1、1目 录前言实验一：土的物理性质试验1. 土的认识2. 土的含水量测定3. 土的密度测定4. 粘性土的界限含水量测定-液限、塑限测定实验二：土的压缩试验-压缩系数 测定va实验三：土的直剪试验- 值测定、c实验四：土的三轴试验附录一、用酒精燃烧法测定含水量二、用蜡封法测定土的密度三、用圆锥法测定粘性土的液限四、用比重瓶法测定土的颗粒比重2前 言土工实验主要是测定土的物理、力学性质指标，以了解土的工程性质，为土建工程的设计、施工提供必要的数据和资料。土的物理力学性质指标很多，根据本专业的教学要求，只介绍其中最基本的七项试验，测定土的每一种物理、力学性质指标的方法又是多种多样的，本指导书只介绍其中
2、一种常用的方法，并在附录中简单介绍几个必不可少的实验项目的实验原理及方法。土工实验课，一方面是为了加强对土力学理论教学内容的理解，同时也是为了掌握各个基本指标的测定方法。为此，首先要弄清测定每一个指标的目的意义和方法原理，在实验前要加强预习，通读实验指导书，读懂工程实例，在实验中要细心操作，实验后要认真填写实验报告，认真总结。实验时必须遵守本指示书中的测定方法和操作步骤，同时要严格遵守实验室的有关规则。本指示书的主要依据是 1999 年中华人民共和国国家标准土工试验方法标准 （GB/T 50123-1999） ，2002 年中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范 （GB 50007-200
3、2） ，结合教学的具体要求编写，指导书中每个实验都有实例，可供学习时参考。3实验一 土的物理性质试验1. 土的认识在工程实践中，对地基土的正确鉴别和描述是很重要的，它是建筑场地工程地质条件分析与评价的基本原始资料。土层的描述工作是在勘探现场以肉眼辅以小刀，放大镜等简单工具初步鉴别。描述内容有：土的名称，颜色，状态，湿度，密度，含有机物的特征及土的力学性质等。由于工程需要和土的类别不同，在描述内容上应有所侧重，可根据具体工程情况决定，这里仅介绍土的现场鉴别及描述的一般方法。一、试验用具1、小刀2、放大镜3、小铲4、砂粒标准粒度计（见图 11）5、粘土、砂土、碎石土野外鉴定特征表，土的主要成因类型
4、及其特征表。二、试验内容自然界的土类繁多，为满足各类工程的要求土的分类方法也不尽相同，本试验仅介绍工业与民用建筑地基中常见的三个主要土类。1、砂土和碎石土的现场鉴别及描述内容砂土和碎石土的分类是以土中颗粒大小及其相对含量为根据的。现场鉴定则可采用砂土、碎石土现场鉴定特征表（表 11，表 12）方法如下：当利用表对砂土、碎石土定名时，应先观察土中各种颗粒的大小并与表中所列各种常见的物品大小作比较，从而定出各粒组估计占总土重百分含量，再根据表 13、表 12 进行命名。砂土的现场鉴别还可借助于“砂粒标准粒度计” 。它是由一系列的砂粒组，按粗细顺序，装在一根玻璃管而成的（图11）鉴定砂土时与标准粒度
5、计中的已知粒组作比较，再估计其相对含量，4用表 13，12 进行命名，室内常用筛分法。 图 1 砂 粒 标 准 粒 度 计表 11 砂土的现场鉴别特征表砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂颗粒粗细总土 1/4 以上的颗粒大于 2mm一半以上颗粒大于0.5mm一半以上颗粒大于0.25mm大部分颗粒近似大米粉大部分颗粒近似精面粉干燥状态颗粒完全分散颗粒个别分散部分胶结一碰即散小量胶结稍碰即散大部分胶结湿润状态手拍表面无变化颗粒个别分散手拍表面有水印手拍表面有翻砂现象手拍有显著翻砂现象粘着程度 无粘着感颗粒个别分散颗粒个别分散 有轻微粘着有轻微粘着表 12 碎石土的分类土名 颗粒形状 粒组含量漂石 圆形及亚
6、圆形为主块石 棱角形为主粒径大于 200mm的颗粒超过全重50卵石 圆形及亚圆形为主碎石 棱角形为主粒径大于 20mm 的颗粒超过全重 50圆砾 圆形及亚圆形为主角砾 棱角形为主粒径大于 2mm 的颗粒超过全重 50注：分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定表 13 砂土的分类土名 粒组含量砾砂 粒径大于 2mm 的颗粒占全重 2550粗砂 粒径大于 0.5mm 的颗粒超过全重 505中砂 粒径大于 0.25mm 的颗粒超过全重 50细砂 粒径大于 0.075mm 的颗粒超过全重 85粉砂 粒径大于 0.075mm 的颗粒超过全重 50注：分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定对砂
