土力學(xué)試驗(yàn)教程

1、試驗(yàn)課程教學(xué)大綱一、目的與要求： 土力學(xué)試驗(yàn)課程教學(xué)旨在十分密切地配合土力學(xué)理論課程的教學(xué)大綱要求，在其理論教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的基本試驗(yàn)教學(xué)課。通過(guò)這些相關(guān)試驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)，加強(qiáng)其專業(yè)理論的進(jìn)一步深化理解和掌握，提高本專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，從而為今后后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 試驗(yàn)教學(xué)要求本專業(yè)學(xué)生學(xué)好理論的同時(shí)，熟練地掌握土力學(xué)試驗(yàn)的基本原理、方法和基本儀器的操作技能，完成規(guī)定的試驗(yàn)課及試驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)填寫和整理工作。 二、試驗(yàn)內(nèi)容及提綱 土力學(xué)試驗(yàn)課內(nèi)容由八個(gè)部分組成，它們是：測(cè)定砂類土的顆粒組成，測(cè)定土的三項(xiàng)物理指標(biāo),測(cè)定土的可塑性指標(biāo)，測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)，測(cè)定土的直接剪切強(qiáng)

2、度指標(biāo)，測(cè)定土的靜三軸抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。 其具體內(nèi)容見(jiàn)下表所列： 序號(hào) 試驗(yàn)項(xiàng)目 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)主要設(shè)備 學(xué)時(shí) 1 測(cè)定砂類土的顆粒組成 篩分法 標(biāo)準(zhǔn)土壤篩、天平、砝碼等 1 2 測(cè)定土的三項(xiàng)物理指標(biāo) 環(huán)刀法、烘干法和比重瓶 環(huán)刀、鋁盒、比重瓶、天平、砝碼等 33 測(cè)定土的可塑性指標(biāo) 錐式法、搓條法 錐式液塑儀、天平、砝碼等 24 測(cè)定土的壓縮性指標(biāo) 固結(jié)儀法 三聯(lián)固結(jié)儀和砝碼 15 測(cè)定土的直接剪切強(qiáng)度指標(biāo) 直剪儀法 直接剪切儀和砝碼 16 測(cè)定土的靜三軸抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 靜三軸儀法 靜三軸儀（電動(dòng)） 2試驗(yàn)一 篩析法測(cè)定砂土的粒度成分一、試驗(yàn)?zāi)康?要測(cè)定小于某粒徑的顆?；蛄＝M占土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，以便

3、了解土的粒徑級(jí)配，并作為土的分類依據(jù)及供給土工建筑物選料之用。二、基本原理篩析法測(cè)定砂土的粒度成分，是利用一套孔徑大小不同的標(biāo)準(zhǔn)土壤篩來(lái)分離一定量的代表性砂土中與篩孔徑相應(yīng)的粒組，通過(guò)天平稱量，得其各粒組的質(zhì)量，以便計(jì)算各粒組的相對(duì)含量，進(jìn)而確定砂土的粒度成分。本試驗(yàn)方法適用于粒徑小于或等于60mm，大于0.075mm的土。三、儀器設(shè)備1標(biāo)準(zhǔn)土壤篩一套（見(jiàn)圖）粗篩：孔徑為100，80，60，40，20，10，5，2mm細(xì)篩：孔徑為2, 1, 0.25, 0.075mm本次試驗(yàn)用篩孔徑為10、5、2、1、0.5、0.25、0.075mm篩盤及底盤共計(jì)8層2托盤天平：感量1g, 稱量1000g3磁

