1、 土工試驗(yàn)指導(dǎo)書 福建工程學(xué)院土木工程系前 言土建工程在我國社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)中占重要地位，土工試驗(yàn)又是土木工程中的重要內(nèi)容之一。而如何選擇、處理以及利用土來作為工業(yè)民用建筑物和構(gòu)筑物的地基和擋土墻、路堤等的填筑材料，必須根據(jù)土的性質(zhì)指標(biāo)而決定的，試驗(yàn)是獲得土的性質(zhì)指標(biāo)的唯一途徑。教學(xué)試驗(yàn)是本課程的重要環(huán)節(jié)，其目的：1.豐富感性知識(shí)，擴(kuò)大眼界，驗(yàn)證鞏固加深理解所學(xué)理論。2.明確土工試驗(yàn)的作用、重要性和實(shí)用性。3.熟悉試驗(yàn)設(shè)備，掌握必要的技術(shù)，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力和鍛煉分析試驗(yàn)成果能力。為了指導(dǎo)試驗(yàn)正常進(jìn)行，在總結(jié)以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參考本科教材土力學(xué)、規(guī)范土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50123-199

2、9、巖土工程勘察規(guī)范GB 50021-2001、土工試驗(yàn)與原理和水電土工試驗(yàn)操作規(guī)程（SDS01-79）等書，編寫成本指導(dǎo)書，學(xué) 生 實(shí) 驗(yàn) 守 則1. 上實(shí)驗(yàn)課之前，必須認(rèn)真預(yù)習(xí)試驗(yàn)指導(dǎo)書。2. 應(yīng)首先了解本項(xiàng)試驗(yàn)全過程，方可動(dòng)手進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)保持安靜，切實(shí)遵守操作規(guī)程，仔細(xì)觀察，做好記錄，為求試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。3. 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將所用儀器設(shè)備擦洗干凈放回原處，并經(jīng)指導(dǎo)教師驗(yàn)收后方可離開，如有損壞儀器設(shè)備，應(yīng)填寫破損報(bào)告單，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。4. 愛護(hù)室內(nèi)設(shè)備財(cái)產(chǎn)，對(duì)與本試驗(yàn)無關(guān)的儀器設(shè)備不許亂動(dòng)，不要丟試樣土樣，保持實(shí)驗(yàn)室干凈整潔。5. 對(duì)試驗(yàn)成果必須認(rèn)真整理計(jì)算，按時(shí)提交試驗(yàn)報(bào)告，

3、試驗(yàn)成 果報(bào)告質(zhì)量作為學(xué)科成績的一部分。土木工程系土工實(shí)驗(yàn)室目 錄一. 密度、含水量試驗(yàn) 4二. 土粒比重試驗(yàn)（土粒相對(duì)密度試驗(yàn)） 8三. 液限、塑限試驗(yàn) 10四. 擊實(shí)試驗(yàn) 16五. 壓縮試驗(yàn) 20六. 直接剪切試驗(yàn) 25七.三軸壓縮試驗(yàn) 28八.附表 34密度、含水量試驗(yàn)一. 概述1. 土的密度是單位體積土的重量，以g/cm3表示。土的含水量是土在1051100C下烘至恒重時(shí)失去的水分質(zhì)量與達(dá)到恒重后干土質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。2. 密度和含水量均是土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)，是計(jì)算土的干密度、孔隙比、飽和密度等項(xiàng)指標(biāo)的根據(jù)。密度、含水量的變化將使土的一系列力學(xué)性質(zhì)隨之而異，因此，也是基礎(chǔ)工程

4、設(shè)計(jì)和填土施工質(zhì)量控制的依據(jù)。3. 測定密度的方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。環(huán)刀法操作簡便而準(zhǔn)確，在室內(nèi)和野外普遍采用。不能用環(huán)刀切削的含粗粒，形狀不規(guī)則的土可用蠟封法。灌水法和灌砂法則一般用于無粘性土的現(xiàn)場密度試驗(yàn)。4. 含水量測定方法很多，有烘干法酒精燃燒法、炒干法等。其中烘干法是測定含水量的通用標(biāo)準(zhǔn)方法，精度高，應(yīng)用廣。二. 環(huán)刀法測定密度1. 儀器設(shè)備（1）環(huán)刀：尺寸一般為內(nèi)徑6080mm,高20mm 。 （2）天平：感量0.1g，稱量200g。（3）切土刀；凡士林等。2. 操作步驟（1）按工程需要取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動(dòng)土樣，其直徑和高度應(yīng)大于環(huán)刀的相應(yīng)尺寸。（2）將環(huán)