7、土的描述内容应包括矿物成分、成因类型颗粒级配、粘土粒含量，湿度和密度等，对于碎石土，除应描述物质成分、成因类型、颗粒级配、密实度外，还须描述颗粒形状，风化程度，填充物的性质及填充情况等。碎石土颗粒的矿物成分大部分是岩石碎块，这些碎块还保持着原来单矿物或多矿物岩石的结构，所以其矿物成分的鉴定与岩石中矿物成分的鉴别方法相同。砂土的矿物成分：砂粒与岩石中原生矿物的颗粒大小差不多，所以往往是单矿物的，而常由石英、长石、云母等组成，一般可用肉眼或放大镜等进行观察。在砂粒中石英常占多数，它无色半透明，很坚硬，不同成因的石英砂具有不同的磨圆度，长石为常带棱角状颗粒，颜色为灰色或肉红色，云母则成片状，有时候，
8、砂粒中有碳酸盐矿物，可用稀盐酸判别，把少许砂样放在小瓷皿中，加入数滴盐酸，然后听听是否发出吱吱的声音，若有，则证明砂样中有碳酸盐存在。碎石土的颗粒形状分圆形（亚圆形）和棱角形。颗粒形状往往说明土的成因类型、残积和水渍的颗粒具有棱角，冲积磨圆度较好，风积的颗粒磨圆度最好。2粘土的现场鉴别方法及描述内容粘性土的工程性质比无粘性土（砂土、碎石土等）复杂的多，它不仅与土中颗粒大小及其相对含量有关，更重要的是取决于它们的矿物成分，土粒比表面积大小及其吸附离子种类；而且还与土的沉积年代成因类型有密切关系。粘性土颗粒细小，其矿物成分除原生矿物外，还有次生矿物和腐植质；次生矿物中，粘土矿物占主要地位，其种类很
9、多，可分为高岭石、伊利石和蒙托石三大组，粘土矿物颗粒小而比表面积却很大，具有较强的亲水性，当水中此中矿物含量较多时，表现出高塑性与较大的膨胀与收缩性等，沉积年代也是确定粘土工程性质的一个重要因素，沉积年代较老的粘土其强度较高。压缩性较低，对6土的成因类型的鉴别也很重要，同一成因类型的土，具有某种相近的工程性质，因此认为：对粘性土定名鉴别之后，还应该对其沉积年代和成因类型进行鉴别，只有这样，才能较全面反映土的特性。在建筑地基基础设计规范中，粘性土按塑性指数的高低分为粘土、粉质粘土二类。在工程中一般应用表 15 进行现场鉴别定名，在室内用表 16定名。粘性土的矿物成分，除一些较粗大的颗粒为肉眼可见
10、的石英等矿物外，其余大部分为粘土矿物和腐植质，它们的颗粒都很小，现场难以用肉眼鉴别，必须取样到实验室利用一些专门的方法进行鉴定，对粘性土的描述内容应包括土的名称，颜色，状态，湿度，沉积年代，成因类型和包含物以及人类文化遗迹等。颜色：对土描述时，将付色写在前面，主色写在后面，如黄褐色粘土，是以褐色为主，但带有黄色。状态：天然状态的粘性土，都具有一定的结构，测定粘性土天然结构的状态；在工程上具有实际意义，在现场判别粘性土状态时，可用 76 克，顶角的金属圆锥的下沉深度或用手捻时的感觉来确定，一般分为坚硬、硬塑、可30塑、软塑、流塑，室内用液性指数判断。湿度：土的湿度说明其含水量的程度，一般可按其物
11、理状态分为：稍湿、很湿、饱和，也可用下列方法进行粗略的鉴别：稍湿用手握紧很冻，颜色较深，不可捏塑，刀切似蜡，贴上滤纸不易湿。很湿放在手上有湿感，易塑成任何形状，贴上滤纸马上湿透。饱和水滴在粘土表面不易渗入，粉质粘土放在手里摇动时，易液化成饼状。常见的包含物有：姜石，氧化铁结核，贝壳，植物根，砖瓦碎石块等。给粘性土定名时，在基本名字前冠以说明年代或成因类型的字样。例如：第四世纪更新世（Q3）粘土或“冲积粘土” 等。表 16 粘性土的分类7塑性指数 pI 土名17粘土0pI粉质粘土注：塑性指数是由土的液限含水量减去塑限含水量而得表 15 粘土现场鉴定特征表粘土 粉质粘土湿时用刀切 切面光滑，刀有粘
12、腻的阻力 稍有光滑面，切面规则用手捻摸时的感觉湿土用手捻有滑腻感水分较大时极为粘手，感觉不到砂粒存在仔细捻摸感觉到有少量细颗粒，稍有滑腻感，有粘滞感粘着程度 湿土极易粘着物体，干燥后不易剥去，用手反复洗才能去掉，干时不易捻碎能粘着物体，干燥后较易剥掉，干时用手捻可碎湿土搓条情况 能搓成小于 0.5mm 的土条（长度不短于手掌）手持一端不致断裂能搓成 0.52mm 土条，土条易断82. 土的含水量测定一、测定目的及用途：土的含水量（ ）是土中所含水分的质量（ ）与土粒质量（ ）的比0wMd值， （通常以百分数表示） ，即：%100dw土的含水量是计算土的干密度、孔隙比、饱和度等许多物理性质指标的
