土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、.土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)左明漢 編湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院*;目錄前言 1實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 2實(shí)驗(yàn)一 、土的含水量實(shí)驗(yàn) 4實(shí)驗(yàn)二 、土的密度實(shí)驗(yàn) 6實(shí)驗(yàn)三 、液塑限聯(lián)合測(cè)定法測(cè)定土的液塑限實(shí)驗(yàn) 8實(shí)驗(yàn)四 、土的固結(jié)實(shí)驗(yàn) 10實(shí)驗(yàn)五 、直接剪切儀測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn) 13實(shí)驗(yàn)六 、土的擊實(shí)實(shí)驗(yàn) 16實(shí)驗(yàn)七 、三軸剪切實(shí)驗(yàn) 20前 言本指導(dǎo)書(shū)是配合建筑工程專(zhuān)業(yè)、道路與橋梁專(zhuān)業(yè)“土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)”的教材而編寫(xiě)的，編寫(xiě)時(shí)注意了以下幾點(diǎn)：1、實(shí)驗(yàn)與講課的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要配合講課，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，使講課中的重要內(nèi)容和原理能通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步鞏固、提高、深化。2、加強(qiáng)基本操作和技能的訓(xùn)練。常用儀器、主要操作

2、技能都作了文字說(shuō)明，某些最基本的操作技能則盡可能在不同實(shí)驗(yàn)中多次運(yùn)用，以利于反復(fù)訓(xùn)練。3、培養(yǎng)獨(dú)立思考和獨(dú)立工作的能力。在配合講課的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排盡可能根據(jù)循序漸進(jìn)的原則，由淺入深 ，由簡(jiǎn)到繁。逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并歸納出結(jié)論的能力。有些實(shí)驗(yàn)還要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，自己組合、安裝儀器設(shè)備，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生解決具體問(wèn)題的能力。在編寫(xiě)過(guò)程中，參考了有關(guān)院校的資料。由于水平有限，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，希望批評(píng)指正。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)為了確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，達(dá)到預(yù)定目的，應(yīng)做到下列幾點(diǎn)：一、作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，明確本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、步驟和注意事項(xiàng)。2、預(yù)習(xí)與本次實(shí)驗(yàn)

3、有關(guān)的基本原理。3、對(duì)實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)有一定的熟悉和了解。4、必須清楚地知道本次實(shí)驗(yàn)所需記錄的項(xiàng)目及數(shù)據(jù)處理的方法，事先做好記錄表格。5、除了解指導(dǎo)書(shū)所提方案外，應(yīng)多設(shè)想一些其它方案。二、遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度：1、嚴(yán)肅認(rèn)真，保持安靜。2、愛(ài)護(hù)設(shè)備及儀器，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。3、非本實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備及儀器切勿任意動(dòng)用。4、實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)將設(shè)備和儀器擦試干凈，并恢復(fù)到原來(lái)正常狀態(tài)。三、認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)：1、認(rèn)真聽(tīng)取教師講解。2、清點(diǎn)有關(guān)實(shí)驗(yàn)用設(shè)備和器材。3、應(yīng)有嚴(yán)格的科學(xué)作風(fēng)、認(rèn)真細(xì)致地按照要求的實(shí)驗(yàn)方法和步驟進(jìn)行。4、對(duì)于帶電或貴重的設(shè)備及儀器，在接線(xiàn)或布置后，應(yīng)經(jīng)教師檢查通過(guò)后，才能開(kāi)

4、始實(shí)驗(yàn)。5、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)密切觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，隨時(shí)進(jìn)行分析，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)總結(jié)。6、記錄下全部所需測(cè)量數(shù)據(jù)，以及儀器型號(hào)、精度、量程，試件尺寸。如實(shí)驗(yàn)結(jié)果與溫度有關(guān)還應(yīng)記錄溫度、濕度。原始數(shù)據(jù)不得任意修改。7、教學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)小組中雖有一定分工，但每個(gè)學(xué)生都必須自己動(dòng)手，完成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。8、如學(xué)生希望觀察一些與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的其他現(xiàn)象，或用另外方案進(jìn)行測(cè)量，在完成本實(shí)驗(yàn)規(guī)定項(xiàng)目后，經(jīng)教師同意可以進(jìn)行。四、寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，可以提高分析問(wèn)題的能力，因此必需獨(dú)立完成。報(bào)告要求整潔清楚，要有分析和自己的觀點(diǎn)，并進(jìn)行討論。一般實(shí)驗(yàn)報(bào)

5、告應(yīng)具有下列內(nèi)容：1、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)，實(shí)驗(yàn)日期，實(shí)驗(yàn)者及同組成員。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、實(shí)驗(yàn)的基本原理、方法及步驟。4、設(shè)備及儀器型號(hào)、精度、量程等。5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理應(yīng)包括全部原始數(shù)據(jù)，并注明測(cè)量單位。最好以表格形式，列出數(shù)據(jù)的運(yùn)算過(guò)程。6、討論：應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，結(jié)合基本原理進(jìn)行分析討論，如實(shí)驗(yàn)對(duì)象有理論解，則應(yīng)與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)一 土的含水量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由實(shí)驗(yàn)室提供擾動(dòng)土樣，要求用室內(nèi)烘干法或酒精燃燒法測(cè)定其含水量，了解擾動(dòng)土含水量情況。2實(shí)驗(yàn)要求要求了解實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)方法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義土的含水量是土在100

6、105下烘至恒溫時(shí)所失去的水分質(zhì)量和達(dá)到恒重后干質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。其目的是測(cè)定土的含水量，了解土中含水量情況。三、儀器設(shè)備1烘箱：可采用電熱烘箱或溫度能保持100105的其它能源烘箱，也可用遠(yuǎn)紅外線(xiàn)烘箱。2酒精：純度95%。3天平：稱(chēng)量200g，最小分度值0.01g；稱(chēng)量1000g，最小分度值0.5g。4其它：干燥器、土盒、滴管、小勺、土樣盤(pán)、調(diào)土刀等。四、試樣制備及準(zhǔn)備工作1取代表性擾動(dòng)土樣34kg，充分拌勻備用。2土盒稱(chēng)重列表備查。五、操作步驟1烘干法（1）選取代表性擾動(dòng)土樣約510g，放入質(zhì)量為g。土盒內(nèi)（注意盒蓋與盒底編號(hào)對(duì)應(yīng)），立即蓋好盒蓋，稱(chēng)濕土加盒重g1，精確至0.01g

7、。（2）揭開(kāi)盒蓋并套在盒底下，一起放入烘箱，在溫度100105下烘至恒重（烘至恒重的時(shí)間因土的性質(zhì)及土重不同而異，一般土重1530g時(shí)，砂土需12h，粉土需68h，粘土約需10h）。（3）將烘干后的試樣連盒取出，蓋好盒蓋，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱(chēng)出干土加盒重g2，精確至0.01g。2酒精燃燒法（演示）（1）取代表性試樣若干g（粘性土510g，砂性土2030g），用小刀將試樣分散，按烘干法稱(chēng)濕土重。（2）揭開(kāi)盒蓋，用滴管將酒精注入試樣，直至土盒中呈現(xiàn)自由液面為止。為使酒精充分浸透試樣，可將盒底在桌上輕輕敲擊。（3）將盛有酒精的試樣放在非易燃物上（如水泥臺(tái)面），點(diǎn)燃土盒中的酒精，燒至火焰熄滅。（

