土力学与地基基础试验指导详解

土力学与地基基础实验指导书曾晋编写成都理工大学工程技术学院土木系材料实验室2010年10月目录实验一土的密度实验（环刀法） (3)试验二土的含水率实验（烘干法） (5)实验三土的比重实验 (7)实验四界限含水率的测定（液塑限联合测定法） (9)实验五土的颗粒分析实验 (12)实验六固结试验（快速法） (16)实验七直接剪切试验 (19)实验八无侧限抗压强度试验 (23)实验九击实试验 (26)实验十土三轴压缩试验 (29)实验一土的密度实验（环刀法）一、试验目的土的密度是指土的单位体积的质量，是土的基本物理性质指标之一。

在天然状态下的密度称为天然密度，其单位为g/cm3。

二、试验方法试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。

对于细粒土，采用环刀法；对于易碎裂、难以切削或不规则的土体，可用蜡封法；对于现场粗粒土，一般用灌水法或灌砂法。

本试验采用环刀法。

三、仪器设备环刀；天平，感量0.1g；切土刀；推土器；白瓷盘；游标卡尺；凡士林等。

环刀电子太平四、试验步骤1、用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的体积V（cm3）。

2、称环刀的质量m1，准确至0.1g。

3、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。

4、用切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压，边压边削，到土样伸出环刀上部为止，削去环刀两端余土，使与环刀口面齐平。

把削下的土样做含水量试验。

5、擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量m2，准确至0.1g。

6、用推土器将试样从环刀中推出。

7、本试验须进行二次平行试验，其平行差值不大于0.03g/cm3,满足要求取其算术平均值。

五、成果整理1、按下式计算土的湿密度：21m m V ρ-=式中：ρ——土的湿密度（g/cm 3）；m 1——环刀的质量（g ）；m 2——环刀加土的质量（g ）。

2、按下式计算土的干密度：10.01d w ρρ=+式中：ρd ——土的干密度（g/ cm 3）；ρ——土的湿密度（g/ cm3）；w ——土的含水量（％）。

《土力学与地基基础》学习指导书第4章土力学与地基基础学习指导书第4章
第1节：引言
本章将介绍土力学与地基基础学的基本概念和原理，以及相关的计算方法和设计原则。

通过学习本章内容，读者将能够全面了解土力学与地基基础学的基础知识，并能够运用所学知识解决实际工程问题。

第2节：土的力学性质
2.1 土体的组成与结构
2.2 土的物理性质与工程性质
2.3 土的应力状态与应变特性
2.4 土的强度与应力应变关系
第3节：土的力学参数
3.1 土的基本力学参数
3.2 土的剪切强度参数
3.3 土的压缩与膨胀参数
第4节：土的力学行为
4.1 单轴和三轴剪切试验
4.2 塑性与流变特性
4.3 应力路径与应力路径系数
第5节：地基工程与地基基础设计
5.1 地基与地基基础的概念
5.2 地基基础设计的基本原则
5.3 地基处理与加固技术
5.4 地基基础设计的方法与计算
第6节：实例分析与案例解析
6.1 地基基础设计的实例分析
6.2 关键参数的选择与计算
6.3 地基基础设计的案例解析
第7节：总结与展望
通过本章的学习，我们深入了解了土力学与地基基础学的基本概念
和原理，以及相关的计算方法和设计原则。

通过实例分析和案例解析，我们进一步掌握了地基基础设计的方法和技术。

在今后的学习和实践中，我们将进一步提高对土力学与地基基础学的理解，努力在工程实
践中应用所学知识解决实际问题，为工程的安全与可靠性贡献自己的
力量。

附注：本指导书仅供学习参考，请在实际工程中谨慎使用，确保工
程安全与质量。

现代远程教育《土力学及地基基础》课程学习指导书作者：刘忠玉第一章 绪论（一）本章学习目标1．理解地基基础的概念、地基与基础设计必须满足的基本条件（二）本章重点、要点地基基础的概念（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：基础、浅基础、深基础、天然地基、人工地基2．简答题：地基基础设计必须满足的基本条件是什么？第二章 土的性质及工程分类（一）本章学习目标1．理解土的三相组成及土的结构，土的渗流规律，土的压实原理2．熟练掌握土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质3．学会渗透力与渗透破坏4．能运用土的工程分类（二）本章重点、要点土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质，土的工程分类（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：粒组、颗粒级配、不均匀系数、曲率系数、结合水、自由水、重度、密度、比重、含水量、干密度、饱和度、孔隙比、孔隙率、饱和度、有效重度、砂土的相对密实度、界限含水量、塑性指数、液性指数、灵敏度、触变性、渗透系数、流砂、管涌、渗流力、临界水头梯度、最优含水量、压实系数、砂土液化、碎石土、粉土、粘性土、淤泥、淤泥质土2．填空：1）__________是指粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。

