1、土力学实验指导书目 录实验一 土的含水量试验实验二 土的密度试验实验三 土的液、塑限试验实验四 土的固结试验实验五 土的直接剪切试验1实验一 土的含水量试验一、试验目的土的含水量指土在 105110C 下烘至恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。土在天然状态下的含水量称为土的天然含水量。试验的目的：测定土的含水量。二、试验方法烘干法：室内试验的标准方法，一般粘性土、粉土都可以采用。三、烘干法试验1、仪器设备烘箱：采用电热烘箱；天平：称量 200g，分度值 0.01g；称量盒、干燥器。2、操作步骤（1）取代表性试样，粘性土、粉土为 1530g，砂性土、有机质土为 50g，放入质量为 m0
2、的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量 m1，精确至 0.01g。（2）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度 105110C 的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于 8 小时；砂类土不得少于 6 小时；对含有机质超过 10%的土，应将温度控制在 6570C 的恒温下烘至恒量。（3）将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量 m2，精确至0.01g。3、计算含水量：按下式计算： w12s0%m4、要求：（1）计算准确至 0.1%；（2）本试验需进行 2 次平行测定，取其算术平均值。允许平行差值应符合下表规定。含水率（%） 小于 10 104
3、0 大于 40允许平行差值（%） 0.5 1.0 2.05、本试验记录格式详见报告。实验二 土的密度试验一、试验目的2测定土在天然状态下单位体积的质量。二、试验方法一般粘性土、粉土，宜采用环刀法。易破碎，难以切削的土，可采用蜡封法。对于砂土与砂砾土，可用现场的灌砂法或灌水法。三、环刀法试验1、仪器设备符合规定要求的环刀；精度为 0.01g 的天平；其他：切土刀，凡士林等。2、操作步骤（1）测出环刀的容积 V（本实验室用环刀 V=60cm3） ，在天平上称环刀质量 m1。（2）取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。（3）环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环
4、刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土面上反复涂抹） ，然后擦净环刀外壁。（4）将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量 m2。3、计算土的密度：按下式计算：天然密度： 21mV4、要求：密度试验应进行 2 次平行测定，两次测定的差值不得大于 0.03g/cm3，取两次试验结果的算术平均值；密度计算准确至 0.01 g/cm3。5、本试验记录格式详见实验报告。实验三 土的液、塑限试验一、试验目的细粒土由于含水量不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水量；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水量。本
5、试验的目的是测定细粒土的液限、塑限，计算塑性指数、给土分类定名，供设计、施工使用。二、试验方法1、试验方法土的液、塑限试验：采用液塑限联合测定法；土的塑限试验：采用搓条法； 土的液限试验：采用锥式液限仪法。本次实验采用液塑限联合测定法。2、适用范围适用于粒径小于 0.5mm 颗粒组成及有机质含量不大于干土质量 5%的土。3三、液塑限联合测定法试验1、仪器设备光电式液塑限联合测定仪（图 3-1）：圆锥仪、读数显示；试样杯：直径 4050mm，高3040mm；天平：称量 200g，分度值 0.01g；其他：烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径 0.5mm 的筛、凡士林等。图 3-1 光电式液塑限联合测
6、定仪示意图1、 显示屏；2、电磁铁；3、带标尺的圆锥仪；4、试样杯；5、控制开关；6、升降座2、操作步骤液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水量的土样制备试样，但也允许采用风干土制备试样。（1）当采用天然含水量的土样时，应剔除大于 0.5mm 的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者之间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可视原含水量的大小而定。当采用风干土样时，取过0.5mm 筛的代表性土样约 200g，分成 3 份，分别放入 3 个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别接近液限、塑限和二者中间状态的含水量，调成均匀土膏，然后放入密封的保湿缸中，静置 24 小时。（2）将制备好的土膏用调土
7、刀调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。（3）取圆锥仪，在锥体上涂以薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。（4）调节屏幕准线，使初读数为零。调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内，经 5 秒后立即测读圆锥下沉深度。（5）取下试样杯，然后从杯中取 10g 以上的试样 2 个，测定含水量。（6）按以上（2）（5）的步骤，测试其余 2 个试样的圆锥下沉深度和含水量。3、计算与制图（1）计算含水量： w12s0%m（2）绘制圆锥下沉深度 h 与含水量 w 的关系曲线以含水量为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，
