土工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、土力學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書1 概述 土工試驗(yàn)包括的內(nèi)容很多，本講義主要介紹室內(nèi)試驗(yàn)的一部分；建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ789規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目為： 一、粘性土：顆粒分析，天然密度，天然含水率、比重、可塑性及抗剪強(qiáng)度。 二、砂土：顆粒分析，天然密度，天然含水率，比重及自然休止角。 三、碎石土：必要時(shí)可作顆粒分析。對(duì)含粘性土較多的碎石土，宜測(cè)定天然土的天然含水量和可塑發(fā)生。必要時(shí)，可作現(xiàn)場(chǎng)大體積密度試驗(yàn)。 四、巖石：必要時(shí)，應(yīng)測(cè)定飽和狀態(tài)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。土木工程，教學(xué)大綱規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目為：天然密度，天然含水量，流塑限試驗(yàn)，壓縮試驗(yàn)和抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。本試驗(yàn)指導(dǎo)書按土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)編寫，試驗(yàn)最后結(jié)果為SI單位。2

2、密度試驗(yàn) 密度試驗(yàn)的目的是測(cè)定土的單位體積的質(zhì)量（稱為密度），以便了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其他物理力學(xué)指標(biāo)和設(shè)計(jì)之用。對(duì)一般粘牲土，多采用環(huán)刀法，即用一定體積的環(huán)刀切土，然后稱重，得出環(huán)刀內(nèi)土的體積和質(zhì)量即可算出土的密度。如果土樣易碎裂，難以切削，可改用蠟封法?，F(xiàn)場(chǎng)條件下，對(duì)粗顆粒土，可用灌砂法或灌水法。 環(huán)刀法 1儀器設(shè)備 （1）環(huán)刀，內(nèi)徑61.8mm和79.8mm，高度20mm。（體積分別為60cm3和100cm3）。 （2）天平：稱量500g，最小分度值0.18或稱量200g，最小分度值0.018。 （3）其它：修土刀、刮刀、凡士林油等。 2操作步驟 （1）在環(huán)刀內(nèi)壁涂一層薄薄

3、的凡士林油，并將其刃口向下放在土樣上。 （2）用修土刀沿環(huán)刀外緣將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后慢慢將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，到土樣伸出環(huán)刀為止。 （3）用刮土刀仔細(xì)刮平兩端余土，注意刮平時(shí)不得使土樣擾動(dòng)或壓密。（4）擦凈環(huán)刀外壁，稱量環(huán)刀加土的質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。（5）按下式計(jì)算土的密度土的密度（）環(huán)刀加土的質(zhì)量（g）V環(huán)刀體積（cm3）3試驗(yàn)記錄與計(jì)算測(cè)量時(shí)，為了減小誤差，要求測(cè)兩次，且兩次平行測(cè)定的允許值，不得超過0.03g/cm3密度試驗(yàn)（環(huán)刀法）工程編號(hào)： 試驗(yàn)者：鉆孔編號(hào)： 計(jì)算者：試樣說明： 校核者：試驗(yàn)日期土樣編號(hào)環(huán)刀號(hào)碼環(huán)刀質(zhì)量（g）環(huán)刀+土質(zhì)量（g）環(huán)刀體積（cm3

4、）濕土質(zhì)量（g）試樣密度（g/cm3）m0m0+mVm結(jié)果分析： 附： 1當(dāng)土樣堅(jiān)硬、易碎或含有粗顆不易修成很規(guī)則形狀，采用環(huán)刀法有困難時(shí)，一般采有蠟封法將要測(cè)定密度的土樣，稱出質(zhì)量后浸入剛?cè)刍氖炛?，使試樣表面包上一層蠟?zāi)?，分別稱量蠟加土在空氣及水中的質(zhì)量，已知蠟的密度，通過簡(jiǎn)單的計(jì)算便可求得土的密度。也可采用水銀排出法一將土樣稱量后，壓入盛滿水銀的器皿中，根據(jù)排出水銀體積便可換算求得土的密度。 2在野外現(xiàn)場(chǎng)遇到砂或砂卵石不能取原狀土樣的，一般可采用灌砂法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)密度測(cè)定在測(cè)定地點(diǎn)挖一小坑，稱量挖出來的砂卵石質(zhì)量，然后將事先率定（知道質(zhì)量和體積關(guān)系）的風(fēng)干標(biāo)準(zhǔn)砂輕輕倒入小坑，根據(jù)倒入砂的質(zhì)

5、量可以計(jì)算出坑的體積，從而計(jì)算出砂卵石的密度。思 考 題1測(cè)定土的密度方法有哪幾種，各適用于什么情況? 2測(cè)定密度用的環(huán)刀直徑和高度比過大過小對(duì)密度測(cè)定會(huì)產(chǎn)生什么影響?3 含水率試驗(yàn) 土的含水率是指土在100105下烘到質(zhì)量恒定時(shí)所失去的水分質(zhì)量和達(dá)到恒定后干土質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。在實(shí)驗(yàn)室通常用烘干法測(cè)定土的含水率將土樣放在烘箱內(nèi)烘至質(zhì)量恒定，在野外如無烘箱設(shè)備或要求快速測(cè)定含水率時(shí)，可根據(jù)土的性質(zhì)和工程情況分別采用；紅外線燈烘干法；酒精燃燒法；烘干法等。烘箱烘干法1儀器設(shè)備（1）烘箱：可采用電熱烘箱或溫度能保持在是100105的其它能源烘箱。（2）天平：稱量100g，最小分度值0.01

