土的直接剪切实验和土的压缩试验.docx

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土的直接剪切实验和土的压缩试验

土木实验实训

试验一：

直接剪切实验

一、基本原理

土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。

该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破坏时的剪应力，然后根据库仑定律，确定土的抗剪强度指标:

内摩擦角和凝聚力。

二、剪切类型

直接剪切试验，英文directsheartest，属于工程地质学词汇，即根据剪切时排水条件，直接剪切试验方法可分为快剪（不排水剪）、慢剪（排水剪）及固结快剪（固结不排水剪）等。

按施加剪力的方式不同，直接剪切仪分应变控制式和应力控制式两种。

前者是通过弹性钢环变形控制剪切位移的速率。

后者是通过杠杆用砝码控制施加剪应力的速率，测相应的剪切位移。

目前多用应变控制式，应力控制式只适用于作慢剪及长期强度试验。

慢剪（排水剪）适用于细粒土;固结快剪（固结不排水剪）适用于渗透系数小于l0cm/s的细粒土;快剪（不排水剪）适用于渗透系数小于10cm/s的细粒土。

三、剪切实验

1．慢剪

（1）本试验方法适用于细粒土。

（2）本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:

①应变控制式直剪仪:

由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。

②环刀:

内径61.8mm，高度20mm。

③位移量测设备:

量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2%的传感器。

（3）慢剪试验，应按下列步骤进行:

①原状土试样制备，应按"试样制备"第4条的步骤进行，扰动±试样制备按"试样制备"第6条的步骤进行，每组试样不得少于4个。

②对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内。

注:

透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。

③移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数。

④根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，对松软试样垂直压力应分级施加，以防土样挤出。

施加压力后，向盒内注水，当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉纱。

⑤施加垂直压力后，每1h测读垂直变形一次。

直至试样固结变形稳定。

变形稳定标准为每小时不大于0.005mm。

⑥拔去固定销，以小于0.02mm/min的剪切速度进行剪切，试样每产生剪切位移0.2~0.4mm测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值,当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。

⑦当需要估算试样的剪切破坏时间，可按下式计算:

tf=50t50

式中:

tf--达到破坏所经历的时间（min）

t50--固结度达50%所需的时间（min）

⑧剪切结束，吸去盒内积水，退去剪切力和垂直压力，移动加压框架，取出试样，测定试样含水率。

（4）剪应力应按下式计算:

式中--试样所受的剪应力（kPa）

R--测力计量表读数（0.01mm）

（5）以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移关系曲线，取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。

（6）以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标,绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，直线的倾角为摩擦角，直线在纵坐标上的截距为粘聚力。

2.直剪

砂类土的直剪试验:

（1）本试验方法适用于砂类土。

（2）本试验所用的主要仪器设备，应与本标准第2条相同。

（3）砂类土的直剪试验，应接下列步骤进行:

