土力学基础实验指导书

福州大学土木工程学院本科实验教学中心学生实验指导书土力学基础实验实验指导书岩土与地下工程实验中心土力学基础实验室编2007年7月21日目录1土的物性指标实验2侧限压缩实验3直接剪切实验4常规三轴实验5土压实性试验6粘性土强度及压缩性的试验7土压力的模型试验研究前言土力学基础试验是土木工程专业的一门技术基础科学。

做为一门课程其任务是通过介绍土力学基础试验的基本测试技术和试验方法，使学生获得专业所必需的试验基本技能，具备解决一般土工问题的能力，并对学生进行科学研究试验能力的培养，是土木工程专业高级技术人材所必需的基本训练的一部分。

为了达到预期目的，试验课必须注意以下几方面问题：一、试验前认真预习指导书和课本有关内容，同时应复习其它已学有关课程的有关章节，充分了解各个试验的目的要求、试验原理、方法和步骤，并进行一些必要的理论计算。

一些控制值的计算工作，试验前必须做好。

二、较大的小组试验，应选出一名小组长，负责组织和指挥整个试验过程，直至全组试验报告都上交后卸任，小组各成员必须服从小组长和指导教师的指挥，要明确分工，直辖市工作，不得撤离各自的岗位。

三、试验开始前，必须仔细检查试件和各种仪器仪表是否安装稳妥，荷载是否为零，安全措施是否有效，各项准备工作是否完成，准备工作完成，要经指导教师检查通过后，试验才能开始。

四、试验时应严肃认真，密切注意观察试验现象，及时加以分析和记录，要以严谨的科学态度对待试验的每一步骤和每一个数据。

五、严格遵守实验室的规章制度，非试验中仪器设备不要乱动；试验用仪器、仪表、设备，要严格按规程进行操作，遇有总是及时向指导教师报告。

六、试验中要小心谨慎，不要碰撞仪器、仪表、试件和仪表架等。

七、试验结束后，要及时卸下荷载，使仪器、设备恢复原始状态，以后小心卸下仪器仪表、擦净、放妥、清点归还，经教师认可并把试验记录交教师签字后离开。

八、试验资料应及时整理，按时独立完成试验报告，除小组分工由别人记录的原始数据外，严禁抄袭。

九、试验报告要求原始记录齐全、计算分析正确、数据图表清楚、心得体会深刻。

十、经教师认可，试验也允许采用另外方案进行。

实验项目1土的物性指标实验含水率试验SL237—003—19991 定义和适用范围1.0.1土的含水率是试样在105～110℃下烘到恒量时所失去的水质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示。

1.0.2本试验以烘干法为室内试验的标准方法。

在野外如无烘箱设备和要求快速测定含水率时，可依土的性质和工程情况分别采用下列方法。

1酒精燃烧法。

适用于简易测定细粒土含水率。

2比重法。

适用于砂类土。

1.0.3本规程适用于有机质（泥炭、腐植质及其他）含量不超过干质量5%的土，当土中有机质含量在5%～10%之间，仍允许采用本规程进行试验，但需注明有机质含量。

2 烘干法2.1仪器设备2.1.1烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持2.1.2 天平：称量200g，分度值0.01g。

2.1.3其他：干燥器、称量盒（为简化计算手续可用恒质量盒）。

2.2仪器设备的检定和校准2.2.1天平应按相应的检定规程进行检定2.3操作步骤2.3.1取代表性试样15～30g，放入称量盒内，立即盖好盒盖，称量。

称量时，可在天平一端放上等质量的称量盒或与盒等质量量的砝码。

称量结果即为湿土质量。

2.3.2揭天盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105～110℃下烘到恒量。

烘干时间对粘质土不少于8h；砂类土不少于6h；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65～70℃的恒量下烘至恒量。

2.3.3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，称干土质量。

2.3.4本试验称量应准确至0.01g。

2.3.5按式（2.3.5）计算含水率：ω=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1d m m ×100 (2.3.5)式中 ω——含水率，%；m ——混土质量，g ； m 4——干土质量，g 。

计算至0.1%。

2.3.6 本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合表2.3.6规定。

2.4 记录2.4.1 本试验记录格式如表2.4.1。

表2.4.1 含水率试验记录工程名称 试验者 试验方法 计算者 试验日期校核者表4.4.1 含水率试验记录（比重法）工程名称 试验者 试验方法 计算者试验日期校核者表2.3.6 含水率测定的允许平行差值密度试验SL237—004—19991定义和适用范围1.0.1土的密度是土的单位体积质量。

1.0.2本试验对一般粘质土，宜采用环刀法。

土样易碎裂，难以切削，可用蜡封法。

2引用标准GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》经一篇：室内土工仪器。

SD191—86《切土环刀》。

SL110—95《切土环刀校验方法》。

3环刀法3.1仪器设备3.1.1环刀：尺寸参数应符合GB/T15406—94的4.1.1.1规定。

3.1.2天平：称量500g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。

3.1.3 其他：切土刀、钢丝锯、凡士林等。

3.2 仪器设备的检定和校验3.2.1 天平应按相应的检定规程进行检定。

3.2.2 环刀应按SL110—95规定进行校验。

3.3 操作步骤3.3.1 按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平其两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上。

