高等岩土力学
土力学实验报告
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2016年 6月13日
目录
一、土的重度、含水量实验 (3)
二、土的塑限和液限测定实验 (5)
三、土的固结实验 (7)
四、土的直剪实验 (9)
一、土的重度、含水量试验
1.实验目的：
1.熟悉土工实验中环刀、天平、烘箱等基本设备的操作方法；
2.通过本试验掌握土体的天然含水率试验方法，了解含水率指标在工程中的应用，并配合其它试验计算土的干密度、孔隙比及饱和度等其它指标；
3.通过本试验掌握土体的天然密度试验方法，了解天然密度指标在工程中的应用，并配合其它试验计算土的干密度、孔隙比及饱和度等其它指标。并初步了解土体密度大小与土的松紧程度、压缩性、抗剪强度的关系
2.实验原理：
土体中的自由水和弱结合水在105℃～110℃的温度下全部变成水蒸气挥发，土体粒质量不再发生变化，此时的土重为土颗粒质量加上强结合水质量，将挥发掉的水份质量与干土质量之比为土体含水率。即土体含水率是指土颗粒在105℃～110℃的温度下烘干至恒重时所失去的水份质量与烘干土质量的比值，用百分数表示。
单位体积土体质量称做土的密度，定义式为：
ρ0=m0/V
单位体积土体的重量称作土的重度：
γ= m0 g/V=ρ0g
式中：ρ0－土样湿密度（g/cm3）；
γ—土的天然重度；
m0－土样质量（g）；
V－土样体积（cm3）。
实验室内直接测量的密度为湿密度(对原状土称作天然密度)。
ω0=m w/m s
式中：ω0—土样含水率(％)；
m w—土体所失去水分的质量(g)；
m s—烘干后土颗粒质量(g)。
3.实验仪器设备：
1.酒精及酒精灯：燃烧烘干土样至干土样
2.天平：称量200g，最小分度值0.01g；
3.其它工具：铝盒2个(编号为X 610和A 162)、开土刀、干燥器、温度计等。
（a）环刀：内径61.8mm（3个）和79.8mm（1个），高20mm；
（b）其它工具：切土刀，玻璃板、钢丝锯，凡士林等
4.实验过程（内容、步骤、原始数据等）：
4.1实验内容：
（1）制作土样；
（2）测定土的含水率；
（3）测定土的重度。
4.2实验步骤：
1.用感量0.01g的天平称取铝盒和各环刀重量，记录铝盒和环刀的编号和重量；
2.取具有代表性的试样约15g（铝盒体积的1／4）放入铝盒内，（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g），称铝盒加湿土质量，准确至0.01g，并记录铝盒号和盒加湿土质量。
3.倒入适量酒精于放有湿土样的铝盒，点燃烘干至酒精完全耗尽，并重复再做1次。称量已经过2次燃烧烘干至恒重的铝盒加干土的质量，准确至0.01g，并记录。
4.（a）取原状土或制备的扰动土样，整平两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直向下压至约刃口深处，用切土刀将士样切成略大于环刀直径的土柱后，边压边削，直至土样伸出环刀顶部，将环刀两端余土削平；
（b）用铝盒中的代表性土样测定含水率；
（c）擦净环刀外壁，称环刀加土的质量，准确至0.01g。
4.3原始数据：
密度实验数据见表1
表1 密度实验数据表
含水率实验数据见表2
表2 含水率实验数据表
4.4试验结果;
计算土的重度和含水率
表1 密度实验结果表
表2 含水率实验数据表
5.实验结论：
经过实验分析计算，得出如下结论：
(1).所实验土样含水率ω为26.04%;
(2).所实验土样重度γ可取19.8kN/m3；
(3).通过本次试验，我们可以知道哪怕是取自同一地点的土样，含水率也是有差异的。
二、土的塑限和液限测定试验
1.试验目的
测定粘性土的液限ωL和塑限ωp，并由此计算塑性指数I p、液性指数I L，进行粘性土的定名及判别粘性土的软硬程度。
2.试验原理
粘性土的状态随着含水率的不同而不同，当含水率不同时，粘性土可分别处于固态、半固态、可塑态及流动状态，粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率称为界限含水率。土从流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限w l。
土从可塑状态转到半固态状态的界限含水率称为塑限w p；土的塑性指数I p是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，粘性土常按塑性指数进行分类。
圆锥仪液限试验：就是将质量为76g圆锥仪轻放在试样的表面，使其在自重作用下沉入土中，若圆锥体经过5s恰好沉入土中10mm深度，此时试样的含水率就是液限。
搓条法测塑限：滚搓法塑限试验就是用手在橡胶面上滚搓土条，当土条直径达3mm时产生裂纹并断掉，此时试样的含水率即为塑限。
3.试验设备
3.1．液塑限联合测定仪：如图3－1，有电磁吸锥、测读装置、升降支座等，圆锥质量76g，锥角30°，试样杯等；
3.2．天平：称量200g，分度值0.01g；
3.3．其它：调土刀、不锈钢杯、凡士林、称量盒、烘箱、干燥器等。
4. 实验过程
4.1实验内容：
1、制作土样；
2、测定土的液限和和土的塑限；
3、测定土的液限和和土的塑限所对应的含水率。
4.2实验步骤：
（a ）制备试样：取代表性天然土或风干土过 0.5mm 的孔筛，过筛后取约 250g ， 放入调土皿中，加纯净水调成均匀浓糊状，将拌和均匀的土样密封于保湿缸中静置 24 小时； （b ）放锥：将试样用调土刀调匀，密实地填入试杯中，不得在杯口反复涂抹， 将刮平的试杯放在杯座上，至锥尖刚好与土面接触时，放松手指，使其锥体在自重状态下沉入土中；
（c ）读数：经 15s 后观看锥尖入土深度，若锥体入土深度刚好为 10mm 时，表示土的含水率适为液限，如不符合上述要求应重新调试土膏；
（d ）测含水率：将所测得的合格试样，挖去有凡士林的部分，取锥体附近试样迅速放入铝盒内测定其含水率，此含水率既为液限；
（e ）此试验需进行两次平行试验，当两次测定的液限含水率差值小于 2％时，取平均值作为该土样的液限。
4.3注意事项：
当土条搓至直径 3mm 同时出现横向裂纹时，该土条的含水率定义为塑限。 若土条直径达到 3mm 而未出现裂纹，表明试样含水率高于塑限；
若土条直径大于 3mm 即出现裂纹时，表明该试样的含水率低于塑限，出现上述两种情况需重新试验；
5.实验结果：
1.计算土的液限与塑限：
计算如下： 液限=[(18.38-15.87) /(15.87-8.10)]*100%=32.30%
表2塑限实验数据表
计算如下： 塑限
=[（20.90-18.72）/（18.72-10.42）] *100%=26.27%
2.计算土样塑性指数I P 和液性指数I L 塑性指数I P =32.30-26.27=6.03
液性指数I L =(29.29-26.27)/( 32.30-26.27)= 0.50
6.实验结果：
L w p
w
经过实验分析计算，得出如下结论：
（1）实验测定土样的液限可取值为32.30﹪；
（2）实验测定土样的塑限可取值为26.27﹪；
（3）土样的液性指数和塑性指数分别可以取值为0.50和6.03；
（4）依处理结果可得该粘性土属于可塑状态。
三、土的固结实验
1.实验目的：
本试验之目的在于测定土的沉降变形，了解土体在侧限条件下的变形与时间～压力的关系，结合其它试验指标配合计算土的压缩系数、压缩模量，确定土压缩性的高低。
