1、土工試驗指導書及實驗報告書編 者：陳海玉適用課程：土力學 土力學與地基基礎2012.6土工試驗指導書第一章 含水率試驗第一節 概述土體含水率（）是土的物理性質指標之一。土體含水率高低與粘性土的強度和壓縮具有密切的關系。土體在各種狀態下的含水率是計算其它物理性質指標、測量其它物理狀態指標的最基本試驗。第二節 試驗原理土樣含水率是指土樣在105至110的溫度下烘干至恒重時所失去的水分質量與烘干土質量的比值，用百分數表示。即： （1-1）式中：土樣含水率（%）； 濕土質量，單位：克（g）；烘干土質量，單位：克（g）。含水率試驗的室內試驗方法以烘干法為標準方法。在野外，如條件不滿足可依土的性質和工作條

2、件選用如下試驗方法：1 酒精燃燒法；2 比重法（適用于砂性土）；3 實容積法（適用于粘性土）；4 炒干法（適用于礫質土）。含水率試驗的上述方法在水中還會發生水解適用于無機土（有機質含量低于5%），對于有機質土和有機土，在溫度較高時會發生分解，使測得的含水率偏高，從而造成試驗誤差。有機質含量超過5%的有機質土和有機土，含石膏和硫酸鹽礦物的土，因這些礦物晶體中含結晶水，因此需采用6570溫度將土烘干至恒重，測量其含水率。上述各種試驗方法都是利用水在加溫后逐漸變成水蒸氣的性質。加熱一定時間后，在溫度不高于110時，土中自由水全部變成氣體揮發，之后土重不再發生變化，即處于恒重狀態。這時揮發掉的水重。土

3、恒重即認為是干土質量。對粘性土，實際上是土粒質量與強結合水質量之和，因強結合水需要溫度高于120才能析出，故將其作為固體顆粒的一部分。第三節 烘干法測定含水率一、儀器設備烘干法儀器設備主要包括：1恒溫烘箱：一般要求在50200范圍內能在任一點保持一定恒溫范圍。最常用的恒溫范圍在105110，控制溫度的精度高于2；2天平：200g，感量0.01g。常用天平分機械天平和電子天平兩類；3附屬設備：鋁盒（稱量盒）、干燥器、鉛絲籃、溫度計等。二、操作步驟烘干法含水率試驗操作主要步驟包括：1取代表性試樣1530g，對于礫類土，取100g以上試樣。放入鋁盒內，迅速蓋好盒蓋，稱量，準確至0.01g，稱量結果減

4、去鋁盒質量，得到濕土質量；2揭開鋁盒蓋，將試樣和鋁盒一起放入恒溫烘箱，在溫度105110下烘至衡重。在設定溫度下烘至恒重所需時間由土類和烘箱構造決定。一般砂土約需12小時，粉土和粉質粘土約68小時，粘土約10小時，有機質土用6570烘干需48小時以上；3將烘干后的試樣和鋁盒取出，蓋好鋁盒蓋后，放入干燥器內冷卻至室溫后，稱鋁盒加土質量，準確至0.01g。計算干土質量；4按下式計算該試樣的含水率： （1-2）5按前面的步驟進行兩次平行試驗，當兩次測定含水率的差值在允許的范圍內時，取其算術平均值作為該土樣的含水率。兩次測定的差值允許范圍為：含水率低于40%時，不得大于1%；含水率高于40%時，不得大

5、于2%。本允許范圍是對均質土而言，對原狀土由于非均質，樣筒上下水在重力作用下重新分布使含水率差值增大，可適當放寬平行試驗差值允許范圍。三、試驗記錄試驗記錄包括土樣描述、試驗過程說明和記錄表格三個主要組成部分。試樣描述內容有：1.土樣顏色；2.土樣初步定名；3.土質均勻性及是否含有機質等。試驗過程說明通常有：1.取樣位置；2.試驗方法；3.試驗條件（如烘干法試驗的溫度、時間、試驗設備等）。含水率試驗記錄表格見表1-1所示。在填寫原始記錄表格過程中，要求使用黑色圓珠筆或鋼筆填寫，特別注意嚴禁隨意涂改試驗記錄，對于書寫錯誤，用細線杠去錯誤數字（要能清楚看出錯誤數字），把正確數字寫在旁邊，試驗人員要簽

