土木工程實驗報告

1、.實驗一土的顆粒分析試驗一、實驗目的1 測定干土中各種粒組所占該土總質(zhì)量的百分數(shù)，借以明了顆粒大小分布及級配組成。2 供土分類及概略判斷土的工程性質(zhì)及作建筑材料用。二、試驗內(nèi)容對粒徑大于 0.075mm 且粒徑大于 2mm 的顆粒不超過總質(zhì)量的 10% 的無粘性土用標準細篩進行篩分試驗。三、實驗儀器和設(shè)備1 標準細篩：孔徑為2mm、 1mm 、 0.5mm、 0.25mm 、 0.075mm 、底盤；2 電子天平：稱量200g，感量 0.01g；稱量 1000g，感量 0.1g；3 搖篩機、恒溫烘箱；4 其他：毛刷、匙、瓷盤、瓷杯、白紙。四、實驗方法與步驟1 取有代表性的風干土樣或烘干冷卻至室

2、溫的土樣200 500g，稱量準確至0.1g。2 將標準細篩依孔徑大小順序疊好，孔徑大的在上，最下面為底盤，將稱好的土樣倒入最上層篩中，蓋好上蓋。進行篩析。標準細篩放在搖篩機上震搖與約10 分鐘左右。3 檢查各篩內(nèi)是否有團粒存在，若有則碾散再過篩。4 由最大孔徑篩開始，將各篩取下，在白紙上用手輕叩搖晃，如有土粒漏下，應繼續(xù)輕叩搖晃，至去土粒漏下為止。漏下的砂粒應全部放入下級篩內(nèi)。逐次檢查至盤底。5 并將留在各篩上的土樣分別分別倒在白紙上，用毛刷將走色中砂粒輕輕刷下，再分別倒入瓷杯內(nèi)，稱量準確至 0.1g。6 各細篩上及底盤內(nèi)砂土質(zhì)量總和與篩前稱量的砂土樣總質(zhì)量之差不得大于1%。五、試驗數(shù)據(jù)整理

3、1 按下式計算小于某粒徑的試樣質(zhì)量占總質(zhì)量的百分數(shù)：xm m 100%ab式中 x小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分數(shù)（%）；小于某粒徑的試樣質(zhì)量（g）；mB 用標準細篩分析時所取的試樣質(zhì)量（g）。2 以小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分數(shù)為縱坐標，以粒徑（mm ）為對數(shù)橫坐標，繪制顆粒大小分布曲線。3 計算級配指標按下式計算顆粒大小分布曲線的不均勻系數(shù)：cud 60d 10式中 Cu不均勻系數(shù)；d60限制粒徑，在粒徑分布曲線上小于該粒徑的土含量占總土質(zhì)量的60%的粒徑；d10有效粒徑，在粒徑分布曲線上小于該粒徑的土含量占總土質(zhì)量的10%的粒徑。按下式計算顆粒大小分布曲線的曲率系數(shù)：c

4、 cd 302d 60 d10'.式中 Cc曲率系數(shù)；d30在粒徑分布曲線上小于該粒徑的土含量占總土質(zhì)量的30%的粒徑。4 對試樣土料分類并作出級配良好與否的判斷依據(jù)土的分類標準對土樣進行分類，定名為粗砂、中砂、細砂、粉砂等；當顆粒大小分布曲線的Cu 5 且 Cc =1 3 ，則級配良好，否則為級配不良。'.實驗二土的固結(jié)壓縮試驗一、實驗目的1、測定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形與壓力的關(guān)系，或孔隙比與壓力的關(guān)系，變形與時間的關(guān)系。2、由測得的各關(guān)系曲線計算土的壓縮系數(shù) av、壓縮模量 Es、壓縮指數(shù) Cc、回彈指數(shù)Cs、固結(jié)系數(shù) Cv 、地基的滲透系數(shù) k 及土的先期固結(jié)壓

