1、Southwest University of Science and Technology土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土工實(shí) 驗(yàn)報(bào) 生 口書學(xué)院：環(huán)資學(xué)院 班級(jí)：地質(zhì)1301班 姓名：鄭學(xué)號(hào)：20131140時(shí)間：2015.11.24實(shí)驗(yàn)一側(cè)限壓縮實(shí)驗(yàn) 31 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?32 實(shí)驗(yàn)原理 33 儀器設(shè)備 34 操作步驟 35 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 4實(shí)驗(yàn)二直接剪切實(shí)驗(yàn) 71 土的抗剪強(qiáng)度及實(shí)驗(yàn)方法 71.1 土的抗剪強(qiáng)度 71.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?71.3 實(shí)驗(yàn)原理 72 直接剪切實(shí)驗(yàn)步驟 72.1 儀器設(shè)備 72.2 操作步驟 72.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 8三、三軸壓縮實(shí)驗(yàn) 101 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?102 實(shí)驗(yàn)原理 103實(shí)驗(yàn)設(shè)

2、備 104實(shí)驗(yàn)步驟 105計(jì)算與繪圖 106實(shí)驗(yàn)記錄 12四、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 12實(shí)驗(yàn)一 側(cè)限壓縮實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^測(cè)定變形和壓力的關(guān)系或者孔隙比與壓力的關(guān)系、變形和時(shí)間的關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算單位沉降量 si 、壓縮系數(shù) v 、壓縮指數(shù) Cc 、壓縮模量Es 。2 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)基于構(gòu)成土骨架的礦物顆粒在土體變形過程中保持剛性且豎向變形是連續(xù)的假設(shè)前提。3 儀器設(shè)備2（ 1 ）固結(jié)儀：試樣面積30 cm ,高為2cm ；（ 2）加壓設(shè)備：稱量500kg1000kg 。感量為 0.2kg0.5kg 的磅秤。（3）百分表：量程10mm ，分度值為0.01mm；（ 4 ）其它：鋼絲鋸、天平、環(huán)刀、刮土刀等。4

3、操作步驟（1）制備式樣：取面積為30cm2的環(huán)刀抹上適量的凡士林并稱量，記錄讀數(shù)為42.9g,取原狀土按一定的含水量制備試樣，用環(huán)刀切取土樣并用天平稱量，記錄數(shù)據(jù)為 162.0g；（ 2 ）土樣裝入固結(jié)儀器中：先裝入下透水石，再將帶有環(huán)刀的試樣小心裝入護(hù)環(huán)，在裝入固結(jié)儀容器內(nèi)，然后放上透水石和加壓蓋板，至于加壓框下，對(duì)準(zhǔn)加壓框架的正中，安裝量表。 （透水石的濕度應(yīng)盡量與試樣保持一致） ；（ 3 ）為保證試樣與儀器上下各部件之間接觸良好，應(yīng)施加1 KPa 預(yù)壓荷載，然后調(diào)整量表歸零；（4）對(duì)試樣施加壓力，加壓等級(jí)分別為50.0、 100、 200、 300、 400、 1600 KPa ；（ 5

4、 ）需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時(shí)，加壓率應(yīng)小于1 ，可采用 0.5 或 0.25 倍。最后一級(jí)壓力應(yīng)大于 1000 KPa ；（ 6 ）第一級(jí)壓力的大小取決于土的軟硬程度，此次實(shí)驗(yàn)采取50 KPa ；（7）加荷后按下列時(shí)間順序計(jì)量表讀數(shù)：6”、15”、1 、 215、”4、615、”9、1215、”16、20' 15"25'、30' 15"36'、42' 15"49'、64'、100'、200'、400'、23h 和 24h,至穩(wěn)定為止。（中間加壓等級(jí)只讀數(shù) 0 、 60 即可） ；

5、8 ）固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為每級(jí)壓力下壓縮 24h；9）整理設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)儀器。5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理按下式計(jì)算各級(jí)荷載下對(duì)應(yīng)的孔隙比:按下式計(jì)算壓縮系數(shù)按下式計(jì)算壓縮模量Es :按下式計(jì)算壓縮指數(shù)Cc ：s(10)1H s(1Hoe1 e2 vP2P1Es1 e1e1e2lg P2 lg P1Cc側(cè)限壓縮實(shí)驗(yàn)記錄表工程名稱試驗(yàn)者土樣編號(hào)計(jì)算者實(shí)驗(yàn)日期校核者試樣原始高度：22mm ds=2.73實(shí)驗(yàn)前孔隙比：0.660加壓歷時(shí)壓力/KPa試樣總變形量/mm壓縮后試樣高度/mm孔隙比壓縮系數(shù)/MPaA-1壓縮模量/MPa壓縮指數(shù)01h500.419.600.6270.662.522h1000.6719.33