8、4）等試樣稍為冷卻，重新滴入酒精，再次燃燒。一共需燃燒23次。（5）最后一次火焰熄滅后，立即蓋好盒蓋，待稍冷卻后，稱(chēng)干土重。六、注意事項(xiàng)及說(shuō)明1含水量實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用能控制溫度的烘干法作為標(biāo)準(zhǔn)方法，但此法常受設(shè)備和時(shí)間的限制，因此，在工地常用一些快速測(cè)定的方法，其中酒精燃燒法是比較準(zhǔn)確、簡(jiǎn)易的一種方法。2土樣的有機(jī)質(zhì)（泥炭、腐植質(zhì)等）含量不應(yīng)超過(guò)干土重5%（由于在高溫下長(zhǎng)時(shí)間焙烘，可使有機(jī)質(zhì)分解或氧化，其質(zhì)量因而變化，故有機(jī)質(zhì)含量過(guò)多，所測(cè)得的含水量就不準(zhǔn)確。）如果土的有機(jī)質(zhì)含量在5%10%之間的土，烘箱溫度宜控制在6570的恒溫下烘干。3含水量實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測(cè)定，取其算術(shù)平均值，兩次測(cè)定允許平

9、行差值見(jiàn)表1-1。七、結(jié)果整理與分析含量水（%）允許平行差值（%）10以下0.540以下1.040以上2.0表1-1試樣含水量，應(yīng)按下式計(jì)算：（%）= （1-1）式中 含水量（%）；計(jì)算準(zhǔn)確至0.1%； 土盒+濕土重（g）；準(zhǔn)確至0.01g； 土盒+干土重（g）；準(zhǔn)確至0.01g； 土盒重（g）（由實(shí)驗(yàn)室提供）。實(shí)驗(yàn)二 土的密度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用實(shí)驗(yàn)室制備好，將擾動(dòng)土經(jīng)擊實(shí)后的試件用環(huán)刀法測(cè)定其密度，用取土器法進(jìn)行密度測(cè)定演示。2實(shí)驗(yàn)要求了解實(shí)驗(yàn)原理，掌握測(cè)定方法和結(jié)果計(jì)算整理。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義土的單位體積的質(zhì)量稱(chēng)為密度。在天然含水量情況下的密度稱(chēng)為天然密度。測(cè)定密度的目的為

10、了解土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)情況，計(jì)算土的自重壓力。三、儀器設(shè)備1環(huán)刀法（1）環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm，高度為20mm。（2）天平：稱(chēng)量500g，最小分度值0.1g；稱(chēng)量200g，最小分度值0.01g。（3）其它：修土刀、凡士林等。 2取土器法（演示）（1）取土器（圖2-1）：包括環(huán)刀、環(huán)蓋、定向筒和擊錘系統(tǒng)（導(dǎo)桿、落錘、手柄）。（2）其它：修土刀測(cè)定含水量設(shè)備等。四、試樣制備及準(zhǔn)備工作1取擾動(dòng)土樣風(fēng)干（烘干），過(guò)2mm篩，按需要加水拌勻悶料一晝夜。2將擾動(dòng)土按要求擊實(shí)成試件備用，并測(cè)圖 21 取土器1、手柄 2、導(dǎo)桿 3、落錘 4、環(huán)刀蓋5、環(huán)刀 6、定向筒 7、齒釘 8、實(shí)驗(yàn)表面其含水量。3在野

11、外，選擇一合適地面，整平其地面，進(jìn)行以土器法演示的準(zhǔn)備。五、操作步驟1環(huán)刀法在環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刃口向下放在土樣上，將環(huán)刀垂直下壓，并用修土刀沿環(huán)刀外側(cè)切削土樣，邊壓邊削，直至土樣高出環(huán)刀，然后用鋼絲鋸整平刀環(huán)刀兩端土樣，擦凈環(huán)刀外壁，稱(chēng)環(huán)刀和土的總質(zhì)量，并取余土測(cè)定含水量。2取土器法（粘性土）（1）在實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，將面積30cm×30cm的一塊地面鏟平。如系檢查填土壓實(shí)密度時(shí)，應(yīng)將表面未壓實(shí)土層清除干凈，并將壓實(shí)土層鏟去一部分（其深度視需要而定），使環(huán)刀打下后能達(dá)到規(guī)定的取土深度。（2）利用齒釘將定向筒固定于鏟好的地面上，順次將環(huán)刀、環(huán)蓋放入定向筒內(nèi)。（3）按土質(zhì)干濕和緊密情況，

12、可采用下列方法之一將環(huán)刀壓入或打入土中。a、直接壓入法：將導(dǎo)桿座對(duì)準(zhǔn)環(huán)刀蓋上面凹槽，兩手按住手柄，以均勻壓力將環(huán)刀垂直壓入土中，至環(huán)蓋頂面與定向筒上口齊平為止。b、落錘打入法：若土質(zhì)堅(jiān)硬不能直接壓入時(shí)，可用落錘將環(huán)刀打入土中，至環(huán)蓋頂面與定向筒上口齊平為止。c、手錘打入法：若用落錘打入有困難時(shí)，應(yīng)另?yè)Q地方用手錘再行錘擊。（4）去掉擊錘（或手錘）和定向筒，用鎬將環(huán)刀及土樣挖出。（5）輕輕取下環(huán)蓋，用修土刀削去環(huán)刀兩端余土，并將其修平。（6）擦凈環(huán)刀外壁，稱(chēng)環(huán)刀和土的總質(zhì)量，精確至1g 。（7）自環(huán)刀中取出具有代表性的試樣測(cè)定其含水量。（8）如為濕潤(rùn)的砂土，實(shí)驗(yàn)時(shí)可不需用擊錘和定向筒，在鏟平的地面

13、上，細(xì)心挖出一個(gè)直徑較環(huán)刀外徑略大的砂土柱，環(huán)刀刃口向下，置于砂土上，用手平穩(wěn)地將環(huán)刀垂直壓下，直至砂土樁突出環(huán)刀上端約2cm時(shí)為止。削平環(huán)刀上口余砂土，用直尺刮平。在環(huán)刀上口蓋一平滑的木板，一手按住木板，另一手用小鏟將試樣從環(huán)刀底部切斷。然后將裝滿(mǎn)試樣的環(huán)刀反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，削去環(huán)刀刃口上的余砂土。并用直尺刮平，擦凈環(huán)刀外壁，稱(chēng)環(huán)刀和土的總質(zhì)量并測(cè)其含水量。六、注意事項(xiàng)及說(shuō)明1原狀土樣用環(huán)刀取樣時(shí)，土樣應(yīng)按自然沉積方向放置。原狀土樣和需要保持天然濕度的擾動(dòng)土樣在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)妥善保管，并應(yīng)采以防止水分蒸發(fā)的措施。2對(duì)含水量較高的土，在刮平環(huán)刀兩面時(shí)要細(xì)心，最好一次刮平，防止水分損失。3環(huán)刀由于經(jīng)常使用，會(huì)

