土力学实验资料.doc

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1、实验名称实验一测定土的密度（环刀法）实验器材环刀、电子天平、修土刀、钢丝锯、凡士林、玻璃板实验原理及目的实验目的：测量土的密度实验原理：环刀法是使用已知质量及容积的环刀， 切取土样，使 土样的体积与谷积 致，这样环刀的容积即为土的体积；称量后， 减去环刀的质量就得土的质量，然后计算得土的密度。实验步骤1. 测定环刀的质量与体积环刀的体积V已知为60cm3,通过电子天平测量环刀的质量 m。2. 切取土样用修土刀将土样削成略大于环刀的土柱；然后将环丿J清理干净， 内壁涂上凡士林，将环刀刀刃口垂直放到土样上，用竹片垂直向 下轻压环刀，直至土样咼出环刀为止；先削平环刀一端多余的土， 削至与环刀边缘齐平

2、，再将其放置于玻璃片上，然后将环刀另一 端多余的土削平至与环刀齐平。若两面土有脱落，可用切下的碎 土将其补平。3将环刀外壁擦净，称量环刀和土样的质量 m,准确至o.i克。4.计算土的密度归卫V注意事项：（1）用环刀取土样时，必须严格按步骤操作；（2）称量前应注意把天平调零，称环刀和土总质量时应把环刀外壁土擦干净。数据处理详见附表实验名称实验二含水率试验（烘干法）实验器材铝盒2个、电子天平、烘箱、干燥器实验原理及目的实验目的：测量土的天然含水率实验原理：含水率是指土中水分质量与干干质量之比值。湿土在温度为100-105 C的长时间烘烤下，土中的水分完全蒸发，土样 减轻的质量与完全干燥后土样的质量

3、之比值，即为湿土的含水 率，以百分数表示。实验步骤1. 测量湿土的质量先将干净铝盒放在电子天平上称的质量 mo,然后取15克左右的 具代表性的土样放入铝盒内，盖紧盒盖，称量铝盒加湿土的质量mi。2. 烘干土样将装有土样的铝盒打开盒盖后放入烘烤箱内烘约6h以上至恒重。3. 测量干土的质量将烘烤箱里的铝盒取出后冷却 8h左右，称量干土加铝盒的质量mi,减去铝盒的质量 m,即的干土的质量。4. 计算土的含水率m1 m2 100%m2 m0注意事项：(1) 打开土样后，应立即取样称湿土质量，以免水分烝发。(2) ( 2) 土样必须按要求烘指恒重，否则影响测试精度。(3) 烘干的试样应冷却后称量，防止热

4、土吸收空气中的水分， 并避免天平受热不均影响称量精度数据处理详见附表实验名称实验三 测定土的塑限（搓条法测塑限）实验器材铝盒、调土碗、竹片、电子天平、筛（孔径为0.5mm）烘箱实验原理及目的实验目的：测量土的塑限含水率实验原理：塑限的测定是根据土处于塑态时可塑成任意状态而不 产生裂纹，处于固态时则很难搓成任意状态，若勉强为之则土面 要发生裂纹或折断现象，当土被搓成任意一定粗细的土条且表面 开始出现裂纹时的含水率即为塑限。实验步骤1、制备土样取小块土样于手中揉捏至不粘手，用手掌轻轻搓滚成直径约3mm 的长条，且土条表面产生均匀裂纹并开始断裂， 此时的含水率恰 为塑限。若土条被搓至3mm仍为产生裂

5、纹，表示其含水率咼于塑 限，应将土条重新揉捏再搓条。若土条直径大于3mn就开始断裂， 表示其含水率低于塑限，应弃之，重新取土样揉捏搓条，直至达 到标准为止。每搓好一合格的土条后，应立即将其放入铝盒内， 盖上盒盖避免水分烝发，直至土条约 15g左右。2、测塑限含水率将放在铝盒中的土条称重，放入烘干机中烘约 6-8h，冷却8h左 右，再称干土的质量，计算含水率，其含水率即为塑限。注意事项：（1）制备土样含水率过大时不能加干土或烘烤，只能自然风干 或重置。（2）放锥时要平稳，避免产生冲击力。（3）从试杯取出土样时，必须将沾有凡士林的土去掉，方能重 新调制或者取样测含水率数据处理详见附表实验名称实验四

