岩土力学试验(一)

一、实验目的本次实验旨在通过对工程岩土样品进行一系列物理和力学性质测试，了解岩土材料的力学性能、物理性质以及其适用性，为工程设计提供科学依据。

二、实验内容1. 实验材料（1）样品：采集于施工现场的岩土样品，包括土样和岩样。

（2）实验仪器：液塑限联合测定仪、三轴剪切试验仪、直剪试验仪、环刀、烘干箱、电子秤等。

2. 实验方法（1）液塑限联合测定①将采集的土样放入液塑限联合测定仪中，调节转速，使土样在规定时间内完成液塑限测定。

②读取液限和塑限数据，并计算塑性指数和液性指数。

（2）三轴剪切试验①将采集的岩土样品制备成三轴剪切试验样品，放入三轴剪切试验仪中。

②调整试验压力，进行剪切试验，记录试验过程中的各项数据。

③分析试验数据，得出抗剪强度、黏聚力、内摩擦角等参数。

（3）直剪试验①将采集的岩土样品制备成直剪试验样品，放入直剪试验仪中。

②调整试验压力，进行剪切试验，记录试验过程中的各项数据。

③分析试验数据，得出抗剪强度、黏聚力、内摩擦角等参数。

三、实验结果与分析1. 液塑限联合测定结果（1）液限：25.0%（2）塑限：15.0%（3）塑性指数：10.0（4）液性指数：1.02. 三轴剪切试验结果（1）抗剪强度：200kPa（2）黏聚力：100kPa（3）内摩擦角：30°3. 直剪试验结果（1）抗剪强度：180kPa（2）黏聚力：90kPa（3）内摩擦角：28°四、实验结论1. 根据实验结果，该工程岩土样品的液限、塑限、塑性指数和液性指数均符合规范要求。

2. 该工程岩土样品的三轴剪切试验和直剪试验结果相近，抗剪强度、黏聚力和内摩擦角等参数均符合工程要求。

3. 该工程岩土样品具有良好的力学性能，适用于工程建设。

五、实验讨论1. 实验过程中，样品制备、试验参数设定等因素对实验结果有一定影响。

在后续实验中，需注意这些因素的影响，确保实验结果的准确性。

2. 实验结果表明，该工程岩土样品具有良好的力学性能，但在实际工程应用中，还需结合现场地质条件、工程设计等因素进行综合分析。

岩土工程力学性质实验参数测定法岩土工程力学性质实验参数测定法是一种用于测定岩土工程中的力学性质参数的方法。

通过准确测量和分析岩土材料的力学性能，可以为工程设计、施工和安全评估提供可靠的依据。

本文将介绍几种常用的岩土工程力学性质实验参数测定法。

一、岩土材料的抗压强度测定法岩土材料的抗压强度是评估其承受力和稳定性的重要参数。

常用的抗压强度测定方法有单轴抗压试验、三轴抗压试验和剪切试验等。

单轴抗压试验是将岩土样品放置在闭合的压力室内，沿着样品的轴向施加均匀的垂直荷载，通过测量荷载和变形的关系，确定其抗压强度和变形模量。

三轴抗压试验是将岩土样品裁剪成规定形状的圆柱体，将其放置在三轴压力容器中，施加均匀的轴向荷载和周向侧压力，测定应力-应变关系，进而确定抗压强度和剪切强度。

剪切试验是为了确定岩土材料的抗剪强度和剪切变形特性。

常用的剪切试验有直剪试验、剪切筒试验和剪切盒试验等。

通过施加不同的剪切载荷和变形，测定岩土材料的剪切强度和剪切模量。

二、岩土材料的渗透性测定法渗透性是指水分在岩土材料中传递和渗透的能力。

渗透性是岩土材料的一个重要物理性质，对于岩土工程的建设和维护具有重要意义。

常用的岩土材料渗透性测定方法有恒压渗透试验、恒流渗透试验和三水头渗透试验等。

恒压渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的压力，测量流量和渗透压差，从而计算材料的渗透系数。

恒流渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的流量，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。

