土力學(xué)實驗指導(dǎo)書

1、土力學(xué)室內(nèi)試驗指導(dǎo)書試驗須知1.試驗前要認(rèn)真閱讀試驗指導(dǎo)書，明確所作實驗的目的、要求和注意事項。2.必須遵守實驗室規(guī)章制度，遵守課堂紀(jì)律保持安靜。3.試驗課必須專心聽講，服從指導(dǎo)教師的安排和指導(dǎo)，按照操作歸程認(rèn)真操作，正確讀數(shù)，細(xì)心觀察，認(rèn)真記錄，不得草率敷衍，拼湊數(shù)據(jù)。4.試驗報告必須獨立完成，不得抄襲別人的數(shù)據(jù)。5.愛護(hù)儀器設(shè)備，不準(zhǔn)動用與本次試驗無關(guān)的儀器設(shè)備。如發(fā)生儀器設(shè)備損壞要及時向指導(dǎo)教師報告，屬責(zé)任事故的，按有關(guān)規(guī)定賠償。6.試驗完畢后做好整理工作，將試劑、材料、工具和儀器放回原處，洗刷器皿，清掃試驗場地，切斷電源、水源、氣源，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后方可離開。一 顆粒分析試驗顆粒分

2、析就是用試驗的方法求出小于某種粒徑的顆粒所占土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。一、試驗?zāi)康?通過顆粒組分分析可以了解土中顆粒大小的分配情況，并能為土的分類及概略判斷其工程地質(zhì)性質(zhì)、建材選料提供所需的材料。二、試驗方法 顆粒分析試驗可分為篩析法和密度計法，對于粒徑大于0.075mm的土粒可用篩析法測定，而對于粒徑小于0.075mm的土粒則用密度計法來測定。篩析法是將土樣通過各種不同孔徑的篩子，并按篩子孔徑的大小將顆粒加以分組，然后再稱量并計算出各個粒組占總量的百分?jǐn)?shù)。 1 篩析法（一）儀器設(shè)備（1）標(biāo)準(zhǔn)篩一套：孔徑分別為5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm；（2）普通天平：感量0.1g

3、，稱量500g；（3）振篩機：篩析過程中能上下震動；（4）其他：磁缽及橡皮頭研棒、毛刷、白紙、尺等。（二）操作步驟1. 用研棒輕輕碾壓風(fēng)干土，使之分散成單粒，用四分對角法取出代表性的試樣，取樣數(shù)量見表41。表1-1 篩析法取樣數(shù)量顆粒尺寸（mm）取樣數(shù)量（g）21003002103001000102010002000204020004000404000以上 2. 將試樣過孔徑為2mm的篩，分別稱出篩上和篩下土粒的質(zhì)量。 3. 取2mm篩上試樣倒入依次疊好的粗篩的最上層篩中；取2mm篩下試樣倒入依次疊好的最上層篩中，進(jìn)行篩析。細(xì)篩宜放在振篩機上震搖，震搖時間一般為1015min。 4. 由最大孔

4、徑篩開始，順序?qū)⒏骱Y取下，在白紙上用手輕叩搖晃，如仍有土粒漏下，應(yīng)繼續(xù)輕叩搖晃，至無土粒漏下為止。漏下的土粒應(yīng)全部放入下級篩內(nèi)。并將留在各篩上的試樣分別稱量，準(zhǔn)確至0.1g。 5. 各細(xì)篩上及底盤內(nèi)土質(zhì)量總和與篩前所取2mm篩下土質(zhì)量之差不得大于1%；各粗篩上及2mm篩下的土質(zhì)量總和與試樣質(zhì)量之差不得大于1%。（三）試驗注意事項1將土樣倒入依次疊好的篩子中進(jìn)行篩析。2篩析法采用振篩機，在篩析過程中應(yīng)能上下振動，水平轉(zhuǎn)動。3稱重后干砂總重精確至2g。4. 若2mm篩下的土，小于試樣總質(zhì)量的10%，則可省略細(xì)篩篩析；若2mm篩上的土，小于試樣總質(zhì)量的10%，則可省略粗篩篩析。（四）計算及誤差分配1

5、. 計算各粒組的百分含量，準(zhǔn)確至小數(shù)后一位。式中 粒組百分含量，； 某粒組質(zhì)量，g； 試樣質(zhì)量，g 2. 各篩盤及底盤上的土粒質(zhì)量之和與篩前所稱試樣的質(zhì)量之差不得大于1。否則應(yīng)重新試驗。若兩者差值1，可視試驗過程中，誤差產(chǎn)生的原因，分配給某些粒組，最終各粒組百分含量之和應(yīng)等于100。 若粒徑0.1mm的含量大于10，則將這一部分用沉降法繼續(xù)分析。3. 繪制顆粒大小分布曲線。以小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，顆粒直徑（mm）的對數(shù)值為橫坐標(biāo)，繪制顆粒大小分配曲線。4. 求不均勻系數(shù)（Cu）和曲率系數(shù)Cc 不均勻系數(shù)（Cu）按下式計算： Cud60 /d10式中 Cu 不均勻系數(shù)（Cu 5, 不

6、均勻土； Cu < 5, 均勻土）； d60 限制粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的60；d10 有效粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的10。曲率系數(shù)按（Cc）下式計算：Cc式中 Cc 曲率系數(shù)（Cc = 1 3，級配連續(xù)土；Cc > 3 或 Cc < 1，級配不連續(xù)土）；d30 顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的30。5. 不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級配優(yōu)劣：如果 Cu 5且 C c = 1 3 ，級配 良好的土；如果 Cu < 5 或 Cc > 3 或 Cc <