2）省去%号后的液限和塑限的差值称为 。

3）土的结构一般分为单粒结构、蜂窝结构和 。

4）红粘土的液限一般大于 。

5）一基坑底地层产生自下向上的竖直渗流，已知水力梯度为i ，土的饱和重度为sat γ，水的重度为w γ，那么产生流砂的临界条件为sat γ= 。

6）小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径，称为 。

7）通常根据 的大小将细砂、粉砂等土划分为稍湿、很湿和饱和三种状态。

8）当液性指数 时，土体处于流塑状态。

3．单项选择题：1）当粘性土中含有较多哪种类型的水时，土具有一定的可塑性？ （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．毛细水D ．重力水2）在实验室中测定土试样含水量时，常采用 （ ）A ．烘干法B ．比重瓶法C ．环刀法D ．直剪法3）当含水量发生变化时，粘性土的指标将发生变化的是 （ ）A ．液限B ．塑限C ．塑性指数D ．液性指数4）不能反映无粘性土密实度的指标是 （ ）A ．孔隙比eB ．土粒相对密度d sC ．标准贯入试验的锤击数 ND ．干密度d ρ5）假定某土样中，土粒的体积1=s V ，含水量为w ，土粒相对密度为s d ，水的密度为w ρ，孔隙比为e ，则土样的总质量m 为 （ ）A ．w s d ρB ．w s d w ρ)1(+C ．1+eD ．e6）以下土样的液性指数L I 均为0.25，其中属于粘土的是 （ ）A ．w =35%，%30P =wB ．w =30%，%5.26P =wC ．w =25%，%22P =wD ．w =35%，%33P =w7）细砂层中，两点的水头差为0.4m ，渗流长度为20m ， 测得平均渗流速度为mm/s 1013-⨯，则渗透系数为 （ ）A ．mm/s 1024-⨯B ． mm/s 1023-⨯C ．mm/s 1014-⨯D ．mm/s 1052-⨯8）如果土样A 的不均匀系数比土样B 的小，则 （ ）A ．土样A 比土样B 易于压实 B ．土样A 的颗粒比土样B 均匀C ．土样A 的颗粒级配曲线比土样B 平缓D ．土样A 的压缩性比土样B 要高4．多项选择题：1）土中水的下列类型中属于自由水的包括 （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．重力水D ．固态水E ．毛细水2）塑性指数I p 大于10的土包括 （ ）A ．碎石土B ．粉土C ．粘土D ．粉质粘土E ．砂土3）土粒粒组的界限粒径包括 （ ）A ．200mmB ．20mmC ．2mmD ．0.075mmE ．0.005mm4）淤泥质土的特点是 （ ）A ．在静水或缓慢的流水环境中沉积B ．天然含水量大于液限C ．一般处于流塑状态D ．天然孔隙比在1~1.5之间E ．天然孔隙比大于1.55）流砂产生的必要条件有 （ ）A ．渗流自下而上B ．渗流自上而下C ．动水力大于土的有效重度D ．水头梯度小于0.5E ．细砂、粉砂或粉土地基6）下列三相比例指标中，可由试验直接测定的是 （ ）A ．孔隙比B ．密度C ．土粒相对密度D ．含水量E ．饱和度5．简答题：1）土中水分哪几类？对土的工程性质各有什么影响？2）如何从土的颗粒级配曲线形态上、不均匀系数及曲率系数数值上评价土的工程性质？3）说明土的天然重度、饱和重度、有效重度和干重度的物理概念和相互关系。