6、章。第二章 密度試驗第一節 概述土體的密度是土體直接測量所得的物理性質指標之一。土體密度大小與土的松緊程度、壓縮性、抗剪強度等均有密切聯系。土體密度是計算地基自重應力的重要參數。密度測試還是土體相對密實度等物理指標的測試方法。單位體積土體質量叫土的密度，定義式為： （2-1）式中：土樣密度，單位g/cm3； 土樣質量，單位g； 土樣體積，單位cm3。實驗室內直接測量的密度為濕密度（對原狀土稱作天然密度），用表示。工程中常用的土體在不同狀態下的密度有干密度（）、飽和密度（）、浮密度等。與密度相對應的常用指標容重的定義為單位體積土體的重量。定義式為： （2-2）式中：土樣容重，單位，工民建規范稱作

7、重度； g重力加速度，一般取9.81m/s2；其余符號同前。與不同狀態下土的密度對應的不同狀態土的容重分別記作：干容重、飽和容重、浮容重。本章介紹濕密度的實驗室測定方法。第二節 試驗原理根據公式（2-1），密度試驗方法即包括測定試樣體積和質量。試驗時，將土充滿給定容積的容器，然后稱取該體積土的質量。或者反過來，測定一定質量的土所占的體積。前者最常用的有環刀法、灌砂法、灌水法等。第三節 環刀法一、儀器設備環刀法測試土的密度需要如下設備：1環刀：內徑6.18cm，高2cm。體積定期校正為恒值，常用環刀體積為60cm3；2天平：稱量200g，感量0.01g。也可用稱量1000g，感量0.1g的天平。

8、3附加設備：切土刀，鋼絲鋸，凡士林等。二、操作步驟1取原狀土或制務的擾動土樣，整平兩端，將環刀內壁涂一薄層凡士林，刃口向下放在土樣上，將環刀垂直向下壓至約刃口深處，用切土刀（或鋼絲鋸）將土樣切成略大于環刀直徑的土柱后，邊壓邊削，直至土樣伸出環刀頂部，將兩端余土削平；42用切下的代表性土樣測定含水率；3擦凈環刀外壁，稱環刀加土的質量，準確至0.1g；4按下式計算試樣密度和干密度： （2-3） （2-4）式中：試樣密度，單位g/cm3；試樣干密度，單位g/cm3；環刀加試樣質量，單位g；環刀質量，單位g；環刀容積，單位cm3；試樣含水率，單位%。5按1至4的步驟進行兩次平行測定，其平行差不得大于0

9、.03g/cm3，取其算術平均值作為試驗結果。三、試驗記錄環刀法測定土的密度記錄格式及成果可參考附表2-1。第三章 顆粒分析試驗（不做）第一節 概述顆粒分析試驗是測定干土中各粒組含量占該土總質量的百分數。土的顆料大小、級配和粒組含量是土的工程分類的重要依據。土粒大小與土的礦物組成、力學性質、形成環境等均有直接聯系。因此，土的顆料大小是土的重要特征。顆粒分析試驗是土工基本試驗之一，其成果的準確性常影響土工建筑物設計方案甚至穩定性。第二節 試驗原理土粒的粒徑變化范圍非常大（粒徑由大于60mm到小于0.002mm），故對不同的粒組采用不同的試驗方法：粗粒組一般用篩析法，細粒組采用密度計法或移液管法。

10、不同的試驗方法其試驗原理也不同。一、 粗粒組篩析法試驗原理對于粒徑大于0.075mm的粗粒土，一般采用篩析法分析土的顆粒大小。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。試驗時，取質量為的干土放入最上的篩里，通過篩析后，得到不同孔徑篩上土質量，進而計算出粒組含量和累積含量。二、 粗粒組密度計法試驗原理司篤克斯（Stocks）研究微小球體在水中下沉時，發現球體的運動近似滿足如下規律；1小球體在水中沉降的速率是恒定的；2小球體沉降速率大小與球體直徑的平方成正比。上述規律可用下式表示： （4-1）式中：顆粒直徑，mm；顆粒沉降速率，cm/s；4時水的密度，；水溫時水的比重；水溫時水的