2.基本原理：
2.1侧限压缩试验又称固结试验。土体的固结是指土体在外力作用下，土体中的水和气体被逐渐排走，孔隙体积减小，土颗粒之间重新排列的现象。
2.2土的固结试验是通过测定土样在各级垂直荷载作用下产生的变形，计算各级荷载下相应的孔隙比，用以确定土的压缩系数和压缩模量等。
3.仪器设备：
3.1固结容器：由环刀、护环、透水石、水槽、加压上盖组成;
3.2环刀：高 20mm，面积 30cm2 或 50cm2;
3.3加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力，压力准确度应符合现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》GB／T15406 的规定。
3.4变形量测设备：量程 10mm，最小分度值为 0.01mm 的百分表或准确度为全量程0.2％的位移传感器。
3.5其它：开土刀、过滤纸等。
4.实验过程：
4.1实验内容：
（1）制作土样；
（2）测定土在不同荷载压缩下的形变量；
（3）计算土的压缩系数和压缩模量。
4.2实验步骤：
（1）试样制备：按密度试验要求取原状土或制备扰动土土样。并测定试样的含水率
和密度，取切下的余土测定土粒比重。试样需要饱和时，应按规定进行抽气饱和；
（2）安装：在压密容器中放置好透水石和滤纸，将带有环刀的试样和环刀一起刃口
向下小心放入护环，再在试样上放置滤纸和透水石，最后放上传压活塞，安装加压装置和百分表；
(3)调零：施加预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调整到零
位或测读初读数，通常将百分表测距调到大于 8mm；
(4)加载：确定需要施加的各级压力，压力等级宜为 12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200k Pa。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜用12.5k Pa、25k Pa 或 50k Pa。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。只需测定压缩系数时，最大压力不小于 400k Pa；
(5)沉降记录：施加每级压力后 24h 测定试样高度变化作为稳定标准，每间隔 1小时变形小于 0.01mm 时，作为稳定读数；要测定沉降速率时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为 6s、15s、lmin、2minl5s、4min、6minl5s、9min、12minl5s、16min、20minl5s、25min、30minl5s、36min、42minl5s、49min、64min、l00min、200min、400min、23h、24h，至稳定为止；
（6）加第二级荷载：记下稳定读数后，施加第二级荷载。依此逐级加荷，至试验结束；（7）试验结束：最后一级荷载稳定后，先卸除百分表，然后卸除砝码，升起加压框，拆除仪器各部件，取出试样，测定含水率。
5.注意事项：
5.1在高压压缩试验中，仪器变形量不能忽略；
5.2滤纸浸湿后的变形量较大，因此，压缩试验要求使用薄滤纸或用孔径较细的透水石而不使用滤纸，但这时易使透水石淤堵；
5.3固结试验仅进行需要固结系数的那几级荷载，其它仅测读稳定沉降量；
5.4压缩试验中，使用卡萨格兰德(Casagrande)方法确定前期固结应力时，前面几级加载比应小于1；
5.5压缩试验过程中，使加载杠杆始终保持水平。
6.实验结果：
实验数据
实验数据处理结果表
由第一次试验可知r w=10.0k N/m 3,r o=20.0 k N/m 3,w o=24.89 ％, 又知
ds=2.72,Ho=20mm,
S1=（100.0-85.0）*10ˉ2mm=15.0*10ˉ2mm
S2=（100.0-66.7）*10ˉ2mm=33.3*10ˉ2mm
S3=（100.0-29.8）*10ˉ2mm=70.2*10ˉ2mm
（1）土的初始孔隙比
e o=ds(1+wo) rw/ro-1=2.72*（1+24.89 ％）*10.0/20.0-1=0.699；
（2）土在不同荷载压缩下的孔隙比
e1=eo-s(1+ eo)/ Ho=0.699-15*10ˉ2*(1+0.699)/20=0.686;
同理分别代入S2和S3 计算e2=0.666，e3=0.640；
（3）故土的压缩系数
α=α1-2=tana=(Δe/Δp) *103=[ (e1- e3)/ (p3- p1) ]*103
=[（0.686-0.640）/(200-50)] *103=0.3Mpaˉ1；
(4)依所得的压缩系数，又由E s=(1+ e1)/a=（1+0.686）/0.3=5.6 Mpa。
7.实验结果分析：
经过实验分析计算，得出如下结论：
(1)试验土样的压缩系数可取值为0.3Mpaˉ1，属于中压缩性土；
（2）计算该土样的压缩模量为5.6 Mpa，属于中压缩性土。
四、土的直剪实验
1.实验目的：
掌握土的室内直剪试验方法，并运用库仑——莫尔强度理论确定土的抗剪强度参数c、τ值，了解c 和τ值在工程中的应用。
2.基本原理：
土的抗剪强度是指土体抵抗剪应力破坏时的极限能力。土体内某一面上的抗剪强度就是该面两侧的土体发生滑动的最大阻力，这一阻力是由内摩擦角和内聚力所组成，可近似地用库仑公式表示如下：
粘性土τ=σtanυ+C
非粘性土τ=σtanυ
式中：τ—土体抗剪强度（k Pa）；
σ—承受的垂直压力（k Pa）；
υ—内摩擦角（°）；
c—粘聚力（k Pa）。
3.仪器设备：
3.1应变控制直剪仪：由剪切盒、垂直加载装置等组成（见图6—3 ）
3.2环刀：高度20mm，内径61.8mm。
3.3天平：感量0.1g、称量500g；
3.4百分表：量程10mm；
3.5其它辅助工具：环刀、饱和器、削土刀、秒表、透水石、滤纸等。
4.实验过程：
4.1实验内容：
(1)制作土样；
(2)测定土在不同荷载剪切的变形量R；
(3)计算土的剪切强度τ?，绘图；
(4)计算c 和Ψ。
4.2实验步骤：
（1）按工程需要，从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的
扰动土试样。切样方法同压密试验；
（2）每组试验至少制备4 个试样，按密度试验和含水率试验的方法测定试样的
密度和含水率。要求各试样间的重力密度差值不大0.3k N/m3，含水量不大于2%；
（3）将上、下盒对准，插入固定销，在下盒内放入透水石和滤纸，将带有试样
的环刀刀口向上，刀背向下，对准剪切盒口，放置滤纸和上透水石，将试样慢速
推入剪切盒内，移去环刀，加上传力盖板；
（4）安装滑动钢珠、剪切盒和量力环，施加0.01N/mm2 的预压荷载，转动手轮，将量力环中百分表读数调零。
（5）施加垂直压力后，立即拔除固定销，开动秒表，以0.8mm/min 一周的速度
匀速转动手轮(每转周剪位移0.2mm)，使试样在3～5min 内剪切破坏。手轮每转
一周，记录一次量力环内量表读数一次，直至土样剪切破坏。
剪切破坏标准：当量力环中的百分表指针不再前进，或有明显后退时，取百分表
读数最大值；当百分表指针不后退时，以剪切位移δ=4mm 对应的变形为百分表
读数；这时使剪切位移达到6mm 才停止剪切；
