土力學(xué)六種常見(jiàn)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟襟E等介紹PPT精選文檔

1、 土工試驗(yàn)土工試驗(yàn) Soil experiments1 土的密度試驗(yàn)土的密度試驗(yàn)2 土的含水量試驗(yàn)土的含水量試驗(yàn)3 土的液塑限試驗(yàn)土的液塑限試驗(yàn)4 土的固結(jié)試驗(yàn)土的固結(jié)試驗(yàn)5 土的直剪試驗(yàn)土的直剪試驗(yàn)6 土的三軸剪切試驗(yàn)土的三軸剪切試驗(yàn)1 土的密度試驗(yàn)土的密度試驗(yàn) density test目的目的 objectives測(cè)定土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量 儀器設(shè)備儀器設(shè)備 apparatus符合規(guī)定要求的環(huán)刀；精度為0.01g的天平；其他：切土刀，凡士林等。（1）測(cè)出環(huán)刀的容積V，在天平上稱(chēng)環(huán)刀質(zhì)量m1。（2）取直徑和高度略大于環(huán)刀的原狀土樣或制備土樣。（3）環(huán)刀取土：在環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，將

2、環(huán)刀刃口向下放在土樣上，隨即將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，直至土樣上端伸出環(huán)刀為止。將環(huán)刀兩端余土削去修平（嚴(yán)禁在土面上反復(fù)涂抹），然后擦凈環(huán)刀外壁。 （4）將取好土樣的環(huán)刀放在天平上稱(chēng)量，記下環(huán)刀與濕土的總質(zhì)量m2操作步驟操作步驟 procedure計(jì)算土的密度計(jì)算土的密度VmmVm12_密度試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行2次平行測(cè)定，兩次測(cè)定的差值不得大于0.03g/cm3，取兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值；密度計(jì)算準(zhǔn)確至0.01 g/cm3 要要 求求2 土的含水量試驗(yàn)土的含水量試驗(yàn)用烘干法測(cè)定土的含水率目的目的烘箱：采用電熱烘箱；天平：稱(chēng)量200g,分度值0.01g；其他：干燥器，稱(chēng)量盒。儀器設(shè)備儀器設(shè)備（1）取代

3、表性試樣，粘性土為1530g，砂性土、有機(jī)質(zhì)土為 50g，放入質(zhì)量為m0的稱(chēng)量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋，稱(chēng)濕土加盒總質(zhì)量m1，精確至0.01g。 （2）打開(kāi)盒蓋，將試樣和盒放入烘箱，在溫度105110的恒溫下烘干。烘干時(shí)間與土的類(lèi)別及取土數(shù)量有關(guān)。粘性土不得少于8小時(shí)；砂類(lèi)土不得少于6小時(shí)；對(duì)含有機(jī)質(zhì)超過(guò)10%的土，應(yīng)將溫度控制在6570 的恒溫下烘至恒量。 （3）將烘干后的試樣和盒取出，蓋好盒蓋放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱(chēng)干土加盒質(zhì)量m2為，精確至0.01g。操作步驟操作步驟計(jì)算土的含水量計(jì)算土的含水量（1）計(jì)算準(zhǔn)確至0.1%；（2）本試驗(yàn)需進(jìn)行2次平行測(cè)定，取其算術(shù)平均值，允許平行差值應(yīng)符合下表規(guī)

4、定。要要 求求 %1000221mmmmmmwsw 含水率（%）小于101040大于40允許平行差值（%） 0.5 1.0 2.03 土的液限、塑限試驗(yàn)土的液限、塑限試驗(yàn)測(cè)定細(xì)粒土的液限、塑限，計(jì)算塑性指數(shù)、給土分類(lèi)定名，共設(shè)計(jì)、施工使用。目的目的液塑限聯(lián)合測(cè)定儀：圓錐儀、讀數(shù)顯示；試樣杯：直徑4050mm，高3040mm；天平：稱(chēng)量200g，分度值0.01g；其他：烘箱、干燥器、鋁盒、調(diào)土刀、孔徑0.5mm的篩、凡士林等。儀器設(shè)備儀器設(shè)備液限錐式儀液限錐式儀液塑限聯(lián)合測(cè)定儀液塑限聯(lián)合測(cè)定儀（1）當(dāng)采用天然含水量的土樣時(shí)，應(yīng)剔除大于0.5mm的顆粒，然后分別按接近液限、塑限和二者之間狀態(tài)制備不

