關(guān)于公路工程土工試驗(yàn)的教案

土力學(xué)學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)多媒媒體教教學(xué)課課件大連民民族學(xué)學(xué)院綜綜合實(shí)實(shí)驗(yàn)中中心土工試試驗(yàn)Soilexperiments1土的密密度試試驗(yàn)2土土的的含水水量試試驗(yàn)3土土的的液塑塑限試試驗(yàn)4土的固固結(jié)試試驗(yàn)5土土的的直剪剪試驗(yàn)驗(yàn)6土土的三三軸剪剪切試試驗(yàn)1土土的的密度度試驗(yàn)驗(yàn)densitytest目的objectives測(cè)定土土在天天然狀狀態(tài)下下單位位體積積的質(zhì)質(zhì)量?jī)x器設(shè)設(shè)備apparatus①符合合規(guī)定定要求求的環(huán)環(huán)刀；；②精度度為0.01g的天天平；；③其他他：切切土刀刀，凡凡士林林等。。（1））測(cè)出出環(huán)刀刀的容容積V，在天天平上上稱環(huán)環(huán)刀質(zhì)質(zhì)量m1。（2））取直直徑和和高度度略大大于環(huán)環(huán)刀的的原狀狀土樣樣或制制備土土樣。。（3）環(huán)刀刀取土：在在環(huán)刀內(nèi)壁壁涂一薄層層凡士林，，將環(huán)刀刃刃口向下放放在土樣上上，隨即將將環(huán)刀垂直直下壓，邊邊壓邊削，，直至土樣樣上端伸出出環(huán)刀為止止。將環(huán)刀刀兩端余土土削去修平平（嚴(yán)禁在在土面上反反復(fù)涂抹）），然后擦擦凈環(huán)刀外外壁。（4）將取取好土樣的的環(huán)刀放在在天平上稱稱量，記下下環(huán)刀與濕濕土的總質(zhì)質(zhì)量m2操作步驟procedure計(jì)算土的密密度①密度試驗(yàn)應(yīng)應(yīng)進(jìn)行2次次平行測(cè)定定，兩次測(cè)測(cè)定的差值值不得大于于0.03g/cm3，取兩次試試驗(yàn)結(jié)果的的算術(shù)平均均值；②密度計(jì)算算準(zhǔn)確至0.01g/cm3要求2土的含水量量試驗(yàn)用烘干法測(cè)測(cè)定土的含含水率目的①烘箱：采采用電熱烘烘箱；②天天平：稱量量200g,分度值值0.01g；③其其他：干燥燥器，稱量量盒。儀器設(shè)備（1）取代代表性試樣樣，粘性土土為15——30g，，砂性土、、有機(jī)質(zhì)土土為50g，放入入質(zhì)量為m0的稱量盒內(nèi)內(nèi)，立即蓋蓋上盒蓋，，稱濕土加加盒總質(zhì)量量m1，精確至0.01g。（2）打開開盒蓋，將將試樣和盒盒放入烘箱箱，在溫度度105———110℃的恒溫溫下烘干。。烘干時(shí)間間與土的類類別及取土土數(shù)量有關(guān)關(guān)。粘性土土不得少于于8小時(shí)；；砂類土不不得少于6小時(shí)；對(duì)對(duì)含有機(jī)質(zhì)質(zhì)超過10%的土，，應(yīng)將溫度度控制在65——70℃的的恒溫下烘烘至恒量。。（3）將烘烘干后的試試樣和盒取取出，蓋好好盒蓋放入入干燥器內(nèi)內(nèi)冷卻至室室溫，稱干干土加盒質(zhì)質(zhì)量m2為，精確至至0.01g。操作步驟計(jì)算土的含含水量（1）計(jì)算算準(zhǔn)確至0.1%；；（2）本試試驗(yàn)需進(jìn)行行2次平行行測(cè)定，取取其算術(shù)平平均值，允允許平行差差值應(yīng)符合合下表規(guī)定定。