（6）剪切完后，倒转手轮，移去垂直压力，重复（2）～（5）的步骤对余下的
试样进行不同垂直压力作用下的试样剪切。
5.注意事项：
5.1整理实验成果时应采用规范公式；
5.2当百分表指针不后退时，以剪切位移δ=4mm 对应的变形为百分表读数；这时使剪切位移达到6mm 才停止剪切；
5.3慢剪法剪切速率应小于0.020～0.025mm／min，一般用电动装置。
6.实验结果：
实验数据及数据处理：
已知K=1.65kpa/10ˉ2mm，由公式τ?=K·R 最大值和实验所得数据可得：τ?1≈46.4х1.65 kpa=77kpa
τ?2=53.7х1.65 kpa=89kpa
τ?3=67.4х1.65 kpa=111kpa
又由已知σ（正应力）和τ?（抗剪强度），可以做它们关系图如下：
0 100 200 300 Kpa
①从图上量的直线在纵轴上的截距即为 C=58.5≈59kpa,直线倾角υ=10°。也可由式 τ=σtan υ+C 计算，即 111=58.5+300tan υ tan υ=0.175 υ=9.9° ②规范数理统计公式
△=3(1002+2002+3002）-(100+200+300)2=60000
tan υ=[3*(100*77+200*89+300*111)-(100+200+300)*(77+89+111)]/△ =10500/60000=0.175
υ=9.9° C=(276/3)-(600/3)х0.175=57kpa
7.实验结果分析：
经过实验分析计算，得出如下结论：
（1）实验结果υ可取值为 9.9°，C 可取值为 58kpa ；
（2）实验的剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的剪切面破坏，与实际情况有差别。
τ 抗 剪 强度
问答题 1.三轴试验中周围压力大小与工程实际荷载相适应，对吗？ 答：对的，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等，也可按100kpa ，200kpa ，300kpa ，400kpa 施加。 2.在h-w 图中，怎么判断液限和塑限？ 答：h=2mm 时，对应含水率为塑限；h=17mm 时，对应含水率为液限。 3.在液限，塑限实验中，锥体弄脏了，怎么办？ 答：抹干净，涂少许凡士林即可再用。 4.环刀内壁涂一薄层凡士林，主要为了什么？ 答：主要为了取出土样时避免弄脏手，使内壁更干净。次要是为了容易取出。 5.击实试验中，怎么控制喷水的质量？ 答：将盛好土的盛土盘放在天平上，记录盘和土的质量，然后在天平上一边称量一边均匀喷水，直至加完所需水量。 6.实验室只有称量2000g 的天平，但现要称量3000g 的试样，怎么办？ 答：将盛土盘放在两个天平上，记录盘的质量 m 0，往盘上加土，直至两个天平上读数加起来等于 m 0 +3000g 简述题 1.三轴试验的结束条件是什么？ 答：当轴向量力环读数出现峰值，再剪3%~5%的垂直应变（或没有峰值时，轴向应变达到20%）后，试验结束。 2.三轴不固结不排水剪试验中怎样施加周围压力？ 答：开周围压力阀，施加所需的周围压力，周围压力大小应与工程实际荷重相适应，并尽可能使最大围压与土体最大实际荷重大致相等。也可按100kpa ，200kpa ，300kpa ，400kpa 施加。 3.UU 试验中怎么施加轴向压力？ 答：剪切应变速率宜每分钟应变0.5%~1.0%启动电动机，合上离合器，开始剪切。每产生0.2%或0.5%轴向应变时，测计测力环变形和孔隙水压力，直至土样破坏或应变量进行到20%为止。 4.简述含水率试验的过程。 答：1）取代表性试样15~30g ，对于砾类土，取100g 以上试样。放入铝盒内，迅速盖好盒盖，称量m 1，准确至0.01g 。称量结果减去铝盒质量m 0，得湿土质量m m m 0 1-=
《土力学原理》实验指导书
前言 土力学原理是研究土的物理、力学性质和土体及其相关结构受力变形以及常见基础设计的一门科学，是土木工程专业的一门重要技术基础课。 土是岩石风化而成的颗粒堆积物，广泛覆盖于地球表面，人类的生活和生产活动与之息息相关，而土木工程更是与之有着密不可分的联系：例如，桥梁及房屋建筑地基基础的稳定性和变形，山坡、土坝、路堤、路堑等各种自然或人工坡体的稳定性，各类挡土结构的受力和变形等都是土力学的研究内容，土力学广泛应用于建筑、交通、水利、港口工程等领域。 土力学原理课的主要内容包括土的物理性质、地基中的应力计算、土的压缩性及地基沉降计算、土的渗透性和渗流问题、土的抗剪强度、天然地基承载力、挡土结构上的土压力、土坡稳定分析等。 通过本课程的学习，学生应牢固掌握土力学的基本原理、计算分析方法和基本实验技能，初步具备分析和解决有关工程问题的能力。同时，为进一步学习基础工程、地基处理、路基工程、深基坑工程和地下工程等有关专业课打好基础。 土力学原理是实践性很强的一门课程，实验是本课程的重要实践环节。本课程实验学时有16学时，通过本书，可以有效指导学生从事各项实验操作，将有助于培养学生的动手操作能力。
实验考核方案 1、土力学原理实验项目在建筑工程实验室土工实验分室完成，是土木工程专业的专业基础课实验项目，为大三的学生开设。 2、学生进入实验室必须遵守《学生实验守则》等实验室的各项规章制度，自觉遵守实验纪律。 3、要爱护实验室的仪器设备，损坏仪器设备要赔偿。 4、学生进入实验室前必须进行课前预习，要熟悉本次实验的目的，实验方法，试验步骤等实验内容。 5、试验要积极主动，人人动手，积极参与并能熟练操作各种实验仪器，严格按试验规程进行试验。 6、实验报告格式为：简介试验目的、试验步骤、试验成果整理和试验成果分析。 7、必须认真地完成试验报告，试验报告字迹要清楚，必须按着要求自己编写，不得抄袭他人实验资料；不符合要求的实验报告打回应重做。 8、实验成绩评定等级为优、良、合格、不合格记载，成绩按20%计入本课程总评成绩。
土力学实验指导书淮海工学院土木工程学院
实验一含水率实验 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。 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。
实验一：密度试验（环刀法） 一、概述 土的密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙土压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的天然密度。 二、试验方法及原理 密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎、难以切削的土，可用蜡封法，对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。 1．仪器设备 (1)恒质量环刀：内径6. 18cm(面积30cm2）或内径7. 98cm(面积50cm2），高20mm，壁厚1.5mm； (2)称量500g、最小分度值0. 1g的天平； (3)切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。 2. 操作步骤 (1) 按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。 (2) 在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。