5、刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刀口向下放于土樣上，將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊用切土刀削去周邊以外的土，直至土樣伸出環(huán)刀頂面為止，削去兩端余土并將其修平，取剩余的代表性土樣測定含水量。（3）擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀加土的質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。3. 密度計(jì)算 按下式計(jì)算： 式中：密度, g/mm3； 土的質(zhì)量，g； 環(huán)刀體積, mm3； 環(huán)刀加土的質(zhì)量, g； 環(huán)刀質(zhì)量, g。4. 本試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測定，兩次測定的差值不得大于0.03g/cm3取兩次測值的平均值為最后結(jié)果。三.烘干法測定含水量1. 儀器設(shè)備(1) 烘箱：可采用電熱烘箱或溫度能保持1051100C其它能源烘箱。(2) 天平：感量0.01g，稱量

6、200g。 (3) 其它：稱量盒、干燥器等。2. 操作步驟（1） 選取有代表性的試樣不少于15g（砂土或不均勻的土應(yīng)不少于50g），放入稱量盒內(nèi)，立即蓋好盒蓋，稱取盒加濕土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。（2） 打開盒蓋，放入烘箱中在溫度1051100C下烘至恒重，烘干時(shí)間對(duì)粘土、粉土不得少于8h，對(duì)砂土不得少于6h。（3） 將稱量盒從烘干箱中取出，蓋上盒蓋，放入干燥缸中冷卻至室溫。（4） 從干燥缸中取出稱量盒，稱取盒加干土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。 3. 含水量計(jì)算 按下式計(jì)算含水量； 式 中：含水量, %； 稱量盒加濕土質(zhì)量，g； 稱量盒加干土質(zhì)量，g； 稱量盒質(zhì)量，g。四.干密度計(jì)算 根據(jù)以上測得

7、密度和含水量，可按下式計(jì)算干密度： (g/mm3)五. 本試驗(yàn)必須對(duì)兩個(gè)試樣進(jìn)行平行測定，測定的差值；當(dāng)含水量小于40時(shí)為1；當(dāng)含水量等于、大于40 時(shí)為2 ，取兩個(gè)測值的平均值為最后結(jié)果，以百分?jǐn)?shù)表示。六 . 試驗(yàn)記錄 密度 、含水量試驗(yàn)記錄表見附表1。比重（相對(duì)密度）試驗(yàn)一. 概述1. 土粒的比重（相對(duì)密度）是土在1051100C下烘至恒重時(shí)的密度與同體積40C蒸鎦水密度的比值。2. 土粒比重（相對(duì)密度）決定于土的物理成分，是計(jì)算孔隙比、孔隙率、飽和度等項(xiàng)指標(biāo)的根據(jù)。3. 顆粒小于5mm的土采用比重瓶法測定，顆粒大于5mm的礫石，碎石和卵石等一般用虹吸筒法，浮稱法或量筒法測定。二. 比重瓶

8、法1. 儀器設(shè)備（1） 比重瓶：容積100（或50）mL。（2） 天平：感量0.001g，稱量200g。（3） 其它：砂浴、烘箱、溫度計(jì)、蒸餾水、滴管 孔徑2mm土樣篩等。2. 操作步驟（1） 將烘干土過5mm篩，稱取15g土倒入經(jīng)烘干的干凈比重瓶內(nèi)（若用50mL瓶， 稱烘干土約10g）；稱瓶加土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.001g。（2） 注蒸餾水至瓶的一半處，將其放在砂浴上煮沸，砂土沸騰時(shí)間不少于30min，粘土及粉土不少于1h并注意不使土液溢出瓶外。（3） 將經(jīng)煮沸并冷卻的蒸餾水注入比重瓶內(nèi)至近滿，靜置到冷卻至室溫以及瓶上部懸液澄清為止。（4） 用滴管將蒸餾水注滿比重瓶，密好瓶塞，使余水分自瓶塞的細(xì)

