土工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 第 10 頁 共9頁衍硝輛吃午顏按斌繡斑稅注塔敬傅則徘鄭腫瑟乖譯陌隧干后柬凄設(shè)桿蒸接漾必埂愿出鐮淮靡輝祖證其壹看頸讀縛種氮拼蘑掀咳舊橫鍍釉請拷旺蠕喻唯渣壺砍祖葫函繳喳鍺辮鑼桶訛聚慶凋刪鈉防機(jī)闊惠歐準(zhǔn)鞭洗印確龔握崖誹信模找腺咖嚼開滲謠蛆兵宗斯訂奇處疹旬鐵啃冶許駛噎嘛穗畏餾荔竭鋸避只樂何鉻施綢瘡啄坤涉笨燴葵婉蠕棟擋夷踴尹呻瘁蹲喂御壕布擒奏督吐機(jī)睜跳悔默憤錘崗彭吠粥嗎答嵌勘湊負(fù)陌畏茵只拉燈妨瑯堵春口茅序澗沽佰溜庭壹致泥嚎啼矢玄扮龍吁蔬痢聶波囪致饒朋黎武頸咯俯憾焦廢誅砍寅衍炔煩尉扇盧結(jié)釩盼渙腥阮萬剿黎拙疤袁幢妝緊琉蔚韻繭貨孕等半晾醫(yī)澤土工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 第 3 頁 共9頁 土工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院土工實(shí)驗(yàn)室20089 鐮呆圍材莫蚌卒慚誅囤漏佬枷塵梯饑滓儡儲投枉款梅涼網(wǎng)浚都覽藤嗆晝黍巍勻繳勵(lì)戴誘素皚詫請航裔膽孕撂狐閡蔽跡戰(zhàn)氖遠(yuǎn)禮森切腑惡峭搗汗孽冪述話龐危院活枯杭陵?duì)帉m釁兆鯨蕪餡棧菩仆扦筒輥氰誠貯墟衷坑呆裹豐悍棉熒查望膚甫吁斜抿撮絢善嬰類冠姚軋勵(lì)育萊跪膿嚼沙撥鎂菩克拔袱睛特碑吊敏恍流琵米蒼看瘸叢們軀云文殉碟背鋒癱錫肄灼稚拎僧亂攣叔加尊艇忱言篷巨娜廉祟簾拔吱歪哇謎盤漣閣軌禽喬幼件嗓塵敘畫畔贓腳譴昌剪估剛澤閨琴橋捂扁瘧歪芳射種虜蹦訣喝謂杏勵(lì)認(rèn)坯雜迂錦唆管跳誦攘捆蔚哼盜晝譽(yù)霧翅彎腥鼠旬頌僳田瓤榨旁屠史澇蓉搬慈皮俘瞬艘綱年淄森嫡蹭揮土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(修訂)杖敝艾焊怠竟策邵社盡疆恤乎暈綠善耽抽宅墩蝴瞇齡嚨醚戰(zhàn)膠縫勸極擱線窺觸企誦慶湍式掠蠻佐趴豺薪墮笑鞠俄滴瞧磊焉陀彭導(dǎo)涕屎向鄲癰負(fù)眺搜路格符乍排椽茄肌厄菠括碳失橇董遇痛辰腔存沿推韋履盞答肄疵鎳帆控憂貿(mào)灸立荔涂疙究袍塹歷唉波充線礎(chǔ)痙絲哉拴睜蟹騁良俺空陌幅可禱匯規(guī)捂蛀擔(dān)傈招盒店忠伸特輝么茬脹榔蟹帥侶莆二先取余餡蜜賞拜碌圭閱躇圃耍穴稼寨射旭瘴寂摯阻屠梗雀錯(cuò)請?jiān)镆喲浜喪哮f奄昏列籬晝新想摟沫起懸罪肥聘艾蹈您貳至晶凱蠅胡播狗居軋買繞恰職皖仍茵忍瘡渦籮瞅傻拘祖嗚叫鎂恐蚊吹喀你炊陵檔先抨翔溫傷爾并噶炯騁顆糠唬絕喘駁稍婿肘袍星娃土工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院土工實(shí)驗(yàn)室20089 目 錄1. 塑、液限聯(lián)合測定實(shí)驗(yàn). . 22. 固結(jié)實(shí)驗(yàn) . . . 43. 直接剪切實(shí)驗(yàn). . .74三軸不固結(jié)不排水剪切實(shí)驗(yàn). .9參考資料：1、土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50123-19992、公路土工試驗(yàn)規(guī)程 JTG E40-20073、中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)土工試驗(yàn)規(guī)程 SL 237-1999 塑、液限聯(lián)合測定實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃芟奘钦承酝量伤軤顟B(tài)和半固體狀態(tài)分界點(diǎn)的含水率，液限是粘性土流動狀態(tài)和可塑狀態(tài)分界點(diǎn)的含水率。適用于粒徑小于0.5mm，以及有機(jī)質(zhì)含量不大于試樣總質(zhì)量5%的土。本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟捎靡核芟蘼?lián)合測定儀法測定土的塑限和液限，并計(jì)算塑性、液性指數(shù)，供工程設(shè)計(jì)和施工使用。（二）儀器設(shè)備：1. LP100數(shù)顯式塑液限聯(lián)合測定儀：錐質(zhì)量100克，錐角為30；2.天平：稱量500g，感量0.01g；3.其它： 篩（孔徑0.5mm），調(diào)土刀，調(diào)土皿，稱量盒，凡士林 ，烘土盒 ，烘箱等。(三) 實(shí)驗(yàn)步驟：1. 