4、體橡皮頭研棒4毛刷、鑷子、白紙、鋼直尺、糖果勺四、操作步驟1制備土樣（1）風(fēng)干土樣或烘干土樣。若土樣已干，可直接使用。（2）若試樣中有結(jié)塊時(shí)，應(yīng)將試樣倒入磁缽中，用橡皮頭研棒研磨，使結(jié)塊成為單獨(dú)的顆粒為止，但須注意不應(yīng)把顆粒研碎。2四分法選取代表樣品300g方法是：將土樣用糖果勺在白紙上拌勻呈圓錐形然后用鋼直尺以圓錐頂點(diǎn)為中心，向順時(shí)針（或逆時(shí)針）方向旋轉(zhuǎn)，使圓錐成為12cm的圓餅，然后在圓餅上用尺分為四等份，取其對(duì)角線相同的兩份，將留下的兩份樣拌勻，重復(fù)上述步驟，直至剩下的土樣滿足需要量為止。3稱量四分法選取試樣總質(zhì)量（ms），準(zhǔn)確至0.1g，并記錄之。4檢查標(biāo)準(zhǔn)土壤篩大小孔徑順序，檢查各層

5、篩子是否干凈，若有土粒需刷凈，然后將已稱量的試樣300g倒入最頂層的篩盤中，蓋好蓋，用手托住篩析，一般粗粒上盤搖晃時(shí)間35min即可，經(jīng)510min搖振，每只篩盤在相應(yīng)時(shí)間搖振后取下，在白紙上用手輕扣，搖晃，直至篩凈為止。把漏在白紙上的砂粒倒入下一層篩盤內(nèi)。如此往復(fù)操作，直至最末一層篩盤篩凈為止?？捎^看液限試驗(yàn)過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示5稱量留在各篩盤上的土粒（mi），準(zhǔn)確至0.1g，并測(cè)量試樣中最大顆粒的直徑，并記錄之。五、計(jì)算及誤差分配1計(jì)算各粒組的百分含量，準(zhǔn)確至小數(shù)后一位 式中: xi某粒組百分含量，%mi某粒組質(zhì)量，g, ms試樣質(zhì)量，g2各篩盤及底盤上土粒的質(zhì)量之和與篩前所稱試樣之質(zhì)量不得大于試

6、樣總質(zhì)量的1%，否則應(yīng)重新試驗(yàn)。若兩者差值小于試樣總質(zhì)量的1%，可視試驗(yàn)過(guò)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%。 3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。 4將試驗(yàn)成果填寫在記錄表格中，根據(jù)試樣的粒度成分定出土的名稱，繪制累積曲線，求不均勻系數(shù)（CU）和曲率系數(shù)(Cc)，并說(shuō)明土的均一性。六、注意事項(xiàng)1在篩析進(jìn)行中，尤其是將試樣由一器皿倒入另一器皿時(shí)，要避免或盡量減少微小顆粒的飛揚(yáng)。2過(guò)篩后，要檢查篩孔中是否夾有顆粒，若夾有顆粒，應(yīng)將顆粒輕輕刷下，放入該篩盤上的土樣，一并稱量。3顆粒粒徑分配曲線應(yīng)在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制，并應(yīng)取小

7、段某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比為縱坐標(biāo)，取粒徑的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)。七、思考題1“粒組”與“粒度成分”兩術(shù)語(yǔ)有何區(qū)別？2試樣數(shù)量的選取根據(jù)什么原則？3你的試驗(yàn)有無(wú)誤差？若有誤差，你是如何分配的？試驗(yàn)二 土的三相實(shí)測(cè)指標(biāo)試驗(yàn)土的三相實(shí)測(cè)指標(biāo)為土的天然密度、土的含水量、土粒密度。通過(guò)測(cè)定土的天然密度，了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其它物理性質(zhì)指標(biāo)和工程設(shè)計(jì)以及控制施工質(zhì)量之用。通過(guò)測(cè)定土的含水量，了解土的含水情況，供計(jì)算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度和其它物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。通過(guò)測(cè)定土粒密度，為計(jì)算土的孔隙比、飽和度以及為土的其它物理力學(xué)試驗(yàn)提供必須數(shù)據(jù)。 天然密度試驗(yàn)（環(huán)刀法） 天然含水量（烘

