土力学实验报告.docx
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土力学实验报告
土工试验报告
班级：
组号：
姓名：
同组人：
成绩：
河北工业大学土木工程学院
2016年5月18日
试验一土的基本物理指标的测定
（一）记录
土样编号_________________班组_________________试验日期_________________姓名_________________
1．密度试验记录表（环刀法）
环刀号
环刀质量
/g
环刀加土质量
/g
土质量
/g
环刀容积
/cm3
密度
/g/cm3
平均重度
/kN/m3
402
43.53
168.2
124.7
60
2.07
20.85
238
43.57
169.6
126.7
60
2.10
2．含水率试验记录表（烘干法）
盒号
盒质量
/g
盒加湿土质量/g
盒加干土质量/g
水质量
/g
干土质量
/g
含水率
/%
平均含水率
/%
A35
16.92
48.60
41.69
6.91
24.77
27.9
28.1
118
15.55
50.19
42.57
7.62
27.02
28.2
3．界限含水率试验
•液限试验记录表（圆锥仪液限试验）
盒号
盒质量
/g
盒加湿土质量/g
盒加干土质量/g
水质量
/g
干土质量
/g
液限
/%
液限平均值
/%
142
15.87
42.13
37.37
4.76
21.5
0.22
0.21
071
15.31
25.28
23.6
1.68
8.29
0.20
•塑限试验记录表（滚搓法）
盒号
盒质量
/g
盒加湿土质量/g
盒加干土质量/g
水质量
/g
干土质量
/g
塑限
/%
塑限平均值
/%
128
16.64
41.77
35.00
6.77
18.36
0.36
0.36
073
16.33
52.00
42.46
9.54
26.13
0.36
•液、塑限联合测定法试验记录表
圆锥下沉
深度/mm
盒号
盒质
量/g
盒加湿土质量/g
盒加干土质量/g
水质
量/g
干土质量/g
含水率
/%
液限
/%
塑限
/%
3.2
A64
16.05
56.20
48.98
7.22
32.93
21.9
22
10mm
142
15.87
42.13
37.37
4.76
21.50
22.1
7.9
118
15.55
50.19
42.57
7.62
27.02
28.2
28.1
A35
16.92
48.60
41.69
6.91
24.77
27.9
17mm
16.9
073
16.33
52.00
42.46
9.54
26.13
36.5
36.7
128
16.64
41.77
35.00
6.77
18.36
36.9
注：
圆锥下沉深度与含水率的双对数坐标关系曲线绘制于图1之中。
含水率/%
图1圆锥入土深度与含水率关系曲线
（二）试验成果汇总和计算
1．试验测定数据
γ=20.85kN/m3
w=28.1%
wL=36%
wp=21%
根据备注表1，由wL查表得ds=2.7
2．计算参数
•e=（1+w）dsγw/γ−1=0.65
•Sr=wds/e=1.16
•IP=wL–wP=15
•IL=（wL–w）/IP=0.527
3．依上述计算结果判定
•土的分类名称：
粘性土
•试验土样所处的状态：
可塑状态
（三）思考与分析
1．土样烘干时，为什么要控制温度为105~110°C？
避免把强吸着水蒸发
2．环刀尺寸（直径、高度、壁厚、容积）对试验成果有何影响？
环刀的直径越大，高度越小，容积越大，实验的误差越小
3．试分析搓条法的理论依据及存在的主要问题。
存在主要问题：
不容易掌握其方法，是要依据多年的经验来判断。
备注：
土粒比重与土的矿物成分有关，其值一般为2.65~2.75，由于土粒比重的测定方法较为复杂。
且同一地区、同类土的比重变化不大，故除重大建筑物外，一般可不做比重试验，而采用地区的经验值。
当缺乏地区的经验值时，对于黏性土，可取ds=2.70~2.75；对于砂土可取ds=2.65。
天津地区液限wL和比重ds关系如备注表1所示。
备注表1天津地区液限wL和比重ds关系表（录自天津市勘察院资料）
wL/%
＜26
26∼28.6
28.7∼30.6
30.7∼34.2