第8章地基承载力学习要求学习要点：了解地基破坏模式；掌握地基临塑荷载和临界荷载的计算；掌握地基极限承载力的计算。

重点和难点：地基临塑荷载、临界荷载和极限承载力的计算。

学习要点1. 浅基础的地基破坏模式★地基变形的三个阶段如图8-1中p-s曲线所示，地基的变形一般可分为三个阶段：1) 线性变形阶段(压缩阶段)：相应于p-s曲线中的oa段。

此时荷载p与沉降s基本上呈直线关系，地基中任意点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态。

地基的变形主要是由于土的体积减小而产生的压密变形。

2) 塑性变形阶段(剪切阶段)：相应于p-s曲线中的ab段。

此时荷载与沉降之间不再呈直线关系而呈曲线形状。

在此阶段，地基土在局部范围因剪应力达到土的抗剪强度而处于极限平衡状态。

产生剪切破坏的区域称为塑性区。

随着荷载的增加，塑性区逐步扩大，由基础边缘开始逐渐向纵深发展。

3) 破坏阶段(隆起阶段)：相应于p-s曲线中的bc段。

随着荷载的继续增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一个连续的滑动面。

此时基础急剧下沉，四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。

★地基破坏的三种模式地基在竖向荷载作用下的剪切破坏模式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切(刺入)剪切破坏三种。

1) 整体剪切破坏这种破坏模式的p-s曲线可以明显地区分出三个变形阶段，当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土开始发生剪切破坏，随着荷载的不断增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾倒，同时基础四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。

这种破坏模式一般在密砂和坚硬的黏土中最有可能发生，破坏具有一定的突然性。

2) 冲切剪切破坏其破坏特征是，在荷载作用下基础产生较大沉降，基础周围的部分土体也产生下陷，破坏时基础好像"刺人"地基土层中，不出现明显的破坏区和滑动面，基础没有明显的倾斜，其p-s曲线没有转折点，是一种典型的以变形为特征的破坏模式。

土力学及地基基础实验指导书莫瑞刘晓星李和志编写宋军伟陈辉主审江西科技学院土木工程学院前言本试验指导书适用于土木工程、港口航道与海岸工程、水利水电等专业的专科生、本科生使用。

本试验是《土力学及地基基础》课程的重要实践教学环节。

该试验指导书包括以下内容：土的密度试验、含水量试验、颗粒分析试验、液限和塑限试验、土的压缩试验、击实试验、直接剪切试验、三轴试验等试验项目，通过上述试验可以让学生熟悉各种仪器设备在试验项目中的使用方法，锻炼学生的试验基本技能，掌握试验内容和试验的基本方法，培养学生的动手能力及综合分析问题和解决问题的能力，使学生知道为什么要做这些试验，试验参数在工程设计和施工中如何应用，为今后的实际工程设计、施工和研究工作奠定了坚实的基础。

本指导书主要依据《公路土工试验规程》(JTGE40-2007)、《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009)、《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011)等国家和行业标准，并结合工程实践经验及教材特点编制而成。

本指导由土木工程学院莫瑞、刘晓星、李和志编写，宋军伟、陈辉主审。

使用本书时，可根据专业方向，在内容上取舍。

第一部分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。

土力学实验指导书土木工程2018年目录实验一土的含水量实验实验二土的容重和干密度实验<环刀法）实验三 A、液限、塑限实验<用光电式液塑限测定仪法）B、塑限实验<搓条法）实验四土的抗剪强度实验实验五土的固结实验实验六土的渗透实验实验一土的含水量实验一、目的本实验之目的在于测定土的含水量，借与其它实验配合计算土的干密度，孔隙比及饱和度等；并查表确定地基土的承载力。

b5E2RGbCAP二、解释含水量为土在105℃~110℃下烘至恒重时所失去水分的质量和到达恒值后干土质量的比值，用百分数表示<本实验方法适用于有机物的含量不超过干土质量的5%的土，如有机物含量在5~10%之间的土，仍采用本方法时，应在记录中注明）。

p1EanqFDPw三、仪器设备<1）有盖的称量盒数只；<2）天平、感量0.01克；<3）烘箱<温度105℃~110℃）；<4）有干燥剂<）干燥器。

四、操作步骤<1）选取具有代表性的土样15~20克<砂性土、有机质土为50克），放入称量盒内，盖好盒盖，称盒加湿土质量。

DXDiTa9E3d <2）打开盒盖、放入烘箱，在温度105℃~110℃下烘干至恒值,烘的时间一般为：对砂性土不得少于6小时,对粘性土不得少于8小时.RTCrpUDGiT<3）将烘好的试样同称量盒一并放入干燥器内，让其冷却至室温。