8、干法） 測(cè)定土粒密度（比重瓶法） 天然密度試驗(yàn)（環(huán)刀法）一、基本原理用已知質(zhì)量及容積的環(huán)刀切取原狀土樣，使之與其體積保持一致，定義單位體積的土的質(zhì)量即為土的密度，其計(jì)算公式如下式：式中： 土的天然密度（g/cm3）m1環(huán)刀的質(zhì)量（g） m2環(huán)刀與土樣的質(zhì)量（g） V環(huán)刀的體積（cm3） 二、儀器設(shè)備1環(huán)刀V=60cm32天平感量0.1g，稱量500g，或感量0.01,稱量2003切土刀，鋼絲鋸，凡士林，玻璃等。三、操作步驟1切取土樣：環(huán)刀刃口朝下，放在土樣表面上，用修土刀指把土樣削成略大于環(huán)刀的土樣，然后垂直向下輕壓環(huán)刀，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀為止，先削平環(huán)刀上端之余土，使土面與環(huán)刀邊緣齊平

9、，再置于玻璃板上，然后削平環(huán)刀刃口一端的余土，使與環(huán)刀刀口齊平。若兩面的土有少量剝落，可用切下的碎土渣，補(bǔ)上。2測(cè)定環(huán)刀與土樣之質(zhì)量：擦凈環(huán)刀外壁，稱量得m2，準(zhǔn)確到期0.1g。3稱量環(huán)刀質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.1g,允許誤差：±0.03g/cm3。4本次試驗(yàn)需二次平行測(cè)寂定，允許誤差0.03g/cm3。四、注意事項(xiàng)1用環(huán)刀法切取土樣時(shí)，必須嚴(yán)格步驟操作不得急于求成，用力過(guò)猛，或圖省事不削成土柱，這樣就使土樣開(kāi)裂擾動(dòng)，結(jié)果事倍功半。2修平環(huán)刀兩端余土?xí)r，不得在試樣表面往返壓抹。對(duì)于較軟的土宜先用鋼絲鋸將土樣鋸成幾段然后用環(huán)刀切取。 天然含水量（烘干法）一、基本原理土的含水量（也稱土的含水

10、率）指土在溫度100105下烘至恒重時(shí)失去的水分質(zhì)量與恒重后的干土質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。二、儀器設(shè)備1稱量鋁盒，削土刀2烘箱，干燥器三、操作步驟本次試驗(yàn)為平行測(cè)定，允許誤差±0.5%計(jì)算式如下：式中：W土的含水率（%）m1稱量盒加溫土之質(zhì)量（%）m2稱量盒加干之質(zhì)量（g）m0稱量盒之質(zhì)量（g）計(jì)算精度（0.1%）四、注意事項(xiàng)1打開(kāi)土樣后，應(yīng)立即取樣稱濕土質(zhì)量，以免水分蒸發(fā)。2土樣必須按要求烘至恒重，否則影響測(cè)度試精度。五、思考題1根據(jù)試驗(yàn)室測(cè)定的土粒密度、土的密度、含水量，如何計(jì)算干密度、孔隙比、飽和度？2干密度能夠?qū)崪y(cè)嗎？ 測(cè)定土粒密度（比重瓶法）一、基本原理土粒的密度（比重）

11、是指土在溫度100105下烘至恒重時(shí)的干土質(zhì)量與同體積蒸餾水在4時(shí)質(zhì)量的比值。本次試驗(yàn)主題詞：比重瓶法；土粒密度二、儀器設(shè)備1分析天平，稱量200g，感量0.01g或0.001g。2真空抽氣設(shè)備，溫度計(jì)，比重瓶100cm3或50cm3，烘箱，蒸餾水。三、操作步驟1土樣的制備取有代表性的風(fēng)干土樣約100g，充分研散并全部過(guò)2mm的篩。將過(guò)篩的樣品及洗凈的比重瓶在100105下烘干，取出放置干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱重。2測(cè)定干土的質(zhì)量稱烘干土15g通過(guò)漏斗傾入已知容量的烘干的比重瓶中，然后在分析天平上稱得瓶加干土質(zhì)量，精確至0.01g或0.001g，減去瓶的質(zhì)量即得土粒質(zhì)量md。3抽氣將盛有土樣及裝

