土力學(xué)實驗報告(最終版)

1、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土工實驗報告書 學(xué)院：環(huán) 資 學(xué) 院 班級：地質(zhì)1301班 姓名：鄭 學(xué)號：20131140 時間：2015.11.24 15目 錄實驗一 側(cè)限壓縮實驗31實驗?zāi)康?2實驗原理33儀器設(shè)備34操作步驟35實驗數(shù)據(jù)整理4實驗二 直接剪切實驗61土的抗剪強度及實驗方法61.1 土的抗剪強度61.2實驗?zāi)康?1.3實驗原理62 直接剪切實驗步驟62.1 儀器設(shè)備62.2 操作步驟62.3 實驗數(shù)據(jù)整理6三、三軸壓縮實驗61實驗?zāi)康?2實驗原理63實驗設(shè)備64實驗步驟65計算與繪圖66實驗記錄6四、實驗總結(jié)6實驗一 側(cè)限壓縮實驗1實驗?zāi)康耐ㄟ^測定變形和壓力的關(guān)系或者孔隙比與壓力的關(guān)系、

2、變形和時間的關(guān)系，進而計算單位沉降量、壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量。2實驗原理實驗基于構(gòu)成土骨架的礦物顆粒在土體變形過程中保持剛性且豎向變形是連續(xù)的假設(shè)前提。3儀器設(shè)備（1）固結(jié)儀：試樣面積30,高為2cm；（2）加壓設(shè)備：稱量500kg1000kg。感量為0.2kg0.5kg的磅秤。（3）百分表：量程10mm，分度值為0.01mm；（4）其它：鋼絲鋸、天平、環(huán)刀、刮土刀等。4操作步驟（1）制備式樣：取面積為30的環(huán)刀抹上適量的凡士林并稱量，記錄讀數(shù)為42.9g，取原狀土按一定的含水量制備試樣，用環(huán)刀切取土樣并用天平稱量，記錄數(shù)據(jù)為162.0g；（2）土樣裝入固結(jié)儀器中：先裝入下透水石，再將帶

3、有環(huán)刀的試樣小心裝入護環(huán)，在裝入固結(jié)儀容器內(nèi)，然后放上透水石和加壓蓋板，至于加壓框下，對準加壓框架的正中，安裝量表。（透水石的濕度應(yīng)盡量與試樣保持一致）；（3）為保證試樣與儀器上下各部件之間接觸良好，應(yīng)施加1預(yù)壓荷載，然后調(diào)整量表歸零；（4）對試樣施加壓力，加壓等級分別為50.0、100、200、300、400、1600；（5）需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時，加壓率應(yīng)小于1，可采用0.5或0.25倍。最后一級壓力應(yīng)大于1000；（6）第一級壓力的大小取決于土的軟硬程度，此次實驗采取50；（7）加荷后按下列時間順序計量表讀數(shù)：6”、15”、1、215”、4、615”、9、1215”、16、201

4、5”、25、3015”、36、4215”、49、64、100、200、400、23h和24h，至穩(wěn)定為止。（中間加壓等級只讀數(shù)0、60即可）；（8）固結(jié)穩(wěn)定標準規(guī)定為每級壓力下壓縮24h；（9）整理設(shè)備，清理實驗儀器。5實驗數(shù)據(jù)整理按下式計算各級荷載下對應(yīng)的孔隙比：按下式計算壓縮系數(shù)：按下式計算壓縮模量：按下式計算壓縮指數(shù)：側(cè)限壓縮實驗記錄表工程名稱 試 驗 者 土樣編號 計 算 者 實驗日期 校 核 者 試樣原始高度:22mm ds=2.73實驗前孔隙比:0.660加壓歷時壓力/KPa試樣總變形量/mm壓縮后試樣高度/mm孔隙比壓縮系數(shù)/MPa-1壓縮模量/MPa壓縮指數(shù)01h500.419

5、.600.6270.662.522h1000.6719.330.6040.463.540.0763h2001.1218.880.5670.374.340.1234h3001.5118.490.5350.324.900.1825h4001.8118.190.5100.256.140.2006h16003.416.600.3780.1113.730.21924h16003.4516.550.3740.003459.33實驗二 直接剪切實驗1土的抗剪強度及實驗方法1.1 土的抗剪強度土的抗剪強度是指土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。直接剪切實驗是測定土的抗剪強度的一種常用的方法。通常采用四

