1、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)土 工 實(shí) 驗(yàn)1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容總體概述點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容2前 言本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)依據(jù)1999年頒布的土工實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50123-1999）制定。 土工實(shí)驗(yàn)是通過(guò)設(shè)計(jì)一系列的測(cè)試手段來(lái)確定土的物理、水理、力學(xué)等特性進(jìn)而評(píng)價(jià)土的變形強(qiáng)度以及穩(wěn)定性的。因此正確掌握土工實(shí)驗(yàn)的各種技術(shù)和方法，是獲得正確的土的工程性質(zhì)指標(biāo)的基本保證。3通過(guò)土工實(shí)驗(yàn)一方面使學(xué)生了解、掌握常規(guī)土工實(shí)驗(yàn)的手段和方法；另一方面為學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行非常規(guī)土工實(shí)驗(yàn)及其他土工實(shí)驗(yàn)和今后從事工程建設(shè)、解決工程實(shí)際問(wèn)題、進(jìn)行科學(xué)研究工作打下一個(gè)良

2、好的基礎(chǔ)；此外，可培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題和動(dòng)手的能力。根據(jù)我院教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃的要求，以及實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排的具體情況，結(jié)合土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室條件，土木工程專(zhuān)業(yè)本、專(zhuān)科土工實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的內(nèi)容為：密度實(shí)驗(yàn)、含水量實(shí)驗(yàn)、塑限實(shí)驗(yàn)、液限實(shí)驗(yàn)、固結(jié)實(shí)驗(yàn)和剪切實(shí)驗(yàn)等。4實(shí) 驗(yàn) 目 錄實(shí)驗(yàn)一 含水率（量） 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 密度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 液限、 塑限實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 固結(jié)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 剪切實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 擊實(shí)實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)一 含水率（量）實(shí)驗(yàn)一、概述：土的含水量是試樣在105110下烘至恒量時(shí)所失去的水質(zhì)量和干土質(zhì)量的比值，用百分比表示。實(shí)驗(yàn)方法：烘干法。本實(shí)驗(yàn)方法適用于粘性土、砂性土和有機(jī)質(zhì)土類(lèi)。實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。6二、儀器

3、設(shè)備：（1）烘箱：可采用電熱烘箱，溫度能保持105110的其它能源烘箱，也可用紅外線(xiàn)烘箱。（2）天平：感量0.01g。（3）其它：干燥器、稱(chēng)量盒。7鼓風(fēng)干燥箱電子天平鋁盒修土刀8三、操作步驟：（1）取具有代表性試樣，粘性土為1530g，砂性土、有機(jī)質(zhì)土為50g，放入稱(chēng)量盒內(nèi)。蓋上盒蓋，稱(chēng)盒加濕土質(zhì)量，精確至0.01g。（2）打開(kāi)盒蓋，將盒置于烘箱內(nèi)，在105110的恒溫下烘干。烘干時(shí)間對(duì)粘性土不得少于8h，對(duì)砂性土不得少于6h。對(duì)含有機(jī)質(zhì)超過(guò)5%的土，應(yīng)將溫度控制在6570的恒溫下烘干。（3）將稱(chēng)量盒從烘箱中取出，蓋上盒蓋，放入干燥容器內(nèi)冷卻至室溫，稱(chēng)盒加干土質(zhì)量，精確至0.01g。9四、成果

4、整理：（1）試樣的含水量，應(yīng)按下式計(jì)算，精確至0.1%。式中 土的含水量，%； 盒加濕土質(zhì)量，g； 盒的質(zhì)量 盒加干土質(zhì)量，g。（2）含水量實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測(cè)定，兩次測(cè)定的差值，當(dāng)含水量小于40%時(shí)不得大于1%；當(dāng)含水量等于、大于40%時(shí)不得大于2%。取兩次測(cè)值的平均值。10實(shí)驗(yàn)二 密度實(shí)驗(yàn)一、概述：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量稱(chēng)為土的密度。在天然含水量情況下的密度稱(chēng)為天然密度。測(cè)定土的密度的方法有很多，主要有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法、灌砂法等。本實(shí)驗(yàn)主要采用環(huán)刀法。實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。11二、儀器設(shè)備：（1）環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm，高度為20mm。（2）天平：稱(chēng)量200g，感量0.01g。（3）