(3)擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0. 1g。 环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03 g/cm3.，并取其两次测值的算术平均值。 实验二：含水率试验（烘干法） 一、概述 土的含水率是指土在温度105-110℃下烘到衡量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 二、试验方法及原理 含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。烘干法是将试样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。 1．仪器设备 (1)保持温度为105110℃的自动控制电热恒温烘箱或沸水烘箱、红外烘箱、微波炉等其他能源烘箱； (2)称量200g、最小分度值0. 0lg的天平； (3)装有干燥剂的玻璃干燥缸； (4)恒质量的铝制称量盒。 2．操作步骤 (1)从土样中选取具有代表性的试样15~30g（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g)，放人称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0. 0lg。 (2)打开盒盖，将试样和盒一起放人烘箱内，在温度105^-110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8~10h，对于砂土宜烘6~8h。对于有机质超过干土质量5％的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下进行烘干。 (3)将烘干后的试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放人干燥器内冷却至室温。 (4)将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0. 0lg。 烘干法试验应对两个试样进行平行铡定，并取两个含水率测值的算术平均值。当含水率小于40％时，允许的平行测定差值为1％；当含水率等于、大于40%时，允许的平行测定差值为2％。 实验三：土的压缩、固结试验 一、概述 标准固结试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后在侧限与轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形，且试样在每级压力下的固结稳定时间为24h。 二、试验方法与原理 1. 仪器设备 (1) 固结容器。由环刀、护环、透水板、加压上盖等组成，土样面积30cm2或50cm2，高度2cm。 (2）加荷设备。可采用量程为5～l0kN的杠杆式、磅秤式或气压式等加荷设备。 (3) 变形量测设备。可采用最大量程l0mm, 最小分度值0.0lmm的百分表，也可采用一准确度为全量程0. 2％的位移传感器及数字显示仪表或计算机。
3.2.2 尾矿的渗透特性 影响上游法筑坝尾矿库安全稳定性的诸多因素中，尾矿库的渗流状态是最重要的因素之一。只有深入分析尾矿库的渗流状态，才能确定合理的筑坝工程指标，选择合适的排渗方案，从而保证尾矿库的安全[65,73,74]。 目前，国内外对尾矿库进行渗流分析时很少考虑尾矿的渗透系数随填埋位置和时间的变化。近代土力学的研究表明，土的渗透特性与土中孔隙的多少和孔隙的分布情况密切相关。随着尾矿的排放，下部堆积尾矿的上覆土压力逐渐增加。在上覆土压力的作用下，尾矿将逐渐排水固结，随着固结的进行，尾矿孔隙比逐渐减小，而孔隙比的减小必然引起渗透系数的变化。堆积尾矿的渗透系数与上部固结压力和孔隙比之间存在何种关系是一个值得探讨的问题[75-76]。本文通过室内试验的方法，研究不同固结压力和孔隙比条件下各类尾矿的渗透系数变化情况，从而为尾矿库渗流稳定性分析提供科学依据。 （1）固结—渗透联合测定装置说明 ①固结—渗透联合测定装置构造说明 现有技术中进行土样渗透试验主要仪器为《土工试验方法标准》[68]（GB/T50123-1999）中所述的“常水头渗透试验”中的常水头渗透仪和“变水头渗透试验”中的变水头渗透仪。上述仪器仅能进行单纯的渗透试验，但无法定量并均匀施加固结压力，因此很难精确得到孔隙比，导致试验数据不准确。 针对目前常见渗透试验装置存在的不足，为了减少同一试验中相同土样的制备数量和消除同一试验相同土样在制备过程中产生的误差，作者在70型渗透仪的基础上进行了合理改进，自行研制了固结—渗透联合测定装置，该装置不仅实现了定量、均匀施加固结压力，精确测定单一固结压力下的渗透系数的基本目的，而且实现了针对一个土样可以连续精确测定不同固结压力条件下土样的渗透系数，得到固结压力—孔隙比—渗透系数的定量变化规律，弥补了普通渗透装置由于无法定量、均匀施加固结压力，导致无法精确测定固结压力条件下土样的渗透系数，同时也不能连续测定不同固结压力下土样渗透系数的不足，提高了固结压力下渗透系数的测量精度而且大大减少了测定不同固结压力条件下土样渗透性的试验次数，该参数精度的提高使相关问题的研究更贴近实际。 固结—渗透联合测定装置的详细构造如图3.6所示：
土力学技能训练任务书 地质工程专业 兰州大学土木工程与力学院 2006年8月 土力学是一门实践性很强的专业基础课，它是利用力学知识和土工试验技术来研究土的强度和变形及其规律的一门科学。在土力学理论教学同时，配套28学时的土力学技能训练。考虑到土工试验对象土体的特殊性，土工试验并不是按照严格的课时经行，而是集中几天时间完成。 一、技能训练目的 土力学技能训练是课堂教学的继续和发展，使学生把所学知识与实际密切的结合起来。系统的练习土力学基本常规试验过程，了解各项试验之间的内在联系，训练学生的动手能力，掌握实验基本技能，培养独立思考、分析问题和解决现场施工问题的能力。从而，为将来从事地质工程建设打下良好的基础。 二、技能训练项目 1、土的密度实验 2、土的含水率实验 3、土粒比重实验 4、土的颗分实验 5、土的塑限实验 6、土的液限实验 7、土的击实实验 8、土的渗透实验 9、土的压缩实验 10、土的剪切实验 三、技能训练要求 （一）技能的要求 1、掌握土的密度、含水率、土粒比重标准实验方法操作技能； 2、掌握粗粒土的筛分法和细粒土密度计法实验方法操作技能； 3、掌握细粒土的液、塑限实验方法操作技能； 4、掌握土的渗透试验的常水头和变水头法操作技能； 5、掌握土的击实实验操作技能； 6、掌握土的固结实验操作技能； 7、掌握土的剪切实验操作技能。
（二）训练成果： 1、对试验数据要进行认真地分析整理； 2、试验数据要准确，试验成果可靠，绘图要正确，各项都要符合规范要求； 3、技能训练报告字迹要清楚，不得涂改，必须按着要求自己编写，不得抄袭他人成果。 （三）训练的态度： 要以严肃的科学态度，对每项试验负责，认真地按着试验规程进行操作。如有不符合规范要求的试验成果，应重新进行试验，不许涂改原始数据凑合了事。 （四）训练纪律： 1、要爱护实验室的仪器设备，如仪器设备的损坏，根据损坏的程度和具体情况加以不同的赔偿； 2、严格遵守作息时间； 3、试验后要清洗试验仪器，清扫试验环境。 四、技能训练成绩评定 根据学生在技能训练期间试验的态度与纪律、试验操作与动手能力、试验数据成果的分析整理与报告、试验的考试成绩等综合评定。训练成绩的等级，按着学校的统一规定进行。 五、技能训练的日程安排 为了达到技能训练的目的，在有限的时间内，顺利完成各试验项目，考虑各项试验和各组试验的交叉，技能练训的具体时间安排如下。根据实际情况，也可作适当调整。 前一天试验室工作人员准备好全部试验用样。
