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1、 《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》課程實驗指導(dǎo)書 土木工程專業(yè)適用 南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院  目 錄 土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)實驗注意事項………………………………………1 實驗儀器操作細(xì)則……………………………………………………2 實驗一： 土的液限、塑限和含水量試驗………………………………3 實驗二： 顆粒分析試驗 ………………………………6 實驗三：土的壓縮試驗………………………………………………10 實驗四：土的直接剪切試驗…………………………………………12 實驗五：土的三軸剪切試

2、驗…………………………………………14 土質(zhì)學(xué)課程實驗注意事項 1、實驗前必須閱讀有關(guān)教材及本實驗指導(dǎo)書，初步了解實驗內(nèi)容要求與步驟。 2、試驗儀器有許多是易碎、易損及貴重的，應(yīng)先了解儀器性能和使用方法，然后再動手，不是本次試驗儀器不要觸摸。 3、實驗記錄應(yīng)用正楷填寫，不可潦草，并按規(guī)定準(zhǔn)確填寫試驗日期、交報告日期等。 4、各項記錄須于試驗進行時立即記下，不可另以紙條記錄，事后譽寫；詳細(xì)記錄試驗過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。 5、記錄數(shù)字若有錯誤，不得涂改，也不可用像皮擦拭，而應(yīng)在錯誤數(shù)字上劃一斜杠，將改正之?dāng)?shù)記于其旁。 6、簡單計算及必要的檢驗，應(yīng)在

3、試驗進行時算出。 7、實驗結(jié)束時，應(yīng)把實驗記錄交給指導(dǎo)教師審閱，符合要求并經(jīng)允許，方可收拾儀器結(jié)束實驗，并按實驗開始時領(lǐng)取儀器的位置，歸還儀器與工具。 8、在規(guī)定時間內(nèi)上交試驗記錄及整理的試驗成果。 9、試驗室內(nèi)不能打鬧、大聲喧嘩，注意保持公共場所。 試驗儀器操作細(xì)則 1、 試驗儀器必須愛護，防止振動、日曬、雨淋，不應(yīng)將儀器作為玩具或嬉鬧工具。 2、 使用儀器設(shè)備時，要閱讀技術(shù)說明書，熟悉技術(shù)指標(biāo)、工作性能、注意事項。 3、 儀器設(shè)備通電前，確保供電電壓符合儀器設(shè)備規(guī)定輸入電壓值。 4、 機械類設(shè)備儀器操作時用前加潤滑油，用后擦拭干凈。 5、 制取土樣的刀

4、、鋸器具要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，制取原狀土的容器體積質(zhì)量要進行試驗前校定。 6、 具體實驗按實驗規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行，認(rèn)真做好實驗數(shù)據(jù)記錄。 7、 實驗完畢，整理好實驗相關(guān)數(shù)據(jù)，并寫出文字整理和數(shù)據(jù)報告，交實驗室留檔。 8、 一切儀器工具若發(fā)生故障，應(yīng)及時向指導(dǎo)教師或?qū)嶒炇夜ぷ魅藛T回報，不得自行處理，若有損壞，遺失應(yīng)寫書面檢查，進行登記、酌情賠償。 19 實驗一 土的液、塑限和含水量試驗 學(xué) 時：2學(xué)時 實驗性質(zhì)：操作型實驗 一、目的要求： 掌握土的液、塑限和含水量試驗的基本原理，了解試驗的儀器設(shè)備，熟悉試驗方法和操作步驟，掌握液限、塑限和含水量的計算方法和試驗成果的整理

5、。 二、試驗原理： （一）、含水量試驗原理： 土樣含水量是指土樣在105℃至110℃溫度下烘干至恒重時所失去的水分質(zhì)量與烘干質(zhì)量的比值，用百分?jǐn)?shù)表示為：。式中，——代表土樣含水量（%）；m濕土質(zhì)量（g）；ms烘干土質(zhì)量（g）。 土樣在在105℃至110℃溫度下加熱，土中自由水會變成氣體揮發(fā)，土恒重后，即可認(rèn)為是干土質(zhì)量ms，揮發(fā)掉的水分質(zhì)量為水重ms=m-ms。 （二）、液限、塑限試驗原理： 粘性土隨著含水量變化，其物理狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯的變化。重塑土處于液態(tài)時在自重作用下不能保持其形狀，發(fā)生類似于液體的流動；土體處于可塑狀態(tài)，在重力作用下能保持形狀，在外力作用下將發(fā)生塑性變形

6、而不斷裂，外力消失后能保持外力消失前一時刻的形狀而不變，有一定的抗剪強度。通過給予試樣一個小的外力，在一定時間內(nèi)變形達到規(guī)定值時的含水量。塑限試驗利用土體處于可塑時，在外力下產(chǎn)生任意變形而不發(fā)生斷裂；土體處于半固態(tài)時，當(dāng)變形達到一定值（或受力較大）時發(fā)生斷裂底特點。試驗時給予一定外力，使試樣變形達到規(guī)定剛好出現(xiàn)裂縫時所對應(yīng)底含水量作為塑限含水量。 三、試驗方法： 液限測定可以采用錐式液限儀法以及液、塑限聯(lián)合測定儀法；塑限測定可以采用挫滾法以及液、塑限聯(lián)合測定儀法； 四、儀器設(shè)備： （一）、液、塑限聯(lián)合測定法儀器設(shè)備： 錐式液限儀、液、塑限聯(lián)合測定儀、毛玻璃板、調(diào)土刀、0.5mm孔徑分

7、析篩、凡士林、純水、恒溫烘箱、天平、鋁盒、干燥器、鉛絲籃等。 （二）、錐式液限儀法儀器設(shè)備： 錐式液限儀（圖1.1）、毛玻璃板、調(diào)土刀、0.5mm孔徑分析篩、凡士林、純水、恒溫烘箱、天平、鋁盒、干燥器、鉛絲籃等。 （三）、滾搓法塑限試驗儀器設(shè)備： 錐式液限儀、液、塑限聯(lián)合測定儀、毛玻璃板、調(diào)土刀、0.5mm孔徑分析篩、凡士林、純水、恒溫烘箱、天平、鋁盒、干燥器、鉛絲籃等。 五、試驗步驟： （一）、液、塑限聯(lián)合測定法試驗步驟： 圖1.1 錐式液限儀 l 本試驗宜采用天然含水率試樣，當(dāng)土樣不均勻時，采用風(fēng)干試樣，當(dāng)試樣中含有粒徑