5、同稠度的土膏，靜置濕潤(rùn)。靜置時(shí)間可視原含水量的大小而定。當(dāng)采用風(fēng)干土樣時(shí)，取過(guò)0.5mm篩的代表性土樣約200g，分成3份，分別放入3個(gè)盛土皿中，加入不同數(shù)量的純水，使分別接近液限、塑限和二者中間狀態(tài)的含水量，調(diào)成均勻土膏，然后放入密封的保濕缸中，靜置24小時(shí)。（2）將制備好的土膏用調(diào)土刀調(diào)拌均勻，密實(shí)地填入試樣杯中，應(yīng)使空氣逸出。高出試樣杯的余土用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在儀器底座上。（3）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。（4）調(diào)節(jié)屏幕準(zhǔn)線(xiàn)，使初讀數(shù)為零。調(diào)節(jié)升降座，使圓錐儀錐角接觸試樣面，指示燈亮?xí)r圓錐在自重下沉入試樣內(nèi)，經(jīng)5秒后立即測(cè)讀圓錐下沉深度。 （

6、5）取下試樣杯，然后從杯中取10g以上的試樣2個(gè)，測(cè)定含水率。 （6）按（2）-（5）的步驟，測(cè)試其余2個(gè)試樣的圓錐下沉深度和含水率。操作步驟操作步驟計(jì)算與制圖計(jì)算與制圖（1）計(jì)算含水量%100*1smmw（2）繪制圓錐下沉深度h與 含水量w的關(guān)系曲線(xiàn)三點(diǎn)連一條直線(xiàn)。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線(xiàn)上，通過(guò)高含水量的一點(diǎn)分別與其余兩點(diǎn)連成兩條直線(xiàn)，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應(yīng)的含水量，當(dāng)兩個(gè)含水量的差值小于2%，應(yīng)以該兩點(diǎn)含水量的平均值與高含水量的點(diǎn)連成一線(xiàn)。當(dāng)兩個(gè)含水量的差值大于或等于2%時(shí)，應(yīng)補(bǔ)做試驗(yàn)。（3）確定液限、塑限 在圓錐下沉深度h與含水量w關(guān)系圖上，查得下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限

7、wL；查得下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限wP，以百分?jǐn)?shù)表示，取整數(shù)。PLPwwIPPLIwwI塑性指數(shù)： 液性指數(shù)： （4）計(jì)算塑性指數(shù)和液性指數(shù)）計(jì)算塑性指數(shù)和液性指數(shù)4 土的固結(jié)試驗(yàn)土的固結(jié)試驗(yàn) 目的目的測(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力的關(guān)系，變形和時(shí)間的關(guān)系，以便計(jì)算土的壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量、固結(jié)系數(shù)及原狀土的先期固結(jié)壓力等?？焖俟探Y(jié)法：規(guī)定試樣在各級(jí)壓力下的固結(jié)時(shí)間為1小時(shí)，僅在最后一級(jí)壓力下除測(cè)記1小時(shí)的量表讀數(shù)外，還應(yīng)測(cè)讀達(dá)壓縮穩(wěn)定時(shí)的量表讀數(shù)。方法方法 三聯(lián)固結(jié)儀；刮土刀、天平、秒表等儀器設(shè)備儀器設(shè)備三聯(lián)固結(jié)儀三聯(lián)固結(jié)儀基本原理基本原理Vve0Vs1H0/

