa，使压缩仪各部分紧密接触，将百分表调零 c. 去掉预压荷载，立即加第一级荷载，加砝码时，立即启动秒表 d. 加荷等级一般为5级，依次加载每级荷载加上后，每隔30分钟记录百分表读书 一次（读红色读数精确至0.01mm）若两次读数变化小于0.01mm时，可认为沉降稳定，允许加次级荷载按此步骤逐级加压，直至试验结束荷载等级如荷载等级 表所示 e. 试验结束后，迅速卸下砝码，小心拆除仪器并擦净，需要时，测压缩后土样的含水量和密度试验三：土的密度实验环刀法(1)本试验方法适用于细粒土2)本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:1)环刀:内径61.8mm和79.8mm，高度20mm2)天平:称量500g，最小分度值0.1g;称量200g，最小分度值为0.01g3)环刀法测定密度，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀。
根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量4)试样的湿密度，应按下式计算:ρ0=M0/V式中 ρ0--试样的湿密度(g/cm3)，准确到0.01g/cm35)试样的干密度，应按下式计算:(6)本试验应进行两次测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次测值的平均值7)环刀法试验的记录格式见GB/T 50123-1999蜡封法(1)本试验方法适用于易破裂土和形状不规则的坚硬土2)本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:1)蜡封设备:应附熔蜡加热器2)天平:应符合环刀法天平的规定3)蜡封法试验，应按下列步骤进行:1)从原状土样中，切取体积不小于30cm3的代表性试样，清除表面浮土及尖锐棱角，系上细线，称试样质量，准确至0.01g2)持线将试样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，检查试样周围的蜡膜，当有气泡时应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封试样质量3)将蜡封试样挂在天平的一端，浸没于盛有纯水的烧杯中，称蜡封试样在纯水中的质量，并测定纯水温度4)取出试样，擦干蜡面上的水分，再称蜡封试样质量当浸水后试样质量增加时，应另取试样重做试验。
4)试样的密度应按下式计算:式中 mo--蜡封试样质量(g);mov--蜡封试样在纯水中的质量(g);ρWT--纯水在T℃时的密度(g/cm3);ρn--蜡的密度(g/cm3)5)试样的干密度，应按环刀法干密度的计算式计算6)本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次测值的平均值7)蜡封法试验的记录格式见GB/50123-1999灌水法(1)本试验方法适用于现场测定粗粒土的密度2)本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:1)储水筒:直径应均匀，并附有刻度及出水管2)台秤:称量50kg，最小分度值10g3)灌水法试验，应按下列步骤进行:1)根据试样最大粒径，确定试坑尺寸(表27)试坑尺寸(mm) 表272)将选定试验处的试坑地面整平，除去表面松散的土层3)按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度，边挖边将坑内的试样装入盛土容器内，称试样质量，准确到10g，并应测定试样的含水率4)试坑挖好后，放上相应尺寸的套环，用水准尺找平，将大于试坑容积的塑料薄膜袋平铺于坑内，翻过套环压住薄膜四周5)记录储水筒内初始水位高度，拧开储水筒出水管开关，将水缓慢注入塑料薄膜袋中。
当袋内水面接近套环边缘时，将水流调小，直至袋内水面与套环边缘齐平时关闭出水管，持续3~5min，记录储水筒内水位高度当袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验4)试坑的体积，应按下式计算:VP=(H1-H2)AW-V0式中 VP--试坑体积(cm3);H1--储水筒内初始水位高度(cm);H2--储水筒内注水终了时水位高度(cm);AW--储水筒断面积(cm2);V0--套环体积(cm3)5)试样的密度，应按下式计算:ρ0=mP/VP式中 mP--取自试坑内的试样质量(g)6)灌水法试验的记录格式见GB/T 50123-1999附录D表D-4灌砂法(1)本试验方法适用于现场测定粗粒土的密度2)本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:1)密度测定器:由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成(图48)灌砂漏斗高135mm、直径165mm，尾部有孔径为13mm的圆柱形阀门;容砂瓶容积为4L，容砂瓶和灌砂漏斗之间在用螺纹接头连接底盘承托灌砂漏斗和容砂瓶1-底盘;2-灌砂漏斗;3-螺纹接头;4-容砂瓶;5-阀门2)天平:称量10kg，最小分度值5g，称量500g，最小分度值0.1g3)标准砂密度的测定，应按下列步骤进行:1)标准砂应清洗洁净，粒径宜选用0.25~0.50mm，密度宜选用1.47~1.61g/cm3。
2)组装容砂瓶与灌砂漏斗，螺纹连接处应旋紧，称其质量温度(℃)水的密度(g/cm)温度(℃)水的密度(g/cm)温度(℃)水的密度(g/cm)4.01.000015.00.999126.00.99685.01.000016.00.998927.00.99656.00.999917.00.998828.00.99627.00.999918.00.998629.00.99598.00.999919.00.998430.00.99579.00.999820.00.998231.00.995310.00.999721.00.998032.00.995011.00.999622.00.997833.0。