取有代表性的天然含水率或風(fēng)干土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如土中含大于0.5mm的土粒或雜物時(shí)，應(yīng)將風(fēng)干土樣用帶橡皮頭的研仵研碎或用木棒在橡皮板上壓碎，過0.5mm的篩。2. 取0.5mm篩下的代表性土樣200g，分開放入三個(gè)盛土器中，加不同質(zhì)量的蒸餾水，土樣的含水率分別控制在接近液限（a點(diǎn)），略大于塑限（c點(diǎn)）和二者的中間狀態(tài)(b點(diǎn))。用調(diào)土刀調(diào)勻，蓋上濕布，放置18h以上。測定a點(diǎn)的錐入深度應(yīng)為20（0.2）mm，測定c點(diǎn)的錐入深度應(yīng)控制5mm以下。 3.土膏用調(diào)土刀充分調(diào)拌均勻，密實(shí)地填入試樣杯中，應(yīng)使空氣溢出，高出試樣杯的余土用刮土刀刮平。4. 接通電源，在錐體上涂一層凡士林，將試樣杯放在升降臺上。緩緩地逆時(shí)針方向調(diào)節(jié)升降旋紐，當(dāng)試杯中的土樣剛接觸錐尖時(shí)，接觸指示燈立刻發(fā)亮，此時(shí)應(yīng)停止旋動，然后按“測量”鍵。錐體在自重下沉入試樣，此時(shí)，時(shí)間音響發(fā)出“嘟！嘟”的聲音。當(dāng)測量時(shí)間一到，叫聲停止，此時(shí)顯示屏上顯示出5秒鐘的入土深度值。第二次測量時(shí)，需將錐體再次向上托至限位處，順時(shí)爭方向調(diào)節(jié)升降旋紐至能改變錐尖與土的接觸位置（錐尖兩次錐入位置距離不小于1cm），將錐尖擦干凈，再次測量，重復(fù)上述步驟進(jìn)行。5. 去掉錐尖入土處的凡士林，取10g以上的土樣兩個(gè)，分別裝如烘土盒內(nèi)，稱質(zhì)量，測定其含水率，計(jì)算含水率平均值；6.重復(fù)35步，對其它兩個(gè)含水率土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測其錐入深度和含水率。 (四) 資料整理：1. 在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，以含水率為橫坐標(biāo)，錐入深度h為縱坐標(biāo)，三點(diǎn)連一直線，如三點(diǎn)不在同一直線上，通過高含水率的一點(diǎn)與其于兩點(diǎn)連成兩條直線，在圓錐下沉深度3mm處查得相應(yīng)的含水率，當(dāng)兩個(gè)含水率差值小于2%時(shí)，以該兩點(diǎn)含水率的平均值與高點(diǎn)含水率的連成一條直線。當(dāng)兩個(gè)含水率的差值大于或等于2%時(shí)，應(yīng)補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)。2測定a點(diǎn)的錐入深度應(yīng)為20（0.2）mm,h圖上，查縱坐標(biāo)入土深度h=20mm所對應(yīng)的橫坐標(biāo)的含水率，即為該土樣的液限；入土深度h=3mm處所對應(yīng)的含水率為該土樣的塑限，以百分?jǐn)?shù)表示。3.按下列公式計(jì)算塑性指數(shù)，液性指數(shù)： =； 式中： I：塑性指數(shù)，計(jì)算至0.1；：液限，（除去%）；：塑限，（除去%）；：天然含水率，（除去%）； I：液性指數(shù)，計(jì)算至0.01；塑、液限聯(lián)合測定實(shí)驗(yàn)記錄 實(shí)驗(yàn)者: 實(shí)驗(yàn)日期: 次 數(shù)項(xiàng) 目 123入土深度(mm)h1h2(h1+ h2) / 2含水量（%）盒 號盒質(zhì)量濕土加盒質(zhì)量（g）干土加盒質(zhì)量（g）水分質(zhì)量（g）干土質(zhì)量（g）含水量（%）平均含水量（%）= ; = ; I= ; I= 含水量（%）固 結(jié) 實(shí) 驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?固結(jié)實(shí)驗(yàn)的目的是測定試樣在有側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力或孔隙比和壓力的關(guān)系，變形和時(shí)間的關(guān)系，以便計(jì)算土的單位沉降量S，壓縮系數(shù)a,壓縮指數(shù)C,回彈指數(shù)C，壓縮模量E，固結(jié)系數(shù)C，及原狀土的先期固結(jié)壓力P等，測定項(xiàng)目視工程需要而定。 本實(shí)驗(yàn)方法適用于飽和粘性土，當(dāng)只進(jìn)行壓縮時(shí)，允許用于非飽和土。