8、(1+e0)VveVs1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變土樣在壓縮前后變形量為形量為s，整個(gè)過(guò)，整個(gè)過(guò)程中土粒體積和底程中土粒體積和底面積不變面積不變eHeH11100土粒高度在受土粒高度在受壓前后不變壓前后不變)1(000eHsee整理整理1)1(000wswGe其中其中p根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制，繪制e- -p曲線(xiàn)，曲線(xiàn)，為壓縮曲線(xiàn)為壓縮曲線(xiàn)操作步驟操作步驟（1）按要求取原狀樣或制備擾動(dòng)土樣。（2）取環(huán)刀樣，測(cè)試驗(yàn)前的密度與含水量。（3）在固結(jié)儀底的透水石上放一濾紙，將環(huán)刀和土樣放入壓縮儀，套上導(dǎo)環(huán)，在土樣頂面放上濾紙，再加

9、上透水石，繼而放上傳壓板與鋼球，最后將固結(jié)儀放在容器板上。（4）安裝測(cè)微表并調(diào)零（5）加荷。按50、100、200、400（kpa)四級(jí)荷重加荷，每級(jí)荷載歷時(shí)10分鐘，即每級(jí)荷重加上10分鐘時(shí)，記測(cè)微表讀數(shù)一次，然后加下一級(jí)荷載，依些類(lèi)推，直到第四級(jí)荷載施加完畢為止。1首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過(guò)程中，小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，量表?xiàng)U頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2加荷時(shí)，應(yīng)按順序加砝碼；試驗(yàn)中不要震動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以免指針產(chǎn)生移動(dòng)。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)成果整理成果整理（1）按下式計(jì)算土的初始孔隙比1)1 (000wswGe2.計(jì)算試樣的顆粒（骨架）凈高h(yuǎn)s 00se1hh 式

10、中：h0 試樣初始高度（mm）si0ihheei1i1ii21ppeea21isae1E3.計(jì)算某級(jí)壓力下變形穩(wěn)定后的孔隙比ei （MPa-1） 式中 Pi 某一級(jí)荷重值，MPa。 某級(jí)壓力下試樣高度的累計(jì)變形量，mm； 式中：iH4.計(jì)算某級(jí)壓力下的壓縮系數(shù)a 1-2和壓縮模量Es（MPa）5.作孔隙比e和壓力p的關(guān)系曲線(xiàn)以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線(xiàn)。5 土的直剪試驗(yàn)土的直剪試驗(yàn) 目的目的 直接剪切試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。通常采用4個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，測(cè)得剪切破壞時(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

11、指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和粘聚力c?？旒簦嚎旒簦涸谠嚇由鲜┘哟怪眽毫罅⒓纯焖偈┘铀郊魬?yīng)力。固結(jié)快剪固結(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(yīng)力。慢剪慢剪：在試樣上施加垂直壓力及水平剪應(yīng)力的過(guò)程中，均使試樣排水固結(jié)。方法方法固結(jié)快剪試驗(yàn)固結(jié)快剪試驗(yàn) 儀器設(shè)備儀器設(shè)備（1）應(yīng)變控制式直剪儀：剪切盒、垂直加壓框架、測(cè)力計(jì)、推動(dòng)機(jī)構(gòu)等；（2）位移計(jì)（百分表）：量程510mm,分度值0.01mm；（3）天平、環(huán)刀、削土刀、飽和器、秒表、濾紙、直尺等。1.切取試樣：切取試樣：按工程需要用環(huán)刀切取一組試樣，至少四個(gè)，并測(cè)定試樣的密度及含水率。2.安裝試樣：安裝試樣：對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定

12、銷(xiāo)釘。在下盒內(nèi)放入一透水石，上覆隔水蠟紙一張。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒，試樣上放隔水蠟紙一張，再放上透水石，將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀。3.施加垂直壓力施加垂直壓力：轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸，調(diào)整測(cè)力計(jì)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(gè)試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進(jìn)行剪切。在教學(xué)上，可取四個(gè)垂直壓力分別為100、200、400kPa。操作步驟操作步驟4進(jìn)行剪切進(jìn)行剪切：施加垂直壓力后，立即拔出固定銷(xiāo)釘，開(kāi)動(dòng)秒表，以每分鐘46轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪（在教學(xué)中可采用每分鐘6轉(zhuǎn)）。使試樣在35分鐘內(nèi)剪破。如測(cè)力計(jì)中的量表指針不再前進(jìn)，或有顯著后