8、大于0. 5mm的土粒和雜物時，應(yīng)過0. 5mm篩。 2 當(dāng)采用天然含水率土樣時，取代表性土樣250g；采用風(fēng)干試樣時，0. 5mm篩下的代表性土樣200g，將試樣放在橡皮板上用純水將土樣調(diào)成均勻膏狀，放入調(diào)土皿，浸潤過夜。 3 將制備的試樣充分調(diào)拌均勻，填入試樣杯中，填樣時不應(yīng)留有空隙，較干的試樣應(yīng)充分搓揉，密實地填入試樣杯中，填滿后刮平表面。 4 將試樣杯放在聯(lián)合測定儀的升降座上，在圓錐上抹一薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸住圓錐。 5 調(diào)節(jié)零點，將屏幕上的標(biāo)尺調(diào)在零位，調(diào)整升降座、使圓錐尖接觸試樣表面，指示燈亮?xí)r圓錐在自重下沉入試樣，經(jīng)5s后測讀圓錐下沉深度(顯示在

9、屏幕上)，取出試樣杯，挖去錐尖入土處的凡士林，取錐體附近的試樣不少于10g，放入稱量盒內(nèi)，測定含水率。 6 將全部試樣再加水或吹干并調(diào)勻，重復(fù)本條3至5款的步驟分別測定第二點、第三點試樣的圓錐下沉深度及相應(yīng)的含水率。液塑限聯(lián)合測定應(yīng)不少于三點。（注：圓錐入土深度宜為3~4mm，7~9mm，15~17mm。） 7 以含水率為橫坐標(biāo)，圓錐入土深度為縱坐標(biāo)在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線，如圖1.2所示。三點應(yīng)在一直線上如圖中A線。當(dāng)三點不在一直線上時，通過高含水率的點和其余兩點連成二條直線，在下沉為2mm處查得相應(yīng)的2個含水率，當(dāng)兩個含水率的差值小于2％時，應(yīng)以兩點含水率的平均值與高含水率的

10、點連一直線如圖中B線，當(dāng)兩個含水率的差值大于、等于2％時，應(yīng)重做試驗。 8 在含水率與圓錐下沉深度的關(guān)系圖上查得下沉深度為17mm所對應(yīng)的含水率為液限，查得下沉深度為10mm所對應(yīng)的含水率為10mm液限，查得下沉深度為2mm所對應(yīng)的含水率為塑限，取值以百分?jǐn)?shù)表示，準(zhǔn)確至0. 1％。 9 塑性指數(shù)應(yīng)按下式計算：。式中，——塑性指數(shù)；——液限(％)；——塑限(％)。液性指數(shù)應(yīng)按下式計算：。式中，——液性指數(shù)，計算至0. 01。 （二）、錐式儀液限試驗步驟： 1 制備試樣：可采用天然含水量土樣或風(fēng)干土樣制備。采用天然土樣時，剔除大于0.5mm土粒，取代表性土樣約200g，拌和均勻即可；

11、對風(fēng)干土樣，過0.5mm篩，取篩下土約200g，加水加至液限附近，調(diào)成糊狀，拌和均勻后密封于保濕缸中靜置24小時，使水分均勻分布。 1. 2 圓錐下沉沉深度與含水率關(guān)系曲線 2、裝土樣于調(diào)土杯中：將備好的土樣再仔細(xì)拌均一次，然后分層裝入試杯中；用手掌輕拍試杯，使杯中空氣逸出；待土樣填滿后，用調(diào)土刀抹平土面，使之與杯緣齊平。 3、放錐：（1）在平衡錐尖部分涂上一薄層凡士林，以拇指和食指執(zhí)錐柄，使錐尖與試樣面接觸，并保持錐體垂直，輕輕松開手指，使錐體在其自重作用下沉入土中；注意，放錐時在平穩(wěn)，避免產(chǎn)生沖擊力。（2）放錐15s后，觀察

12、錐體沉入土中的深度，以土樣表面與錐接觸處為準(zhǔn)；若恰為10mm（錐上有刻度標(biāo)志），則認(rèn)為這時的含水率就為液限。若錐體入土深度大于或小于10mm時，表示試樣含水率大于或小于液限；此時，應(yīng)挖去沾有凡士林的土，取出全部試樣放在調(diào)土杯中，使水分蒸發(fā)或加蒸餾水重新調(diào)勻，直至錐體下沉深度恰為10mm時為止。 有些圓錐還刻有17mm的標(biāo)志，若錐體下沉深度恰為17mm，此時的含水量即為17mm液限，等效碟式液限。 4、測液限含水率：將所測得的合格試樣，挖去沾有凡士林的部分，取錐體附近試樣少許（約15~20g）放入鋁盒中測定其含水率，此含水率即為液限。 5、平行測定：本實驗須做兩次平行測定，計算準(zhǔn)確至0.1

13、%，取其結(jié)果的算術(shù)平均值；兩次實驗的平行差值不得大于2%。 （三）、滾搓法塑限試驗步驟： 1 取0. 5mm篩下的代表性試樣100g，放在盛土皿中加水拌勻，濕潤過夜。 2 將制備好的試樣在手中揉捏至不粘手，捏扁，當(dāng)出現(xiàn)裂縫時，表示其含水率接近塑限。 3 取接近塑限含水率的試樣8～10g，用手搓成橢圓形，放在毛玻璃板上用手掌滾搓，滾搓時手掌的壓力要均勻地施加在土條上，不得使土條在毛玻璃板上無力滾動，土條不得有空心現(xiàn)象，土條長度不宜大于手掌寬度。 4 當(dāng)土條直徑搓成3mm時產(chǎn)生裂縫，并開始斷裂，表示試樣的含水率達到塑限含水率。當(dāng)土條直徑搓成3mm時不產(chǎn)生裂縫或土條直徑大于3mm時

14、開始斷裂，表示試樣的含水率高于塑限或低于塑限，都應(yīng)重新取樣進行試驗。 5 取直徑3mm有縱向裂縫的土條3—5g，測定土條的含水率。 6 本試驗應(yīng)進行兩次平行測定，兩次測定的差值小于2%，取兩次測值的平均值。 （四）、含水量試驗步驟： 1 取代表性試樣15～30g，放入鋁盒內(nèi)，迅速蓋好鋁盒蓋，稱量m1，減去鋁盒質(zhì)量m0，準(zhǔn)確至0.01g。 2 揭開盒蓋，將試樣和盒一起放入恒溫箱烘烤至恒重，溫度設(shè)定為105～110℃。粘土約需10小時左右。 3 將烘干后的試樣和鋁盒取出，蓋好盒蓋，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱鋁盒加土質(zhì)量m2。干土質(zhì)量ms=m2-m0，減去鋁盒質(zhì)量m0，準(zhǔn)確至0