<4）从干燥器内取出试样，称盒加干土质量。

<5）本实验称量应准确至0.01克以上，同一实验进行两次平行测定，取其算术平均值。

<6）按下列公式计算含水量×100 %式中：——为含水量，用%；W1——称量盒加湿土质量，克；W2——称量盒加干土质量，克；W——称量盒质量，克。

本实验须进行2两次平行测定，其平行误差规定为：<1）当含水量小于40%时，允许平行误差1%；<2）当含水量等于或大于40%，允许平行误差2%。

《土力学与地基基础》实验指导书深圳大学建工学院土木工程系一、颗粒分析试验（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 ；（见附图1） 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：100ABm X m =⨯ 式中：X —小于某颗粒直径的土质量百分数，%； m A —小于某颗粒直径的土质量，g ； m B —所取试样的总质量（500g ）。

2．用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径（mm ）的对数值为横坐标，绘制颗粒大小分配曲线。

实验二土的压缩试验实验室内采用固结仪测定土的压缩系数。

（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a v、压缩模量E s、压缩指数C c等，测定项目视工程需要而定。

本教学实验仅要求测定各级荷载下的压缩量，并计算压缩系数a1-2、E s1-2。

（二）实验方法采用轻便固结仪对土样进行侧限加压压缩（常速法）。

（三）仪器及工具1、压缩固结仪：由环刀、护环、透水板、加压上盖、量表架等组成，见附*介绍部分;2、变形量测设备：百分表量程10mm，分度值为0.01mm;3、其他：秒表、凡士林、盛水盆、滤纸等。

附*轻便式压缩固结仪1、土样容器试模，每台仪器有两套容器试模，每套容器分别作30cm²与50cm²两种土样面积试验，土样均为20mm。

示意图如图一：2.单杠杆双联式的结构，杠杆比例与加载顺序与负荷如下表：中压固结仪加载顺序表：低压固结仪加载顺序表：还有涡轮箱体，它可以调节杠杆支点的升降，行程15mm。

试验时先将杠杆调至水平位置，当土样受压下沉导致杠杆倾斜时，可逆时针旋转手轮，降低杠杆支点使杠杆恢复水平状态，以保证各级荷重的精确度。

3.整机结构图：（轻便型的首轮在对面一侧，其原理一致）1.手轮2.木台板3.容器4.百分表（自备）5.表夹夹具6.传压头7.横梁8.平衡锤9.升降杆10.下横梁11.杠杆12.水平气泡13.吊钩（1:12）14.吊钩（1:10）15.砝码挂盘（四）实验步骤1、准备好试验土样。

2、试验前测定土样的密度与含水量。

3、取压缩仪内的环刀，内壁擦抹凡士林，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，直至土样伸出环刀顶面为止，用刮刀削去环刀表面多余土并修平，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对正。

土力学与地基基础实验报告土力学与地基基础实验报告二零年目录实验一实验二实验三实验四土的密度试验土的含水量实验土的液、塑限实验土的直接剪切试验班姓名实验日期日实验一土的密度试验一、实验目的测定土样的密度，以了解土体的疏密状态。

