土力学实验指导书界限含水率击实压缩直剪31页word文档格式.docx
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所以说，作为设计依据的土的各种参数，均是在高度简化条件下测定的，实验人员和设计人员对此应有充分的认识。
综上所述，实验人员正确地认识土工测试地作用及其局限性是非常重要的。
土工测试成果因试验方法和试验技巧的熟练程度不同，会有较大的误差。
为了使土工试验能够比较正确地反映实际土的性质，实验人员必须掌握土工试验基本理论、基本知识和基本技能。
现将室内岩土物理性和力学性试验项目及其成果的应用列于下表。
土工试验项目一览表
种类
试验项目
实验成果
成果的应用
备注
土的物理性试验
含水率试验
含水率（
）
计算土的基本物理性指标
界限含水率试验
液限实验
塑限试验
收缩试验
液限（
塑限（
塑性指标（
液性指标（
缩限（
收缩比
体缩
线缩
利用塑性图进行土的工程分类
判断土的状态
密度试验
土的密度（
土的干密度（
计算土的基本物理性指标及土的压实性
土的容重为
比重试验
土粒比重（
相对密度试验
最大孔隙比
最小孔隙比
相对密度（
最小干密度（
最大干密度（
判断沙砾土的状态
颗粒分析
筛分析
沉淀法分析
颗粒大小分布曲线
有效粒径（
不均匀系数（
曲率系数（
用于土的工程分类及作为材料的标准
土的力学性试验
击实试验
CBR试验
含水率与干密度曲线
最优含水率（
CBR值
用于填土工程施工方法的选择和质量控制
用于路面设计
渗透试验
常水头试验
变水头试验
渗透系数（
用于有关渗透问题的计算
固结试验
孔隙比与压力曲线
压缩系数（
体积压缩系数（
压缩指数（
回弹指数（
先期压力（
时间与压缩曲线
固结系数（
计算黏土体的沉降量
计算黏土体的沉降塑速率
续上表
试验项目
试验成果
成果的应用
剪切试验
直接剪切试验
无侧限抗压强度
三轴剪切
抗剪强度参数
内摩擦角（
凝聚力（
抗压强度（
灵敏度（
应力－应变关系
孔隙水压力系数：
A,B应力—应变关系
计算地基、斜坡、挡土墙的稳定性
第一章界限（液、塑限）含水率试验
一、试验目的
粘性土的状态随着土中水量的变化而变化，在不同的含水率范围处于不同的状态，而界限含水率就是粘性土从某一物理状态过渡到另一状态时的含水率。
对工程来说，具有使用意义的是液限（ωL）、塑限（ωp）和缩限（ωs）。
液限（ωL）是粘性土从可塑状态过渡到流动状态的界限含水率，塑限（ωp）是粘性土从可塑状态过渡到半固态的界限含水率。
缩限（ωs）是粘性土从半固状态过渡到固态的界限含水率。
液限能较好地反映土的某些物理力学性质，比如，液限与塑限的差值——塑性指数Ip（Ip＝ωL－ωp），它是反映粘性土塑性的定量指标。
界限含水率试验目的是测定粘性土的液限（ωL）、塑限（ωp）和缩限（ωs），用以计算土的塑性指数IP和液性指数IL，作为细粒土分类及估计地基土承载力的一个依据。
供设计、施工使用。
二、试验方法
目前国际上通常采用锥式液限仪测定液限（ωL）；
塑限（ωP）通常采用搓条法测定。
目前工程中常用液、塑限联合测定仪一起测定粘性土的液限和塑限，本次试验采用锥式液限仪和搓条法，如图。
（一）液限试验（锥式液限仪法）
我国多采用圆锥式液限仪（见图1）来测定粘性土的液限。
1.试验原理
将盛土杯置于底座上，将调好的浓糊状土试样装满试杯，土面稍超出杯口，用调土刀刮平杯口表面，将重76g的圆锥仪（锥尖涂有凡士林）的锥尖与试样表面的中心接触，使其在自重作用下沉入试样，若圆锥仪经5s恰好沉入10mm深度，这时杯内土样含水率就是液限值ωL。
为了避免放锥时的人为影响，采用电磁放锥方法，可以提高测精度，实践证明其效果较好。
2.仪器设备
圆锥液限仪、天平（称量500g、分度值0.01g）、试杯、调土皿、调土刀、滴瓶、蒸馏水、凡士林等。
3.操作步骤
（1）土样制备，本试验宜用天然含水率的土制备试样，当土样不均匀时，采用风干土试样。
当土颗粒大于0.5mm或有杂物时，过0.5mm筛。
（2）当采用天然含水率的土样时，应取代表性的土约300g，剔除大于0.5mm的颗粒，然后按接近液限制备土膏，静置湿润，静置时间可视原含水率的大小而定。
（3）当采用风干土样试验时，取过0.5mm筛的代表性土样约300g，加入纯水，使其