34.3∼36.2
36.3∼37.6
37.7∼45
45.1∼51.4
＞51.4
ds
2.69
2.70
2.71
2.72
2.73
2.74
2.75
2.76
2.77
试验二颗粒分析试验（密度计法）
（一）颗粒分析试验记录
土样编号_______________________
班组_______________________
试验日期_______________________
姓名_______________________
干土质量_____30g_______________
密度计号7
小于0.075mm土质量百分数_100%
量筒号7
试样处理说明___________________
烧瓶号7
土粒比重__2.72__________________
比重校正系数CG__________0.985________
下沉时间t
/min
悬液温度
T
/°C
密度计读数
土粒落距
L
/cm
粒径d
/mm
小于某粒径土质量百分数
X
/%
小于
某粒径总土质量百分数
/%
密度计读数
R
刻度及弯液面校正值n
温度校正值mT
分散剂校正值
CD
RM=R+n+mT−CD
RH=
RM⋅CG
1
21
21
0
+0.3
-0.5
20.8
20.488
14.899
0.0510
68.29
68.29
2
21
13
0
+0.3
-0.5
12.8
12.608
17.147
0.0387
42.03
42.03
5
21
7.5
0
+0.3
-0.5
7.3
7.190
18.690
0.0256
23.97
23.97
15
21
4
0
+0.3
-0.5
3.8
3.743
19.680
0.0107
12.48
12.48
30
21
2
0
+0.3
-0.5
1.8
1.773
20.240
0.0077
5.91
5.91
60
21
2
0
+0.3
-0.5
1.8
1.576
20.240
0.0054
5.25
5.25
•绘图和计算
以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，颗粒粒径为横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线（见图2），并根据颗粒分布曲线完成填写表2。
•思考和分析
1.用密度计作颗粒分析时只是测定密度计浮泡中心处的悬液密度，为何可以代表全部悬液相应的密度？
悬液的整体沉降的趋势是相同的和浮泡中心悬液密度变化基本相同，再加上温度校正、分散剂修正、刻度修正等，所以测定密度计浮泡中心处的悬液密度可以代表全部悬液相应的密度。
2．密度计法作颗粒分析试验的误差原因分析，请选择。
（1）系统误差：
由理论假设、所用仪器和规定的试验方法步骤不完善造成。
•土粒刚开始下沉时为加速运动，V≠常数√
•土粒并不是球形√
•土粒比重ds≠常数√
•密度计泡体积过大，影响土粒下沉√
•土粒下沉过程中互相干扰，且受器壁影响√
•用浮泡所排开范围内之悬液密度，代替密度计浮泡中心液面密度是近似的√
（2）偶然误差：
由试验操作不当造成
•土粒称量不准或有损失√
•土粒分散不完全√
•搅拌不均匀√
•读数有误（R、T、t）√
要求仔细体会，明白者在后面画（√）、否则画（×）
土粒直径/mm图2颗粒级配曲线
表2颗粒组成
颗粒组成/%
限制粒径
有效粒径
不均匀系数
土的类别
≥0.075
0.075～0.05
0.05～0.005
≤0.005
d60
d10
d60/d10
6
41
53
0.0060
0.0024
0.0013
4.61
均粒土
试验三固结试验
•记录
土样编号_______________________班组_______________________
试验日期_______________________姓名_______________________
1．含水率试验记录表
土样情况
盒号
盒质量
/g
盒加湿土质量/g
盒加干土质量/g
水质量
/g
干土质量/g
含水率
/%
平均含水率/%
试验前
A64
16.05
56.2
48.98
7.22
32.93
21.92
22.02
142
15.87
42.13
37.37
4.76
21.5
22.13
2．重度试验记录表
土样情况
环刀号
环刀质量