5、其他：修土刀、鋼絲鋸、凡士林等。12內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀鋼絲鋸電子天平修土刀13三、操作步驟：（1）按工程需要取原狀或制配所需狀態(tài)的擾動(dòng)土，整平兩端，將環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刀口向下放在土樣上。（2）用修土刀（或鋼絲鋸）將土樣上部削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削至土樣伸出環(huán)刀上部為止。削去兩端余土，使與環(huán)刀口面齊平。（3）擦凈環(huán)刀外壁，稱(chēng)環(huán)刀與土質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.1g。（4）本實(shí)驗(yàn)須進(jìn)行二次平行測(cè)定，其平行差值不得大于0.03g/cm3，求其算術(shù)平均值。14四、成果整理：按下列公式計(jì)算濕密度和干密度式中 濕密度，g/cm3； 環(huán)刀與土質(zhì)量，g； 環(huán)刀質(zhì)量，g； 環(huán)刀體

6、積，cm3； 干密度，g/cm3； 含水量，%。15實(shí)驗(yàn)三 液限、塑限實(shí)驗(yàn)一、概述：流動(dòng)狀態(tài)和可塑狀態(tài)的分界含水量稱(chēng)為土的液限，可塑狀態(tài)和半固體狀態(tài)的分界含水量稱(chēng)為土的塑限。本實(shí)驗(yàn)適用于粒徑小于0.5mm、有機(jī)質(zhì)含量小于5%的土。實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。16二、液限實(shí)驗(yàn)1、儀器設(shè)備：重為76g（交通部土工實(shí)驗(yàn)規(guī)程用100g重的圓錐儀）的手提式或者電子自動(dòng)液限儀、秒表、鋁盒、調(diào)土刀、瓷碗、吸管、吹風(fēng)機(jī)、孔徑為0.5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩、研缽、凡士林等。17液限儀鼓風(fēng)干燥箱鋁盒調(diào)土碗修土刀182、操作步驟：（1）土樣制備，應(yīng)盡可能采用天然含水量的土樣進(jìn)行測(cè)定，如為風(fēng)干土?xí)r，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行研碎并過(guò)0.5mm篩

7、，而后噴灑適量的水拌和后放在有蓋玻璃瓶中潤(rùn)濕靜置24小時(shí)。（2）取有代表性的天然含水量土樣約250g，放入瓷碗中，加蒸餾水或清水用調(diào)土刀調(diào)成均勻濃漿糊狀。19（3） 將制備的試樣攪拌均勻，填入試樣杯中， 填樣時(shí)不應(yīng)留有空隙，對(duì)較干的試樣應(yīng)充分搓揉，密實(shí)地填入試樣杯中，填滿(mǎn)后刮平表面。（4） 將試樣杯放在液限儀的升降座上，在圓錐上抹一薄層凡士林。調(diào)節(jié)零點(diǎn)，將屏幕上的標(biāo)尺調(diào)在零位。（5） 調(diào)整升降座,使圓錐尖接觸試樣表面，擰動(dòng)旋鈕圓錐在自重下沉入試樣，經(jīng)5s后松掉旋鈕測(cè)讀圓錐下沉深度。 20（6）如錐體在5秒鐘時(shí)的入土深度大于或小于10mm時(shí)，則表示試樣的含水量高于或低于液限，必須重新實(shí)驗(yàn)。重復(fù)3

