土力學實驗報告(最終版)

1、土力學與基礎工程土工實驗報告書 學院：環(huán) 資 學 院 班級：地質1301班 姓名：鄭 學號：20131140 時間：2015.11.24 15目 錄實驗一 側限壓縮實驗31實驗目的32實驗原理33儀器設備34操作步驟35實驗數據整理4實驗二 直接剪切實驗61土的抗剪強度及實驗方法61.1 土的抗剪強度61.2實驗目的61.3實驗原理62 直接剪切實驗步驟62.1 儀器設備62.2 操作步驟62.3 實驗數據整理6三、三軸壓縮實驗61實驗目的62實驗原理63實驗設備64實驗步驟65計算與繪圖66實驗記錄6四、實驗總結6實驗一 側限壓縮實驗1實驗目的通過測定變形和壓力的關系或者孔隙比與壓力的關系、

2、變形和時間的關系，進而計算單位沉降量、壓縮系數、壓縮指數、壓縮模量。2實驗原理實驗基于構成土骨架的礦物顆粒在土體變形過程中保持剛性且豎向變形是連續(xù)的假設前提。3儀器設備（1）固結儀：試樣面積30,高為2cm；（2）加壓設備：稱量500kg1000kg。感量為0.2kg0.5kg的磅秤。（3）百分表：量程10mm，分度值為0.01mm；（4）其它：鋼絲鋸、天平、環(huán)刀、刮土刀等。4操作步驟（1）制備式樣：取面積為30的環(huán)刀抹上適量的凡士林并稱量，記錄讀數為42.9g，取原狀土按一定的含水量制備試樣，用環(huán)刀切取土樣并用天平稱量，記錄數據為162.0g；（2）土樣裝入固結儀器中：先裝入下透水石，再將帶

3、有環(huán)刀的試樣小心裝入護環(huán)，在裝入固結儀容器內，然后放上透水石和加壓蓋板，至于加壓框下，對準加壓框架的正中，安裝量表。（透水石的濕度應盡量與試樣保持一致）；（3）為保證試樣與儀器上下各部件之間接觸良好，應施加1預壓荷載，然后調整量表歸零；（4）對試樣施加壓力，加壓等級分別為50.0、100、200、300、400、1600；（5）需要確定原狀土的先期固結壓力時，加壓率應小于1，可采用0.5或0.25倍。最后一級壓力應大于1000；（6）第一級壓力的大小取決于土的軟硬程度，此次實驗采取50；（7）加荷后按下列時間順序計量表讀數：6”、15”、1、215”、4、615”、9、1215”、16、201

4、5”、25、3015”、36、4215”、49、64、100、200、400、23h和24h，至穩(wěn)定為止。（中間加壓等級只讀數0、60即可）；（8）固結穩(wěn)定標準規(guī)定為每級壓力下壓縮24h；（9）整理設備，清理實驗儀器。5實驗數據整理按下式計算各級荷載下對應的孔隙比：按下式計算壓縮系數：按下式計算壓縮模量：按下式計算壓縮指數：側限壓縮實驗記錄表工程名稱 試 驗 者 土樣編號 計 算 者 實驗日期 校 核 者 試樣原始高度:22mm ds=2.73實驗前孔隙比:0.660加壓歷時壓力/KPa試樣總變形量/mm壓縮后試樣高度/mm孔隙比壓縮系數/MPa-1壓縮模量/MPa壓縮指數01h500.419

5、.600.6270.662.522h1000.6719.330.6040.463.540.0763h2001.1218.880.5670.374.340.1234h3001.5118.490.5350.324.900.1825h4001.8118.190.5100.256.140.2006h16003.416.600.3780.1113.730.21924h16003.4516.550.3740.003459.33實驗二 直接剪切實驗1土的抗剪強度及實驗方法1.1 土的抗剪強度土的抗剪強度是指土體對于外荷載所產生的剪應力的極限抵抗能力。直接剪切實驗是測定土的抗剪強度的一種常用的方法。通常采用四