12、半滿蒸餾水之比重瓶放在真空缸內(nèi)，抽氣1小時(shí)。注意抽盡空氣。4將抽氣后的比重小心裝滿蒸餾水，并加蓋，恒溫至室溫即可，并稱量之（0.01g或0.001g）。注意擦凈比重瓶外緣。5測(cè)定瓶加水之質(zhì)量?jī)A倒稱量后的瓶加水加土，洗凈后裝滿蒸餾水，注意擦凈比重瓶外緣，然后稱量之，得瓶加水之質(zhì)量mbw。6計(jì)算土粒的密度式中：s-土粒之密度（g/cm3）md-土粒之質(zhì)量（g）mbw-比重瓶+水（g）mbws-比重瓶+水+土總質(zhì)量（g）w-4時(shí)蒸餾水的密度（g/cm3）7本次試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行測(cè)定，試驗(yàn)允許誤差±0.02g/cm3四、注意事項(xiàng)1煮沸（或抽氣）排氣時(shí)，必須防止懸液濺出瓶外，火力要小，并防止煮

13、干。必須將土中氣體排盡，否則影響試驗(yàn)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，測(cè)定mbw及mbws時(shí)，必須將比重瓶外水分擦干。4若用長(zhǎng)勁式比重瓶，液體灌滿比重瓶時(shí)，液面位置前后幾次應(yīng)一致，以彎液面下緣為準(zhǔn)。五、思考題1土中空氣如不排除，所得土粒比重偏大還是偏??？為什么？2在測(cè)定粘粒含量多的土粒比重時(shí)用蒸餾水測(cè)得的結(jié)果是偏大還是偏??？為什么？試驗(yàn)三 測(cè)定粘性土的液限、塑限含水率I 測(cè)定粘性土的液限含水率（錐式儀法）一、基本原理粘性土處于液態(tài)到塑態(tài)的物理稠度狀態(tài)時(shí)，平衡錐下沉10mm，并延時(shí)15sec不變，即為土的液限含水率。本次試驗(yàn)主題詞：液態(tài)；塑態(tài)；液限含水率；錐式儀法二、儀器

14、設(shè)備1錐式液限一套（質(zhì)量76g，角度30 °）2. 分析天平（1%或1）3鋁合，烘箱，調(diào)土刀，凡士林三、操作步驟1將試樣（已備）調(diào)至成一定稠度狀態(tài)（不宜太濕）用刀反復(fù)調(diào)制均勻。2在試樣杯內(nèi)，填入試樣（先四過(guò)后中間）壓密并刮平。3手持平衡錐上端，自由落體（錐尖接觸土體表面），放錐，下沉10mm。并延時(shí)15sec，即為土的液限（錐尖涂抹薄層凡士林）。 4重復(fù)上述操作，測(cè)第二次，做平行測(cè)定。5 在100105溫度下，經(jīng)6h以上溫度恒溫烘干，稱量之（0.01或0.001g）。 可觀看液限試驗(yàn)過(guò)程錄象與動(dòng)畫(huà)演示四、計(jì)算及試驗(yàn)誤差式中：WL-土的液限含水率（%）m1-濕土+盒的質(zhì)量（g）m2-干