7、1， 級配 不良的土。2 比重計法比重計分析法是將一定量的土樣(粒徑0.1mm)放在量筒中，加水制成一定量的土懸液(例如1000 cm3)，經(jīng)過攪拌，使土的大小顆粒在水中均勻分布，成為均勻濃度的土懸液。靜止懸液，讓土粒沉降，在土粒下沉過程中，用比重計在懸液中測讀出對應(yīng)于不同時間的不同懸液密度，根據(jù)比重計讀數(shù)和土粒的下沉?xí)r間，計算出粒徑小于某一粒徑D(rnm)的顆粒占土樣總重的百分?jǐn)?shù)。（一）儀器設(shè)備 1. 比重計甲種比重計 刻度單位以20時每1000ml懸液內(nèi)所含土粒質(zhì)量的克數(shù)表示，刻度550，最小分度值為0.5。乙種比重計 刻度單位以20時每1000ml懸液的密度表示，自0.9951.020，

8、最小刻度單位為0.0002。2. 量筒 容積1000、500和250mL；3. 篩 孔徑0.075mm、0.1mm、 0.25mm、0.5mm、1mm、2mm；4. 烘箱(自動恒溫控制)； 5. 天平 稱量500g，感量0.01g；6. 溫度計 刻度050，最小刻度單位0.5；7. 攪拌器； 8. 煮沸設(shè)備（附冷凝管）； 9. 化學(xué)藥品（濃度25氨水，4六偏磷酸鈉）； 10. 蒸餾水或清水（可取原地下水做比較試驗，如對試驗無影響可采用清水或自來水）； 11. 三角燒瓶、洗瓶、燒杯、蒸發(fā)皿、瓷皿、缽及橡皮頭研棒，量杯，秒表、干燥器等。（二）操作步驟1. 比重計分析可采用天然含水量的土樣來進(jìn)行，若

9、土樣在分析前無法測定代表性的天然含水量時，允許用干土或風(fēng)干土進(jìn)行分析； 2. 取代表性干土樣100300g，放入瓷缽體內(nèi)，用橡皮頭研棒研散，然后過0.5mm篩，如土中含大于0.5mm的顆粒時，需求出占試樣總重的百分?jǐn)?shù)，如數(shù)量多時則要用篩進(jìn)行大于0.5mm的顆粒分析； 3. 根據(jù)干土或估計土的含水量，秤取一定數(shù)量的試樣（秤量準(zhǔn)確至0.01g)；使試樣干重約為：粘土20g，粉質(zhì)粘土30g，粘質(zhì)粉土40g作為分析之用。并另取兩個以上土樣測定風(fēng)干含水量（試樣中易溶鹽含量0.5時須進(jìn)行洗鹽）； 4. 在盛有試樣的三角燒瓶中，注入蒸餾水，使懸液體積約達(dá)200cm3，將瓶稍加搖蕩后，放在煮沸設(shè)備上，用連接冷

10、凝管下端的橡皮塞塞緊瓶口，進(jìn)行煮沸，沸騰1小時后，冷卻至室溫。 5. 取1000cm3量筒一只，在量筒口放一大玻璃漏斗，并取0.1mm篩子1只，將燒瓶內(nèi)土液倒入篩中，使過篩的土液進(jìn)入量筒，反復(fù)用蒸餾水沖洗，直至小于0.1mm顆粒全部進(jìn)入量筒； 6. 將留在0.1mm篩上的砂粒洗入蒸發(fā)皿內(nèi)，傾去上部清水，烘干秤重，準(zhǔn)確至0.01g，然后進(jìn)行篩分析，求出0.50.25mm和0.250.1mm粒粗土重。 7. 注蒸餾水（或清水）入量筒，加4濃度的六偏磷酸鈉10mL，使筒內(nèi)懸液達(dá)1000 mL； 8. 另取量筒一只，盛蒸餾水（或清水）1000cm3，將比重計放在其中，每逢需用比重計時，在前1分鐘讀出并

11、記錄比重計在蒸餾水（或清水）中的讀數(shù)。每次用畢后，洗凈放回蒸餾水（或清水）中。 9. 用攪拌器在量筒內(nèi)沿整個懸液深度上下攪拌約1min，往返各約30次，使懸液均勻分布。 10. 取出攪拌器，同時立即計時。測經(jīng)1、2、5、15、30、60、120和1440min時的比重計讀數(shù)和懸液溫度。每次讀數(shù)均應(yīng)在預(yù)定時間前1020s將比重計小心放入懸液接近讀數(shù)的深度，而且不得貼近筒壁。 11. 比重計讀數(shù)均以彎液面上緣為準(zhǔn)。甲種比重計應(yīng)準(zhǔn)確至0.5，乙種比重計應(yīng)準(zhǔn)確至0.002。每次讀完后立即取出比重計放入有蒸餾水的量筒中。（三）試驗注意事項 1. 每次測得懸液密度后，應(yīng)將比重計輕輕放在盛水的量筒中。 2.