/g
环刀+土质量
/g
土质量
/g
环刀容积
/cm3
密度
/g/cm3
重度
/kN/m3
试验前
416
42.97
167.17
124.2
60
2.07
20.7
3．压缩试验记录
试样初始高度H0=20mm压缩容器编号：
土粒比重ds=2.59计算初始孔隙比e0=s⋅γw（1+w0）−1=0.53
dγ0
各级加荷历时
/min
各级荷重下测微表读数/mm
50kPa
100kPa
200kPa
300kPa
0
11
20
20
60
38
120
48
总变形量S1/mm
0.11
0.2
0.38
0.48
仪器变形量S2/mm
0.0249
0.0342
0.0456
0.0556
试样变形量S/mm
0.0851
0.1658
0.3344
0.4244
变形后孔隙比e
0.52
0.517
0.504
0.497
•绘图与计算
1．绘制压缩曲线（图3）
垂直压力p/kPa图3试验压缩曲线
2．计算压缩系数a1-2和压缩模量Es1-2，并判定土的压缩性。
•a1−2=e1−e2/p2-p1=0.13
•Es1−2=1+e1/a1−2=11.67Mpa
•本土样属于中等压缩土压缩性土。
•思考与分析
1．为什么加荷后要经过很长时间（往往24小时以上）变形才会稳定？
答：
在土的固结试验中，加上荷载以后，试样中会出现超静孔水压力，土的固结过程也是超静空隙水压力的消散过程。
消散的速度与土的性质有关。
而对于在试验中所用的粘性土来说，这一过程需要很长的时间
2．固结仪中土样的应力状态与实际地基应力状态比较有何不同？
在什么情况下两者大致相符，试举例说明。
固结仪中土样为完全侧限条件只会发生横向变形，而实际地基不能保证不出现横向变形的情况。
在以下情况中两者大致相符
水平向无限分布的均质土在自重应力作用下
水平向无限分布的均质土在无限均布荷载下
当地基可压缩土层厚度与荷载作用平面尺寸相比相对较小
3．试验误差原因分析
•土样代表性；
•土样结构扰动；
•室内外土样压缩条件不同；
•设备及操作误差。
上述分析内容同学应仔细体会，明白者在后面画（√），否则画（×）。
试验四直接剪切试验
•记录
土样编号_____________班组____________________试验日期_____________姓名____________________试验方法
试验前重度试验记录表
垂直压力
/kPa
环刀质量
/g
环刀+土质量
/g
土质量
/g
环刀容积
/cm3
密度
/g/cm3
重度
/kN/m3
备注
100
43.53
166.86
123.33
60
2.06
20.19
200
43.57
168.26
124.69
60
2.08
20.38
300
43.70
166.43
122.73
60
2.05
20.09
400
42.88
166.46
123.58
60
2.06
20.19
•试验成果
1．剪切试验记录表（见表3）。
2．绘制剪应力与剪切位移关系曲线（图4）。
3．绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线（图5），并确定黏聚力c与内摩擦角ϕ。
剪切位移△L/0.01mm
图4剪应力与剪切位移关系曲线
表3直接剪切试验记录表
仪器编号_______________手轮转速______4____转/min
应变圈系数K_____1.522____kPa/0.01mm
垂直压力p
100kPa
垂直压力p
300kPa
剪切历时
4分15秒
剪切历时
5分15秒
抗剪强度τ
32.27kPa
抗剪强度τ
46.73kPa
手轮转数
（n）
①
百分表读数（R）
/0.01mm
②
剪切位移
（ΔL）
/0.01mm
20×①-②
剪应力
（τ）
/kPa
K×②
手轮转数
（n）
①
百分表读数（R）
/0.01mm
②
剪切位移
（ΔL）
/0.01mm
20×①-②
剪应力
（τ）
/kPa
K×②
1
1.8
18.2
2.74
1
3.2
16.8
4.87
2
4.2
35.8
6.39
2
5.2
34.8
7.91
3
6.2
53.8
9.44
3
6.2
53.8
9.44
4
8.2
71.8
12.48
4
7.7
72.3
11.72
5
9.3
90.7
14.15
5
9.2