14、和生不斷磨損，應(yīng)根據(jù)使用情況加以校正，以保證實(shí)驗(yàn)精度。七、結(jié)果整理與分析1試樣濕密度應(yīng)按下式計(jì)算（環(huán)刀法）： （2-1）式中 試樣濕密度（g/cm3） 試樣質(zhì)量（g）； 環(huán)刀體積（cm3）。2試樣干密度按下式計(jì)算： （2-2）式中 試樣干密度（g/cm3） 試樣含水量（%）3環(huán)刀法密度實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行平行測(cè)定。兩次測(cè)定的差值不得大于0.03g/cm3。求其算術(shù)平均值。實(shí)驗(yàn)三 液塑限聯(lián)合測(cè)定法測(cè)定土的液塑限實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求液塑限聯(lián)合測(cè)定法是根據(jù)圓錐儀的圓錐入土深度與其相應(yīng)的含水率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上具有線(xiàn)性關(guān)系的特征來(lái)進(jìn)行的。利用電磁吸力代替手工提放錐，將圓錐質(zhì)量為76g（或100g）的圓錐吸起后放錐

15、，測(cè)得土在不同含水率時(shí)圓錐的入土深度，并繪制其關(guān)系直線(xiàn)圖，在圖中查得圓錐下沉深度為10mm（或17mm）所對(duì)應(yīng)的含水率既為液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水率既為塑限。 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x 液限粘性土可塑狀態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)的界限含水率。通過(guò)實(shí)驗(yàn) 掌握利用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)定粘性土的液塑限的方法。三、儀器設(shè)備1液塑限聯(lián)合測(cè)定儀（圖3-1）：錐質(zhì)量76g， 錐角30°讀數(shù)顯示采用光電式。2天平：稱(chēng)量200g，最小分度值0.01g。3其它：篩（孔徑0.5mm）、調(diào)土刀、調(diào)土皿、圖 31 液、塑限聯(lián)合測(cè)定儀示意圖1、顯示屏 2、電磁鐵 3、帶標(biāo)尺圓錐4、試樣杯 5、控制開(kāi)關(guān) 6、升降座稱(chēng)

16、土盒、研缽（附帶橡皮頭的研杵或橡皮板、木棒等）、干燥器、吸管、烘箱、凡士林、蒸餾水等。四、試樣制備及準(zhǔn)備工作 1取有代表性的天然含水量或風(fēng)干土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如土中含大于0.5mm的顆?；驃A雜物較多時(shí)，可采用風(fēng)干土樣，用帶橡皮頭的研杵或用木棒在橡皮板上壓碎土塊。 試樣必須反復(fù)研碎、過(guò)篩。直至將可研碎的土塊全部通過(guò)0.5mm篩為止。即篩下土樣用三皿法或一皿法進(jìn)行制樣。2三皿法：用篩下土樣200g左右，分別放入盛土皿中，用吸管加不同數(shù)量的蒸餾水，制成不同稠度的度樣。試樣的含水量宜分別控制在液限、塑限以上和它們的中間狀態(tài)附近。用調(diào)土刀調(diào)勻，蓋上濕布，放置18h以上。3一皿法：用篩下土樣200g左右，放入

17、一個(gè)盛土皿中，按三皿法加水、調(diào)土、悶土、使土樣的含水量控制在塑限以上，按14步驟進(jìn)行第一點(diǎn)入土深度和含水量測(cè)定。然后依次加水，按上述方法進(jìn)行第二點(diǎn)和第三點(diǎn)含水量和入土深度測(cè)定。該兩點(diǎn)土樣的含水量應(yīng)分別控制在液限與塑限中間和塑限附近。注意加水后要充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑦炌習(xí)r間可適當(dāng)縮短。五、操作步驟1將制備好的土樣充分?jǐn)嚢杈鶆?，分層裝入土樣試杯，用力壓實(shí)，使空氣逸出，試杯裝滿(mǎn)后，刮成與杯口齊平。2取圓錐儀,在錐體上涂以薄層凡士林,接通電源，使電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀。3調(diào)節(jié)屏幕準(zhǔn)線(xiàn)，使初始數(shù)于零位刻線(xiàn)上，調(diào)節(jié)升降座，使圓錐儀錐剛好接觸土面，圓錐儀就在自重作用沉入土中，經(jīng)5s（讀數(shù)顯示燈亮?xí)r）測(cè)讀圓錐下沉深度h1

18、。改變錐尖與土體接觸位置（錐尖兩次錐入位置距離不小于1cm,重復(fù)上一步驟，得錐入深度h2，h1和h2允許有誤差0.5mm，否則應(yīng)重新實(shí)驗(yàn)），取h1、h2平均值作為該點(diǎn)的錐入入深度h3。4去掉錐尖入土處的凡士林，取10g以上土樣兩個(gè)，分別裝入土盒，測(cè)定含水量。5重復(fù)14步驟，對(duì)其它兩個(gè)含水理土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)其錐入深度和含水量。 圖 32 圓錐下沉深度與含水量關(guān)系圖六、結(jié)果整理與分析 1、含水率計(jì)算： ×100 （3-1） 式中 w含水率（） 干土、土盒質(zhì)量（g）； 濕土、土盒質(zhì)量（g）； 土盒質(zhì)量（g）； 2、液限和塑限的確定 a以三個(gè)含水量為橫座標(biāo),與相應(yīng)的圓錐下沉深度為縱座標(biāo),給于

19、雙對(duì)數(shù)座標(biāo)紙上,三點(diǎn)連成一條直線(xiàn)，如圖32中的A線(xiàn)，如果三點(diǎn)不在一條直線(xiàn)上通過(guò)高含水量的點(diǎn)與其余兩條連兩根直線(xiàn)，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應(yīng)的兩個(gè)含水量，如果差值不超過(guò)2%，用平均值的點(diǎn)與高含水量點(diǎn)作一直線(xiàn)，如圖32中的B線(xiàn)，若含水量超過(guò)2%應(yīng)補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)。b在圖32中，查得縱座標(biāo)入土深度10mm所對(duì)應(yīng)的橫座標(biāo)的含水量W，即為該土樣10mm的液限（錐重76g，若錐重100g，則縱座標(biāo)入土深度20mm所對(duì)應(yīng)的含水量為20mm液限）。查得入土深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限，取直至整數(shù)。 3、塑性指數(shù)與液性指數(shù)的確定 在工程中，一般可根據(jù)土的塑性指數(shù)來(lái)給粘性土進(jìn)行分類(lèi)；液性指數(shù)可被用來(lái)表示粘性土所