15、土+盒的質(zhì)量（g）ms-干土的質(zhì)量（g）本次試驗(yàn)需二次平行測(cè)定，允許誤差±1%。五、注意事項(xiàng)1若調(diào)制土樣含水量過(guò)大，只許在空氣中晾干或用吹風(fēng)機(jī)吹干，也可用調(diào)土刀攪拌或用手搓捏，切不能加干土或放在電爐上烘烤。2放堆時(shí)要平穩(wěn)，避免產(chǎn)生沖擊力。3從試杯中取出土樣時(shí)，必須將沾有凡士林的土棄掉，方能重新調(diào)制或者取樣測(cè)含水量。六、思考題1平衡錐放入土中時(shí)，為何不能隨意放下？2放錐后土面發(fā)生什么樣的變化？ 測(cè)定粘性土的塑限含水率（搓滾法）一、基本原理粘性土處于塑態(tài)至半固態(tài)的界限含水率，即土的塑限。本試驗(yàn)用搓條法。本次試驗(yàn)主題詞：塑態(tài)；固態(tài)；塑限含水率；搓條法二、儀器設(shè)備1毛玻璃板2其他如用液限試驗(yàn)

16、。三、操作步驟1將不粘手的試樣（已備）放在毛玻璃板上來(lái)回輕輕反復(fù)捏，壓，搓滾，至3mm斷裂垂直裂紋的土條。2裝入搓好的土條約8-10條入鋁盒內(nèi)（半滿即可）并稱量之（0.01或0.001g）。3在100105溫度下，經(jīng)6h以上恒溫溫度烘干，并稱量之（0.01或0.001g）。4計(jì)算及試驗(yàn)誤差：式中：Wp土的塑限含水率（%）m1濕土+盒之質(zhì)量（g）m2干土+盒之質(zhì)量（g）ms干土之質(zhì)量（g）本次試驗(yàn)需二次平行測(cè)定，允許誤差±1% 計(jì)算液限、塑限及塑性指數(shù)，并按規(guī)范要求定出土名，按液性指數(shù)，確定土的稠度狀態(tài)。 式中: IP土的塑性指數(shù)（%） IL土的液性指數(shù)（一） 可觀看液限試驗(yàn)過(guò)程錄象

17、四、注意事項(xiàng)1搓滾土條時(shí)必須用力均勻，以手掌輕壓，不得作無(wú)壓滾動(dòng)，應(yīng)防止土條產(chǎn)生中空現(xiàn)象，所以搓滾前土團(tuán)必須經(jīng)過(guò)充分的揉捏。2土條在數(shù)處同時(shí)產(chǎn)生裂紋始達(dá)塑限，如僅有一條斷裂可能由于用力不均而產(chǎn)生的裂紋必須呈螺紋狀。五、思考題1為什么搓滾土條規(guī)定為3mm粗細(xì)？為什么搓滾到規(guī)定狀態(tài)即認(rèn)為過(guò)到塑限？2如土樣含水量大于塑限而需吹風(fēng)時(shí)，為什么不能向試樣中加干土以減少含水量？試驗(yàn)四 土的常規(guī)壓縮實(shí)驗(yàn)（杠桿式壓縮法）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(guò)程，壓縮試驗(yàn)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就變形量，以測(cè)定土的壓縮系數(shù)，壓縮模量等有關(guān)壓縮指標(biāo)，了

18、解土的壓縮特性，作為設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)。本次試驗(yàn)主題詞：壓縮；孔隙比；有側(cè)限；垂直方向雙面排水；快速法二、儀器設(shè)備三聯(lián)杠桿壓縮儀，百分表，濾紙，秒表等。 三、操作步驟1首先檢查壓縮容器及設(shè)備是否齊全，然后將大護(hù)環(huán)、大透水石下護(hù)環(huán)按順序放好，將濾紙放上，把切好的土樣連同環(huán)刀放入壓縮盒內(nèi)（環(huán)刀刃口朝下）在套上小護(hù)環(huán)放濾紙及透水石加壓縮盒蓋。2檢查儀器是否靈敏，后將裝好土樣的壓縮盒放入儀器內(nèi)，調(diào)整杠桿水平，裝上百分表。3施加予壓，以保證試樣與儀器上下之間各個(gè)部位接觸良好（施加1kPa的預(yù)壓或手指輕點(diǎn)擊），然后調(diào)整百分表至零位。4加壓。一般按照0.05、0.1、0.2、0.3、0.4MPa順序加壓，每級(jí)按1

