土力学实验课件

土力学实验土力学实验 土样质量等级划分土样质量等级划分级别级别扰动程度扰动程度试验项目试验项目 I I不扰动不扰动土类定名、密度、渗透、强度、固结土类定名、密度、渗透、强度、固结IIII轻微扰动轻微扰动土类定名、密度土类定名、密度IIIIII显著扰动显著扰动土类定名、含水率土类定名、含水率IVIV完全扰动完全扰动土类定名、渗透（粗粒土）、颗粒分析土类定名、渗透（粗粒土）、颗粒分析实验一实验一 土样和试样制备土样和试样制备n目的：土样和试样的制备程序是试验工作的第一目的：土样和试样的制备程序是试验工作的第一个质量要素，为保证试验成果的可靠性和试验数个质量要素，为保证试验成果的可靠性和试验数据的可比性，必须统一土样和试样的制备方法和据的可比性，必须统一土样和试样的制备方法和程序。程序。n适用范围：适用范围：1.适用于颗粒粒径小于适用于颗粒粒径小于 60mm 的原状土和扰动土。的原状土和扰动土。2.根据力学性质试验项目要求，根据力学性质试验项目要求，原状土样原状土样同一组同一组试样间密度的允许差值为试样间密度的允许差值为0.03gcm3；扰动土样扰动土样同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于 0.01gcm3,一组试样的含水率与要求的含水率之一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于差不得大于士士 1。n主要仪器设备主要仪器设备 1 细筛：细筛：孔径孔径 0.5mm、2mm 2 洗筛洗筛:孔径孔径 0.075mm 3 台秤和天平：台秤和天平：n称量称量10kg，最小分度值，最小分度值 5g；n称量称量5000g，最小分度值，最小分度值 1g；n称量称量1000g，最小分度值，最小分度值 0.5g；n称量称量500g，最小分度值，最小分度值 0.lg；n称量称量200g，最小分度值，最小分度值 0.01g。n4 环刀：环刀：不锈钢材料制成，内径不锈钢材料制成，内径 61.8mm 和和 79.8mm，高，高20mm；内径内径 61.8mm，高，高 40mm。n5 轻型击实器、推土器。轻型击实器、推土器。n6 其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。缸、喷水设备等。扰动土试样的制样扰动土试样的制样 步骤：步骤：1.试样的数量视试验项目而定，应有备用试样 1 2 个。2.将碾散的风干土样通过孔径 0.5mm,2mm 或5mm 的筛，取筛下足够试验用的土样，充分拌匀，测定风干含水率，装入保湿缸或塑料袋内备用。n取土量：n物理性试验项目物理性试验项目(液塑限液塑限)：过过0.5mm0.5mm筛，取筛，取0.8kg0.8kgn物理力学性试验土样：物理力学性试验土样：过过2mm2mm筛筛,取取10kg10kgn击实试验土样：击实试验土样：过过5mm5mm筛筛,取取20kg20kg3 根据试验所需的土量与含水率，制备试样所需的根据试验所需的土量与含水率，制备试样所需的加水量应按下式计算：加水量应按下式计算：n 式中mw 制备试样所需要的加水量(g)；n m0 湿土(或风干土)质量(g)；n w0 湿土(或风干土)含水率()；n wl 制样要求的含水率()。4 称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，将水均匀称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜，砂土的润湿时间可酌减。润湿一昼夜，砂土的润湿时间可酌减。5 测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点点n要求：扰动土样同一组试样的密度与要求的密度要求：扰动土样同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于之差不得大于 0.O1gcm3,一组试样的含水一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于士率与要求的含水率之差不得大于士 1。6 根据环刀窖积及所需的干密度，制样所需的湿土根据环刀窖积及所需的干密度，制样所需的湿土量应按下式计算量应按下式计算n式中：式中：d试样的干密度(gcm3)；n V 试样体积(环刀容积)(cm3)(三三)扰动土制样可采用击样法和压样法扰动土制样可采用击样法和压样法n1)击样法：n将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内，击实到所需密度。n2）取出带有试样的环刀，称环刀和试样总质量，对不需要饱和，且不立即进行试验的试样，应存放在保湿器内备用。实验二实验二 土的三项基本指标测定土的三项基本指标测定含水率、含水率、密度试验密度试验 含水率试验含水率试验n试验目的：试验目的：测定土壤的含水率。n适用范围：适用范围：本试验方法适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。n仪器设备：仪器设备：应符合下列规定：1 电热烘箱：应能控制温度为 I05110。2 天平：称量 200g，最小分度值 0.01g；称量 1000g，最小分度值 0.1g。土的含水率是土样在土的含水率是土样在I05110 温度下烘到恒温时温度下烘到恒温时失去的水量与达到恒量后干土质量的比值。失去的水量与达到恒量后干土质量的比值。土最基本土最基本的物理参数之一，它直接影响到土的工程性质，的物理参数之一，它直接影响到土的工程性质，是计算其它物理指标、测量其它物理状态指标是计算其它物理指标、测量其它物理状态指标的最基本试验。的最基本试验。实验步骤实验步骤1.