土力学试验指导书

土力学实验指导书

实验目录

实验一土的含水率实验

实验二土的密度实验

实验三土的颗粒大小分析实验实验四土壤液限、塑限联合实验

实验一土的含水率实验

土样编号：实验者：

实验方法：计算者：

实验日期：实验成绩：

一、实验目的

测定土的含水量，了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数和其他物理力学性质不可缺少的一个基本指标。适用范围：粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。

二、试验方法

烘干法、酒精燃烧法、炒干法。本试验用烘干法。

三、试验原理

土的含水量是土在温度105～110O C下烘干到恒重时失去的水分质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。

四、试验设备

烘箱：保持温度105～110O C的自动控制的电热烘箱；电子分析天平；铝制秤量盒；削土刀等。

五、操作步骤

1、先秤量好带有编号的盒盖、盒身的两个铝盒，分别记录重量数值g0并填入表1中。

2、从原状或扰动土样中，选取具有代表性的试样约15～30g或用切环刀土样时余下的试样；对有机质土、砂类土和整体状构造冻土取样为50g左右，放在秤量盒内，立即盖好盒盖，称盒盖、盒身及湿土的重量，准确至0.01g，将数值g1填入表1中。

3、打开盒盖，放入烘箱中在温度105～110O C下烘至恒重，烘干时间对粘性土、粉土不得少于8h,对砂土不得少于6h，对含有机质超过干土质量5%的土应将温度控制在65～70O C 的恒温下烘至恒重。取出土样，盖好盒盖，秤重并记录干土及铝盒的重量，将数值g2填入表1中。

六、计算含水率

W=(g1-g2)/(g2-g0)×100%

其中W—含水率g0——铝盒重量，单位为g。

g1——铝盒加湿土的重量，单位为g。g2——铝盒加干土的重量，单位为g。

试验记录及计算

七、注意事项

本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当含水率小于40%时为1%；当含水率等于、大于40%时为2%。取两个侧值的平均值，以百分数表示。

八、思考题

1、测定含水率的目的是什么？

2、测定含水率常见的有哪几种方法？

3、土样含水率在工程中有何价值？

实验二 土的密度实验

土样编号： 实验者： 实验方法： 计算者： 试验日期： 实验成绩：

一、试验目的

了解土体内部结构的密实情况，工程中需要以容重值表示时，将实测湿密度值根据含水率换算成干密度即可。

二、试验方法

环刀法、蜡封法、灌水法它们适用于不同的土质情况。本实验用环刀法，环刀法适用于粘性土，是实验室的常用方法。

三、试验原理

土的单位体积质量称为土的密度。在天然含水量情况下的密度称为天然密度。

M =ρ

四、试验仪器设备 环刀（内径61.8mm ，高20mm ，面积30cm3）、天平、修土刀、凡士林等。

五、操作步骤

1、调整天平平衡，称量环刀质量，并填入表1中。

2、按工程需要取原状土或制配所需状态的扰动土，整平两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。

3、修土刀将土样上部削成略大于环刀直径的土柱然后将环刀垂直下压，边压边削至土样伸出环刀上部为止。削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。

4、擦净环刀外壁，称环刀与土的质量，准确至0.1g 。

5、本实验需进行二次平行测定，其平行差值不得不大于0.03g/cm3，求其算术平均值。

六、密度计算整理

按下列公式计算湿密度和干密度Ｍ

V

M

V M

M ==-2

1

ρ

式中ρ—湿密度g/cm 3

ρd —干密度g/cm 3

Ｍ1—环刀及土的质量(g) Ｍ2—环刀的质量(g ) Ｍ—湿土的质量(g) v —环刀的体积g/cm3 W ——含水率%

%

1w d +=ρ

ρ%

1w d +=

ρ

ρ

七、思考题

1、天然密度的测量方法是什么？

2、湿密度和干密度的区别是什么？

3、标准小环刀体积是多少？

实验三土的颗粒大小分析实验

土样编号：实验者：

实验方法：计算者：

试验日期：实验成绩：

一、试验目的

采用筛分法，测定分析粒径大于0.074mm的土小于某粒径的颗粒或粒组占砂土质量的百分数，以便了解土的粒度成分，并作为砂土分类及土工建筑选料的依据。

二、试验方法

筛分法、沉降分析法。本试验用筛分法。

三、试验原理

将所称取的一定质量风干土样放在筛孔逐级减小的一套标准筛上摇震，然后分层测定各筛中土粒的质量，即为不同粒径粒组的土质量，并计算出每一粒组占土样总质量的百分数，也可计算小于某一筛孔直径土粒的累计重量及累计百分含量。