11、動力粘滯系數，；土粒比重；重力加速度，。由式（4-1）知，顆粒比重一定時，顆粒愈大，在水中沉降的速率愈快。現將一定質量的土與水攪拌成總體積為的均勻懸液，然后觀察懸液中顆粒下沉情況和懸液濃度的變化。為研究方便，取距懸液表面為的薄層來分析，如圖41所示。試驗開始時（時刻），懸液均勻，懸液中自上至下各粒組均勻分布，然后土粒開始下沉，大顆粒下沉比較快，細顆粒下沉比較慢。設在時刻，的顆粒剛好從懸液表面下沉到層，那么該時刻在層中，沒有的顆粒，而的顆粒濃度與起始時刻(相同)。因此，如果我們已知，則顆粒下沉速度為： （4-2）將（4-2）代入（4-1）得： （4-3）式中：粒徑計算系數與懸液溫度和土粒比重有關

12、，可由圖4-6查出。式（4-3）將測量粒徑的問題轉化為測定任一時刻及相應落距的問題。在密度計法顆粒分析試驗中，不固定，而是測量時刻密度計讀數，將定義為密度計在液面讀數至密度計浮泡形心距離，與的關系可通過密度計率定獲得。現在若再算出的顆粒占總土質量百分含量，問題就解決了。由于時刻，距懸液表面為的層中，只有的顆粒存在，的顆粒濃度為零，的顆粒濃度與起始時刻（）相同。如果測出時刻層中的顆粒濃度，可以算出量筒中的顆粒質量為： （4-4）密度計法量測層（密度計形心處）的密度，密度與濃度成正比，見式（4-6）和（4-7）所示。在移液管法試驗中，時刻，在層中吸取的懸液，烘干后得到土粒質量為，則可計算出土粒濃度

13、為：。然后由式（4-4）計算的顆粒質量。移液管法計算土粒粒徑的方法與密度計法相同。 我們知道，量筒中土粒總質量為，因此，的顆粒百分含量為： （4-5）式中：的顆粒百分含量（）； 量筒中的顆粒質量（g）； 量筒中土粒總質量（g）； 的顆粒濃度（g/cm3）； 量筒中懸液體積（cm3）。 密度計浮泡形心處懸液濃度與密度計讀數的關系為：甲種密度計： （4-6）乙種密度計： （4-7）式中：懸液體積（規范規定）；土粒比重（若未做比重試驗，對粘土及粉質粘土可取2.70，砂土及粉土可取2.65）； 20時水的比重（）；時刻經校正后的密度計讀數，見試（4-10）。第三節 篩析法一、儀器設備篩析法試驗儀器主要

14、包括：1分析篩，分析篩據孔徑大小分粗篩和細篩兩類：土工試驗中常用的粗篩一般為圓孔，孔徑為100，80，60，40，20，10，5，2mm；細篩一般為方孔，等效孔徑為2.0，1.0，0.5，0.25，0.10，0.075mm。不同國家和不同部門使用的分析篩孔徑大小分級有些差別；2分析天平，分析天平依稱量范圍和精度需要兩種：（1）稱量10kg，感量1g，（2）稱量1000g，感量0.1g；3搖篩機，規范規定搖篩機能夠在水平方向搖振，垂直方向拍擊。搖振次數為100200次/分鐘，拍擊次數為5070次/分鐘；4輔助設備，輔助設備包括：烘箱、量筒、漏斗、瓷杯、研缽、瓷盤、毛刷、匙、木碾、白紙等。二、操作

15、步驟篩析法試驗步驟包括：1從風干的松散土樣中，用四分法取土。取土數量按表4-1執行；表4-1 篩分法取土數量最大粒徑（mm）取樣質量（g）10030030090010002000200040004000以上2將試樣過2mm篩，分別稱出篩上和篩下土質量。取2mm篩上土倒入依次疊好的粗篩的最上層篩中，取2mm篩下土倒入依次疊好的細篩的最上層篩中（分析篩自上至下孔徑自大至小疊放）。用搖篩機充分篩析至各篩上土粒直徑大于篩孔孔徑，一般搖篩1530min；3由最大孔徑篩開始，順序將各篩取下，將留在各篩上的土分別稱量，準確至0.1g。各篩上土質量之和與總土質量之差不得大于總土質量的l；4計算粒組含量和累積含

