土力学与基础工程实验指导书

1《土力学与基础工程》试验指导书（土木工程实验室编）福建省武夷学院环境与建筑工程系2011．022目录1、概述1．1土工试验的目的和要求1．2试验考核1．3试验内容及日程安排2、土工试验课的要求2．1试验室的纪律要求2.2试验与试验报告的要求3、试验的内容实验一土的含水率试验实验二土的密度试验实验三土的颗粒大小分析试验实验四界限含水率试验实验五直接剪切试验实验六土的击实试验实验七标准贯入试验(选作)31、概述1．1实验目的与要求土力学与地基基础是一门实践性很强的学科。在完成土的工程地质性质的研究的理论知识后，通过这次实习（1）加深对工程地质性质理论知识的理解；（2）认识重力触探现场测试方法和标准贯入试验方法。（3）加深对土的常规试验（室外取土、土样制备、密度试验、含水量试验、击实试验等）的理解及感观认识和动手操作能力。本次实习要求学生在预习基础上，严格按试验规程操作，记录真实试验数据，并进行试验结果的整理及提交试验报告。1．2、实验态度在整个试验过程中，既要以探索的精神，发挥自己的学识，提出独立见解，又要以科学的态度严肃认真地对待每项试验步骤，绝不允许任意涂改试验数据，故意地与预期结果相吻合。在试验过程中要求同学们做到：（1）．明确试验目的，试验前对该项材料的性质及技术要求应有一定程度的了解；（2）．建立严格的科学工作秩序，遵守试验室各项制度及试验操作规程；（3）．密切注视试验中出现的各种现象，并分析其原因；（4）．试验数据按有关规定进行处理，在此基础上，对试验结果作出实事求是的结论。1．3、实验考核1、形式：单独评定实习成绩2、成绩评定标准：1）、学习态度及考勤20%2）、实习过程的操作表现40%3）、书面实习成果40%3、考核办法：由实习指导教师根据学生实习中的表现和实习成果来评定。1．4实验内容及日程安排时间试验内容天然含水量试验测定土的天然密度土的颗粒大小分析试验界限含水率试验直接剪切试验击实试验标准贯入试验完善试验成果、提交试验报告各项试验的试验目的、实验仪器、操作步骤与要求及成果整理所需表格如附件所示。2、土工实验课的要求42．1实验室的纪律要求(1).进入试验室后，要听从教师的安排，不得大声说笑和打闹。(2).进入试验室后，对本组所用的仪器设备进行检查，如有缺损或失灵应立即报告，由教师修理或调换，不得私自拆卸。试验结束时，应将所用仪器设备按原位放好，经检查后方可离开试验室。(3).要爱护试验仪器设备，严格按照试验操作规程进行试验，同时注意人身安全，非本次试验所用的室内其他仪器，不得随便乱动。(4).在试验过程中，当仪器设备被损坏时，当事者应立即向试验室教师报告，由其根据学校的规定给予检查或赔偿等处理。(5).试验结束后，每组学生对所用的仪器设备及桌面、地面应加以清理，并由各试验小组轮流做全室的卫生整理。(6).完成实验后，经教师同意后方可离开试验室。2.2实验与实验报告的要求(1).每次做试验以前，要认真阅读试验指导书，熟悉试验内容和试验方法步骤。(2).要以严肃的科学态度、严格的作风、严密的方法进行试验，认真记录好试验数据。(3.)在试验课进行中要认真回答教师提出的问题，回答问题的情况作为试验课考核成绩的一部分。(4).要认真填写、整理试验报告，不得潦草，不得缺项、漏项，报告中的计算部分必须完成，同时要保持试验报告的整洁。(5).试验报告应及时完成，并按老师规定的时间上交。3、实验内容实验一土的含水率试验（一）、实验目的土的含水率指土在105—1100C下烘于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率称为土的天然含水率。所以，试验的目的：测定土的含水率。（二）、实验方法适用范围1、烘干法：室内试验的标准方法，一般粘性土都可以采用。2、酒精燃烧法：适用于快速简易测定细粒土的含水率。3、比重法：适用于砂类土。（三）、烘干法实验1、仪器设备①烘箱：采用电热烘箱；②天平：称量200g,分度值0.01g；③其他：干燥器，称量盒。2、操作步骤（1）取代表性试样，粘性土为15—30g,砂性土、有机质土为50g,放入质量为m0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105——1100C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65——700C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为，精确至0.01g。3、计算含水率：按下式计算5%1000221mmmmmmwsw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1010—40大于40允许平行差值（%）0.51.02.05、本试验记录格式详见报告实验二土的密度试验（一）、实验目的测定土在天然状态下单位体积的质量。（二）、实验方法与适用范围1、一般粘性土，宜采用环刀法2、易破碎，难以切削的土，可采用蜡封法3、对于砂土与砂砾土，可用现场的灌砂法或灌水法。（三）、环刀法的试验1、仪器设备①符合规定要求的环刀；②精度为0.01g的天平；③其他：切土刀，凡士林等。2、操作步骤（1）测出环刀的容积V，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m23、计算土的密度：按下式计算VmmVm12_4、要求：①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；②密度计算准确至0.01g/cm3.5、本试验记录格式详见实验报告实验三土的颗粒大小分析试验（一）、试验目的颗粒大小分析试验是测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明确颗粒大小分布情况，供土的分类与概略判断土的工程性质及选料之用。（二）试验方法与适用范围1、筛析法：适用于粒径大于0.075mm的土。62、密度计法：适用于粒径小于0.075mm的土。3、移液管法：适用于粒径小于0.075mm的土。4、若土中粗细兼有，则联合使用筛析法及密度计法或移液管法。（三）、筛分法实验1、仪器设备：（1）符合GB6003——85的要求的试验筛。