9、管中溢出，將瓶外水分擦干，稱瓶加水加土的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.001g，并立即測出瓶內(nèi)水溫，準(zhǔn)確至0.50C。（5） 根據(jù)已測得的溫度與瓶加水總質(zhì)量的關(guān)系曲線，查得該水溫下的瓶加水總質(zhì)量。3. 比重（相對(duì)密度）計(jì)算按下式計(jì)算土粒比重: 式中： 土粒比重（相對(duì)密度）； 干土質(zhì)量，g； 瓶加水質(zhì)量，g； 瓶加水加土質(zhì)量，g； t0C時(shí)蒸餾水的比重，可查表求得。三.試驗(yàn)說明 本試驗(yàn)必須進(jìn)行二次平行測定，兩次測定的差值不得大于0.02，取兩次測值的平均值。四.土粒比重（相對(duì)密度）參考值土 名砂 土砂質(zhì)粉土粘質(zhì)粉土粉質(zhì)粘土粘 土土粒比重2.652.692.702.712.722.732.742.76五.試驗(yàn)

10、記錄本試驗(yàn)記錄表見附表2。液限塑限試驗(yàn)一. 概述 1. 液限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)與流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量，塑限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水量。2. 液限、塑限與土的顆粒級(jí)配、礦物成分、礦物活動(dòng)性等因素有關(guān)，是計(jì)算土的塑性指數(shù)和液性塑性，以作為粘性土的分類以及估算地基土承載力的一個(gè)依據(jù)。3. 我國目前采用錐式液限儀測定液限，有電動(dòng)或手提兩種落錐方法。塑性試驗(yàn)國內(nèi)一般采用人工搓條法。也有用液塑限聯(lián)合測定儀測定液限和塑限。二. 液限試驗(yàn)1. 儀器設(shè)備（1）電動(dòng)液限儀： 主要分四部份，即交流電磁裝置，帶平衡裝置的總重76g的錐體(頂角300，高為25mm）；不銹鋼制成的試杯（直徑不小于40

11、mm，高度不小于20mm）；金屬制成的平穩(wěn)底座，如圖所示。（2）天平：感量0.01g，稱量200g。（3）其它：孔徑0.5mm篩調(diào)士刀、 電動(dòng)液限儀裝置稱量盒凡士林烘干箱等。2. 試樣制備（1）本試驗(yàn)適用于粒徑小于0.5mm的土樣，若土中含有大于0.5mm顆粒時(shí)，應(yīng)風(fēng)干研碎，篩除大小0.5mm顆粒方可試驗(yàn)。（2）取足夠的土樣放在調(diào)土器皿中，加入少量的水，用調(diào)土刀拌成均勻糊狀，浸潤過夜。3. 操作步驟（1）將制備好的土樣分層裝入試杯中，并注意土中不留有空隙，用調(diào)土刀刮去多余的土樣使試樣與杯口齊平。（2）將試杯放在底坐上，液限儀錐體上涂一簿層凡士林并使其吸在電磁鐵心上，輕輕調(diào)整升降底座，使錐尖正好

12、接觸試樣表面，關(guān)閉電源開關(guān)使錐體自由沉入土中，經(jīng)過去5s左右，若沉入深度恰到錐體環(huán)狀刻度線（即10mm），杯中土樣的含水量即為液限，用調(diào)土刀取出杯中土樣約1015g裝入稱量盒，按含水量試驗(yàn)方法測定其含水量。（3）若錐體沉入土中深度大于（或小于）10mm，表示土的含水量大于（或小于）液限含水量，這時(shí)應(yīng)將杯中土樣全部取出，重新調(diào)拌，直至錐體沉入土中深度剛好為10mm為止。三. 塑限試驗(yàn)（搓滾法）1. 儀器設(shè)備（1） 毛玻璃板（約25×40cm）。（2） 卡尺：分度值為0.02mm。（3） 其它：同液限試驗(yàn)。2. 操作步驟（1）取粒徑小于0.5mm的土樣（若土中含有大于0.5mm顆粒時(shí)，應(yīng)