16、量，畫出級配曲線，得到各特征粒徑，分析土的級配，據規范定名。三、篩析法計算公式1粒組含量： （4-8）2累積含量： （4-9）式中：某粒組百分含量（）； 小于某粒徑土粒占總土質量百分含量（）； 試樣總質量（g）； 某粒組土粒質量（g）； 小于某粒徑土粒質量（g）。四、試驗記錄及試驗成果篩析法試驗記錄及試驗成果包括：1篩析法試驗記錄表，見表4-2；2顆粒大小級配曲線（累積分布曲線），見圖4-2；3獲得特征粒徑、，計算曲率系數、不均勻系數；4據土的分類標準給土分類定名。第四章 界限含水率（稠度）試驗第一節 概 述界限含水率試驗主要內容是測試細粒土的液限含水率（L）和塑限含水率（P），簡稱液限和塑限

17、，由此獲得塑性指數Ip=LP、液性指數Il=（P）/IP，由L和IP利用塑性圖上對土進行分類和利用IL判斷天然土所處的狀態，其次是測試土的縮限S。本章僅介紹液限和塑限的試驗方法。粘性土隨著含水率的變化，其物理狀態和力學性質也發生明顯的變化。如圖5-1所示。土體在不同含水率下可能處于如下不同的狀態：1、液態：土體重塑后，在自重作用下不能保持其形狀，發生類似于液體的流動現象。同乎沒有強度；2、可塑態：土體重塑后，在自重作用下，能保持其形狀。在外力作用下，將發生持續的塑性變形而不產生斷裂，外力消失后，即保持外力消失前那一時刻的形狀不變。有一定的抗剪強度；3、半固態：在較小的外力作用下，產生彈性變形為

18、主的變形，當外力超過一定值后，土體發生斷裂。土體體積隨含水率減小而減小；4、固態：變形性質類似于半固態，但其體積趨于穩定，不隨含水率變化而變化。我們把液態與可塑態分界處的含水率叫液限含水率（簡稱液限，記作i），可塑態與半固態分界處的含水率叫塑限含水率（簡稱塑限，記作P），半固態與固態分界處的含水率叫縮限含水率（簡稱縮限S）。實際上，土體不同狀態之間的過渡是漸變的，為了使用上的方便，將給定的試驗方法得到的含水率稱作界限含水率。本章介紹中華人民共和國國家標準土工試驗方法標準（GB/T50123-1999）中規定的液限和塑限試驗方法。第二節 試驗原理和試驗方法一、液限試驗原理和方法重塑土處于液態時，

19、在自重作用下發生流動，而處于可塑態時，必須施加外力作用才發生變形。由此我們知道，在兩種態的分界處，土從不能承受外力向能承受一定外力過渡。試驗時，給予試樣一個小的外力作用，在一定的時間內，變形量達到規定值時的含水率叫做液限含水率。規范中給出了兩種液限試驗方法：錐式液限儀法和喋式液限儀法。并以前者為標準方法。1、錐式液限儀法：錐式液限儀法用圓角為30，質量為76g的不銹鋼圓錐，在重力作用下，5秒鐘內刺入深度為17mm時對應的試樣含水率為液限含水率。我國交通部規范規定的錐式液限儀質量為100g，5秒鐘內刺入深度為20mm時對應的試樣含水率為液限含水率；2、喋式液限儀法：喋式液限儀法是在規定的試樣喋中

20、盛土，在土中以特制開槽器開一寬2mm的槽，以一定的能量（落高10mm）讓土樣喋與硬橡膠基座碰撞，這一過程中，土向槽內流動，當槽兩側土靠攏長度為13mm，撞擊次數為25次，對應的試樣含水率定義為液限含水率。二、塑限試驗原理和方法塑限試驗利用土體處于可塑態時，在外力作用下產生任意變形而不發生斷裂；土體處于半固態時，當變形達到一定值（或受力較大）時發生斷裂的特點。試驗時給予一定外力，使試樣變形達到規定值剛好出現裂縫時所對應的含水率作為限含水率。國標中據此給出了兩種試驗方法：搓滾法和液、塑限聯合測定儀法，并且以后者為標準。1、搓滾法塑限試驗：用手掌在手玻璃板上搓土條，當土條直徑剛好在3mm時出現裂縫，

