土力学试验指导书Word格式文档下载.docx

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（2）乙种土壤密度计（20℃/20℃）：

刻度为0.995~1.020，最小分度值为0.0002。

2．量筒：

容积为1000ml，内径为60mm，高度为350±

10mm，刻度为0~1000ml。

3．洗筛漏斗：

上口直径大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。

4．天平：

称量1000g，感量0.1g，称量200g，感量0.01g。

5．温度计：

刻度为0~50℃，精度为0.5℃。

6．煮沸设备：

附冷凝管装置。

7．搅拌器：

底板直径为50mm，孔径为3mm。

8．锥形瓶：

容积为500ml。

1．密度计法颗粒分析试验的试样，宜采用风干试样。

当试样中易溶盐会计师大于0.5%，应洗盐。

2．取代表性试样200~300g，风干并测定试样的风干含水量。

3．称风干试样30g倒入锥形瓶，注入纯水200ml，浸泡过夜。

4．将浸泡过夜的悬液煮沸，煮沸时间宜为40min，冷却后过0.075mm筛，把留在筛上的试样用水冲洗入蒸发皿内，倒去清水，烘干，称烘干试样质量，并对试样进行筛分析。

5．将过筛后的悬液倒塌入量筒，将纯水注入量筒，加入4%浓度的六偏磷酸钠10ml，再注入纯水至1000ml。

6．用搅拌器沿悬液深度上下搅拌15次，时间为1min。

取出搅拌器，立即开动秒表，将密度计放入县液中，测计1，2，5，15，30，60，240和1440min时密度计读数。

7．密度计读数均以弯液面上缘为准。

甲种密度计应精确至0.5°

，乙种密度计应精确至0.0002。

每次读数后，应取出密度计放入盛有纯水的量筒中，并应测定相应的县液温度，精确至0.5℃。

（三）计算

1．颗粒的百分含量

小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，按下式计算：

1）甲种密度计：

（3—1）

式中：

CG—比重校正系数，查附表2；

Rm—密度计读数；

RF—分散剂校正值；

T—温度校正值，查附表1。

2）乙种密度计：

（3—2）

C’G—比重校正系数，查附表2；

R’m—密度计读数；

R’F—分散剂校正值；

T’—温度校正值，查附表1；

Ρw20—温度20时水的密度（g/cm3），查有关物理手册。

2．土颗粒的粒径

土颗粒的粒径按下式计算：

（3—3）

d—试样颗粒粒径（mm）；

η—纯净水的动力粘滞系数（10-6kPaS）；

Gs—土颗粒比重；

GwT—水的比重

ρw4—温度4℃水的密度（g/cm3）；

L—某一时间内土粒沉降距离（cm）；

T—沉降时间（s）；

g—重力加速度（cm/s2）。

附表1温度校正值

悬液温度

（℃）

甲种土壤密度计温度校正值（T）

乙种土壤密度计温度校正值（T）

10.0

-2.0

-0.0012

20.0

0.0

+0.0000

10.5

-1.9

20.5

+0.1

+0.0001

11.0

21.0

+0.3

+0.0002

11.5

-1.8

-0.0011

21.5

+0.5

+0.0003

12.0

22.0

+0.6

+0.0004

12.5

-1.7

-0.0010

22.5

+0.8

+0.0005

13.0

-1.6

23.0

+0.9

+0.0006

13.5

-1.5

-0.0009

23.5

+1.1

+0.0007

14.0

-1.4

24.0

+1.3

+0.0008

14.5

-1.3

-0.0008

24.5

+1.5

+0.0009

15.0

-1.2

25.0

+1.7

+0.0010

15.5

-1.1

-0.0007

25.5

+1.9

+0.0011

16.0

-1.0

-0.0006

26.0

+2.1

+0.0013

16.5

-0.9

26.5

+2.2

+0.0014

17.0

-0.8

-0.0005

27.0

+2.5

+0.0015

17.5

-0.7

-0.0004

27.5

+2.6

+0.0016

18.0

-0.5

-0.0003

28.0

+2.9

+0.0018

18.5

-0.4

28.5

+3.1

+0.0019

19.0

-0.3

-0.0002

29.0

+3.3

+0.0021

19.5

-0.1

-0.0001

29.5

+3.5

+0.0022

-0.0

-0.0000

30.0

+3.7

+0.0023

附表2土粒比重校正值

土粒比重

比重校正值

甲重土壤密度计（CG）

乙重土壤密度计（

）

2.50

1.038

1.666

2.52

1.032

1.658