①取过2mm筛的风干砂样1200g，按"试样制备"第5条的步骤制备砂样。

②根据要求的试样干密度和试样体积称取每个试样所需的风干砂样质量，准确至0.1g。

③对准剪切容器上下盒,插入固定销，放干透水板和干滤纸。

将砂样倒入剪切容器内，拂平表面，放上硬木块轻轻敲打，使试样达到预定的干密度，取出硬木块，拂平砂面。

依次放上干滤纸、干透水板和传压板。

④安装垂直加压框架，施加垂直压力，试样的剪切速度为0.8mm/min，使试样在3~5min内剪损

试验二：

土的压缩试验

一、目的和要求测定土体的压缩变形与荷载的关系。

二、实验原理1.室外观测法（观测沉降）2.实验室测试法

三、实验装置

1.DGY—ZH1.0型杠杆式压缩仪，杠杆比为1∶12

a.压缩容器：

环刀，截面积F=302cm，直径φ=61.8mm，高H=20mm。

b.百分表。

c.砝码：

0.125，0.313，0.625，1.25，2.5，5，10。

d.台架主体：

杠杆装置，加压框架。

杠杆式压缩仪

2.天平：

称量500g，感量0.01g。

3.其它设备：

秒表，削土刀，浅盘，铝盒等。

四、实验步骤

1.试验前准备工作

a.试样制备：

取代表土样风干、碾碎、过2mm筛，然后称料0.5Kg，加水拌和并焖料24小时。

称取环刀质量1m。

b.击样：

用击样法将拌制好的土样制成试样。

c.取样：

用环刀在试样上进行取样，刀口向下，边削边压，使土体充满环刀并削去多余土样，称环刀及土样的总质量2m。

d.计算初始密度测量剩余土样的初始含水量。

e.调整仪器平衡锤，使杠杆保持平衡。

2.试验操作步骤

a.在压缩容器内依次放入护环、透水石乙、定位环、滤纸、透水石甲、传压活塞。

b.拉上加压框架，调节横梁上接触螺钉，使之与传压活塞接触（不要压紧），装上百分表，并使测杆压缩5mm，预加1.0KPa，使压缩仪各部分紧密接触，将百分表调零。

c.去掉预压荷载，立即加第一级荷载，加砝码时，立即启动秒表。

d.加荷等级一般为5级，依次加载。

每级荷载加上后，每隔30分钟记录百分表读书一次（读红色读数精确至0.01mm）。

若两次读数变化小于0.01mm时，可认为沉降稳定，允许加次级荷载。

按此步骤逐级加压，直至试验结束。

荷载等级如荷载等级表所示。

e.试验结束后，迅速卸下砝码，小心拆除仪器并擦净，需要时，测压缩后土样的含水量和密度。

试验三：

土的密度实验

环刀法

（1）本试验方法适用于细粒土。

（2）本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:

1）环刀:

内径61.8mm和79.8mm，高度20mm。

2）天平:

称量500g，最小分度值0.1g;称量200g，最小分度值为0.01g。

（3）环刀法测定密度，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀。

根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。

（4）试样的湿密度，应按下式计算:

ρ0=M0/V

式中ρ0--试样的湿密度（g/cm3），准确到0.01g/cm3。

（5）试样的干密度，应按下式计算:

（6）本试验应进行两次测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次测值的平均值。

（7）环刀法试验的记录格式见GB/T50123-1999。

蜡封法

（1）本试验方法适用于易破裂土和形状不规则的坚硬土。

（2）本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:

1）蜡封设备:

应附熔蜡加热器。

2）天平:

应符合环刀法天平的规定。

（3）蜡封法试验，应按下列步骤进行:

1）从原状土样中，切取体积不小于30cm3的代表性试样，清除表面浮土及尖锐棱角，系上细线，称试样质量，准确至0.01g。

2）持线将试样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，检查试样周围的蜡膜，当有气泡时应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封试样质量。

3）将蜡封试样挂在天平的一端，浸没于盛有纯水的烧杯中，称蜡封试样在纯水中的质量，并测定纯水温度。

4）取出试样，擦干蜡面上的水分，再称蜡封试样质量。

当浸水后试样质量增加时，应另取试样重做试验。

（4）试样的密度应按下式计算:

式中mo--蜡封试样质量（g）;

mov--蜡封试样在纯水中的质量（g）;

ρWT--纯水在T℃时的密度（g/cm3）;

ρn--蜡的密度（g/cm3）。

（5）试样的干密度，应按环刀法干密度的计算式计算。

（6）本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次测值的平均值。

（7）蜡封法试验的记录格式见GB/50123-1999。

灌水法

（1）本试验方法适用于现场测定粗粒土的密度。

（2）本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:

1）储水筒:

直径应均匀，并附有刻度及出水管。

2）台秤:

称量50kg，最小分度值10g。

（3）灌水法试验，应按下列步骤进行:

1）根据试样最大粒径，确定试坑尺寸（表27）。

试坑尺寸（mm）表27

2）将选定试验处的试坑地面整平，除去表面松散的土层。

3）按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度，边挖边将坑内的试样装入盛土容器内，称试样质量，准确到10g，并应测定试样的含水率。

