土力学试验报告教学参考.docx
《土力学试验报告教学参考.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土力学试验报告教学参考.docx(43页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
土力学试验报告教学参考
土力学实验指导书
目 录
土力学实验的目的……………………………………………………………
(1)
一、颗粒分析试验……………………………………………………………
(1)
[附1-1]筛析法………………………………………………………………
(1)
[附1-2]密度计法(比重计法)………………………………………………
(2)
二、密度试验(环刀法)……………………………………………………(4)
三、含水率试验(烘干法)……………………………………………………(5)
四、比重试验(比重瓶法)……………………………………………………(6)
五、界限含水率试验……………………………………………………………(8)
液限、塑限联合测定………………………………………………………(8)
六、击实试验…………………………………………………………………(10)
七、渗透试验…………………………………………………………………(12)
[附7-1]常水头试验(70型渗透仪)………………………………………(12)
[附7-2]变水头试验(南55型渗透仪)………………………………………(14)
八、固结试验(快速法)……………………………………………………(16)
九、直接剪切试验……………………………………………………………(18)
十、相对密度试验……………………………………………………………(20)
十一、无侧限抗压强度试验…………………………………………………(22)
十二、无粘性土休止角试验…………………………………………………(24)
十三、三轴压缩试验…………………………………………………………(25)
土力学实验指导书
《土力学实验》的目的
土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的,是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。
根据教学计划的需要,安排试验内容,以突出实践教学,突出技能训练。
试验课的目的:
一、是加强理论联系实际,巩固和提高所学的土力学的理论知识;二、是增强实践操作的技能;三、是结合工程实际,让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。
《土力学实验》的内容及要求
土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》(SL237-1999)规范编写的。
根据教学大纲要求,安排下列实验项目。
一、颗粒分析试验
[附1-1]筛析法(筛分法)
(一)试验目的
测定干土各粒组占该土总质量的百分数,以便了解土粒的组成情况。
供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。
(二)试验原理
土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质,工程上常依据颗粒组成对土进行分类,粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的,细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素,则不能单以颗粒组成进行分类,而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。
颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法,对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定,而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。
筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子,并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组,然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。
(三)仪器设备
1.标准筛:
孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm;
2.天平:
称量1000g,分度值0.1g;
3.台称:
称量5kg,分度值1g;
4.其它:
毛刷、木碾等。
(四)操作步骤
1.备土:
从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中,用四分对角法取出代表性
的试样。
2.取土:
取干砂500g称量准确至0.2g。
3.摇筛:
将称好的试样倒入依次叠好的筛,然后按照顺时针或逆时针进行筛析。
振摇
时间一般为10~15分钟。
4.称量:
逐级称取留在各筛上的质量。
(五)试验注意事项
1.将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。
2.筛析法采用振筛机,在筛析过程中应能上下振动,水平转动。
3.称重后干砂总重精确至2g。
(六)计算及制图
·1·
1.按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数:
式中:
X—小于某颗粒直径的土质量百分数,%;
mA—小于某颗粒直径的土质量,g;
mB—所取试样的总质量(500g)。
2.用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标,颗粒直径(mm)的对数值为横坐标,绘
制颗粒大小分配曲线。
(七)试验记录(见附表1-1)
颗粒分析试验记录表(筛析法)
附表1-1
土样编号14-2干土质量500g试验者陈炳崇
土样说明粗砂试验日期2003年5月20日校核者黄国怡
[附1-2]密度计法(比重计法)
(一)试验目的
测定小于某粒径的颗粒占土总质量的百分数,以便了解土粒的大小分配情况,并作为粘性土分类的依据及土工建筑选材之用。
(二)试验原理