90.8
14
6
11.2
108.8
17.05
6
10.7
109.3
16.29
7
12.8
127.2
19.48
7
12.2
127.8
18.59
8
14.2
145.8
21.61
8
14.7
145.3
22.37
9
15.7
164.3
23.89
9
16.7
163.3
25.42
10
16.7
183.3
25.42
10
19.2
180.8
29.22
11
17.2
202.8
26.18
11
21.2
198.8
32.27
12
18.7
221.3
28.46
12
22.2
217.8
33.79
13
19.2
240.8
29.22
13
24.2
235.8
36.83
14
20.2
259.8
30.74
14
25.2
254.8
38.35
15
20.2
279.8
30.74
15
26.2
273.8
39.88
16
20.7
299.3
31.51
16
27.2
292.8
41.39
17
21.2
318.8
32.27
17
28.2
311.8
42.92
18
20.7
339.8
31.51
18
29.7
330.3
45.2
19
21.2
358.8
32.27
19
29.7
350.3
45.2
20
19.2
380.8
29.22
20
30.2
369.8
45.96
21
18.2
411.8
27.7
21
30.7
389.36
46.73
22
18.2
4318
27.7
22
30.2
409.8
45.96
23
18.7
451.3
28.46
23
30.2
429.8
45.96
24
18.2
471.8
27.7
24
30.2
449.8
45.96
续表3直接剪切试验记录表
仪器编号_______________手轮转速__4______转/min
应变圈系数K____1.522kPa/0.01mm
垂直压力p
400kPa
垂直压力p
kPa
剪切历时
4分45秒
剪切历时
分秒
抗剪强度τ
56.62kPa
抗剪强度τ
kPa
手轮转数
（n）
①
百分表读数（R）
/0.01mm
②
剪切位移
（ΔL）
/0.01mm
20×①-②
剪应力
（τ）
/kPa
K×②
手轮转数
（n）
①
百分表读数（R）
/0.01mm
②
剪切位移
（ΔL）
/0.01mm
20×①-②
剪应力
（τ）
/kPa
K×②
1
3.2
16.8
4.87
1
2
5.2
34.8
7.91
2
3
7.2
52.8
10.96
3
4
9.2
70.8
14
4
5
10.7
89.3
16.29
5
6
13.7
106.3
20.85
6
7
16.7
123.3
25.42
7
8
20.2
139.8
30.74
8
9
22.7
157.3
34.55
9
10
25.2
174.8
38.35
10
11
27.2
192.8
41.4
11
12
29.2
210.8
44.44
12
13
31.2
228.8
47.49
13
14
33.2
246.8
50.53
14
15
34.2
265.8
52.05
15
16
35.2
284.8
53.57
16
17
36.2
303.8
55.09
17
18
36.7
323.3
55.83
18
19
37.2
342.8
56.62
19
20
37.2
362.8
56.62
20
21
37.2
382.8
56.62
21
22
37.2
402.8
56.62
22
23
37.2
422.8
56.62
23
24
37.2
442.8
56.62
24
垂直压力p/kPa
图5抗剪强度与垂直压力关系曲线
黏聚力c=22.273kPa
内摩擦角ϕ=4.908°
（三）思考与分析
1．快剪、固结快剪、慢剪有什么区别？
试举例说明快剪指标的适用范围？
快剪：
竖向力施加后，立即施加水平力，剪切速度很快，3-5分钟后土样剪切破坏，过程不排水。
固结快剪：
使土样先在法向力作用下达到完全固结，之后施加水平力剪切土样，过程不排水。
慢剪：
使土样先在法向力作用下的达到完全固结，之后慢速施加水平力，1-4小时剪切破坏土
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