《土力学》实验指导书

《土力学》实验指导书

教学实验注意事项

为确保实验顺利进行，达到预定的实验目的，必须做到下列几点：

一、作好实验前的准备工作：

1．预习实验指导书，明确本次实验的目的、方法和步骤。

2．弄清与本次实验有关的基本原理。

3．对实验中所用到的仪器、设备实验前应事先阅读有关仪器的使用说明。

4．必须清楚地知道本次试验需记录的数据项目及数据处理的方法，并事前作好记录表格。

5．除了解实验指导书中所规定的实验方案外，亦可多设想一些其它方案。

二、遵守实验室的规章制度：

1．实验时应严肃认真，保持安静。

2．爱护设备及仪器，并严格遵守操作规程，如发生故障应及时报告。

3．非本实验所用的设备及仪器不得任意动用。

4．实验完毕后，应将设备和仪器擦试干净，并恢复到原来正常状态。

三、认真做好实验：

1．注意听好教师对本次实验的讲解。

2．清点实验所需设备，仪器及有关器材，如发现遗缺，应及时向教师提出。

3．实验时，应有严格的科学作风，认真细致地按照实验指导书中所要求的实验方法与步骤进行。

4．对于带电或贵重的设备及仪器，在接线或布置后应请教师检查，检查合格后，才能开始实验。

5．在实验过程中，应密切观察实验现象，随时进行分析，若发现异常现象，应及时报告。

6．记录下全部测量数据，以及所用仪器的型号及精度、试件的尺寸、量具的量程等。

7．教学实验是培养学生动手能力的一个重要环节，因此学生在实验小组中虽有一定的分工，但每个学生都必须自己动手，完成所有的实验环节。

8．学生在完成试验全部规定项目后，经教师同意可进行一些与本实验有关的其它实验。

9．实验记录需要教师审阅签字，若不符合要求应重做。

四、写好实验报告

实验报告是实验的总结，通过写实验报告，可以提高学生的分析能力，因此实验报告必须由每个学生独立完成，要求清楚整洁，并要有分析及自己的观点。实验报告应具有以列基本内容：

1．实验名称、实验日期、实验者及同组人员。

2．实验目的。

3．实验原理、方法及步骤筒述。

4．实验所用的设备和仪器的名称、型号。

5．实验数据及处理。

6．对实验结果的分析讨论。

实验一土的密度试验

一、实验目的

测定土在天然状态下单位体积的质量。

二、实验设备和器材

1．符合规定要求的环刀，（内径6~8mm,高2~3mm）；

2．精度为0.01g的天平；

3．其他：切土刀，凡士林等。

三、实验方法和步骤

1、测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量m1。

2、取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。

3、环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土面上反复涂抹），然后擦净环刀外壁。

4、将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量m2。

5、计算土的密度

四、试验要求

1、密度试验应进行2次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次试验结果的算术平均值；

2、密度计算准确至0.01 g/cm3

实验二土的含水量试验

一、实验目的

用烘干法测定土的含水率

二、实验仪器、设备

1．烘箱：采用电热烘箱；。

2．天平：称量200g,分度值0.01g；

3．其他：干燥器，称量盒。

三、实验方法和步骤。

1、取代表性试样，粘性土为15~30g，砂性土、有机质土为50g，放入质量

为m

0的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m

1

，精确至0.01g。

2、打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105~110℃的恒温下烘干。烘

干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65~70 ℃的恒温下烘至恒量。

3、将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土

加盒质量为m

2

，精确至0.01g。

四、试验数据整理

计算土的含水量：

五、实验要求

1．计算准确至0.1%；2．本试验需要进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应不大于1.0%。

图4-1锥式液限仪（单位：mm ）

1-锥身；2-手柄；3-平衡装置；4-试杯；

5-底座

实验三 土的液限试验

一、实验目的

1了解细粒土界限含水量的特征、定义及测定方法。液性界限（ωL ）是细粒土从塑性状态转变为液性状态的界限含水量，简称液限.

2测定土的液限，作为细粒土分类及估计地基土承载力的一个依据。供设计、施工使用。

二、试验方法

在实验室中，液限（ωL ）通常采用锥式液限仪测定.