19、5min讀數(shù)一次（此為按學(xué)時(shí)數(shù)靈活掌握），在每次加壓后應(yīng)立即調(diào)整杠桿之水平。5當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，先退去荷載，后拆除百分表，再取出土樣，并將儀器擦凈?？蛇M(jìn)一步觀看液限試驗(yàn)過(guò)程錄象與動(dòng)畫(huà)演示 四、計(jì)算及試驗(yàn)誤差計(jì)算試樣的初始孔隙比e0 式中： w水的密度，g/cm3GS土的比重；0試樣的初始密度，g/cm3W0試樣初始含水量。各級(jí)荷載下的孔隙比ei 式中：h0試樣的高度為20mm。 壓縮系數(shù)av:壓縮模量Es 介紹高壓固結(jié)儀，求前期固結(jié)壓力。高壓固結(jié)系測(cè)定土的前期固結(jié)壓力指標(biāo)等。其加壓荷載可加至>400 kPa，必要時(shí)，可作回彈試驗(yàn)（即卸荷試驗(yàn)），用于求回彈系數(shù)。五、注意事項(xiàng)1切削試樣時(shí)，應(yīng)十

20、分耐心操作，盡量避免破壞土的結(jié)構(gòu)，邊削邊壓環(huán)刀，不允許直接將環(huán)刀壓入土中。2在削去環(huán)刀兩端余土?xí)r不允許用刀來(lái)回涂抹土面，避免孔隙被堵塞。 3不要振碰壓縮臺(tái)及周圍地面，加荷或卸荷時(shí)均應(yīng)輕放或輕取砝碼，以避免沖擊力。六、思考題1快速壓縮法根據(jù)什么原理求得變形量？2土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)有什么不同？在壓力較低的情況下能否求得壓縮指數(shù)？試驗(yàn)五 土的直接剪切試驗(yàn)一、基本原理直接剪切試驗(yàn)的原理是根據(jù)庫(kù)倫定律，土的內(nèi)摩擦力與剪切面上的法向壓力成正比，將同一種土制備成幾個(gè)土樣，分別在不同的法向壓力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得其剪壞時(shí)剪應(yīng)力，即為抗剪強(qiáng)度f(wàn)，然后根據(jù)剪切定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和c。本

21、次試驗(yàn)主題詞：法向應(yīng)力；剪應(yīng)力；抗剪強(qiáng)度；快剪法；慢剪法，固結(jié)快剪法。二、儀器設(shè)備目前廣泛使用杠桿式應(yīng)變式直剪儀，示意圖如下。試驗(yàn)設(shè)備包括：試樣盒（分上、下兩部分，上盒固定，下盒放在鋼珠上，可以在水平方向滑動(dòng)）、百分表（用以量測(cè)豎直變形）、加荷框架（采用杠桿傳動(dòng)的加荷方法，杠桿比為1:10）、推動(dòng)座、剪切容器、測(cè)力計(jì)（亦稱應(yīng)力環(huán)）、環(huán)刀（內(nèi)徑6.18cm、高20cm）、切土工具、濾紙（蠟紙）、毛玻璃板、秒表及潤(rùn)滑油等。直剪儀設(shè)備剪切容器與應(yīng)力環(huán) 三、操作步驟1切取土樣，按照要求切取3-4個(gè)原狀土樣2儀器檢查。上下盒間接觸及盒內(nèi)應(yīng)涂抹凡士林，以減少阻力，百分表是否靈敏，插銷是否失靈，鋼珠是否脫落