8、在双对数纸上绘制 hw 的关系曲线。如图 3-2 所示。三点连一条直线。当三点不在一直线上，通过高含水量的一点分别与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为 2mm 处查得相应的含水量，当两个含水量的差值小于 2%，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连成一线。当两个含水量的差值大于或等于 2%时，应补做试验。4（3）确定液限、塑限在圆锥下沉深度 h 与含水量 w 的关系曲线图上，查得下沉深度为 17mm 所对应的含水量为液限 wL；查得下沉深度为 2mm 所对应的含水量为塑限 wP，以百分数表示，取整数。（4）计算塑性指数和液性指数 塑性指数： PLPI液性指数： w（5）按规范规定确定土的
9、名称图 3-2 圆锥下沉深度 h 与含水量 w 的关系曲线4、本试验记录格式详见实验报告。实验四 土的固结试验一、试验目的本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量及原状土的先期固结压力等。二、试验方法快速固结试验：规定试样在各级压力下的固结时间为 10 分钟。三、快速固结试验1、仪器设备固结容器； 加压设备； 变形测量设备；其他：刮土刀、天平、秒表等。2、试验步骤（1）根据工程需要，切取原状土试样或制备给定密度与含水量的扰动土样。（2）按试验一、二的方法，测定试样的密度及含水量。（3）在固结容器内
10、放置护环、透水石和薄滤纸，将带有环刀的试样，小心装入护环内，然后在试样5上放薄滤纸、透水石和加压盖板，置于加压框架下，对准加压框架的正中，安装量表。（4）施加预压荷重 1kPa，使试样与仪器上下各部分之间接触良好，然后调整量表，使指针读数为零。（注意要将百分表活动杆提到上部再调零）（5）确定需要施加的各级压力。加压等级一般为 50、100、200、300kP a。（6）测记稳定读数。稳定标准规定为每级压力下固结 10 分钟。测记稳定读数后，再施加第 2 级压力。依次逐级加压至试验结束。（7）试验结束后，迅速拆除仪器部件，取出带环刀的试样。3、计算与制图（1）按下式计算试样的初始孔隙比 e000
11、(.1)sdwe式中： 0试样初始密度， g/cm3；w0试样的初始含水量， %。ds试样相对密度，可取 2.65。（2）按下式计算各级压力下固结稳定后的孔隙比 ei00(1)ii hee式中：h i某级压力下试样高度变化， mm；h0试样初始高度，20mm。（3）按下式计算某一级压力范围内的压缩系数 ai1iiieap（4）绘制 ep 的关系曲线以孔隙比 e 为纵坐标，压力 p 为横坐标，将试验成果点在图上，连成一条光滑曲线。（5）要求：用压缩系数判断土的压缩性。4、本试验记录格式详见实验报告。实验五 土的直接剪切试验一、试验目的直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用 4 个
12、试样，分别在不同的垂直压力 p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力 。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角 和粘聚力 c。二、试验方法快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。三、快剪试验61、仪器设备应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、测力计、推动机构等；位移计（百分表）：量程 510mm，分度值 0.01mm；天平、环刀（内径 61.8mm，高 20mm） 、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、直尺等。2、操作步骤（1）试样制备：从原状土样中切取原状土试样。（2）试样安装： 对准上下盒，插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水石。将装有试样的环刀平口向下，对准剪
13、切盒口，在试样顶面放湿滤纸和透水石，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。转动手轮（置于空档） ，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。（3）施加垂直压力：取垂直压力分别为 100、200、300、400kPa， 各个垂直压力可一次轻轻施加。（每个试样只加一次）（4）拔去固定销，开动秒表，以 0.8mm/min 的速率剪切（档位全部拔出为快速） 。剪损的标准：当测力计的读数达到稳定，或有明显后退表示试样剪损；一般宜剪切至剪切变形达到 4mm；若测力计的读数继续增加，则剪切变形达到 6mm 为止。（5）剪切结束后，倒转手轮（置于空档）退回原位，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样。（6）重复（2）（5） ，完成其他 3 个土样的剪切，共做 4 个土样。3、计算与制图（1）计算： 按下式计算试样的剪应力CRA式中：C测力计应力系数， kPa/0.01mm；R测力计读数，0.01mm；（2）制图：以抗剪强度 f 为纵坐标，垂直压力 p 为横坐标，绘制抗剪强度 f 与垂直压力 p 的关系曲线。从曲线中求取内摩擦角 和粘聚力 c。4、本试验记录格式详见实验报告。
