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1、土力学试验指导书适用2013级土木工程专业土木工程与建筑系试验一 土的物理性质实验一、实验目的通过测定土样的含水量、密度、相对密度ds，确定土的三相比例指标；二、实验要求1 由实验室提供一组扰动土样，要求学生测定该土样的含水量、密度和土的相对密度；2根据实验结果要求学生确定该土的孔隙比e、孔隙率n、饱和度Sr、干土密度d、和饱和密度sat等物理指标；项目一、含水量实验（烘干法）土的含水量是指土在105110的温度下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒重后干土质量的比值，以百分数表示。本实验采用烘干法，此法为实验室内实验的标准方法。一、仪器设备（1） 电热烘箱：温度能保持在105110。（2） 天平
2、：称量200g，感量0.01g；（3） 其它：干燥器、称量盒等。二、操作步骤1取一个称量盒并记录盒号，然后用天平称取盒的质量m0。2从土样中选取具有代表性的试样，粘性土为1530g,砂性土、有机质土和整体状构造冻土为 50g,放入称好质量的称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土的总质量m1。3揭开盒盖，将试样和盒一起放入烘干箱内，在105110恒温下烘至恒重。试样烘至恒重的时间，粘性土不得少于8h，砂性土不得少于6h。含有机质超过5%的土需在6570的恒温下进行烘干。4按规定时间烘干后，取出称量盒，立即盖好盒盖，置于干燥器内冷却至室温后，称取盒和干土的质量m2。5本实验称量应准确至0.01克。三、
3、成果整理按下式计算试样的含水量（精确至0.1%）式中：含水量（），准确至0.1%；m1称量盒与湿土质量，克；m2称量盒与干土质量，克；m0称量盒质量，克。四、实验记录土样编号称量盒号盒质量盒与湿土质量（g）盒与干土质量(g)水质量(g)干土质量(g)含水量%平均含水量%五、注意事项1、试验时打开土样应立即进行测定，以免改变土样中的水份散失，影响实验结果。2、本试验需进行2次平行测定，并取两个含水量测值的算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。含水率（%）小于101040大于40允许平行差值（%）0.51.02.03、烘干盒中的湿试样质量称取以后由实验员负责烘干，同学们在12小时后抽时间来实验室
4、称干试样的质量。项目二、密度实验（环刀法）土的密度是土质量密度的简称，指单位体积土样的质量，即土的总质量（m）与其体积（V）之比，是土的基本物理性质指标，单位为g/cm3或t/m3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的主要依据，也是挡土墙土压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的主要指标之一。密度的测定，对一般粘性土采用环刀法。如试样易碎或难以切削成有规则的形状时，可以采用蜡封法。本实验采用环刀法一、仪器设备（1）环刀：内径为61.8mm（面积30cm2）或79.8mm（面积50cm2），高度为20mm，壁
5、厚1.5mm；（2）天平：称量200g，感量0.1g。（3）其它：切土刀、钢丝锯、凡士林等。二、操作步骤：1首先取一个环刀并记录环刀上的编号，再把环刀放在在天平上称取它的质量m1。2根据工程需要取原状土或所需湿度密度的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸。切取原状土样时，应保持原来结构并使试样保持与天然土层受荷方向一致。3先削平土样两端，然后在环刀内壁涂一薄层凡士林油，刀口向下放在土样上，用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止。4根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或切土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。注意修平土样时，不
6、得用刮刀往复涂沫土样，以免土面孔隙堵塞。5擦净环刀外壁，称环刀和土的质量m2，精确至0.1克。三、成果整理按下式分别计算土的湿密度和干密度式中： 湿密度（ g/cm3），精确至0.01g/cm3 干密度（ g/cm3），精确至0.01g/cm3m湿土质量（g）；m1环刀质量(g)； m2环刀质量加湿土质量（g）； V环刀容积（cm3）。计算至0.01 g/cm3。 含水量四、实验记录环刀号环刀+土质量（g）环刀质量(g)湿土质量(g)环刀容积(cm3)湿密度(g/cm3)平均湿密度(g/cm3)五、注意事项1用环刀切试样时，为了防止环刀内试样结构被扰动，环刀应垂直均匀缓慢下压。2、试验时为了防
7、止称质量时试样中水分被蒸发，影响试验结果，宜用两块玻璃片盖住环刀上下面称取质量，但计算时必须扣除玻璃片的质量。3、每次作两次平行测定，两次实验差值不得大于0.03g/cm,取算术平均值作为最后结果。项目三、液塑限实验粘性土的物理状态随着含水量的变化而变化，当含水量不同时，粘性土可分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。土从可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水量称为塑限，土从半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，小到体积不再缩小时的界限含水量称为缩限。界限含水量试验要求土的颗粒粒径小于