15、.01g。 4 按下式計算該土樣的含水量：。 5 按前面的步驟進行兩次平行試驗，當(dāng)兩次測定的含水量差值在含水量低于40%時不大于1％，在含水量高于40%時，不大于2%時，取兩次平行試驗的平均值作為含水量。 實驗二 顆粒分析試驗 學(xué) 時：2學(xué)時 實驗性質(zhì)：操作型實驗 一、目的要求： 掌握土顆分和相對密度實驗操作方法，實驗數(shù)據(jù)分析與整理，利用試驗數(shù)據(jù)判斷土的組成，級配性質(zhì)。 二、試驗原理： （一）、篩析法顆粒分析試驗原理： 對應(yīng)于粒徑大于0.075mm的粗粒土，一般用篩析法分析土顆粒大小。篩析法是采用不同孔徑的分析篩，由上至下孔徑自大到小疊在一起。通過

16、篩析后，得到不同孔徑篩上土質(zhì)量，進而計算出粒組含量和累積含量。 （二）、比重計法顆粒分析試驗原理： 對應(yīng)于粒徑小于0.075mm的細(xì)粒土，采用比重計法。小球體在水中下沉?xí)r滿足：①小球體在水中沉降的速度是恒定的；②小球體沉降速率與球體直徑d的平方成正比。比重計法正是利用這一原理來進行顆粒分析的。 密度計是測定液體密度的儀器。它的主體是個玻璃浮泡，浮泡下端有固定的重物，使密度計能直立地浮于液體中；浮泡上為細(xì)長的刻度桿，其上有刻度數(shù)和讀數(shù)。目前，使用的有甲種密度計和乙各密度計兩種型號，本試驗采用甲種密度計。甲種密度計刻度桿上的刻度單位表示20℃時每1000cm3懸液內(nèi)所含土粒的質(zhì)量。由于受實驗

17、室多種因素的影響，若懸液溫度不是20℃時懸液的密度（或土粒質(zhì)量），必須將初讀數(shù)經(jīng)溫度校正；此外，還需進行彎液面校正、刻度校正、分散劑校正。 本試驗采用斯托可斯公式來求土粒在靜水中沉降速度；密度計法是通過測定土粒直沉降速度后求相應(yīng)的土粒直徑，如下式所示：。各符號見操作步驟中說明。 已知密度的均勻懸液在靜置過程中，由于不同粒徑土粒的下沉速度不同，粗、細(xì)顆粒發(fā)生分異現(xiàn)象。隨粗顆粒不斷沉至容器底部，懸液密度逐漸減小。密度計在懸液中之沉浮決定于懸液之密度變化。密度大時浮得高，讀數(shù)大；密度小時浮得低，讀數(shù)小。若懸液靜置一定時間t后，將密度計放入盛有懸液的量筒中，可根據(jù)密度計刻度桿與液面指示的讀數(shù)測得某

18、深度Ht(稱有效深度）處的密度，并可按式上述公式求出下沉至Ht處的最大粒徑d；同時，通過計算即可求出Ht處單位體積懸液中直徑小于d的土粒含量，以及這種土粒在全部土樣中所占的百分含量。由于懸液在靜置過程中密度逐漸減小，相隔一段時間測定一次讀數(shù)，就可以求出不同粒徑在土中之相對含量。 （三）、相對密實度試驗原理： 土的相對密度試驗是進行土的最大于密度和最小干密度試驗。最小干密度rd min（對應(yīng)最大孔隙比emax）為土樣處于最松弛狀態(tài)時的干密度（或孔隙比）。試驗時，將烘干試樣輕輕地倒入一定容積V的容器中，裝滿后稱出試驗質(zhì)量ms即可得到，再計算出emax。 最大干密度rd max（對應(yīng)最大孔隙比

19、emin）為土樣處于最密實狀態(tài)時的干密度（或孔隙比）。試驗時，將烘干試樣倒入容器中，在豎向用擊錘錘擊，側(cè)向水平震動，使試樣達到不變的體積V時，稱出試樣質(zhì)量，即可得到最大干密度，然后計算出emin。 三、儀器設(shè)備： （一）、篩析法儀器設(shè)備： 1. 分析篩：1)粗篩，孔徑為60、40、20、10、5、2mm；2)細(xì)篩，孔徑為2. 0、1. 0、0. 5、0. 25、0. 075mm。2.天平：稱量5000g，最小分度值1g；稱量1000g，最小分度值0. 1g；稱量200g，最小分度值0. 0lg。3.振篩機：篩析過程中應(yīng)能上下震動。4.其他：烘箱、研缽、瓷盤、毛刷等。 （二）、比重計法儀

20、器設(shè)備： 1．密度計：甲種密度計，刻度－5℃～50℃，最小分度值為0. 5℃。2.量筒：內(nèi)徑約60mm，容積1000mL，高約420mm，刻度0～1000mL，準(zhǔn)確至10mL。3.洗篩：孔徑0. 075mm。4.洗篩漏斗：上口直徑大于洗篩直徑，下口直徑略小于量筒內(nèi)徑。5.天平：稱量1000g，最小分度值0. 1g；稱量200g，最小分度值0. 01g。6.攪拌器：輪徑50mm，孔徑3mm，桿長約450mm，帶螺旋葉。7.煮沸設(shè)備：附冷凝管裝置。8.溫度計：刻度0～50℃，最小分度值0. 5℃。9.其他：秒表，錐形瓶(容積500mL)、研缽、木杵、電導(dǎo)率儀等。 五、試驗步驟： （一）、篩析

21、法試驗步驟： 1 按表2. 1的規(guī)定稱取試樣質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0. 1g，試樣數(shù)量超過500g時，應(yīng)準(zhǔn)確至1g。 表2. 1 取樣數(shù)量 顆粒尺寸(mm) <2 <10 <20 <40 <60 取樣數(shù)量(g) 100～300 300～1000 1000～2000 2000～4000 4000以上 2 將試樣過2mm篩，稱篩上和篩下的試樣質(zhì)量。當(dāng)篩下的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的10％時，不作細(xì)篩分析；篩上的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的10％時，不作粗篩分析。 3 取篩上的試樣倒入依次疊好的粗篩中，篩下的試樣倒入依次疊好的細(xì)篩中，進行篩析。細(xì)篩宜置于振篩機上震篩，振篩時

22、間宜為10～15min。再按由上而下的順序?qū)⒏骱Y取下，稱各級篩上及底盤內(nèi)試樣的質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0. 1 g。 4 篩后各級篩上和篩底上試樣質(zhì)量的總和與篩前試樣總質(zhì)量的差值，不得大于試樣總質(zhì)量的1％。(注：根據(jù)土的性質(zhì)和工程要求可適當(dāng)增減不同篩徑的分析篩) 5 小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比，應(yīng)按下式計算： 式中，X——小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比(％)；——小于某粒徑的試樣質(zhì)量(g)；——細(xì)篩分析時為所取的試樣質(zhì)量；粗篩分析時為試樣總質(zhì)量(g)；——粒徑小于2mm的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比(％)。 圖2