13、基本数据之一。土的含水量也是计算土的物理状态指标液性指数所必不可少的数据之一。二、测定方法及原理：测定土的含水量的方法很多，但通常采用烘干法作为标准方法，在工地上如无烘干设备时可采用下列方法测定：1酒精燃烧法（快速测定法）2比重法：适用于砂性土3炒干法：适用于含砾较多的土94实容积法：适用于粘性土本本指导书只介绍烘干法烘干法是将一定数量的湿土称重后，放入烘箱中在 恒温烘至C105恒重。烘干后的干土重即为土粒的质量（ ） 。土中所失去的重量为水的质量（dM） ，然后按定义公式：wM% 或 %100d10)(0d湿土的质量0烘干法适用于土中含有机质（如泥灰、腐植质等）的含量不超过于土重的5，若土中
14、有机质含量在 510之间，仍可按本方法进行测定，但在记录中须注明有机质含量。本方法需进行两次平行测定，取两次结果的算术平均值为土的含水量，准确至 0.1，两次测定的平均差值示含水量的大小，不得大于下表规定：含水量 允许平行差值（）10 以下 0.540 以下 1.010 以上 2.0三烘干法需用下列仪器设备：1烘箱：保持温度在 C1052天平一架：感量 0.01 克：称量 500 克3干燥器：内盛干燥剂（如氯化钙）4土盒二个，削土刀一把四测定步骤1.选取具有代表性的土样 1530 克，放入土盒内，立即盖好，称重（盒湿土重）准确至 0.01 克。102.揭开盒盖，并将盒盖套在盒底一并放入烘箱，在
15、 ，恒温下C105烘干至恒重，一般不小于 8 小时。3.将烘干了的土取出，盖好盒盖，立即放入干燥器内冷却至室温，冷却时间不要太长（一般约一小时） ，从干燥器内取出土盒立即称重，准确至 0.01 克。4.按下式计算含水量： %10土 盒 重 ）（ 土 盒 干 土 重 ） （土 盒 干 土 重 ）（ 土 盒 温 土 重 ） （含 水 量 （ ） 注：烘干恒重时间一般砂土不小于 6 小时，粉质粘土和粘土不小于 8 小时，风干土及含水量低的土可适当缩短烘焙时间。五记录格式（工程实例）含水量试验记录表工程名称：中医学院教授楼 试验者：说明：白色夹褐红色班状粘土土盒号 盒湿土重 盒干土重 土盒重 水重 干
16、土重 含水重 平均57 37.03 31.35 13.09 5.68 18.26 31.1169 34.85 29.28 11.46 5.57 17.82 31.331.27 35.12 30.00 13.27 5.12 16.28 31.556 30.28 26.32 13.15 4.05 3.08 31.531.3113. 土的密度测定一、 测定目的及用途土的密度（ ）是单位体积土的质量，即湿土的质量（ ）与该土的体0 0M积（ ）之比（以V计 ） ：或 3/mtcgV00土的密度是计算土的重度、土中应力、地基承载力、地基沉降、土压力以及设计地基基础等所必不可少的重要基本数据。土的密度连同
17、含水量和土粒比重是基本物理性质实测指标，可以用来计算其它物理指标。二、 测定方法及原理对于一般的粘性土，不论在实验室或工地，多数采用环刀法，而对无粘性土、12淤泥及含砾土则采用灌砂法、灌水法及蜡封法等，本指导书只介绍环刀法，其他方法参看土工试验方法标准。利用已知体积的环刀取样，并称环刀与土之合重，此时环刀的体积即为土样的体积（V） ，环刀与土合重减去环刀本身重量，即为土样质量（ ） ，按定义0M公式即可算出密度VM00三、 仪器设备1环刀，内径 61.8mm 和 79.8mm，高 20mm2天平：称重 500 克，感量 0.1 克3切土刀，钢丝锯，凡土林等四、 测定步骤1.按工程要求取原状土（