20、處的軟硬狀態(tài)。 實(shí)驗(yàn)四 土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用30cm2環(huán)刀，在無(wú)側(cè)向膨脹條件下應(yīng)用固結(jié)儀測(cè)定土體壓縮變形與荷載的關(guān)系曲線(xiàn)曲線(xiàn)）；求出壓縮系數(shù)并判斷該土樣的壓縮性。 2實(shí)驗(yàn)要求 熟悉實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，掌握實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析方法。二、實(shí)驗(yàn)的目的、意義土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)（又稱(chēng)壓縮實(shí)驗(yàn)）。土的固結(jié)是土體在荷重作用下產(chǎn)生變形的過(guò)程，目的是測(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力或孔隙比和壓力的關(guān)系曲線(xiàn)。并根據(jù)孔隙比和壓力關(guān)系曲線(xiàn)（-曲線(xiàn)）、計(jì)算出壓縮系數(shù)和壓縮模量等土的壓縮的性指標(biāo)，以便判斷土的壓縮性和計(jì)算基礎(chǔ)沉降時(shí)用。此外由飽和粘性土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)也可得到在某一壓力下變形與時(shí)間的關(guān)系

21、曲線(xiàn)，從而計(jì)算土的壓縮和滲透系數(shù)。固結(jié)實(shí)驗(yàn)通常只用于粘性土，由于砂土的壓縮性較小，且壓縮過(guò)程需時(shí)也很短，故一般不在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行砂土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)。固結(jié)實(shí)驗(yàn)可根據(jù)工程要求用原狀土或制備成所需要狀態(tài)的擾動(dòng)土?？刹捎贸Ｋ俜ɑ蚩焖俜ā１緦?shí)驗(yàn)主要采用非飽和的擾動(dòng)土樣、并按常速法步驟進(jìn)行，但為了能在實(shí)驗(yàn)課的規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，所以要適當(dāng)縮短加荷間隔（具體時(shí)間間隔由教師決定）。三、儀器設(shè)備1、小型固結(jié)儀（見(jiàn)圖41）；2、百分表：量程10mm，精確0.01mm（見(jiàn)圖43）；3、密度實(shí)驗(yàn)和含水量實(shí)驗(yàn)所需同要的儀器設(shè)備；4、秒表和儀器變形量校正表等。 圖 42 固結(jié)儀示意圖1、水槽 2、護(hù)環(huán) 3、環(huán)刀 4、加壓上蓋5

22、、透水石 6、量表導(dǎo)桿 7、量表架 8、試樣圖 41 小型固結(jié)儀1、平衡錘 2、上杠桿 3、百分表4、固結(jié)室 5、下杠桿 6、砝碼四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、由實(shí)驗(yàn)室提供制備好的擾動(dòng)土樣一個(gè)； 2、從固結(jié)儀器中取出環(huán)刀，按密度實(shí)驗(yàn)方法取試樣，并取土留作測(cè)含水量。如系原狀土樣、切土的方向應(yīng)與在天然地層中的上下方向一致，稱(chēng)環(huán)刀和試樣質(zhì)量，扣除環(huán)刀質(zhì)量后即得濕試樣質(zhì)量（g）并計(jì)算出土的密度; 3、用切取試樣時(shí)修下的土測(cè)定含水量（w）平行作兩次實(shí)驗(yàn)，取算術(shù)平均值；4、在固結(jié)儀容器底座內(nèi)，放置一塊略大于環(huán)刀的潔凈而濕潤(rùn)的透水石，將切取的試樣連同環(huán)刀一起（注意：刀口向下）放在透水石上，再在試樣 上按圖42依次放上護(hù)

23、環(huán)以與試樣面積相同的潔凈濕潤(rùn)的透水石、加壓蓋和鋼珠。安裝好后待用；圖 43 百分表百分表讀數(shù)方法如下：長(zhǎng)針，一小格0.01毫米短針：一小格1.0毫米5檢查加壓設(shè)備是否靈活，然后平衡加壓部分。平衡加壓部分的方法是轉(zhuǎn)動(dòng)上杠桿上的平衡錘，使杠桿為水平時(shí)即平衡完畢。（用目測(cè)水平情況）；6將安裝好的固結(jié)儀容器放在框架內(nèi)橫梁上，使橫梁與球柱接觸后，再裝上百分表使其接觸橫梁頂面，并調(diào)節(jié)百分表其伸長(zhǎng)距離不小于6mm（注意檢查百分表是否靈活和垂直）。讀百分表讀數(shù)（為初讀數(shù)R0）后即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；7輕輕施加第一級(jí)荷載50kPa，并開(kāi)動(dòng)秒表，開(kāi)始計(jì)時(shí)；8可按下列時(shí)間測(cè)記讀數(shù)：、直至試樣沉降穩(wěn)定為止時(shí)的百分表的讀數(shù)，并

24、將讀數(shù)記錄到實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為百分表讀數(shù)每小時(shí)變化不超過(guò)0.01mm，因時(shí)間關(guān)系可按教師指定的時(shí)間讀數(shù)。讀數(shù)精確到0.01mm；9記下穩(wěn)定讀數(shù)后，用同樣的方法施加第二、三、四、五級(jí)荷載（分別為100、200、300、400kPa），記錄各級(jí)壓力下試樣變形穩(wěn)定的百分表讀數(shù)（、）；10實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，必須先卸除百分表，然后卸掉砝碼，升起加壓框，移出固結(jié)儀容器，取出試樣等各部件。最后擦洗干凈。五、成果整理與分析1按下式計(jì)算實(shí)驗(yàn)前孔隙比式中：土粒比重；實(shí)驗(yàn)是按2.71取值。 水的密度，一般所取g/cm3； 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的含水量%； 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的密度，g/cm3； 2計(jì)算試樣在任一級(jí)壓力（kPa

25、）作用下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量，（mm）式中：實(shí)驗(yàn)前百分表初讀數(shù)（mm）； 試樣在任一級(jí)壓力作用下變形穩(wěn)定后的百分表讀數(shù)（mm）； 各級(jí)荷載下儀器變形數(shù)（mm）。（由實(shí)驗(yàn)室提供資料： （注）土樣的原始高度，mm。4以P為橫座標(biāo)，e為縱坐標(biāo)，繪制壓縮曲線(xiàn)（ep）曲線(xiàn)。5計(jì)算壓縮系數(shù) 壓縮系數(shù)值與土所受的荷載大小有關(guān)，為了便于比較，一般采用壓力間隔至?xí)r對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)土的壓縮性。壓縮系數(shù)愈大，土的壓縮性愈高。（kPa-1）六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1試樣的土粒比重由實(shí)驗(yàn)室測(cè)定后提供；儀器本身的變形量，環(huán)刀的質(zhì)量、面積、高度均可在實(shí)驗(yàn)室儀器資料表中查取。2實(shí)驗(yàn)前可練習(xí)百分表的讀數(shù)方法，防止讀數(shù)錯(cuò)誤而無(wú)法

26、獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3每組做一個(gè)試樣，每人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不得抄襲，可以相互校核。實(shí)驗(yàn)五 直接剪切儀測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求由實(shí)驗(yàn)室提供制備土樣，要求學(xué)生用快剪法在直接剪切儀中測(cè)定該土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，和C的數(shù)值。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義 剪切實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，即的內(nèi)摩和擦角和粘聚力C。通常采用四個(gè)試樣，在直接剪切儀上分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪切力，試樣在規(guī)定的受剪面上進(jìn)行剪切，求得土樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力，然后繪制剪應(yīng)力和垂直壓力的關(guān)系曲線(xiàn)即抗剪強(qiáng)度曲線(xiàn)。直接剪切儀又分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式。本次實(shí)驗(yàn)采用應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行快剪實(shí)驗(yàn)。三、儀器設(shè)備1、電動(dòng)應(yīng)變控制式直剪儀