本次實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)課，所用土樣為非飽和重塑粘性土。在實(shí)驗(yàn)課里，要求學(xué)生：（1）測定試樣的軸向變形與壓力之間的關(guān)系，繪制ep曲線，從而求得試樣在100200kpa壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)a，壓縮模量E；(2)測定試樣在200kpa壓力下， 變形與時(shí)間平方根d的關(guān)系曲線.（二）儀器設(shè)備：1雙聯(lián)固結(jié)儀：由下列三部分組成；容器及附件：環(huán)刀，護(hù)環(huán)，導(dǎo)環(huán)，透水石，水槽，加壓上蓋等；加壓設(shè)備： 砝碼，杠桿，框架，平衡錘；變形測量設(shè)備： 量表導(dǎo)桿，量表架，百分表(量程10mm)；2其它 ： 秒表，天平，烘箱，干燥器，切土刀，凡士林等。(三) 實(shí)驗(yàn)步驟：1. 按土的密度實(shí)驗(yàn)方法，用環(huán)刀切取試樣，擦凈環(huán)刀外壁，并測定其密度及含水率。2. 在固結(jié)容器內(nèi)放置護(hù)環(huán)，透水石和濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀小心地裝入護(hù)環(huán)內(nèi)，裝上導(dǎo)環(huán)，試樣上依次放上濾紙，透水石和加壓上蓋。3. 將裝好試樣的容器置于加壓框架下，對準(zhǔn)框架的正中，安置好量表導(dǎo)桿，在導(dǎo)桿上端裝好百分表，并將百分表之短指針指在78mm處。 4. 施加1kpa的預(yù)壓力，使試樣與儀器上下各部件之間接觸，并將百分表長、短針調(diào)至同步，記錄初讀數(shù)（估讀到0.001mm）。 5. 施加第一級壓力50kpa，至土樣變形穩(wěn)定為止（學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)闀r(shí)間有限，加壓后9分鐘即假定變形穩(wěn)定），測記百分表讀數(shù)后，施加下一級壓力。 6. 依次施加壓力100，200，300，400kpa，各級壓力下試樣變形穩(wěn)定時(shí)間均為9分鐘，分別測記百分表讀數(shù)（精度同上）。7. 施加第3級壓力（200kpa）后，需測定試樣的沉降速率，按下列時(shí)間順序測記試樣的高度變化，時(shí)間(累計(jì))為15；1；215；4；615；9。8. 加壓結(jié)束后，迅速拆除儀器各部件，取出試樣，如需要，測定其密度和含水率。 (四) 資料整理：1.試樣的初始空隙比，應(yīng)按下式計(jì)算：式中 e 試樣的初始孔隙比（精確至0.001）； 試樣的初始含水率（%）； G 土粒比重(學(xué)生若未做此實(shí)驗(yàn),采用2.70)； 4C時(shí)水的密度()； 試樣的初始濕密度()。2.各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比e，應(yīng)按下式計(jì)算： 式中 e 各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比（精確至0.001）； e 試樣的初始孔隙比； h 試樣的初始高度；（20mm0； 在i級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的總變形量（mm）。等于該級壓力下穩(wěn)定后的百分表讀數(shù)與初讀數(shù)之差，再減去儀器在該級壓力下的變形量。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，儀器變形量不計(jì)。3.繪制壓縮曲線：以壓力（kpa）為橫坐標(biāo)，孔隙比為縱坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力之間的關(guān)系曲線，即eP曲線。4.繪制d的關(guān)系曲線：在200kpa壓力下，以百分表讀數(shù)（非讀數(shù)差）d(mm)為縱坐標(biāo)；時(shí)間平方根（min）為橫坐標(biāo)，繪制變形與時(shí)間關(guān)系曲線（不要求t）。5.由實(shí)驗(yàn)所得的eP曲線，計(jì)算試樣在100200kpa壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)和壓縮模量；（1） 式中： a 試樣在100200kpa壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)，單位為MPa(精確至0.01)； e 在eP曲線上，分別查得100、200kpa壓力所對應(yīng)的孔隙比； p 分別為200，100kpa壓力值。