5、力 Pc 等，測定項目視工程需要而定。3、利用壓縮試驗所得的參數(shù)計算地基基礎(chǔ)的變形量，預估地基承載力。二、實驗設(shè)備、儀器1、 壓縮固結(jié)儀：由環(huán)刀、護環(huán)、透水板、加壓上蓋、量表架等組成；2、 加壓設(shè)備：采用量程為5 10kN 的杠桿式加壓設(shè)備；3、 變形量測設(shè)備：百分表量程10mm，分度值為0.01mm；4、 其他：快速烘箱（300°C 350 °C）、電子天平（稱量1000g，感量0.01g）、測容重用環(huán)刀、刮土刀、鋼絲鋸、鋁盒、玻璃板、秒表、凡士林、盛水盆、濾紙等。三、試驗步驟1、按要求取原狀樣或制備擾動土樣。2、取環(huán)刀樣，測試驗前的密度與含水量。3、取壓縮儀內(nèi)的環(huán)刀，內(nèi)

6、壁擦抹凡士林使其光滑少摩擦。環(huán)刀刃口向下對準制備的圓柱土樣中心，慢慢垂直下壓且邊壓邊削土樣，使土樣成錐臺形。直至土樣伸出環(huán)刀頂面為止，將環(huán)刀兩邊余土削去修平，擦凈環(huán)刀外壁。4、在壓縮容器內(nèi)放置透水石、濾紙和下護環(huán)，將帶有環(huán)刀的試樣小心裝入護環(huán)，然后在環(huán)刀試樣上放薄濾紙、上護環(huán)、透水板和加壓蓋板，置于加壓框架下，并對準加壓桿，使加壓桿與加壓蓋板中心凹槽對正。5、安裝百分表，為保證試樣與儀器上下各部分之間接觸良好，應施加1kPa 的預壓壓力，然后調(diào)整百分表，使百分度指針歸零（表的毫米指針應控制在5 10mm 之間，以保證有足夠的量程測定試樣的壓縮量）。6、加荷。按50、 100、 200、400（

7、 kpa）四級荷重加荷，每級荷載歷時10 分鐘，即每級荷重加上 10 分鐘時，記測微表讀數(shù)一次，然后加下一級荷載，依些類推，直到第四級荷載施加完畢為止。四、注意事項1首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，量表桿頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2壓縮容器內(nèi)放置的透水石、濾紙濕度盡量與試樣濕度接近。3加荷時，應按順序加砝碼；試驗中不要震動實驗臺，以免指針產(chǎn)生移動。五、試驗數(shù)據(jù)整理1、 按下式計算試樣的初始孔隙比e0：e0wG s 10.01 w 001式中e0土樣的初始孔隙比；Gs .土粒比重，本實驗取Gs =2.7；'.0土樣的初始密度（g/

8、cm3），由試驗測定； 4°C 水的密度，為1 g/cm3 ；0土樣的初始含水量（%），由試驗測定。2計算試樣的顆粒（骨架）凈高hshsh01e0式中： h0 試樣初始高度（mm）3、計算某級壓力下變形穩(wěn)定后的孔隙比eih iei =e 0h s式中：ei某級壓力下土樣的孔隙比；hi 某級壓力下試樣高度的累計變形量，mm；4、計算某級壓力下的壓縮系數(shù)a i-i+1 和壓縮模量Esai i 1ei ei 1pi 1piEs 1eiaii1式中 Pi 某一級荷重值，MPa。根據(jù)上覆壓力確定i ，一般建筑物的上覆壓力在 100-200kPa 之間，故取 a1-2 來表達圖的壓縮系數(shù)。5、作

9、孔隙比e 和壓力 p 的關(guān)系曲線以孔隙比e 為縱坐標，壓力p 為橫坐標，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線。'.實驗三土的直接剪切試驗一、試驗目的1、測定土的抗剪強度指標 c 和 ，為計算地基承載力、擋墻土壓力、驗算地基及土坡穩(wěn)定提供基本參數(shù)。2、了解應變式直接剪切試驗測定土的抗剪強度指標的方法。分為：快剪（Q）、固結(jié)快剪（ CQ）、慢剪（ S）三種試驗方法。3、明了直接剪切試驗的特點。二、實驗方法快剪：在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪應力。固結(jié)快剪：在試樣上施加垂直壓力，待試樣排水固結(jié)穩(wěn)定后，快速施加水平剪應力。慢剪：在試樣上施加垂直壓力及水平剪應力的過程中，均使試樣排水固結(jié)。本次實