6、 测定土的液限(锥式液限仪测液限)实验器材铝盒、调土碗、竹片、锥式液限仪、电子天平、烘箱实验原理及目的实验目的：测量土的液限含水率实验原理：理论上讲，液限时土出现一定的流动阻力，即有最小 可量度的抗剪强度。国内外用不冋的方法测定土的液限，锥式仪 法是其中的一种，也是一种经过多次验证证实的当锥角为300,重0.76N的圆锥体，沉入土体的深度为10mm寸的含水率就是液 限。实验步骤1、制备土样取天然含水率的土样捏碎置于调土碗中，加蒸馏水用竹片搅拌调 成糊状。2、装土样于试杯中将调好的土样搅匀后装入试杯中，用手掌轻拍试杯使杯中空气逸 出，待土样填满后，用竹片抹平土面使之与杯缘齐平。3、放锥(1 )在

7、平衡锥尖部分涂上一薄层凡士林，以拇指和食指执锥柄， 使锥尖与试样面接触，并保持椎体垂直，轻轻松开手指，使锥体在其自重作用下沉入土中，放锥时药平稳。(2)放锥15s后，观察锥体沉入土中的深度，以土样表面与锥 接触处为准，右恰为10mm则认为这时的含水率就为液限。右 锥体入土深度大于或小于10mn时，表示试样含水率大于或小于 液限；此时应挖去沾有凡士林的土，取出全部试样放在调土碗中， 使水分烝发或加烝馏水重新调匀，直至锥体下沉深度恰为10mm时为止。4、测液限含水率将所测得的合格试样挖去含有凡士林的部分，取锥体附近试样少 许(约15-20g)放入铝盒中置于烘干机6-8h ,待冷却后测定其干 土质量

8、，测定其含水率，此含水率即为液限。5. 用测得的液限与塑限计算塑性指数，并按塑性指数分类定出土 名，用测得的液限、塑限、天然含水率计算液性指数，评价土所 处的稠度状态注意事项(1) 制备土样含水率过大时不能加干土或烘烤，只能自然风干 或重置。(2) 放锥时要平稳，避免产生冲击力。(3) 从试杯取出土样时，必须将沾有凡士林的土去掉，方能重 新调制或者取样测含水率。数据处理详见附表实验名称实验七 测定土的抗剪强度指标(直接剪切实验法)实验器材直接剪切仪、电子天平、修土刀、环刀、凡士林、滤纸、竹条、透水石实验原理及目的实验目的：测定土的抗剪强度指标实验原理：土的内摩擦力和剪切面上的法向压力成正比。

9、将土备 制成几个土样，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接 施加水平剪力进行剪切，得到剪坏时的剪应力，即为抗剪强度T f，再根据剪切定律确定土的抗剪强度指标 C和©。实验步骤1、切取土样用相同的环刀取相同的试样4个，具体方法：用修土刀将土样削 成略大于环刀的土柱；然后将环刀清理干净，内壁涂上凡士林， 将环刀刀刃口垂直放到土样上，用竹片垂直向下轻压环刀，直至 土样高出环刀为止；先削平环刀一端多余的土，削至与环刀边缘 齐平，再将其放置于玻璃片上，然后将环刀另一端多余的土削平 至与环刀齐平。若两面土有脱落，可用切下的碎土将其补平。2、检查仪器(1)检查竖向和横向传力杠杆是否水平，如不

10、水平调节平锤使 之平衡；(2) 上下钉梢和升降螺丝是否失灵；(3) 将上下盒间接触面及盒内表面涂上薄层凡士林，以减少摩 擦力。3、安装试样对准上下盒，插入固定的螺丝钉，在盒底如无透水石则要放入一 块透水石，在其上面铺上滤纸，然后将装有土样的环刀垂直放置 在盒上，使土样对准盒子，在环刀上面覆盖滤纸及透水石，用活 塞盖住试样，用竹条将土样垂直压入盒内，取出环刀，拧紧上方 固定梢，取出螺丝钉。4、垂直加荷下水平剪切分别在50kpa、100kpa、150kpa、200kpa各级垂直何载下，将侧 位表归零，启动剪切仪对土样进行水平剪切， 直至剪断，侧微表 指针稳疋，记录数据，关掉剪切仪。5、拆除仪器将剪