13、篩除大于0.5mm顆粒。）加入少量的水?dāng)嚢璩煽伤軤睿欉^夜。（2）取制備好的可塑狀土樣一小塊，先用手捏緊成橢園狀，然后放在毛玻璃板上用手掌均勻加力輕輕搓滾。土條長度不宜超過手掌寬度，并不得使土條產(chǎn)生中空現(xiàn)象。（3）當(dāng)土條搓到直徑為3mm時(shí)，表面產(chǎn)生許多裂紋并開始斷裂，該土條的含水量即為塑限，將土條裝入稱量盒，蓋緊盒蓋，重復(fù)搓土條，直至合格土條累計(jì)重5g左右，測定其含水量，即為該土樣的塑限。（4）若土條搓到3mm直徑仍無斷裂現(xiàn)象，表示該土樣含水量大于塑限，而土條直徑大于3mm即已出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，則其含水量小于塑限，上述二種情況均應(yīng)重新調(diào)拌試樣，直至達(dá)要求為止。四. 計(jì)算 1. 土的液限 式中：液

14、限，%； 濕土加稱量盒質(zhì)量，g； 稱量盒質(zhì)量，g； 干土加稱量盒質(zhì)量，g。 2. 土的塑限 式中：塑限，%； 濕土加稱量盒質(zhì)量，g； 稱量盒質(zhì)量，g； 干土加稱量盒質(zhì)量，g。 3.塑性指數(shù) 4.液限指數(shù)式中： 天然含水量, %。5. 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定土樣的類別。五. 液限塑限聯(lián)合測定法（一） 儀器設(shè)備1.液塑限聯(lián)合測定儀：該儀器由圓錐儀（錐質(zhì)量為76g，錐角300），讀數(shù)顯示儀，試樣杯（直徑4050mm，高3040mm）等組成。2.其它：同液限試驗(yàn)。 （二）試驗(yàn)步驟1.試樣制備：液限、塑限聯(lián)合試驗(yàn)，原則上采用天然含水量的土樣制備試樣，但也允許用風(fēng)干土制備試樣。當(dāng)采用天然含水量的土樣時(shí)，應(yīng)剔除大

15、于0.5mm的顆粒，然后分別按接近液限、塑限和二者的中間狀態(tài)制備不同稠度的土膏，靜置濕潤。靜置時(shí)間可視原含水量的大小而定。當(dāng)采用風(fēng)干土樣時(shí)，取過0.5mm篩的代表性土樣約200g，分成3份，分別放入3個(gè)盛土皿中，加入不同數(shù)量的純水，使分別達(dá)到本規(guī)程中所述的含水量，調(diào)成均勻土膏,然后放入密封的保濕缸中，靜置24h。2. 將制備好的土膏用調(diào)土刀充分調(diào)拌均勻，密實(shí)地填入試樣杯中，應(yīng)使空氣逸出。高出試樣杯的余土用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在儀器底座上。3. 取圓錐儀，在錐體上涂一薄層潤滑油脂，接通電源，使電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀。4. 調(diào)節(jié)屏幕準(zhǔn)線，使初讀數(shù)為零。調(diào)節(jié)升降座，使圓錐儀錐角接觸試樣表面，指示燈亮

16、時(shí)圓錐在自重下沉入試樣內(nèi)，經(jīng)5s后立即測讀圓錐下沉深度。然后取出試樣杯，取10g以上的試樣2個(gè)，測定含水量。5. 按以上步驟，測試其余2個(gè)試樣的圓錐下沉深度和含水量。（三） 計(jì)算和制圖1.按下式計(jì)算含水量 式中：含水量, %； 濕土加稱量盒質(zhì)量, g； 稱量盒質(zhì)量，g； 干土加稱量盒質(zhì)量，g。 2. 以含水量為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線。三點(diǎn)連一直線，如圖中的A線。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上，通過高含水量的一點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應(yīng)的含水量，當(dāng)兩個(gè)含水量的差值小于2%時(shí)，應(yīng)以該兩點(diǎn)含水量的平均值與高含水量的點(diǎn)連成一線，如圖中的B線。當(dāng)兩