要求含水率（%）小于1010—40大于40允許平行差值（%）0.51.02.03土的液限、、塑限試驗(yàn)驗(yàn)測(cè)定細(xì)粒土土的液限、、塑限，計(jì)計(jì)算塑性指指數(shù)、給土土分類定名名，共設(shè)計(jì)計(jì)、施工使使用。目的①液塑限聯(lián)聯(lián)合測(cè)定儀儀：圓錐儀儀、讀數(shù)顯顯示；②試樣杯：：直徑40—50mm，高30—40mm；③天平：稱稱量200g，分度度值0.01g；④④其他：烘烘箱、干燥燥器、鋁盒盒、調(diào)土刀刀、孔徑0.5mm的篩、凡凡士林等。。儀器設(shè)備液限錐式儀儀液塑限聯(lián)合合測(cè)定儀（1）當(dāng)采采用天然含含水量的土土樣時(shí)，應(yīng)應(yīng)剔除大于于0.5mm的顆粒粒，然后分分別按接近近液限、塑塑限和二者者之間狀態(tài)態(tài)制備不同同稠度的土土膏，靜置置濕潤(rùn)。靜靜置時(shí)間可可視原含水水量的大小小而定。當(dāng)當(dāng)采用風(fēng)干干土樣時(shí)，，取過0.5mm篩篩的代表性性土樣約200g，，分成3份份，分別放放入3個(gè)盛盛土皿中，，加入不同同數(shù)量的純純水，使分分別接近液液限、塑限限和二者中中間狀態(tài)的的含水量，，調(diào)成均勻勻土膏，然然后放入密密封的保濕濕缸中，靜靜置24小小時(shí)。（2）將制制備好的土土膏用調(diào)土土刀調(diào)拌均均勻，密實(shí)實(shí)地填入試試樣杯中，，應(yīng)使空氣氣逸出。高高出試樣杯杯的余土用用刮土刀刮刮平，隨即即將試樣杯杯放在儀器器底座上。。（3）取圓圓錐儀，在在錐體上涂涂以薄層凡凡士林，接接通電源，，使電磁鐵鐵吸穩(wěn)圓錐錐儀。（4）調(diào)節(jié)節(jié)屏幕準(zhǔn)線線，使初讀讀數(shù)為零。。調(diào)節(jié)升降降座，使圓圓錐儀錐角角接觸試樣樣面，指示示燈亮?xí)r圓圓錐在自重重下沉入試試樣內(nèi)，經(jīng)經(jīng)5秒后立立即測(cè)讀圓圓錐下沉深深度。（5）取下下試樣杯，，然后從杯杯中取10g以上的的試樣2個(gè)個(gè)，測(cè)定含含水率。（6）按（（2）-（（5）的步步驟，測(cè)試試其余2個(gè)個(gè)試樣的圓圓錐下沉深深度和含水水率。操作步驟計(jì)算與制圖圖（1）計(jì)算算含水量（2）繪制制圓錐下沉沉深度h與與含水水量w的關(guān)關(guān)系曲線計(jì)算含水量量：①三點(diǎn)連一一條直線。。②當(dāng)三點(diǎn)不不在一直線線上，通過過高含水量量的一點(diǎn)分分別與其余余兩點(diǎn)連成成兩條直線線，在圓錐錐下沉深度度為2mm處查得相相應(yīng)的含水水量，當(dāng)兩兩個(gè)含水量量的差值小小于2%，，應(yīng)以該兩兩點(diǎn)含水量量的平均值值與高含水水量的點(diǎn)連連成一線。。③當(dāng)兩個(gè)含含水量的差差值大于或或等于2%時(shí)，應(yīng)補(bǔ)補(bǔ)做試驗(yàn)。。（3）確定定液限、塑塑限在圓錐下沉沉深度h與與含水量w關(guān)系圖上上，查得下下沉深度為為17mm所對(duì)應(yīng)的的含水量為為液限wL；查得下沉沉深度為2mm所對(duì)對(duì)應(yīng)的含水水量為塑限限wP，以百分?jǐn)?shù)數(shù)表示，取取整數(shù)。塑性指數(shù)：：液性指數(shù)：：（4）計(jì)算算塑性指數(shù)數(shù)和液性指指數(shù)4土的的固結(jié)試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定試樣在在側(cè)限與軸軸向排水條條件下的變變形和壓力力的關(guān)系，，變形和時(shí)時(shí)間的關(guān)系系，以便計(jì)計(jì)算土的壓壓縮系數(shù)、、壓縮指數(shù)數(shù)、壓縮模模量、固結(jié)結(jié)系數(shù)及原原狀土的先先期固結(jié)壓壓力等。