达到接近液限含水率，调成均匀土膏，然后放人密封的保湿缸中，静置24h。
（4）将调土皿中的土膏，用调土刀充分搅拌均匀，密实地填人试杯中，应使空气逸出，
高出试杯口的余土，用调土刀刮平，随即将试杯放在底座上。
（5）取圆锥液限仪，在锥体上涂一薄层凡士林（或润滑油脂）．将圆锥仪的锥尖刚好与土面中心相接触。
（6）释放液限仪，圆锥仪在自重作用下沉入土中，经5s测读圆锥仪沉人深度10mm。
然后，将试杯中的合格试样取出2个各15~30g分别放人称量盒内，打开盒盖放在盒底，将试样同盒盖一起放入烘干箱内，在105～110℃温度下烘到恒重，测定其含水率，此含水率即为液限。
烘干时间：
粉质粘土及粉土需12h以上，粘土需24h。
要求做两次试验，当两个含水率的差值小于2%，取其平均含水率为液限；
当两个含水率的差值大于或等于2%时，应重做试验。
4.成果整理
液限按下式计算：
式中：
—液限，%；
—湿土质量，
；
—干土质量，
。
（二）塑限试验（滚搓法）
将细粒土滚搓成土条，若土条同时满足：
①土条直径3mm；
②土条为实心状态；
③土条表面出现致密均匀裂纹并开始断裂等条件，此时该土条的含水量即为土试样的塑限ωs。
装土容器、毛玻璃板（约20cm×
20cm）、3mm的模板卡或直径3mm的金属丝或卡尺、天平（称量500g，分度值0.01g）、烘箱、干燥器、称量盒、筛（孔径0.5mm）等。
3.操作步骤
（1）取代表性的土，过0.5mm筛，土重约200g，加纯水拌和，浸润静置16小时以上。
为使试验前试样的含水率接近塑限，可将试样在手中捏揉至不粘手，然后将试样捏扁，如出现裂缝，表示含水率已接近塑限。
（2）取接近塑限的试样一小块，先用手捏成橄榄形，然后再用手掌在毛玻璃板上轻轻搓滚。
搓滚时手掌均匀施加压力于土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动。
土条长度不宜超过长。
在任何情况下，土条不得产生中空现象。
（3）当土条搓成直径3mm时，产生裂缝，并开始断裂，表示土条的含水率达到塑限。
若不产生裂纹及断裂，表示土条的含水率高于塑限；
当土条直径大于3mm时即断裂，表示土条的含水率小于塑限，应弃去，重新取土试验。
若土条在任何含水率下始终槎不到3mrn即开始断裂，则该土无塑性。
（4）将搓滚符合要求的土条取约10g左右，分成两份放人称量盒内，随即盖紧盒盖，称湿土和盒的质量，打开盒盖放在盒底，将试样同盒盖一起放入烘干箱内，在105~110℃温度下烘干到恒量，测定含水率。
要求做两次试验，当两个含水量的差值小2%时，其平均含水率即为塑限；
当两个含水量的差值大于或等于2%时，应重做试验。
塑限计算按下式计算：
—塑限，%；
（三）液限、塑限联合测定法
1.试验原理
液限、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥沉人深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。
利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥沉人深度，并绘制其关系图，在图上即可查得圆锥下沉深度为17mm对所对应的含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm时所对应的含水率即为塑限。
附图2光电式液塑限仪结构示意图
1－水平调节螺丝；
2－控制开关；
3－指示灯；
4－零线调节螺钉；
5－反光镜调节螺钉；
6－屏幕7－机壳；
8－物镜调节螺钉；
9－电池装置；
10－光源调节螺钉；
11－光源装置；
12－圆锥仪；
13－升降台；
14－水平泡；
15－盛土杯
附图3圆锥入土深度与含水率关系图
光电式液、塑限联合测定仪、天平（称量500g、分度值0.01g）、调土皿、试杯、调土刀、滴瓶、蒸馏水、凡士林等。
3.操作步骤
（1）土样制备，本试验宜用天然含水率试样，当土样不均匀时，采用风干土试样。
当土颗粒大于0.5mm或有杂物时，应过0.5mm筛。
（2）当采用天然含水率的土样时，应取代表性的土不少于300g，并剔除大于0.5mm的颗粒和杂物，然后分别按接近液限、塑限和二者的中间状态含水率制备不同稠度的土膏，静置湿润，静置时间可视原含水率大小而定。