12、 比重計讀數(shù)要迅速準(zhǔn)確，不宜在懸液中放置時間過久。在正式試驗前，必須多次練習(xí)比重計的準(zhǔn)確讀數(shù)方法。 3. 試驗前量筒應(yīng)放在固定平穩(wěn)的地方，不得移動，并保持懸液溫度穩(wěn)定。（四）計算及作圖1. L值的求法 L = L0 + L1 式中 L 土粒有效沉降距離（cm）； L0 浮泡中心至最底刻度的距離（cm）； L1 最底刻度至讀數(shù)之間的距離（cm）； V0 比重計浮泡體積（cm3）；A 1000mL量筒的橫斷面積（cm2）。 2. 計算土粒直徑（d） 式中 d 土粒直徑（mm）； 水的動力粘滯系數(shù)（g/cms）； 土粒密度（g/cm3）； 水的密度（g/cm3）；g 重力加速度（cm/s2）；L 某

13、一時間內(nèi)的土粒沉降距離（mm）；t 沉降時間（s）對于某一種土而言，當(dāng)溫度一定時，、及均為定值，故為一常數(shù)（表42）。3. 計算小于某粒徑土含量占土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)：甲種比重計： 乙種比重計：或 式中 P 小于某粒徑土含量占土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)（）； V 懸液體積（1000ml）；Cs、 分別表示乙種、甲種比重計比重校正系數(shù)； Rs 甲、乙種比重計懸液讀數(shù)； RW 乙種比重計的清水（或蒸餾水）讀數(shù)； 20時的水的密度（g/cm3）； 、n、CD 分布代表溫度、彎液面和分散劑校正值。4. 以d（mm）土粒百分含量為縱坐標(biāo)，顆粒直徑的對數(shù)值為橫坐標(biāo)，繪制顆粒大小級配曲線。表12 粒徑系數(shù)值表溫度（）土 粒

14、密 度 （g/cm3）2.452.502.552.602.652.702.752.802.8550.13850.13600.13390.13180.12980.12790.12610.12430.122660.13650.13420.13200.12990.12800.12610.12430.12250.120870.13440.13210.13000.12800.12600.12410.12240.12060.118980.13240.13020.12810.12600.12410.12230.12050.11880.118290.13050.12830.12620.12420.12240.

15、12050.11870.11710.1164100.12880.12670.12470.12270.12080.11890.11730.11560.1141110.12700.12490.12290.12090.11900.11730.11560.11400.1124120.12530.12620.12120.11930.11750.11570.11400.11240.1109130.12350.12140.11950.11750.11580.11410.11240.11090.1094140.12210.12000.11800.11620.11490.11270.11110.10950.10

16、80150.12050.11840.11650.11480.11300.11130.10960.10810.1067160.11890.11690.11500.11320.11150.10980.10830.10670.1053170.11730.11540.11350.11180.11000.10850.10690.10470.1039180.11590.11400.11210.11030.10860.10710.10550.10400.1026190.11450.11250.11080.10900.10730.10580.10310.10880.1014200.11300.11110.10

17、930.10750.10590.10430.10290.10140.1000210.11180.10990.10810.10640.10430.10330.10180.10030.0990220.11030.10850.10670.10500.10350.10190.10040.09900.09767230.10910.10720.10550.10380.10230.10070.099300.097930.09659240.10780.10610.10440.10280.10120.099700.098230.096000.09555250.10650.10470.10310.10140.09

18、9900.098390.097010.095660.09434260.10540.10350.10190.10030.098790.097310.095920.094550.09327270.10410.10240.10070.099150.097670.096230.094820.093490.09225280.10320.10140.099750.098180.096700.095290.093910.092570.09132290.10910.10020.098590.097060.095550.094130.092790.091440.09028300.10080.09910.0975

19、20.095970.094500.093000.091760.090500.08927 表13 土粒比重校正系數(shù)土粒比重（g/cm3）2.602.622.642.652.662.682.702.72校正值1.0121.0071.0021.0000.9980.9930.9890.985土粒比重（g/cm3）2.742.762.782.802.822.842.862.88校正值0.9810.9770.9760.9690.9650.9610.9580.954表14 溫度校正值懸液溫度（）甲種比重計溫度校正值乙種比重計溫度校正值懸液溫度（）甲種比重計溫度校正值乙種比重計溫度校正值10.010.511.

20、011.512.012.513.013.514.014.515.015.516.016.517.017.518.018.519.019.52.01.91.91.81.81.71.61.51.41.31.21.11.00.90.80.70.50.40.30.10.00120.00120.00120.00110.00110.00100.00100.00090.00090.00080.00080.00070.00060.00060.00050.00040.00030.00030.00020.000120.020.521.021.522.022.523.023.524.024.525.025.526.

21、026.527.027.528.028.529.029.530.0+0.0+0.1+0.3+0.5+0.6+0.8+0.9+1.1+1.3+1.5+1.7+1.9+2.1+2.3+2.5+2.6+2.9+3.1+3.3+3.5+3.7+0.0000+0.0001+0.0002+0.0003+0.0004+0.0005+0.0006+0.0007+0.0008+0.0009+0.0010+0.0011+0.0013+0.0014+0.0015+0.0016+0.0018+0.0019+0.0021+0.0022+0.0023土的級配曲線二 密度試驗（環(huán)刀法）土的密度是指土的單位體積質(zhì)量。一、試驗