快速固結(jié)法法：規(guī)定試試樣在各級(jí)級(jí)壓力下的的固結(jié)時(shí)間間為1小時(shí)時(shí)，僅在最最后一級(jí)壓壓力下除測(cè)測(cè)記1小時(shí)時(shí)的量表讀讀數(shù)外，還還應(yīng)測(cè)讀達(dá)達(dá)壓縮穩(wěn)定定時(shí)的量表表讀數(shù)。方法①三聯(lián)固結(jié)結(jié)儀；②刮刮土刀、天天平、秒表表等儀器設(shè)備三聯(lián)固結(jié)儀基本原理Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮縮前后變形形量為s，整個(gè)過程程中土粒體體積和底面面積不變土粒高度在在受壓前后后不變整理其中p根據(jù)不同壓壓力p作用下，達(dá)達(dá)到穩(wěn)定的的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓壓縮曲線操作步驟（1）按要要求取原狀狀樣或制備備擾動(dòng)土樣樣。（2）取環(huán)環(huán)刀樣，測(cè)測(cè)試驗(yàn)前的的密度與含含水量。（3）在固固結(jié)儀底的的透水石上上放一濾紙紙，將環(huán)刀刀和土樣放放入壓縮儀儀，套上導(dǎo)導(dǎo)環(huán)，在土土樣頂面放放上濾紙，，再加上透透水石，繼繼而放上傳傳壓板與鋼鋼球，最后后將固結(jié)儀儀放在容器器板上。（4）安裝裝測(cè)微表并并調(diào)零（5）加荷荷。按50、100、200、400（kpa)四級(jí)荷荷重加荷，，每級(jí)荷載載歷時(shí)10分鐘，即即每級(jí)荷重重加上10分鐘時(shí)，，記測(cè)微表表讀數(shù)一次次，然后加加下一級(jí)荷荷載，依些些類推，直直到第四級(jí)級(jí)荷載施加加完畢為止止。1．首先裝裝好試樣，，再安裝量量表。在裝裝量表的過過程中，小小指針需調(diào)調(diào)至整數(shù)位位，大指針針調(diào)至零，，量表?xiàng)U頭頭要有一定定的伸縮范范圍，固定定在量表架架上。2．加荷時(shí)時(shí)，應(yīng)按順順序加砝碼碼；試驗(yàn)中中不要震動(dòng)動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，，以免指針針產(chǎn)生移動(dòng)動(dòng)。注意事項(xiàng)成果整理（1）按下下式計(jì)算土土的初始孔孔隙比2.計(jì)算試試樣的顆粒粒（骨架））凈高h(yuǎn)s式中：h0—試樣初初始高度（（mm）3.計(jì)算某某級(jí)壓力下下變形穩(wěn)定定后的孔隙隙比ei（MPa-1）式中Pi—某一級(jí)級(jí)荷重值，，MPa。。—某級(jí)壓力下試樣高度的累計(jì)變形量，mm；