四、试验仪器设备

1、标准筛：粗筛，细筛(图1-1)；

2、天平：称量200g，感量0.2g；称量1000g，感量1g；称量5000，感量5g。

3、磁钵及橡皮头研棒；

4、毛刷、白纸、尺等。

顶盖

2mm

1mm 0.5mm 0.25mm 0.1mm 0.075mm 底盘1 2 3 取走

取走

4

图1－1标准筛图1－2 四分法图解

五、操作步骤

1、制备土样

(1) 风干土样，将土样摊成薄层，在空气中放1～2天, 使土中水分蒸发。若土样已干， 则可直接使用。

(2) 若试样中有结块时，可将试样倒入磁钵中，用橡皮头研棒研磨，使结块成为单独颗粒为止。但须注意，研磨力度要合适，不能把颗粒研碎。 (3) 从准备好的土样中取试样，数量如下：

最大粒径小于2mm 者，取100～300g ；最大粒径为2～10mm 之间的，取300～1000g ； 最大粒径为10～20mm 之间，取1000～2000g ；最大粒径为20～40mm 之间，取2000～4000g ； 最大粒径大于40mm 者，取4000g 以上。

用四分法来选取试样，方法如下：将土样拌匀，倒在纸上成圆锥形(图1-2.1), 然后用尺以圆锥顶点为中心，向一定方向旋转(图1-2.2), 使圆锥成为1～2cm 厚的圆饼状。继而用尺划两条相互垂直的直线，把土样分成四等份，取走相同的两份(图1-2.3、图1-2.4), 将留下的两份土样拌匀；重复上述步骤，直到剩下的土样约等于需要量为止。 2、过筛及称量

(1) 用普通天平称取一定量的试样, 准确至0.1g ；将试样分批过2mm 筛。

（2）将大于2mm 的试样按从大到小的次序，通过大于2mm 的各级粗筛。将留在筛上的土分别称量，填入表中。

(3) 2mm 筛下的土如数量过多，可用四分法缩小为100～800g 。将试样按从大到小的次序，通过小于2mm 的各级细筛。将留在筛上的土分别称量，填入表中。

过筛时，检查标准筛叠放顺序是否正确(大孔径在上，小孔径在下)，筛孔是否干净，若夹有土粒，需刷净。将试样倒入顶层筛盘中，盖好盖，用手或摇筛机摇振，持续时间一般为10～15min , 然后按从上至下的顺序取下筛盘，在白纸上用手轻叩筛盘，摇晃，直到筛净为止。将漏在白纸上的土粒倒入下一层筛盘内，按此顺序，直到最末一层筛盘筛净为止。

六、成果整理

某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下式计算，准确至小数后一位。

%100?=

B A

m m X (1-1)

式中，X 为小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比,%；m A 为小于某粒径的试样质量,g ；m B 为所取试样总质量,g 。

各筛盘上土粒的质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1%，否则应重新试验。若两者差值小于1%, 应分析试验过程中误差产生的原因，分配给某些粒组；最终，各粒组百分含量之和应等于100%，将试验数据填写在记录表中。

七、注意事项

1、在筛析中，尤其是将试样由一器皿倒入另一器皿时，要避免微小颗粒的飞扬。

2、过筛后，要检查筛孔中是否夹有颗粒，若夹有颗粒，应将颗粒轻轻刷下，放入该筛盘上的土样中，一并称量。

3.摇震时间一般不小于10～15min。

八、思考题

1、“粒组”与“粒度成分”两术语有什么区别？

2、试分析试验过程中误差产生的原因。

试验四土壤液限、塑限联合实验

土样编号：实验者：

实验方法：计算者：

试验日期：实验成绩：

一、实验目的

LP-100D型土壤液塑仪，是用来测定土壤的液限和塑限，为划分土类、计算天然稠度和塑性指标提供可靠的数据。

二、试验方法

液塑限联合测定法。

三、试验原理

联合试验是用76g圆锥仪测定在5s时间内的土样不同含水量与圆锥下沉深度的对应值,绘制双对数关系直线，从直线上查的下沉深度分别为17mm、2mm的相应含水量即为液限和塑限含水率值。它与手工操作相比，精确度高，人为影响小。