22、目的測定土的濕密度，以了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其他物理性質(zhì)指標(biāo)和工程設(shè)計以及控制施工質(zhì)量之用。二、試驗方法 一般常用環(huán)刀法及蠟封法測定粘性土的密度，兩者主要得區(qū)別在于測定土的體積的方法不同。環(huán)刀法適用于細(xì)粒土；蠟封法適用于土中含有粗?；蛘邎杂惨姿殡y以用環(huán)刀切割的土，或者試樣量少，只有小塊形狀不規(guī)則時使用。三、儀器設(shè)備1. 環(huán)刀 內(nèi)徑68cm，高23cm； 2. 天平 感量0.1g； 3. 其它 切土刀、鋼絲鋸、凡士林等。四、操作步驟1. 測出環(huán)刀的容積V，在天平上稱環(huán)刀質(zhì)量。2. 按工程需要取原狀土或人工制備所需要求的擾動土樣，其直徑和高度應(yīng)大于環(huán)刀的尺寸，整平兩端放在玻璃板上。3.

23、 將環(huán)刀的刀口向下放在土樣上面，然后用手將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削使至土樣上端伸出環(huán)刀為止，削去兩端余土修平，兩端蓋上平滑的圓玻璃片，以免水分蒸發(fā)。4. 擦凈環(huán)刀外壁，拿去圓玻璃片，秤取環(huán)刀加土的質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。五、試驗注意事項1. 密度試驗應(yīng)進(jìn)行2次平行測定，兩次測定的差值不得大于0.03g/cm3，取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值；2. 密度計算準(zhǔn)確至0.01 g/cm3。六、計算公式1. 濕密度 （計算至0.01g/cm3）式中 濕密度（g/cm3）； m 土的質(zhì)量（g）； V 環(huán)刀的體積（cm3）； m1 環(huán)刀加土的質(zhì)量（g）； m0 環(huán)刀質(zhì)量（g）。 2. 干密度 式中 干密度（g/c

24、m3）； 濕密度（g/cm3）； 土的含水率（）。三 含水量試驗土的含水量(也稱土的濕度)是土在溫度100105下烘到恒重時失去的水分質(zhì)量與達(dá)到恒重后干土質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。一、試驗?zāi)康?測定土的含水量，以了解土的含水情況，是計算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度和其他物理力學(xué)性質(zhì)不可缺少的一個基本指標(biāo)。二、試驗方法本試驗采用烘干法測定。烘干法適用于粘性土、砂土和有機質(zhì)含量土類三、儀器設(shè)備1. 烘箱 采用溫度能保持在105110的電熱烘箱；2. 天平 稱量500g，感量0.01g；3. 其它 干燥器、鋁盒等。四、操作步驟 1. 稱空鋁盒的質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。 2. 取代表形試樣1530g，

25、放入鋁盒內(nèi)，并立即蓋好盒蓋，稱試樣加鋁盒的質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。 3. 揭開盒蓋，將盒蓋套在盒底下，一起放入烘箱，在100105下烘至恒定質(zhì)量。烘干時間對粘性土不得少于8 h，對砂性土不得少于6 h。對有機質(zhì)超過5的土，應(yīng)將溫度控制在6570的恒溫下烘干。 4. 將烘干的試樣與盒取出，蓋好盒蓋放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱干樣加鋁盒的質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。五、試驗注意事項1. 剛剛烘干的土樣要等冷卻后才稱重；2. 稱重時精確至小數(shù)點后二位。3. 本試驗需進(jìn)行2次平行測定，取其算術(shù)平均值，允許平行差值應(yīng)符合下表規(guī)定。含水率（%）10104040允許平行差值（%）0.51.02.0六、計算公式按下

26、式計算土的含水率： (計算至0.1) 式中 w 含水量； 鋁盒加濕土質(zhì)量（g）； 鋁盒加干土質(zhì)量（g）； 鋁盒質(zhì)量（g）。四 比重試驗一、試驗?zāi)康?測定土粒的比重，為計算土的孔隙比、飽和度以及為其他土的物理力學(xué)試驗(如顆粒分析的比重計法試驗、壓縮試驗等)提供必需的數(shù)據(jù)。二、試驗方法 通常采用比重瓶法（適用于粒徑小于5mm的各類土），在用比重瓶法測定土粒體積時，必須注意所排除的液體體積確能代表固體顆粒的真實體積。土中含有氣體，試驗時必須把它排盡，否則影響測試精度，可用沸煮法或抽氣法排除土內(nèi)氣體。所用的液體為蒸餾水。若土中含有大量的可溶鹽類、有機質(zhì)、膠粒時，則可用中性溶液，如煤油、汽油、甲苯和二甲

27、苯，此時，必須采用抽氣法排氣。三、儀器設(shè)備1. 比重瓶容量100cm3或50cm3；2. 分析天秤 感量0.001g，稱量200g；3. 砂?。ɑ蚩烧{(diào)電加熱器）；4. 真空抽氣設(shè)備；5. 溫度計 測定范圍050，精確至0.5；6. 其他 恒溫水槽；烘箱、蒸餾水、中性液體、小漏斗、干毛巾、小洗瓶、磁缽及研棒、孔徑為5mm篩等。四、操作步驟1. 取有代表性的風(fēng)干土樣約100g，充分研散并全部過5mm的篩。將過篩風(fēng)干土及洗凈的比重瓶在100105下烘干，取出后置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫稱量后備用。2. 將比重瓶烘干，冷卻后稱得瓶的質(zhì)量。3. 稱烘干試樣15g，經(jīng)小漏斗裝入比重瓶中，稱得瓶加試樣的質(zhì)量。4