27、：（見(jiàn)圖51）主要技術(shù)指標(biāo)：a.土樣面積：30cm2，高20mmb.杠桿比：1:12垂直荷載：kPa50100200300400對(duì)應(yīng)總法碼量：1.2752.555.107.6510.22、百分表：量程10mm；精度0.01mm3、秒表；4、切試樣的用具等。電動(dòng)應(yīng)變控制直接剪切儀如圖51所示。它的主要特點(diǎn)剪切力（水平力）是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)輪，使軸向前移動(dòng)而推動(dòng)底座施加給下盒，剪力的數(shù)值是利用測(cè)力環(huán)測(cè)出（測(cè)力環(huán)是一個(gè)鋼環(huán)，事先已知每單位變形時(shí)所受的壓力，故在實(shí)驗(yàn)時(shí)用百分表測(cè)得測(cè)力環(huán)徑向變形數(shù)值即可算出所受的應(yīng)力值）。本儀器對(duì)粘性土與砂性土均適用。（施力部分 (剪切部分) （測(cè)力部分） 圖51 電動(dòng)應(yīng)變控

28、制式直剪儀四、操作實(shí)驗(yàn)步聚1、試樣制備：根據(jù)工程需要，從原狀土或制備成所需同狀態(tài)的擾動(dòng)土中用環(huán)刀切四個(gè)試樣。如系原狀土樣，切試樣方向應(yīng)與土在天然地層中上下方向一致。為了檢驗(yàn)四個(gè)土質(zhì)的不均勻性，應(yīng)分別測(cè)四個(gè)試樣的密度和含水量。四試樣的密差值不宜大于0.03g/cm2。（本次實(shí)驗(yàn)中，此項(xiàng)檢驗(yàn)工作省略）。2、在下盒內(nèi)順次放入透水石，然后用插銷(xiāo)將上、下剪切盒固定好。3、將帶試樣的環(huán)刀刃口向上，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，將試件從環(huán)刀內(nèi)推入剪切盒，順次放上透水石。然后放上活塞、鋼球，裝上垂直加壓設(shè)備（暫勿加砝碼）。4、在量力環(huán)上安裝百分表，百分表的測(cè)桿應(yīng)平行于量力不受力的直徑方向，調(diào)整百分表使其指針在某一整數(shù)上（即長(zhǎng)

29、針指零，并作為起始零讀數(shù)）。5、慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，至上盒支腿與量力環(huán)鋼球之間恰好接觸時(shí)（即量力環(huán)中百分表指針剛開(kāi)始觸動(dòng)時(shí)）為止。6、在試樣上施加垂直荷載。按第一個(gè)試樣上應(yīng)加的垂直壓力（100kPa）計(jì)算出應(yīng)加荷載，即得應(yīng)加砝碼數(shù)。（調(diào)平衡）7、撥出固定插銷(xiāo)。慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，這時(shí)以每分鐘4轉(zhuǎn)速度均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行剪切，當(dāng)時(shí)量力環(huán)中百分表指針不再前進(jìn)而出現(xiàn)后退或剪切變形量達(dá)試樣直徑的1/151/10（46mm）時(shí)，認(rèn)為試樣已經(jīng)剪損，記錄百分表指針最大讀數(shù)（代表峰值抗剪強(qiáng)度），用0.01mm作單位，估讀0.001mm。（即以百分表上大度盤(pán)的“格”作單位，估讀至0.1格）。8反轉(zhuǎn)手輪，卸除垂直荷載和加壓設(shè)備，

30、取出已剪損的試樣，刷凈剪切盒，裝入第二個(gè)試樣。9第二、三、四個(gè)試樣分別施加200、300、400kPa垂直壓力按同樣步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。五、成果整理1計(jì)算每個(gè)試樣在一定垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度（）；式中：該試樣在剪損時(shí)的百分表最大讀數(shù)（單位0.01mm）； 量力環(huán)校正系數(shù)，kPa/0.01mm。 抗剪強(qiáng)度，kPa。2繪制抗剪強(qiáng)度曲線(xiàn)。（如圖52）以垂直壓力（kPa）為橫坐標(biāo)，抗剪強(qiáng)度為縱座標(biāo)，將四個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)繪在圖上，畫(huà)一測(cè)試的平均直線(xiàn)，若各點(diǎn)不在一條近似的直線(xiàn)上，可按相鄰的三點(diǎn)連接成兩個(gè)三角形，分別求出兩個(gè)三角形的重心，然后將兩重心點(diǎn)連一直線(xiàn)，即為抗剪強(qiáng)度曲線(xiàn)。3確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：抗剪強(qiáng)度曲線(xiàn)在軸上的截距

31、即為粘聚力C，精確到kPa，其傾角即為內(nèi)摩擦角，精確到0.1度。4C、值變可采用最小二乘方公式計(jì)算式中：試樣個(gè)數(shù)； 第個(gè)試樣所施加的垂直壓力，kPa； 第個(gè)試樣的抗剪強(qiáng)度，kPa；六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1開(kāi)始剪切之前，千萬(wàn)不能忘記必須先撥去插銷(xiāo)，否則，量力環(huán)被壓斷，儀器即損壞。2加砝碼時(shí)，應(yīng)將砝碼上的缺口彼此錯(cuò)開(kāi)，防止砝碼一齊倒下壓傷腳。3如時(shí)間允許，同學(xué)們可在四個(gè)試樣中選定一個(gè)試樣，在剪切過(guò)程中手輪每轉(zhuǎn)一圈測(cè)記百分表讀數(shù)一次，直至剪損。由手輪轉(zhuǎn)數(shù)和百分表讀數(shù)計(jì)算出手輪每一圈時(shí)的剪變形和剪應(yīng)力。剪變形(mm)=0.2n-R剪應(yīng)力(kPa)=CR式中：手輪轉(zhuǎn)數(shù)； 0.2手輪每轉(zhuǎn)一圈推動(dòng)軸前進(jìn)距離； 、

32、意義同前。 以為縱座標(biāo)，為橫坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線(xiàn)，圖53表示其典型的變化規(guī)律。圖 53 關(guān)系曲線(xiàn) 垂直壓力 kpa 圖52抗剪強(qiáng)度曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)六 土的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀測(cè)定粘性土在一定擊實(shí)功能下，土的含水量與干密度的關(guān)系曲線(xiàn)；確定土的最優(yōu)含水量及最大干密度。2 實(shí)驗(yàn)要求掌握標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀的構(gòu)造及使用方法；學(xué)會(huì)確定土的最大干密度和最優(yōu)含水量；了解實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制指標(biāo)的關(guān)系與特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁饬x 土的壓實(shí)程度與含水量、壓實(shí)功能與壓實(shí)方法有著密切關(guān)系。當(dāng)壓實(shí)功能和壓實(shí)方法不變時(shí)，則土的干密度隨含水量的增加而增加，當(dāng)干密度達(dá)到某一最大值時(shí)，含水量的繼續(xù)增加反而使干密度減