22、。3安裝試樣對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定銷，在下盒內(nèi)放入透水石一塊，放入蠟紙一張，將帶有土樣的環(huán)刀、刃口朝上、對(duì)準(zhǔn)盒口，將試樣推入盒內(nèi)，然后在試驗(yàn)樣上放上蠟紙、透水石及盒蓋，裝入儀器內(nèi)，加上壓力，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，讓其接觸，撥掉插銷，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。4垂直加壓。一般垂直壓力分別為0.1、0.2、0.3、0.4 MPa，若土質(zhì)松軟，可調(diào)整加壓荷載，以免擠出。5水平剪切。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量力環(huán)接觸。調(diào)整量力環(huán)中的百分表讀數(shù)為零。拔出固定銷，開(kāi)動(dòng)秒表，固結(jié)快剪和快剪法以每分鐘6轉(zhuǎn)勻速旋轉(zhuǎn)手輪，使試樣在3-5分鐘內(nèi)剪壞。如量力環(huán)中百分表指針不再前進(jìn)，或者顯著后退，表示試樣已剪壞。若百分表讀數(shù)無(wú)峰值，則剪切變形

23、達(dá)6mm才能停止。同時(shí)測(cè)記手輪轉(zhuǎn)數(shù)n和量力環(huán)測(cè)微表讀數(shù)R0。慢剪法剪切速率應(yīng)小于0.02mm/min，一般采用電動(dòng)裝置?？捎^看試驗(yàn)過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示 需要更進(jìn)一步了解直剪試驗(yàn)的操作過(guò)程，可觀看錄象資料四、計(jì)算及試驗(yàn)誤差1、根據(jù)下式計(jì)算測(cè)得剪應(yīng)力 式中:剪應(yīng)力，kPaKl量力環(huán)率定系數(shù)，N/0.01mmR百分表讀數(shù)，0.01mm剪位移，0.01mmn手輪轉(zhuǎn)數(shù)A試樣初始湯面積，cm2L手輪轉(zhuǎn)一圈的位移量，0.01mm。2、繪制剪應(yīng)力（）與剪位移（L）的關(guān)系曲線圖。3、繪制-關(guān)系曲線。由曲線圖確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、。五、注意事項(xiàng)1同一組的幾個(gè)試樣應(yīng)是同一層土，密度值不應(yīng)超過(guò)允許誤差。2畫(huà)-曲線時(shí)，縱橫坐

24、標(biāo)分度值要統(tǒng)一（如1cm都代表100kPa）。試驗(yàn)六 土的靜三軸剪切試驗(yàn)一、基本原理三軸壓縮試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法。它通常用3-4個(gè)圓柱形試樣，分別在不同的恒定周圍壓力（3）下，施加軸向壓力，即主應(yīng)力差（1-3），進(jìn)行剪切直到破壞；然后根據(jù)摩爾-庫(kù)倫理論，求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。適用于測(cè)定細(xì)粒土及砂類土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)及有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。本次試驗(yàn)主題詞：周圍壓力；軸向壓力；不固結(jié)不排水剪；固結(jié)不排水剪；固結(jié)排水剪。二、儀器設(shè)備、三、操作步驟、四、成果整理、五、注意事項(xiàng)二、儀器設(shè)備1三軸壓縮議：應(yīng)變控制式，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)和主機(jī)組成。三軸壓縮儀示意圖照片2附屬設(shè)

25、備：包括擊實(shí)器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對(duì)開(kāi)圓模。 3天平：稱量200g，感量0.019；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1100，不得有漏氣孔。 三、操作步驟試樣的制備： （1）將制備成大于試樣直徑和高度的毛坯，放在切土器內(nèi)用鋼絲鋸和修土刀，制備成所要求規(guī)格的試樣（2）試樣飽和一般采用真空抽氣飽和法，將切好的試樣裝入飽和器后，先浸沒(méi)在帶有清水的真空飽和缸內(nèi)，連續(xù)真空抽氣2-4小時(shí)（粘土），然后停止抽氣，靜置12小時(shí)左右即可。 （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(shí)，允