2.54

1.027

1.649

2.56

1.022

1.641

2.58

1.017

1.632

2.60

1.012

1.625

2.62

1.007

1.617

2.64

1.002

1.609

2.66

0.998

1.603

2.68

0.993

1.595

2.70

0.989

1.588

2.72

0.985

1.581

2.74

0.981

1.575

2.76

0.977

1.568

2.78

0.973

1.562

2.80

0.969

1.556

2.82

0.965

1.549

2.84

0.961

1.543

2.86

0.958

1.538

2.88

0.954

1.532

四、液、塑限试验

4—1液限试验

本试验方法适用于颗粒直径小于0.5mm，以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。

1．锥式流限仪：

锥质量为76g，锥角为30°

高25mm，距锥尖10mm处刻有环状刻度。

3．秒表一只。

4．铝盒2只。

1．液限测定法采用天然含水量试样和风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，就过0.5mm的筛。

2．取0.5mm筛下的代表性试样200g，分成三份，放入盛土皿中，加不同数量的纯水，制成不同稠度的试样。

将试样调匀，盖上湿布，湿润过夜。

3．将制备的试样搅拌均匀，填入试样杯中，对较干的试样应充分搓揉，密实填入试样杯中，填满后刮平试样表面。

4．将试样杯放在流限仪的底座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，使圆锥尖接触试样面，松开手指使圆锥在自重下沉入试样，同时开动秒表，经15s后观测圆锥下沉深度，若下沉深度小于（或大于）10mm，则表示土中的含水量小于（或大于）土的液限，取出试，从新调节土的含水量，然后重复步骤3、4，直到下沉深度为10mm，这时取部分试样测定含水量即得土的液限含水量。

（三）液限含水量计算

液限含水量含水量按下式计算，计算至0.1%：

（4—1）

4—2塑限试验

这里介绍手搓法测定土的塑限含水量。

1．天平：

2．毛玻璃一块。

3．铝盒2只。

1．按液限测定的方法制备土样。

2．将试样取出一小块在手中揉捏，至不沾手为止，再用两手心搓成椭圆状；

然后将土样放在毛玻璃板上并用手掌轻轻搓滚，搓滚时要均匀施力，不能过猛，也不允许进行无压力的滚动，而且土条在搓滚过程中不因产生空心现象。

3．若或未达到3mm就产生横向裂缝和断裂现象，则表示土中的含水量大于（或小于）土的塑限，应从新调节土的含水量，然后重复步骤2、3，直至土条搓滚至3mm发生横向裂缝和断裂现象，其相应的含水量即为土的塑限含水量。

4．将合符标准的断裂土条立即装入铝盒中，盖紧盒盖，继续搓滚，使土条的质量累计3~5g左右为止。

然后测定土的含水量。

（三）计算

1．塑限含水量按下式计算，计算至0.1%：

（4—2）

2．塑性指数按下式计算：

（4—3）

附液、塑限联合测定法

本试验方法适用于颗粒直径小于0.5mm以及有机质含量小于试样总质量5%的土。

1．液、塑性联合测定仪：

读数显示形式宜采用光电式、游标式、百分比式。

1．液、塑限联合测定法采用天然含水量试样和风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，就过0.5mm的筛。

试样的含水量宜分别接近液限、塑限和二者的中间状态。

将试样调匀，盖上湿布。

湿润过夜。

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士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。

5．调节零点，调整升降座，使圆锥尖接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经5s后测读圆锥下沉深度，取出试样杯，取部分试样测定含水量。

6．以相同的步骤分别测定3个试样的圆锥下沉的深度和含水量。

7．以含水量为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线，三点应在一条直线上。

当三点不在一条直线上时，通过高含水量的点与其余两点连成两条直线，在下沉深度2mm处查得相应的两个含水量，当两个含水量的差值小于2%时，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连一直线。

当两个含水量的差值大于、等于2%时，应重做试验。

8．在含水量与圆锥下沉深度的关系图上，查得下沉深度为17mm所对应的含水量为液限，查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限，取值至整数。