三水头渗透试验是通过施加不同水头高度，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。

三、岩土材料的抗剪强度测定法岩土材料的抗剪强度是分析和设计岩土工程的重要参数。

常用的抗剪强度测定方法有直剪试验、剪切试验和三轴剪切试验等。

直剪试验是将岩土样品放置在闭合的剪切仪器中，施加相等而相反方向的剪切荷载，通过测量剪切应力和剪切应变的关系，确定其抗剪强度和变形特性。

实验一岩石单轴抗压强度试验【DOC】一、实验目的1、熟悉岩石单轴抗压强度试验的原理及操作方法；2、掌握取岩样的方法及样品的制备；3、测定不同岩石的单轴抗压强度，并对结果进行分析测算。

二、实验原理负荷，是指测定对象在实验或实际运用过程中所受到的冲击力或压力等外部作用力，常用N作为其单位。

岩石单轴抗压强度，指岩石强度学实验中常采用的一种试验方法，将岩石剖面垂直于轴心的一侧制成规定尺寸（标准为40mm×80mm）的试样，将试样压缩另一侧，测定岩石在垂直轴向上的抗压强度，也称有效抵御荷载能力。

它是岩石力学性质中的一个重要参数，用于判断岩石结构的稳定性，设计岩土方案和建筑工程等。

实验中，使用万能试验机对制成的岩石试样进行负荷打压。

在完全压碎试样之前，岩石试样所受到的压力和位移将被测定并记录下来。

岩石试样预处理时应避免受温度变化的影响。

三、实验器材万能试验机、试样架、压盖螺母、压力计、电子平衡等。

四、实验步骤1、制岩石试样。

首先选取一颗标本质地坚硬、无裂缝的岩石，用锤子将其敲坚蓝平滑的面，并用钢锯将其依据标准划分为长40mm、宽80mm、高80cm的长方体。

然后将长方体试样放于制样器内，向试样盖上压盖螺母使其固定，厚度需大于5mm，上下两侧对称。

示意图如下。

2、涂抹试样。

将试样表面涂上一层高强度的环氧树脂，等待其干燥硬化，把试样表面几何误差减小，并增强其抵抗压缩的能力。

如下图所示。

3、测量试样。

将制备好的试样放入万能试验机的伺服马达和测量传感器中，依据试验要求向试样侧面施加荷载。

4、测量压力和位移。

万能试验机施压时，同时记录下岩石试样的压力和位移两个参数，并及时判断试验是否结束。

其中，压力的单位为N，位移的单位为mm。

5、计算单轴抗压强度。

根据测得的试样应力 - 应变曲线，计算岩石在单轴压缩中的抗压强度，公式如下：其中，σ表示单轴抗压强度；P表示岩石试样所受到的最大压力；A表示试样的原面积；即：五、实验注意事项1、岩石试样的制备应符合标准，且在选取岩石和制样时应注意安全；2、万能试验机操作时应严格按照操作规程，以保证实验得到的可靠数据；3、压盖螺母紧固力度应适当，以确保试样不滑脱;4、对已测定的数据进行分析时，应注意数据误差带来的影响。

1粉煤灰的级配组成颗粒分析按《土工试验方法标准》的要求进行试验，对于粒径大于0.075mm 的粉煤灰颗粒用筛分试验来测定，对粒径小于0.075mm 的粉煤灰颗粒用密度计法测定。

选取200g 的试验土样，选用直径分别为2mm,1mm,0.5mm,0.25mm,0.075mm 的筛子，按直径从大到小从上到下依次排列，将试验土样缓慢均匀的倒入最上层，均匀摇晃20min 左右，测量留在各个筛子上土样的质量并记录。

小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比可按式1.1计算，即A s Bm X d m（1.1）式中X ——小于某粒径的试样占总质量的百分比（%）；A m ——小于某粒径的试样质量（g ）；B m ——当细筛分析时或用密度计分析时为所取的试样质量（g ）； s d ——粒径小于2mm 的试样质量占试样总质量的百分比（%）。

试验结果如表1.1所示，粉煤灰颗粒大小分布曲线如图2.1所示。

表1.1筛分结果分析表图1.1颗粒级配曲线不均匀系数按式1.2计算：6010u d C d =（1.2） 60100.283.080.091u d C d === 曲率系数按式1.3计算：2301060c d C d d =⨯ （1.3） 223010600.16 1.000.0910.28c d C d d ===⨯⨯式中u C ——不均匀系数；c C ——曲率系数；60d ——限制粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为60%的粒径（mm ）； 30d ——即土中小于该粒径的颗粒质量为30%的粒径（mm ）；10d ——有效粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为10%的粒径（mm ）。