33、小。這一最大值稱(chēng)為最大干密度，其相應(yīng)的含水量稱(chēng)為最優(yōu)含水量。 擊實(shí)實(shí)驗(yàn)的目的，就是模擬工地壓實(shí)條件，將實(shí)驗(yàn)室提供的土料在不同含水量下采用規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)方法擊實(shí)，從而確定其最大干密度及最優(yōu)含水量。該值是填方施工時(shí)的質(zhì)量控制的重要依據(jù)。三、儀器設(shè)備（1）擊實(shí)儀，有輕型擊實(shí)儀和重型擊實(shí)儀兩類(lèi)，如圖6-1和圖6-2所示，其擊實(shí)筒、擊錘和導(dǎo)筒等主要部件的尺寸應(yīng)符合表6-1規(guī)定；（2）稱(chēng)量200g的天平，最小分度值0.01g；（3）稱(chēng)量10kg的臺(tái)秤，最小分度值2g；（4）孔徑為20mm、40mm和5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩；（5）試樣推土器；（6）其他，如噴霧器、盛土容器、修土刀碎土設(shè)備等。 a、輕型擊實(shí)桶 b、重

34、型擊實(shí)桶 圖61 擊實(shí)桶1、套筒 2、擊實(shí)筒 3、底板 4、墊塊a、2.5kg擊錘 b、4.5kg擊錘 圖62 擊錘與導(dǎo)筒1、提手 2、導(dǎo)筒 3、硬橡皮墊 4、擊錘表6-1 擊實(shí)儀主要部件尺寸規(guī)格表實(shí)驗(yàn)方法錘底直徑（mm）錘質(zhì)量（kg）落高（mm）擊實(shí)筒導(dǎo)筒高度（mm）內(nèi)徑（mm）筒高（mm）容積（cm3）輕型512.5305102116947.450重型514.54571521162103.950四、實(shí)驗(yàn)操作步驟（1）取一定量的代表性風(fēng)干土樣，對(duì)于輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為20kg，對(duì)于重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為50kg。（2）將風(fēng)干土樣碾碎后過(guò)5mm的篩（輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)）或過(guò)20mm的篩（重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)），將篩下的土

35、樣拌勻，并測(cè)定土樣的風(fēng)干含水率。（3）根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水率，加水濕潤(rùn)制備不少于五個(gè)含水率的試樣，含水率依次相差為2%，且基保有兩個(gè)含水率大于塑限，兩個(gè)含水率小于塑限，一個(gè)含水率接近塑限。按式（6-1）計(jì)算制備試樣所需的加水量： （6-1）式中 所需的加水量（g）； 風(fēng)干含水率（%） 風(fēng)干含水率時(shí)土樣的質(zhì)量（g）； 要求達(dá)到的含水率（%）（4）將試樣2.5kg（輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)）或5.0kg（重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)）平鋪于不吸水的平板上，按預(yù)定含水率用噴霧器噴灑所需的加水量，充分?jǐn)嚭筒⒎謩e裝入塑料袋中靜置24h。（5）將擊實(shí)筒固定在底座上，裝好護(hù)筒，并在擊實(shí)筒內(nèi)壁涂一薄層潤(rùn)滑油，將攪和的試樣25kg分層

36、裝入擊實(shí)筒內(nèi)。對(duì)于輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，分三層每層25擊；對(duì)于重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，分五層，每層56擊（公路公程為98擊），兩層接觸土面應(yīng)刨毛，擊實(shí)完成后，超出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6mm。（6）取下導(dǎo)筒，用刀修平超出擊實(shí)筒頂部和底部的試樣，擦凈擊產(chǎn)筒外壁，稱(chēng)擊實(shí)筒與試樣的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g，并計(jì)算試樣的濕密度。（7）用推土器將試樣從擊實(shí)筒中推出，從試樣中心處取兩份一定量土料（輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為1530g，重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為50100g）測(cè)定土的含水率，兩份土樣的含水率的差值應(yīng)不大于1%。五、成果整理（1）按式（6-2）計(jì)算干密度 （6-2）式中 干密度（g/cm3），準(zhǔn)確至0.01g/cm3； 密度（g/cm3）

37、 含水率（%）（2）按式（6-3）計(jì)算飽和含水率： （6-3）式中 飽和含水率（%）；其余符號(hào)同前。（3）以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線(xiàn)及飽和曲線(xiàn)（圖6-3），干密度與含水率的關(guān)系曲線(xiàn)上峰點(diǎn)的坐標(biāo)分別為土的最大密度與最優(yōu)含水率，如不連成完整的曲線(xiàn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。 圖 6-3 干密度與含水量的關(guān)系曲線(xiàn)（4）輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)試樣中粒徑大于5mm的土質(zhì)量小于或等于試樣總量的30%時(shí)，應(yīng)對(duì)最大干密度和最優(yōu)含水率進(jìn)行校正。按式（6-4）計(jì)算校正后的最大干密度： （6-4）式中 校正后試樣的最大干密度（g/cm3）； 粒徑大于5mm土粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）； 粒徑大于5

38、mm土粒的飽和面干比重，飽和面干比重是指當(dāng)土粒呈飽和面干狀態(tài)時(shí)的土粒總質(zhì)量與相當(dāng)于土?？傮w積的純水4時(shí)質(zhì)量的比值。按式（6-5）計(jì)算校正后的最優(yōu)含水率 （6-5）式中 校正后試樣的最優(yōu)含水率（%）； 擊實(shí)試樣的最優(yōu)含水率（%）； 粒徑大于5mm土粒的吸著含水率（%）；其余符號(hào)同前。實(shí)驗(yàn)七 三軸剪切實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用立式（SJ-1A型）三軸儀作三個(gè)小試件，測(cè)在不同周?chē)鷫毫ο碌拇笾鲬?yīng)力值（可不測(cè)孔隙水壓力）；用總應(yīng)力法（或有效應(yīng)力法）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，求出C、，并與直接剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。2實(shí)驗(yàn)要求了解三軸儀的構(gòu)造與使用方法；初步學(xué)會(huì)制備試件；掌握數(shù)據(jù)整理與分析。根據(jù)排水條件的不同，三軸

39、剪切實(shí)驗(yàn)分為：（1）不固結(jié)排水剪（UU）實(shí)驗(yàn)：是在施加周?chē)鷫毫驮黾虞S向壓力直至破壞過(guò)程中均不允許試樣排水，本實(shí)驗(yàn)可測(cè)得總抗剪強(qiáng)度參數(shù)Cu、u。（2）固結(jié)不排水剪（CU）實(shí)驗(yàn)；是使試樣先在某一周?chē)鷫毫ψ饔孟屡潘探Y(jié)，然后在保持不排水的情況下，增加軸向壓力直至破壞。本實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得總抗剪強(qiáng)度參數(shù)Ccu、cu有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)、和孔隙壓力系數(shù)。（3）固結(jié)排水（CD）實(shí)驗(yàn)：是使試樣先在某一周?chē)鷫毫ψ饔孟屡潘探Y(jié)，然后在允許試樣充分排水的情況下增加軸向壓力直至破壞。本實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)Cd、d。本次實(shí)驗(yàn)要求做不固結(jié)不排水（即UU）實(shí)驗(yàn)，求得土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)Cu、u。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義三軸剪切實(shí)驗(yàn)