17、個(gè)含水量的差值大于、等于2% 時(shí)，應(yīng)補(bǔ)做試驗(yàn)。3. 在圓錐下沉深度與含水量關(guān)系圖上，查得下沉深度為10mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限；查得下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限，以百分?jǐn)?shù)表示，取整數(shù)。 4.按下式計(jì)算塑性指數(shù)和液性指數(shù) 式中：塑性指數(shù)； 液限，%； 塑限，%； 天然含水量，%; 液性指數(shù)，計(jì)算至0.01。六. 說明液限與塑限試驗(yàn)必需進(jìn)行平行測定，兩次測定的差值應(yīng)符合含水量試驗(yàn)的規(guī)定，取兩次測值的平均值為最后結(jié)果。所有的稱重精確至0.01g，計(jì)算精確至0.01。七. 粘性土軟硬狀態(tài)的劃分狀 態(tài)堅(jiān) 硬硬 塑可 塑軟 塑流 塑液性指數(shù)000.250.250.750.751.01.0八. 粘性

18、土按塑性指數(shù)分類土的名稱粉 土粉質(zhì)粘土粘 土塑性指數(shù)10101717九. 試驗(yàn)記錄本試驗(yàn)記錄表見附表3、附表4。擊 實(shí) 試 驗(yàn)一. 概述1. 擊實(shí)試驗(yàn)是用錘擊使土密度增加，以了解土的壓實(shí)性的方法。粘性土在一定擊實(shí)效應(yīng)下如果含水量不同，所達(dá)到的密度也不同。能使土達(dá)到最大密度的含水量稱為最優(yōu)含水量，相應(yīng)的干密度稱為最大干密度。2. 最優(yōu)含水量和最大干密度，隨擊實(shí)功能大小而異，按標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)方法測定的最優(yōu)含水量和最大干密度，可用來評(píng)價(jià)土的壓實(shí)性質(zhì)，為填土工程確定設(shè)計(jì)干密度，和填筑含水量提供依據(jù)。3. 本試驗(yàn)分輕型擊實(shí)儀和重型擊實(shí)儀。輕型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于5mm的粘性土，重性擊實(shí)儀試驗(yàn)適用于粒徑不大于

19、20mm的土。采用三層擊實(shí)時(shí)，最大粒徑不大于40mm。二. 輕型擊實(shí)試驗(yàn)1. 儀器設(shè)備（1） 輕型擊實(shí)儀：錘重2.5kg，錐底直徑51mm，落高305mm，擊實(shí)筒高116mm，內(nèi)徑102mm，容積947.4mm3，如圖示。（2）天平：感量0.01g，稱量200g。（3）臺(tái)秤：感量5g，稱量10kg。（4）標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑5mm、20mm、40mm。 （5）其它：噴水設(shè)備、推土器、修土刀、以及含水量試驗(yàn)設(shè)備等。2. 操作步驟（1）取風(fēng)干土1520kg，碾散并過5mm篩，測求含水量。（2）根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水量，加水濕潤制備不少于五個(gè)不同含水量的試樣，含水量依次相差約2%，且其中兩個(gè)含水量大于塑限

20、，兩個(gè)含水量小于塑限，一個(gè)含水量接近塑限。可按下式計(jì)算制備試樣含水量所需加水量。式中：所需的加水量，g； 風(fēng)干含水量時(shí)土樣的質(zhì)量，g； 風(fēng)干土含水量，%； 要求達(dá)到的含水量，%。（3）按要求的含水量制備試樣，噴灑所需的加水量，充分?jǐn)嚭筒㈧o置浸潤24h。將擊實(shí)筒固定在底座上，裝好護(hù)筒，并在擊實(shí)筒內(nèi)壁涂一薄層潤滑油，將攪和的試樣裝入擊實(shí)筒內(nèi)，分三層，每層25擊。擊實(shí)時(shí)擊錘應(yīng)自由落下，錘跡必須均勻分布于土面。以同樣方法進(jìn)行第二及第三層擊實(shí)。擊實(shí)后超出擊實(shí)筒的余土高度應(yīng)小于6mm。（4）卸下護(hù)筒，用修土刀將試樣削至與擊實(shí)筒齊平，拆除底板，并削平底面，擦凈筒外壁，稱筒與試樣的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g，并計(jì)算試