8、5步驟直至5秒鐘錐體下沉深度剛好是10mm為止。（7）將所測(cè)得的合格的試樣挖去沾有凡士林的那部分土，取試環(huán)中央的土約15g，放入盒中（約鋁盒），蓋好盒蓋秤重（準(zhǔn)確至0.01g），而后在105下烘干至恒重冷卻后稱(chēng)得其干土重。214、成果整理：（1）液限計(jì)算，計(jì)算至0.1%。式中： 液限，% 濕土加稱(chēng)量盒重，g 干土加稱(chēng)量盒重，g 稱(chēng)量盒重，g（2）本實(shí)驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行測(cè)定，取其平均值，其平行差值一般不得不大于2%。22三、塑限實(shí)驗(yàn)（搓條法）1、儀器設(shè)備：（1）毛玻璃板。（2）天平：感量0.01g。（3）其他：烘箱、干燥器、稱(chēng)量盒、調(diào)土皿、直徑3mm的鐵絲等。23毛玻璃板鋁盒調(diào)土碗修土刀242、實(shí)

9、驗(yàn)步驟：（1）取0.5mm篩下的代表性試樣100g，放在盛土皿中加純水拌勻，溫潤(rùn)過(guò)夜。（2）將制備好的試樣在手中揉捏至不粘手，捏扁，當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，表示含水量接近塑限。（3）取接近塑限含水量的試樣810g，用手搓成橢圓形，放在毛玻璃板上用手掌滾搓，手掌的壓力要均勻地施加在土條上，不得使土條在毛玻璃上無(wú)力滾動(dòng)，土條不得有空心現(xiàn)象，土條長(zhǎng)度不宜大于手掌寬度。25（4）繼續(xù)搓滾土條，直至土條直徑達(dá)3mm時(shí)，產(chǎn)生裂縫并開(kāi)始斷裂為止。若土條搓至3mm時(shí)仍未產(chǎn)生裂縫及斷裂，表示這時(shí)試樣的含水量高于塑限，則將其重新捏成一團(tuán)，重新搓滾；如土條直徑大于3mm時(shí)即行斷裂，表示試樣含水量小于塑限，應(yīng)棄去，重新取土加適

10、量水調(diào)勻后再搓，直至合格。（5）收集約35g合格的斷裂土條，放入稱(chēng)量盒內(nèi)，隨即蓋緊盒蓋，測(cè)定其含水量。263、成果整理：（1）計(jì)算塑限，計(jì)算至0.1%式中： 塑限，% 濕土加稱(chēng)量盒重，g 干土加稱(chēng)量盒重，g 稱(chēng)量盒重，g（2）本實(shí)驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行測(cè)定，取其平均值，其平行差值當(dāng)L40%，不得大于1%，當(dāng)L40%時(shí)，不得大于2%。27實(shí)驗(yàn)四 固結(jié)實(shí)驗(yàn)一、概述：土體在受外力作用后，其體積變小的現(xiàn)象稱(chēng)為土的壓縮。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)定孔隙比與壓力的關(guān)系，繪制壓縮曲線(xiàn)，計(jì)算壓縮系數(shù)a。實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：綜合型實(shí)驗(yàn)。28二、儀器設(shè)備1、固結(jié)儀；2、環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm,高度為20mm。3、秒表、天平、切土刀、烘箱等。

11、29中壓三聯(lián)固結(jié)儀電子天平修土刀30鼓風(fēng)干燥箱鋁盒內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀鋼絲鋸31三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、確定土樣實(shí)驗(yàn)前的密度。2、確定土樣實(shí)驗(yàn)前的含水率。3、對(duì)土樣進(jìn)行加壓實(shí)驗(yàn)。32四、加壓步驟（1）先在固結(jié)儀底部的透水石上加一潤(rùn)濕的濾紙，再將試樣連同環(huán)刀一起推入容器內(nèi)，套上導(dǎo)環(huán)，然后在試樣上方順序放上濾紙、透水石和傳壓板，置于加壓框架下，對(duì)準(zhǔn)加壓框架正中。（2）施加預(yù)壓荷載（1kPa）,檢查試樣與儀器上下接觸是否良好，然后微調(diào)量表，使長(zhǎng)針讀數(shù)為零。（3）分四級(jí)荷載，開(kāi)始加荷實(shí)驗(yàn)。加荷大小與級(jí)數(shù)根據(jù)實(shí)際需要確定，本次實(shí)驗(yàn)采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)確定用50、100、200、400等四級(jí)荷重順序加壓。由于受時(shí)間所限