11、切仪开关拨到退回，直至剪切仪恢复至初始状态，松开固定 梢，取出土样，进行下一次剪切试样，记录四次剪切强度数据。6、成果整理绘制T f- 3关系曲线：以抗剪强度T f为纵坐标，垂直压力3为 横坐标，绘制T f- 3关系曲线,根据图上各点连成直线，直线的 倾角为土的内摩擦角©，直线在纵坐标上的截距为土的内聚力c。当T f- 3曲线中二点不能连成一条直线，且相差不大时 (不超过相应抗剪强度的5%），可用二角形法求得近似直线代替。作法 是：连接三点组成一个三角形，通过此三角形三中线交点（三角形重心）作平行于最长边的平行线，则此线为所求的近似直线。注意事项：（1）仪器应定期校正检查，保证加荷准

12、确；（2）每组几个试样应是冋一层土，密度值不应超过允许误差；（3）冋 组试验应在冋 台仪器中进行，以消除仪器误差；（4）应力式直剪仪加砝码时应稳妥，避免振动。数据处理详见附表实验名称实验五侧定砂土的粒度成分(筛选法)实验器材标准筛一套、电子天平一台、调土碗及木头研棒、毛刷、白纸、尺等实验原理及目的实验目的：侧定砂土的粒度成分头验原理：筛选法是利用 套孔径不同的标准筛来分离 疋量的 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， 确定砂土的粒度成分。此法只适用于分离粒径大于0.075mm的粒 组。实验步骤1. 制备和选取土样(1) 风干土样，将土样中水分蒸发，若为干土样，可直接使用；

13、(2) 若试样中有结块时，要将试样倒入碗中用木头研棒研磨， 使结块成为单独颗粒为止，但注意不要把颗粒研碎。(3) 用四分法选取试样放于调土碗中。2. 过筛和称量(1) 用电子天平称量 疋量(200g左右)的土样，并记录干土 质量；(2) 清理标准筛，并将标准筛按大孔径在上，小孔径在下的次序叠好，然后将已称量试样倒入顶层筛盘中， 盖好筛盖，用手托 起标准筛并护住筛盖左右前后进行筛析约20分钟，然后从上到下的顺序取下每只筛盘，并将筛盘中的土粒分别倒在不冋的白纸 上，直至干净；(3)依次对每 层筛盘及底盘取下的土粒进行称量，并记录数据。3. 试验完将不用的土样倒回指定装置。4. 计算及误差分配(1)

14、 计算各粒组的百分含量，准确到小数后一位。Xi=(mi/ms)*100%式中：Xi粒组百分含量；mi某粒组质量；ms- 试样质量。(2) 各筛盘及底盘上的土粒质量之和与筛前所称试样总质量之差 不得大于1%否则，重新试验。小于1%则可考虑试验中产生误 差的原因，分配给某些粒组，使各粒组的百分含量之和为100%5. 成果将实验数据填写在记录表格中，根据试样的粒度成分定出土的名 称，绘制累计曲线，求不均匀系数和曲率系数，并评价土的级配 优良。数据处理详见附表实验名称试验六测定土粒密度（比重瓶法）实验器材3比重瓶（谷量为100cm ）、分析天平、纯净水、烧杯、滴管、孔径为0.5mm的筛、烘箱、砂浴、小

15、漏斗等实验原理及目的实验目的：测定土粒密度实验原理：土粒密度是指土的固体部分的单位体积的质量。 相应 土粒的体积，通常用比重瓶法测定土粒的体积。土的比重是指土 粒的质量与同体积4C蒸馏水的质量之比。土的固体质量可以用 电子天平测得，用比重法测定土的体积。本次原理是是：将土颗 粒放入有一定水位的虹吸筒中，排开水的水量即为试样的体积。实验步骤1. 制备土样取具有代表性的风干土样约100g,充分研散，并用孔径为0.5mm 的筛进行筛选。2. 测定比重瓶的质量将干燥洁净的比重瓶置于电子天平上测定质量3. 测定土样的质量取经筛选后合格的土样约15g加入已知质量的干燥比重瓶中，在 天平上称得土加比重瓶质量