23、.3 顆粒大小分布曲線 6 以小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比為縱坐標(biāo)，顆粒粒徑為橫坐標(biāo)，在單對數(shù)坐標(biāo)上繪制顆粒大小分布曲線，見圖2.3。 7 計算級配指標(biāo)：不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)。 a、不均勻系數(shù)按下式計算：。式中，不均勻系數(shù)；限制粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的60％；有效粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的10％。 b、曲率系數(shù)按下式計算：。式中，曲率系數(shù)；顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的30％。 （二）、比重計法顆分試驗步驟： 1 試驗的試樣，宜采用風(fēng)干試樣。 2 稱取具有代表

24、性風(fēng)干試樣200—300g，過2mm篩，求出篩上試樣占試樣總質(zhì)量的百分比。取篩下土測定試樣風(fēng)干含水率。 3 將土樣拌和均勻，稱取30g的風(fēng)干土樣作為試樣，當(dāng)采用天然含水量為w土樣作為試樣時，按下式計算所需濕土質(zhì)量：為30g的風(fēng)干試樣質(zhì)量按下式計算：＝30(1+0.01w)。 4 將風(fēng)干試樣或洗，鹽后在濾紙上的試樣，倒入500mL錐形瓶，注入純水200mL，浸泡過夜，然后置于煮沸設(shè)備上煮沸，煮沸時間宜為40min。 5 試驗冷卻后，倒入進行顆分試驗用的量筒中，讓燒杯中土洗凈并全部倒入量筒中，加入4％六偏磷酸鈉10mL或10%的硅酸納，再注入純水至1000mL。 6 將攪拌器放入量

25、筒中，沿懸液深度上下攪拌1min，取出攪拌器，立即開動秒表，將密度計放入懸液中，測記0. 5、1、2、5、15、30、60、120和1440min時的密度計讀數(shù)。每次讀數(shù)均應(yīng)在預(yù)定時間前10～20s，將密度計放入懸液中。且接近讀數(shù)的深度，保持密度計浮泡處在量筒中心，不得貼近量筒內(nèi)壁。 7 密度計讀數(shù)均以彎液面上緣為準(zhǔn)，甲種密度計應(yīng)準(zhǔn)確至0. 5。每次讀數(shù)后，應(yīng)取出密度計放入盛有純．水的量筒中，并應(yīng)測定相應(yīng)的懸液溫度計準(zhǔn)確至5℃，放入或取出密度計時，應(yīng)小心輕放，不得擾動懸液。 表2.1 土粒比重校正表 土粒比重 校正值 土粒比重 校正值 土粒比重 校正值 土粒比重 校正值

26、 2.50 1.038 2.60 1.012 2.70 0.989 2.80 0.969 2.52 1.032 2.62 1.007 2.72 0.985 2.82 0.965 2.54 1.027 2.64 1.002 2.74 0.981 2.84 0.961 2.56 1.022 2.66 0.998 2.76 0.977 2.86 0.958 2.58 1.017 2.68 0.993 2.78 0.973 2.88 0.954 表2.2 懸液溫度校正表 溫度(℃) 校正值

27、 溫度(℃) 校正值 溫度(℃) 校正值 溫度(℃) 校正值 10.0 -2.0 15.0 -1.2 19.5 -0.1 25.0 +1.7 10.5 -1.9 15.5 -1.1 20.0 0.0 25.5 +1.9 11.0 -1.9 16.0 -1.0 21.0 +0.3 26.0 +2.1 11.5 -1.8 16.5 -0.9 21.5 +0.5 26.5 +2.2 12.0 -1.8 17.0 -0.8 22.0 +0.6 27.0 +2.5 12.5 -1.7 17.5 -0.

28、7 22.5 +0.8 27.5 +2.6 13.0 -1.6 18.0 -0.5 23.0 +0.9 28.0 +2.9 13.5 -1.5 18.0 -0.5 23.5 +1.1 28.5 +3.1 14.0 -1.4 18.5 -0.4 24.0 +1.3 29.0 +3.3 14.5 -1.3 19.0 -0.3 24.5 +1.5 29.5 +3.5 30.0 +3.7 表2.3 粒徑計算系數(shù)值表 溫度 密度 5 6 7 8 9 10 11 12 13

29、 14 15 16 17 2.45 0.1385 0.1365 0.1344 0.1324 0.1305 0.1288 0.1270 0.1253 0.1235 0.1221 0.1205 0.1189 0.1173 2.50 0.1360 0.1342 0.1321 0.1302 0.1283 0.1267 0.1249 0.1232 0.1214 0.1200 0.1184 0.1169 0.1154 2.55 0.1339 0.1320 0.1300 0.1281 0.1262 0.1247 0.1229 0

30、.1212 0.1195 0.1180 0.1165 0.1150 0.1135 2.60 0.1318 0.1299 0.1280 0.1260 0.1242 0.1227 0.1209 0.1193 0.1175 0.1162 0.1148 0.1132 0.1118 2.65 0.1298 0.1280 0.1260 0.1241 0.1224 0.1208 0.1190 0.1175 0.1158 0.1149 0.1130 0.1115 0.1100 2.70 0.1279 0.1261 0.1241 0.1

31、223 0.1205 0.1189 0.1173 0.1157 0.1141 0.1127 0.1113 0.1098 0.1085 2.75 0.1261 0.1243 0.1224 0.1205 0.1187 0.1173 0.1156 0.1140 0.1124 0.1111 0.1096 0.1083 0.1069 2.80 0.1243 0.1225 0.1206 0.1188 0.1171 0.1156 0.1140 0.1124 0.1109 0.1095 0.1081 0.1067 0.1047 2.8

32、5 0.1226 0.1208 0.1189 0.1182 0.1164 0.1141 0.1124 0.1109 0.1094 0.1080 0.1067 0.1053 0.1039 溫度 密度 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2.45 0.1159 0.1145 0.1130 0.1118 0.1103 0.1091 0.1078 0.1065 0.1054 0.1041 0.1032 0.1019 0.1008 2.50 0.1140 0.1125

33、 0.1111 0.1099 0.1085 0.1072 0.1061 0.1047 0.1035 0.1024 0.1014 0.1002 0.0991 2.55 0.1121 0.1108 0.1093 0.1081 0.1067 0.1055 0.1044 0.1031 0.1019 0.1007 0.0998 0.0986 0.0975 2.60 0.1103 0.1090 0.1075 0.1064 0.1050 0.1038 0.1028 0.1014 0.1003 0.0992 0.0982 0.0971

34、 0.0960 2.65 0.1085 0.1073 0.1059 0.1043 0.1035 0.1023 0.1012 0.0999 0.0988 0.0977 0.0967 0.0956 0.0945 2.70 0.1071 0.1058 0.1043 0.1033 0.1019 0.1007 0.0997 0.0984 0.0973 0.0962 0.0953 0.0941 0.0931 2.75 0.1055 0.1031 0.1029 0.1018 0.1004 0.0993 0.0982 0.0970