我国《土的分类标准》规定：当Cu 错误!未找到引用源。

<5时，为级配不良的土。

可见，粉煤灰的级配不良。

由试验结果可知，在0.075～2mm 范围内（砂粒组）有87.56%，在小于0.075mm 范围内（细粒组）有11.31%。

2尾矿的含水率含水率是土的基本物理指标之一，它反映土的状态，它的变化将使土的一系列力学性质随之而异；它又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度等项指标的依据，是检测土工构筑物施工质量的重要指标。

国开电大《岩土力学》形考任务-参考答案(一)国开电大《岩土力学》形考任务-参考答案《岩土力学》是土木工程专业必修课程之一，是建筑工程对土、岩、矿进行机械性质、工程应变等方面的研究和应用的学科。

下面是国开电大《岩土力学》的形考任务参考答案。

一、填空题1. 土的单轴压缩试验得出的拟合直线的两个截距分别为Cu，Co，统称为标准与拓展截距。

2. 土的极限状态是指土体破坏时达到的最严重状态。

3. 岩石的捕虏采样法有动力冲击法、旋转钻进法、直接取样法。

4. 基础中桩或桩柱吸收荷载的机制可以分为摩擦阻力和端部阻力。

5. 土壤中的地下水渗透方向由高水头处向低水头处，也就是梯度方向。

二、判断题1. 杆体相同时，同等深度的分布相同，因此锥形理论是不合理的。

错误。

2. 土工合成材料的意义在于提高现有土的强度指标，因此广泛应用于各种路堤、挡土墙、隧道衬砌、沙漏加固加固和某些地基加固设计中。

正确。

3. 过盈量越大及其精度越高,刚性则越薄弱，因此航空仪表采用间隙较小的齿轮副。

错误。

4. 堆载由于外力作用或地基强度足以应付荷载，而超出实际承载力的变形，称为荷载沉降或土体沉降。

错误。

5. 单轴抗压试验是指土体的径向应对称性，地面是受力均匀的，只有纵向变形，操作方便、经济，常用于工程中。

错误。

三、计算题1. 一个地基为2m厚泥土层或2m厚软岩层，其承载力为50kN/m2，地基宽度为5m。

则该地基承载能力是多少？解：该地基承载能力是50kN/m2 * 2m * 5m = 500kN。

2. 岩石样本在单轴压缩试验中的侧向压缩变形为0.1mm，其初始样品直径为100mm，压缩之后直径缩小为80mm。

求该样品的侧向压缩率。

解：由于样本的侧向压缩变形可以近似等于样本的直径缩小值，因此样本的侧向压缩率为0.1mm / 100mm = 0.001，即0.1%。

四、应用题某厂房建设的基础层厚度为2.4m，其上是一层2～4m厚的粘土层，再上是一层2.4m厚的碎石层和2.4m厚的送自然地面。

岩石力学性质试验一、岩石单轴抗压强度试验1.1概述当无侧限岩石试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。

在测定单轴抗压强度的同时，也可同时进行变形试验。

不同含水状态的试样均可按本规定进行测定，试样的含水状态用以下方法处理：（1）烘干状态的试样，在105～1100C下烘24h。

（2）饱和状态的试样，使试样逐步浸水，首先淹没试样高度的1/4，然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处，6h后全部浸没试样，试样在水下自由吸水48h；采用煮沸法饱和试样时，煮沸箱内水面应经常保持高于试样面，煮沸时间不少于6h。

1.2试样备制（1）试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块，试件备制中不允许有人为裂隙出现。

按规程要求标准试件为圆柱体，直径为5cm，允许变化范围为4.8～5.2cm。

高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。

对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样，但高径比必须保持=2:1～2.5:1。

（2）试样数量，视所要求的受力方向或含水状态而定，一般情况下必须制备3个。

（3）试样制备的精度，在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。

两端面的不平行度最大不超过0.05mm。

端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25度。

1.3试样描述试验前的描述，应包括如下内容：（1）岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小，胶结物性质等特征。

（2）节理裂隙的发育程度及其分布，并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。

（3）测量试样尺寸，并记录试样加工过程中的缺陷。

1.4主要仪器设备1.4.1试样加工设备钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。

1.4.2量测工具与有关检查仪器游标卡尺、天平（称量大于500g，感量0.01g），烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。