6、個試樣，分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪切力進行剪切，求得破壞時的剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度參數(shù)：內(nèi)摩擦角和凝聚力。直接剪切實驗分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種?？旒羰窃谠嚇由鲜┘哟怪眽毫?，立即施加水平剪切力進行剪切；固結(jié)快剪是在試樣上施加垂直壓力后，待排水固結(jié)穩(wěn)定后，施加水平剪切力進行剪切；慢剪是在試樣上施加垂直壓力及水平剪切力的過程中均需排水固結(jié)。此次實驗用實驗一中測壓實驗后土樣采取快剪實驗。1.2實驗?zāi)康牧私饪旒魧嶒灥牡墓ぷ髟聿y定土體的內(nèi)摩擦角和凝聚力。1.3實驗原理庫侖定律。四個試樣要在四種不同的垂直壓力下進行剪切實驗：一個要相當于現(xiàn)場壓力、一個要大于現(xiàn)場壓力、另外兩

7、個要小于現(xiàn)場壓力。2 直接剪切實驗步驟2.1 儀器設(shè)備（1）應(yīng)變控制直接剪切儀：試樣面積30，高為2cm；（2）加壓設(shè)備：稱量500kg1000kg。感量為0.2kg0.5kg的磅秤或杠桿式加壓設(shè)備；（3）百分表：量程10mm，分度值為0.01mm；（4）其它：環(huán)刀、秒表等。2.2 操作步驟 快剪實驗（1）制備式樣：取實驗一后所得土樣；（2）對準上下盒，插入固定銷。在下盒內(nèi)先后放置透水石和不透水塑料薄膜。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準剪切盒口，在試樣上先后放置不透水塑料薄膜和透水石，然后將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀（透水石的濕度應(yīng)盡量與試樣保持一致）；（3）轉(zhuǎn)動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量

8、力環(huán)接觸，調(diào)整量力環(huán)中量表歸零。順次加上加壓蓋板、鋼珠、壓力框架、垂直量表并記錄起始讀數(shù)；（4）對試樣施加垂直壓力后，立即拔去固定銷，開動秒表，以每分鐘412轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪，使試樣在35min內(nèi)剪壞。如果量力環(huán)中量表指針不再前進或有顯著后退，表示試樣已剪壞。但一般宜剪至剪切變形達到4mm。如果量力環(huán)中量表指針繼續(xù)前進，則剪切變形應(yīng)達到6mm為止；（5）剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中的積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力，框架，鋼珠和加壓板等。取出試樣，測定剪切面附近土的含水量。（5）整理設(shè)備，清理實驗儀器。2.3 實驗數(shù)據(jù)整理2.3.1計算、制圖按下式計算所測試樣的剪應(yīng)力及剪切位移：式中：量力環(huán)定

9、率系數(shù)，；量力環(huán)量表讀數(shù)，0.01mm剪切位移，0.01mm；手輪轉(zhuǎn)數(shù)。以剪應(yīng)力為縱坐標，剪切位移為橫坐標繪剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線； 選取剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線上的峰值點或穩(wěn)定值作為抗剪強度。以抗剪強度為縱坐標，垂直壓力為橫坐標繪制圖象，直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角，直線與縱坐標軸上的截距為凝聚力直 接 剪 切 試 驗工程名稱 試 驗 者 試驗方法 計 算 者 試驗日期 校 核 者 量力環(huán)量表讀數(shù)/0.01mm剪應(yīng)力/KPa正應(yīng)力/N79791009393200112112300165165400實驗三、三軸壓縮實驗1實驗?zāi)康娜S壓縮實驗是測定土的抗剪強度的一種方法。對堤壩填方、路塹、岸坡等是

10、否穩(wěn)定，擋土墻和建筑物地基是否能承受一定的荷載，都與土的抗剪強度有密切的關(guān)系。2實驗原理土的抗剪強度是土體抵抗破壞的極限能力，即土體在各向主應(yīng)力的作用下，在某一應(yīng)力面上的剪應(yīng)力（）與法向應(yīng)力（）之比達到某一比值，土體就將沿該面發(fā)生剪切破壞。常規(guī)的三軸壓縮實驗是取4個圓柱體試樣，分別在其四周施加不同的周圍壓力（即小主應(yīng)力）3，隨后逐漸增加軸向壓力（即大主應(yīng)力）1直至破壞為止。根據(jù)破壞時的大主應(yīng)力與小主應(yīng)力分別繪制莫爾圓，莫爾圓的切線就是剪應(yīng)力與法向應(yīng)力的關(guān)系曲線。三軸壓縮實驗適用于測定粘性土和砂性土的總抗剪強度參數(shù)和有效抗剪強度參數(shù)，可分為不固結(jié)不排水實驗（uu）；固結(jié)不排水實驗（）和固結(jié)排水實