35、0.0959 0.0948 0.0940 0.0928 0.0918 2.80 0.1040 0.1088 0.1014 0.1003 0.0990 0.0979 0.0960 0.0957 0.0946 0.0935 0.0926 0.0914 0.0905 2.85 0.1026 0.1014 0.1000 0.0990 0.0977 0.0966 0.0956 0.0943 0.0933 0.0923 0.0913 0.0903 0.0893 備注：溫度單位為℃，密度單位為g/cm3。 8 如試驗完成后發(fā)現(xiàn)第一次讀數(shù)時

36、，下沉土粒已超過中土重的15%，將筒中土過0.075mm篩，然后按篩析法進行粗粒土的顆分試驗。 9 小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比應(yīng)按下式計算：（甲種密度計）。式中 X小于某粒徑的試樣質(zhì)量百分比(％)；試樣干質(zhì)量(g)；土粒比重校正值（查表2.1）；——懸液溫度校正值（查表2.2）；彎月面校正值；R ——甲種密度計讀數(shù)。 10 試樣顆粒粒徑按下式計算：。式中，d試樣顆粒粒徑(mm)；，查表（2.3）；η水的動力粘滯系數(shù)(kPas10)；GT℃時水的比重； 4℃時純水的密度(g／cm)；L某一時間內(nèi)的土粒沉降距離(cm)；t沉降時間(s)；g重力加速度(cm／s)。 11

37、 顆粒大小分布曲線，應(yīng)按篩析法中規(guī)定的步驟繪制，當(dāng)密度計法和篩析法聯(lián)合分析時，應(yīng)將試樣總質(zhì)量折算后繪制顆粒大小分布曲線；并應(yīng)將兩段曲線連成一條平滑的曲線。 實驗三 土的壓縮試驗 學(xué) 時：2學(xué)時 實驗性質(zhì)：操作型實驗 一、目的要求： 掌握土的壓縮試驗基本原理和試驗方法，了解試驗的儀器設(shè)備，熟悉試驗的操作步驟，掌握壓縮試驗成果的整理方法，計算壓縮系數(shù)、壓縮模量，并繪制土的壓縮曲線。 二、試驗原理： 由土力學(xué)知識知道，土體在外力作用下的體積減少是由孔隙體積減少引起的，可以用孔隙比的變化來表示。在側(cè)向不變形的條件下，試樣在荷載增量作用下，孔隙比的變化可用無側(cè)向變形條

38、件下的壓縮量公式表示為：。式中： s—土樣在作用下壓縮量（cm）；H—土樣在作用下壓縮穩(wěn)定后的厚度（cm）；—土樣厚為H時的孔隙比和在作用壓縮穩(wěn)定后（壓縮沉降量為s）的孔隙比?？紫侗葘?yīng)的壓力為，由公式（3.1）得到的表達式為：。 由上述公式可知，只要知道土樣在初始條件下：時的高度和孔隙比，就可以計算出每級荷載作用下的孔隙比。由（）可以繪出曲線。 三、試驗方法： 土的最小干密度試驗宜采用漏斗法和量筒法，土的最大干密度試驗采用振動錘擊法。 四、儀器設(shè)備： 1. 固結(jié)容器：由環(huán)刀、護環(huán)、透水板、水槽以及加壓上蓋組成（圖3. 1）。1)環(huán)刀：內(nèi)徑為61. 8mm和79. 8mm，高度為20

39、mm，環(huán)刀應(yīng)具有一定的剛度，內(nèi)壁應(yīng)保持較高的光潔度，宜涂一薄層硅脂或聚四氟乙烯；2)透水板：氧化鋁或不受腐蝕的金屬材料制成，其滲透系應(yīng)大于試樣的滲透系數(shù)。用固定式容器時，頂部透水板直徑應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)徑0.2～0.5mm；用浮環(huán)式容器時上下端透水板直徑相等，均應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)徑。 2. 加壓設(shè)備：應(yīng)能垂直地在瞬間施加各級規(guī)定的壓力，且沒有沖擊力，壓力準(zhǔn)確度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《土工儀器的基本參數(shù)及通用技術(shù)條件}GB／T15406的規(guī)定。 3. 變形量測設(shè)備：量程10mm，最小分度值為0. 01mm的百分表或準(zhǔn)確度為全量程0. 2％的位移傳感器。 圖3.1 固結(jié)儀示意圖 1－水槽；2－護環(huán)；3

40、－環(huán)刀；4－導(dǎo)環(huán)；5－透水板； 6－加壓上蓋；7－位移計導(dǎo)桿；8－位移計架；9－試樣 五、試驗步驟： 1 在固結(jié)容器內(nèi)放置護環(huán)、透水板和薄型濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀裝入護環(huán)內(nèi)，放上導(dǎo)環(huán)、試樣上依次放上薄型濾紙、透水板和加壓上蓋，并將固結(jié)容器置于加壓框架正中，使加壓上蓋與加壓框架中，乙對準(zhǔn)，安裝百分表或位移傳感器。（注：濾紙和透水板的濕度應(yīng)接近試樣的濕度。） 2 施加lkPa的預(yù)壓力使試樣與儀器上下各部件之間接觸，將百分表或傳感器調(diào)整到零位或測讀初讀數(shù)。 3 確定需要施加的各級壓力，壓力等級宜為12. 5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。第一級

41、壓力的大小應(yīng)視土的軟硬程度而定，宜用12. 5、25kPa或50kPa。最后一級壓力應(yīng)大于土的自重壓力與附加壓力之和。只需測定壓縮系數(shù)時，最大壓力不小于400kPa。 4 需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時，初始段的荷重率應(yīng)小于1，可采用0. 5或0. 25。施加的壓力應(yīng)使測得的e—logp曲線下段出現(xiàn)直線段。對超固結(jié)土，應(yīng)進行卸壓、再加壓來評價其再壓縮特性。 5 對于飽和試樣，施加第一級壓力后應(yīng)立即向水槽中注水浸沒試樣。非飽和試樣進行壓縮試驗時；須用濕棉紗圍住加壓板周圍。 6 需要進行回彈試驗時，可在某級壓力下固結(jié)穩(wěn)定后退壓，直至退到要求的壓力，每次退壓至24h后測定試樣的回彈量。

42、 7 試樣的初始孔隙比，應(yīng)按下式計算：。式中，試樣的初始孔隙比。 8 各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的單位沉降量，應(yīng)按下式計算：。式中 ——某級壓力下的單位沉降量(mm／m)；——試樣初始高度(mm)；某級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的總變形量(mm)(等于該級壓力下固結(jié)穩(wěn)定讀數(shù)減去儀器變形量)；單位換算系數(shù)。 9 各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比，應(yīng)按下式計算：。式中，各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比。 10 某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)，應(yīng)按下式計算：。式中壓縮系數(shù)(Mpa－1)；某級壓力值(MPa)。 11 某一壓力范圍內(nèi)的壓縮模量，應(yīng)按下式計算：。式中Es某壓力范圍內(nèi)的壓縮模量(MP