6、g。（3）其它：稱量盒、干燥器（內(nèi)有硅膠或氯化鈣作為干燥劑）等。2試驗(yàn)步驟（1）取代表性土樣1530g，放入稱量盒內(nèi)，立即蓋好盒蓋。（2）放天平上稱量，準(zhǔn)確至0.01g。（3）揭開盒蓋，套在盒底，放入烘箱，在溫度100150下烘至質(zhì)量恒定。（4）將烘干后的土祥和盒從烘箱中取出，蓋好盒蓋收入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱干土質(zhì)量（準(zhǔn)確至0.01g）。（5）按下式計(jì)算含水量式中：w含水率（%） m0盒質(zhì)量（g） （m0+m）盒加濕土質(zhì)量（g） （m0+ms）盒加干土質(zhì)量（g）3試驗(yàn)記錄密度試驗(yàn)（環(huán)刀法）工程編號(hào)： 試驗(yàn)者：鉆孔編號(hào)： 計(jì)算者：試樣說明： 校核者：試驗(yàn)日期土樣編號(hào)盒號(hào)盒質(zhì)量（g）盒+濕土質(zhì)量

7、（g）盒+干土質(zhì)量（g）水質(zhì)量干土質(zhì)量（g）含水率（%） 附：酒精燃燒法取代表性的土樣（粘性土510g，砂性土2030g），放入稱量盒內(nèi)稱量，然后用滴管將酒精注入盒內(nèi)，直到盒內(nèi)出現(xiàn)自由液面為止，為使酒精和土樣混盒均勻，可將盒在桌上輕輕敲擊，點(diǎn)燃盒中酒精，燒至火焰熄滅，重復(fù)二次，蓋好盒蓋立即稱干土質(zhì)量，便可計(jì)算出含水率。思 考 題含水率試驗(yàn)烘箱溫度為什么要在100105間，高了、低了有什么影響?4 液限試驗(yàn) 粘性土由于其含水量的變化，其狀態(tài)可呈固定、半固態(tài)、可塑態(tài)及流動(dòng)態(tài)等。粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水率叫界限含水率。界限含水率對(duì)粘性土的工程分類及其性質(zhì)評(píng)價(jià)都具有重要意義。 液限，就

8、是指土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的界限含水率。如果從強(qiáng)度來考慮，也可以說是土體的抗剪強(qiáng)度“從無到有”的分界點(diǎn)，液限用符號(hào)wI表示。 液限用圓錐式液限儀測(cè)定。在試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)其它條件不變時(shí)，僅改變含水量，則液限儀的圓錐入土深度必將隨著土樣中的含水量的增加而增加。經(jīng)過多次反復(fù)進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和圓錐儀的對(duì)比試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)圓錐的入土深度達(dá)到l0mm時(shí)，土樣的抗剪強(qiáng)度最小。因此，在工程上取圓錐的入土深度為l0mm時(shí)，土樣的含水率作為液限。 錐形液限儀法 1儀器設(shè)備 重76g的液限儀、秒表、鋁盒、切土刀、凡士林等。 2試驗(yàn)步驟 （1）應(yīng)盡可能采用天然含水量的土樣進(jìn)行測(cè)定。如為風(fēng)干土?xí)r，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行研碎并過05m

9、m篩。再噴灑適當(dāng)?shù)乃韬秃蠓旁谟猩w的玻璃瓶中濕潤(rùn)靜止24小時(shí)。 （2）取制備好的土樣180g左右于磁碗中，加蒸餾水或清水用調(diào)土刀調(diào)成均勻的粘糊狀。然后用刮土刀分層裝入試驗(yàn)杯中，填裝時(shí)勿使土內(nèi)留有空隙或氣泡。再刮去多余的土，使與杯口平齊。注意，刮去多余土?xí)r，不得用刮土刀在土面上反復(fù)涂抹。 （3）將盛滿土樣的試驗(yàn)杯連同底面的玻璃一起拿起，檢查底部有無孔隙，同時(shí)檢查液限儀的錐尖是否在平衡環(huán)的正中并保持垂直狀態(tài)。 （4）用布擦凈錐式液限儀，并在錐尖上涂一薄層凡士林，提住錐體上端手柄，放在試樣表面中部，至錐尖與試樣表現(xiàn)接觸時(shí)，放開手指，使錐體在其自重作用下下沉入土中。 （5）在松開手指的同時(shí)，打開秒表，

10、當(dāng)錐體經(jīng)約15秒鐘深入土中的深度恰等于l0mm時(shí)，表示土的含水率剛好為液限。如果錐尖在15秒內(nèi)入土深度大于或小于l0mm時(shí)，則說明試樣的含水率高于或低于液限，須重新試驗(yàn)。此時(shí)，應(yīng)先用調(diào)土刀將錐體深入處沽有凡士林的土樣挖去后將全部土樣挖出，放入磁碗中，如含水量過高，則放子紅外線烘箱中適當(dāng)烘烤或用電吹風(fēng)吹干，降低含水量。含水量小時(shí)，加適量清水后再行調(diào)拌，如此直至試錐尖沉入度剛好是l0mm時(shí)為止。 （6）將所得合格試樣挖去沾有凡士林的那部分土，取試杯中央約15g放入盒中，蓋好盒蓋稱重，精確至0.0lg，而后在105下烘干至恒重，冷卻后稱得其干土重，測(cè)定含水率。3試驗(yàn)記錄與計(jì)算液限試驗(yàn)（環(huán)刀法）工程編