三、实验仪器、设备

（1）圆锥液限仪（图4-1），主要有三个部分：①

质量为76g 且带有平衡装置的圆锥，锤角30°，高

25mm ，距锥尖10mm 处有环状刻度；②用金属材料或

有机玻璃制成的试样杯，直径不小于40mm ，高度不

小于20mm ；③硬木或金属制成的平稳底座；

（2）称量200g 、最小分度值0.01g 的天平；

（3）烘箱、干燥器；

（4）铝制称量盒、调土刀、小刀、毛玻璃板、滴

管、吹风机、孔径为0.5mm 标准筛、研体等设备。

四、测试方法、步骤

（1）将土样用调土刀充分调拌均匀后，分层装入试样杯中，并注意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样放在底座上。

（2）将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥仪手柄，保持锥体垂直，当圆锥仪锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉入土中。

（3）放锥后约经5s ，锥体入土深度恰好为10mm 的圆锥环状刻度线处，此时土的含水率即为液限。

（4）若锥体入土深度超过或小于10mm 时，表示试样的含水率高于或低于液限，应该用小刀挖去粘有凡士林的土，然后将试样全部取出，放在橡皮板或毛玻璃板上，根据试样的干、湿情况，适当加纯水或边调边风干重新拌和，然后重复（3）~（5）试验

步骤。

（5）取出锥体，用小刀挖去粘有凡士林的土，然后取锥孔附近土样约10~15g，放入称量盒内，测定其含水率。

实验四土的固结压缩试验

一、实验目的

1、测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形与压力的关系，或孔隙比与压力的关系，变形与时间的关系。

2、由测得的各关系曲线计算土的压缩系数av、压缩模量Es、压缩指数Cc、回弹指数Cs、固结系数Cv、地基的渗透系数k及土的先期固结压力Pc等，测定项目视工程需要而定。

3、利用压缩试验所得的参数计算地基基础的变形量，预估地基承载力。

二、实验设备、仪器

1、压缩固结仪：由环刀、护环、透水板、加压上盖、量表架等组成；

2、加压设备：采用量程为5～10kN的杠杆式加压设备；

3、变形量测设备：百分表量程10mm，分度值为0.01mm；

4、其他：快速烘箱（300°C～350°C）、电子天平（称量1000g，感量0.01g）、测容重用环刀、刮土刀、钢丝锯、铝盒、玻璃板、秒表、凡士林、盛水盆、滤纸等。

三、试验步骤

1、按要求取原状样或制备扰动土样。

2、取环刀样，测试验前的密度与含水量。

3、取压缩仪内的环刀，内壁擦抹凡士林使其光滑少摩擦。环刀刃口向下对准制备的圆柱土样中心，慢慢垂直下压且边压边削土样，使土样成锥台形。直至土样伸出环刀顶面为止，将环刀两边余土削去修平，擦净环刀外壁。

4、在压缩容器内放置透水石、滤纸和下护环，将带有环刀的试样小心装入护环，然后在环刀试样上放薄滤纸、上护环、透水板和加压盖板，置于加压框架下，并对准加压杆，使加压杆与加压盖板中心凹槽对正。

5、安装百分表，为保证试样与仪器上下各部分之间接触良好，应施加1kPa 的预压压力，然后调整百分表，使百分度指针归零（表的毫米指针应控制在5～10mm 之间，以保证有足够的量程测定试样的压缩量）。

6、加荷。按50、100、200、400（kpa ）四级荷重加荷，每级荷载历时10分钟，即每级荷重加上10分钟时，记测微表读数一次，然后加下一级荷载，依些类推，直到第四级荷载施加完毕为止。四、注意事项

1．首先装好试样，再安装量表。在装量表的过程中，小指针需调至整数位，大指针调至零，量表杆头要有一定的伸缩范围，固定在量表架上。2．压缩容器内放置的透水石、滤纸湿度尽量与试样湿度接近。

3．加荷时，应按顺序加砝码；试验中不要震动实验台，以免指针产生移动。

五、试验数据整理

1、 按下式计算试样的初始孔隙比e 0：

1)01.01(000-ρω+ρ=ωs G e

式中 e 0—土样的初始孔隙比；

G s —.土粒比重，本实验取Gs =2.7；

ρ0—土样的初始密度（g/cm 3），由试验测定；

ρω—4°C 水的密度，为1 g/cm 3；

ω0—土样的初始含水量（%），由试验测定。

2．计算试样的颗粒（骨架）净高hs 式中：h 0 — 试样初始高度（mm ）

3、计算某级压力下变形稳定后的孔隙比e i

式中： e i —某级压力下土样的孔隙比； ∑?h i

— 某级压力下试样高度的累计变形量，mm ； 4、计算某级压力下的压缩系数a i-i+1和压缩模量Es

式中 P i — 某一级荷重值，MPa 。根据上覆压力确定i ，一般建筑物的上覆压力在100-200kPa 之间，故取a 1-2来表达图的压缩系数。

5、作孔隙比e 和压力p 的关系曲线以孔隙比e 为纵坐标，压力p 为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系曲线。

s e 1h h +＝s i

0i h h

e e ∑?－＝i

1i 1

i i 1p p e e a -+++-－＝i i 1i

s a e 1+-+i i E ＝