6、0.6040.463.540.0763h2001.1218.880.5670.374.340。234h3001.5118.490.5350.324.900。825h4001.8118.190.5100.256.140.2006h16003.416.600.3780.1113.730.21924h16003.4516.550.3740.003459.33實(shí)驗(yàn)二 直接剪切實(shí)驗(yàn)1 土的抗剪強(qiáng)度及實(shí)驗(yàn)方法1.1 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度是指土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。直接剪切實(shí)驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用的方法。通常采用四個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力 P 下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，

7、求得破壞時(shí)的剪應(yīng)力 ，然后根據(jù)庫(kù)侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)摩擦角 和凝聚力 C 。直接剪切實(shí)驗(yàn)分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種?？旒羰窃谠嚇由鲜┘哟怪眽毫?，立即施加水平剪切力進(jìn)行剪切；固結(jié)快剪是在試樣上施加垂直壓力后，待排水固結(jié)穩(wěn)定后，施加水平剪切力進(jìn)行剪切；慢剪是在試樣上施加垂直壓力及水平剪切力的過程中均需排水固結(jié)。此次實(shí)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)一中測(cè)壓實(shí)驗(yàn)后土樣采取快剪實(shí)驗(yàn)。1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饪旒魧?shí)驗(yàn)的的工作原理并測(cè)定土體的內(nèi)摩擦角 和凝聚力 C 。1.3 實(shí)驗(yàn)原理庫(kù)侖定律。四個(gè)試樣要在四種不同的垂直壓力 P 下進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)：一個(gè)要相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)壓力、一個(gè)要大于現(xiàn)場(chǎng)壓力、另外兩個(gè)要小于現(xiàn)場(chǎng)壓力。2 直接剪

8、切實(shí)驗(yàn)步驟2.1 儀器設(shè)備（ 1 ）應(yīng)變控制直接剪切儀：試樣面積30 cm2 ，高為 2cm；（ 2）加壓設(shè)備：稱量500kg1000kg 。感量為 0.2kg0.5kg 的磅秤或杠桿式加壓設(shè)備；（3）百分表：量程10mm ，分度值為 0.01mm；（ 4 ）其它：環(huán)刀、秒表等。2.2 操作步驟快剪實(shí)驗(yàn)（ 1 ）制備式樣：取實(shí)驗(yàn)一后所得土樣；（ 2 ）對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定銷。在下盒內(nèi)先后放置透水石和不透水塑料薄膜。將裝有試樣的環(huán) 刀平口向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，在試樣上先后放置不透水塑料薄膜和透水石，然后將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀（透水石的濕度應(yīng)盡量與試樣保持一致） ；(3)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前

9、端鋼珠剛好與量力環(huán)接觸，調(diào)整量力環(huán)中量表歸零。順次加上加壓蓋板、鋼珠、壓力框架、垂直量表并記錄起始讀數(shù)；(4)對(duì)試樣施加垂直壓力后，立即拔去固定銷，開動(dòng)秒表，以每分鐘412轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪，使試樣在35min內(nèi)剪壞。如果量力環(huán)中量表指針不再前進(jìn)或有顯著后退，表示試樣已剪壞。但一般宜剪至剪切變形達(dá)到 4mm。如果量力環(huán)中量表指針繼續(xù)前進(jìn)，則剪切變形應(yīng)達(dá)到6mm為止;(5)剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中的積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力，框架，鋼珠和加壓板 等。取出試樣，測(cè)定剪切面附近土的含水量。(5)整理設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)儀器。2.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理2.3.1 計(jì)算、制圖按下式計(jì)算所測(cè)試樣的剪應(yīng)力及剪切位

10、移：CR l 20n R 式中：C量力環(huán)定率系數(shù)，KPa/0.01mm； R量力環(huán)量表讀數(shù)，0.01mml剪切位移，0.01mm; n手輪轉(zhuǎn)數(shù)。以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)繪剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線；選取剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線上的峰值點(diǎn)或穩(wěn)定值作為抗剪強(qiáng)度。以抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，垂直壓力P為橫坐標(biāo)繪制圖象，直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角，直線與縱坐標(biāo)軸上的截距為凝聚力C男工程名稱試驗(yàn)者試驗(yàn)方法計(jì)算者試驗(yàn)日期校核者量力環(huán)重表讀數(shù)/0.01mm男應(yīng)力/KPa正應(yīng)力/N79791009393200112112300165165400o/KPa實(shí)驗(yàn)三、三軸壓縮實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜S壓縮實(shí)驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)