式中：4.計(jì)算某某級(jí)壓力下下的壓縮系系數(shù)a1-2和壓壓縮模量Es（MPa））5.作孔隙隙比e和壓壓力p的關(guān)關(guān)系曲線以孔隙比e為縱坐標(biāo)標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)標(biāo)，繪制孔孔隙比與壓壓力的關(guān)系系曲線。5土的的直剪試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)康闹苯蛹羟性囼?yàn)驗(yàn)是測(cè)定土的的抗剪強(qiáng)度的的一種常用方方法。通常采采用4個(gè)試樣樣，分別在不不同的垂直壓壓力p下，施施加水平剪切切力進(jìn)行剪切切，測(cè)得剪切切破壞時(shí)的剪剪應(yīng)力τ。然后根據(jù)庫(kù)庫(kù)侖定律確定定土的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c。?？旒簦涸谠嚇由鲜┘蛹哟怪眽毫蠛罅⒓纯焖偈┦┘铀郊魬?yīng)應(yīng)力。固結(jié)快剪：在試樣上施施加垂直壓力力，待試樣排排水固結(jié)穩(wěn)定定后，快速施施加水平剪應(yīng)應(yīng)力。慢剪：在試樣上施施加垂直壓力力及水平剪應(yīng)應(yīng)力的過程中中，均使試樣樣排水固結(jié)。。方法固結(jié)快剪試驗(yàn)驗(yàn)儀器設(shè)備（1）應(yīng)變控控制式直剪儀儀：剪切盒、、垂直加壓框框架、測(cè)力計(jì)計(jì)、推動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)等；（2）位移計(jì)計(jì)（百分表））：量程5~10mm,分度值0.01mm；；（3）天平、、環(huán)刀、削土土刀、飽和器器、秒表、濾濾紙、直尺等等。1.切取試樣：按工程需要用用環(huán)刀切取一一組試樣，至至少四個(gè)，并并測(cè)定試樣的的密度及含水水率。2.安裝試樣：對(duì)準(zhǔn)上下盒，，插入固定銷銷釘。在下盒盒內(nèi)放入一透透水石，上覆覆隔水蠟紙一一張。將裝有有試樣的環(huán)刀刀平口向下，，對(duì)準(zhǔn)剪切盒盒，試樣上放放隔水蠟紙一一張，再放上上透水石，將將試樣徐徐推推入剪切盒內(nèi)內(nèi)，移去環(huán)刀刀。3.施加垂直壓力力：轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，，使上盒前端端鋼珠剛好與與測(cè)力計(jì)接觸觸，調(diào)整測(cè)力力計(jì)中的量表表讀數(shù)為零。。順次加上蓋蓋板、鋼珠壓壓力框架。每每組四個(gè)試樣樣，分別在四四種不同的垂垂直壓力下進(jìn)進(jìn)行剪切。在在教學(xué)上，可可取四個(gè)垂直直壓力分別為為100、200、400kPa。。操作步驟4．進(jìn)行剪切：施加垂直壓壓力后，立即即拔出固定銷銷釘，開動(dòng)秒秒表，以每分分鐘4～6轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的均勻速率率旋轉(zhuǎn)手輪（（在教學(xué)中可可采用每分鐘鐘6轉(zhuǎn)）。使使試樣在3～～5分鐘內(nèi)剪剪破。如測(cè)力力計(jì)中的量表表指針不再前前進(jìn)，或有顯顯著后退，表表示試樣已經(jīng)經(jīng)被剪破。但但一般宜剪至至剪切變形達(dá)達(dá)4mm。若若量表指針再再繼續(xù)增加，，則剪切變形形應(yīng)達(dá)6mm為止。手輪輪每轉(zhuǎn)一圈，，同時(shí)測(cè)記測(cè)測(cè)力計(jì)量表讀讀數(shù)，直到試試樣剪破為止止。（注：手手輪每轉(zhuǎn)一圈圈推進(jìn)下盒0.2毫米））。5．拆卸試樣：剪切結(jié)束后后，吸去剪切切盒中的積水水，倒轉(zhuǎn)手輪輪，盡快移去去垂直壓力、、框架、上蓋蓋板，取出試試樣。1．先安裝試樣樣，再裝量表表。安裝試樣樣時(shí)要用透水水石把土樣從從環(huán)刀推進(jìn)剪剪切盒里，試試驗(yàn)前量表中的大大指針調(diào)至零零。