二、实验原理密度是指土的单位体积质量，用ρ表示，ρ=三、实验仪器环刀、天平、修土刀、钢丝锯、凡士林等。

四、试验方法及步骤实验的方法有环刀法、腊封法、灌水法、灌砂法，本实验采用环刀法。

1.将环刀内壁擦净，并涂抹一层凡士林，同时记下环刀号码。

2.取实验制备的土样，将环刀的刃口向下放在土面上，然后将环刀垂直下压，边压边切削，到土样上端伸出环刀为止，削去两端余土修平。

3.擦净环刀外壁，称出环刀加土的质量，准确到0.1g 五、实验记录及数据处理密度试验记录表m，实验室常用g/cm3为单位。

v六、误差分析及问题讨论班姓名实验日期日实验二土的含水量实验一、实验目的测定土的含水量，它是计算土的干密度、孔隙比、饱和度等的必要指标。

二、实验原理含水量是土的基本物理量指标之一，是指试样在105~110℃下烘干到恒量时所失去的水质量与干土质量的比值，用百分比表示。

三、仪器设备（学生可根据需要自己选定）烘箱、天平、干燥器、铝盒、削土刀和匙等。

四、试验方法及步骤含水量试验方法有烘干法、酒精燃烧法以及炒干法等。

其中以烘干法为室内试验的标准方法，本次试验采用烘干法。

1.取具有代表性试样，放入铝盒内，称量湿土质量，精确到0.01g。

2.将盒置于烘箱内，在105~110℃的恒温下烘干，烘干时间对粘性土不得少于8小时，对沙土不得少于6小时，对含有机质超过5％的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘干。

3.将称量盒从烘箱中取出，称干土质量，精确到0.01g。

五、试验记录及数据处理含水量试验记录表六、误差分析及问题讨论班姓名实验日期日实验三土的液限、塑限实验一、实验目的测定土的液限和塑限，与天然含水量实验结合，可用以计算土的塑性指数和液性指数，并作为粘性土分类以及估算地基土承载力的一个依据。

《土力学与地基基础》实验指导书漳州职业技术学院陈海红目录试验一土的密度测定 (2)试验二土的含水量试验 (3)试验三土的相对密度（比重）试验 (4)试验四粘性土的液限、塑限的测定 (5)试验五土的压缩试验 (8)试验六土的直接剪切试验 (11)学时：2学时 一、目的要求：测定土在天然状态下单位体积的质量。

二、试验方法适用范围 一般粘性土，宜采用环刀法易破碎，难以切削的土，可采用蜡封法对于砂土与砂砾土，可用现场的灌砂法或灌水法。

三、仪器设备符合规定要求的环刀，精度为0.01g 的天平，其他：切土刀，凡士林等。

四、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 2五、数据记录与计算1、数据记录密度试验记录表（环刀法）2、计算土的密度：按下式计算 Vm m V m 12_==ρ 要求：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/cm 3,取两次试验结果的平均值。

学时：2学时 一、目的要求土的含水率是土在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为土的天然含水率。

试验的目的：测定土的含水率。

二、试验方法适用范围（1）、烘干法：室内试验的标准方法，一般粘性土都可以采用。

（2）、酒精燃烧法：适用于快速简易测定细粒土的含水率。

（3）、比重法：适用于砂类土。

三、仪器设备烘箱：采用电热烘箱；天平：称量200g,分度值0.01g ；其他：干燥器，称量盒。

四、试验操作步骤（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 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——1100C 的恒温下烘干。

第6章土的抗剪强度6.1 学习要求学习要点：掌握库伦定律及强度理论；掌握抗剪强度的测定方法。

了解饱和粘性土的抗剪强度及应力路径。

重点和难点：土的抗剪强度指标的测定，土的强度理论。

6.2 学习要点1. 土的抗剪强度理论★库伦公式土的抗剪强度表达式(库伦公式)为：无黏性土 ϕστtan f = (6-1) 黏性土 ϕστtan f +=c (6-2) 式中 f τ——土的抗剪强度(kPa) ;σ——剪切滑动面上的法向总应力(kPa)；c ——土的黏聚力(kPa) ;ϕ——土的内摩擦角(°)。

c 、ϕ统称为土的抗剪强度指标(参数)。

在στ-f 坐标中(图6-1)，库伦公式为一条直线，称为抗剪强度包线。

ϕ为直线与水平土力学与地基基础学习与考试指导·2· 轴的夹角，c 为直线在纵轴上的截距。

土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关，其中最重要的是试验时的排水条件。

★抗剪强度的总应力法和有效应力法根据太沙基的有效应力概念，土体内的剪应力只能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度f τ应表示为剪切破坏面上的法向有效应力σ'的函数，即ϕσϕστ'-+'=''+'=tan )(tan f u c c(6-3) 式中 c '、ϕ'——分别为有效黏聚力和有效内摩擦角，统称为有效应力强度指标，对无性土，c '=0;σ'——剪切滑动面上的法向有效应力;u ——孔隙水压力。

