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1、1,土力学实验教学土 工 实 验,2,点击此处输入相关文本内容,总体概述,点击此处输入相关文本内容,3,前 言,本实验指导依据1999年颁布的土工实验方法标准（GB/T50123-1999）制定。土工实验是通过设计一系列的测试手段来确定土的物理、水理、力学等特性进而评价土的变形强度以及稳定性的。因此正确掌握土工实验的各种技术和方法，是获得正确的土的工程性质指标的基本保证。,4,通过土工实验一方面使学生了解、掌握常规土工实验的手段和方法；另一方面为学生进一步进行非常规土工实验及其他土工实验和今后从事工程建设、解决工程实际问题、进行科学研究工作打下一个良好的基础；此外，可培养学生分析、解决实际问题
2、和动手的能力。根据我院教学大纲和教学计划的要求，以及实验学时安排的具体情况，结合土力学实验室条件，土木工程专业本、专科土工实验开设的内容为：密度实验、含水量实验、塑限实验、液限实验、固结实验和剪切实验等。,5,实 验 目 录,实验一 含水率（量）实验实验二 密度实验实验三 液限、塑限实验实验四 固结实验实验五 剪切实验实验六 击实实验,6,实验一 含水率（量）实验,一、概述：土的含水量是试样在105110下烘至恒量时所失去的水质量和干土质量的比值，用百分比表示。实验方法：烘干法。本实验方法适用于粘性土、砂性土和有机质土类。实验性质：验证型基本实验。,7,二、仪器设备：（1）烘箱：可采用电热烘箱
3、，温度能保持105110的其它能源烘箱，也可用红外线烘箱。（2）天平：感量0.01g。（3）其它：干燥器、称量盒。,8,鼓风干燥箱,电子天平,铝盒,修土刀,9,三、操作步骤：（1）取具有代表性试样，粘性土为1530g，砂性土、有机质土为50g，放入称量盒内。盖上盒盖，称盒加湿土质量，精确至0.01g。（2）打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105110的恒温下烘干。烘干时间对粘性土不得少于8h，对砂性土不得少于6h。对含有机质超过5%的土，应将温度控制在6570的恒温下烘干。（3）将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，精确至0.01g。,10,四、成果整理：（1）
4、试样的含水量，应按下式计算，精确至0.1%。式中 土的含水量，%；盒加湿土质量，g；盒的质量 盒加干土质量，g。（2）含水量实验应进行两次平行测定，两次测定的差值，当含水量小于40%时不得大于1%；当含水量等于、大于40%时不得大于2%。取两次测值的平均值。,11,实验二 密度实验,一、概述：单位体积土的质量称为土的密度。在天然含水量情况下的密度称为天然密度。测定土的密度的方法有很多，主要有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。本实验主要采用环刀法。实验性质：验证型基本实验。,12,二、仪器设备：（1）环刀：内径为61.8mm，高度为20mm。（2）天平：称量200g，感量0.01g。（3）其他：
5、修土刀、钢丝锯、凡士林等。,13,内径61.8mm环刀,钢丝锯,电子天平,修土刀,14,三、操作步骤：（1）按工程需要取原状或制配所需状态的扰动土，整平两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。（2）用修土刀（或钢丝锯）将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削至土样伸出环刀上部为止。削去两端余土，使与环刀口面齐平。（3）擦净环刀外壁，称环刀与土质量m1，准确至0.1g。（4）本实验须进行二次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm3，求其算术平均值。,15,四、成果整理：按下列公式计算湿密度和干密度式中 湿密度，g/cm3；环刀与土质量，g；环刀质量，g；
6、环刀体积，cm3；干密度，g/cm3；含水量，%。,16,实验三 液限、塑限实验,一、概述：流动状态和可塑状态的分界含水量称为土的液限，可塑状态和半固体状态的分界含水量称为土的塑限。本实验适用于粒径小于0.5mm、有机质含量小于5%的土。实验性质：验证型基本实验。,17,二、液限实验1、仪器设备：重为76g（交通部土工实验规程用100g重的圆锥仪）的手提式或者电子自动液限仪、秒表、铝盒、调土刀、瓷碗、吸管、吹风机、孔径为0.5mm的标准筛、研钵、凡士林等。,18,液限仪,鼓风干燥箱,铝盒,调土碗,修土刀,19,2、操作步骤：（1）土样制备，应尽可能采用天然含水量的土样进行测定，如为风干土时，应