11、號(hào)： 試驗(yàn)者：鉆孔編號(hào)： 計(jì)算者：試樣說明： 校核者：試驗(yàn)日期土樣編號(hào)盒號(hào)（g）盒+濕土質(zhì)量（g）盒+干土質(zhì)量（g）水質(zhì)量（g）干土質(zhì)量（g）液限WL天然含水率 w=液性指數(shù) 根據(jù)液性指數(shù)此土處于 狀態(tài)。結(jié)果分析： 5 塑限試驗(yàn) 塑限是指粘性土可塑狀態(tài)的界限含水率。試驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)定塑限。并與液限試驗(yàn) 結(jié)合計(jì)算的塑性指數(shù)，作為粘土分類以及估計(jì)地基承栽力的依據(jù)。塑限試驗(yàn)的方法 一般采用搓條法。 1儀器設(shè)備 （1）毛玻璃板 約20×30cm （2）卡尺：分度值為0.02mm （3）天平：稱量200g，最小分度值0.01g （4）其它：稱量盒等。 2操作步驟 （1）按做液限試驗(yàn)制備土樣（100

12、g） （2）為使試驗(yàn)土樣的含水量接近塑限，可將土樣放在手中捏揉至不粘手，或用吹風(fēng)機(jī)稍吹干些，然后將土樣捏成扁餅狀如出現(xiàn)裂縫，表示土樣含水量接近塑限。（3）取接近塑限土樣的一小塊，先用手搓成橄欖狀，然后再用手掌在毛玻璃上輕輕地搓滾，搓滾時(shí)手掌要均勻施加壓力于土樣條上，不得使土樣條在毛玻璃上無力滾動(dòng)。土條長(zhǎng)度不宜超過手掌寬度。在滾動(dòng)時(shí)，不應(yīng)從手掌下任一邊脫出，土樣條在任何情況下，不得產(chǎn)生中空現(xiàn)象。（4）若土條搓至直徑3mm時(shí)。（5）取合格的斷裂土樣條放入稱量盒中，隨即蓋緊盒蓋，待收集約35g后（至少10條以上）稱量，測(cè)定其含水率，即得該土的塑限。（6）計(jì)算公式式中：塑限盒+濕土質(zhì)量（g）盒+干土質(zhì)

13、量（g）盒質(zhì)量（g）塑性指數(shù)（）根據(jù)塑性指數(shù)，可對(duì)粘性土進(jìn)行分類。定出土的名稱。3試驗(yàn)記錄工程編號(hào)： 試驗(yàn)者鉆孔編號(hào)： 計(jì)算者：土樣說明： 校對(duì)者：試驗(yàn)日期土樣編號(hào)盒號(hào)盒質(zhì)量（g）盒+濕土質(zhì)量（g）盒+干土質(zhì)量（g）水質(zhì)量（g）干土質(zhì)量（g）塑限wP天然含水量 塑性指數(shù) 按塑性指數(shù)定出土的名稱為 土。結(jié)果分析： 思 考 題 1塑限的大小與哪些因素有關(guān)，工程上為什么按塑性指數(shù)對(duì)粘性上進(jìn)行分類? 2土的天然含水率越大，其塑性指數(shù)是否也越大?3采用原狀土和擾動(dòng)土測(cè)定的塑限值是否一樣?為什么?6 壓縮試驗(yàn) 土在壓力作用下體積縮小的特性稱為土的壓縮性。其壓縮量的大小與土樣上所施加的荷重大小和土樣的性質(zhì)有

14、關(guān)，如在相同的荷重下，軟土的壓縮量就大。而堅(jiān)密土的壓縮量就小。又如在同一個(gè)土樣的情況下，壓縮量隨著荷重的加大而增加。那么，在外力作用下為什么會(huì)引起土體的壓縮?這是因?yàn)樵诤奢d作用下，土體產(chǎn)生下面三種變形：（1）土體本身的壓縮；（2）土體孔隙中的水和空氣的壓縮；（3）土孔隙中的水和空氣被擠出。土的顆粒互相靠攏?？紫扼w積變小。實(shí)際上，土體和水本身的壓縮量很小，可以忽略不計(jì)。所以土體的壓縮通常是指土體在某一外力作用下，其孔隙體積變小的現(xiàn)象。 壓縮試驗(yàn)的目的就是測(cè)定一般粘性土在外側(cè)限條件下受荷的穩(wěn)定壓縮量及固結(jié)過程。繪制孔隙比與壓力之間的關(guān)系曲線壓縮曲線。從而確定壓縮系數(shù)，壓縮模量Es。為評(píng)價(jià)土的壓縮性

15、及為計(jì)算建筑物的沉降量提供必要的資料。 壓縮試驗(yàn)?zāi)壳巴ǔ２捎脝蜗驂嚎s儀。土樣是放在不能發(fā)生側(cè)向變形的壓縮環(huán)內(nèi)。在垂直壓力作用下，只可能發(fā)生垂直方向的變形。因此試驗(yàn)中只要測(cè)出應(yīng)壓力下的垂直變形。即可求得孔隙比與壓力的系數(shù)。一般的可在同一種土樣上，施加不同的荷重，荷重分級(jí)不宜過大?？梢劳恋能浻渤潭燃肮こ糖闆r取為0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、6.0、8.0、kgcm2等。最后一級(jí)荷重應(yīng)大于土層的計(jì)算壓力的12kzcm2。這樣使可測(cè)得不同的壓縮量。從而可以算出相應(yīng)荷重時(shí)的土樣孔隙比。 設(shè)土樣的初始高為H0。則H=H0S，S為外力P作用下土樣壓縮穩(wěn)定后的變形量。根據(jù)孔隙比