11、驗（CD）。3實驗設(shè)備（1）三軸儀：包括軸向加壓系統(tǒng)、壓力室、周圍壓力系統(tǒng)、孔隙壓力測量系統(tǒng)和試樣變形量測系統(tǒng)等。（2）其它：擊樣器、飽和器、切土盤、分樣器、承膜筒等。4實驗步驟（1）切取土樣：先用鋼絲鋸或切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土架上，用鋼絲鋸或切土刀緊靠側(cè)板，由上往下細心切削，邊切削邊轉(zhuǎn)動圓盤，按規(guī)定的高度將兩端削平、稱量；并取余土測定試樣的含水率。（2）試樣飽和：試樣有抽氣飽和、水頭飽和及反壓力飽和三種方法，最常用的是抽氣飽和。即將試樣裝入飽和器內(nèi)，放入真空缸內(nèi)，與抽氣機接通，開動抽氣機，連續(xù)真空抽氣24h，然后停止抽氣，靜止12h左右即可。（3）試樣安裝：將壓力室底座的

12、透水石與管路系統(tǒng)以及孔隙水測定裝置充水并放上一張濾紙，然后再將套上乳膠膜的試樣放在壓力室的底座上，最后裝上壓力筒，并擰緊密封螺帽，同時使傳壓活塞與土樣帽接觸。（4）施加周圍壓力：分別按100、200、300、400Kpa施加周圍壓力。（5）測孔隙水壓力：在不排水條件下測定試樣的孔隙水壓力。（6）調(diào)整測力計：移動量測軸向變形的位移計和軸向壓力測力計的初始“零點”讀數(shù)。（7）施加軸向壓力：啟動電動機，合上離合器，開始剪切。剪切應(yīng)變速率取每分鐘0.51.0，當試樣每產(chǎn)生軸向應(yīng)變?yōu)?.30.4時，測記一次測力計，孔隙水壓力和軸向變形讀數(shù)，直至軸向應(yīng)變?yōu)?0時為止。（8）實驗結(jié)束：停機并卸除周圍壓力，然

13、后拆除試樣，描述試樣破壞時形狀。5計算與繪圖（1）試樣面積剪切時校正值：式中：1軸向應(yīng)變，（不固結(jié)不排水實驗1hi/ho；固結(jié)不排水和固結(jié)排水實驗1hi/hc）。（2）固結(jié)后實測固結(jié)下沉量：（3）主應(yīng)力差的計算：式中：1大主應(yīng)力，kPa；3小主應(yīng)力，kPa；C 測力計率定系數(shù)（N/0.01mm或N/mV）；R 測力計讀數(shù)（0.01mm或mV）；Aa試樣剪切時的校正面積，cm2；10 單位換算系數(shù)。（4）孔隙水壓力系數(shù)的計算：式中：B初始孔隙水壓力系數(shù)；uo施加周圍壓力后產(chǎn)生的孔隙水壓力，kPa；Af 破壞時的孔隙水壓力系數(shù)；ui試樣破壞時，主應(yīng)力差產(chǎn)生的孔隙水壓力，kPa； 附圖71 固結(jié)不排水剪強度包線（5）繪制應(yīng)力圓及強度包線對不固結(jié)不排水實驗及固結(jié)不排水實驗，以法向應(yīng)力為橫坐標，剪應(yīng)力為縱坐標。在橫坐標上以（1f +3f）/2為圓心，（1f 3f）/2為半徑，繪制破壞總應(yīng)力圓，該包線的傾角為內(nèi)摩擦角u或cu，包線上縱軸上的截距為粘聚力Cu或Ccu。在橫坐標軸上以為圓心，以（1f 3f）/2 為半徑繪制有效破壞應(yīng)力圓，包線的傾角為有效內(nèi)摩擦角，包線在縱軸上的截距為有效粘聚力C。