土力学实验课件

《土力学》土的固结压缩试验

一、试验目的

测定试样在侧限与轴向排水条件下的压缩变形△h和荷载P的关系，以便计算土的单位沉降量S1、压缩系数av和压缩模量Es等。

二、试验原理

土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的。在饱和土中，水具有流动性，在外力作用下沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩，试验时由于金属环刀及刚性护环所限，土样在压力作用下只能在竖向产生压缩，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩。

固结试验通常只用于粘性土，由于砂土的固结性较小，且压缩过程需时也很短，故一般不在实验室里进行砂土的固结试验。固结试验可根据工程要求用原状土或制备成所需要状态的扰动土。可采用常速法或快速法。本实验主要采用非饱和的扰动土样，并按常速法步骤进行，但为了能在实验课的规定时间内完成实验，所以要缩短加荷间隔时间（具体时间间隔由实验室决定）。

三、仪器设备

1．固结仪：如图4所示。

2．量表：量程10mm，最小分度0.01mm。

3．其它：刮土刀、电子天平、秒表、称量盒等。

四、操作步骤

1. 根据工程需要，切取原状土样或由实验室提供制备好的扰动土样一块。

2. 用固结环刀（内径61.8或79.8毫米，高20毫米）按密度试验方法切取试样，并取土留作测含水率。如系原状土样，切土的方向与自然地层中的上下方向一致。然后称环刀和试样总质量，扣除环刀质量后即得湿试样质量，计算出土的密度（ρ）。

3. 用切取试样时修下的土测定含水率（ω），平行测定，取算术平均值。

4. 在固结仪容器底座内，顺次放上一块较大的洁净而湿润的透水石和滤纸各一，将切取的试样连同环刀一起（环刀刀口向下）放在透水石和滤纸上，再在试样上按图依次放上护环以及试样面积相同的洁净而湿润的滤纸和透水石各一，加上传压板和钢珠。安装好后待用。

5.检查加压设备是否灵敏，将手轮顺时针方向旋转，使升降杆上升至顶点，再逆时针方向旋转3～5转。转动杠杆上的平衡锤使杠杆上的水准器对中（即杠杆取于水平）。此项工作由实验室事先做好。实验中发现杠杆倾斜，应（逆时针方向）转动手轮调平。

土力学直接剪切试验

土力学直接剪切试验是一种用于研究土壤力学性质的试验方法。该试验主要通过对土样在剪切平面上的应力-应变关系进行研究，来探究其剪切强度和变形特性等力学性质。

直接剪切试验通常采用正方形或圆形的土样，在试验开始前应将土样切平，并确保其表面光滑、平整。试验时，土样被夹在两个平行的剪切面之间，以产生剪切应力。在应用规定的剪切荷载后，土样将发生剪切变形，同时试验设备可以记录下荷载变化以及土样在剪切面上的应变变化。

直接剪切试验的结果可以用于计算土的剪切强度、摩擦角以及压缩强度等力学指标。此外，直接剪切试验还可以用于研究土壤的孔隙结构、应力分布等问题。

直接剪切试验具有简单易行、结果准确等优点，已广泛应用于土力学领域，被广泛用于工程问题的研究及土力学试验教学中。

土 力 学 地 基 基 础

题型：

一、名词解释（5、6个）

二、问答题（3、4个）

三、计算题（3、4个）

第一部分 名词解释

1、稠度：粘性土在某一含水量时的软硬程度或粘滯程度（ppt）。

2、液限：粘性土呈液态与塑态之间的分界含水率称为液限Lw。

3、塑限：粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水率称为塑限Pw。

4、缩限：粘性土呈半固态与固态之间的分界含水率呈为缩限sw。

5、塑性指数：液限与塑限的差值，去掉百分数符号，称塑性指数PI。

6、液性指数：天然含水率与塑限的差值和液限与塑限的差值之比LI。

7、灵敏度：粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土（保持含水率和密度不变）的无侧限抗压强度的比值，称为灵敏度tS。

8、砂土：粒径d＞2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且d＞0.075mm的颗粒超过50%的土称为砂土。

9、粉土：塑性指数PI≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%的土称为粉土。

10、粘性土：土的塑性指数PI＞10时，称为粘性土。

11、有效应力原理：饱和土体所承受的总应力σ为有效应力σ′与孔隙水压力 u之和，即σ=σ′+u，亦即该公式称为有效应力原理。（可能以名词解释或简答题的形式出题）

12、压缩模量：是指土体在侧限条件下的应力增量与应变增量之比（ppt）。

13、变形模量：

14、压缩系数：表示在单位压力增量作用下土的空隙比的减小值。

15、压缩指数：压缩试验结果以孔隙比为纵坐标，以对数坐标为横坐标，绘制e-lgp曲线，此曲线开始一段呈曲线，其后很长一段为直线段，即曲线的斜率相同，此斜率为压缩指数。。

16、基础底面的附加压力（或应力）：建筑物荷载在地基中增加的压力称为附加压力。

17、分层总和法：先将地基土分为若干水平层，各土层厚度分别为 h1\h2\...,计算每层土的压缩量s1s2s3„，然后累计起来，即为总的地基沉降量。

18、正常固结土：指土层历史上经受的最大压力，等于现有覆盖土的自重压力。

1 / 50 第一章 绪论

土动力学是研究各种动荷载作用下土的变形、强度特性及土体稳定性的一门学科。

一、动荷载的类型及特点

有两类常见的动荷载：冲击荷载与振动荷载。

1.冲击荷载。爆破、爆炸以及各种冲击引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在荷载的速率效应对土体强度与变形的影响。

2.振动荷载。地震，波浪，交通，大型机器基础等引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在3个方面：

（1）荷载的速率效应对土体强度与变形的影响

（2）荷载循环次数的影响（疲劳）

（3）荷载幅值的大小

二、土动力学的研究任务

探求动荷载作用下土体变形、强度变化的规律性，运用近代力学的原理，分析研究土工建筑物及建筑物地基在各种动力影响下的变形与破坏规律。研究内容包括两大方面的内容：

土的动力特性

土的动力稳定性

6个方面的研究问题，包括：

（1）工程建筑中的各种动荷作用及其特点

（2）土体中波的传播

（3）土的动力特性：土的动强度、动变形、土的震动液化等。 2 / 50 （4）动荷载作用下的土体本构关系（土的动应力应变关系问题）

（5）土动力特性测试方法与测试技术

（6）动荷载作用下土体的稳定性，包括动荷作用下土与结构物的相互作用，地基承载力，土坡稳定性以及挡土墙的土压力。

三、土动力学发展阶段与发展趋势

第1阶段（20世纪30年代） 动力机器基础研究

第2阶段（2次世界大战以后） 冲击荷载作用下土的动力学问题研究

第3阶段（20世纪60年代以后） 振动荷载作用下土的动力学问题研究（地震、海洋、交通等）

当前的主要发展趋势（4点）：

（1）注重研究土体的动力失稳机理

（2）进一步深化对土的动应力应变关系的研究

（3）进一步深化土与结构物相互作用的研究，即利用更加真实的土动应力应变关系，将结构物与土体相互作用过程中的变形与破坏作为一个整体进行仿真计算分析。

（4）注重现场观测结构、模型试验结果、计算分析结果的相互印证研究