土力学实验指导书 目录 土力学实验的目的 (1) 一、颗粒分析试验 (1) [附1-1]筛析法 (1) [附1-2]密度计法（比重计法） (2) 二、密度试验（环刀法） (5) 三、含水率试验（烘干法） (5) 四、比重试验（比重瓶法） (6) 五、界限含水率试验 (8) 液限、塑限联合测定 (8) 六、击实试验 (10) 七、渗透试验 (11) [附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (11) [附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (12) 八、固结试验（快速法） (13) 九、直接剪切试验 (15) 十、相对密度试验 (16) 十一、无侧限抗压强度试验 (18) 十二、无粘性土休止角试验 (19) 十三、三轴压缩试验 (20)
土力学实验指导书 《土力学实验》的目的 土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。 试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。 《土力学实验》的内容及要求 土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。也可根据实验学时选做。 一、颗粒分析试验 [附1－1] 筛分法 （一）试验目的 测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。 （二）试验原理 土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。 （三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm； 2．天平：称量1000g，分度值0.1g； 3．台称：称量5kg，分度值1g； 4．其它：毛刷、木碾等。 （四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性 的试样。 2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。 （五）试验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。 2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。 3．称重后干砂总重精确至 2g。 （六）计算及制图 1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：
《土力学》实验指导书 周玲编 思源学院城市建设分院
目录 教学实验注意事项.............................错误!未定义书签。实验一土的密度试验 ........................错误!未定义书签。实验二土的含水量试验 .....................错误!未定义书签。实验三土的颗粒分析试验 .. (7) 实验四土的液限、塑限试验10 实验五土的压缩固结试验 (13) 实验六土的直接剪切试验 (16) 实验七土的击实试验19 参考资料： 1、《土工试验方法标准》 GB/T 50123-1999 2、《公路土工试验规程》 JTG E40-2007 3、《中华人民共和国行业标准土工试验规程》SL 237-1999
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。 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．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。 8．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、实验原理、方法及步骤筒述。 3．实验所用的设备和仪器的名称、型号。 4．实验数据处理、对实验结果的分析讨论。
园林学院 土力学实验报告 学生姓名 学号2009041001 专业班级土木工程091 指导教师李西斌 组别第三组 成绩
实验目录 前言 (1) 实验一含水量试验 (2) 实验二密度实验 (5) 实验三液限和塑限试验 (7) 实验四固结试验 (13) 实验五直接剪切试验 (18)
前言 土是矿物颗粒所组成的松散颗粒集合体，其物理力学性质与其他材料不同；土力学是利用力学的基本原理和土工试验技术来研究土的强度和变形及其规律性的一门应用学科。 土的天然含水率、击实性、压缩性、抗剪强度是水利工程中的四大问题，他们的好坏与否直接关系到水利工程的经济效益与安全问题，因此在工程中作好土料的指标实验，确定出相应标对水利工程具有十分重要的意义。
实验一 含水量试验 一、概述 土的含水率 是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达 到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。 二、实验原理 土样在在105℃～110℃温度下加热，土中自由水会变成气体挥发，土恒重后， 即可认为是干土质量s m ，挥发掉的水分质量为w s m m m =-。 三、实验目的 测定土的含水量，供计算土的孔隙比、液性指数、饱和度等不可缺少的一个基本指标。并查表可确定地基土的允许承载力 四、实验方法 含水率实验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内实验的标准方法。在此仅用烘干法来测定。 烘 烘干法是将实样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。 （一）仪器设备 （1）保持温度为105~110℃的自动控制电热恒温烘箱； （2）称量200g 、最小分度值0.01g 的天平； （3）玻璃干燥缸；
土力学综合性试验报告 专业土木工程 班级道路与桥梁工程121班 学号201202014227 姓名熊祥森 指导教师杨迎晓陈华 所在学院城建学院 完成时间2014年12月26日
目录 土力学综合性试验一 (3) 土力学综合性实验二 (5) 土力学综合性实验三 (10) 《土力学综合性试验一》 姓名：熊祥森班级：道桥121 组别：四组 实验名称：地基土层的鉴别与划分日期2014/10/27
注：NO.97，IL指数=0.26 0.25〈IL〈0.75之间，为可塑状态IP指数=18.1 IP指数〉17 ，为黏土 孔隙比=0.798 孔隙比〈0.8为膨胀土NO.98,，IL指数=0.25 0〈=IL〈=0.25之间，为硬塑状态IP指数=18.4 IP指数〉17 ，为黏土 孔隙比=0.774 孔隙比〈0.8为膨胀土 NO.99，IL指数=0.25 0〈=IL〈=0.25之间，为硬塑状态IP指数=14.0 10〈IP指数〈=17为粉质黏土 孔隙比=0.691 孔隙比〈0.8为膨胀土 NO.100，IL指数=0.25 0〈=IL〈=0.25之间，为硬塑状态IP指数=17.9 IP指数〉17 ，为黏土 孔隙比=0.794 孔隙比〈0.8为膨胀土