21、樣的濕密度。 （5）用推土器推出擊實(shí)筒內(nèi)試樣，并取2個(gè)代表性約1530g土樣測定含水量，兩個(gè)含水量的差值應(yīng)不大于1。 （6）按上述步驟進(jìn)行其它不同含水量試樣的擊實(shí)試驗(yàn)。 三.計(jì)算及制圖 1.按下式計(jì)算擊實(shí)后各點(diǎn)的干密度 式中：干密度，g/cm3，準(zhǔn)確至0.01g/cm3； 密度，g/cm3； 某點(diǎn)試樣的含水量，。 2. 以干密度為縱坐標(biāo)，含水量為橫坐標(biāo)繪制干密度與含水量關(guān)系曲線擊實(shí)曲線，如圖所示。曲線上峰值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)分別表示土的最大干密度和最優(yōu)含水量，如不連成完整的曲線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)試驗(yàn)。3. 按下式計(jì)算飽和含水量 式中：飽和含水量，%； 土粒比重（相對(duì)密度）。4. 計(jì)算數(shù)個(gè)干密度下的飽和

22、含水量，在擊實(shí)曲線的同一坐標(biāo)圖上繪制飽和曲線。四. 試驗(yàn)記錄本試驗(yàn)記錄表見附表5。 固結(jié)試驗(yàn)一. 概述1. 土在外荷載作用下，孔隙間的水和空氣逐漸被擠出，土顆粒之間相互擠緊，因而引起土體的壓縮變形。2. 固結(jié)試驗(yàn)是使試樣在側(cè)限與軸向排水的條件下進(jìn)行的，土的壓縮實(shí)際上是孔隙體積的減小，所以將固結(jié)試驗(yàn)成果整理成孔隙比與壓力關(guān)系曲線，根據(jù)該曲線可以求得不同壓力間的壓縮性指標(biāo)，用以計(jì)算地基或土工建筑物的沉降。3. 試驗(yàn)方法分標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)、快速固結(jié)試驗(yàn)和應(yīng)變控制連續(xù)加荷固結(jié)試驗(yàn)，前者是使試樣在各級(jí)荷載下均達(dá)到壓縮穩(wěn)定，并測記變形隨時(shí)間變化情況，用以計(jì)算壓縮系數(shù)、壓縮模量和固結(jié)系數(shù)等壓縮性指標(biāo)。當(dāng)沉降計(jì)算

23、精度要求不高，且不要求固結(jié)系數(shù)時(shí)，可采用快速固結(jié)試驗(yàn)，快速法規(guī)定各級(jí)荷載下壓縮時(shí)間1h，并測記其變形量，僅在最后一級(jí)荷載下測記1h和壓縮穩(wěn)定后（即24h）的變形量，經(jīng)變形修正后計(jì)算各級(jí)荷載下的孔隙比，用以確定壓縮系數(shù)和壓縮模量。二. 快速固結(jié)試驗(yàn)1. 儀器設(shè)備（1）三聯(lián)固結(jié)儀：如圖所示,試樣面積30cm2 或50cm2 ，高20mm；（2）百分表：量程10mm , 最小分度值0.01mm ；（3）天平：感量0.01g , 稱量200g ；（4）其他：秒表、烘箱、修土刀、含水量盒等。 2. 試驗(yàn)步驟（1）按密度試驗(yàn)方法用固結(jié)儀配套環(huán)刀切取試樣，削平兩端并注意使試樣表面平整，周邊與環(huán)刀密合，測定試