18、或制备所需状态的击实土） ，将土样两端略加削平，在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上方。2.用削土刀将土块削成略大于环刀外径的土样，然后将环刀垂直下压，慢慢地均匀地把环刀压入土柱，边压边削，至土样伸出环刀为止。3.用刀切断土样，削去环刀两端余土，擦净环刀外壁，在天平上称重（环刀湿土重） ，准确至 0.1 克。4.按下式计算密度，计算至 0.01 3/厘 米克环 刀 体 积重（ 环 刀 土 重 ） 环 刀密 度 本方法需进行二次平行测定，取其算术平均值，二次平行测定值不得大于。3/0.厘 米克五、 记录格式(工程实例)密度试验记录表工程名称：中医学院教授楼 试验日期：97.12.6土样编
19、号：41 试验者： 校核者：13说明：褐黄色粘土（质量：克）（体积：立方厘米）环刀号 环刀土 重 环刀重 湿土重 环刀体 积 密度 平均37 158.3 34.6 123.7 60 2.0616 158.6 35.8 122.8 60 2.0530 159.6 34.9 124.7 60 2.089 158.6 34.6 124 60 2.072.074. 粘性土的界限含水量测定 液限、塑限测定一、测定目的及用途粘性土的液限（ ）是土从可塑状态转入流动状态（或相反）的界限含水L量。塑限（ ）是土从可塑状态转入半固态（或相反）的界限含水量（图P41）缩限（ ） 塑限（ ） 液限（ ）sPL固态
20、半固态 可塑态 流动态图 41 土的界限含水量14土的 及 连同 ，可以计算土的液性指数 LP0 pLI0从而可以评定土的稠度状态。土的 与 之差，即为塑性指标 ， 是对土进行分类，定名的依据。LPPI根据 ， ， ，连同孔隙比 e 可以评价一般粘土的承载力。0二、测定方法及原理目前我国测定液限、塑限，大多数采用圆锥联合测定法（图 42） ，也有塑限采用搓条法，液限采用圆锥法，欧美国家液限采用蝶式仪法。图 42 圆锥联合测定仪示意图联合测量法是把制备好的土样调成糊状，装在杯内，将锥体的锥尖接近土面，让锥体在自重下沉入土内，经过 5 秒钟后，读出锥体入土深度，测出这时土膏的含水量。计算锥体入土深
21、度恰在 10mm 时该土的含水量即为液限，深度为 2mm 时该土的含水量，即为塑限含水量。用搓条法测定塑限，是将土和水调成稠泥，然后在毛玻璃板上用手将土搓成直径为 3mm 的土条，此时土条表面产生裂纹并开始断裂，这时土条的含水量即为塑限含水量。本方法适用于颗粒小于 0.5mm 的土，土中有机物（泥炭、腐植质等）含量不超过土粒部分重量的 5的粘性土，若有机物的含量在 510之间，可按本方法进行试验，但在试验记录表中须注明有机物含量。三、 本方法需用下列仪器设备1、联合测定仪一台2、调土碗三个，调土刀一把153、烘箱，温度 100 C1054、天平一架，感量 0.01 克，称重 500 克5、土盒
22、 3 个6、干燥器，滴管，纯水，凡土林等四、 联合测定法测定步骤1、采用天然含水量的土制备试样，若土样相当干燥时，允许用风干土进行测定。2、将具有代表性的土样，过 0.5mm 筛，取 250 克分成三份，放入盛土皿中，加纯水，制成不同稠度的土膏，加水时控制分别接近液限、塑限和二者的中间状态，盖上湿布，静置 24 小时备用。3、将制备好的试样搅拌均匀，分别填入试杯中，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试杯中，刮平表面。4、将试杯放在联合仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁吸住圆锥。5、调好零点，调整升降座，使圆锥尖即将接触试样表面，按下锥按钮，使锥体自重沉入土中，经 5 秒钟后
23、，从读数镜中读取圆锥下沉深度，取出试样，从试样中心取出 1530 克测其含水量（含水量要做平等试验） 。6、以相同步骤分别测定其它二个试样的圆锥入土深度和含水量。7、按下式计算各试样含水量（ ）%10( 重 ）（ 盒 干 土 重 ） （ 盒 干 土 重 ）盒 湿 土 重 ） （ 盒 8、以含水量为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系直线，三点应在一直线上，当三点不在一直线上时，通过高含水量的点与其余两点连成两条直线，在下沉深度为 2mm 处查得相应的二个含水量，当两个含水量的差值小于 2时，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连一直线。当两个含水量的差值大于或等于 2时，应