7、预先进行研碎并过0.5mm筛，而后喷洒适量的水拌和后放在有盖玻璃瓶中润湿静置24小时。（2）取有代表性的天然含水量土样约250g，放入瓷碗中，加蒸馏水或清水用调土刀调成均匀浓浆糊状。,20,（3）将制备的试样搅拌均匀，填入试样杯中，填样时不应留有空隙，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，填满后刮平表面。（4）将试样杯放在液限仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林。调节零点，将屏幕上的标尺调在零位。（5）调整升降座,使圆锥尖接触试样表面，拧动旋钮圆锥在自重下沉入试样，经5s后松掉旋钮测读圆锥下沉深度。,21,（6）如锥体在5秒钟时的入土深度大于或小于10mm时，则表示试样的含水量高于或低于
8、液限，必须重新实验。重复35步骤直至5秒钟锥体下沉深度刚好是10mm为止。（7）将所测得的合格的试样挖去沾有凡士林的那部分土，取试环中央的土约15g，放入盒中（约铝盒），盖好盒盖秤重（准确至0.01g），而后在105下烘干至恒重冷却后称得其干土重。,22,4、成果整理：（1）液限计算，计算至0.1%。式中：液限，%湿土加称量盒重，g 干土加称量盒重，g 称量盒重，g（2）本实验需进行两次平行测定，取其平均值，其平行差值一般不得不大于2%。,23,三、塑限实验（搓条法）1、仪器设备：（1）毛玻璃板。（2）天平：感量0.01g。（3）其他：烘箱、干燥器、称量盒、调土皿、直径3mm的铁丝等。,24,
9、毛玻璃板,铝盒,调土碗,修土刀,25,2、实验步骤：（1）取0.5mm筛下的代表性试样100g，放在盛土皿中加纯水拌匀，温润过夜。（2）将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，捏扁，当出现裂缝时，表示含水量接近塑限。（3）取接近塑限含水量的试样810g，用手搓成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，手掌的压力要均匀地施加在土条上，不得使土条在毛玻璃上无力滚动，土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度。,26,（4）继续搓滚土条，直至土条直径达3mm时，产生裂缝并开始断裂为止。若土条搓至3mm时仍未产生裂缝及断裂，表示这时试样的含水量高于塑限，则将其重新捏成一团，重新搓滚；如土条直径大于3mm时即行断
10、裂，表示试样含水量小于塑限，应弃去，重新取土加适量水调匀后再搓，直至合格。（5）收集约35g合格的断裂土条，放入称量盒内，随即盖紧盒盖，测定其含水量。,27,3、成果整理：（1）计算塑限，计算至0.1%式中：塑限，%湿土加称量盒重，g 干土加称量盒重，g 称量盒重，g（2）本实验需进行两次平行测定，取其平均值，其平行差值当L40%，不得大于1%，当L40%时，不得大于2%。,28,实验四 固结实验,一、概述：土体在受外力作用后，其体积变小的现象称为土的压缩。实验目的是测定孔隙比与压力的关系，绘制压缩曲线，计算压缩系数a。实验性质：综合型实验。,29,二、仪器设备1、固结仪；2、环刀：内径为61
11、.8mm,高度为20mm。3、秒表、天平、切土刀、烘箱等。,30,中压三联固结仪,电子天平,修土刀,31,鼓风干燥箱,铝盒,内径61.8mm环刀,钢丝锯,32,三、实验内容：1、确定土样实验前的密度。2、确定土样实验前的含水率。3、对土样进行加压实验。,33,四、加压步骤（1）先在固结仪底部的透水石上加一润湿的滤纸，再将试样连同环刀一起推入容器内，套上导环，然后在试样上方顺序放上滤纸、透水石和传压板，置于加压框架下，对准加压框架正中。（2）施加预压荷载（1kPa）,检查试样与仪器上下接触是否良好，然后微调量表，使长针读数为零。（3）分四级荷载，开始加荷实验。加荷大小与级数根据实际需要确定，本次
12、实验采用常规实验确定用50、100、200、400等四级荷重顺序加压。由于受时间所限制，每级荷载的历时为10分钟，直至第四级荷重施加完毕为止。,34,五、成果整理（计算与绘图）1、按下式计算试样初始孔隙比2、某一压力范围内的压缩系数式中：试样的初始孔隙比；土粒比重；水的密度，g/cm3；实验前的含水量，；实验前土的密度，g/cm3；,35,某一压力下稳定孔隙比；，某一压力值（kPa）；湿土质量，g；干土质量；g；环刀内湿土质量；g；环刀体积，60cm3；固结后试样高度，；实验前试样高度，20mm；试样固结后变形量，mm。,36,3、以孔隙比为纵坐标，压力为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系曲系，通
13、称压缩曲线，在压缩曲线上取P1，P2相应的e1，e2计算压缩系数a0和压缩模量Es：a0=(MPa-1)=(e100-e200)4、根据压缩系数大小，来评价土的压缩性高低：a00.1Mpa-1为低压缩性土；0.1a00.5Mpa-1为中压缩性土。a00.5Mpa-1为高压缩性土。,37,实验五 剪切实验,一、概述：土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另外一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。测定土的抗剪强度，即确定土的内聚力和内摩擦角。土的内摩擦角和内聚力与抗剪强度之间的关系由库伦公式表示：式中抗剪强度（kPa）；正应力（kPa）；内摩擦角（0）；c 内聚力（kPa）。,38,