3.3.2 用切土刀（或钢丝锯）将土样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，至土样伸出环刀为止。

将两端余土削去修平，取剩余的代表性土样测定含水率。

3.3.3 擦净环刀外壁称量。

在天平放砝码一端放一等量环刀，可直接称出湿土质量。

准确至0.1g 。

3.3.4 按式（3.3.4-1）、式（3.3.4-2）计算密度及干密度：ρ=Vm(3.3.4-1) ρ=ωρ01.01+(3.3.4-2)式中 ρ——密度，g/㎝3；ρd ——干密度，g/㎝3； m ——湿土质量，g ； V ——环刀容积，㎝3； ω——含水率，%。

计算至0.01g/cm 33.3.5 本试验需进行2次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm 3。

取其算术平均值。

3.4 记录3.4.1本 本试验记录格式如表3.4.1。

表3.4.1 密度试验记录表（环刀法）工程名称 试验者 钻孔编号土样说明试验日期校核者4 蜡 封 法4.1 仪器设备4.1.1 天平：称量500g ，分度值0.1g 。

4.1.2 其他：切土刀、蜡、烧杯、细线、针等。

4.2 仪器设备的检定和校核。

4.2.1. 天平应按相应的检定规程进行检定。

4.3 操作步骤4.3.1 切取约30cm 3的试样，消去松浮表土及尖锐棱角后，系于细线上称量，准确至0.1g ，取代表性试样测定含水率。

4.3.2 持线将试样徐徐浸入刚过熔点的蜡中，待全部沉浸后，立即将试样提出。

检查涂在试样四周的蜡中有无气泡存在。

若有，则应用热针刺破，并涂平孔口。

冷却后，称土加蜡质量，准确至0.1g 。

4.3.3 用线将试样吊在天平一端，并使试样浸没于纯水中称量，准确至0.1g ，见图4.3.3。

测记纯水的温度。

4.3.4 取出试样，擦干蜡表面的水分后再称量1次，检查试样中是否有水浸入，如有水浸入，应重做。

4.3.5 按式（4.3.5-1）和式（4.3.5-2）计算湿密度及干密度：ρ=nmm m mtρρω---121m (4.3.5-1)ρd =ωρ01.01+(4.3.5-2)式中 ρ——密度，g/㎝3；ρd ——干密度，g/㎝3；界限含水率试验 SL237—007—19991 目的和适用范围1.0.1 细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。

液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率；缩限是细粒土从半固体状态继续蒸发水分过渡到固体状态时体积不再收缩的界限含水率。

1.0.2 本试验的目的是测定细粒上的液限、塑限和缩限，划分土类、计算塑性指数，供设计、施工使用。

各项含水率的测定按SL237—003—1999《含水率试验》的烘干法进行。

1.0.3 本规程适用于粒径小于0.5mm 颗粒组成及有机质含量不朋于干土质量5%的土。

2 引 用 范 围GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第一篇：室内土工仪器。

一扁：室内土工仪器。

GB7961—87《碟式液限仪》。

SL113—95《光电式液塑限联合测定仪校验方法》。

SL237—003—1999《含水率试验》。

SL237—004—1999《密度试验》。

3 液限塑限联合测定法3.1 仪器设备3.1.1 液塑限联合测定仪。

1 圆锥仪：锥质量为76g ，锥角300。

2 读数显示：宜采用光电式、游标式，百分表式。

光电式液塑限联合测定仪如图3.1.3。

3 测定仪的基本参数应符合GB/T15406—94 4.1.1.2的规定。

3.1.2 试样杯：直径40～50mm ；高30～40mm 。

3.1.3 天平：称量200g ，分度值0.01g 。

3.1.4 其他：烘箱、干燥缸、铝盘、调土刀、筛（孔径0.5mm ）， 凡士林等。

3.2 仪器设备的检定和标准3.2.1 液、塑限联合测定仪的标准应按SL113—95规定的校验方法 进行。

3.2.2 天平应按相应的检定规程进行检定。

3.3 操作步骤3.3.1 液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水率的土样制备试样，但也允许用风干土制备试样。

3.3.2 当采用天然含水率的土样时，应剔除大于0.5mm 的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者的中间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。

静置时间可视原含水率的大小而定。

3.3.3 当采用风干土样时，取过0.5mm 筛的代表性土样约200g ，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到本规程3.3.2中所述的含水率，调成均匀土膏，然后放入密封的保温缸中，静置24h 。

3.3.4 将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。

高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。

3.3.5 取圆锥仪，在锥体上涂以薄层润滑油脂，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪（对于游标式或百分表式，提起锥杆，用旋钮固定）。

3.3.6 调节屏幕准线，使初读数为零（游标尺或百分表读数调零）。

调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内（游标式或百分表式用手扭动旋钮，松开锥杆），经5s 后立即测读圆锥下沉深度。

然后取出试样杯，取10g 以上的试样2个，测定含水率。

3.3.7 按本规程3.3.4～3.3.6的规定，测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水率。

3.4 计算和制图3.4.1 按式（3.4.1）计算含水率：ω=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1d m m ×100 （3.4.1）式中 ω——含水率，%；m ——湿土质量，g ； m d ——干土质量，g 。