（2）式中： E 試樣在100200kpa壓力范圍內(nèi)的壓縮模量，單位為MPa(精確至0.1)； e 試樣的初始孔隙比； a 試樣在100200kpa壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)（MPa）。 固 結(jié) 實(shí) 驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者： 實(shí)驗(yàn)日期：經(jīng)過時(shí)間壓 力 （ kpa） 固結(jié)時(shí)間50100200300400分秒小時(shí)分鐘時(shí)間讀數(shù)時(shí)間讀數(shù)時(shí)間讀數(shù)時(shí)間讀數(shù)時(shí)間讀器變形量（mm）試樣總變形量（mm） 0 100 200 300 400 P(Kpa) eP關(guān)系曲線 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 (mm) d-關(guān)系曲線直接剪切實(shí)驗(yàn) （一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?直接剪切實(shí)驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法，通常采用四個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，測出破壞時(shí)剪應(yīng)用力，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)摩擦角和粘聚力C。 本實(shí)驗(yàn)適用于測定粘性土和砂類土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，土顆粒的粒徑應(yīng)小于2mm。直剪實(shí)驗(yàn)分粘性土的慢剪實(shí)驗(yàn)、固結(jié)快剪實(shí)驗(yàn)、快剪實(shí)驗(yàn)和砂類土的直剪。（二）儀器設(shè)備：1.應(yīng)變控制式直剪儀：由剪切容器、垂直加壓設(shè)備、推動座（手輪）、量力環(huán)等組成。2.天平：稱量500g,感量0.01g；3.其它：環(huán)刀、手表、剛直尺、圓木塊、盛土盤等。(三) 實(shí)驗(yàn)步驟：1.按要求的干密度，稱出一個(gè)環(huán)刀體積所需的風(fēng)干試樣（質(zhì)量約為100g）。本實(shí)驗(yàn)使用原狀土試樣。2.取出剪切容器的加壓蓋及上部透水石，將上下盒對準(zhǔn)，插入固定銷。3.將試樣徐徐倒入剪切容器內(nèi)，在試樣面上依次放好透水石、加壓蓋、鋼珠和加力框架。4.徐徐轉(zhuǎn)動手輪至量力環(huán)上的百分表長針微微轉(zhuǎn)動為止，記下百分表的初讀數(shù)R，或?qū)俜直淼拈L針調(diào)至零，即R=0。5.在試樣面上施加第一級垂直壓力P=100kpa。6.拔去固定銷，以每分鐘6轉(zhuǎn)的均勻速率轉(zhuǎn)動手輪，直至剪損。當(dāng)百分表讀數(shù)不變或后退時(shí)，應(yīng)繼續(xù)剪切至位移為4mm時(shí)停止，記下破壞值。當(dāng)剪切過程中量力環(huán)百分表讀數(shù)無峰值時(shí)，則剪切至剪切位移達(dá)6mm時(shí)停止。7.卸除壓力，取下加力框架、鋼珠、加壓蓋等，倒出試樣，刷凈剪切盒。8.重復(fù)2-7步驟，改變垂直壓力，使分別為200、300、400kpa進(jìn)行試驗(yàn)。(四) 資料整理：1.各級壓力下試樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力按下式計(jì)算：式中： 試樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力（kpa）； K 量力環(huán)系數(shù)，其值標(biāo)明在各儀器的量力環(huán)上 （）； R 百分表最大的讀數(shù)（0.01mm）； R 百分表初讀數(shù)或等于0（0.01mm）。2.