6、個試樣，分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪切力進行剪切，求得破壞時的剪應力，然后根據庫侖定律確定土的抗剪強度參數：內摩擦角和凝聚力。直接剪切實驗分為快剪、固結快剪和慢剪三種?？旒羰窃谠嚇由鲜┘哟怪眽毫?，立即施加水平剪切力進行剪切；固結快剪是在試樣上施加垂直壓力后，待排水固結穩(wěn)定后，施加水平剪切力進行剪切；慢剪是在試樣上施加垂直壓力及水平剪切力的過程中均需排水固結。此次實驗用實驗一中測壓實驗后土樣采取快剪實驗。1.2實驗目的了解快剪實驗的的工作原理并測定土體的內摩擦角和凝聚力。1.3實驗原理庫侖定律。四個試樣要在四種不同的垂直壓力下進行剪切實驗：一個要相當于現(xiàn)場壓力、一個要大于現(xiàn)場壓力、另外兩

7、個要小于現(xiàn)場壓力。2 直接剪切實驗步驟2.1 儀器設備（1）應變控制直接剪切儀：試樣面積30，高為2cm；（2）加壓設備：稱量500kg1000kg。感量為0.2kg0.5kg的磅秤或杠桿式加壓設備；（3）百分表：量程10mm，分度值為0.01mm；（4）其它：環(huán)刀、秒表等。2.2 操作步驟 快剪實驗（1）制備式樣：取實驗一后所得土樣；（2）對準上下盒，插入固定銷。在下盒內先后放置透水石和不透水塑料薄膜。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準剪切盒口，在試樣上先后放置不透水塑料薄膜和透水石，然后將試樣徐徐推入剪切盒內，移去環(huán)刀（透水石的濕度應盡量與試樣保持一致）；（3）轉動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量

8、力環(huán)接觸，調整量力環(huán)中量表歸零。順次加上加壓蓋板、鋼珠、壓力框架、垂直量表并記錄起始讀數；（4）對試樣施加垂直壓力后，立即拔去固定銷，開動秒表，以每分鐘412轉的均勻速率旋轉手輪，使試樣在35min內剪壞。如果量力環(huán)中量表指針不再前進或有顯著后退，表示試樣已剪壞。但一般宜剪至剪切變形達到4mm。如果量力環(huán)中量表指針繼續(xù)前進，則剪切變形應達到6mm為止；（5）剪切結束后，吸去剪切盒中的積水，倒轉手輪，盡快移去垂直壓力，框架，鋼珠和加壓板等。取出試樣，測定剪切面附近土的含水量。（5）整理設備，清理實驗儀器。2.3 實驗數據整理2.3.1計算、制圖按下式計算所測試樣的剪應力及剪切位移：式中：量力環(huán)定

9、率系數，；量力環(huán)量表讀數，0.01mm剪切位移，0.01mm；手輪轉數。以剪應力為縱坐標，剪切位移為橫坐標繪剪應力與剪切位移關系曲線； 選取剪應力與剪切位移關系曲線上的峰值點或穩(wěn)定值作為抗剪強度。以抗剪強度為縱坐標，垂直壓力為橫坐標繪制圖象，直線的傾角為土的內摩擦角，直線與縱坐標軸上的截距為凝聚力直 接 剪 切 試 驗工程名稱 試 驗 者 試驗方法 計 算 者 試驗日期 校 核 者 量力環(huán)量表讀數/0.01mm剪應力/KPa正應力/N79791009393200112112300165165400實驗三、三軸壓縮實驗1實驗目的三軸壓縮實驗是測定土的抗剪強度的一種方法。對堤壩填方、路塹、岸坡等是