综合性试验二 一、试验目的 模拟施工现场的压实条件，测定试验土在一定击实次数下的最大干密度和相应的最优含水率，为施工控制填土密度提供设计依据。 二、试验方法 本试验采用轻型击实试验方法，每层击数25下，例如水库堤防、铁路路基填土均采用轻型击实。 三、试验设备 击实试验仪用电动自动操作的，主要的仪器设备有：1、击实仪：包括击实筒、击锤及导筒等。2、天平：称量200g，分度值0.01g。3、台秤：称量10kg，分度值5g。4、标准筛：孔径为20mm、40mm和5mm标准筛。5、试验推出器：宜用螺旋式千斤顶或液压式千斤顶，如无此类装置，也可用刮刀或修土刀从击实筒中取出试样。6、其他：烘箱，喷水设备，碾土设备，盛土器，修土刀和保湿设备等。仪器的标签和仪器如下图： 备土： 1、用锤子将工程土样敲碎，用铲子拌和均匀，铲入0.5mm的筛孔当中 2、用0.5mm的筛孔过筛，取小于0.5mm的土样进行制备。 3、估计风干含水率：W风干=3% 干土称重1900/袋m s=(1900)/(1+0.03)=1845g m w= m s*(w目标-w风干)*0.01
实验一土工参数测试综合试验 (一)、土样制备 1.概述 土样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应严格按照规程要求的程序进行制备。 土样制备可分为原状土和扰动土的制备。本试验主要讲扰动土的制备。扰动土的制备程序则主要包括取样、风干、碾散、过筛、制备等程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，土样的制备都融合在今后的每个试验项目中。 2.仪器设备 孔径0.5mm、2mm和5mm的筛；天平；击样器；切土刀；橡皮板；木锤；烘箱；喷水设备等。 3.扰动土样制备步骤 （1）将扰动土样进行土样描述，如颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度等，如有需要，将扰动土样拌和均匀，取代表性土样测定其含水量。 （2）将土样风干或烘干，然后将风干或烘干土样放在橡皮板上用木碾碾散，但应注意不得将土颗粒破碎。 （3）将分散后的土样根据各试验项目的要求过筛。对于物理性试验如液限、塑限等试验，过0.5mm筛；对于力学性试验土样，过2mm筛；对于击实试验、比重试验（比重瓶法），过5mm筛。 （4）为配制一定含水量的试样，根据不同的试验要求，取足够过筛的风干土样，按下面的公式计算加水量，把土样平铺于不吸水的盘内，用喷水壶喷洒预计的加水量，并充分拌和均匀，然后装入容器内盖紧，润湿一昼夜备用。 （5）测定润湿后土样不同位置的含水量（至少二个以上），要求差值不大于±1％。 （6）按下式计算干土质量： m s=m／(1＋0.01w h) 式中：m s ——干土质量（g）； m ——风干土质量（g）； w h ——风干含水量（％）。 （7）根据试样所要求的含水量，按式计算制备试样所需的加水量： m w= 0.01(w－w h)．m s 式中：m w ——土样所需加水质量（g）； m s ——干土质量（g）； w ——制备试样所要求的含水量（％）； w h ——风干含水量（％）。 （8）根据试验所要求的干密度按下式计算制备试样所需的风干含水率时的总土质量： m=(1＋0.01w h) ．ρd．V 式中：m——制备试样所需的风干含水量时的总土质量；
土力学实训总结转眼间，一周的实训马上就要结束了。这才觉悟到时间如白驹过隙，过得飞快。现在想起刚学这门课的时候对什么都觉得不知道老师讲了也不是很懂。就连出去跟老师在外面的铁路线路上实习。自己也是看热闹。对于许多东西都事是而非。即便老师讲了对于初次接触的我也只是觉得好奇。根本忘了自己学习的目的。 在实训的过程中我根据任务指导书上的要求，通过查课本把自己以前没有搞懂的问题认真的全都弄明白了。在每一个细节上都很认真地完成了。尤其是缩短轨配置的计算，把自己以前老搞混淆的计算步骤现在也搞清楚了。对于自己不懂的地方我也虚心的请教同学、和老师。经过同学和老师的耐心讲解自己以前不会的也彻底懂了，自己由以前对这门课的讨厌也变得喜欢。 实习过程中我对土力学的：土的密度试验，土的界限含水率试验，土的剪切试验，土的固结试验以及土的击实试验，都有了了解。现将了解到的知识总结如下： 实验一土的含水率试验 （一）、试验目的 105—1100C下烘于恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率。所以，试验的目土的含水率指土在的：测定土的含水率。 （二）、烘干法试验 1.操作步骤 （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 ，精确至0.01g. 的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m 1 （2）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105——1100C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——700C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m 为，精确至0.01g 2 实验二土的密度试验 （一）、试验目的 测定土在天然状态下单位体积的质量。 （二）、试验方法与适用范围 1、操作步骤 。 （1）测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量m 1 （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m 2 2、计算土的密度：按下式计算 3、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. 实验三土的界限含水率试验 （一）、试验目的 细粒土由于含水量不同，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量；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水量。 本试验的目的是测定细粒土的液限、塑限，计算塑性指数、给土分类定名，共设计、施工使用。 实验四土的击实试验 （一）、试验目的 本试验的目的是用标准的击实方法，测定土的密度与含水率的关系，从而确定土的最大干密度与最优含水率。 轻型击实试验适用于粒径小于5mm的粘性土，重型击实试验适用于粒径小于20mm 的土。 （二）、计算与制图 以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，即为击实曲线。曲线峰值点的纵、横坐标分别代表土的最大干密度和最优含水率。如果曲线不能得出峰值点，应进行补点试验。 计算数个干密度下的饱和含水率。以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，在击实曲线的图中绘制出饱和曲线，用以校正击实曲线。 实验五土的固结试验 （一）、试验目的 本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。 （二）、试验方法