28、. 將已裝有干試樣的比重瓶，注蒸餾水至瓶的一半處，稍加搖動后放在砂浴上煮沸排氣。煮沸時間自懸液沸騰時算起，粘土約1h，粉土、砂土約0.5h。煮沸時應(yīng)注意不使土粒溢出瓶外。然后，將比重瓶取下冷卻。5. 將事先煮沸并冷卻的蒸餾水注入瓶中，如是短頸比重瓶，應(yīng)注水近滿瓶，如是長頸瓶，注水至略低于刻度處，然后置于恒溫水槽內(nèi)（水溫20），使瓶內(nèi)外水溫相同。6. 取出比重瓶，用滴管加蒸餾水至滿瓶（或刻度），擦干瓶表面，稱得瓶、試樣和水的總質(zhì)量。7. 傾去懸液，洗凈比重瓶，注入與試驗時同溫度的煮沸過的蒸餾水近于滿瓶（或刻度）然后放入恒溫水槽15min，取出后用滴管加蒸餾水至滿瓶（或刻度），擦干瓶表面，稱得瓶及

29、水的質(zhì)量。8. 用中性液體代替蒸餾水測定可溶鹽、粘土礦物或有機質(zhì)含量較高的土的土粒密度時，常用真空抽氣法排除土中空氣。抽氣時真空度應(yīng)接近0.101325MPa，從達(dá)到0.101325MPa時算起，抽氣時間一般為12h，直至懸液內(nèi)無氣泡逸出為止，其余步驟同前。五、試驗注意事項1. 煮沸（或抽氣）排氣時，必須防止懸液濺出瓶外，火力要小，并防止煮干。必須將土中氣體排盡，否則影響試驗成果。2. 必須使瓶中懸液與蒸餾水的溫度一致。3. 稱量必須準(zhǔn)確，必須將比重瓶外水分擦干。4. 若用長頸式比重瓶，液體灌滿比重瓶時，液面位置前后幾次應(yīng)一致，以彎液面下緣為準(zhǔn)。5. 本試驗必須進(jìn)行兩次平行測定，兩次測定的差值

30、不得大于0.02，取兩次測值的平均值。六、計算公式試樣的密度（），應(yīng)按下式計算： （精確至0.01g/cm3）式中 ms 土粒的質(zhì)量（g）； m1 瓶加水加土的質(zhì)量（g）； m2 瓶加水的質(zhì)量（g）； t時蒸餾水的密度（g/cm3）。表41 不同溫度時水的密度水溫4.012.512.519.019.023.523.527.527.530.530.533.0水的密度（g/cm3）1.0000.9990.9980.9970.9960.995五 界限含水量試驗（液塑限聯(lián)合測定法）一、試驗?zāi)康募?xì)粒土由于含水量不同，分別處于流動狀態(tài)、可塑狀態(tài)、半固體狀態(tài)和固體狀態(tài)。液限是區(qū)分粘性土的可塑狀態(tài)和流動狀態(tài)的

31、界限含水量；塑限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水量。測定土的液限時含水量，用以計算土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)，作為粘土類土的分類以及估算地基土承載力等的一個依據(jù)；測定土的塑限，并與液限試驗和含水量試驗結(jié)合，來計算土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)，作為粘性土的分類以及估算地基土承載力的一個依據(jù)。二、試驗方法 土的液限試驗：采用錐式法 土的塑限試驗：采用搓條法 土的液、塑限試驗：采用液塑限聯(lián)合測定法本次試驗采用液塑限聯(lián)合測定法（適用于粒徑小于0.5mm顆粒組成及有機質(zhì)含量不大于干土質(zhì)量5%的土）。三、儀器設(shè)備 1. 液、塑限聯(lián)合測定儀：包括帶標(biāo)尺的圓錐儀、電磁鐵、顯示屏、控制開關(guān)； 2. 試樣杯：直徑

32、4050mm，高3040mm；3. 天平：稱量200g，感量0.01g4. 其他：烘箱、干燥器、鋁盒、調(diào)土刀、孔徑0.5mm的篩、凡士林等。四、操作步驟 1. 本試驗宜采用天然含水率試樣，當(dāng)土樣不均勻時，采用風(fēng)干試樣，當(dāng)試樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒和雜物時應(yīng)過0.5mm篩。 2. 當(dāng)采用天然含水率土樣時，取代表性土樣250g；采用風(fēng)干試樣時，取0.5mm篩下的代表性土樣200g，分成3份，分別放入3個盛土皿中，加入不同數(shù)量的純水，使分別接近液限、塑限和二者中間狀態(tài)的含水量，調(diào)成均勻膏狀，放入調(diào)土皿，浸潤過夜。 3. 將制備的試樣充分調(diào)拌均勻，填入試樣杯中，填樣時不應(yīng)留有空隙，對較干的試樣

33、充分搓揉，密實地填入試樣杯中，填滿后刮平表面。 4. 將試樣杯放在聯(lián)合測定儀的升降座上，在圓錐上抹一薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸住圓錐。 5. 調(diào)節(jié)零點，將屏幕上的標(biāo)尺調(diào)在零位，調(diào)整升降座、使圓錐尖接觸試樣表面，指示燈亮?xí)r圓錐在自重下沉入試樣，經(jīng)5s后測讀圓錐下沉深度（顯示在屏幕上），取出試樣杯，挖去錐尖入土處的凡士林，取錐體附近的試樣不少于10g，放入稱量盒內(nèi)，測定含水率。 6. 按35的步驟分別測試其余2個試樣的圓錐下沉深度及相應(yīng)的含水率。液塑限聯(lián)合測定應(yīng)不少于三點。五、試驗注意事項1. 土樣分層裝杯時，注意土中不能留有空隙。2. 每種含水率設(shè)三個測點，取平均值作為這種含水率所對應(yīng)土的