4）试坑挖好后，放上相应尺寸的套环，用水准尺找平，将大于试坑容积的塑料薄膜袋平铺于坑内，翻过套环压住薄膜四周。

5）记录储水筒内初始水位高度，拧开储水筒出水管开关，将水缓慢注入塑料薄膜袋中。

当袋内水面接近套环边缘时，将水流调小，直至袋内水面与套环边缘齐平时关闭出水管，持续3~5min，记录储水筒内水位高度。

当袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验。

（4）试坑的体积，应按下式计算:

VP=（H1-H2）×AW-V0

式中VP--试坑体积（cm3）;

H1--储水筒内初始水位高度（cm）;

H2--储水筒内注水终了时水位高度（cm）;

AW--储水筒断面积（cm2）;

V0--套环体积（cm3）。

（5）试样的密度，应按下式计算:

ρ0=mP/VP

式中mP--取自试坑内的试样质量（g）。

（6）灌水法试验的记录格式见GB/T50123-1999附录D表D-4。

灌砂法

（1）本试验方法适用于现场测定粗粒土的密度。

（2）本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:

1）密度测定器:

由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成（图48）灌砂漏斗高135mm、直径165mm，尾部有孔径为13mm的圆柱形阀门;容砂瓶容积为4L，容砂瓶和灌砂漏斗之间在用螺纹接头连接。

底盘承托灌砂漏斗和容砂瓶。

1-底盘;2-灌砂漏斗;3-螺纹接头;4-容砂瓶;5-阀门

2）天平:

称量10kg，最小分度值5g，称量500g，最小分度值0.1g。

3）标准砂密度的测定，应按下列步骤进行:

1）标准砂应清洗洁净，粒径宜选用0.25~0.50mm，密度宜选用1.47~1.61g/cm3。

2）组装容砂瓶与灌砂漏斗，螺纹连接处应旋紧，称其质量。

温度

（℃）

水的密度

（g/cm）

温度

（℃）

水的密度

（g/cm）

温度

（℃）

水的密度

（g/cm）

4.0

1.0000

15.0

0.9991

26.0

0.9968

5.0

1.0000

16.0

0.9989

27.0

0.9965

6.0

0.9999

17.0

0.9988

28.0

0.9962

7.0

0.9999

18.0

0.9986

29.0

0.9959

8.0

0.9999

19.0

0.9984

30.0

0.9957

9.0

0.9998

20.0

0.9982

31.0

0.9953

10.0

0.9997

21.0

0.9980

32.0

0.9950

11.0

0.9996

22.0

0.9978

33.0

0.9947

12.0

0.9995

23.0

0.9975

34.0

0.9944

13.0

0.9994

24.0

0.9973

35.0

0.9940

14.0

0.9992

25.0

0.9970

36.0

0.9937

3）将密度测定器竖立，灌砂漏斗口向上，关阀门，向灌砂漏斗中注满标准砂，打开阀门使灌砂漏斗内的标准砂漏入容砂瓶内，继续向漏斗内注砂漏入瓶内，当砂停止流动时迅速关闭阀门，倒掉漏斗内多余的砂，称容砂瓶、灌砂漏斗和标准砂的总质量，准确至5g。

试验中应避免振动。

4）倒出容砂瓶内的标准砂、通过漏斗向容砂瓶内注水至水面高出阀门，关阀门，倒掉漏斗中多余的水，称容砂瓶、漏斗和水的总质量，准确到5g，并测定水温，准确到0.5℃。

重复3次，3次测值之间的差值不得大于3mL，取3次测值的平均值。

（4）容砂瓶的容积，应按下式计算:

Vr=（mr2-mr1）/ρwr

式中Vr--容砂瓶容积（mL）;

mr2--容砂瓶、漏斗和水的总质量（g）;

mr1--容砂瓶和漏斗的质量（g）;