16、，减去瓶的质量即得砂土的质量ms4. 煮沸排气在装有土样的比重瓶中加入适量纯净水，轻摇比重瓶，使土粒分散；静置后放于沙浴上煮沸，由开始沸腾算起，煮沸时间不得少 于30分钟，以排出气体。5. 测定比重瓶加水的质量煮沸完毕后，取出比重瓶冷却至室温，加蒸馏水于比重瓶中（注 至近满加盖，瓶内不能有气泡），待比重瓶温度稳定和瓶内上部 悬液澄清以后，取出比重瓶擦干瓶外的水在天平上称得质量m。6. 测定瓶加水的质量倒掉瓶中悬浊液，洗净比重瓶，注蒸馏水到刚满加盖，检杳瓶内 无气泡后，擦干瓶外水分称重，得瓶加水的质量 m2。7. 计算3按下式计算土粒的比重，计算时精确到 0.01g/cmp s= ms p wm

17、i ms m2式中；ms土粒的质量，g; mi瓶加水加土的质量， g;m2瓶加水的质量，g。注意事项：1煮沸排气时，必须防止悬液溅出瓶外，火力要小，并防止煮干， 必须将土中气体排净，否则影响实验结果。2称量必须精准，称量时比重瓶外必须擦干。数据处理详见附表实验名称实验八压缩试验（杠杆式压缩仪法）实验器材杠杆式固结仪、测含水率和密度所需设备、其他（滤纸、钟表等）实验原理及目的实验目的：土的压缩性实验原理：固结试验，将土样放在金属器内，在有侧限的条件下 施加压力，观察土在不同压力下的压缩变形量，以测定土的压缩 系数、压缩模量、压缩指数、固结系数、前期固结压力等有关的 压缩性指标。实验步骤1试样制备

18、按环刀法取土样测定其密度并同时测定含水率和土粒密度。2. 安装环刀底板-透水石-滤纸-护环-滤纸透水石-加压导环-传压活塞3. 检查设备是否灵敏，调整杠杆水平然后用下部螺丝顶住。4. 安置容器将装好试样的压缩容器放到水平台固定位置， 再将上部加压框架 放上并安置测微表。5. 施加预压施加1KPa预压荷重检测接触是否良好，测微表调零。6. 加压观测在每小时观察测微表读数后即加下一级荷重但最后一级荷重应该观察到压缩稳定为止。7. 拆除仪器退去荷载拆除测微表排除仪器中水分，拆除各部件取出环刀试样。8. 仪器变形校正考虑压缩仪器本身及滤纸变形所产生的变形影响应做压缩模量的校正。9. 计算土的压缩系数(

19、1) 计算各级荷载下的变形量hi(hi)t(hn)T(hn)t式中：EA hi 某荷重下校正后的变形量，mm (hi)t 某荷重下 压缩10min的总变形量减去该荷重下的仪器变形量，mm (hn) t最后一级荷重下压缩10min的总变形量减去该荷重下的仪器 变形量，mm (hn) T最后一级荷重下达到稳定标准时的总变形 量减去该荷重下的仪器变形量，mm(2) 按下式计算试样的初始孔隙比e oe o 二 10式中：p s土粒密度，g/cm ；P 0 试样初始密度，g/cm ；3 o 试样初始含水率，以小数计。(3) 按下式计算各级荷重下变形稳定后的孔隙比e iei = hhs 110.注意事项（1）切削试样时，应十分耐心操作，尽量避免破坏土的结构，不允许直接将环刀压入土中。（2）在削去环刀两端余土时，不允许用刀来回涂抹土面，避免孔隙被堵塞。（3）不要振碰压缩台及周围地面， 砝码。加荷或卸荷时均应轻放（取）数据处理详见附表