一些土力学试验实验

类型试验项目试验方法试验结果土的物理性质试验含水率试验烘干法含水率密度试验环刀法土的密度土的干密度土的力学性质试验固结试验标准固结试验孔隙比和压力曲线压缩系数体积压缩系数三轴压缩试验不固结不排水试验固结排水试验内摩擦角内聚力应力路劲应力—应变关系实验一：密度试验（环刀法）一、概述土的密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙土压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的天然密度。二、试验方法及原理密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎、难以切削的土，可用蜡封法，对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。1．仪器设备(1)恒质量环刀：内径6.18cm(面积30cm2）或内径7.98cm(面积50cm2），高20mm，壁厚1.5mm；(2)称量500g、最小分度值0.1g的天平；(3)切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。2.操作步骤(1)按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。(2)在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。(3)擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0.1g。环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03g/cm3.，并取其两次测值的算术平均值。实验二：含水率试验（烘干法）一、概述土的含水率是指土在温度105-110℃下烘到衡量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。二、试验方法及原理含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。烘干法是将试样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。1．仪器设备(1)保持温度为105110℃的自动控制电热恒温烘箱或沸水烘箱、红外烘箱、微波炉等其他能源烘箱；(2)称量200g、最小分度值0.0lg的天平；(3)装有干燥剂的玻璃干燥缸；(4)恒质量的铝制称量盒。2．操作步骤(1)从土样中选取具有代表性的试样15~30g（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g)，放人称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.0lg。(2)打开盒盖，将试样和盒一起放人烘箱内，在温度105^-110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8~10h，对于砂土宜烘6~8h。对于有机质超过干土质量5％的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下进行烘干。(3)将烘干后的试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放人干燥器内冷却至室温。(4)将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0.0lg。烘干法试验应对两个试样进行平行铡定，并取两个含水率测值的算术平均值。当含水率小于40％时，允许的平行测定差值为1％；当含水率等于、大于40%时，允许的平行测定差值为2％。实验三：土的压缩、固结试验一、概述标准固结试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后在侧限与轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形，且试样在每级压力下的固结稳定时间为24h。二、试验方法与原理1.仪器设备(1)固结容器。由环刀、护环、透水板、加压上盖等组成，土样面积30cm2或50cm2，高度2cm。(2）加荷设备。可采用量程为5～l0kN的杠杆式、磅秤式或气压式等加荷设备。(3)变形量测设备。可采用最大量程l0mm,最小分度值0.0lmm的百分表，也可采用一准确度为全量程0.2％的位移传感器及数字显示仪表或计算机。(4）毛玻璃板、圆玻璃片、滤纸、切土刀、钢丝锯和凡士林或硅油等。2.试验步骤(1)按工程需要选择面积为30cm，或50cm的切土环刀，环刀内侧涂上一层薄薄的凡士林或硅油，刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原状土样时应按天然状态时垂直方向一致。（2）小心地边压边削，注意避免环刀偏心入土，应使整个土样进入环刀并凸出环刀为止，然后用钢丝锯（软土）或用修土刀（较硬的土或硬土),将环刀两端余土修平，擦净环刀外壁。(3)测定土样密度，并在余土中取代表性土样测定其含水率，然后用圆玻璃片将环刀两端盖上，防止水分蒸发。(4）在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀（刀口向下），在土样两端应贴上洁净而湿润的滤纸，再用提环螺丝将导环置于固结容器，然后放上透水石和传压活塞以及定向钢球。(5)将装有土样的固结容器，准确地放在加荷横梁的中心，如杠杆式固结仪，应调整杠杆平衡，为保证试样与容器上下各部件之间接触良好，应施加1kPa预压荷载；如采用气压式压缩仪，可按规定调节气压力，使之平衡，同时使各部件之间密合。(6)调整百分表或位移传感器至“0”读数，并按工程需要确定加压等级、测定项目以及试验方法。(7）加压等级可采用12.5kPa，25kPa，50kPa，l00kPa,200kPa，400kPa,800kPa，1600kPa和3200kPa。第一级压力的大小视土的软硬程度，分别采用12.5kPa,25kPa或50kPa；最后一级压力应大于土层的自重应力与附加应力之和，或大于上覆土层的计算压力100-200kPa,但最大压力不应小于400kPa。(8）当需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1,可采用0.5或0.25.最后一级压力应使测得的e-lgp曲线下段出现直线段。对于超固结土，应采用卸压、再加压方法来评价其再压缩特性。(9)当需要做回弹试验时，回弹荷重可由超过自重应力或超过先期固结压力的下一级荷重依次卸压至25kPa，然后再依次加荷，一直加至最后一级荷重为止。卸压后的回弹稳定标准与加压相同，即每次卸压后24h测定试样的回弹量。但对于再加荷时间，因考虑到固结已完成，稳定较快，因此可采用12h或更短的时间。(10）对于饱和试样，在试样受第一级荷重后，应立即向固结容器的水槽中注水浸没试样，而对于非饱和土样，须用湿棉纱或湿海绵覆盖于加压盖板四周，避免水分蒸发。(11)当需要预估建筑物对于时间与沉降的关系，需要测定竖向固结系数CV，或对于层理构造明显的软土需测定水平向固结系数CH时，应在某一级荷重下测定时间与试样高度变化的关系。读数时间为6s,15s,lmin,2.25min,4min，6.25min，9min，12.25min，16min,20.25min，25min，30．25min，36min，42．25min，49min，64min，100min，200min，400min，23h,24h,直至稳定为止。当测定CH时，需具备水平向固结的径向多孔环，环的内壁与土样之间应贴有滤纸。(12)当不需要测定沉降速率时，则施加每级压力后24h测定试样高度变化作为稳定标准；只需测定压缩系数的试样，施加每级压力后，每小时变形达0.0lmm时，测定试样高度变化作为稳定标准。(13）当试验结束时，应先排除固结容器内水分，然后拆除容器内各部件，取出带环刀的土样，必要时，揩干试样两端和环刀外壁上的水分，测定试验后的密度和含水率。