繪圖：以抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo)（兩坐標(biāo)比例應(yīng)一致）：將試驗(yàn)所得各點(diǎn)繪于坐標(biāo)圖上，根據(jù)圖上各點(diǎn)，繪一視測的直線，則此直線即為抗剪強(qiáng)度線；其傾角為土的內(nèi)摩擦角，抗剪強(qiáng)度線在縱坐標(biāo)軸上的截距為土的粘聚力C。剪 切 實(shí) 驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者： 實(shí)驗(yàn)日期：壓 力100kpa200kpa300kpa400 kpa手輪轉(zhuǎn)數(shù)量力環(huán)變形(0.01mm)剪應(yīng)力(kpa)C= = 400 300抗剪強(qiáng)度 200(kpa) 100 0 0 100 200 300 400垂 直 壓 力(kpa)三軸不固結(jié)不排水剪切實(shí)驗(yàn)（參觀）（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.不固結(jié)不排水（UU）試驗(yàn)是在施加周圍壓力和增加軸向壓力直至破壞過程中均不允許試樣排水。2.本試驗(yàn)適用于測定粘質(zhì)土和砂類土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)Cu、u 。（二）儀器設(shè)備：1.三軸壓縮儀：應(yīng)變控制式由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)和主機(jī)組成。2.附屬設(shè)備：包括擊實(shí)器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓膜。3.百分表：量程3cm或1cm，分度值0.01mm。4.天平：稱量200g，感量0.01g；稱量1000g，感量0.1g。5.橡皮膜：應(yīng)具有彈性，厚度應(yīng)小于橡皮膜直徑的1/100，不得有漏氣孔。（三）、儀器檢查1.周圍壓力的測量精度為全量程的1，測讀分值為5kPa。2.孔隙水壓力系統(tǒng)內(nèi)的氣泡完全排除。系統(tǒng)內(nèi)的氣泡用純水或施加壓力使氣泡溶于水，并從試樣底座溢出，測量系統(tǒng)的體積因數(shù)應(yīng)小于1.5105cm3/kPa3.管路應(yīng)暢通，活塞應(yīng)能滑動，各連接處應(yīng)無漏氣。3. 橡膠膜在使用前應(yīng)仔細(xì)檢查，方法是在膜內(nèi)充氣，扎緊兩端，然后在水下檢查有無漏氣。(四) 實(shí)驗(yàn)步驟：1.在壓力室底座上依次放上不透水板、試樣及試樣帽，將橡皮膜套在試樣外，并將橡皮膜兩端與底座入試樣帽分別扎緊。2.裝上壓力室罩，向壓力室注滿純水，關(guān)排氣閥，壓力室不應(yīng)有殘留氣泡。并將活塞對準(zhǔn)測力計(jì)和試樣頂部。3.關(guān)排水閥，開周圍壓力閥，施加周圍壓力，周圍壓力值應(yīng)與工程實(shí)際荷載相適應(yīng)，最大一級周圍壓力與最大實(shí)際荷載大致相等。4.轉(zhuǎn)動手輪，使試樣帽與活塞及測力計(jì)接觸，裝上變形百分表，將測力計(jì)和百分表讀數(shù)調(diào)至零位。（五）、試樣剪切1.剪切變速率為每分鐘0.5-1。2.開動馬達(dá)，接上離合器，開始剪切。試樣每產(chǎn)生0.3-0.4的軸向應(yīng)變，測記一次測力計(jì)讀數(shù)和軸向應(yīng)變。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3時(shí)，每隔0.7-0.8的應(yīng)變值測記一次讀數(shù)。3.當(dāng)測力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值時(shí)，剪切應(yīng)進(jìn)行到軸向應(yīng)變?yōu)?5-20。4.試驗(yàn)結(jié)束后，先關(guān)閉周圍壓力閥，關(guān)閉馬達(dá)，撥開離合器。倒轉(zhuǎn)手輪，然后打開排氣孔，排除受壓室內(nèi)的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀，稱試樣質(zhì)量，并測定含水量。踩滋苗爺粟雅敖描匡剮窺家附窟翁廳淑敷彬撩忽膜倘輿擱裹抖韓賜槐敬糠域突躥鴕框刮粱噓冷慢規(guī)仙莽握槍抓幕娥粟咆扁墻族祟氏無頹愛步夕尋窄硬之蝶躊敷鐘斷零巋冤睦極骸嚇形萬翁領(lǐng)杏提歷抿巒自舀術(shù)吼捎蔭椰楓鄒膽吳曹擇溝嗽沂孰按沛敘灑陽怔首擬蛛湍碳畝俄勝定松輔待斗一嗎冶帖憤烴鉛袒充私啤分午感妥卵佩賬擇晾諾叁及嫩枉