14、直接对试样施加剪力的设备叫直接剪力仪，常用的直接剪力仪分为应力控制式和应变控制式两种。本实验采用应变控制式剪力仪。为了近似地模拟现场土体的剪切条件，将直剪实验分为快剪，固结快剪和慢剪三种实验方法。本实验只进行快剪实验。实验性质：验证型基本实验。,39,二、仪器设备：（1）应变控制式直剪仪。（2）环刀：内径61.8mm，高20mm。（3）位移量测设备：百分表：量程为10mm，分度值为0.01mm。,40,应变式电动手摇直剪仪,钢丝锯,内径61.8mm环刀,修土刀,41,三、操作步骤：（1）试样制备（2）对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水石和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口
15、，在试样上放滤纸和透水石，将试样小心地推入剪切盒内。（3）移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次加上传压板，加压框架，安装垂直位移量测装置，测记初始读数。（4）根据工程实验和土的软硬程度施加各级垂直压力。一般为50、100、200、300、400kpa等。各个垂直压力可一次轻轻施加，若土质松软，也可分次施加，以防土挤出。,42,（5）垂直压力施加后，拔出固定销，匀速转动手轮。（6）当测力计百分表读数不变或后退时，继续剪切至剪切位移为4mm时停止，记下破坏值。当剪切过程中测力计百分表读数无峰值时，则剪切至剪切位移达6mm时停止。（7）剪切结束，吸掉盒内积水，卸去剪切力和垂直压力，移动
16、压力框架，取出试样。,43,四、成果整理：1、按下式计算每一试样的抗剪强度=CR式中 相应于某一垂直压力的抗剪强度，kPa；C实验温度下的量力环应力系数，kPa/0.01mm；R剪切时量力环中百分表的最大读数，0.01mm。2、剪切位移按下式计算=n-R式中 剪切位移（0.01mm）；手轮转一转的位移量（0.01mm）；n 手轮转数。,44,3、作抗剪强度与垂直压力的关系图确定土的内摩擦角和粘聚力（C、）。如各点不在一条近似的直线上，可按相邻的三点连接成两个三角形，分别得到两个三角形的重心，然后将两重心连成一直线，直线的倾角即为内摩擦角（），直线在纵坐标上的截距为粘聚力（c）。4、作剪应力与剪
17、切位移的关系曲线。,45,剪应力/kPa,剪切应变L/0.01mm,图3 剪应力 与剪切变形L的关系曲线,1,2,3,4,P1,P2,P3,P4,46,实验六 击实实验,一、实验目的：击实实验就是实验土的最大干密度与击实方法的关系，得到一击实曲线（加图所示），再结合现场土密度的测定，得出填土的压实度。,47,二、仪器设备,（1）标准击实仪，有轻型和重型两种。（2）烘箱及干燥器。（3）天平（感量0.01g）。（4）台秤（称量10kg，感量5g）。（5）圆孔筛（孔径38、25、19、和5mm各一个）。（6）拌合工具。（7）其他：喷水设备、碾土器、盛土盘、量筒、推土器、铝盒、修土刀、平直尺等。,48
18、,49,三、操作步骤,1、方法根据土的性质，按规定选用干法还是湿法。2、备料（1）干法（土样不重复使用），按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水分（按23%的含水量递增），拌匀后闷料一夜备用。（2）湿法（土不重复使用），对于高含水量土，可省略过筛，栋除大于38mm的粗石子即可。保持天然含水量的第一土样，可立即用于击实实验。其余几个试样，分别风干不同时间，使含水量按23%的递减。,50,3、击实采用轻型击实仪：将击实筒放在坚硬的地面上，取制备好的土样分三次倒入筒内。规定每次击实25次。4、称量用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，
19、称重，准确至1g。5、测算用推土器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水量，计算到0.1%。按上述步骤再进行其他含水量试样的击实实实验。,51,问题提问与解答,问答,HERE COMES THE QUESTION AND ANSWER SESSION,52,结束语CONCLUSION感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边，来自于您的声音是对我们最大的鼓励和帮助，大家在填写评估表的同时，也预祝各位步步高升，真心期待着再次相会！,53,谢谢聆听THANK YOU FOR LISTENING演讲者：XX 时间：202X.XX.XX,