16、的定義。假設(shè)土粒體積為VS=1，則土樣孔隙體積Vv在受壓前就相應(yīng)與初始孔隙比eo，在受壓后，柏應(yīng)于孔隙比e。為求土樣壓縮穩(wěn)定后的孔隙比e，利用受壓前后土樣體積不變橫截面積不變的兩個(gè)條件，得即：式中： 、分別為土樣比重、土樣初始含水率和初始密度土樣初始高度因此試驗(yàn)時(shí)只需測(cè)出S即可求得。1儀器設(shè)備固結(jié)儀（或稱壓縮儀、滲壓儀）、桿杠式加壓設(shè)備、測(cè)微表、秒表、天平及切土刀、大鋁盒、濾紙、凡士林等。2試驗(yàn)步驟：（1）用環(huán)刀切取土樣。環(huán)刀要邊削土邊壓入。用力要均勻，速度要適宜。以免將土樣揉碎。如果所取的土樣是原狀土樣。則壓入時(shí)應(yīng)使受荷方向與天然土樣受荷方向一致。當(dāng)整個(gè)環(huán)刀壓入土樣后，將上下面削平。將外壁擦

17、凈后稱重。并測(cè)定該土樣的含水率及比重。（2）將滲壓環(huán)套上透水石后放入固結(jié)儀中，面上放一張濕潤(rùn)的濾紙。而后將帶有土樣的環(huán)刀壓入滲壓環(huán)中，并在土樣表面放濕潤(rùn)濾紙一張后再依次加上透水石、加壓活塞和傳壓塊。（3）采用桿杠式加壓設(shè)備加荷。先檢查各部連接處是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活然后將固結(jié)儀放入框架內(nèi)。使橫梁壓帽的弧圓中心與傳壓塊接觸。插入活塞桿裝上測(cè)微表。使測(cè)微表側(cè)桿與活塞桿頂面接觸。使扛桿水平。上述步驟完成后，即可加載。先直接加第一級(jí)荷載，使土樣承受50kPa的壓力。在加上壓力的同時(shí)，開動(dòng)秒表，分別在1、2、3、5、10、15分鐘等記錄測(cè)微表讀數(shù)。直到穩(wěn)定。再依次逐級(jí)加荷100kPa、200kPa、300kPa。

18、測(cè)定變形量直到穩(wěn)定為止。一般讀到15分鐘即假定一級(jí)變形已經(jīng)穩(wěn)定。在最后一級(jí)荷重達(dá)到穩(wěn)定并讀得變形數(shù)后，即可松開測(cè)微表，卸除全部荷重、拆開固結(jié)儀，清除土樣。3試驗(yàn)記錄與計(jì)算（1）計(jì)算試樣的原始孔隙比eo精確到小數(shù)點(diǎn)后三位）（2）試樣中的土粒凈高計(jì)算：式中：環(huán)刀高度。20mm（3）在某一荷重下壓縮穩(wěn)定后試樣的孔隙比：式中：H試樣原始高度與各級(jí)荷重下穩(wěn)定后變形量S之差。即。所以，H即為在某荷重下壓縮穩(wěn)定后試樣的高度。在同一荷重下試樣和儀器的總變形量。即等于加第一級(jí)荷重前預(yù)壓調(diào)整時(shí)的測(cè)微表起始讀數(shù)（mm）與在某級(jí)荷重下壓縮穩(wěn)定后測(cè)微表的讀數(shù)（mm）之差。在同一荷重的儀器的變形量。（mm）（4）以壓力P

19、為橫坐標(biāo)，和與之相應(yīng)的孔隙比e為縱坐標(biāo)，繪制ep曲線。并求出P1=100kPa，P2=200kPa時(shí)的壓縮系數(shù)以及壓縮模量時(shí)ES。并判別土的壓縮性。4注意事項(xiàng)（1）在每級(jí)的加荷過程中，要調(diào)節(jié)升降桿使杠桿始終保持水平位置，因此，在試驗(yàn)之前，應(yīng)將手輪順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)到初始位置，即旋不動(dòng)為止，千萬不能硬旋，以免損壞儀器。（2）在壓縮過程中，如發(fā)現(xiàn)杠桿不在水平位置，則可以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪。以保杠桿水平。思 考 題為什么要研究土的壓縮性?進(jìn)行壓縮試驗(yàn)的主要目的是什么?為此需取得哪些技術(shù)數(shù)據(jù)?7 直接剪切試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn)是測(cè)定土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的一種常用方法。通常采用四個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力下，分別施加水平

20、剪切力進(jìn)行剪切，求得破壞時(shí)的剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫(kù)侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和。本試驗(yàn)使用應(yīng)變控制式直剪儀?？筛鶕?jù)實(shí)際情況選用快剪、固結(jié)快剪、慢剪三種方法。1儀器設(shè)備（1）應(yīng)變控制直剪儀（如圖）儀器主要部件有：a剪切盒剪切盒分上下兩盒（附一個(gè)傳壓縮及兩個(gè)透水石）。上盒一端頂在量力環(huán)的一端，下盒與底座連接，底座放在兩條軌道滾珠上，可以移動(dòng)。b加力及量測(cè)設(shè)備垂直荷重：通過杠桿（1：10）放砝來施加。水平荷重：通過旋轉(zhuǎn)手輪推進(jìn)螺桿頂壓下盒來施加，荷重大小，從量力環(huán)的變形間接求出。（2）環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm（面積30.0cm2），高度20mm。（3）測(cè)微表（百分表）：最大量程10mm，分度值為0.01