1.4.3加载设备压力试验机。

试验一结构的应力——应变试验（岩石的单轴压缩变形试验）一、试验基本原理岩石单轴压缩变形试验是为了测定试件在单轴压缩应力条件下的纵向应变值及横向应变值，据此计算岩石的弹性模量和泊松比。

当在进行岩石单轴压缩变形时，记录下应力与相应的应变值，即可得到岩石的应力一应变曲线。

根据有关定义：应力．应变在屈服应力以下任一点的切线斜率称为切线弹性模量；在屈服应力以下，直线段起点和终点连线的斜率被称为岩石的平均弹性模量；某一点的应力到曲线起点的连线的斜率称为岩石割线弹性模量。

岩石由单轴压缩变形试验求得的弹性模量和泊松比是岩石变形特性的最基本参数。

在进行各种计算时，这两个参数必不可少。

尤其是在采用各种数值计算方法评价岩体的稳定性和分析岩体内的应力分布时，显得更为重要。

岩石的弹性模量和泊松比与岩石的单轴抗压强度一样，也将受到许多试验条件、试验环境和不同岩性的影响。

但是，弹性模量和泊松比并不像岩石单轴抗压强度对这些因素那么敏感，且并不具有很明显的规律性。

在实际的工程中，岩石的平均弹性模量和岩石的割线弹性模量(通常用岩石单轴抗压强度值的一半求其割线模量)以及与其各自相对应的泊松比应用最多。

在某些特殊的条件下，也可按不同的应力水平确定其弹性模量和泊松比。

二、试验设备1．惠斯顿电桥、万用表、兆欧表。

2．电阻应变仪。

3．其他设备，包括岩石单轴压缩试验中有关岩样加工的设备。

三、试验要点(一)本节所介绍的试验方法适用于能加工成形的岩石。

(二)岩石单轴压缩试验所采用的试件，应满足单轴抗压强度试验中有关试件尺寸、试件加工精度等规定；且应对其进行包含相同内容的试件描述。

(三)岩石单轴压缩变形试验按下述程序进行：1．粘贴电阻应变片(1)在试件中部选定粘贴电阻应变片的位置，清洗试件贴片处的表面。

贴片处应避开裂隙或斑晶。

(2)选择电阻应变片：电阻片阻栅长度应大于岩石颗粒的10倍，小于试件的半径；同一试件所选定的工作片与补偿片的规格、灵敏系数等应相同，电阻值相差应不大于±0.2。

一、土的物理性质指标及试验（一）含水量土中水的质量与土粒质量之比[W=m w/m s×100%]一般采用烘干法，平行测定两个试样，当含水量＜40%时允许误差为1%，当含水量≥40%时允许误差为2%，取两个平行试验的平均值为试验结果。

需注意的是对含有机质超过干土质量的5%时，其烘干温度控制在65～70℃。

（二）相对密度（土粒比重）土粒质量与同体积的4℃时水的质量之比[W=m s/V sρW] [土粒的平均比重GS=1/(P1/G s1+P2/G s2)]1、比重瓶法：适用于粒径＜5mm的土；2、浮称法：适用于粒径≥5mm的土，且其中粒径＞20mm的土质量＜总土质量的10%；3、虹吸筒法：适用于粒径≥5mm的土，且其中粒径＞20mm的土质量≥总土质量的10%；（三）质量密度土的总质量与其体积之比即单位体积的质量[ρ=m/V s，（g/cm3）]1、环刀法：平行测定两个试样，两次测定的差值不大于0.03g/cm3，取两次的平均值；2、蜡封法：平行测定两个试样，两次测定的差值不大于0.03g/cm3，取两次的平均值；3、灌水法：4、灌砂法：要比灌水法准确。

（四）换算指标1、重度：单位体积土体的重力[γ=gρ=10ρ（KN/cm3）]=ρ/(1+0.01W) （g/cm3）]2、干密度：单位体积干土的质量[ρd(1+0.01W)/ρ}-1]3、孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比[e={dsρW4、孔隙比：土中孔隙体积与土的总体积之比[n=e/(1+e)×100]5、饱和度：土中水的体积与土中孔隙体积之比[Sr=Wds/e]g（KN/cm3）]6、浮重度：土在中水的重度[γ′=（1-0.01n）（ds-1）ρW（五）颗粒组成和砂土的密度指标1、颗粒组成（1）筛析法：适用于60≥d＞0.075的土将试样过2mm筛，筛下质量＜10%时，不作细筛分析；筛上质量＜10%时，不作粗筛分析；细筛分析时，当过0.075mm筛后，筛下质量＞总质量的10%时，应用密度计法或移液管法作＜0.075mm的颗粒组成。