8、0.5mm，有机质含量不超过5%，宜采用天然含水量的试样，但也可采用风干试样。一、实验方法及原理 1液限实验 （1）圆锥仪法：圆锥仪液限试验就是将质量为76g，锥角为30且带有平衡装置的的圆锥仪，轻放在调配好的试样的表面，使其在自重的作用下沉入土中，若圆锥体经过5s恰好沉入土中10mm深度，此时试样的含水量就是液限。 （2）碟式仪法：碟式仪液限试验就是将调配好的土膏放入土碟中，用开槽器分成两半，以每秒两次的速率将土碟由100mm高度下落，当土碟下落击数为25次时，两半土膏在碟底的合拢长度恰好达到13mm，此时试样的含水量即为液限。 （3）液、塑限联合测定法：液塑限联合测定是根据圆锥仪的圆锥入土
9、深度与其相应的含水量在双对数坐标上具有线性关系这一特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水量时的圆锥入土深度，并绘制圆锥入土深度与含水量的关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为10mm（17mm）时所对应的含水量即为土样的液限，查得圆锥下沉深度为2mm时所对应的含水量即土样的为塑限。2塑限实验（1）滚搓法：滚搓法塑限试验就是用手在毛玻璃板上滚搓土条，当土条直径搓成3mm时产生裂缝并开始断裂，此时试样的含水量即为塑限。（2）液、塑限联合测定法：同上。这里只介绍液、塑限联合测定法。二、仪器设备 （1）液塑限联合测定仪，包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。
10、图1所示为光电式液塑限联合测定仪，圆锥质量为76克，锥角为30；读数显示为光电式；试样杯内径为4050mm，高度为3040mm。（2）天平：称量200g，分度值0.01g。（3）烘箱、干燥器。（4）铝盒、调土刀、孔径0.5mm的筛、研钵、凡士林等。三、操作步骤图1-1 液塑限联合测定仪示意图1- 显示屏 2-电磁铁 3-带标尺的圆锥仪4-试样杯 5-控制开关 6升降座1原则上采用天然含水量试样，但也允许采用风干土样，当试样中含有大于0.5mm的土粒和杂物时应过0.5mm筛。 2当采用天然含水量土样时，取代表性土样250克；采用风干土样时，取过 0.5mm筛的代表性试样250g，放入盛土皿中，用
11、纯水调制成均匀膏状， 然后放入密封的保湿缸中，静置24小时。3将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，注意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样杯放在联合测定仪的升降座上。 4将圆锥仪擦拭干净，并在锥体上抹一薄层凡士林，然后接通电源，使电磁铁吸稳圆锥。 5调节屏幕准线，使初始读数为零。然后转动升降座，使试样杯徐徐上升，当圆锥尖刚好接触试样表面时，指示灯亮，圆锥在自重下沉入试样内，经5秒后立即测读显示在屏幕上的圆锥下沉深度。 6取下试样杯，挖出锥尖入土处的凡士林，取锥体附近不少于10g的试样，放入称量盒内，测定含水量。 7将剩余试样从试杯中全部挖出，在
12、加水或吹干并调匀，重复以上试验步骤分别测定试样在不同含水量下的圆锥下沉深度和其相应的含水量。液塑限联合测定至少在三点以上，其圆锥入土深度宜分别控制在34mm，79mm和1517mm。图1-2 圆锥下沉深度与含水量关系曲线四、成果整理1 计算含水量： 式中：含水量（），精确至0.1% 干土和称量盒质量（g） 湿土和称量盒质量（g） 称量盒质量（g） 2确定液限、塑限以含水量为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制含水量与圆锥入土深度关系曲线，如图2所示。三点应在一条直线上，如图中A线。当三点不在一条直线上时，应通过高含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
13、分别查得相应的两个含水量，当两个含水量的差值小于 2%时，应以该两点含水量的平均值（仍在圆锥下沉深度2mm处）与高含水量的点再连一直线，如图中B线。若两个含水量的差值大于或等于2%时，应重做试验。 在圆锥下沉深度h与含水量w关系图上，查得圆锥下沉深度为17mm所对应的含水量为17mm液限；查得圆锥下沉深度为10mm所对应的含水量为10mm液限；查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限；取值以百分数表示，准确至0.1%。3塑性指数计算 塑性指数： 式中：塑性指数，精确至0.1% 液限（） 塑限（）4液性指数计算液性指数： 式中：液性指数，精确至0.01 天然含水量（） 其余符号同上式五、实验记录
14、试样编号圆锥下沉深度(mm)称量盒号盒质量（g）盒与湿土质量（g）盒与干土质量(g)水质量(g)干土质量(g)含水量（%）WL= WP=项目四、 颗粒分析实验一、实验目的筛分法是利用孔径不同的标准筛来分离一定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定土的粒度成分。二、实验方法 筛分法 密度计法。本次实验采用筛分法三、实验原理 筛分法是利用孔径不同的标准筛来分离一定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定土的粒度成分。此法只适用于分离粒径大于0.075mm的粒组。四、仪器设备1、粗筛：孔径为60、40、20、10、5、2mm。2、细筛：孔径为2.0、0.5、0.25、0.075mm。3、天平：称量5000g，感量1g，称量1