13、退，表示試樣已經(jīng)被剪破。但一般宜剪至剪切變形達(dá)4mm。若量表指針再繼續(xù)增加，則剪切變形應(yīng)達(dá)6mm為止。手輪每轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)測(cè)記測(cè)力計(jì)量表讀數(shù)，直到試樣剪破為止。（注：手輪每轉(zhuǎn)一圈推進(jìn)下盒0.2毫米）。5拆卸試樣拆卸試樣：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。1先安裝試樣，再裝量表。安裝試樣時(shí)要用透水石把土樣從環(huán)刀推進(jìn)剪切盒里，試驗(yàn)前量表中的大指針調(diào)至零。2加荷時(shí)，不要搖晃砝碼；剪切時(shí)要拔出銷(xiāo)釘。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)成果整理成果整理1按下式計(jì)算各級(jí)垂直壓力下所測(cè)的抗剪強(qiáng)度：CRf式中：f 土的抗剪強(qiáng)度，kPa；C 測(cè)力計(jì)率定系數(shù)，kPa/0.01mm；R

14、測(cè)力計(jì)量表最大讀數(shù)，或位移4毫米時(shí)的 讀數(shù)(0.01毫米)，0.01mm。2繪制f曲線(xiàn)6 土的三軸剪切試驗(yàn)土的三軸剪切試驗(yàn) 三軸剪切試驗(yàn)是在三向應(yīng)力狀態(tài)下，測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)的一種剪切試驗(yàn)方法。通常用34個(gè)圓柱體試樣，分別在不同的恒定圍壓下，施加軸向壓力，進(jìn)行剪切，直至破壞；然后根據(jù)極限應(yīng)力圓包絡(luò)線(xiàn)，求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。目的目的根據(jù)排水條件不同，三軸剪切試驗(yàn)分為不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）、固結(jié)不排水剪切(CU)和固結(jié)排水試驗(yàn)（CD）。本試驗(yàn)只作部固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)。方法方法 1. 應(yīng)變控制式三軸剪切儀，由周?chē)鷫毫ο到y(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)和主機(jī)組成。 2. 附屬設(shè)備：包括擊實(shí)器、飽和器

15、、切土器、分樣器、切土盤(pán)、承膜筒和對(duì)開(kāi)圓模。 3. 天平：秤量200g，感量0.01g；稱(chēng)量1000g，感量0.1g。 4. 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。儀器設(shè)備儀器設(shè)備 3. 剪切試樣 操作步驟操作步驟1.試樣制備2. 試樣的安裝 （1） 本試驗(yàn)需要34個(gè)試樣，分別在不同周?chē)鷫毫ο逻M(jìn)行試驗(yàn)。 （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22.5倍。對(duì)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(yīng)將土切成圓柱形試樣，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

16、許用削下的余土修整，試樣切削時(shí)應(yīng)避免擾動(dòng)，并取余土測(cè)定試樣的含水量。 （4） 擾動(dòng)試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量，在擊實(shí)器內(nèi)分層擊實(shí)，粉質(zhì)土宜35層，粘質(zhì)土宜為58層，各層土料數(shù)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛。 （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：（式中D1，D2，D3分別為試樣上、中、下部位的直徑）取余土，測(cè)定含水率。 423210DDDD1.試樣制備試樣制備 （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(mǎn)純水，關(guān)排氣閥，壓力室內(nèi)不應(yīng)有殘留氣泡。并將活塞對(duì)準(zhǔn)千分表和試樣頂部。 （3） 關(guān)排水閥，開(kāi)周?chē)鷫毫﹂y，施加周?chē)鷫毫?，周?chē)鷫毫χ祽?yīng)與工程實(shí)際荷重相適應(yīng)，最大一級(jí)周?chē)鷫毫εc最大實(shí)際荷重大致相等。 （4） 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使試樣帽與活塞及千分表接觸，裝上變形指示計(jì)，將千分表和變形指示計(jì)讀數(shù)調(diào)至零位。2. 試樣的安裝試樣的安裝（1）開(kāi)動(dòng)電機(jī)，接上離合器，剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.51.0進(jìn)行。 （2）