43、a)。 12 某一壓力范圍內(nèi)的體積壓縮系數(shù)，應(yīng)按下式計算：。某壓力范圍內(nèi)的體積壓縮系數(shù)(MPa)。 13 若采用快速加壓法時，在每小時觀察測微表讀數(shù)后即加下一級荷載；但最后一級荷重應(yīng)觀察到壓縮穩(wěn)定為止。 實驗四 土的直接剪切試驗 學(xué) 時：2學(xué)時 實驗性質(zhì)：操作型實驗 一、目的要求： 掌握土的直接剪切試驗基本原理和試驗方法，了解試驗的儀器設(shè)備，熟悉試驗的操作步驟，掌握直接剪切試驗成果的整理方法，根據(jù)土的剪切曲線計算土的內(nèi)聚力和摩擦角。 二、試驗原理： 直剪試驗中采用圓柱狀試樣，在豎直方向加法向力P，在預(yù)定剪切面上、下加一對剪力T使試樣剪切。試驗時,剪力T自

44、零開始增加,剪切位移δ也自零增加。剪破時，剪力T達到最大值Tmax，對應(yīng)剪破面上剪應(yīng)力達到抗剪強度，即：，。式中，б剪破面上的法向應(yīng)力；P、T代表法向力和剪力；剪破面上抗剪強度；試樣受最大剪力；A剪破面面積。 當(dāng)采用4個試樣,用不同的法向應(yīng)力作用于豎直方向,剪切時得到不同抗剪強度。將4組(,),在圖4.2的坐標(biāo)系中,用最小二乘法作強度線,強度線在縱坐標(biāo)上的截距為凝聚力c，與水平線的夾角為內(nèi)摩擦角。 圖4.2 直剪試驗強度曲線 三、試驗方法： 直剪試驗按法向力P和剪力T施加速度或作用時間長短分成下述三種： 1. 快剪(q)：法向力P剛加好,就快速加剪力T剪破試樣。 2. 固結(jié)快剪(

45、Cq)：法向力P作用于試樣上后,讓試樣固結(jié)排水,產(chǎn)生豎向壓縮變形，待固結(jié)穩(wěn)定后，再快速施加水平剪力使試樣剪破。要求試樣在剪切過程中來不及排水。 3. 慢剪(S)：試樣在法向力P作用下固結(jié)完成后,慢速施加水平剪力T，使試樣剪切至破壞。要求試樣在剪切過程中不產(chǎn)生孔隙水壓力。 四、儀器設(shè)備： 1．應(yīng)變控制式直剪儀(圖4. 3)：由剪切盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳動裝置、測力計、位移量測系統(tǒng)組成。 圖4.3 應(yīng)變控制式直剪儀 2．環(huán)刀：內(nèi)徑61. 8mm，高度20mm。 3．位移量測設(shè)備：量程為10mm，分度值為0. 01lmm的百分表；或準(zhǔn)確度為全量程0. 2％的傳感器。 五、試驗

46、步驟： （一） 慢剪試驗步驟 1 對準(zhǔn)剪切容器上下盒，插入固定銷，在下盒內(nèi)放透水板和濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀刃口向上，對準(zhǔn)剪切盒口，在試樣上放濾紙和透水板，將試樣小，心地推入剪切盒內(nèi)。（注：濾紙和透水板的濕度應(yīng)接近試樣的濕度。） 2 移動傳動裝置，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，依次放上傳壓板，加壓框架，安裝垂直位移和水平位移量測裝置，并調(diào)至零位或測記初讀數(shù)。 3 根據(jù)工程實際和土的軟硬程度施加各級垂直壓力，對松軟試樣垂直壓力應(yīng)分級施加，以防土樣擠出。施加壓力后，向盒內(nèi)注水，當(dāng)試樣為非飽和試樣時，應(yīng)在加壓板周圍包以濕棉紗。 圖4.4 剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線

47、 圖4.5 抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線 4 施力睡直壓力后，每1h測讀垂直變形一次。直至試樣固結(jié)變形穩(wěn)定。變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每小時不大于0. 005mm。 5 拔去固定銷，以小于0. 02mm／min的剪切速度進行剪切，試樣每產(chǎn)生剪切位移0. 2～0. 4mm測記測力計和位移讀數(shù)，直至測力計讀數(shù)出現(xiàn)峰值，應(yīng)繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時停機，記下破壞值；當(dāng)剪切過程中測力計讀數(shù)無峰值時，應(yīng)剪切至剪切位移為6mm時停機。 6 剪應(yīng)力應(yīng)按下式計算：。式中，試樣所受的剪應(yīng)力(kPa)；R測力計量表讀數(shù)(0. 01mm)。 7 以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)，繪制剪應(yīng)力與剪切

48、位移關(guān)系曲線(圖4. 4)，取曲線上剪應(yīng)力的峰值為抗剪強度，無峰值時，取剪切位移4mm所對應(yīng)的剪應(yīng)力為抗剪強度。 8 以抗剪強度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線(圖4.5)，直線的傾角為摩擦角，直線在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力。 （二） 固結(jié)快剪試驗步驟 1 試樣制備、安裝和固結(jié)，應(yīng)按慢剪試驗步驟進行。 2 固結(jié)快剪試驗的剪切速度為0. 8mm／min，使試樣在3～5min內(nèi)剪損，其剪切步驟應(yīng)按慢剪步驟進行。 3 固結(jié)快剪試驗的計算應(yīng)按慢剪中的規(guī)定進行。 4 固結(jié)快剪試驗的繪圖應(yīng)按慢剪中的規(guī)定進行。 （三） 快剪試驗步驟 1 試樣制備、安裝

49、應(yīng)按慢剪的步驟進行；安裝時應(yīng)以硬塑料薄膜代替濾紙，不需安裝垂直位移量測裝置。 2 施加垂直壓力，拔去固定銷，立即以0. 8mm／min的剪切速度按慢剪的步驟進行剪切至試驗結(jié)束。使試樣在3—5min內(nèi)剪損。 3 固結(jié)快剪試驗的計算應(yīng)按慢剪中的規(guī)定進行。 4 固結(jié)快剪試驗的繪圖應(yīng)按慢剪中的規(guī)定進行。 實驗五 土的三軸剪切試驗 學(xué) 時：2學(xué)時 實驗性質(zhì)：綜合型實驗 一、目的要求： 土的三軸剪切試驗是綜合性試驗，通過對試驗的設(shè)計，能獲得在不同的排水條件下土的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系和強度參數(shù)。通過試驗加深對土力學(xué)基本理論的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。 掌握