南华大学 城市建设学院土力学实验报告 2012/05/21
实验一：土的重度、含水率试验 实验名称：土的重度、含水量实验实验成绩： 实验同组人：罗**、白**、方**、王**、张**、符** 实验教师签名： 实验地点：城建西301 实验日期：2012年 03 月 28 日 实验目的： 1.熟悉土工实验中环刀、天平、烘箱等基本设备的操作方法； 2.通过本试验掌握土体的天然含水率试验方法，了解含水率指标在工程中的应用，并配合其它试验计算土的干密度、孔隙比及饱和度等其它指标； 3.通过本试验掌握土体的天然密度试验方法，了解天然密度指标在工程中的应用，并配合其它试验计算土的干密度、孔隙比及饱和度等其它指标。并初步了解土体密度大小与土的松紧程度、压缩性、抗剪强度的关系。 实验原理： 土体中的自由水和弱结合水在105℃～110℃的温度下全部变成水蒸气挥发，土体粒质量不再发生变化，此时的土重为土颗粒质量加上强结合水质量，将挥发掉的水份质量与干土质量之比为土体含水率。即土体含水率是指土颗粒在105℃～110℃的温度下烘干（或酒精烧干）至恒重时所失去的水份质量与烘干土质量的比值，用百分数表示。 单位体积土体质量称做土的密度，定义式为： p 0=m /V 式中：ρ －土样湿密度（g/cm3）； m －土样质量（g）； V－土样体积（cm3）。 实验室内直接测量的密度为湿密度(对原状土称作天然密度)。 ω0=m w/m s 式中：ω —土样含水率(％)； m w —土体所失去水分的质量(g)； m s —烘干后土颗粒质量(g)。 实验仪器设备（实验条件）： 1.恒温烘箱：恒温范围在105℃～110℃，温度控制精度高于±2℃； 2.天平：称量200g，最小分度值0.01g； 3.其它工具：铝盒(称量盒)、开土刀、干燥器、温度计等。 （a）环刀：内径61.8mm和79.8mm，高20mm； （b）天平：称量500g，最小分度值0.1g的天平； （c）其它工具：切土刀，玻璃板、钢丝锯，凡士林等 实验过程（内容、步骤、原始数据等）： (1)实验内容：
《土力学与基础工程》实验教案 绪论 一、土工试验的对象和作用 土工试验是对土的工程性质进行测试，并获得土的物理性指标（如密度、含水率、土粒比重等）和力学性指标（如压缩模量、抗剪强度指标等）的实验工作，从而为工程设计和施工提供可靠的参数，它是正确评价工程地质条件不可缺少的前提和依据。 土是自然界的产物，其形成过程、物质成分以及工程特性是极为复杂的，并且随其受力状态、应力历史、加载速率和排水条件等的不同而变得更加复杂。、所以，在进行各类工程项目设计和施工之前，必须对工程项目所在场地的土体进行土工试验，以充分了解和掌握土的各种物理和力学性质，从而为场地岩土工程地质条件的正确评价提供必要的依据。因此，土工试验是各类工程建设项目中首先必须解决的何题。 从土力学的发展历史及过程来看，从某种意义上也可以说土力学是土的实验力学，如库仑(Coulomb)定律、达西(Darcy)定律、普洛特(Practor))压实理论以及描述土的应力一应变关系的双曲线模型等，无一不是通过对、土的各种试验而建立起来的。因此，土工试验又为土力学理论的发展提供依据，即使在计算机及计算技术高度发达的今天，可以把土的复杂的弹塑性应力一应变关系纳人到岩土工程的变形与稳定计算中去，但是土的工程性质的正确测定对于这些计算模型的建立以及模型中参数的确定仍然是一个关键伺题。所以，土工试验在土力学的发展过程中占有相当重要的地位。 采用原位测试方法对土的工程性质进行测定，较之室内土工试验具有不少优点，原位测试方法可以避免钻孔取土时对土的扰动和取土卸荷时土样回弹等对试验结果的影响，试验结果可以直接反映原位土层的物理状态，某些不易采取原状土样的土层（如深层的砂），只能采用原位测试的方法。但在进行原位测试时，其边界条件较为复杂。在计算分析时，有时还需作不少假定方能进行，如十字板剪切试验结果整理中的竖向和水平向抗剪强度相等的假定等，并且有些指标还不能用原位测试直接测定，如应为路径、时间效应及应变孩率等对主的性状的影响。室内土工试验由于能进行各种模拟控制试验以及进行全过程和全方位的量测和观察，在某种程度上反而能满足土的计算或研究的要求。因此，室内土工试验又是原位测试所代替不了的。 任何试验都有其一定的局限性，土工试验一样也有其局限性。其实，当土样从钻孔中取出时，就已产生两种效应使该土样偏离了实际情况，一是取土、搬运及试验切土时的机械作用扰动了土的结构，降低了土的强度；二是改变了土的应力条件，土样产生回弹膨胀。这两种效应统称为扰动，扰动使试验指标不符合原位土体的工程性状。除此以外，试样的数量也是非常有限的，一层土一般只能取几个或十几个试样，试样总体积与其所代表的土层体积相比，相差悬殊；同时，土还是各向异性的，在垂直方向上与在水平方向上，其性质指标是不相同的。而室内土工试验的应力条件是相对理想和单一化的，如固结试验是在完全侧限条件 下进行的，三轴压缩试验也仅是轴对称的，这些条件均与实际土层的受力条件不尽相符。因此，土工试验有一定的局限性，另外，土工试验成果因试验方法和试验技巧熟练程度的不同，也可能会有较大差别，这种差别在某种程度上甚至大于计算方法所引起的误差。 二、土工试验项目 （1）土的含水率试验 （2）土的密度试验 （3）土的液限塑限试验 （4）土的击实试验 （5）土的渗透试验 （6）土的压缩固结试验 （7）土的直剪试验
土力学 实验报告 姓名 班级 学号
含水量实验 一、实验名称：含水量实验 二、实验目的要求 含水量反映了土的状态，含水量的变化将使土的一系列物理力学性质指标 也发生变化。测定土的含水量，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其他物理力学性质指标不可缺少的一个基本指标。 三、试验原理 土样在100~105℃温度下加热，途中自由水首先会变成气体，之后结合水也会脱离土粒的约束，此时土体质量不断减少。当图中自由水和结合水均蒸发脱离土体，土体质量不再变化，可以得到固体矿物即土干的重。土恒重后，土体质量即可被认为是干土质量m s ，蒸发掉的水分质量为土中水质量m w =m-m s 。 四、仪器设备 烘箱、分析天平、铝制称量盒、削土刀、匙、盛土容器等。 五、试验方法与步骤 1.先称量盒的质量m 1，精确至0.01g 。 2.从原状或扰动土样中取代表性土样15~30g （细粒土不少于15g ，砂类土、有机质土不少于50g ），放入已称好的称量盒内，立即盖好盒盖。 3.放天平上称量，称盒加湿土的总质量为m 0+m ，准确至0.01g 。 4.揭开盒盖，套在盒底，通土样一样放入烘箱，在温度100~105℃下烘至质量恒定。 5.将烘干后的土样和盒从烘箱中取出，盖好盒盖收入干燥器内冷却至室温。 6.从干燥器内取出土样，盖好盒盖，称盒加干土质量m 0+m s （准确至0.01g ） 。 六、试验数据记录与成果整理 含水量试验（烘干法）记录 计算含水量：%100) () ()(000?++-+= s s m m m m m m w 实验日期 盒质量 m 0/g 盒+湿土质 量（m 0+m ）/g 盒+干土质 量（m 0+m s ） /g 水质量/g 干土质量m s /g 含水量w/% 1 2 3 4=2-3 5=3-1 4/5