12、制，每級(jí)荷載的歷時(shí)為10分鐘，直至第四級(jí)荷重施加完畢為止。33五、成果整理（計(jì)算與繪圖）1、按下式計(jì)算試樣初始孔隙比2、某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)式中： 試樣的初始孔隙比； 土粒比重； 水的密度，g/cm3； 實(shí)驗(yàn)前的含水量， ； 實(shí)驗(yàn)前土的密度， ，g/cm3；34 某一壓力下穩(wěn)定孔隙比； ， 某一壓力值（kPa）； 濕土質(zhì)量，g； 干土質(zhì)量；g； 環(huán)刀內(nèi)濕土質(zhì)量；g； 環(huán)刀體積，60cm3； 固結(jié)后試樣高度， ； 實(shí)驗(yàn)前試樣高度，20mm； 試樣固結(jié)后變形量，mm。353、以孔隙比為縱坐標(biāo)，壓力為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲系，通稱(chēng)壓縮曲線(xiàn)，在壓縮曲線(xiàn)上取P1，P2相應(yīng)的e1，e2計(jì)算壓

13、縮系數(shù)a0和壓縮模量Es： a0= (MPa-1)= =(e100-e200)4、根據(jù)壓縮系數(shù)大小，來(lái)評(píng)價(jià)土的壓縮性高低：a00.1Mpa-1為低壓縮性土；0.1a00.5Mpa-1為中壓縮性土。a00.5Mpa-1為高壓縮性土。36實(shí)驗(yàn)五 剪切實(shí)驗(yàn)一、概述：土的抗剪強(qiáng)度是土在外力作用下，其一部分土體對(duì)于另外一部分土體滑動(dòng)時(shí)所具有的抵抗剪切的極限強(qiáng)度。測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度，即確定土的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力與抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系由庫(kù)倫公式表示：式中抗剪強(qiáng)度（kPa）； 正應(yīng)力（kPa）； 內(nèi)摩擦角（0）； c 內(nèi)聚力（kPa）。37直接對(duì)試樣施加剪力的設(shè)備叫直接剪力儀，常用的直接剪力儀

14、分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。本實(shí)驗(yàn)采用應(yīng)變控制式剪力儀。為了近似地模擬現(xiàn)場(chǎng)土體的剪切條件，將直剪實(shí)驗(yàn)分為快剪，固結(jié)快剪和慢剪三種實(shí)驗(yàn)方法。本實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行快剪實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證型基本實(shí)驗(yàn)。38二、儀器設(shè)備：（1）應(yīng)變控制式直剪儀。（2）環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm，高20mm。（3）位移量測(cè)設(shè)備：百分表：量程為10mm，分度值為0.01mm。39應(yīng)變式電動(dòng)手搖直剪儀鋼絲鋸內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀修土刀40三、操作步驟：（1）試樣制備（2）對(duì)準(zhǔn)剪切容器上下盒，插入固定銷(xiāo)，在下盒內(nèi)放透水石和濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀刃口向上，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，在試樣上放濾紙和透水石，將試樣小心地推入剪切盒內(nèi)。（3）移動(dòng)傳動(dòng)裝置，

15、使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸，依次加上傳壓板，加壓框架，安裝垂直位移量測(cè)裝置，測(cè)記初始讀數(shù)。（4）根據(jù)工程實(shí)驗(yàn)和土的軟硬程度施加各級(jí)垂直壓力。一般為50、100、200、300、400kpa等。各個(gè)垂直壓力可一次輕輕施加，若土質(zhì)松軟，也可分次施加，以防土擠出。41（5）垂直壓力施加后，拔出固定銷(xiāo)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手輪。（6）當(dāng)測(cè)力計(jì)百分表讀數(shù)不變或后退時(shí)，繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時(shí)停止，記下破壞值。當(dāng)剪切過(guò)程中測(cè)力計(jì)百分表讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，則剪切至剪切位移達(dá)6mm時(shí)停止。（7）剪切結(jié)束，吸掉盒內(nèi)積水，卸去剪切力和垂直壓力，移動(dòng)壓力框架，取出試樣。42四、成果整理：1、按下式計(jì)算每一試樣的抗剪強(qiáng)度=CR