11、度的一種方法。對(duì)堤壩填方、路塹、岸坡等是否穩(wěn)定，擋土墻 和建筑物地基是否能承受一定的荷載，都與土的抗剪強(qiáng)度有密切的關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)原理士的抗剪強(qiáng)度是土體抵抗破壞的極限能力，即土體在各向主應(yīng)力的作用下，在某一應(yīng)力面上的 剪應(yīng)力(T )與法向應(yīng)力(T)之比達(dá)到某一比值，土體就將沿該面發(fā)生剪切破壞。常規(guī)的三軸壓 縮實(shí)驗(yàn)是取4個(gè)圓柱體試樣，分別在其四周施加不同的周圍壓力(即小主應(yīng)力)(73,隨后逐漸增加軸向壓力(即大主應(yīng)力)直至破壞為止。根據(jù)破壞時(shí)的大主應(yīng)力與小主應(yīng)力分別繪制莫爾圓，莫爾圓的切線就是剪應(yīng)力與法向應(yīng)力的關(guān)系曲線。三軸壓縮實(shí)驗(yàn)適用于測(cè)定粘性土和砂性土的總抗剪 強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)，可分為

12、不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)(uu);固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)(cu )和固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)(CD)。3實(shí)驗(yàn)設(shè)備(1)三軸儀：包括軸向加壓系統(tǒng)、壓力室、周圍壓力系統(tǒng)、孔隙壓力測(cè)量系統(tǒng)和試樣變 形量測(cè)系統(tǒng)等。(2)其它：擊樣器、飽和器、切土盤、分樣器、承膜筒等。4實(shí)驗(yàn)步驟(1)切取土樣：先用鋼絲鋸或切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土架上，用 鋼絲鋸或切土刀緊靠側(cè)板，由上往下細(xì)心切削，邊切削邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，按規(guī)定的高度將兩端削平、稱 量；并取余土測(cè)定試樣的含水率。(2)試樣飽和：試樣有抽氣飽和、水頭飽和及反壓力飽和三種方法，最常用的是抽氣飽和。即將試樣裝入飽和器內(nèi)，放入真空缸內(nèi)，與抽氣機(jī)接通，開動(dòng)抽氣機(jī)，連續(xù)真空抽氣24

13、h,然后停止抽氣，靜止 12h左右即可。(3)試樣安裝：將壓力室底座的透水石與管路系統(tǒng)以及孔隙水測(cè)定裝置充水并放上一張濾紙， 然后再將套上乳膠膜的試樣放在壓力室的底座上，最后裝上壓力筒，并擰緊密封螺帽，同時(shí)使傳壓 活塞與土樣帽接觸。(4)施加周圍壓力：分別按 100、200、300、400Kpa施加周圍壓力。(5)測(cè)孔隙水壓力：在不排水條件下測(cè)定試樣的孔隙水壓力。(6)調(diào)整測(cè)力計(jì)：移動(dòng)量測(cè)軸向變形的位移計(jì)和軸向壓力測(cè)力計(jì)的初始“零點(diǎn)”讀數(shù)。(7)施加軸向壓力：?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)，合上離合器，開始剪切。剪切應(yīng)變速率取每分鐘0.5%1.0%,當(dāng)試樣每產(chǎn)生軸向應(yīng)變?yōu)?0.3%0.4%時(shí)，測(cè)記一次測(cè)力計(jì)，孔隙

14、水壓力和軸向變形 讀數(shù)，直至軸向應(yīng)變?yōu)?20%時(shí)為止。(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)束：停機(jī)并卸除周圍壓力，然后拆除試樣，描述試樣破壞時(shí)形狀。5計(jì)算與繪圖(1)試樣面積剪切時(shí)校正值：A01 0.01 1式中：£1軸向應(yīng)變，,(不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn) £1= hi/ho；固結(jié)不排水和固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)£1=hi/hc)。(2)固結(jié)后實(shí)測(cè)固結(jié)下沉量：hc hohc(3)主應(yīng)力差的計(jì)算：C RAT10式中： 。一大主應(yīng)力，kPa； b 3一小主應(yīng)力，kPa;C 測(cè)力計(jì)率定系數(shù)(N/0.01mm 或 N/mV );R 測(cè)力計(jì)讀數(shù)(0.01mm或mV); Aa一試樣剪切時(shí)的校正面積， cm2 ； 10

15、單位換算系數(shù)。(4)孔隙水壓力系數(shù)的計(jì)算：U0UiB73)式中：B一初始孔隙水壓力系數(shù);uo 施加周圍壓力后產(chǎn)生的孔隙水壓 力，kPa;Af 一破壞時(shí)的孔隙水壓力系數(shù)；Ui一試樣破壞時(shí)，主應(yīng)力差產(chǎn)生的孔隙 水壓力，kPa;(5)繪制應(yīng)力圓及強(qiáng)度包線對(duì)不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)及固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)，以法向應(yīng)力（T為橫坐標(biāo)，剪應(yīng)力。為縱坐標(biāo)。在橫坐標(biāo)上以（T1f +（T3f） /2為圓心，（T1f -（T3f） /2為半徑，繪制破壞總應(yīng)力圓，該包線的傾角為內(nèi)摩 擦角（或6/ 包線上縱軸上的截距為粘聚力Cu或Ccu。在橫坐標(biāo)軸上以if 3f /2為圓心,以（bif b3f） /2為半徑繪制有效破壞應(yīng)力圓，包線的傾角為有效內(nèi)摩擦角6',包線在縱軸上