因此，土的抗剪强度有两种表达方法，一种是以总应力σ表示剪切破坏面上的法向应力，其抗剪强度表达式为式(6-1)和式(6-2)，称为抗剪强度总应力法，相应的c 、ϕ称为总应力强度指标(参数)；另一种则以有效应力σ'表示剪切破坏面上的法向应力，其表达式为式(6-3)，称为抗剪强度有效应力法， c '、ϕ'称为有效应第6章 土的抗剪强度 ·3·力强度指标(参数)。

第4章土的压缩性及固结理论4.1 学习要求掌握土的压缩性和渗透固结的原理及计算。

4.2 学习要点1. 概述★土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。

土的压缩是由于土中一部分孔隙水和气体被挤出，土中孔隙体积减小的缘故。

饱和土体完成压缩过程所需的时间与土的透水性有很大的关系。

土的透水性愈强，完成压缩变形所需的时间就愈短。

饱和土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固结。

★土的压缩性指标可以采用室内试验或原位测试来测定。

室内试验常用固结试验(又称为室内压缩试验)，原位测试常用现场载荷试验。

2. 土的压缩性★固结试验及压缩性指标(1)固结试验的主要特点1)土样处于完全侧限状态，即土样在压力作用下只能发生竖向压缩，而无侧向变形(土样横截面积不变);土力学与地基基础学习与考试指导·2· 2)土样的排水条件为双面排水，即土样上下表面均可排水。

(2)压缩曲线的绘制方法压缩曲线有两种绘制方法: e-p 曲线(图4-1)和e -lg p 曲线(图4-2)。

前者可用来确定土的压缩系数α和压缩模量Es 等压缩性指标，后者可用来确定土的压缩指数C c 等压缩性指标。

土的压缩曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。

(3)土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数a (MPa -l )和压缩指数C c 可按下式计算：1221p p e e a --=（4-1） )/lg(lg lg 12211221p p e e p p e e C c -=--= （4-2） 式中 1p ——一般取地基计算深度处土的自重应力σc ；2p ——地基计算深度处的总应力，即自重应力σc 与附加应力σz 之和;e 1、 e 2——分别为e-p 曲线(或e -lg p 曲线)上相应于1p 、2p 的孔第4章 土的压缩性及固结理论 ·3·隙比。

压缩系数(或压缩指数)越大，土的压缩性越高。

土力学实验指导书齐鲁理工学院试验须知土工试验主要是测定土的物理、力学性质指标，为工程设计、施工提供必要的计算参数和资料。

学习土力学实验是《土力学地基基础》课程教学的一个重要环节，它不仅起着巩固课堂教学，增强对土的工程性质的理解等重要作用，而且是学习试验方法和实验技能的主要途径，培养学生学会分析和解决实际问题的能力。

因此，要求学生必须认真对待每个试验环节，作好试验前的预习和准备，试验后的成果整理和分析。

土的物理力学性质指标很多，试验项目和试验方法也很多，根据各专业的教学要求，本土力学实验指导书仅介绍我校土木有关专业的几个基本教学试验。

目录前言 ................................................................. 错误！未定义书签。

实验一土的粒度成分测定实验 . (4)实验二土的密度、重度、含水量实验 (7)实验三土粒比重实验 (11)实验四粘性土液限、塑性的测定 (13)实验五土的压缩（固结）实验 (17)实验六土的直接剪切试验 (23)实验一土的粒度成分测定实验学时：2学时【实验目的】粒度分析是测定土中各粒组占土总质量百分数的方法，用以了解颗粒大小分配情况，为土的分类及判断土的工程性质、建材选料提供所需的资料。

【实验原理】目前，土的粒度分析一般采用以下两种方法。

（1）筛析法。

适用于颗粒直径小于或等于60mm，大于0.075mm的土。

（2）密度计法。

适用于颗粒直径小于0.075mm的土。

若土中粗细颗粒兼有，则联合使用筛析法和密度计法。

筛析法是利用一套不同孔径的筛，将已知质量的土样，放入按孔径大小依次排列好的筛子顶层，振动筛子，粗粒留在筛子上，细粒漏到下面去，将土分离成与上下两筛孔径相适应的粒组，然后称各筛上剩余土粒的质量，计算出各粒组百分含量。

筛析法操作迅速、设备简单，适用于分析无黏性土和粘性土中大于0.075mm 的各粒组，当土中小于0.075mm的粒组含量超过10%时，则用密度计法分析小于0.075部分的颗粒组成。