21、對應的含水率叫塑限含水率，這種方法是國內外大多土工試驗方法所采用的方法；2、液、塑限聯合測定儀法：采用與錐式液限儀完全相同的儀器，通過與搓條法對比，得到76g圓錐在5秒鐘內錐尖入土深度為2mm時對應的含水率與搓條法得到的塑限接近，因此，定義76g圓錐儀在5秒鐘內錐尖入土深度為2mm時對應的含水率為塑限含水率。為了減少錐式液限儀在試驗過程中人為因素的影響，提高試驗精度，我國設計出了液、塑限聯合測定儀，并規定以此儀器為準，將76g圓錐在5秒鐘內入土深度為2mm時對應的含水率為塑限。交通部規范給出了100g圓錐聯合測定儀法的液限含水率L與塑限入土深度hP經驗關系式，由此關系式據L查hp，然后由圓錐入

22、土深度與含水率的關系圖查出塑限P。三，錐式液限儀測液限試驗步驟1、制備試樣：可采用天然含水量土樣或風干土樣制備。采用天然土時，剔除大于0.5mm土粒，取代表性土樣約200g，拌和均勻即可；對風干土取樣，過0.5mm篩，取篩下土約200g，加水加至液限附近，調成稠狀，拌和均勻后密封于保濕缸中靜置24小時，使水分均勻分布。2、裝土樣于調土杯中：將備好的土樣再仔細拌均一次，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

23、重作用下沉入土中。注意：放錐時要平穩，避免產生沖擊力。（2）放錐15s后，觀察錐體沉入土中的深度，以土樣表面與錐接觸處為準，若恰為10mm（錐上有刻度標志），則認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，應挖去沾有凡士林的土，取出全部試樣放在調土杯中，使水分蒸發或加蒸餾水重新調勻，直至錐體下沉深度恰為10mm時為止。有些圓錐刻有17mm，的標志，若錐體下沉深度恰為17mm，此時的含水量即為17mm液限，等效蝶式液限。4、測液限含水率，將所測得的合格試樣，挖去沾有凡土林的部分，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

24、率即為液限。5、平行測定：本實驗須做兩次平行測定，計算準確至0.1%，取其結果的算術平均值，兩次實驗的平行差值不得大于2%。四，滾搓法測塑限試驗 一、本試驗方法適用于粒徑小于0.5 mm的土。 二、滾搓法塑限試驗所用的主要儀器設備，應符合下列規定： 1.毛玻璃板：尺寸宜為 200 mm300 mm。 2.卡尺：分度值為0.02 mm。 三、滾搓法塑限試驗，應按下列步驟進行： 1.取0.5 mm篩下的代表性試樣100 g，放在盛土皿中加純水拌勻，濕潤過夜。 2.將制備好的試樣在手中揉捏至不粘手，捏扁，當出現裂縫時，表示含水量接近塑限。 3.取接近塑限含水量的試樣810 g，用手握成橢圓形，放在毛

25、玻璃板上用手掌滾搓，手掌的壓力要均勻地施加在土條上，不得使土條在毛玻璃上無力滾動，土條不得有空心現象，土條長度不宜大于手掌寬度。 4.當土條搓成3 mm時產生裂縫，并開始斷裂，表示試樣的含水量達到塑限含水量。當土條搓成3 mm時不產生裂縫或土條直徑大于3 mm時開始斷裂，都應重新取樣進行試驗。 5.取直徑3 mm有裂縫的土條35 g，測定土條的含水量。 四、滾搓法塑限試驗應進行兩次平行測定，兩次測值的差值，當wL小于40時，不得大于1，wL大于或等于40時，不得大于2。 五、滾搓法塑限試驗的記錄應包括工程編號、土樣編號、盛土皿編號和含水量。第五章 固結試驗（壓縮試驗）第一節 概述土體的壓縮是指

26、土體在外力作用下體積發生減小的現象。土體固結是指土體在外力作用下體積隨時間變化的過程。因此，壓縮和固結是兩個既有區別又有密切聯系的概念。壓縮試驗的目的是獲得土體體積的變化與所受外力的關系，在一維模型中，用壓縮曲線來表示。在ep曲線上，可得到壓縮系數aV，在elgp曲線上可得壓縮指數CC。固結試驗的目的是獲得在一定大小的外力作用下土體體積的變化與外力作用時間的關系，在一維固結模型中，采用太沙基一維固結理論描述時，為壓縮量與時間的關系，得到固結系數CV。固結（壓縮）試驗是使試樣在側向不變形的條件下，受豎向力的作用，量測試樣軸向變形速率和在每級荷載作用下的最終壓縮量。其成果用于沉降計算和一維固結計算