24、重做试验。9、取直线上圆锥入土深度为 10mm 对应含水量为液限，2mm 对应含水量为16塑限。五、 记录格式（工程实例）联合测定记录试件编号 1 2 3圆锥入土深度 mm 16.2 7.9 4土盒号 132 123 150土盒重 克 12.42 14.25 12.45盒湿土重 克 40 41.99 43.42盒干土重 克 30.56 33.46 35.65含水量 52.1 44.4 33.5塑限 25.8液限 47.3塑性指数 47.325.621.5土名 粘土联合测定图表 8.25P347L实验二 土的压缩试验压缩系数（a v）一 测定目的及用途土的压缩系数（ ）是土在压力 时的孔隙比 与
25、压力增至 时的孔隙比v1P1e2P2e之差（即 ）与压力的增量（ ）之比：e21 1217PePeav 121取决于压力增量 及该压力增量的起始值 ， 越大，土的压缩性越v 1va大。土的压缩系数 是评价各种土的压缩性的依据。21va土的压缩系数是计算地基沉降和土工建筑物沉降的基本数据。二 测定方法及原理测定土的压缩系数是采用压缩仪（图 51） 。通过压缩试验，测出表征土的ep 关系曲线 压缩曲线（图 52）压缩系数是根据 及 由压缩曲线确P1定。用压缩仪测定压缩曲线的具体方法是：将土样放在一个不能发生侧向变形的刚性护环内，然后逐级施加重直荷重 P（一般荷重等级分为12.5、25、50、100
26、、200、400、800、1600、3200KPa ，每一级荷重下都压缩稳定，根据每一级荷重下土样压缩稳定后的变形 算出相应的土样压缩稳定后Hj的孔隙比 ） ，据此即可点绘出压缩曲线（图 53）ie图 51 固结仪示意图18图 52 压缩曲线三 试验所需仪器设备1. 压缩仪（图 51）2. 环刀：内径 61.8 和 79.8mm，高为 20mm 一只3. 百分表：量程 10mm，最小刻度为 0.01mm4. 天平：感量 0.1 克，0.01 克各一架5. 其它：烘箱、钟、刮刀、土盒、环刀、滤纸、棉花、玻璃等。四测定步骤1将原状土（或重塑土）按密度试验的操作步骤切取试样一个测其密度，用余土测其含
27、水量及土粒比重。2将护环放入底座里的凹纹内，顺次放入透水石一块，将带有试样的环刀（刃口向下）放入护环内，在试样上顺次加入导环、透水石一块，传压活塞，并用湿棉花围护在传压活塞周围，以防土中水份蒸发（如系饱和试样，在加第一级荷重后立即在护环外圈加水至导环上缘） 。3检查加压设备是否灵敏，利用平衡铊，调整杠杆横梁至水平位置。4将装好试样的压缩仪放在加压台上的加压框架内，使传压活塞的钢珠与加压横梁的凹槽接触，然后装上百分表， （并调节表的小针对 8 左右） ，检查百分表是否灵活、是否垂直。5在杠杆的吊环下加 1KPa 的预压力，使仪器内各部件接触，待百分表的指针不动时，将百分表的大针调至 0（或某一个
28、整数） ，然后去掉砝码。196加第一级荷重，并在加荷重的同时开动秒表，加荷重时应将全部荷重一次轻轻地放在吊盘上，避免冲击和摇动。7如需要测定沉降速率时，荷后马上按下列时间间隔顺次测读百分表读数： 、 ” h234016493“1502“16“52916452“16 “24 小时至稳定为止。如不测定沉降速率，可按下列时间间隔测读百分表上读数：、 、 、1023、 、23 小时和 24 小时至稳定为止。68每级荷重下的稳定标准是：百分表每小时的变化不大于 0.005mm（即大针 0.5 格） 。9第一级荷重压缩稳定后，再按第 5、6、7、8 条方法进行第二级、第三级、第四级、第五级荷重的试验。10
29、最后一级荷重稳定后，测读百分表读数，依次卸除仪器各部分，擦洗干净。11按下式计算某一级荷重下压缩稳定后的孔隙比：或 1siHe ii hHee001式中： ：试样高ih0 00012es压缩总变形量）（仪器变形量）(ih12按下式计算开始时试样的孔隙比式中符号同前1)01.(0 wde13.根据不同荷重及在 P 作用下压缩稳定时相应的孔隙比 e 绘制 eP 曲线。14根据 eP 曲线，确定某一压力范围内的压缩系数 12av20五记录格式（工程实例）压缩试验记录表物理性质指标记录表（1）工程名称：中医学院教授楼 土样编号：103 试验日期：92.12试验者：含水量记录表土盒号 盒湿土 重 盒干土
