土工试验指导书

土力学试验指导书Guidetosoilmechanicstesting（第一版）主编：陈辉，李和志土木工程学院土木实验中心土力学试验实验须知1、实验前必须阅读本实验指导书，初步了解实验内容要求与步骤。2、试验仪器有许多易碎、易损及贵重的，应先了解仪器性能和使用方法，然后再动手，不是本次试验的仪器设备不要触摸。3、试验记录应认真填写，并按规定准确填写试验日期、准时上交实验报告。4、各项记录须于试验进行时立即记下，不可另以纸条记录；详细记录试验过程中出现的异常现象。5、严格遵守实验室有关实验制度。-I-目录1试样的制备及饱和..........................................................................................................11.1试样的制备..................................................................................................................11.2试样的饱和..................................................................................................................52含水率试验.........................................................................................................................7酒精燃烧法........................................................................................................................73界限含水率试验............................................................................................................10液、塑限联合测定法....................................................................................................104给定密度试样的强度试验.......................................................................................14-1-1试样的制备及饱和【试验所需设备】1、细筛：孔径0.5mm、2mm。2、洗筛：孔径0.075mm。3、台秤和天平：称量10kg，昀小分度值5g；称量5000g，昀小分度值1g；称量1000g，昀小分度值0.5g；称量500g，昀小分度值0.1g；称量200g，昀小分度值0.01g。4、环刀：不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm。5、击样器：如图1-1所示。6、压样器：如图1-2所示。7、抽气设备：应附真空表和真空缸。8其他：包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。1-定位环；2-导杆；3-击锤；4-击样筒；5-环刀；6-底座；7-试样图1-1击样器1-活塞；2-导筒；3-护环；4-环刀；5-拉杆；6-试样图1-2压样器1.1试样的制备土样制备程序是试验工作的第一质量要素。为保证试验成果的可靠性和试验数据的可比性，必须统一土样和试样的制备方法和程序。扰动土的土样制备包括：风干、碾散、过筛、均刀后贮存等土样预备程序和-2-击实、饱和等试样制备程序。原状土的土样制备包括：开启、切取等。这些步骤正确与否，都会直接影响试验成果。【试验目的及原理】1、试验目的：通过本试验的学习，掌握试样由某一含水率制备成另一含水率的制备方法。此外，还需掌握制备某一密度试样的制备方法。2、试验原理：将试样辗散，测量其含水率。根据已知试样的含水率，计算配制另一含水率时所需加入的水质量，使用喷壶在试样表面洒水并搅拌均刀，润湿一昼夜。计算制备某一干密度所需施加的土样，并利用击样法、压实法或击实法制备试样。【试验类型及学时】本试验为验证型试验，学时分配建议为1学时。【试验步骤】一、原状土试样制备①将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取出土样。检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。②根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。③从余土中取代表性试样测定含水率。二、扰动土样的备样1、细粒土的备样①将扰动土样进行土样描述。如颜色土类气味及夹杂物等；如有需要，将扰动土充分拌刀取代表性土样进行含水率测定。②将块状扰动土放在橡皮板上用木碾或利用碎土器碾散（勿压碎颗粒）；如水量较大时，可先风干至易碾散为止。③根据试验所需土样数量，将碾散后的土样过筛。物理性试验土样如液限、-3-塑限、缩限等试验，过0.5mm筛；物理性及力学性试验，土样过2mm筛；击实实验土样，过5mm筛。过筛后用四分对角取样法或分砂器，取出足够数量的代表性土样，分别装入玻璃缸内，标以标签，以备各项试验之用。对风干土，需测定风干含水率。④为配制一定含水率的土样，取过2mm筛的足够试验用的风干土1~5kg，平铺在不吸水的盘内，按式（1-1）计算所需的加水量，用喷雾器喷洒预计的加水量，静置一段时间，然后装入玻璃缸内盖紧，润湿一昼夜备用（砂性土润湿时间可酌情减短）。01000.01()10.01wmmωωω=×−+（1-1）式中：wm-制备试样所需的加水量，g；0m-湿土（或风干土）质量，g；0ω-湿土（或风干土）含水率，%；1ω-制样要求的含水率，%。