10、驗內(nèi)容只進行快剪試驗。三、實驗設(shè)備1、應變控制式直剪儀：主要包括：剪切盒（水槽、上剪切盒、下剪切盒），垂直加壓框架，測力環(huán)，推動機構(gòu)，臺板，杠桿式加壓設(shè)備。2、位移計或百分表：量程5 10mm，分度值0.01mm。3、環(huán)刀：與直剪儀配套的至少3 個；內(nèi)徑618mm，高度 20mm。4、其他：削土刀，秒表，玻璃板，推土器，臘紙或塑料膜四、實驗步驟1、制備土樣：制備給定干密度和含水量范圍的擾動土樣，土樣為土樣為直徑約200mm，高約 100mm 的土柱。（實際工程中，切取原狀土樣）。2、切取土樣：用與直剪儀配套的環(huán)刀切取土樣。環(huán)刀刃口向下對準圓柱土樣中心，慢慢垂直下壓，邊壓邊削切土樣使土樣成錐臺形

11、。直至土樣伸出環(huán)刀頂面為止，將環(huán)刀兩邊余土削去修平，擦凈環(huán)刀外壁。3、安裝土樣：對準上下剪切盒，插入固定插銷。在下盒內(nèi)放不透水板，在放入，然后用推土器將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀。再順次放入另一張同直徑的蠟紙或塑料膜、上透水石、加壓蓋板與鋼珠。4、調(diào)試儀器：安裝加壓框架，轉(zhuǎn)動手輪，使上剪切盒前端鋼珠剛好與測力環(huán)接觸。調(diào)整測力環(huán)百分表讀數(shù)為零。對需要測記垂直變形量的，安裝垂直位移計或百分表。5、施加垂直壓力：轉(zhuǎn)動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，調(diào)整測力計中的量表讀數(shù)為零。順次加上蓋板、鋼珠壓力框架。每組四個試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進行剪切。在教學上，可取四個垂直壓力分別為100

12、、 200、 400kPa。6、進行剪切：施加垂直壓力后，立即拔出固定銷釘，開動秒表，以每分鐘4 6 轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪（在教學中可采用每分鐘6 轉(zhuǎn)）。使試樣在3 5 分鐘內(nèi)剪破。如測力計中的量表指針不再前進，或有顯著后退，表示試樣已經(jīng)被剪破。但一般宜剪至剪切變形達4mm 。若量表指針再繼續(xù)增加，則剪切變形應達6mm 為止。手輪每轉(zhuǎn)一圈，同時測記測力計量表讀數(shù)，直到試樣剪破為止。（注：手輪每轉(zhuǎn)一圈推進下盒0.2 毫米）。7、拆卸試樣：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、上蓋板，取出試樣。試驗注意事項1、先安裝試樣，再裝量表。安裝試樣時要用透水石把土樣

13、從環(huán)刀推進剪切盒里，試驗前量表中的大指針調(diào)至零。2、加荷時，不要搖晃砝碼；剪切時要拔出銷釘五、試驗數(shù)據(jù)整理1、按下式計算各級垂直壓力下所測的抗剪強度：fCR式中： f 土的抗剪強度，kPa；C 測力計率定系數(shù)，kPa/0.01mm ；R 測力計量表最大讀數(shù)，或位移4 毫米時的讀數(shù) (0.01 毫米 )， 0.01mm 。2、繪制曲線以抗剪強度為縱坐標，垂直壓力為橫坐標，繪制抗剪強度與垂直壓力的關(guān)系曲線。根據(jù)圖上各點，繪制一條視測的直線。則直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角，直線在縱坐標軸上的截距為土的粘聚力c 。'.實驗四土的三軸剪切試驗一、試驗目的三軸剪切試驗是在三向應力狀態(tài)下，測定土的抗剪強