30、 重 土盒重 水重 干土 重 含水重 项目352 13.95 32.95 26.48 6.67 12.56 51.5 试验前372 14.45 32.99 26.9 6.8 12.42 49.5 试验前孔隙比及饱和度计算表 密度记录表项目 试验前 试验后 项目 试验前 试验后含水量 51.5 49.5 环刀号 4 4容重 1.73 1.84 环湿土重 142.4 141.9孔隙比 1.45 1.28 环刀重 38.5 38.5饱和度 99.8 100 湿土重 103.9 103.9土粒比重 2.79 环刀体积 60.0 56.0密度 1.73 1.84附：试验后样体积试样断面积压缩后试样高度2
31、1压缩过程记录表（2）工程名称：中医学院教授楼 仪器号：4 土样编号：103试验者： 校核者：压力（公斤/ 厘米 2）0.5 1 2 3 4累计加荷历时 时间 读数 时间 读数 时间 读数 时间 读数 时间 读数12:09 12:05 12:05 12:05 12:0503:25 0 8:45 31.3 19:08 57.8 8:35 96.8 7:25 125.4“1517 41.0 71.3 104.0 129.120.5 45.5 77.5 107.3 129.1222.9 47.5 82.4 110.3 129.8424.9 49.6 85.8 112.8 131.0“15626 51
32、.0 88.1 114.5 132.0926.9 52.1 89.5 115.0 133.1227.2 53.0 90.3 116.5 133.828 53.5 91.2 117.1 134.2“15028.3 54 91.7 117.9 135.128.6 54.3 92.2 118.5 136328.9 54.7 92.5 119.0 137.1629 54.9 92.8 119.3 137.7“154229.4 55.1 93.2 119.6 138.5029.7 55.6 93.7 120.4 139.117:00 30 11:00 55.7 21:00 94.7 18:00 124.
33、1 11:00 139.012:00 31.3 16:00 55.7 8:00 96.8 20:00 124.5 17:00 140.28:00 31.3 18:00 57.8 9:00 96.8 7:00 125.4 14:00 141.5总变形量：mm 0.313 0.579 0.968 1.254 1.42022压缩试验记录表成果计算表（3）工程名称：中医学院教授楼 土编号：103计算者：加荷时间 荷重（Kpa） 试样与仪表总变形 仪器变形 （mm） 试样变形 （mm） 压缩后高度（mm） 孔隙比 1H2H23：15 50 0.313 0.0230 0.2900 19.710 1.421
34、0：47 100 0.578 0.0465 0.5315 19.469 1.3712：59 200 0.968 0.0685 0.9000 19.101 1.3522：45 300 1.254 0.0895 1.1645 18.836 1.3213：16 400 1.420 0.1060 1.3140 18.686 1.30附 16.845.2010eHs mH202123压缩曲线图表（4）工程名称：中医学院教授楼 土样编号：103绘图者： 校核者：压力 孔隙比 压缩系数 MPa0 1.45 0.8050 1.410.50100 1.3850.37200 1.3480.28300 1.3240
35、0 1.302 0.181.21.251.31.351.41.451.50 50 100 200 300 400垂 直 压 力 P（ KPa）孔隙比 e24实验三 土的直剪试验指标 值测定 、c一、测定目的及意义粘性土的抗剪强度（ ）是土对剪切破坏的极限抵抗能力， 由土的凝聚力 c 及内摩擦力（ ）两部分组成，即：tg、Ctg式中 为土的内摩擦角， 为土体内摩擦系数， 为剪切面上的垂直法t向应力。土的抗剪强度指标 是土建工程设计计算地基承载力、土压力、土坡稳、C定、地基稳定等必不可少的重要基本数据。二、测定方法及原理测定土的抗剪强度方法，按试验方法分：快剪、固结快剪、慢剪等。按仪器分：有直接剪