2．加荷時(shí)，不要搖搖晃砝碼；剪切時(shí)要拔出出銷釘。注意事項(xiàng)成果整理1．按下式計(jì)計(jì)算各級(jí)垂直直壓力下所測(cè)測(cè)的抗剪強(qiáng)度度：式中：τf—土的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度，kPa；C—測(cè)力計(jì)率定定系數(shù)，kPa/0.01mm；R—測(cè)力計(jì)量表表最大讀數(shù)，，或位移4毫毫米時(shí)的讀數(shù)(0.01毫米)，，0.01mm。2．繪制τf～σ曲線6土的三軸軸剪切試驗(yàn)三軸剪切試驗(yàn)驗(yàn)是在三向應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)下，，測(cè)定土的抗抗剪強(qiáng)度參數(shù)數(shù)的一種剪切切試驗(yàn)方法。。通常用3～～4個(gè)圓柱體體試樣，分別別在不同的恒恒定圍壓下，，施加軸向壓壓力，進(jìn)行剪剪切，直至破破壞；然后根根據(jù)極限應(yīng)力力圓包絡(luò)線，，求得抗剪強(qiáng)強(qiáng)度參數(shù)。目的根據(jù)排水條件件不同，三軸軸剪切試驗(yàn)分分為不固結(jié)不不排水試驗(yàn)（（UU）、固固結(jié)不排水剪剪切(CU)和固結(jié)排水水試驗(yàn)（CD）。本試驗(yàn)驗(yàn)只作部固結(jié)結(jié)不排水剪切切試驗(yàn)。方法1.應(yīng)變控控制式三軸剪剪切儀，由周周圍壓力系統(tǒng)統(tǒng)、反壓力系系統(tǒng)、孔隙水水壓力量測(cè)系系統(tǒng)和主機(jī)組組成。2.附屬設(shè)設(shè)備：包括擊擊實(shí)器、飽和和器、切土器器、分樣器、、切土盤、承承膜筒和對(duì)開開圓模。3.天平：：秤量200g，感量0.01g；；稱量1000g，感量量0.1g。。4.橡皮膜膜：應(yīng)具有彈彈性，厚度應(yīng)應(yīng)小于橡皮膜膜直徑的1/100，不不得有漏氣孔孔。儀器設(shè)備3.剪切試試樣操作步驟1.試樣制備備2.試樣的的安裝（1）本試試驗(yàn)需要3～～4個(gè)試樣，，分別在不同同周圍壓力下下進(jìn)行試驗(yàn)。。（2）試樣樣尺寸：最小小直徑為φ35mm，最最大直徑為φφ101mm，試樣高度度宜為試樣直直徑的2～2.5倍。對(duì)對(duì)于有裂縫、、軟弱面和構(gòu)構(gòu)造面的試樣樣，試樣直徑徑宜大于60mm。（3）原狀狀試樣制備，，應(yīng)將土切成成圓柱形試樣樣，試樣兩端端應(yīng)平整并垂垂直于試樣軸軸，當(dāng)試樣側(cè)側(cè)面或端部有有小石子或凹凹坑時(shí)，允許許用削下的余余土修整，試試樣切削時(shí)應(yīng)應(yīng)避免擾動(dòng)，，并取余土測(cè)測(cè)定試樣的含含水量。（4）擾動(dòng)動(dòng)試樣制備，，應(yīng)根據(jù)預(yù)定定的干密度和和含水量，在在擊實(shí)器內(nèi)分分層擊實(shí)，粉粉質(zhì)土宜3～～5層，粘質(zhì)質(zhì)土宜為5～～8層，各層層土料數(shù)量應(yīng)應(yīng)相等，各層層接觸面應(yīng)刨刨毛。（5）對(duì)制制備好的試樣樣，應(yīng)量測(cè)其其直徑和高度度。試樣的平平均直徑應(yīng)按按下式計(jì)算：：（式中D1，D2，D3分別為試樣上上、中、下部部位的直徑））取余土，測(cè)定定含水率。1.試樣制備備back（1）在壓力力室底座上依依次放上不透透