（3）当采用风干土制备试样时，取过0.5mm筛的代表性土样不少于400g，分成3份，分别放人3个调土皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到接近液限、塑限和二者的中间状态的含水率，然后放入密封的保湿缸中，静置24h
（4）将调土皿中的土，用调土刀充分搅拌均匀，密实地填人试杯中，应使空气逸出，高出试杯口的余土，用调土刀刮平，随即将试杯放在升降底座上。
（5）取液限仪，在锥体上涂一薄层凡士林（或润滑油脂），接通电源，把液限仪安装好。
（6）调节升降座，待试杯上升至土面刚好与圆锥仪的锥尖相接触，接触指示灯亮时，调节屏幕准线，使初读数为零位刻度线按断电开关，液限仪在自重下沉入土中，经5秒后测读液限仪沉人深度。
然后，将试杯中的合格试样取出2个各15g左右土样放人称量盒内，打开盒盖放在盒底，将试样同盒盖一起放入烘干箱内，在105～110℃温度下烘到恒重，测定其含水率。
粉质黏土及粉土需约需12h。
粘土需24h。
（7）按以上步骤分别测试其余2个试样的圆锥沉入深度及相应的含水率。
（8）根据圆锥沉入深度及相应的含水率在对数坐标上绘制关系曲线，求得圆锥沉入深度为17mm及2mm时的相应含水率为液限和塑限。
（1）含水率按下式计算：
—含水率，%；
（2）计算塑性指数IP和液性指数IL
塑性指数和液性指数计算按下式：
—塑性指数；
—天然含水率，%
—液性指数。
以含水率为横坐标，液限仪下沉深度为纵坐标，在双对数坐标系内绘制关系曲线。
三点连一直线，当三点不在一条直线上，通过高含水率的一点与其余两点连成两条直线，在液限仪下沉深度为2mm处查得相应的含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以该两点含水率的平均值与高含水率的点连成一线；
当两个含水率的差值大于或等于2%时，应补做试验。
在下沉液限仪深度与含水率关系图上，查得圆锥下沉深度为17mm时所对应的含水率为液限；
查得圆锥下沉深度为2mm时所对应的含水率为塑限，以百分数表示，取整数。
三、试验要求
1．计算准确至0.1%；
2．本试验需要进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应不大于1.0%。
液限试验记录表
工程名称实验者
土样编号计算者
试验日期校核者
试样编号
盒
号
盒加湿土重（g）
盒加干土重（g）
盒重（g）
水重（g）
干土重（g）
液限（％）
液限平均值（％）
备注
塑限试验记录表
土样编号计算者
试验日期校核者
室内击实试验是为了确定扰动土在一定的击实功能下干密度随含水率变化的关系曲线，以求得土的最大干密度（ρdmax）和最优含水率（ωop），了解土的压实特性，为工程设计和现场工碾压提供土的压实性资料。
土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法等有密切的关系。
工程经验表明：
将填土压实，必须使其水分降低到饱和度以下，要求土处于三相状态。
因此，土的压实过程，既不是固结过程，也不同于一般压缩过程，而是一个土颗粒在不排水条件下瞬时冲击荷载重复作用下，使土颗粒重新组构的过程。
二、试验原理及方法
（一）试验原理
土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法有密切的关系。
当压实功能和压实方法不变、含水率较低时，土的干密度随含水率增加而增加；
当干密度达到最大值后，含水率继续增加则干密度却逐渐减小。
当土达到最大干密度时所对应的含水率，称为最优含水率（
），该干密度值称为最大干密度（
）。
击实试验就是利用标准化的击实装置，确定土的干密度与含水率间的关系曲线。
即击实曲线，结合现场土密度的测定，得出填土的压实度。
（二）试验方法
试验方法分为轻型击实法和重型击实法。
轻型击实法适用于粒径不大于5mm的土颗粒；
重型击实法适用于粒径不大于20mm的土，若采用三层击实时，最大粒径不大于40mm。
轻型击实试验的单位击实功约为592.2kJ／m3，轻型击实试验分3层击实，每层25击。
重型击实试验的单位击实功约为2684.9kJ／m3，重型击实试验分5层击实，每层56击；
若分3层击实，每层94击。
（注：