一、实验目的1. 了解岩土工程的基本原理和实验方法。

2. 掌握岩土力学实验的基本操作和数据处理方法。

3. 通过实验，加深对岩土工程相关理论知识的理解。

二、实验时间2023年11月15日三、实验地点岩土工程实验室四、实验仪器1. 压力试验机2. 液塑限联合测定仪3. 静力触探仪4. 土工筛分仪5. 土样制备装置五、实验内容1. 土的密度试验2. 土的含水率试验3. 土的颗粒分析试验4. 土的压缩试验5. 土的强度试验六、实验步骤1. 土的密度试验（1）将土样放入密度瓶中，加入适量水，称量总质量。

（2）将密度瓶中的水倒出，称量土样的质量。

（3）计算土的密度。

2. 土的含水率试验（1）将土样放入烘箱中，烘至恒重。

（2）称量烘后的土样质量。

（3）计算土的含水率。

3. 土的颗粒分析试验（1）将土样过筛，分离出不同粒径的土粒。

（2）称量各粒径土粒的质量。

（3）计算各粒径土粒的百分含量。

4. 土的压缩试验（1）将土样放入压缩试验仪中，设定试验压力。

（2）记录不同压力下土样的变形量。

（3）绘制压缩曲线，计算土的压缩系数。

5. 土的强度试验（1）将土样制备成圆柱形试样。

（2）将试样放入三轴试验仪中，设定试验条件。

（3）记录试样破坏时的应力值。

（4）计算土的抗剪强度和抗拉强度。

七、实验结果与分析1. 土的密度试验实验结果表明，土的密度为1.65g/cm³，与理论值1.60g/cm³基本吻合。

2. 土的含水率试验实验结果表明，土的含水率为20%，与理论值18%基本吻合。

3. 土的颗粒分析试验实验结果表明，土中粒径小于0.075mm的颗粒含量为50%，粒径小于0.002mm的颗粒含量为5%，与理论值基本吻合。

4. 土的压缩试验实验结果表明，土的压缩系数为0.50MPa⁻¹，与理论值0.40MPa⁻¹基本吻合。

5. 土的强度试验实验结果表明，土的抗剪强度为0.3MPa，抗拉强度为0.2MPa，与理论值基本吻合。

一、颗粒分析试验T0115—1993 筛分法1.目的和适用范围本试验法适用于分析粒径大于0.075mm的土颗粒组成。

对于粒径大于60mm的土样，本试验方法不适用。

2.仪器设备2．1标准筛：粗筛(圆孔)孔径为60mm,40mm,20mm,10mm,5mm,2mm;细筛孔径为2.0mm,1.0mm,0.5mm,0.25mm,0.075mm.2.2天平：称量5000g，感量5g;称量1000g，感量1g;称量200g，感量0.2g.2.3摇筛机2．4其他：烘箱、筛刷、烧杯、木榐、研钵机杵等。

3试样从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样：3.1小于2mm颗粒的土100~300g。

3.2最大粒径小于10mm的土300~900g。

3.3最大粒径小于20mm的土1000~2000g。

3.4最大粒径小于40mm的土2000~4000g。

3,5最大粒径大于40 mm的土4000g以上。

4.试验步骤4.1对于无凝聚性的土4.1.1按规定称取试样，将试样分批过2mm筛。

4.1.2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。

4.1.3 2mm筛下的土如数量过多，可用四分法缩分至100~800g。

将试样按从大到小的次序通过小于2mm的各级细筛。

可用摇筛机进行振荡。

振荡时间一般为10~15分钟。

4.1.4 由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，至每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的1%为止。

漏下的土粒应全部放入下一级筛内，并将留在各筛上的土样用软毛刷刷净，分别称量。

4.1.5筛后各级筛上和筛底土总质量与筛前试样质量之差，不应大于1%。

4．1.6如2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析；如2mm筛上的土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析。

4.2对于含有黏土粒的砂砾土4.2.1将土样放在橡皮板上，用木榐将黏结的土团充分榐散，拌匀、烘干、称量。