1．含水量按下式计算，计算至0.1%：

（4—4）

（4—5）

五、渗透试验

土的渗透试验有常水头渗透试验和变水头渗透试验，前者适用于砂性土，后者适用于粘性土。

这里主要介绍常水头渗透试验。

常水头渗透试验所用的主要仪器设备为常水头渗透仪，它主要由金属封底圆筒、金属孔板、滤网、测压管和供水瓶等组成（如图所示）。

金属圆筒内径为10cm，高为40cm。

当使用其他尺寸的圆筒时，圆筒内径应大于试样的最大粒径的10倍。

1．装好仪器，量测滤网至筒顶的高度，将调节器与供水管相联，从渗水孔躲避筒充水至高出滤网顶面。

2．取具有代表性的的风干土样3~4kg，测定其风干含水量。

将风干土样分层装入圆筒内，应在滤网上铺2cm厚的粗砂作为过滤层，防止细粒流失。

每层试样装完后，从渗水孔向圆筒充水至试样顶面，最后一层试样应高出测压管3~4cm，并在试样顶面2cm砾后作为缓冲层。

当水面高出试样顶面时，应继续充水至溢水孔有水溢出。

3．称剩余土样的质量，并计算试样质量和试样高度。

4．检查测压管水位，当测压管水位与溢水孔水位不平时，用吸球调整测压管水位，直至两者水位齐平。

5．提高调节管至溢水孔以上，将供水管放入圆筒内，开止水夹，使水由顶部注入圆筒，降底调节管到试样上部1/3高度处，水位差使水渗入试样，经过调节管流出。

调节供水管止水夹，使进入圆筒的多于渗出的水量，溢水孔始终有水溢出，保持圆筒内水位不变，试样处于常水头下渗透。

6．当测压管水位稳定后，测记水位。

并计算各测压管之间的水位差。

按规定时间记录渗出水量，接取渗出水量时，调节管口不得浸入水中，测量进水和出水处的水温，取平均值。

7．降底调节管至试样的不同高度重复测定，当不同水力坡降下测定的数据接近时，结束试验。

1．渗透系数按下式计算：

（5—1）

式中kT——水温为T℃时的试样的渗透系数（cm/s）；

Q——时间t秒内渗出水量（cm3）；

L——两测压管中心的距离（cm）；

A——试样的断面积（cm2）；

H——平均水位差（cm）；

T——时间（s）。

2．标准温度下的渗透系数为：

（5—2）

式中k20——标准温度（20℃）时试样的渗透系数（cm）；

ηT——T℃时水的动力粘滞系数（kPa·

s）；

η20——20oC时水的动力粘滞系数（kPa·

s）。

粘滞系数比

查附表。

附表水的动力粘滞系数η、粘滞系数比ηT/η20、温度校正TP

温度

℃

动力粘滞系数

η（10-6）

kPa·

s

ηT/η20

温度校正

Tp

5.0

1.516

1.501

1.117

1.130

1.119

1.58

5.5

1.493

1.478

1.19

1.115

1.104

1.60

6.0

1.470

1.455

1.21

`1.101

1.090

1.62

6.5

1.449

1.435

1.23

1.088

1.077

1.64

7.0

1.428

1.414

1.25

1.074

1.066

1.66

7.5

1.407

1.393

1.27

1.061

1.050

1.68

8.0

1.387

1.373

1.28

1.048

1.70

8.5

1.367

1.353

1.30

1.035

1.025

1.72

9.0

1.347

1.334

1.32

1.74

9.5

1.328

1.315

1.34

1.010

1.000

1.76

1.310

1.297

1.36

1.78

1.292

1.279

1.38

1.986

0.976

1.80

1.274

1.261

1.40

0.974

0.964

1.83

1.256

1.243

1.42

0.963

0.953

1.85

1.239

1.227

1.44

0.952

0.943

1.87

1.223

1.211

1.46

0.941

0.932

1.89

1.206

1.194

1.48

0.919

0.910

1.94

1.188

1.176

1.50

0.899

0.890

1.98

1.175

1.163

1.52

0.879

0.870

2.03

1.160

1.148

1.54

0.859

0.850

2.07

1.144

1.133

1.56

0.841

0.833

2.12

六、固结试验

本试验方法适用于饱和的粘性土。

当只进行压缩时，允许用非饱和土。

1．固结容器：

由环刀、护环、透水石、水槽、加压上盖组成（如图所示）。