21、m。（4）其它：秒表、天平、烘箱、修土刀、推土器等。2操作步驟（1）將試樣表面削平，用環(huán)刀切取試樣，稱環(huán)刀加濕土重，測(cè)出密度，四塊式樣的密度誤差不得超過0.03gcm3。（2）將剪切盒內(nèi)壁擦凈，上下盒口對(duì)準(zhǔn)，插入固定銷，使上下盒固定在一起，不能相對(duì)移動(dòng)、在下盒透水石上放一張濾紙。（3）將帶試樣的環(huán)刀平口向下，對(duì)準(zhǔn)上盒盒口放好，在試樣上面順序放濾紙和透水石，然后用推土器將試樣平穩(wěn)推入上下盒中，移去環(huán)刀。（4）順次放上透水石、傳壓板和鋼珠，按規(guī)定加垂直荷重（一般一組四次試驗(yàn)，建議采用100，200，300，400kPa）。（5）按順時(shí)針徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)手輪至上盒前端的鋼珠剛好與量力環(huán)接觸（即量力環(huán)內(nèi)的測(cè)微

22、計(jì)指針剛好開始移動(dòng)），調(diào)整測(cè)微計(jì)讀數(shù)為零。（6）撥去固定銷，開動(dòng)秒表，以每分鐘4-12轉(zhuǎn)的均勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)手輪（本試驗(yàn)以每分鐘6轉(zhuǎn)為宜），轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不途停頓或時(shí)快時(shí)慢。使試樣在3-5分鐘內(nèi)剪損，手輪每轉(zhuǎn)一圈應(yīng)測(cè)記測(cè)微表讀數(shù)一次，直至量力環(huán)的測(cè)微表指針不再前進(jìn)或有后退，即說明試樣已剪損。如測(cè)微表指針一直緩慢前進(jìn)，說明不出現(xiàn)峰值，則破壞以變形控制進(jìn)行到剪切變形達(dá)4mm時(shí)為止。注：手輪每轉(zhuǎn)一圈推進(jìn)下盒0.2mm。（7）剪切結(jié)束后，倒轉(zhuǎn)手輪，然后順序去掉荷載，加壓架、鋼珠、傳壓板與下盒，取出試樣。（8）重復(fù)上述步驟，做其他各垂直壓力下的剪切試驗(yàn)。3計(jì)算與繪圖（1）密度的計(jì)算（略）（2）抗剪強(qiáng)度的計(jì)算式中：

23、抗剪強(qiáng)度（KPa）量力環(huán)中測(cè)策表最大讀數(shù)，或位移量4mm時(shí)的讀數(shù)（0.01mm）；C0量力環(huán)率定系數(shù)（1kPa/0.01mm）（3）剪切位移量的計(jì)算式中：剪切位移（0.01mm）R同上；n手輪轉(zhuǎn)數(shù)。（4）以抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，垂直應(yīng)力口為橫坐標(biāo)，繪出坐標(biāo)點(diǎn)（注意縱、橫坐標(biāo)比例尺應(yīng)一致）根據(jù)這些點(diǎn)繪一視測(cè)直線，即為強(qiáng)度包線。該線的傾角即為土的內(nèi)摩擦角，該線在縱坐標(biāo)上的截距即為土的粘聚力C。8 擊實(shí)試驗(yàn)土體擊實(shí)過程中，隨著擊實(shí)功增加，體積不斷減小。對(duì)于非飽和土，在一定擊實(shí)作用下，當(dāng)含水量很低時(shí)，土粒間的水主要為吸著水，土粒間引力較大，在外力作用下，由于吸著水能隨剪應(yīng)力作用，使土的骨架不易變形，因而擊

24、實(shí)困難，相應(yīng)的干密度較小。隨著含水量增加，吸著水膜變厚，粒間引力減小，土體易于擊實(shí)，相應(yīng)干密度增加；當(dāng)土體含水量接近飽和水量時(shí)，土樣出現(xiàn)大量的自由水和封閉氣體，外力功大部分變成孔隙應(yīng)力，因而土粒受到的有效擊實(shí)功減小，干密度降低。對(duì)于細(xì)粒飽和土，由于滲透系數(shù)小，在擊實(shí)過程中來不及排水，故認(rèn)為是不可擊實(shí)的。（a）擊實(shí)曲線 （b）飽和曲線圖21 擊實(shí)曲線1儀器設(shè)備擊實(shí)試驗(yàn)用到的主要試驗(yàn)儀器包括：（1）擊實(shí)儀：示意圖見圖2l所示，擊實(shí)儀參數(shù)風(fēng)表21所示；（2）推土器：用特制的螺旋式千斤頂或液千斤頂加反力框架組成； （3）臺(tái)秤：稱量5000g，感量5g； （4）其它設(shè)備：同烘干法含水量代驗(yàn)的全部?jī)x器設(shè)備