34、圓錐入土深度，如三點下沉深度相差太大，則必須重新調(diào)試土樣。六、計算與制圖 1. 計算含水量按下式計算土的含水率： (計算至0.1) 式中 w 含水量； 鋁盒加濕土質(zhì)量（g）； 鋁盒加干土質(zhì)量（g）； 鋁盒質(zhì)量（g）。2. 繪制圓錐下沉深度h與含水量w的關(guān)系曲線 以含水量為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度為縱坐標(biāo)，在雙對數(shù)紙上繪制hw的關(guān)系曲線。如圖51所示。（1）三點連一條直線。（2）當(dāng)三點不在一直線上，通過高含水量的一點分別與其余兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應(yīng)的含水量，當(dāng)兩個含水量的差值小于2%，應(yīng)以該兩點含水量的平均值與高含水量的點連成一線。（3）當(dāng)兩個含水量的差值大于或等于2%時

35、，應(yīng)補做試驗。3. 確定液限、塑限在圓錐下沉深度h與含水量w關(guān)系圖上，查得下沉深度為17mm所對應(yīng)的含水量為液限WL；查得下沉深度為2mm所對應(yīng)的含水量為塑限WP，以百分?jǐn)?shù)表示，準(zhǔn)確至0.1。 4. 計算塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)： 液性指數(shù)： 式中 W、WL、WP分別為天然含水率、液限及塑限。51 圓錐入土深度與含水率關(guān)系圖六 壓縮試驗（杠桿式壓縮儀法）一、基本原理土的壓縮就是土在壓力作用下體積逐漸縮小的過程，壓縮試驗是將土樣放在金屬容器內(nèi)，在有側(cè)限的條件下施加壓力，觀察在不同壓力下的壓縮變形量，測定土的壓縮系數(shù)、壓縮模量、固結(jié)系數(shù)等有關(guān)壓縮性指標(biāo)，了解土的壓縮性，作為設(shè)計計算的依據(jù)。本試驗

36、采用杠桿式壓縮儀。土樣放在不能發(fā)生側(cè)向變形的壓縮環(huán)內(nèi)，在垂直壓力作用下，只有可能發(fā)生垂直方向的變形，因此，在試驗時，只要測出在相應(yīng)壓力下的垂直變形，即可求的孔隙比與壓力的關(guān)系。設(shè)壓縮前試樣的高度為h0，孔隙比為e0，試樣中土粒的凈高為hs。在某一壓力Pi作用下，其壓縮量（即垂直變形）為hi，試樣的高度由原來的h0減小到hi（如圖1），其相應(yīng)的孔隙比為： （1）因為試樣的初始孔隙比按照定義應(yīng)為 （2）圖61 壓縮過程中土樣孔隙比的變化所以 （3）而初始孔隙比e0可按下式計算 （4）式中： 土粒的比重； 壓縮前試樣的含水量； 水的密度（g/cm3）； 壓縮前試樣的密度（g/cm3）。上式h0，GS

37、為已知，需在試驗前測出，由（4）算出e0，代入（3）式算出hs，再在試驗過程中測出各級壓力Pi作用下的hi（hih0hi），代入（1）式即算出ei。二、儀器設(shè)備杠桿式壓縮儀，包括加壓及傳壓裝置，壓縮容器和百分表（精度0.01mm）；環(huán)刀，面積30cm2，高為2cm；其它 烘箱、鋁盒、切土刀、凡士林、濾紙、鐘表等三、操作步驟1.按工程需要取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動試樣。2.將環(huán)刀內(nèi)壁涂上一薄層凡士林，刃口向下，放在試樣上端表面，先用兩手將環(huán)刀輕輕地下壓，再用削土刀將上下兩端多余的土削去并與環(huán)刀齊平。3.擦凈粘在環(huán)刀外壁的土屑，稱環(huán)刀與土的重量（精確至0.1g），求得試樣在試驗前的密度，同時去環(huán)

38、刀四邊修削下來的試樣重約10g左右放入鋁盒，稱得鋁盒與土的重量后，再放入烘箱烘至恒重，再稱重量，以測得試驗前的含水量。4. 先在壓縮儀底的透水石上加儀潤濕的濾紙，再將試樣連同環(huán)刀一起推入壓縮儀內(nèi)，在套上導(dǎo)環(huán)，然后在試樣頂面再放一潤濕的濾紙，繼而加上透水石，再放上傳壓板和鋼球最后將壓縮儀放置在容器底板上。5.將壓縮儀放置到容器的底板上后，適當(dāng)移動并使傳壓板上的鋼球正好對中加壓橫梁，此時輕輕按下杠桿，使加壓橫梁正好與鋼球接觸（注意：不能使其受力），與此同時將測微表固定在表夾上并使測微表的短針正好對準(zhǔn)“5”，再將測微表上的長針調(diào)整到零。至此，試驗的準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒。6.開始加荷試驗根據(jù)實際需要確定加