四、仪器设备

液塑限联合测定仪：该仪器由机械和电子两大部分组成。机械部分由机壳、升降座、锥体三部分组成。电子部分由控制电路、位移变换、音响定时显示等电路组成。该仪器采用数字显示等技术，能自动定时、测量、显示。具有性能稳定、数据可靠、测量精度高、读数直观、清晰、操作简单方便、工作效率高等特点。该仪器备有100克和76克两种锥重标准。本次试验用76克锥重标准。

天平：称量200g，感量0.01g。盛土杯：直径5cm，深度4~5cm。烘箱，筛（孔径0.5mm），调土刀，称量盒，凡士林等。

五、操作步骤

1、调整天平平衡，称量铝制称量盒3个，将重量m0填入表中。

2、将风干土样过0.5mm筛，取筛过的土样400克分成三份，分别放入三个盛土皿中，加不同数量蒸馏水拌合成不同稠度的试样土膏，土样含水量分别控制在液限、略大于塑限和二者的中间状态。圆锥入土分别为4-6mm，9-10mm和16-19mm，用调土刀调匀，盖上湿布，放置一段时间即可。

3、将仪器（液塑限联合测定仪）放置在平面工作台上，调整水平螺旋脚，使水泡聚中。

4、将仪器的电源插头插好，打开电源开关，预热5分钟。测量前用手轻轻托起锥体至限位处。此时显示屏上的数字为随机数（有时出数字，有时出红点，测量时会自动消除）。

5、本次试验选用76克的圆锥仪逆时针拧紧。

6、将调好的土样分层放入试杯中，刮平表面，放到仪器的升降面上，这时缓缓地调节升降旋钮，当试杯中的土样刚接触锥尖时，接触指示灯立即发亮，此时停止旋动，然后按“测量”键。

7、测量：按下“测量”键，锥体落下，与此同时，时间音响发出哆！哆······的声音。当测量时间一到，叫声停止，此时显示屏上显示出5秒钟的入土深度值，记录该读数；改变锥尖与土面接触的位置，重复上述步骤，取深度的平均值填入表中。然后将试样杯中的试样取10克左右，称量湿土加铝盒的重量m1。将湿土样放入烘箱中，烘干后称量干土加盒的的重量m2，将结果填入表中。向顺时针方向调节升降旋钮改变锥尖与土的接触位置、移出试杯，将锥尖擦干净。

8、重复上述步骤，测量其他两个含水量不同的土样，取深度的平均值填入表中。然后将试样杯中的试样取10g左右，称量湿土加铝盒的重量m1，填入表中．

9、将称量过的三个试样（10g左右），放入烘箱烘干8小时，取出称量干土加盒的重量，填入表中。

六、计算、制图和记录

液限、塑限联合试验记录表：

试样编号铝盒的重量m0(g) 湿土加盒重量m1(g) 干土加盒的重量m2(g) 圆锥下沉深度h(mm) 测点含水量w% 塑限wp% 液限wL% 塑性指数Ip 液性指数I L 土样塑性指数、液性指数记录表

1、 按下式计算含水量

%1000

221?=

--m m m m w

其中m 1——湿土加盒重量

m 0——铝盒的重量 m 2——干土加盒的重量 2、塑性指数Ip 的计算 Ip=w L -w p

其中w L ——液限含水率 w p ——塑限含水率 3、液性指数的计算

P p I w w l I -=

4、制图

（1）将三个土样含水量与相应的圆锥下沉深度绘于双对数坐标纸上，三点连一条直线。如果三点不在一条直线上，通过高含水量的一点与其于两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm 处查的相应的含水量。如果两个差值不超过2%，用平均值的点与高含水量的点做一直线。若含水量误差大于或等于2%，应重新做试验。在直线上查得下沉深度为17mm 时的相应含水量为液限，下沉深度为2mm 时的相应含水量为塑限。 （2）绘制圆锥入土深度与含水量的关系图线。

七、注意事项

1、拿出试杯和锥尖时请注意保护好锥尖，以免损坏。

2、拿仪器时注意轻拿轻放，保证仪器的安全。

3、电路上可调元件不能随便调动，否则精度及线形都无法保证。

4、锥尖在使用（拧上或卸下）时要特别小心，用手捏着慢慢旋动，切勿碰伤锥尖。用后擦干泥土，涂少许凡士林，备用锥尖等妥善保管。

八、思考题

1、土壤液塑联合试验的目的是什么？

2、 根据试验I l 的结果给粘性土分类？