25、。 2實(shí)驗(yàn)步驟 試樣制備，擊實(shí)試驗(yàn)制備分干法和濕法兩種： （1）干法制樣：取代表性土樣20kg，風(fēng)干碾碎，過5mm篩下土樣拌勻，并測(cè)定土樣的風(fēng)干含水量。據(jù)土的最優(yōu)含水量略低于塑限的經(jīng)驗(yàn)，由塑限預(yù)估最優(yōu)含水量。 選擇五個(gè)含水量制備5份試樣，每份試樣質(zhì)量2kg或5kg（小擊實(shí)筒2kg，大擊實(shí)筒5kg），各試樣間含水量相差23%。加入需要的水拌和均勻后，密封靜置一晝夜后備用； （2）濕法制樣：將天然含水量的土樣碾碎后，過51Tim篩，在最優(yōu)含水量左右制份土樣，土樣之間的含水量23%。靜置一晝夜使含水量均勻分布備用。 擊實(shí)：將擊實(shí)筒內(nèi)壁涂一簿層凡士林或潤(rùn)滑油，固定在擊實(shí)儀剛性底板上，裝好護(hù)筒。（土工試

26、驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)）（GBT501231999）規(guī)定的輕型擊實(shí)儀分三層擊實(shí)，每層裝入試樣600800g，每層擊25擊。其它規(guī)范規(guī)定的擊次和分層見21所示。每層擊實(shí)后高度不超過理論高度5mm，最后余高應(yīng)小于6mm； 拆除護(hù)筒，用刀修平擊實(shí)筒頂部的試樣。拆除底板，試樣底部若超過筒外，也應(yīng)修平，擦凈筒外壁，稱筒+試樣總質(zhì)量，估讀至1g。計(jì)算出試樣濕密度； 用推土器將試樣從筒中推出，在試樣中心取兩塊代表性土樣測(cè)定含水量，當(dāng)兩個(gè)含水量值相差小于2%時(shí)，計(jì)算得到試樣平均含水量，計(jì)算試樣的干密度； 重復(fù)步驟2至多，對(duì)不同的含水量試樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到各試樣的濕密度，含水量，計(jì)算等到干密度；畫出擊實(shí)曲線，得到最大干密

27、度和對(duì)應(yīng)的最優(yōu)含水量。表2-1 擊實(shí)儀參數(shù)參數(shù)擊實(shí)儀擊實(shí)筒直徑（cm）擊實(shí)筒高度（cm）擊實(shí)筒體積（cm3）擊錘質(zhì)量（kg）擊錘落高（cm）分層數(shù)每層擊數(shù)（次）備注普氏擊實(shí)儀10.1611.649442.5030.48325ASTM輕型擊實(shí)儀10.211.69482.5030.5325GB123-88重型擊實(shí)儀15.211.621054.5045.7556GB123-88標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀10.012.7310002.530327SD128-84公路I型II型10.015.212.712.0977217725（45）25（45）30（45）30（45）3（3）3（3）27（27）59（98）括號(hào)外輕型

28、括號(hào)內(nèi)輕型（1）試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)成果擊實(shí)試驗(yàn)記錄見表所示。擊實(shí)曲線見圖2-1所示。由擊實(shí)曲線得到擊實(shí)關(guān)驗(yàn)成果為最大干密度和最優(yōu)含水量。（2）附加說明1擊實(shí)試驗(yàn)中，每一層擊實(shí)后須量測(cè)全高，從而算出每層土擊實(shí)后高度。然后把土面打毛后到入下層土擊實(shí)（有工程單位證明土面不打毛對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不大）；2因不同型號(hào)的擊實(shí)儀擊實(shí)功不同，因此，試驗(yàn)時(shí)必須標(biāo)明所用擊實(shí)儀體積、分層數(shù)和每層擊數(shù)；3當(dāng)土樣中大于5mm土含量不超過30%時(shí)，先篩去大于5mm顆粒后進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，然后用下式修正得到有粗粒土的最優(yōu)含水量和最優(yōu)含水量。 （8-1） （8-2）式中：、校后土樣最大干密度和最優(yōu)含水量；、粒徑小于5mm土的最大干密度和

29、最優(yōu)含水量；、P粒徑大于5mm土粒比重、百分含量和含水量；、粒徑大于5mm土粒表面濕潤(rùn)含水量的關(guān)系為：4飽和度其中：土樣飽和含水量，%；其余符號(hào)同前。表2-2 擊實(shí)試驗(yàn)記錄工程名稱： 試驗(yàn)者： 送檢單位： 計(jì)算者： 土樣編號(hào)： 校核者： 試驗(yàn)日期： 試驗(yàn)說明： 擊實(shí)筒體積 土樣類別： 估計(jì)最優(yōu)含水量：分層數(shù)： 每層擊數(shù)： 土粒比重： 風(fēng)干含水量：干密度含水量試樣序號(hào)筒+濕土質(zhì)量（g）試筒質(zhì)量（g）濕土質(zhì)量（g）密度（g/cm3）干密度（g/cm3）盒號(hào)盒+濕土質(zhì)量（g）盒+干土質(zhì)量（g）盒質(zhì)量（g）含水量（%）平均含水量（%）附： 主要儀器設(shè)備使用說明1 TG71型天平 （一）作用原理 本天平