39、荷級數(shù)及大小。荷重級數(shù)通常使按25、50、100、200、400（kPa）的順序施加，每級荷重的穩(wěn)定歷時，要求在一小時內(nèi)變形量不超過0.005mm。本次試驗由于受課時的限制，統(tǒng)一按50、100、200、400（kPa）等四級荷重順序施加，每級荷重的歷時為10分鐘，即每加一級荷重經(jīng)過10分鐘，記下測微表的讀數(shù)，然后加下一級荷重，余類推，直至第四級荷重施加完畢為止。四、試驗注意事項1首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，量表桿頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2加荷時，應(yīng)按順序加砝碼；試驗中不要震動實驗臺，以免指針產(chǎn)生移動。五、成果整理 1.按下式計算試

40、樣的初始孔隙比e0 式中： 土粒的比重； 壓縮前試樣的含水量； 水的密度（g/cm3）； 壓縮前試樣的密度（g/cm3）。2.計算試樣的顆粒（骨架）凈高h(yuǎn)s 式中：h0 試樣初始高度（mm）3.計算某級壓力下變形穩(wěn)定后的孔隙比ei 式中：hi 某級壓力下試樣高度的累計變形量，mm；4.計算某級壓力下的壓縮系數(shù)a 1-2和壓縮模量Es （MPa-1） （MPa-1）式中 Pi 某一級荷重值，MPa。求壓縮系數(shù)a 1-2時，統(tǒng)一規(guī)定：P1=100KPa，P2=200KPa。可以用壓縮系數(shù)a 1-2來判斷土的壓縮性：若a 1-2 0.1MPa-1，為低壓縮性；0.1MPa-1a 1-20.5MPa-

41、1，為中壓縮性；a 1-20.5MPa-1，為高壓縮性。5.作孔隙比e和壓力p的關(guān)系曲線，并將計算結(jié)果填入成果表中。以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線。七 直接剪切試驗一、試驗?zāi)康闹苯蛹羟性囼炇菧y定土的抗剪強度的一種常用方法。通常采用四個試樣為一組，分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪應(yīng)力進(jìn)行剪切，求得破壞時的剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度參數(shù)內(nèi)摩擦角和凝聚力c 。直剪試驗分為快剪（Q）、固結(jié)快剪（CQ）和慢剪（S）三種試驗方法。 二、試驗方法快剪試驗是在試樣上施加垂直壓力后，立即快速施加水平剪切力，以0.81.2mm/min的速率剪切，一般使試樣在35mi

42、n內(nèi)剪破。在整個試驗過程中，不允許試樣的原始含水率有所改變（試樣兩端用隔水紙），即在試驗過程中孔隙水壓力保持不變?？旒舴ㄟm用于測定粘性土天然強度。三、儀器設(shè)備1應(yīng)變控制式直接剪切儀：如圖71，有剪力盒、垂直加壓框架、測力計及推動機構(gòu)等。2其它：量表、砝碼等。圖71 應(yīng)變控制式直剪儀結(jié)構(gòu)示意圖1垂直變形百分表；2垂直加壓框架；3推動座；4剪切盒；5試樣；6測力計；7臺板；8杠桿；9砝碼四、試驗步驟1切取試樣：按工程需要用環(huán)刀切取一組試樣，至少四個，并測定試樣的密度及含水率。如試樣需要飽和，可對試樣進(jìn)行抽氣飽和。2安裝試樣：對準(zhǔn)上下盒，插入固定銷釘。在下盒內(nèi)放入一透水石，上覆隔水蠟紙一張。將裝有試

43、樣的環(huán)刀平口向下，對準(zhǔn)剪切盒，試樣上放隔水蠟紙一張，再放上透水石，將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀。3施加垂直壓力：轉(zhuǎn)動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，調(diào)整測力計中的量表讀數(shù)為零。順次加上蓋板、鋼珠壓力框架。每組四個試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進(jìn)行剪切。在教學(xué)上，可取四個垂直壓力分別為100、200、400kPa。4進(jìn)行剪切：施加垂直壓力后，立即拔出固定銷釘，開動秒表，以每分鐘46轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪（在教學(xué)中可采用每分鐘6轉(zhuǎn)）。使試樣在35分鐘內(nèi)剪破。如測力計中的量表指針不再前進(jìn)，或有顯著后退，表示試樣已經(jīng)被剪破。但一般宜剪至剪切變形達(dá)4mm。若量表指針再繼續(xù)增加，則剪切變形應(yīng)達(dá)6

44、mm為止。手輪每轉(zhuǎn)一圈，同時測記測力計量表讀數(shù)，直到試樣剪破為止。（注：手輪每轉(zhuǎn)一圈推進(jìn)下盒0.2毫米）。5拆卸試樣：剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中的積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力、框架、上蓋板，取出試樣。五、試驗注意事項1先安裝試樣，再裝量表。安裝試樣時要用透水石把土樣從環(huán)刀推進(jìn)剪切盒里，試驗前量表中的大指針調(diào)至零。2加荷時，不要搖晃砝碼；剪切時要拔出銷釘。六、計算及制圖1按下式計算各級垂直壓力下所測的抗剪強度：式中：f 土的抗剪強度，kPa；C 測力計率定系數(shù)，kPa/0.01mm；圖72 關(guān)系曲線R 測力計量表最大讀數(shù)，或位移4毫米時的 讀數(shù)(0.01毫米)，0.01mm。 3繪制f曲線以垂