其中，环刀的直径为61.8和79.8mm，高度为20mm；

透水石由氧化铝或不受土腐蚀的金属材料组成，其渗透系数应大于试样的渗透系数。

用固定式容器时，顶部透水石直径小于环刀内径0.2~0.5mm。

2．加荷设备：

能垂直地在瞬间施加各级规定的荷重，且没有冲力，压力精度应符合相应的国家标准。

3．变形测量设备：

量程10mm，最小分度为0.01mm的百分表或精度为0.5~0.1%F·

S的位移传感器。

1．将带有试样的环刀装入固结容器内，套上护环，放上透水石和加压盖板，将容器置于加压框架正中，安装百分表或位移传感。

2．施加1kPa的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，给百分表一个较大的初读数或将传感器调整到零位。

3．确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa，最后一级压力应比土层的计算压力大100~200kPa。

4．需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1，可采用0.5或0.25。

施加的压力应使测得的e~log曲线下段出现较长期的直线段。

对于超固结土，应进行卸荷，再加荷来评价其再压缩特性。

5．第一级压力的值应视土的软硬程度而定，宜用12.5、25或50kPa。

对于饱和试样，施加第一级压力后应立即向水槽中注水浸没试样。

6．需要测定沉降速率时，则施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。

时间为6″、15″、1′、2′15″、4′、6′15″、9′、12′15″、16′、

20′15″、25′、30′15″、36′、49′、64′、100′200′、400′、23h、24h，至稳定为止。

课程试验时考虑到学时的安排，只分四级每级加荷（50、100、200和400kPa），每级加荷的时间为10min。

7．试验结束后吸去容器中的水，迅速拆除仪器各部件，取出试样，测定含水量。

1．试样的初始孔隙比为e0：

（6—1）

式中ω0——试样的初始含水量；

ρw——水的密度（g/cm3）；

ρ0——试样的初始密度（g/cm3）；

Gs——试样土的比重。

2．各级压力下试样固结后的孔隙比ei：

（6—2）

式中h0——试样的初始高度（mm）；

△hi——某级压力下的试样固结稳定后的总变形量（mm）。

七、直接剪切试验

测定土的抗剪强度指标c、φ值室内试验有多种方法，这里介绍粘性土的快剪试验。

1．应变控制式直剪仪：

由剪切盒、垂直加荷设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统等组成（如图所示）。

2．环刀：

内径61.8mm，高20mm。

3．位移量测设备：

百分表或传感器，百分表量程为10mm，分度值为0.01mm，传感器的精度为0.5~0.1%F·

S。

1．试样制备：

应按要求制备四个试样，要求试样比环刀的体积稍大。

在把试样装入环刀时，先在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后把环刀刃口向下，缓慢压入试样，边压边削环刀四周的土。

刮平环刀的两端，取剩余的土测定土的含水量。

2．对准剪切容器的上下盒，插入固定销，在下盒内放入不透水板，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放一块不透水板，并将试样小心地推入剪切盒内。

3．移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次加上传压板，加压框架等。

4．根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力。

课程教学试验时，施加的压力为0.5、1.0、2.0、4.0kg/cm2等四个压力（注意施加砝码的数量）。

5．施加垂直压力，拔出固定销，立即开动秒表，以0.8mm/min（4转/min）的剪切速率进行剪切。

6．当测力计百分表读数不变或后退时，应继续剪切至剪切位移为4mm时停止，记下破坏值。

当剪切过程中测力计百分表读数无峰值时，则剪切至剪切位移达6mm时停止。

7．剪切结束，吸掉盒内的集水，退去剪切力和垂直压力，移动压力框架，取出试样，测定试样含水量。

8．根据后面的计算，作τ~σ关系图，再求出土的c、φ值。

剪应力τ按下式计算：

（7—1）

式中τ——试样的剪应力（kPa）；

M——测力计测力环变形系数（kN/0.01mm）;

A0——试样的剪切面积（m2）。