30、為雙臂懸掛等臂天平。橫梁兩端各掛有稱盤，兩個(gè)稱盤分別放置被衡量物質(zhì)和砝碼。當(dāng)放置砝碼的一端產(chǎn)生力矩等于被衡量物質(zhì)一端產(chǎn)生的力矩時(shí)，天平處于平衡狀態(tài)。橫梁上的指針的位置指在表牌中央。這時(shí)砝碼的總和，即表示被衡量物質(zhì)的重量。（二）技術(shù)參數(shù)：型號(hào)稱量分度值不等臂誤差示值變動(dòng)性誤差稱盤盤直徑TG711Kg10mg小于3個(gè)分度小于1個(gè)分度110cm外形尺寸：490X340X60 重量：20Kg （三）附圖及說明（略） （四）天平的安裝及調(diào)整 1將天平盡可能放在溫度正常的室內(nèi)，置于穩(wěn)固的臺(tái)桌上，墊上墊腳。觀測(cè)其水平，將水平螺旋腳（12）旋動(dòng)。使水準(zhǔn)器中氣泡位于中心。 2將橫梁（1）裝置在支架（3）上，在裝

31、置時(shí)，必須用麂皮或軟毛刷，將橫梁和刀子輕輕擦試清潔。不能有灰塵纖維、小毛等貼在上面，以免影響靈敏度及衡量之正確。 3將掛鉤（8）稱盤（9）按橫梁左右兩端的“1”、“2”符號(hào)順序裝上，在稱盤底面的托盤（10），不應(yīng)與稱盤接觸太緊或脫離。 4將開關(guān)旋鈕（11）插入開關(guān)軸內(nèi)，開啟天平，如指針擺動(dòng)不對(duì)準(zhǔn)牌中心，即關(guān)閉天 平。將橫梁兩端的平衡調(diào)節(jié)螺帽（7）旋動(dòng)調(diào)整。使指針對(duì)準(zhǔn)牌中心擺動(dòng)，則橫梁平衡。 5天平在安全完畢后，應(yīng)檢查各部件位置是否準(zhǔn)確待橫梁正常擺動(dòng)，才可以認(rèn)為安裝完畢。 （五）天平的使用和維護(hù)保養(yǎng) 1天平和其它計(jì)量?jī)x器一樣必須特別仔細(xì)地保養(yǎng)，并嚴(yán)格遵守天平安裝及使用規(guī)則： 2天平安裝應(yīng)遠(yuǎn)離門窗

32、、避免陽光曬射而受熱不勻，如橫梁任一臂有影響，都會(huì)造成計(jì)量超過極限允許誤差。 3剛清潔安裝好的天平和由不同溫度的環(huán)境，未的天平。由于人手的輻射和溫度變化的影響，應(yīng)停放一段，待清除這一影響后方可使用。 4砝碼和稱物應(yīng)分別放在稱盤中間，稱盤的重量不得超過天平最大載，稱物的取放都應(yīng)在關(guān)閉天平后進(jìn)行，以免天平受沖擊而損壞。 5開關(guān)制動(dòng)器時(shí)，應(yīng)小心地均勻轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)旋鈕。制動(dòng)器的關(guān)閉，應(yīng)當(dāng)在天平指針經(jīng)過表牌中間分度時(shí)進(jìn)行。 6衡量完畢后，應(yīng)當(dāng)將全部砝碼及稱物取下，不可留置盤中。 7天平的主件，橫梁上各個(gè)零件，除平衡調(diào)節(jié)螺母外，不可任意移動(dòng)。 8天平應(yīng)經(jīng)常保持清潔，天平上的灰塵應(yīng)用柔軟的細(xì)毛刷、麂皮、絲綢等清

33、除。 9必須定期檢查天平的計(jì)量性能。使它經(jīng)常處于良好的工作狀態(tài)。 10在移動(dòng)天平時(shí)，應(yīng)將可分離的部件取下。以免損壞刀子。 11發(fā)現(xiàn)天平的損壞或擺動(dòng)不正常時(shí)，在未消除故障前，應(yīng)停止使用。經(jīng)修理檢驗(yàn)合格后，方可使用。 （六）砝碼的使用與保養(yǎng) 1砝碼不得用赤手拿取，只準(zhǔn)用攝子、夾叉或用麂皮、幔皮等墊手或戴上細(xì)紗手套拿取。 2四等及其以上精度的砝碼，使用時(shí)其溫度應(yīng)與工作室的室溫一致。 3在使用砝碼時(shí)，對(duì)于同一組內(nèi)具有相同名義的質(zhì)量的幾個(gè)砝碼，須明確識(shí)別它們，并且一般先用不帶點(diǎn)的。然后再用帶點(diǎn)的。在使用砝碼時(shí)應(yīng)根據(jù)橫梁的精度選擇適當(dāng)?shù)燃?jí)的砝碼和確定是否適用實(shí)際值。 4砝碼必須放置在潔凈、干燥而無劇烈溫度

34、變動(dòng)的房間內(nèi)。砝碼最好存放在專用的玻璃干燥器中，表面應(yīng)保持清潔。用清潔柔軟毛刷撣去塵埃，每隔一定時(shí)間應(yīng)用無水酒精清洗一遍，清洗時(shí)應(yīng)注意勿使互相碰撞及液體滲入砝碼的調(diào)整腔內(nèi)。 5砝碼使用完畢，應(yīng)隨時(shí)放入盒內(nèi)相應(yīng)的窩巢中。如幾組琺碼同時(shí)使用，切記不要互相混雜。如砝碼的表面發(fā)生氧化，即停止使用，并送交修理鑒定，具有調(diào)整腔的砝友誼，只有在鑒定調(diào)整腔時(shí)，放準(zhǔn)許扭開腔蓋，進(jìn)行調(diào)整。6使用中的砝碼必須按使用的頻繁程度，定期送往計(jì)量部門鑒定，一般鑒定周期不應(yīng)超過一年，砝碼的檢定證應(yīng)經(jīng)常放在砝碼匣內(nèi)，以便查閱。2 LXl型流限儀（一）用途本儀器用于測(cè)定粘性土的流性限度，以判定土的塑性指標(biāo)。（二）主要結(jié)構(gòu)及附件儀