40、是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法，它通常用34個(gè)圓柱形試樣，分別在不同的恒定周?chē)鷫毫Γ床恢鲬?yīng)力）下，施加軸向壓力即主應(yīng)力差（），進(jìn)行剪切直至破壞；然后根據(jù)摩爾庫(kù)倫理論，求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。三、儀器設(shè)備常用的三軸剪切儀依施加軸向壓力方式的不同，分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種。目前均以應(yīng)變控制式為主。因此，本實(shí)驗(yàn)只按應(yīng)變控制式儀器制定實(shí)驗(yàn)方法。1應(yīng)變控制式三軸儀（圖7-1）有壓力室、軸向加壓設(shè)備、施加周?chē)鷫毫ο到y(tǒng)、體積變化和孔隙壓力量測(cè)系統(tǒng)等。2附屬設(shè)備有：（1）擊實(shí)筒：如圖7-2所示；（2）飽和器：如圖7-3所示；（3）切土盤(pán)：如圖7-4所示；（4）切土器和切土架：如圖7-5所示；（5）分樣器：如圖

41、7-6所示；（6）承膜筒：如圖7-7所示；（7）制備砂樣圓模：如圖7-8所示；（8）天平：稱(chēng)量200g，最小分度值0.01g； 稱(chēng)量1000g，最小分度值0.1g； 稱(chēng)量5000g，最小分度值1g。（9）量表：量程030或050，分度值0.01mm；（10）橡皮膜：應(yīng)具有彈性厚度應(yīng)小于橡皮膜直徑的1/100，不得有漏氣孔；（11）其它：游標(biāo)卡尺、修土刀、鋁盒、烘箱、滑石粉等。 1、調(diào)壓筒 2、周?chē)鷫毫Ρ?3、周?chē)鷫毫﹂y 4、排水閥 5、體變管 6、排水管 7、變形量表 8、量力環(huán) 9、排氣孔 10、軸向加壓設(shè)備 11、壓力室 12、量管閥 13、零位指示器 14、孔隙壓力表 15、量管 16、

42、孔隙壓力閥 17、離合器 18、手輪 19、馬達(dá) 20、變速箱 圖 71 應(yīng)變控制式三軸剪切儀 圖 73 飽和器1、土樣筒 2、緊箍 3、夾板 4、拉桿 5、透水石 圖 72 擊實(shí)筒1、套環(huán) 2、定位螺絲 3、導(dǎo)桿 4、擊錘 5、底板6、套筒 7、飽和器 8、底板 圖76 原狀土分樣器圖 75 切土器、切土架圖 74 切土盤(pán) 圖 78 制備砂樣圓模1、儀器底座 2、透水石 3、制樣圓模（兩片合成） 4、圓箍 5、橡皮模 6、橡皮圈 圖 77 承膜筒安裝示意圖1、三軸儀底座 2、透水石 3、試樣4、承膜筒 5、橡皮膜 6、上帽 7、吸氣孔四、試樣制備及準(zhǔn)備工作1三軸儀在使用前應(yīng)進(jìn)行檢查（1）周?chē)?/p>

43、壓力的精度要求達(dá)到最大壓力±1%，測(cè)讀分值一般應(yīng)為為5kPa，根據(jù)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度大小，選擇不同量程的量力環(huán)（或傳感器）使最大軸向壓力的精度不小于1%。（2）檢查排水管路是否暢通；活塞在軸套內(nèi)滑動(dòng)是否正常；連接處有無(wú)漏水現(xiàn)象。儀器檢查完畢，關(guān)周?chē)鷫毫﹂y和排水閥，以備使用。（3）橡皮膜在使有前應(yīng)作仔細(xì)檢查。其方法是在膜內(nèi)充氣，扎緊兩端，然后在水下檢查有無(wú)漏氣。橡皮膜的厚度，對(duì)直徑3.91cm和6.18cm試樣，以0.2m左右為宜；對(duì)直徑10.1cm試樣，以0.3mm左右為宜，對(duì)含有砂礫及小于2.5cm碎（礫）石等土或路面材料的擊實(shí)試件以0.5mm左右為宜。2試樣制備試樣分為原狀土試樣和擾動(dòng)土試

44、樣。原狀土試樣，可從鉆孔原狀土柱或試抗原狀土塊中切取，擾動(dòng)土試樣多采用擊實(shí)法制備。對(duì)于含水量較大、接近液限或大小液限的沖填土，可用土膏法制備。（1）試樣尺寸：最小直徑為35mm，最大直徑為101mm，試樣的最大粒徑應(yīng)符合表7 -1規(guī)定。對(duì)于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面試樣，試樣直徑宜大于60mm。試樣的土粒允許最大粒徑表 表 71試樣尺寸（mm）允許最大粒徑（mm）100試樣直徑的1/10100試樣直徑的1/5（2）原狀土制備，應(yīng)按上述（1）的規(guī)定將土削成圓柱形試樣，試樣兩端應(yīng)平整并垂直于試樣軸，當(dāng)試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時(shí)，允許用削下的余土修整，試樣切削時(shí)避免擾動(dòng)，并取余土測(cè)定試樣的含水量。同

45、一組原狀土試樣，密度的差值不宜大于0.03g/cm3，含水量差值不宜大于2%。（3）擾動(dòng)土試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量備樣后，在擊實(shí)器內(nèi)分層擊實(shí)，粉質(zhì)土宜為3-5層，粘質(zhì)土宜5-8層，各層土樣質(zhì)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛。同一組擾動(dòng)土樣的密度差值不大于0.02g/cm3含水量為1%。（4）對(duì)砂性土應(yīng)先在壓力室底座上依次放上不透水板，橡皮膜和對(duì)開(kāi)圓膜（圖7-8），將砂性土填入對(duì)開(kāi)圓膜內(nèi)，分三層按預(yù)定干密度擊實(shí)。當(dāng)制備飽和試樣時(shí)，在對(duì)于圓膜內(nèi)注入純水至1/3高度，將煮沸的砂料分三層填入，達(dá)到預(yù)定高度。放上不透水板，試樣帽，扎緊橡皮膜。對(duì)試樣內(nèi)部施加5kPa負(fù)壓力使試樣站立，折除對(duì)開(kāi)圓膜。（