ρwr--不同水温时水的密度（g/cm3），查表28。

水的密度表28

（5）标准砂的密度，应按下式计算:

式中ρs--标准砂的密度（g/cm3）;

mrs--容砂瓶、漏斗和标准砂的总质量（g）。

（6）灌砂法试验，应按下列步骤进行:

1）按灌水法试验步骤①、②、③挖好规定的试坑尺寸，并称试样质量。

2）向容砂瓶内注满砂，关阀门，称容砂瓶，漏斗和砂的总质量，准确至10g。

3）将密度测定器倒置（容砂瓶向上）于挖好的坑口上，打开阀门，使砂注入试坑。

在注砂过程中不应振动。

当砂注满试坑时关闭阀门，称容砂瓶、漏斗和余砂的总质量，准确至10g，并计算注满试坑所用的标准砂质量。

（7）试样的密度，应按下式计算:

式中ms--注满试坑所用标准砂的质量（g）。

（8）试样的干密度，应按下式计算，准确至0.01g/cm3。

桩施工大样图

图1

1.钢筋混凝土柱总长6000毫米，剖面宽300毫米。

2.此柱1│处按1-1由4根①号钢筋为纵筋，②钢筋为箍筋制作；2│处按2-2由4根①号钢筋，4根⑪号钢筋为纵筋，②号钢筋为箍筋制作。

（具体钢筋型号看钢筋及混凝土用量表）

图二

3.有图3知，此钢筋由一根⑨号钢筋4根①号钢筋4根⑩号钢筋焊接而成，先焊①⑨⑩，再围绕⑨号钢筋①⑩错开焊接。

4.由图二知，W1板由1级5号钢筋拼成35毫米*35毫米的方格，距离25是板面边到柱边要留的距离25毫米，10是板最外一根横钢筋与纵向钢筋交叉应留出的距离是10毫米，210是横，纵钢筋两边之间距离，450是钢筋拐向下延长450毫米；W2板是由1级5号钢筋拼成40毫米*40毫米的方格，板面边长280毫米与W1板面边长短10毫米，是为了与W1延伸的钢筋更好的结合。

图三

5.由图3知，此形状钢筋是为了固定图3中⑨号钢筋的，用4根6号钢筋每两根平行相差260毫米与另外两根垂直绑扎成型，40毫米*40毫米的方格居中每边钢筋各伸出110毫米与柱接合。

图四

由图知需

①：

4根16号一级钢筋，6020mm⑦：

1根6号一级钢筋，460mm

②：

66根6号一级钢筋，1128mm⑧：

2根12号一级钢筋，1170mm

③：

1根6号一级钢筋，996mm⑨：

1根28号一级钢筋，480mm

④：

1根6号一级钢筋，860mm⑩：

4根16号一级钢筋，190mm

⑤：

1根6号一级钢筋，728mm⑪：

4根12号一级钢筋，1000mm

⑥：

1根6号一级钢筋，598mm

JZ：

基桩

30：

状断面边长/m

6.0：

桩身长度/m

预制板桩：

实训心得

实训，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，是自己所学的理论知识的有用武之地，只学不实践，那么所学的就等于零。

理论应该与实践相结合。

另一方面，时间还可以为以后找工作打基础。

通过这段时间的学习，学到一些在学校学不到的东西。

因为环境不同。

接触的人与事不同，从中学到的东西自然不一样。

从学习中实践。

而且中国的紧急飞速发展，在拥有越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战。

对于人才的要求会就会越来越高，我们不只要学好学校学到的知识，还要不断充实生活，实践中学习其他知识，不断武装自己，才能在竞争中脱颖而出。

总的来说这次实训还是比较成功的，无论是个人动手能力还是团队协作能力都得到了很好的锻炼。

在实训过程中老师也教给我们很多简单实用的技巧。

我们也学到了做好做对一个项目固然重要，同时美观程度也是必不可少的，无论是从参观者的角度还是实践者的角度都很重要。