35、器結(jié)構(gòu)可分為錐體、盛土碗及底座三部分。錐體頂角為30°，全重為76±0.2g，距錐尖10mm處有環(huán)狀刻度。盛土碗直徑為40mm，深為20mm。底座附有易于裝拆的平穩(wěn)座子，另有儀器箱，便于存放和攜帶。（三）使用及保養(yǎng)將試樣置于盛土碗中，以平整的括刀括平土面，在錐體上抹上薄層凡士林，提住錐體上端乎柄，放在試樣表面中久錐尖與試樣表面接觸時(shí)，放開手指廠錐體在自重作用下沉入土中，約l5秒針沉入土中深度恰等于lOmm時(shí)，此時(shí)土的含才量適為流性限度。每次使用后，需擦洗干凈，方可裝入箱內(nèi)。3 WIIA型杠桿式等應(yīng)交剪力儀（一）用途：本儀器用于測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度。試驗(yàn)時(shí)通常采用四個(gè)試樣，分別在

36、不同的垂直壓力下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切。求得破壞時(shí)的剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫(kù)侖定律確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)磨擦角和內(nèi)聚力。（二）主要結(jié)構(gòu)：1L推動(dòng)部分：推進(jìn)桿以手輪甲每轉(zhuǎn)0.2mm移距推動(dòng)剪切盒。2剪切部分：剪切盒內(nèi)土樣面積30cm2，高2cm。 3杠桿加壓部分：杠桿比為1：12。垂直分級(jí)加壓為0.5、1、2、3、4kgcm2。故附有砝碼2.5kg3塊。1.25kg兩塊（其中一塊是吊盤部件，作為第一級(jí)加荷）。杠桿一端裝有平衡裝置。當(dāng)土樣受壓下沉?xí)r，可調(diào)整杠桿保持平衡，以保證各級(jí)荷重的精確度。4側(cè)力部分：量力環(huán)置于推動(dòng)座與剪切盒之間，承受最大水平剪力為120kg。儀器凈重約80kg。 儀器外形尺寸：長(zhǎng)&#

37、215;寬×高：866×520×1100（mm）（三）使用與保養(yǎng)對(duì)準(zhǔn)上下框，插入固定銷（注意導(dǎo)軌上滾珠應(yīng)置于左端。）在下框內(nèi)放入透水石，用切土刀切取土樣，修平兩端，將環(huán)刀口即刃口向上重疊于上框用土樣蓋將土樣推入剪切盒內(nèi)。旋轉(zhuǎn)手輪甲。使量力環(huán)夾塊上鋼珠與下框接觸，調(diào)整量力環(huán)中的量表，讀數(shù)為零，土樣上順次放上透水石、土樣蓋、鋼珠及加壓框架。將手輪乙順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。使升降桿上升至頂點(diǎn)，再逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)。然后使加壓頭對(duì)準(zhǔn)鋼珠，調(diào)整拉桿下端螺帽，使框架向上時(shí)容器部分能自由取放（間隙約3mm）即可按土工操作規(guī)程施加垂直壓力，在加壓過程中，應(yīng)不斷觀察水泡。并逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)

38、手輪保持杠桿平衡。（嚴(yán)禁順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)手輪，以免產(chǎn)生間隙，震動(dòng)土樣）。待土樣達(dá)到固結(jié)要求時(shí)，擰出固定銷，以均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪甲進(jìn)行剪切，待土樣剪損時(shí)測(cè)記量力環(huán)量表讀數(shù)和手輪轉(zhuǎn)數(shù)，以求得土樣破損時(shí)的剪應(yīng)力和剪切位移，繪制剪應(yīng)力與剪切位移的關(guān)系曲線得出抗剪強(qiáng)度。再由抗剪強(qiáng)康與垂直壓力的關(guān)系曲線可以得到摩擦力和內(nèi)聚力。量力環(huán)在出廠時(shí)附有率定系數(shù)，可定期或根據(jù)使用情況進(jìn)行檢定。推動(dòng)座上附有插銷，以便每次試驗(yàn)結(jié)束后拔出插銷能快速退至原位。每次使用后，應(yīng)將儀器全部擦試干凈。如估計(jì)有較長(zhǎng)時(shí)間不用，應(yīng)在表面涂以薄層油脂。以防銹蝕。（四）附圖及說明1手輪甲；2推動(dòng)座；3插銷；4鋼環(huán)；5滑動(dòng)框；6固定框；7拉桿；8螺絲插銷；9手輪乙；10平衡錘；11升降桿；12杠桿；13水泡；14吊息部件；（百分表自備）4 WGIA型三聯(lián)固結(jié)儀（一）用途本儀器用于進(jìn)行土的壓縮試驗(yàn)，測(cè)定土的變形或孔隙比和壓力的關(guān)系，變形和時(shí)間的關(guān)系，以便計(jì)算土的單位沉降量，壓縮系數(shù)，壓縮指數(shù)，回彈指數(shù)，壓縮模量，固結(jié)系數(shù)等。測(cè)定項(xiàng)目視工程需要而定。（二）主要結(jié)構(gòu)：本儀器分