27、。第二節 試驗原理和計算公式一、壓縮試驗由土學力知識知道，土體在外力作用下的體積減小是由孔隙體積減小引起的，可以用孔隙比的變化來表示。在側向不變形的條件下，試樣受荷載增量p作用下，孔隙比的變化e可用無側向變形條件下的壓縮量公式見圖91表示為： (9-1)式中：s土樣在p作用下壓縮量(cm)；H土樣在p1作用下壓縮穩定后的厚度(cm)；e1、e2土樣厚為H時的孔隙比和在p作用壓縮穩定后（壓縮沉降量為s）的孔隙比。若e1為壓力p1壓縮穩定后對應孔隙比，孔隙比e2對應的壓力為p2= p1+p，由公式（9-1）得到e2的表達式為： （9-2）由以上公式可知，只要知道土樣在初始條件下：P0=0時的高度H

28、0和孔隙比e0,就可以計算出每級荷載Pi作用下的孔隙比ei。由(pi，ei)可以繪出ep曲線或elgp曲線。第三節 試驗儀器及試驗步驟一、試驗儀器壓縮試驗和固結試驗儀器相同，固結試驗是在壓縮試驗的過程中進行，即在某級荷載作用下，測讀沉降和時間。主要儀器包括：1固結儀見圖9-5，常用試樣面積為30cm2和50cm2，試樣高2cm；2加壓設備，不同型號的儀器最大壓力不同，一般按最大壓力劃分有以下幾種：400kPa，800kPa，1600kPa，3200kPa；3豎向變形量測表，一般采用量程10mm，精度0.01mm的機械百分表或電測位移傳感器；4其它輔助設備：秒表，括土刀，鋼絲鋸，天平，含水率量測

29、設備等。二，試驗方法1.快速固結法：規定試樣在各級壓力下的固結時間為1小時，僅在最后一級壓力下除測記1小時的量表讀數外，還應測讀達壓縮穩定時的量表讀數，一般為24小時。 2.標準固結法：各級荷載以24小時為穩定標準，按照規定時間：6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、12 min 15s.24h，至穩定為止。讀數計算沉降量。二、試驗步驟壓縮試驗（包括固結試驗）步驟如下：1按工程需要取原狀工或制備所需狀態的擾動土土樣，整平其兩端；2將環刀內壁涂一薄層凡士林，刃口向下放于土樣上端，用兩手將環刀豎直地下壓，再用削土刀修削土樣外側，邊壓邊削，直到土樣突出環刀上部為

30、止。然后將上、下兩端多余的土削至與環刀平齊；4放置好下透水石、下濾紙，將帶有環刀的試樣和環刀一起刃口向下小心放入護環，裝入固結儀容器內，放置上濾紙、上透水石、護環和加壓蓋板，置于加壓框架下，對準加壓框架正中；5為保證儀器上下各部件之間接觸良好，應施加2kPa的預加應力，裝好量測壓縮變形的百分表，使指針讀數為接近滿量程的整數（零點值）；6分級加壓，按加壓梯度加載，一般為12.5，25.0，50.0，100，200，400，800，1600，3200kPa。第一級荷載應小于自重應力，且不能使試樣擠出，最后一級應力應大于自重應力與附加應力之和；7若要得到elgp曲線，測量原狀土的前期固結應力時，前幾

31、級荷載的加載梯度應小于1（取0.25或0.5）,最后一級應力應使elgp曲線由Casagrande方法得到現場壓縮曲線時，還要進行卸荷試驗；8對于飽和土，試驗過程中水槽內的水應能浸沒試樣。若需要進行固結試驗，測定固結系數。在要測定的某級（或幾級）荷載加上后，近下列時間順序記錄量測沉降的百分表讀數：15、1、215、4、615、9、1215、16、2015、25、3015、36、49、64、100、200、24h。若僅進行壓縮試驗，則只需測讀每級荷載加上后24h的沉降百分表讀數，然后加下一級荷載。對于滲透系數k10-5cm/s的土，可用每小時沉降量不大于0.005mm作為壓縮穩定標準，達到穩定標