10、否穩(wěn)定，擋土墻和建筑物地基是否能承受一定的荷載，都與土的抗剪強度有密切的關系。2實驗原理土的抗剪強度是土體抵抗破壞的極限能力，即土體在各向主應力的作用下，在某一應力面上的剪應力（）與法向應力（）之比達到某一比值，土體就將沿該面發(fā)生剪切破壞。常規(guī)的三軸壓縮實驗是取4個圓柱體試樣，分別在其四周施加不同的周圍壓力（即小主應力）3，隨后逐漸增加軸向壓力（即大主應力）1直至破壞為止。根據破壞時的大主應力與小主應力分別繪制莫爾圓，莫爾圓的切線就是剪應力與法向應力的關系曲線。三軸壓縮實驗適用于測定粘性土和砂性土的總抗剪強度參數和有效抗剪強度參數，可分為不固結不排水實驗（uu）；固結不排水實驗（）和固結排水實

11、驗（CD）。3實驗設備（1）三軸儀：包括軸向加壓系統(tǒng)、壓力室、周圍壓力系統(tǒng)、孔隙壓力測量系統(tǒng)和試樣變形量測系統(tǒng)等。（2）其它：擊樣器、飽和器、切土盤、分樣器、承膜筒等。4實驗步驟（1）切取土樣：先用鋼絲鋸或切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土架上，用鋼絲鋸或切土刀緊靠側板，由上往下細心切削，邊切削邊轉動圓盤，按規(guī)定的高度將兩端削平、稱量；并取余土測定試樣的含水率。（2）試樣飽和：試樣有抽氣飽和、水頭飽和及反壓力飽和三種方法，最常用的是抽氣飽和。即將試樣裝入飽和器內，放入真空缸內，與抽氣機接通，開動抽氣機，連續(xù)真空抽氣24h，然后停止抽氣，靜止12h左右即可。（3）試樣安裝：將壓力室底座的

12、透水石與管路系統(tǒng)以及孔隙水測定裝置充水并放上一張濾紙，然后再將套上乳膠膜的試樣放在壓力室的底座上，最后裝上壓力筒，并擰緊密封螺帽，同時使傳壓活塞與土樣帽接觸。（4）施加周圍壓力：分別按100、200、300、400Kpa施加周圍壓力。（5）測孔隙水壓力：在不排水條件下測定試樣的孔隙水壓力。（6）調整測力計：移動量測軸向變形的位移計和軸向壓力測力計的初始“零點”讀數。（7）施加軸向壓力：啟動電動機，合上離合器，開始剪切。剪切應變速率取每分鐘0.51.0，當試樣每產生軸向應變?yōu)?.30.4時，測記一次測力計，孔隙水壓力和軸向變形讀數，直至軸向應變?yōu)?0時為止。（8）實驗結束：停機并卸除周圍壓力，然

13、后拆除試樣，描述試樣破壞時形狀。5計算與繪圖（1）試樣面積剪切時校正值：式中：1軸向應變，（不固結不排水實驗1hi/ho；固結不排水和固結排水實驗1hi/hc）。（2）固結后實測固結下沉量：（3）主應力差的計算：式中：1大主應力，kPa；3小主應力，kPa；C 測力計率定系數（N/0.01mm或N/mV）；R 測力計讀數（0.01mm或mV）；Aa試樣剪切時的校正面積，cm2；10 單位換算系數。（4）孔隙水壓力系數的計算：式中：B初始孔隙水壓力系數；uo施加周圍壓力后產生的孔隙水壓力，kPa；Af 破壞時的孔隙水壓力系數；ui試樣破壞時，主應力差產生的孔隙水壓力，kPa； 附圖71 固結不排水剪強度包線（5）繪制應力圓及強度包線對不固結不排水實驗及固結不排水實驗，以法向應力為橫坐標，剪應力為縱坐標。在橫坐標上以（1f +3f）/2為圓心，（1f 3f）/2為半徑，繪制破壞總應力圓，該包線的傾角為內摩擦角u或cu，包線上縱軸上的截距為粘聚力Cu或Ccu。在橫坐標軸上以為圓心，以（1f 3f）/2 為半徑繪制有效破壞應力圓，包線的傾角為有效內摩擦角，包線在縱軸上的截距為有效粘聚力C。