土力学实验教案_土力学试验教案

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实验一

液、塑限试验

一、目的测定细粒土的液限含水率、塑限含水率、塑性指数、液性指数、确定土的工程分类。

二、试验方法 液塑限联合测定法

三、仪器设备

1、光电式液限、塑限联合测定仪，试样杯

2、天平，称量200g，最小分度值0.1g。

3、其它：烘箱、铝盒、调土刀、刮土刀、凡士林等。

四、试验步骤

1、本次试验原则上应采用天然含水率的土样进行，也允许用风干土制备土样，土样过0.5mm筛后，喷洒配制一定含水率的土样，然后装入密闭玻璃广口瓶内，润湿一昼夜备用（土样制备工作实验室已预先做好）。

2、将已制备好的土样取出调匀后，密实地装入试样杯中（土中不能有孔洞），高出试样杯口的余土，用刮土刀刮平，随即将试样杯放在升降底座上。

3、接通电源，调平底座，吸放安扭调到“吸”的状态，把装有透明光学微分尺的圆锥仪，在锥体上抹以薄层凡士林，使电磁铁吸稳固锥仪。并使光学微分尺垂直于光轴（可从屏幕上观察，刻度线清晰，并在屏幕居中位置）。

4、调节零点，使读数屏幕上的零线与光学微分尺影像零线重合，按下“手”（即手动）按钮，使仪器处于备用状态。

5、转动升降座，待试样杯上升到土面刚好与圆锥仪锥尖接触时，按“放”按钮，圆锥仪自由下落，历时5秒，当音响讯号自动发出声响时，立即从读数屏幕上读出圆锥仪下沉深度，平行两组试验。

6、把升降座降下，细心取出试样杯，剔除锥尖处含有凡士林的土，取出锥体附近的试样不少于15-30g放入称量铝盒内，称量得质量m1，并记下盒号，测定含水率。

7、将称量过的铝盒，放入烘箱；在105℃～110℃的温度下烘至恒量，取出土样盒放入玻璃干燥皿内冷却，称干土的质量m2。

8、重复2～7条的步骤，测试另二种含水率土样的圆锥入土深度和含水率

9、以含水率为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制含水率与相应的圆锥入土深度关系曲线，如图1-2所示。三点应在一根直线上，如图中A线。如果三点不在同一直线上，通过高含水率的一点与其余两点连两根直线，在圆锥入土深工为2mm处查得相应的两个含水率，用该两含水率的平均值的点与高含水率的测点作直线，在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17mm对应的含水率为液限，查得下沉深度为2mm对应的含水率为塑限。

五、成果整理

书中表格，双对数座标轴

实验二

固结试验

（一）、试验目的本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。

（二）、试验方法

适用于饱和的粘质土（当只进行压缩试验时，允许用于非饱和土）。

试验方法：

1、正常慢固结法；（快速固结试验：本实验采用规定试样在各级压力下的固结时间为10分钟）

（三）、仪器设备

①固结容器；②加压设备；③百分表；④其他：刮土刀、天平、秒表等。

（四）、试验步骤

（1）根据工程需要，切取原状土试样或制备给定密度与含水量的扰动土样。

（2）按试验一、二的方法，测定试样的密度及含水量。

（3）将土样压入环刀，在固结容器内放置护环、透水板和用水湿润后的薄滤纸，将带有环刀（环刀的表面积为30cm，h20mm）的试样，小心装入护环内，然后在试样上放薄滤纸、透水板和加压盖板、传压钢柱，置于加压框架下，对准加压框架的正中，安装量表。

（4）施加0.25kPa的预压压力，使试样与仪器上下各部分之间接触良好，然后调整量表，使指针读数为5.00。

（5）确定需要施加的各级压力。加压等级一般为50.0、100、200、400kPa。（在工程实践中做本实验的最后一级压力应大于上覆土层的计算压力100~200kPa）。

（6）测记稳定读数。当不需要测定沉降速率时，稳定标准规定为每级压力下固结24小时。测记稳定读数后，本实验取固结稳定时间为10分钟，再施加第2级压力。依次逐级加压至试验结束。

（7）试验结束后，迅速拆除仪器部件，取出带环刀的试样。（如系饱和试样，则用干滤纸吸去试样两端表面上的水，取出试样，测定试验后的含水量）。

(8)、计算与制图

1按下式计算试样的初始孔隙比e0 2e0wGs(10.01w0)10

式中：ρ0—试样初始密度，g/cm3；

w0—试样的初始含水量，%。

2按下式计算各级压力下固结稳定后的孔隙比ei

eie0(1e0)hih0

式中：Δhi—某级压力下试样高度变化，即总变形量减去仪器变形量，mm；

h0——试样初始高度，mm。

3绘制e～p的关系曲线

以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，将试验成果点在图上，连成一条光滑曲线。

(五)、本试验记录格式详见实验报告

实验三

直剪试验

（一）、试验目的直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力τ。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。

（二）、试验方法与适用范围

1、试验方法

快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。（本实验采用此方法）

固结快剪试验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，快速施加水平剪应力。

慢剪试验：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使试样排水固结。

2、适用范围：适用于测定细粒土的抗剪强度指标c和φ及土颗粒的粒径小于2mm的砂土的抗剪强度指标φ。渗透系数k大于10-6cm/s的土不宜作快剪试验。

（三）仪器设备

应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、量力环、推动机构等；

位移计（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；

天平、环刀、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、直尺等。

2、操作步骤（粘性土）

（1）试样制备：从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度和含水量的扰动土试样。按规范规定，测定试样的密度及含水量。用环刀取试样。

（2）试样安装：

对准上下盒，插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放湿滤纸和透水板，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀，重复取样。

转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。

（3）施加垂直压力：一个垂直压力相当于现场预期的最大压力p，一个垂直压力要大于p，其他垂直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa 各级垂直压力可一次轻轻施加，若土质软弱，也可以分级施加以防试样挤出。

（4），拔去固定销，开动秒表，以0.8~1.2mm/min的速率剪切（每分钟4~6转的均匀速度旋转手轮），使试样在3~5min剪损。

剪损的标准：①当测力计的读数达到稳定，或有明显后退表示试样剪损；②一般宜剪切至剪切变形达到4mm；③若测力计的读数继续增加，则剪切变形达到6mm为止。

（5）剪切结束后，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样，重复实验，直至完成。

(6)、计算与制图

1计算： 按下式计算试样的剪应力

kR

式中：k—测力计率定系数，N/0.01mm；

R—测力计读数，0.01mm；

2制图：①以抗剪强度τf为纵坐标，垂直压力p为横坐标，绘制抗剪强度τf与垂直压力p的关系曲线。

(五)、本试验记录格式详见实验报告