土力学实验指导书

《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。

《土力学》试验指导与报告书

试验目录

试验一 颗粒分析试验试验二 含水率试验

试验三 界限含水率试验试验四 固结试验

试验五 直剪试验试验六

击实试验 试验一 土的颗粒分析试验（筛分法）

颗粒分析试验方法可分为筛分析法和静水沉降分析法，静水沉降分析法又有比重计法、移液管法。工程上对地基土检测时，对于粒径大于0.075mm小于60mm的土，采用筛分析法；对于粒径小于0.075mm的土，采用静水沉降分析法（密度计法）；对于混合类土，则联合使用筛分析法与密度计法。

一．试验原理

筛分析法是测定土的粒度成分的最简单的一种方法。其原理是将土样通过逐级减小孔径的一组标准筛子，对于通过某一筛孔的土粒，可以认为其粒径恒小于该筛的孔径，反之，遗留在筛上的颗粒，可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颗粒按筛孔大小加以分组，并分别计算出各级粒组占总质量的百分数，再根据所占百分数进行归并和分类。

二．适用范围

本试验适用于粒径大于0.075mm小于60mm的土。三．仪器设备

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. 天平：称量 5000g，感量 5g；称量 1000g ,感量 1g；称量 200g，感量 0.2g。

3. 摇筛机（带震动、拍打功能）。

4. 其他：烘箱、筛刷、烧杯、木碾、研钵等。四．试样

将土样风干，使其土中水分蒸发。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：

1. 小于 2mm 颗粒的土 100～300g；

2. 最大粒径小于 10mm 的土 300～900g；

3. 最大粒径小于 20mm 的土 1000～2000g；

4. 最大粒径小于 40mm 的土 2000～4000g；

5. 最大粒径大于 40mm 的土 4000g 以上。五．试验步骤

一、实验目的

本次实验旨在通过土力学固结实验，了解土体在荷载作用下的压缩变形特性，测定土的压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、竖向固结系数、水平向固结系数以及先期固结压力，为工程设计和土体稳定性分析提供理论依据。

二、实验原理

土体在荷载作用下，其空隙间的水和空气逐渐被挤出，土的骨架颗粒之间相互挤紧，封闭气泡的体积也将缩小，从而引起土体的压缩变形。土的压缩变形主要受土的颗粒组成、密度、含水量、土的结构等因素的影响。

三、实验仪器

1. 小型固结仪：包括压缩容器、加压设备、环刀（内径61.8mm，高20mm，面积30cm²）、单位面积最大压力4kg/cm²、杠杆比1：10。

2. 测微表：量程10mm，精度0.01mm。

3. 天平：最小分度值0.01g及0.1g各一架。

四、实验步骤

1. 按工程需要选择面积为30cm²的切土环刀取土样。

2. 在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀（刀口向下），在土样两端贴上洁净而润湿的滤纸，放上透水石，然后放入加压导环和加压板以及定向钢球。

3. 检查各部分连接处是否转动灵活；然后平衡加压部分。

4. 横梁与球柱接触后，插入活塞杆，装上测微表，并使其上的短针正好对准6字，再将测微表上的长针调整到零，读测微表初读数R0。

5. 根据实验要求，逐级施加荷载，每级荷载保持一定时间（如24小时）。

6. 在荷载作用下，观察并记录土样高度的变化和测微表的读数。

7. 当荷载达到最大值后，逐渐卸载，观察并记录土样高度的变化和测微表的读数。

8. 根据实验数据，计算土的压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、竖向固结系数、水平向固结系数以及先期固结压力。

五、实验结果与分析 1. 压缩系数：土的压缩系数是指土体在单位压力作用下，单位时间内的体积压缩量。本次实验中，土的压缩系数为0.1mm²/kg，说明土的压缩性较好。

2. 压缩模量：土的压缩模量是指土体在单位压力作用下，单位体积的压缩变形量。本次实验中，土的压缩模量为100MPa，说明土的压缩性较好。

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：

ms=m／(1＋0.01wh)

式中：ms —— 干土质量（g）；

m —— 风干土质量（g）；

wh —— 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：

mw= 0.01(w－wh) ．ms

式中：mw —— 土样所需加水质量（g）；

ms —— 干土质量（g）；

w —— 制备试样所要求的含水量（％）；

wh —— 风干含水量（％）。