36、切仪、三轴剪力仪及无侧限压力仪，十字板等四种，而每种仪器又有不同的类型，其中直接剪力仪的构造最简单。操作方便、应用最广，本指导书只介绍应变式直剪仪。应变式直剪仪的构造如图 61。图 61 应变控制式直剪仪示意图1垂直变形量表 2垂直加荷框架3推动座 4试样 5剪切盒 6量力环用直剪仪测定某一种土的 值，通常都要切取四个土样，分别加以不同、C垂直法向压力，一般是 ，KPaaPKaPa40302010 、用相同的剪切速率将试样剪破，测得相应的抗剪强度（ ） ，321ffff 、然后点绘出 关系直线图（图 63） ，从图上即可直接量出或算出 值。P 、C25测定土样在某一法向应力 的抗剪强度 的具体
37、方法是：将土样装在上下1P1f能够相对移动的剪切盒中，然后施加压力 之后，施加水平推力 T 于下盒，使土样受剪（下盒受力后，上盒被钢环所阻，钢环便以等值反向的水平力，即剪力作用于上盒，因而土样受剪） 。沿剪切面产生剪力并发生相应的位移，水平力逐渐增到使土样被剪破，在土样被剪破时剪切面上的剪应力 破即为抗剪强度（即 破 ） 。fi抗剪强度 是通过量力环上百分表的读数（R）与量力环的校正系数fi（ ）的乘积所得，即： 。0CfiRC0抗剪强度 垂 直 荷 重 （ ）图 6 3 抗 剪 强 度 与 垂 直 压 力 关 系 曲 线三、直剪试验需用下列仪器设备1应变式剪力仪一架2百分表一个：（若要安装垂
38、直百分表时则需二个）3秒表一个，天平架两架，感量 0.1 克，感量 0.01 克各一架4削土刀一把，少量凡士林，玻璃板数块，土盒四个，蜡纸5环刀四个四、测定步骤1、按工程要求取原状土（或制备成所需状态的击实土） ，把土样两端略加整平，下端向上。在环刀内壁抹上一薄层凡士林，刃口向下，边压边削，至土柱上端凸出环刀为止，切断土柱下端，整平环刀两端余土，测定密度。取其余土测定土的含水量（整平时不得用刀口在土面上反复涂抹） ，并观察试样是否完26整，如不完整弃去重来，在切削过程中还须注意土样的层次，气味等特殊情况，并记录下来。2、同第一条方法切取四至五个试样。3、在量力环内装上水平百分表，检查仪器各部分
39、是否接触。将上、下盒用固定梢钉连接在一起，顺次放入洁净的湿透水石一块和蜡纸一张。4、将盛有试样的环刀平口向下，对准盒口的凹纹，顺次放上蜡纸，湿透水石，然后用力慢慢地平稳地把土样推入盒内，取出环刀。5、在盒内放上加压活塞，然后顺次加上钢珠，加压框架，慢慢摇动手轮，使水平百分表的指针微动，这时表示各部分已经接触好。6、调整加压横杆于水平，调整百分表的读数为 0（或任意整数）7、拔出上下盒的梢钉，加上第一级荷载（加荷载时不允许有冲击和摆动） ，马上开动秒表，同时以每分钟 0.62.4mm（312 转/分）均匀速度摇动手轮，直至剪破， （剪破的标志是：量力环的百分表读数不变或后退）再继续剪切至剪切位移
40、为 4mm 时停止。记录此时百分表的最大读数。如需要研究剪切变形与剪应力的关系时，必须记录手轮每圈相应百分表的读数。8、试样剪破后，尽快地顺次折除加压砝码，垂直加压框架，退回手轮。将上下盒一起取下，顺次卸下，活塞退出上盒，拿下透水石，挖去试样，并将仪器各部分擦干。9、按第 3、4 条装好第二个试样，按第 5、6 条调好仪器各部分，按第 7 条进行第二级荷载下的剪切，按第 8 条卸除，按同样方法依次进行第三级、第四级荷载的试验，各级加荷依次为 100、200、300、400KPa10、按下式计算剪应力（ ）RC0量力环的校正系数（ ）0CmKPa1./R=剪切时量力环中百分表的最大读数（0.01
41、mm）11、按下式计算剪切位移 Rn20n手轮转数（ 以 0.01mm 计）12、以垂直压力为横坐标，剪应力为纵坐标，将所得成果点于方格纸上，27根据实测点绘一平均直线，直线的倾斜角即为土的内摩擦角。在纵轴上的截距即凝聚力 C，直线的斜率即为内摩擦角 。五、记录格式（工程实例）抗剪强度记录表工程名称：中医学院教授楼 试验者：土样编号：23 校核者：含水量试验记录表说明 褐红色夹白色斑状粘土土盒号 盒湿土重 盒干土重 土盒重 水重 干土重 含水量 平均316 39.85 35.87 14.42 3.98 21.45 18.5326 38.54 34.69 14.02 3.85 20.67 18.