击实次数依土的特性而定，应按规范执行。
三、仪器设备
轻型击实仪（由击实筒、击实锤和护筒组成，击实锤质量2.5kg、落距30.5cm、实筒容积996.95
（见图5）、天平（称量500g,分度值0.1g）、台秤（5000g分度值1g）、推土器、烘干箱、喷水设备、碾土设备、盛土器、标准筛5mm筛、铝盒、修土刀和保湿设备等。
见图5所示。
四、操作步骤
1.试样制备。
取天然含水率的代表性土样20kg风干碾散，按要求过5mm筛，将筛下土样拌均匀，并测出风干含水率。
根据该土的塑性指标估计该土的最优含水率。
按依次相差约2%的含水量制备试样（不少于5个），其中应有2个含水率小于塑限，2个含水率大于塑限。
试样制备中，可按下式计算土样所需加水量：
—土样所需加水量，
—风干土（或湿土）质量，
—风干土（或湿土）含水率，%；
—制样要求的含水率，%。
2．将试样2.5kg（轻型击实试验）或5.0kg（重型击实试验）平铺于不吸水的平板上，按预定含水率用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅和并分别装入塑料袋中静置24h。
3．将击实仪放在坚实的地面上，取下击实筒，称出重量并算出体积。
然后在击实筒内壁和底部涂上一薄层润滑油，装回击实仪，将击实筒固定在底板上，装好护筒。
将搅和的试样按每层600～800g（其量应使击实后试样的高度略高于击实筒的1/3）分层装入击实筒内，每层击打25次。
应保证使击实锤自由沿直线下落，锤击点必须均匀分布于涂面上。
两层接触土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。
4．击实完毕，取下击实筒及护筒，用修土刀沿护筒内壁销挖后，扭动并取下护筒，测出超高（应取多个测点平均值，准确至0.1mm），细心修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度ρ。
5．用推土器将试样从击实筒中推出，称重，准确至1g。
从试样中心处取两份一定量土料（轻型击实试验15~30g，重型击实试验50~100g），称量准确至0.01g，测定土的含水率，两份土样的含水率的差值应不大于1%。
6．按（3）至（5）步骤，进行其它四种含水量土料的击实试验。
五、数据整理及要求
1.按下式计算击实后各试样的含水率：
2.按下式计算击实后各试样的干密度，计算至0.01
—干密度，
—湿密度，
—含水率，%。
3.按下式计算土的饱和含水率：
—饱和含水率，%；
—土粒比重；
—水的密度，
—土的干密度，
4.以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线。
通过5个含水量的土料试验，可在坐标系上绘出五个点，用曲线板将5个点连成一条光滑的曲线。
如连不成光滑的曲线时，应进行补点试验。
曲线峰值点的纵、横坐标分别代表土的最大干密度
和最优含水率
，如果曲线不能给出峰值点也要进行补点试验。
（如图1）。
5.轻型击实试验中，当试样中粒径大于5mm的土质量小于或等于试样总质量的30%时，应对最大干密度和最优含水率进行校正。
（1）按下式计算校正后的最大干密度：
式中，
为校正后试样的最大干密度（g/cm3）；
为粒径大于5mm土粒的质量百分数（%）；
为粒径大于5mm土粒的饱和面干比重。
（2）按下式计算校正后的最优含水率：
为校正后试样的最优含水率（%）；
为击实试样的最优含水率（%）；
—粒径大于5mm土粒的吸着含水率
6.填写试验报告。
六、注意事项
1、试验用土：
一般采用风干土做试验，也有采用烘干土做试验的。
2、加水及湿润：
加水方法有两种，即体积控制法和称重控制法，其中以称重法效果为好。
洒水时应均匀，浸润时间应符合有关规定。
七、思考题
1、重型击实试验与轻型击实试验的适用范围各是什么？
2、试样中有超尺寸颗粒，对试验结果有何影响？
击实试验记录表
工程名称实验者
试验仪器每层击数风干含水率
容器体积落锤重量落锤高度
土样说明
试验次数
1
2
3
4
5
6
7
干容重
加水量
cm3
筒加土重
g
筒重
湿土重
容重
g/cm3
含水量
盒号
盒加湿土重
盒加干土重
盒重
水重
干土重
%
平均含水量
击实曲线
干容重rdg/cm3
重容
干
升级会员 