土力学实验报告参考书 （3-5人1份、其实验步骤学生可自行适当简化） 含水率试验 一、实验目的 测定土的含水率，是指土在温度100～105℃下烘到恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示，为验证型试验。 二、实验条件 烘箱；电子天平；称量盒；干燥器等。 三、实验内容 用烘干法测定，取土样20—30克，在100°—105°温度下，烘6—8小时，称干土质量，计算出含水量。 四、实验步骤 （1）取代表性土样 15～30 g ，放入称量盒内，立即盖好盒盖，放天平上称量，准确至0. 1g 。 （2）揭开盒盖，套在盒底，放入烘箱，在温度105～110℃下烘至质量恒定。 （3）将烘干后的土样，盖好盒盖收入干燥器内冷却至室温，称干土质量（准确至0.1g ）。 （4）按下式计算含水率 （5）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值 五、实验结果 六、讨论 七、参考文献 密度试验 一、实验目的 测定土的密度，了解土的疏密程度和干湿状态。指土的单位体积质量，其单位为g/cm 3，为验证型试验。 二、实验条件 环刀；电子天平；修土刀，刮刀，凡士林油等。 三、实验内容 环刀法测定，用60cm 3环刀开出土样，两面刮平，称出单位体积质量，计算出密度。 四、实验步骤 （1）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上。 （2）用修土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下 %100)()()(?-++-+= m m m m m m m w s s
压，边压边削，到土样伸出环刀为止。 （3）用刮土刀仔细刮平两端余土，注意刮平时不得使土样扰动或压密。 （4）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量，准确至0.1g 。 （5）按下式计算土的密度： 五、实验结果 六、讨论 七、参考文献 比重试验 一、实验目的 测定土粒的比重 G s ，是土粒在温度105～110℃下烘至恒重时的质量与土粒同体积 4℃时纯水质量的比值，为验证型试验。 二、实验条件 烘箱、比重瓶、恒温水槽、砂浴、温度计、纯水、孔径2mm 筛等。 三、实验内容 用比重瓶法测定：取烘干土样20克，放入比重瓶内，加蒸馏水放在电砂浴上，煮30—40分钟，使土粒分散并排出气体，加清水至满，沉淀8—10小时，称重计算出比重。 四、实验步骤 （1）将烘干土过2mm 筛，然后取20g ，装人比重瓶内，称试样和瓶的总质量，准确至 0.001g 。 （2）将纯水注入比重瓶中至一半处，将瓶放在砂浴上煮沸30—40分钟，煮沸时间自悬液沸腾时算起，避免瓶中悬液溢出瓶外。 （3）将煮沸冷却至室的纯水，注满比重瓶，塞紧瓶塞。 （4）将比重瓶置于恒温水槽内，待瓶内水温稳定，且瓶内上部悬液澄清，然后取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g 。称量后应立刻测出瓶内水的温度，准确至0.5℃。 （7）根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得瓶、水总质量。 （8）按下式计算比重： 式中：G s ——土的比重； V m ρ= T G m m m m m m G w bws b bs bw b bs s --+-=
吉林铁道职业技术学院 土力学实验报告 班级________________ 学号：________________ 姓名：________________ 小组：
实验一土的颗粒分析实验 一、目的与适用范围 颗粒分析试验就是测定土中各种粒组所占该土总质量的百分数的试验方法，可分为筛析法和沉降分析法。其中沉降分析法又有密度计法和移液管法等。对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛分析的方法来测定，而对于粒径小于0.075mm 的土粒则用沉降分析方法来测定。 这里我们仅对筛析法进行介绍。 二、筛析法 筛析法就是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组的质量占该土总质量的百分数。筛析法是测定土的颗粒组成最简单的一种试验方法，适用于粒径小于、等于60mm，大于0.075mm的土。 （一）仪器设备 1、分析筛； ①圆孔粗筛，孔径为60mm，40mm，20mm，10mm，5mm和2mm。 ②圆孔细筛，孔径为2mm，1mm，0.5mm，0.25mm，0.075mm。 2、称量1000g、最小分度值0.1g的天平；称量200g、最小分度值0.01g的天平； 3、振筛机； 4、烘箱、量筒、漏斗、研钵、瓷盘、不锈钢勺等。 （二）操作步骤 先用风干法制样，然后从风干松散的土样中，用四分法按下表称取代表性的试样，称量准确至0.1g，当试样质量超过500g时，称量应准确至1g。 筛析法取样质量
（1）将按上表称取的试样过孔径为2mm的筛，分别称取留在筛子上和已通过筛子孔径的筛子下试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不作细筛分析；当筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗筛分析。 （2）取2mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析，然后再取2mm筛下的试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行震筛，振筛时间一般为10~15min。 （3）按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。 （4）筛后各级筛上及底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1%。 2、含有细粒土颗粒的砂土 （1）将按上表称取的代表性试样，置于盛有清水的容器中，用搅棒充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。 （2）将容器中的试样悬液通过2mm的筛，取留在筛上的试样烘至恒量，并称烘干试样质量，准确至0.1g。 （3）将粒径大于2mm的烘干试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析。按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。 （4）取通过2mm筛下的试样悬液，用带橡皮头的研杆研磨，然后再过0.075mm筛，并将留在0.075mm筛上的试样烘干至恒量，称烘干试样质量，准确至0.1g。 （5）将粒径大于0.075mm的烘干试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行震筛，振筛时间一般为10~15min。 （6）当粒径小于0.075mm的试样质量大于试样总质量的10%时，应采用密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成。 实验一土的筛分实验报告 1、实验目的： 2、实验仪器设备： 3、实验方法：