50、土的三軸剪切試驗基本原理和試驗方法，了解試驗的儀器設(shè)備，熟悉試驗的操作步驟，掌握三軸剪切試驗成果的整理方法，根據(jù)試驗成果繪制應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線，計算土的內(nèi)聚力和摩擦角。 二、試驗原理： 一般認(rèn)為，土體的破壞條件用莫爾－庫侖（Mohr-Coulomb）破壞準(zhǔn)則：土體在各向主應(yīng)力作用下，作用在某一應(yīng)力面上的剪應(yīng)力t與法向應(yīng)力s之比達到某一比值，土體將沿該面發(fā)生剪切破壞。莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則的表達式為：。大主應(yīng)力，小主應(yīng)力，土的粘聚力，土的內(nèi)摩擦角。 三軸剪切試驗就是根據(jù)莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則測定土的強度參數(shù)粘聚力和內(nèi)摩擦角。 三、試驗方法： 根據(jù)加載類型的不同，三軸剪切試驗又可分為三種試驗方

51、法：不固結(jié)不排水剪(UU)；固結(jié)不排水剪(CU)；固結(jié)排水剪(CU)。 四、儀器設(shè)備： 1．應(yīng)變控制式三軸儀(圖5. 1—1)：由壓力室、軸向加壓設(shè)備、周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)、軸向變形和體積變化量測系統(tǒng)組成。 2．附屬設(shè)備：包括擊樣器、飽和器、切土器、原狀土分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓膜，應(yīng)符合下圖要求：1)擊樣器(圖5. 1－2)，飽和器(圖5. 1－3)。2)切土盤、切土器和原狀土分樣器(圖5. 1－4)。3)承膜筒及對開圓模(圖5. 1—5及圖5. 1—6)。 3．天平：稱量200g，最小分度值0. 0lg；稱量1000g，最小分度值0. 1g。 4．橡

52、皮膜：應(yīng)具有彈性的乳膠膜，對直徑39. 1和61. 8mm的試樣；厚度以0. 1～0. 2mm為宜，對直徑101mm的試樣，厚度以0. 2～0. 3為宜。 圖5.1－1 應(yīng)變控制式三軸儀 圖5.1－2 擊樣器 圖5.1－3 飽和器 1－套環(huán)；2－定位螺絲；3－導(dǎo)桿；4－擊錘； 1－圓模(3片)；2－緊箍 5－底板；6－套筒；7－擊樣筒；8－底座 3－夾板；4－拉桿；5－透水板 圖5.1－4 原裝土和土盤分樣器 圖5.1－5 承膜筒 圖5.1－6 對開圓模

53、 五、試驗步驟： （一） 不固結(jié)不排水剪試驗步驟 1 試樣的安裝步驟： I 在壓力室的底座上，依次放上不透水板、試樣及不透水試樣帽，將橡皮膜用承膜筒套在試樣外，并用橡皮圈將橡皮膜兩端與底座及試樣帽分別扎緊。 Ⅱ 將壓力室罩頂部活塞提高，放下壓力室罩，將活塞對準(zhǔn)試樣中心，并均勻地擰緊底座連接螺母。向壓力室內(nèi)注滿純水，待壓力室頂部排氣孔有水溢出時，擰緊排氣孔，并將活塞對準(zhǔn)測力計和試樣頂部。 Ⅲ 將離合器調(diào)至粗位，轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪；當(dāng)試樣帽與活塞及測力計接近時，將離合器調(diào)至細(xì)位，改用細(xì)調(diào)手輪，使試樣帽與活塞及測力計接觸，裝上變形指示計，將測力計和變形指示計調(diào)至零位。 Ⅳ 關(guān)排水閥

54、，開周圍壓力閥，施加周圍壓力。 2 剪切試樣應(yīng)按下列步驟進行： I 剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0. 5％～1. 0％。 Ⅱ 啟動電動機，合上離合器，開始剪切。試樣每產(chǎn)生0. 3％～0. 4％的軸向應(yīng)變(或0. 2mm變形值)，測記一次測力計讀數(shù)和軸向變形值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3％時，試樣每產(chǎn)生0. ％～0. 8％的軸向應(yīng)變(或o．5mm變形值)，測記一次。 Ⅲ 當(dāng)測力計讀數(shù)出現(xiàn)峰值時，剪切應(yīng)繼續(xù)進行到軸向應(yīng)變?yōu)?5％～20％。 Ⅳ 試驗結(jié)束，關(guān)電動機，關(guān)周圍壓力閥，脫開離合器，將離合器調(diào)至粗位，轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，將壓力室降下，打開排氣孔，排除壓力室內(nèi)的水，拆卸壓力室罩，拆除試樣，描

55、述試樣破壞形狀，稱試樣質(zhì)量，并測定含水率。 3 軸向應(yīng)變應(yīng)按下式計算：。式中，軸向應(yīng)變(％)；剪切過程中試樣的高度變化(mm)；試樣初始高度(mm)。 4 試樣面積的校正i應(yīng)按下式計算：。式中，試樣的校正斷面積()；試樣的初始斷面積()。 5 主應(yīng)力差應(yīng)按下式計算：。式中，主應(yīng)力差(kPa)；大總主應(yīng)力(kPa)；小總主應(yīng)力(kPa)；C測力計率定系數(shù)(N／0. 01mm或N／mV)；R ——測力計讀數(shù)(0. 01mm)；10單位換算系數(shù)。 圖 5.2 主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 5.3 不固結(jié)不排水剪強度包線 6 以主應(yīng)力差為縱坐標(biāo)，軸向

56、應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)；繪制主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線(圖5. 2)。取曲線上主應(yīng)力差的峰值作為破壞點，無峰值時，取15％軸向應(yīng)變時的主應(yīng)力差值作為破壞點。 7 以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，怯向應(yīng)力為橫坐標(biāo)，在橫坐標(biāo)軸以破壞時的為圓心，以為半徑，在應(yīng)力平面上繪制破損應(yīng)力圓，并繪制不同周圍壓力下破損應(yīng)力圓的包線，求出不排水強度參數(shù)(圖5. 3)。 （二） 固結(jié)不排水剪試驗步驟 1 試樣的安裝步驟： Ⅰ 開孔隙水壓力閥和量管閥，對孔隙水壓力系統(tǒng)及壓力室底座充水排氣后，關(guān)孔隙水壓力閥和量管閥。壓力室底座上依次放上透水板、濕濾紙、試樣、濕濾紙、透水板，試樣周圍貼浸水的濾紙條7～9條。將橡皮膜用承膜筒套在試