45、直壓力為橫坐標(biāo)，以抗剪強度f為縱坐標(biāo)，縱橫坐標(biāo)必須同一比例，根據(jù)圖中各點繪制f關(guān)系曲線，該直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角，該直線在縱軸上的截距為土的凝聚力c，如圖72。八 三軸剪切試驗一、試驗?zāi)康?土的抗剪強度是指土本身所具有抵抗剪切破壞的極限強度，即土體在各向主應(yīng)力的作用下，在某一應(yīng)力面上的剪應(yīng)力（t）與法向應(yīng)力（）之比達(dá)到某一比值，土體就將沿該面發(fā)生剪切破壞。三軸剪切試驗是在三向應(yīng)力狀態(tài)下，測定土的抗剪強度參數(shù)的一種剪切試驗方法。通常用34個圓柱體試樣，分別在不同的恒定圍壓下，施加軸向壓力，進(jìn)行剪切，直至破壞；然后根據(jù)極限應(yīng)力圓包絡(luò)線，求得抗剪強度參數(shù)。二、試驗方法 根據(jù)排水條件不同，三軸剪切試

46、驗分為不固結(jié)不排水試驗（UU）、固結(jié)不排水剪切(CU)和固結(jié)排水試驗（CD）。本試驗只作部固結(jié)不排水剪切試驗。三、儀器設(shè)備 1. 應(yīng)變控制式三軸剪切儀，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)和主機組成。 2. 附屬設(shè)備：包括擊實器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓模。 3. 天平：秤量200g，感量0.01g；稱量1000g，感量0.1g。 4. 橡皮膜：應(yīng)具有彈性，厚度應(yīng)小于橡皮膜直徑的1/100，不得有漏氣孔。四、操作步驟1. 試樣制備 （1） 本試驗需要34個試樣，分別在不同周圍壓力下進(jìn)行試驗。 （2） 試樣尺寸：最小直徑為35mm，最大直徑為101mm，試樣高度宜

47、為試樣直徑的22.5倍。對于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面的試樣，試樣直徑宜大于60mm。 （3） 原狀試樣制備，應(yīng)將土切成圓柱形試樣，試樣兩端應(yīng)平整并垂直于試樣軸，當(dāng)試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時，允許用削下的余土修整，試樣切削時應(yīng)避免擾動，并取余土測定試樣的含水量。 （4） 擾動試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量，在擊實器內(nèi)分層擊實，粉質(zhì)土宜35層，粘質(zhì)土宜為58層，各層土料數(shù)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛。 （5） 對于砂土，應(yīng)先在壓力空底座上依次放上透水石、濾紙、乳膠薄膜和對開圓模筒，然后根據(jù)一定的密度要求，分三層裝入圓模筒內(nèi)擊突。如果制備飽和砂樣，可在圓模筒內(nèi)通入純水至13高，將預(yù)先煮沸的砂料

48、填入，重復(fù)此步驟，使砂樣達(dá)到預(yù)定高度，放在濾紙、透水石，頂帽，扎緊乳膠膜。為使試樣能站立，應(yīng)對試樣內(nèi)部施加0.05kgscm2(5kPa)的負(fù)壓力或用量水管降低50cm水頭即可，然后拆除對開圓模筒。 （6） 對制備好的試樣，應(yīng)量測其直徑和高度。試樣的平均直徑應(yīng)按下式計算：（式中D1，D2，D3分別為試樣上、中、下部位的直徑）取余土，測定含水率。2. 試樣的安裝 （1）在壓力室底座上依次放上不透水板、試樣及試樣帽，將橡皮膜套在試樣外，并將橡皮膜兩端與底座及試樣帽分別扎緊。 （2）裝上壓力室罩，向壓力室內(nèi)注滿純水，關(guān)排氣閥，壓力室內(nèi)不應(yīng)有殘留氣泡。并將活塞對準(zhǔn)千分表和試樣頂部。 （3） 關(guān)排水閥，

49、開周圍壓力閥，施加周圍壓力，周圍壓力值應(yīng)與工程實際荷重相適應(yīng)，最大一級周圍壓力與最大實際荷重大致相等。 （4） 轉(zhuǎn)動手輪使試樣帽與活塞及千分表接觸，裝上變形指示計，將千分表和變形指示計讀數(shù)調(diào)至零位。 3. 剪切試樣 （1）開動電機，接上離合器，剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.51.0進(jìn)行。 （2）剪切開始階段，試樣每產(chǎn)生0.30.4的軸向應(yīng)變，測記一次千分表讀數(shù)和軸向應(yīng)變值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3以后，每隔0.70.8的應(yīng)變值測記一次讀數(shù)。 （3）當(dāng)千分表讀數(shù)出現(xiàn)峰值時，剪切應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，超過5的軸向應(yīng)變?yōu)橹?。若?dāng)千分表讀數(shù)無峰值時，剪切應(yīng)進(jìn)行到軸向應(yīng)變?yōu)?520。 （4）試驗結(jié)束，關(guān)電動機，關(guān)周圍壓力閥，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除壓力室外罩，取出試樣，描述破壞特征，稱試樣質(zhì)量，并測定含水率。 （5）對其余幾個試樣，在不同圍壓下重復(fù)上述步驟進(jìn)行剪切試驗。五、試驗注意事項1試驗前，透水石要煮過沸騰把氣泡排出，橡皮膜要檢查是否有漏