粗筛：圆孔，孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛：孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.1、0.075mm。（2）、天平：称量1000g与称量200g。（3）、台秤：称量5kg.。（4）、振筛机：应符合GB9909——88的技术条件。（5）、其他：烘箱、研钵、瓷盘、毛刷、木碾等。2、操作步骤（无粘性土的筛分法）（1）从风干、松散的土样中，用四分法按下列规定取出代表性试样：①粒径小于2mm颗粒的土取100g——300g②最大粒径小于10mm的土取300g——1000g③最大粒径小于20mm的土取1000g——2000g④最大粒径小于40mm的土取2000g——4000g⑤最大粒径小于60mm的土取4000g以上。称量准确至0.1g；当试样质量多于500g时，准确至1g。（2）将试样过2mm细筛，分别称出筛上和筛下土质量。（3）取2mm筛上试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中；取2mm筛下试样倒入依次叠好的最上层筛中，进行筛析。细筛宜放在振筛机上震摇，震摇时间一般为10——15min。（4）由最大孔径筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，如仍有土粒漏下，应继续轻叩摇晃，至无土粒漏下为止。漏下的土粒应全部放入下级筛内。并将留在各筛上的试样分别称量，准确至0.1g。（5）各细筛上及底盘内土质量总和与筛前所取2mm筛下土质量之差不得大于1%；各粗筛上及2mm筛下的土质量总和与试样质量之差不得大于1%。注：若2mm筛下的土，小于试样总质量的10%，则可省略细筛筛析；若2mm筛上的土，小于试样总质量的10%，则可省略粗筛筛析。3、计算与制图（1）计算小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数：xBAdmmx式中：X——小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数；mA——小于某粒径的试样质量，g；mB——当细筛分析时或用密度计法分析时所取试样质量（粗筛分析时则为试样总质量），g；dx——粒径小于2mm或粒径小于0.075mm的试样质量占总质量的百分数，如试样中无大于2mm粒径或无小于0.075mm的粒径，在计算粗筛分析时则dx＝100%。（2）绘制颗粒大小分布曲线。以小于某粒径的试样质量占总质量的百分数为纵坐标，以粒径在对数横坐标上进行绘制（详见教材）。然后求出各粒组的颗粒质量的百分数。（3）计算级配指标①不均匀系数：②曲率系数1060ddcu1060230dddcc7实验四界限含水率试验（一）、实验目的和适用范围1、细粒土由于含水率不同，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率；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率；缩限是细粒土从半固体状态继续蒸发水分过渡到固体状态时体积不再收缩的界限含水率。2、本试验的目的是测定细粒上的液限、塑限和缩限，划分土类、计算塑性指数，供设计、施工使用。各项含水率的测定按SL237—003—1999《含水率试验》的烘干法进行。3、本规程适用于粒径小于0.5mm颗粒组成及有机质含量不朋于干土质量5%的土。（二）、引用范围GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第一篇：室内土工仪器。一扁：室内土工仪器。GB7961—87《碟式液限仪》。SL113—95《光电式液塑限联合测定仪校验方法》。SL237—003—1999《含水率试验》。SL237—004—1999《密度试验》。（三）、液限塑限联合测定法3.1仪器设备3.1.1液塑限联合测定仪。1圆锥仪：锥质量为76g，锥角300。2读数显示：宜采用光电式、游标式，百分表式。光电式液塑限联合测定仪如图3.1.3。3测定仪的基本参数应符合GB/T15406—944.1.1.2的规定。3.1.2试样杯：直径40～50mm；高30～40mm。3.1.3天平：称量200g，分度值0.01g。3.1.4其他：烘箱、干燥缸、铝盘、调土刀、筛（孔径0.5mm），凡士林等。3.2仪器设备的检定和标准3.2.1液、塑限联合测定仪的标准应按SL113—95规定的校验方法进行。3.2.2天平应按相应的检定规程进行检定。3.3操作步骤3.3.1液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水率的土样制备试样，但也允许用风干土制备试样。3.3.2当采用天然含水率的土样时，应剔除大于0.5mm的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者的中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率的大小而定。3.3.3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，图3.1.1光电式液塑限联合测定仪示意图1-水平调节螺丝；2-控制开关；3-指示灯；4-零线调节螺丝；5-反光镜调节螺丝；6-屏幕；7-机壳；8-物镜调节螺丝；9-电磁装置；10-光源调节螺丝；11-光源；12-圆锥仪；13-升降台；14-水平泡8加入不同数量的纯水，使分别达到本规程3.3.2中所述的含水率，调成均匀土膏，然后放入密封的保温缸中，静置24h。3.3.4将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，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。3.3.5取圆锥仪，在锥体上涂以薄层润滑油脂，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪（对于游标式或百分表式，提起锥杆，用旋钮固定）。3.3.6调节屏幕准线，使初读数为零（游标尺或百分表读数调零）。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