57、樣外，并用橡皮圈將橡皮膜下端與底座扎緊。打開孔隙水壓力閥和量管閥，使水緩慢地從試樣底部流入，排除試樣與橡皮膜之間的氣泡，關(guān)閉孔隙水壓力閥和量管閥。打開排水閥，使試樣帽中充水，放在透水板上，用橡皮圈將橡皮膜土端與試樣帽扎緊，降低排水管，使管內(nèi)水面位于試樣中心以下20～40cm，吸除試樣與橡皮膜之間的余水，關(guān)排水閥。需要測定土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系時，應(yīng)在試樣與透水板之間放置中間夾有硅脂的兩層圓形橡皮膜，膜中間應(yīng)留有直徑為lcm的圓孔排水。 Ⅱ 壓力室罩安裝、充水及測力計調(diào)整應(yīng)按不固結(jié)不排水的步驟進行。 2 試樣排水固結(jié)應(yīng)按下列步驟進行： Ⅰ 調(diào)節(jié)排水管使管內(nèi)水面與試樣高度的中心齊平，測記排水

58、管水面讀數(shù)。 Ⅱ 開孔隙水壓力閥，使孔隙水壓力等于大氣壓力，關(guān)孔隙水壓力閥，記下初始讀數(shù)。 Ⅲ 將孔隙水壓力調(diào)至接近周圍壓力值，施加周圍壓力后，再打開孔隙水壓力閥，待孔隙水壓力穩(wěn)定測定孔隙水壓力。 Ⅳ 打開排水閥。固結(jié)完成后，關(guān)排水閥，測記孔隙水壓力和排水管水面讀數(shù)。 Ⅴ 微調(diào)壓力機升降臺，使活塞與試樣接觸，此時軸向變形指示計的變化值為試樣固結(jié)時的高度變化。 3 剪切試樣應(yīng)按下列步驟進行： Ⅰ 剪切應(yīng)變速率粘土宜為每分鐘應(yīng)變0. 05％～0. 1％；粉土為每分鐘應(yīng)變0. 1％～0. 5％。 Ⅱ 將測力計、軸向變形指示計及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零。 Ⅲ 啟動電動機

59、，合上離合器，開始剪切。測力計、軸向變形、孔隙水壓力應(yīng)按不固結(jié)不排水中的步驟進行測記。 Ⅳ 試驗結(jié)束，關(guān)電動機，關(guān)各閥門，脫開離合器+將離合器調(diào)至粗位，轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，將壓力室降下，打開排氣孔，排除壓力室內(nèi)的水，拆卸壓力室罩，拆除試樣，描述試樣破壞形狀，稱試樣質(zhì)量，并測定試樣含水率。 4 試樣固結(jié)后的高度，應(yīng)按下式計算：。式中，試樣固結(jié)后的高度(cm)；試樣固結(jié)后與固結(jié)前的體積變化()。 5 試樣固結(jié)后的面積，應(yīng)按下式計算：。式中，試樣固結(jié)后的斷面積()。 6 試樣面積的校正，應(yīng)按下式計算：。式中，。 7 主應(yīng)力差按不固結(jié)不排水試驗中給出的公式計算。 8 有效主應(yīng)力比應(yīng)按

60、下式計算： Ⅰ 有效大主應(yīng)力：。式中，有效大主應(yīng)力(kPa)；孔隙水壓力(kPa)。 Ⅱ 有效小主應(yīng)力：。式中，——有效大主應(yīng)力(kPa)。 Ⅰ 有效主應(yīng)力比：。 9 孔隙水壓力系數(shù)，應(yīng)按下式計算： Ⅰ 初始孔隙水壓力系數(shù)：。式中，B初始孔隙水壓力系數(shù)；施加周圍壓力產(chǎn)生的孔隙水壓力(kPa)。 Ⅱ 破壞時孔隙水壓力系數(shù)：。式中，破壞時的孔隙水壓力系數(shù)；試樣破壞時，主應(yīng)力差產(chǎn)生的孔隙水壓力(kPa)。 10 主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線，應(yīng)按不固結(jié)不排水中的規(guī)定繪制 11 以有效應(yīng)力比為縱坐標(biāo)，軸向應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)，繪制有效應(yīng)力比與軸向應(yīng)變曲線(圖5. 4)。 12

61、 以孔隙水壓力為縱坐標(biāo)，軸向應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)，繪制孔隙水壓力與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線(圖5. 5)。 13 以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，繪制有效應(yīng)力路徑曲線(圖5. 6)。并計算有效內(nèi)摩擦角和有效粘聚力。 圖5.4 有效應(yīng)力比與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線 圖5.5 孔隙水壓力與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線 圖5.6 應(yīng)力路徑曲線 Ⅰ 有效內(nèi)摩擦角：。式中，有效內(nèi)摩擦角()；應(yīng)力路徑圖上破壞點連線的傾角()。 Ⅱ 有效粘聚力：。式中，有效粘聚力(kPa)；d 應(yīng)力路徑上破壞點連線在縱軸上的截I~(kPa)。 14以主應(yīng)力差或有效主應(yīng)力比的峰值作為破壞點，無峰值時，以有效應(yīng)力路徑的密集點或軸

62、向應(yīng)變15％時的主應(yīng)力差值為破壞點，按固結(jié)不排水中的規(guī)定繪制破損應(yīng)力圓及不同圍壓力下的破損應(yīng)力圓包線，并求出總應(yīng)力強度參數(shù)；有效內(nèi)摩擦角和有效粘聚力，應(yīng)以為圓心，為半徑繪制有效破損應(yīng)力圓確定(圖 5. 7)。 圖5.7 固結(jié)不排水剪強度包線 （三） 固結(jié)排水剪試驗步驟 1 試樣的安裝、固結(jié)、剪切應(yīng)按固結(jié)不排水中的步驟進行。但在剪切過程中應(yīng)打開排水閥。剪切速率采用每分鐘應(yīng)變0. 003％～0. 012％。 2 試樣固結(jié)后的高度、面積，應(yīng)按固結(jié)不排水給出的公式進行計算。 3 剪切時試樣面積的校正，應(yīng)按下式計算：。式中，剪切過程中試樣的體積變化()；剪切過程中試樣的高度變化(cm)。 4 主應(yīng)力差、有效應(yīng)力比及孔隙水壓力系數(shù)按不固結(jié)不排水中給出公式進行計算。 5 主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線應(yīng)按不固結(jié)不排水中的規(guī)定繪制。 6 主應(yīng)力比與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線應(yīng)按固結(jié)不排水中的規(guī)定繪制。 7 以體積應(yīng)變?yōu)榭v坐標(biāo)，軸向應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)，繪制體應(yīng)變與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線。 8 破損應(yīng)力圓，有效內(nèi)摩擦角和有效粘聚力應(yīng)按固結(jié)不排水試驗中的步驟繪制和確定(圖5. 8)。 圖5.8 固結(jié)排水剪強度包線