⑤测定湿润土样不同位置的含水率（至少2个以上），要求差值不大于±1%。2、粗粒土的备样①对砂及砂砾土，按四分法或分砂器细分土样，然后取足够试验用的代表性土样供作颗粒分析试验用，其余过5mm筛。筛上和筛下土样分别贮存，供作比重及昀大和昀小孔隙比等试验用。取一部分过2mm筛的土样供作力学性试验用。②如有部分粘土依附在砂砾石上面，则先用水浸泡，将浸泡过的土样在2mm筛上冲洗，取筛上及筛下代表性的土样供作颗粒分析试验用。③将冲洗下来的土浆风干至易碾散为止，再按细粒土的备样中的第2~5步规定进行备样。三、扰动土试样的制备扰动土试样的制备，视工程实际情况，分别采用击样法、击实法和压样法。1、击样法①根据环刀的容积及所要求的干密度、含水率，按式（1-2）计算试样的用量，制备湿土样。1(10.01)dmVρω=+（1-2）-4-式中：m-所需加入湿土的质量；dρ、1ω-分别为所需制备试样的干密度及含水率；V-环刀的体积。②将湿土倒入预先装好的环刀内，并固定在底板上的击实器内，用击实方法将土击入环刀内。③取出环刀，称环刀土总量，并满足制备试样密度与制备标准的差值及一组平行试验试样间的密度差均在0.02g/cm3。2、击实法①根据试样所要求的干密度、含水率，计算土样的用量，并制备湿土样。②用《击实试验》击实程序，将土样击实到所需的密度，用推土器推出。③将试验用的切土环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下，放在土样上。用切土刀将土样切削成稍大于环刀直径的土柱。然后，将环刀垂直向下压，边压边削，至土样伸出环刀为止。削去两端余土并修平。擦净环刀外壁，称环刀、土总量，准确至0.1g，并测定环刀两端削下土样的含水率。3、压样法①按上述方法制备湿土样，称出所需的湿土量。将湿土倒入预先装好环刀的压样器内，拂平土样表面，以静压力将土压入环刀内。②取出环刀，称环刀、土总量，并满足制备试样密度与制备标准的差值及一组平行试验试样间的密度差均在0.02g/cm3。-5-1.2试样的饱和试样的饱和宜根据土样的透水性能，分别采用下列方法：1、粗粒土采用浸水饱和法2、渗透系数大于10-4cm/s的细粒土，采用毛细管饱和法；渗透系数小于、等于10-4cm/s的细粒土，采用抽气饱和法。【试验目的及原理】1、试验目的：通过本试验的学习，掌握试样饱和的方法及计算试样饱和度的方法。2、试验原理：利用真空泵使试样孔隙中的气压变为负压力，引入的清水在压力差的作用下，注入试样，使得试样饱和。【试验类型及学时】本试验为验证型试验，学时分配建议为1学时。【试验步骤】一、毛细管饱和法1、选用框式饱和器（如图1-3a所示），试样上、下面放滤纸和透水板，装入饱和器内，并旋紧螺母。（a）框式饱和器（b）重叠式饱和器1-夹板；2-透水板；3-环刀；4-拉杆图1-3饱和器2、将装好的饱和器放入水箱内，注入清水，水面不宜将试样淹没，关箱盖，-6-浸水时间不得少于两昼夜，使试样充分饱和。3、取出饱和器，松开螺母，取出环刀，擦干外壁，称环刀和试样的总质量，并计算试样的饱和度。当饱和度低于95%时，应继续饱和。1-饱和器；2-真空缸；3-橡皮塞；4-二通阀；5-排气管；6-管夹；7-引水管；8-盛水器；9-接真空泵图1-4真空饱和装置二、抽气饱和法1、选用重叠式（如图1-3b所示）或框式饱和器和真空饱和装置（如图1-4所示）。在叠式饱和器下夹板的正中，依次放置透水板、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水板、如此顺序重复，由下向上重叠至拉杆高度，将饱和器上夹板盖好后，拧紧拉杆上端的螺母，将各个环刀在上、下夹板间夹紧。2、将装有试样的饱和器放入真空缸内，在真空缸和盖之间涂一薄层凡士林，盖紧缸盖。3、关管夹、开二通阀，将真空缸与真空泵接通，启动真空泵，抽除缸内及土中气体。当真空压力表读数接近当地一个大气压力值时后，继续抽气，黏质土约1h，粉质土约0.5h后，稍微开启管夹，使清水由引水管徐徐注入真空缸内。在注水过程中，应调节管夹，使真空表上的数值，基本上保持不变。4、待饱和器完全淹没水中后，即停止抽气。将引水管自水缸中提出，开管夹令空气进入真空缸内，静置一定时间，借大气压力使试样饱和。5、取出饱和器，松开螺母，取出环刀，擦干外壁，称环刀和试样的总质量，并计算试样的饱和度。当饱和度低于95%时，应继续饱和。-7-2含水率试验含水率指的是土中水的质量与土粒质量之比，常以百分数表示，计算结果准确至0.1%。即100%wsmmω=×（2-1）式中，wm-土中水的质量，g；sm-土粒质量，g；ω-土的含水率，%。含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干湿状态，是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本参数，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。测量试样含水率的方法主要有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中，烘干法为室内试验的标准方法，酒精燃烧法为工地快速简易测定方法。在此仅介绍酒精燃烧法。酒精燃烧法【试验目的及原理】1、试验目的：通过本试验的学习，要求学生熟练掌握用酒精燃烧法测定土的含水率的试验方法。2、试验原理：利用酒精多次在土上燃烧，使土中水分蒸发，将土烤干；通过测定烤干前后土样的质量，求得该土样的含水率。【试验适用范围】本实验方法是工地上常用的快速测定方法，适用于快速简易测定细粒土（含有机质的除外）的含水率。【试验类型及学时】本试验为验证型实验项目，学时分配建议为1学时。【试验所需设备】1、称量盒（2~3个）2、天平（精度0.01g）3、工业酒精（纯度95%）-8-4、滴管、火柴、调土刀【试验步骤】1、取称量盒，清理干净称量盒后记录其编号并称其质量，准确至0.01g。2、取代表性试样（粘质土5-10g，砂类土20-30g），放人称量盒内，称称量盒+湿土质量，准确至0