密度计法,是将一定量的土样(粒径<0.075mm)放在量筒中,然后加蒸馏水,经过搅拌,使土的大小颗粒在水中均匀分布,当土粒在液体中靠自重下沉时,较大的颗粒下沉较快,而较小的颗粒下沉则较慢。
让土粒沉降过程中,用密度计测出在悬液中对应于不同时间的不同悬液密度,根据密度计读数和土粒的下沉时间,就可计算出粒径小于某一粒径d(mm)的颗粒占土样的百分数。
(三)仪器设备
1.密度计:
目前通常采用的密度计有甲、乙两种,现介绍甲种密度计。
甲种密度计
刻度自0~60,最小分度单位为1.0;如附图1-1所示。
2.量筒:
容积1000ml;
3.天平:
称量200g,分度值0.01g;
4.搅拌器:
轮径50mm,孔径3mm;
·2·
5.煮沸设备:
电热器、三角烧瓶等;
6.分散剂:
4%六偏磷酸钠或其它分散剂;
7.其它:
温度计、蒸馏水、烧杯、研钵和秒表等。
(四)操作步骤
1.称取试样:
取有代表性的风干或烘干土样100~
200g,放入研钵中,用带橡皮头的研棒研散,将研散后的土过0.075mm筛,均匀拌和后称取试样30g。
2.浸泡试样:
将称好的试样小心倒入烧瓶中,注入
200ml蒸馏水对试样进行浸泡,浸泡时间不少于18小时。
3.煮沸分散:
将浸泡好后的试样稍加摇荡后,放在电
热器上煮沸。
煮沸时间从沸腾时开始,粘土约需要1小时,
附图1-1甲种比重计
其它土不少于半小时,对教学试验,浸泡试样及煮沸分散均由实验室准备。
4.制备悬液:
土样经煮沸分散冷却后,倒入量筒内。
然后加4%浓度的六偏磷酸钠约
10ml于溶液中,再注入蒸馏水,使筒内的悬液达到1000ml。
5.搅拌悬液:
用搅拌器在悬液深度上下搅拌1分钟,往复各30次,使悬液内土粒均
匀分布。
6.定时测读:
取出搅拌器,立即开动秒表,测定经过1、5、30、120、1440分钟时
的密度计数读。
每次测读完后,立即将密度计取出,放入盛水量筒中,同时测记悬液温度,准确至0.5℃。
(五)试验注意事项
1.5分钟时的读数是包括1分钟读数的时间,其余30、120、1440分钟的读数时间也
是如此累加。
2.读数后甲种密度计必须立即从量筒里取出,否则会阻碍土粒下沉速度。
(六)计算及制图
1.由于刻度、温度与加入分散剂等原因,密度计每一次读数须先经弯液面校正后,由
实验室提供的R-L关系图,查得土粒有效沉降距离,计算颗粒的直径d,按简化公式计算:
式中:
d—颗粒直径,mm;
K—粒径计算系数(由实验室提供的资料查得);
L—某时间t内的土粒沉降距离(由实验室提供的资料查得);
t—沉降时间,s。
2.将每一读数经过刻度与弯液面校正、温度校正、土粒比重校正和分散剂校正后,按
下列计算小于某粒径的土质量百分数:
·3·
式中:
X—小于某粒径的土质量百分数,%;
ms—试样干土质量(30g);
Cs—土粒比重校正系数,可查甲种密度计的土粒比重校正值表(由实验室提供的资料查得);
R—甲种密度计读数;
mt—温度校正值,可查甲种密度计的温度校正值表(由实验室提供的资料查得);
n—刻度及弯液面校正值(由实验室提供的图表中查得);
CD—分散剂校正值(由实验室提供资料)。
3.用小于某粒径的土质量百分数X(%)为纵坐标,粒径d(mm)的对数为横坐标,
绘制颗粒大小级配曲线。
(七)试验记录(见附表1-2)
颗粒分析试验记录表(密度计法)
附表1-2
土样编号18密度计号甲2试验者黄丽娟
干土质量量筒号3校核者黄国怡
土粒比重GS=2.75比重计校正值CS=0.979试验日期2003.5.8
二、密度试验(环刀法)
(一)试验目的
测定土的湿密度,以了解土的疏密和干湿状态,供换算土的其它物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。
(二)试验原理
土的湿密度是指土的单位体积质量,是土的基本物理性质指标之一,其单位为g/cm3。
环刀法是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法,环刀内土的质量与体积之比即为土的密度。
密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。
对于细粒土,宜采用环刀法;对于易碎裂、难以切削的土,可用蜡封法;对于现场粗粒土,可用灌水法或灌砂法。
(三)仪器设备
1.环刀:
内径6~8cm,高2~3cm。
·4·
2.天平:
称量500g,分度值0.01g。
3.其它:
切土刀、钢丝锯、凡士林等。
(四)操作步骤
1.量测环刀:
取出环刀,称出环刀的质量,并涂一薄层凡士林。
2.切取土样:
将环刀的刀口向下放在土样上,然后用切土刀将土样削成略大于环刀直
径的土柱,将环刀垂直下压,边压边削使土样上端伸出环刀为止,然后将环刀两端的余土削平。
3.土样称量:
擦净环刀外壁,称出环刀和土的质量。
(五)试验注意事项
1.称取环刀前,把土样削平并擦净环刀外壁;
2.如果使用电子天平称重则必须预热,称重时精确至小数点后二位。
(六)计算公式
按下列计算土的湿密度:
式中:
ρ—密度,计算至0.01g/cm;
m—湿土质量,g;
m1—环刀加湿土质量,g;
m2—环刀质量,g;
V—环刀体积,cm。
密度试验需进行二次平行测定,其平行差值不得大于0.03g/cm,取其算术平均值。
(七)试验记录(见附表2-1)
密度试验记录表(环刀法)
附表2-1
试验者校核者试验日期
三、含水率试验(烘干法)
(一)试验目的
测定土的含水率,以了解土的含水情况,是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。
(二)试验原理
含水率反映土的状态,含水率的变化将使土的一系列物理力学性质指标随之而异。
这种影响表现在各个方面,如反映在土的稠度方面,使土成为坚硬的、可塑的或流动的;反映在土内水分的饱和程度方面,使土成为稍湿、很湿或饱和的;反映在土的力学性质方面,能使土的结构强度增加或减小,紧密或疏松,构成压缩性及稳定性的变化。
测定含水率的方法有烘干法、酒精燃烧法、炒干法、微波法等等。
·5·
(三)仪器设备
1.烘箱:
采用温度能保持在105~110℃的电热烘箱。
2.天平:
称量500g,分度值0.01g。
3.其它:
干燥器、称量盒等。
(四)操作步骤
1.湿土称量:
选取具有代表性的试样15~20g,放入盒内,立即盖好盒盖,称出盒与
湿土的总质量。
2.烘干冷却:
打开盒盖,放入烘箱内,在温度105~110℃下烘干至恒重后,将试样
取出,盖好盒盖放入干燥器内冷却,称出盒与干土质量。
烘干时间随土质不同而定,对粘质土不少于8h;砂类土不少于6h。
(五)试验注意事项
1.刚刚烘干的土样要等冷却后才称重;
2