42、6 18.6容重试验记录表说明 褐红色夹白色斑状粘土环刀号 环刀加湿土 环刀重 湿土重 环刀体积 容重 平均55 164.6 37.2 127.4 60 2.1225 167.4 41.76 125.5 60 2.0920 165.5 38.9 126.6 60 2.114 166 40 126 60 2.12.1128抗剪强度试验记录表剪切过程记录表工程名称：中医学院教授楼 试验者：土样编号：23 校核者：量力刀号：05736 量力环校正系数： 2.240C手轮转速：6 转/分 P100KPa剪切压缩量：0 剪切前压缩时间：0抗剪强度：104.2KPa 剪切历时： “42转数量力环内百分表读
43、数剪切变形 剪应力 转数量力环内百分表读数剪切变形 剪应力 0.01mm 0.01mm KPa 0.01mm 0.01mm KPa1 9 11 20.2 13 43.6 216.4 91.72 15 25 33.6 14 43.6 236.4 91.73 19.5 40.5 43.7 15 45.0 255.0 100.84 23.4 56.5 52.4 16 46.0 274.0 103.05 27.4 72.6 61.4 17 46.5 293.5 104.26 29.5 90.5 66.1 18 46.5 313.5 104.27 32 108.0 71.7 19 46.0 334.0
44、103.08 33.5 126.5 75.7 20 46.0 354 103.09 36 144.0 80.6 21 46.0 374.0 103.010 38.4 161.6 86.0 22 45.0 395.0 100.811 40.5 179.5 90.712 42.6 197.4 95.429抗剪强度试验记录表剪切过程记录表工程名称：中医学院教授楼 试验方法：快剪土样编号：23 试验者： 校核者：量力环号：05736 量力环校正系数： 024.C手轮转数：6 转/分 剪切方法：快剪 垂直压力 P200KPa剪切前压缩时间：0 剪切历时： 220“ 抗剪强度：116.5KPa 手轮转数量
45、力环内百分表读数剪切变形剪应力手轮转速量力环内百分表读数剪切读数剪应力 0.01mm 0.01mm KPa 0.01mm 0.01mm KPa1 12 8 29.9 12 48.1 151.9 107.72 21.6 18.4 48.4 13 49.5 170.5 110.93 29.5 30.5 66.1 14 50 190.0 1124 34 46 76.2 15 51 209.0 114.25 38.1 61.9 85.3 16 52 228.0 116.56 41 79 91.8 17 52 248.0 116.57 43.1 96.9 96.5 18 51.2 268.8 114.7
46、8 45.5 114.5 101.9 19 50 290 1129 47.4 132.6 106.2 20 49.6 310.4 111.110 48.1 151.9 107.7 21 48 332 107.511 49.5 170.5 110.930抗剪强度试验记录表剪切过程记录表工程名称：中医学院教授楼 试验方法：快剪土样编号：23 试验者： 校核者：量力环号：05736 量力环校正系数： 24.0C手轮转数：6 转/分 剪切方法：快剪 垂直压力 P300KPa剪切前压缩时间、压缩量：0、0 剪切历时： 抗剪强度：125KPa“3手轮转数量力环内百分表读数剪切变形剪应力手轮转速量力环内百分
47、表读数剪切读数剪应力 0.01mm 0.01mm KPa 0.01mm 0.01mm KPa1 12 8 26.9 12 54.5 185.5 122.12 22 18 49.3 13 55.5 204.5 124.33 29 31 64.9 14 55.5 224.5 124.34 34 46 76.2 15 56 244 125.45 38.4 61.6 86.0 16 53.5 266.5 119.86 42.5 77.5 95.2 17 53 287 118.77 45.2 94.8 101.2 18 52 308 116.58 50 110 112 19 50 330 1129 52 128 116.5 20 47 353 105.310 53 147 118.711 54.0 166 121.0