26、許用削下的余土修整，試樣切削時(shí)應(yīng)避免擾動(dòng)，并取余土測(cè)定試樣的含水量。 （4）擾動(dòng)試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量，在擊實(shí)器內(nèi)分層擊實(shí)，粉質(zhì)土宜為3一5層，粘質(zhì)土宜為5一8層，各層土料數(shù)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛。 （5）對(duì)于砂性土應(yīng)先在壓力室底座全依次放上不透水板，橡皮膜和對(duì)開(kāi)圓膜。將砂料填入對(duì)開(kāi)圓膜內(nèi)，分三層按預(yù)定干密度擊實(shí)。當(dāng)制備飽和試樣時(shí)，在對(duì)開(kāi)圓膜內(nèi)注入純水至13高度，將煮沸的砂料分三層填入，達(dá)到預(yù)定高度。放上不透水板、試樣帽，扎緊橡皮膜。對(duì)試樣內(nèi)部施加5KPa負(fù)壓力使試樣能站立，折除對(duì)開(kāi)圓膜。 （6）對(duì)制備好的試樣，應(yīng)量測(cè)其直徑和高度。 試樣的安裝： （1）檢查壓力管線，并連接管

27、線。（2）打開(kāi)試樣底座的開(kāi)關(guān)，使量管里的水緩緩地流向底座，并依次放上透水石和濾紙，待氣泡排除后，在放上試樣，試樣周圍貼上濾紙條，關(guān)閉底座開(kāi)關(guān)。（3）把已檢查過(guò)的橡皮薄膜套在膜筒上，兩端翻起，用吸球從氣嘴中不斷吸氣，使橡皮膜帖于筒壁，小心將它套在土樣外面，然后讓氣嘴放氣，使橡皮膜緊帖試樣周圍，翻起橡皮膜兩端，扎緊橡皮膜。（4）把土樣裝入壓力室。（5）安裝軸向位移傳感器。試樣排水固結(jié)步驟：1、施加周圍壓力；2、開(kāi)孔隙水壓力閥，測(cè)定孔隙水壓力。開(kāi)排水閥。當(dāng)需測(cè)定排水過(guò)程時(shí)，測(cè)記排水管水面及孔隙水壓力值，直至孔隙水壓力消散95以上。固結(jié)完成后，關(guān)排水閥，測(cè)記排水管讀數(shù)和孔隙水壓力讀數(shù)。試樣剪切步驟：

28、1、關(guān)孔隙水壓力閥，微調(diào)壓力機(jī)升降臺(tái)，使活塞與試樣接觸，此時(shí)軸向變形百分表的變化值為試樣固結(jié)時(shí)的高度變化。2、將軸向測(cè)力計(jì)、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零。選擇剪切應(yīng)變速率，進(jìn)行剪切。粘質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.050.1；粉質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.10.5。 測(cè)記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)電動(dòng)機(jī)和各閥門，開(kāi)排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量并測(cè)定含水量。 3、破壞后的試樣?？煞譃槿N具體的方法：1固結(jié)不排水試驗(yàn)（點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫(huà)演示）土樣安裝好后進(jìn)行固結(jié)，在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始剪切。剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.51.0。試樣每產(chǎn)生0.30.4的軸向應(yīng)變，測(cè)計(jì)一次測(cè)力計(jì)讀數(shù)和軸向變形值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3，每隔0.70.8的應(yīng)變值測(cè)記一次讀數(shù)。2不固結(jié)不排水試驗(yàn)（點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫(huà)演示）土樣安裝好后不進(jìn)行固結(jié)，直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始剪切。剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.51.0。試樣每產(chǎn)生0.30.4的軸向應(yīng)變，測(cè)計(jì)一次測(cè)力計(jì)讀數(shù)和軸向變形值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3，每隔0.70.8的應(yīng)變值測(cè)記一次讀數(shù)。3固結(jié)排水試驗(yàn)（點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫(huà)演示）試樣的安裝、固結(jié)和剪切，與固結(jié)不排水試驗(yàn)的相應(yīng)步驟相同，但在剪切過(guò)程中應(yīng)打開(kāi)排水閥，剪切速