46、5）對(duì)制備好的試樣，應(yīng)量測(cè)其直徑和高度。試樣的平均直徑應(yīng)按下式計(jì)算： （7-1）式中、分別為試樣上、中、下部位的直徑。3試樣飽和（1）抽氣飽和：將試樣裝入飽和器內(nèi)，置于抽氣缸內(nèi)蓋緊后，進(jìn)行抽氣，當(dāng)真空度接近一個(gè)大氣壓后，對(duì)于粉質(zhì)土再繼續(xù)抽半小時(shí)以上。粘質(zhì)土抽1h以上，密實(shí)的粘質(zhì)土抽2h以上，然后徐徐注入清水，使真空度保持穩(wěn)定。清水淹沒(méi)飽和器后，停止抽氣，解除抽氣缸內(nèi)的真空，讓試要在抽氣缸內(nèi)靜置10h以上。然后取出試樣稱(chēng)重。（2）水頭飽和：對(duì)于粉土或粉質(zhì)砂土，可直接在三軸儀上用水頭飽和；對(duì)于粉質(zhì)土和粘質(zhì)土，如有特殊要求，也可用水頭飽和，其方法詳見(jiàn)JTJ051-85公路土工實(shí)驗(yàn)規(guī)程。（3）如按（1

47、）、（2）不能使試樣完全飽和（=99%以上），而試樣要求完全飽和時(shí)，則需對(duì)試樣再用反壓力飽和。其方法詳見(jiàn)JT051-85公路土工實(shí)驗(yàn)規(guī)程。本實(shí)驗(yàn)采用擾動(dòng)土用擊實(shí)法制備試樣，用抽氣飽和法進(jìn)行飽和，以上土樣制備和準(zhǔn)備工作由實(shí)驗(yàn)室完成。五、操作步驟（UU實(shí)驗(yàn)）1在壓力室底座上依次放入透水板、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(mǎn)純水，當(dāng)壓力室快注滿(mǎn)水時(shí)，降低進(jìn)水速度，當(dāng)水從排氣孔溢出時(shí)，關(guān)閉排氣孔，且壓力室內(nèi)不應(yīng)有殘留氣泡。3關(guān)排水閥，開(kāi)周?chē)鷫毫﹂y，施加周?chē)鷫毫?。周?chē)鷫毫χ档拇笮?yīng)與工程的實(shí)際荷重相適應(yīng)，最大一級(jí)周?chē)鷫毫?yīng)與實(shí)際荷重大致

48、相等。也可按100、200、300、400kPa施加。4轉(zhuǎn)動(dòng)手輪（調(diào)節(jié)柄為“粗”位置），當(dāng)量力環(huán)的量表微動(dòng)時(shí)（或入水荷重傳感器讀數(shù)為1010-3KN），表示活塞已與試樣接觸。然后將量力環(huán)的量表與變形量表的指針調(diào)整到零位（如用傳感器時(shí)則將入荷重傳感器和位移傳感器的讀數(shù)調(diào)整為零）。5試樣剪切（1）剪切應(yīng)變速率每分鐘宜取0.5%1%（例如3.91cm試樣速率為0.4-0.8mm/min）。（2）將調(diào)節(jié)柄位置轉(zhuǎn)至“細(xì)”位置后，啟動(dòng)電機(jī)，接上離合器，進(jìn)行剪切。開(kāi)始階段，試樣每產(chǎn)生垂直應(yīng)變0.3%0.4%時(shí)，記讀量力環(huán)量表讀數(shù)和垂直變形量表讀數(shù)各一次（或荷重傳感器和位移傳感器讀數(shù)各一次）。當(dāng)垂直應(yīng)變達(dá)3%

49、以后，讀數(shù)間隔可延長(zhǎng)為0.7%0.8%各記讀一次。當(dāng)接近峰值時(shí)再加密讀數(shù)，如果試樣特別硬脆或軟弱，可酌情加密或減少測(cè)讀次數(shù)。（3）當(dāng)出現(xiàn)峰值后，剪切應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直到超過(guò)5%的軸向應(yīng)變?yōu)橹埂Ｈ缌苛Νh(huán)量表（或荷重傳感器）讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，剪切應(yīng)進(jìn)行到軸向應(yīng)變 15%20%。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉馬達(dá)，關(guān)周?chē)鷫毫﹂y，調(diào)節(jié)柄位置轉(zhuǎn)至“粗”，倒轉(zhuǎn)手輪，打開(kāi)排氣孔，排去壓力室的水后，拆除壓力室外罩，揩干試樣周?chē)挠嗨?，取下試樣外的橡皮膜，描述破壞后的試樣形狀，稱(chēng)試樣質(zhì)量，并測(cè)定實(shí)驗(yàn)后的含水量。對(duì)于3.91cm 直徑的試樣，應(yīng)取整個(gè)試樣烘干；對(duì)于6.18cm或10.1cm直徑試樣，允許切取剪切面附近有代表性土樣測(cè)

50、定含水量。（5）改變周?chē)鷫毫?，按上述步驟進(jìn)行其余幾個(gè)試樣的實(shí)驗(yàn)。六、注意事項(xiàng)及說(shuō)明1室內(nèi)測(cè)定抗剪強(qiáng)度的方法有直接剪切實(shí)驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和三軸剪切實(shí)驗(yàn)。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)是三軸剪實(shí)驗(yàn)中的一種特殊情況。三軸實(shí)驗(yàn)比直接剪切實(shí)驗(yàn)具有如下優(yōu)點(diǎn)：能控制試樣排水條件，受力狀態(tài)明確，可以控制大小主應(yīng)力，剪切面不固定，能準(zhǔn)確地測(cè)定土的孔隙壓力及體積變化。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，因此，三軸剪切實(shí)驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用。但三軸試樣也存在一些缺點(diǎn)。如操作復(fù)雜，所需試樣較多，其次如主應(yīng)力方向固定不變，以及實(shí)驗(yàn)是在軸對(duì)稱(chēng)情況下（即）進(jìn)行的，這些都與實(shí)際情況不同。因此，不少學(xué)者致力于真三軸等的研制，以期能更正確地測(cè)定土的強(qiáng)度。2實(shí)

51、驗(yàn)類(lèi)型選擇：（1）不固結(jié)不排水剪（UU）實(shí)驗(yàn)：適用的條件是土體受力而孔隙水壓力不消散的情況。當(dāng)建筑物施工速度快，土體滲透系數(shù)較低（如小于A×10-4cm/s）而排水條件又差時(shí)，為考慮施工期的穩(wěn)定，可用不固結(jié)不排水（UU）實(shí)驗(yàn)。對(duì)于天然地基的飽和粘土，用這種實(shí)驗(yàn)測(cè)定的值是，故在總應(yīng)力的穩(wěn)定分析時(shí)采用=0的分析法。對(duì)于未飽和土，如壓實(shí)填土?xí)r，或未飽和的天然地基，這種土的強(qiáng)度是隨的增加而增加。但隨增加到一定值時(shí)，空氣逐漸溶解于水而達(dá)到飽和時(shí)，強(qiáng)度不再增加。強(qiáng)度包線(xiàn)并非直線(xiàn)。因此，用總應(yīng)力方法分析時(shí)，應(yīng)按規(guī)定的壓力范圍選取Cu、u。而非飽和地層預(yù)計(jì)施加工期可能有雨水入滲或地下水上升會(huì)使土飽和則試樣應(yīng)在剪切前予以飽和。（2）固結(jié)不排水剪（CU）實(shí)驗(yàn)：正常固結(jié)粘