32、準后，加下級荷載；9試驗結束，吸容器中的水，拆除儀器各部件，取出試樣，測定含水率。 第六章 直接剪切試驗第一節 概述直接剪切試驗簡稱直剪試驗，它是測定土的抗剪強度的常用方法。直剪試驗通常采用四個試樣，分別在不同的垂直壓力作用下，施加水平剪切力進行剪切，取得水平面破壞時的剪應力，然后根據庫侖強度理論確定土的抗剪強度指標：內摩擦角和粘聚力。直剪試設備簡單，受力明確，速度快，因而被廣泛應用，但直接試驗存在明顯的缺點如：剪應力和剪應變分布不均勻，預定剪切面可能代表性不好，不能控制試樣的排水條件等。第二節 試驗原理和計算公式直剪試驗中采用圓狀試樣如圖10-1所示，在豎直方向加法向力P，在預定切面上、下如

33、一對剪力T使試樣剪切。試驗時，剪力T自零開始增加，剪位移也自零增加。剪破時，剪力T達到最大值Tmax，對應剪破面上剪應力達抗剪強度，即： （10-1） （10-2）式中：剪破面上法向應力； P、T 法向力和剪力； 剪破面上抗剪強度； Tmax試樣能承受的最大剪力； A剪破面面積。當采用4個試樣，用不同的法向應力作用于豎直方向，剪切時得到不同抗剪強度。將4組（，），在圖10-2坐標系中，用最小二乘法作直線，稱作庫侖強度線。強度線在縱坐標上的截距為粘聚力c，與水平線的夾角為內摩擦角。直剪試驗按法向力P和剪力T施加速度作用時間長短分成下述三種：1、快剪（q） 法向力p剛加好，就快度加力T剪破試樣。要

34、求試樣在加P至剪破過程中來不及排水；2、固結快剪（Cq） 法向力P作用于試樣后，讓試樣固結排水，產生豎向壓縮變形，待固結穩定后，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。要求試樣在剪節過程中孔隙水應力能及時消散。第三節 試驗設備及試驗步驟一、試驗設備1、直剪信，常用直剪信為應變控制直剪儀見圖10-3。主要部件包括：剪切容器、法向力加力框架、水平力推力座及量力環等。還有一種為應力控制直剪儀，與前者差別在于水平采用直接加載的方式而不甘落后用控制剪位移的方式；2、其它輔助設備：百分表、天平、環刀

35、、飽和器、削土刀、秒表、濾紙等。二、試驗步驟（一）試樣制備1、按工程需要，從原狀土樣中切取原狀土試樣或制備給定干密度及含水率的擾動土試樣。切樣方法同壓縮試驗；2、按密度試驗和含水率試驗的方法測定試樣的密度和含水率。對擾動試樣需要飽和時，可采用抽氣飽和法進行；3、每組試驗至少制備4個試樣，在四種不同垂直壓力作用下進行剪切試驗。垂直壓力的大小據現場工程荷載和土層深度確定，一般可取為：100，200，300，400kPa。對于軟粘土應采用較小的垂直壓力，以免產生擠出現象。（二）快剪試驗 1、對準上、下盒，插入固定銷，在下盒內放入下透水石，不透水塑料膜，將試樣對準剪切盒口，放置上不透水塑料膜和上透水石

36、，將試樣慢速推入剪切盒，移去環刀；2、轉動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量力環接觸，將量力環中百分表讀數調零。順序加上傳力蓋板、鋼珠、壓力框架；3、施加垂直壓力P后，立即拔除固定銷，開動秒表，以每分鐘412周（每轉一周剪位移0.2mm）勻速轉動手輪，使試樣在35min內剪破。剪破標準為：（1）量力環中量表（百分表）指針不再前進，或有明顯后退；（2）百分表指針不后退時，以對應的剪應力為抗剪強度，這時使剪切位移達到6mm才停止剪切；4、剪切完后，倒轉手輪，移去垂直壓力，重復13步驟對余下的試樣進行不同豎向應力作用下的剪切試驗。（三）固結快剪1、裝樣基本同快剪，但試樣上、下不透水塑料膜要換成透水濾紙；2、施加垂直壓力P后，使試樣在法向應力作用下排水固結。若系飽和試樣，在P加上5min以后，往剪切盒中注水；若系非飽和試樣，在剪切盒四周圍以濕棉花，防止水分蒸發；3、按照壓縮試驗的標準，當試樣在作用下壓縮穩定后，測記試樣壓縮變形量；4、按快剪試驗的第2、3、4的步驟加剪力使試樣剪破。（四）慢剪1、同固結快剪第1、2、3的步驟