16、式中 相應(yīng)于某一垂直壓力的抗剪強(qiáng)度，kPa； C實(shí)驗(yàn)溫度下的量力環(huán)應(yīng)力系數(shù)，kPa/0.01mm； R剪切時(shí)量力環(huán)中百分表的最大讀數(shù)，0.01mm。2、剪切位移按下式計(jì)算= n-R式中 剪切位移（0.01mm）； 手輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的位移量（0.01mm）； n 手輪轉(zhuǎn)數(shù)。 433、作抗剪強(qiáng)度與垂直壓力的關(guān)系圖確定土的內(nèi)摩擦角和粘聚力（C、）。如各點(diǎn)不在一條近似的直線(xiàn)上，可按相鄰的三點(diǎn)連接成兩個(gè)三角形，分別得到兩個(gè)三角形的重心，然后將兩重心連成一直線(xiàn)，直線(xiàn)的傾角即為內(nèi)摩擦角（），直線(xiàn)在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力（c）。4、作剪應(yīng)力與剪切位移的關(guān)系曲線(xiàn)。44剪應(yīng)力/ kPa剪切應(yīng)變L/0.01mm圖3 剪應(yīng)

17、力 與剪切變形L的關(guān)系曲線(xiàn)1234P1P2P3P445實(shí)驗(yàn)六 擊實(shí)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?擊實(shí)實(shí)驗(yàn)就是實(shí)驗(yàn)土的最大干密度與擊實(shí)方法的關(guān)系，得到一擊實(shí)曲線(xiàn)（加圖所示），再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)土密度的測(cè)定，得出填土的壓實(shí)度。46二、儀器設(shè)備 （1）標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀，有輕型和重型兩種。（2）烘箱及干燥器。（3）天平（感量0.01g）。（4）臺(tái)秤（稱(chēng)量10kg，感量5g）。（5）圓孔篩（孔徑38、25、19、和5mm各一個(gè)）。（6）拌合工具。（7）其他：噴水設(shè)備、碾土器、盛土盤(pán)、量筒、推土器、鋁盒、修土刀、平直尺等。47（a）2.5kg擊錘 （b）4.5kg擊錘擊錘與導(dǎo)筒1-提手 2-導(dǎo)筒 3-硬橡皮墊 4-擊錘（a）輕

18、型擊實(shí)筒 （b）重型擊實(shí)筒 擊實(shí)筒1-套筒 2-擊實(shí)筒 3-底板 4-墊塊48三、操作步驟 1、方法根據(jù)土的性質(zhì)，按規(guī)定選用干法還是濕法。2、備料（1）干法（土樣不重復(fù)使用），按四分法至少準(zhǔn)備5個(gè)試樣，分別加入不同水分（按23%的含水量遞增），拌勻后悶料一夜備用。（2）濕法（土不重復(fù)使用），對(duì)于高含水量土，可省略過(guò)篩，棟除大于38mm的粗石子即可。保持天然含水量的第一土樣，可立即用于擊實(shí)實(shí)驗(yàn)。其余幾個(gè)試樣，分別風(fēng)干不同時(shí)間，使含水量按23%的遞減。493、擊實(shí)采用輕型擊實(shí)儀：將擊實(shí)筒放在堅(jiān)硬的地面上，取制備好的土樣分三次倒入筒內(nèi)。規(guī)定每次擊實(shí)25次。4、稱(chēng)量用修土刀沿套筒內(nèi)壁削刮，使試樣與套筒脫離后，扭動(dòng)并取下套筒，齊筒頂細(xì)心削平試樣，拆除底板，擦凈筒外壁，稱(chēng)重，準(zhǔn)確至1g。5、測(cè)算用推土器推出筒內(nèi)試樣，