14、度參數(shù)的一種剪切試驗方法。通常用 3 4 個圓柱體試樣，分別在不同的恒定圍壓下，施加軸向壓力，進行剪切，直至破壞；然后根據(jù)極限應力圓包絡(luò)線，求得抗剪強度參數(shù)。二、實驗方法根據(jù)排水條件不同，三軸剪切試驗分為不固結(jié)不排水試驗（UU ）、固結(jié)不排水剪切(CU) 和固結(jié)排水試驗（CD）。本試驗只作部固結(jié)不排水剪切試驗。三、實驗設(shè)備1、應變控制式三軸剪切儀，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)和主機組成。2、附屬設(shè)備：包括擊實器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓模。3、天平：秤量200g ，感量 0.01g；稱量 1000g，感量 0.1g。4、橡皮膜：應具有彈性，厚度應小于橡皮

15、膜直徑的1/100，不得有漏氣孔。四、試驗步驟1.試樣制備（ 1）本試驗需要 3 4 個試樣，分別在不同周圍壓力下進行試驗。（ 2）試樣尺寸：最小直徑為 35mm，最大直徑為 101mm ，試樣高度宜為試樣直徑的 2 2.5 倍。對于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面的試樣，試樣直徑宜大于60mm 。（ 3）原狀試樣制備，應將土切成圓柱形試樣，試樣兩端應平整并垂直于試樣軸，當試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時，允許用削下的余土修整，試樣切削時應避免擾動，并取余土測定試樣的含水量。（ 4）擾動試樣制備，應根據(jù)預定的干密度和含水量，在擊實器內(nèi)分層擊實，粉質(zhì)土宜3 5 層，粘質(zhì)土宜為5 8 層，各層土料數(shù)量應相等，

16、各層接觸面應刨毛。（ 5）對制備好的試樣，應量測其直徑和高度。試樣的平均直徑應按下式計算：D12D2D3D04（式中 D1 ，D2 ，D3 分別為試樣上、中、下部位的直徑）取余土，測定含水率。2. 試樣的安裝（ 1）在壓力室底座上依次放上不透水板、試樣及試樣帽，將橡皮膜套在試樣外，并將橡皮膜兩端與底座及試樣帽分別扎緊。（ 2）裝上壓力室罩，向壓力室內(nèi)注滿純水，關(guān)排氣閥，壓力室內(nèi)不應有殘留氣泡。并將活塞對準千分表和試樣頂部。（ 3）關(guān)排水閥，開周圍壓力閥，施加周圍壓力，周圍壓力值應與工程實際荷重相適應，最大一級周圍壓力與最大實際荷重大致相等。（ 4）轉(zhuǎn)動手輪使試樣帽與活塞及千分表接觸，裝上變形指

17、示計，將千分表和變形指示計讀數(shù)調(diào)至零位。'.3. 剪切試樣（ 1）開動電機，接上離合器，剪切應變速率宜為每分鐘應變0.5 1.0進行。（ 2）剪切開始階段，試樣每產(chǎn)生 0.30.4的軸向應變，測記一次千分表讀數(shù)和軸向應變值。當軸向應變大于 3以后，每隔 0.7 0.8的應變值測記一次讀數(shù)。（ 3）當千分表讀數(shù)出現(xiàn)峰值時，剪切應繼續(xù)進行，超過5的軸向應變?yōu)橹?。若當千分表讀數(shù)無峰值時，剪切應進行到軸向應變?yōu)?5 20。（ 4）試驗結(jié)束，關(guān)電動機，關(guān)周圍壓力閥，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除壓力室外罩，取出試樣，描述破壞特征，稱試樣質(zhì)量，并測定含水率。（ 5）對其余幾個試樣，在不同圍壓下重復上述步驟進行剪切試驗。五、試驗數(shù)據(jù)整理計算試樣剪切