取具有代表性试样取具有代表性试样15 30g或用环刀中的试样，或用环刀中的试样，有机质土、砂类土和整体状构造冻土为有机质土、砂类土和整体状构造冻土为 50g，放，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至至 0.O1g。2.打开盒盖，将盒置于烘箱内，在打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105 110 的的恒温下烘至恒量。恒温下烘至恒量。烘干时间：烘干时间：粘土、粉土粘土、粉土不得少于不得少于 8h，砂土砂土不得不得少于少于 6h，对含有机质超过干土质量，对含有机质超过干土质量 10 的土，的土，应将温度控制在应将温度控制在 65 70 的恒温下烘至恒量。的恒温下烘至恒量。3.将称量盒从烘箱中取出将称量盒从烘箱中取出,盖上盒盖盖上盒盖,放入干燥容器放入干燥容器内冷却至室温内冷却至室温,称盒加干土质量，准确至称盒加干土质量，准确至0.0lg。n含水率测定的允许平行差值含水率测定的允许平行差值n含水率试验记录与计算含水率试验记录与计算 盒号盒号湿土质量湿土质量g干土质量干土质量g含水率含水率%平均含水率平均含水率%试验前试验前试验后试验后含水率（含水率（%）允许平行差值允许平行差值100.510401.0402.0密度试验密度试验 （环刀法）（环刀法）n实验目的实验目的：测定土的密度。了解土体内部结构的密实情况，土体密度大小与土的松紧程度、压缩性、抗剪强度等有一定联系。n基本原理基本原理：土的密度是单位体积的质量。在天然含水率状态下的密度称为天然密度。n测定方法：测定方法：以测定土体积的方法命名，如环刀法、蜡封法、灌砂法和灌水法。n对环刀法、蜡封法环刀法、蜡封法规定了平行试验，同时平行差值不得大于0.03g/cm3。n适用范围：适用范围：本试验方法适用于细粒土。n主要仪器设备：主要仪器设备：应符合下列规定：n1 环刀：内径 61.8mm 和 79.8mm，高度20mm。n2 天平：称量 500g，最小分度值 0.1g；n 称量 200g，最小分度值 0.01g。n试验步骤试验步骤：略。n试验要求：试验要求：本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值两次测定的差值不得大于不得大于 0.03gcm3,取两次测值的平均值。取两次测值的平均值。n计算公式：计算公式：1.试样的湿密度：试样的湿密度：0=m0/V 式中式中0试样的湿密度试样的湿密度(gcm3)，准确到，准确到 0.01gcm3。2.试样的干密度：试样的干密度：密度试验密度试验记录表（环刀法）密度试验密度试验记录表（环刀法）环刀号环刀号湿土质量湿土质量g环刀容积（环刀容积（cm3）湿密度（湿密度（g/cm3）实验三实验三 土的三项基本指标测定土的三项基本指标测定 比重试验比重试验 n实验目的：实验目的：测定土粒在 105 l10 下烘至恒重的质量与土粒同体积 4 纯水质量的比值。土粒比重是计算土的换算指标的一个必不可少的物理量。n测定方法：测定方法：按照土粒粒径的不同，分别采用下列方法测定。1.粒径小于粒径小于5mm的土，用的土，用比重瓶法比重瓶法进行。进行。2.粒径大于粒径大于5mm的土，其中粒径大于的土，其中粒径大于20mm颗粒小颗粒小于于10%时，用时，用浮称法浮称法进行，含粒径大于进行，含粒径大于20mm颗粒颗粒大于大于10%时，采用时，采用虹吸筒法虹吸筒法进行。进行。比重瓶法进行取其加权平均值为土粒比重瓶法进行取其加权平均值为土粒比重，其平行差值不得大于比重，其平行差值不得大于0.02.比重瓶法比重瓶法n主要仪器设备主要仪器设备，应符合下列规定：1 比重瓶：容积 100ml 或 50ml，分长颈和短颈两种；2 恒温水槽：准确度应为士1；3 砂浴：应能调节温度；4 天平：称量200g，最小分度值 0.001g；5 温度计：刻度为 0 50，最小分度值为 0.5。n比重瓶的校准比重瓶的校准：略 n试验步骤：试验步骤：1.将比重瓶洗净烘干。装烘干土 15g入100ml比重瓶内(若用 50ml 的比重瓶，装烘干土 l2g)，称试样和瓶的总质量，准确至 0.001g。2 向比重瓶内注入半瓶纯水，摇动比重瓶，并放在砂浴上煮向比重瓶内注入半瓶纯水，摇动比重瓶，并放在砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾起砂土不应少于沸，煮沸时间自悬液沸腾起砂土不应少于 30min，粘土、，粘土、粉土不得少于粉土不得少于 1h。沸腾后应调节砂浴温度，比重瓶内悬。沸腾后应调节砂浴温度，比重瓶内悬液不得溢出。液不得溢出。n 注：用中性液体，不能用煮沸法。注：用中性液体，不能用煮沸法。3 将煮沸经冷却的纯水将煮沸经冷却的纯水(或抽气后的中性液体或抽气后的中性液体)注入装有试注入装有试样悬液的比重瓶。当用长颈比重瓶时注纯水至刻度处，当样悬液的比重瓶。当用长颈比重瓶时注纯水至刻度处，当用短颈比重瓶时应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水分自用短颈比重瓶时应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水分自瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。4.将比重瓶置于恒温水槽内至温度稳定，且瓶内上部悬液澄将比重瓶置于恒温水槽内至温度稳定，且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比熏瓶、水、试样总质清。取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比熏瓶、水、试样总质量，准确至量，准确至 0.001g；并应测定瓶内的水温，准确至；并应测定瓶内的水温，准确至 0.5。5.从温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得各试验温度下的从温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得各试验温度下的瓶、水总质量。瓶、水总质量。对砂土宜用真空抽气法；对含有可溶盐、有机质和对砂土宜用真空抽气法；对含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土必须用中性液体亲水性胶体的土必须用中性液体(煤油煤油)代替纯水，代替纯水，采用真空抽气法排气，真空表读数宜接近当地一个采用真空抽气法排气，真空表读数宜接近当地一个大气负压值，抽气时间不得少于大气负压值，抽气时间不得少于 1h。成果整理成果整理n比重计算公式：nGs=md/(mbw+md mbws)GiT 式中：md 干土重 g；mbw 比重瓶、水重量g；mbws 比重瓶、水、试样总重量 g；nGiT温度为T时，纯水或中性液体的比重。n土粒比重参考值土的名称土的名称砂类土砂类土粉性土粉性土粘性土粘性土粉质粘土粉质粘土粘土粘土土粒比重土粒比重2.652.692.702.712.722.732.742.76试验四：土的界限含水率试验试验四：土的界限含水率试验 n试验目的试验目的：测定细粒土的液限、塑限和缩限，划分土类、计算塑性指数，供设计、施工使用。n基本原理基本原理：细粒土由于含水率不同，土体分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态、固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率；缩限是细粒土从半固体状态继续蒸发水分过渡到固体状态时体积不再收缩的界限含水率。n流动状态和可塑状态的分界含水率称为土的液限，可塑状态和半固体状态的分界含水率称为土的塑限。n试验方法试验方法：液、塑限联合测定法 n主要仪器设备主要仪器设备：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。圆锥质量为 76g，锥角为 300；读数显示宜采用光电式、游标式和百分表式；试样杯内径为 40mm，高度为 30mm。2 天平：称量 200g，最小分度值 0.01g。n实验步骤：实验步骤：1 本试验宜采用天然含水率试样,当土样不均匀时,采用风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm 的土粒和杂物时，应过 0.5mm 筛。2 当采用天然含水率土样时，取代表性土样 250g；采用风干试样时，取 O.5mm 筛下的代表性土样 200g，将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，放入调土皿，浸润过夜。3 将制备的试样充分调拌均匀，填入试样杯中，填样时不应留将制备的试样充分调拌均匀，填入试样杯中，填样时不应留有空隙，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，有空隙，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，填满后刮平表面。填满后刮平表面。4 将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。5 调零，将屏幕上的标尺调在零位，调整升降座、使圆锥尖接调零，将屏幕上的标尺调在零位，调整升降座、使圆锥尖接触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经 5s 后后测读圆锥下沉深度测读圆锥下沉深度(显示在屏幕上显示在屏幕上)，取出试样杯，挖去锥，取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于 10g，放入，放入称量盒内，测定含水率。称量盒内，测定含水率。6 将全部试样再加水或吹干并调匀，重复本条将全部试样再加水或吹干并调匀，重复本条 3 至至 5 款的步骤款的步骤分别测定第二点、第三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水分别测定第二点、第三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水率。液塑限联合测定应不少于三点。率。液塑限联合测定应不少于三点。n注：圆锥入土深度宜为 n3 4mm，7 9mm，15 17mm成果整理成果整理 1.计算上面三种状态试样的含水率；2.绘图：以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制含水率与圆锥下沉深度的关系曲线，三点应在一直线上。n当三点不在一条直线上时，当三点不在一条直线上时，通过高含水率的点和通过高含水率的点和其余两点连成二条直线，在下沉为其余两点连成二条直线，在下沉为 2mm 2mm 处查得相处查得相应的应的 2 2 个含水率，当两个含水率的差值小于个含水率，当两个含水率的差值小于 2 2 时，应以两点含水率的平均值与高含水率的点时，应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线。连一直线。n当两个含水率的差值大于、等于 2 时，应重做试验。3.在图上查得下沉深度为 l7mm，所对应的含水率为液限，查得下沉深度为 10mm 所对应的含水率为 10mm 液限，查得下沉深度为 2mm 所对应的含水率为塑限，取值以百分数表示，准确至 0.1。4.计算塑性指数：计算塑性指数：Ip=l-p n 式中：Ip 塑性指数；l 液限()；n p 塑限()。5.计算液性指数：计算液性指数：IL=（0-p）/Ip n 式中：Il 液性指数，计算至 0.01。6.根据Ip 值判断土的性质nIp 17 粘土n10 Ip17 粉质粘土nIp10 粉土