24、樣的密度和含水量，用以計(jì)算初始孔隙比。（2）將帶有環(huán)刀的試樣，刀口向下小心裝入固結(jié)儀容器內(nèi)，然后放上透水石和加壓蓋板，置于加壓框架下，對(duì)準(zhǔn)正中，安裝百分表，為保證試樣與儀器部件接觸良好，施加1kPa的預(yù)壓荷載，將百分表長針調(diào)零，記下短指針的初讀數(shù)。（3）加壓等級(jí)一般為25、50、100、200、400 kPa等，最后一級(jí)壓力應(yīng)大于土層的計(jì)算壓力100200 kPa。（4）施加第一級(jí)荷載，在加荷的同時(shí)開動(dòng)秒表；記錄加荷后1h百分表數(shù)，并施加第二級(jí)荷載，再記錄加荷后1h百分表數(shù)，最后一級(jí)荷載除記錄1h百分表數(shù)讀數(shù)外，還應(yīng)測記壓縮穩(wěn)定后（即24h）百分表讀數(shù)，讀數(shù)精確到0.01mm。（5）撤去百分表

25、，退除荷載，取出帶環(huán)刀的試樣，必要時(shí)，擦干試樣兩端和環(huán)刀外壁上的水分，測定試驗(yàn)后的密度和含水量。三. 計(jì)算及制圖1. 初始孔隙比 式中：土粒比重（相對(duì)密度）； 試驗(yàn)開始時(shí)試樣的含水量，%； 試驗(yàn)開始時(shí)試樣的密度，g/cm3； 水的密度，一般可取=1g/cm3。 2.計(jì)算校正系數(shù)K式中：最后一級(jí)荷載下，壓縮穩(wěn)定后（即24h）的百分表讀 減去該荷載下儀器變形量，mm； 最后一級(jí)荷載下，壓縮1h的百分表讀數(shù)減去該荷載下儀器變形量，mm。3. 試樣變形量校正各級(jí)荷載（最后一次讀數(shù)除外）按下式計(jì)算校正后累計(jì)總變形。 式中：在某一荷載下校正后的累計(jì)總變形量，mm； 在某一荷載下壓縮1h的百分表讀數(shù)減去該荷

26、載下儀器變形量，mm。 4.各級(jí)荷載下壓縮穩(wěn)定后孔隙比 式中：某一級(jí)荷載壓縮穩(wěn)定后孔隙比； 試樣原始高度，一般為20mm 。 5.壓縮曲線（ep曲線）以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，繪制ep曲線如圖示。空隙比eei0.90.8 0.6 0 50 100 200 300 400壓力p (kPa)ep曲線圖 6. 壓縮系數(shù)和壓縮模量 由ep曲線查得與壓力100kPa和200kPa相對(duì)應(yīng)的孔隙比和，按下式計(jì)算和 7.土的壓縮性：通常采用壓力段由p1100kPa增加到 p2200kPa時(shí)的壓縮系數(shù)來評(píng)定土的壓縮性。低壓縮性土中壓縮性土高壓縮性土壓縮系數(shù)0.1 MPa-10.10.5 MPa-10.

27、5 MPa-1四. 試驗(yàn)記錄本試驗(yàn)記錄表見附表6。 直接剪切試驗(yàn)一. 概述1. 直接剪切試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。通常采用四個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力p作用下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，求得破壞時(shí)的剪應(yīng)力，即為該垂直壓力下土的抗剪強(qiáng)度。然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力c 。2. 抗剪強(qiáng)度是土的重要力學(xué)性質(zhì)，估算地基承載力，評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性，計(jì)算土坡穩(wěn)定以及擋土建筑物的土壓力時(shí)，都需要土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。3. 直接剪切試驗(yàn)根據(jù)試樣的排水固結(jié)作用分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種。快剪是施加垂直荷載和剪切過程都不使試樣排水固結(jié)；固結(jié)快剪是加垂直荷載后使試樣完全固結(jié)，但在剪切

28、過程中不使試樣充分排水固結(jié)。每種試驗(yàn)方法求得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)適用于排水固結(jié)條件與其相對(duì)應(yīng)的工程問題。二. 直剪試驗(yàn) （一）儀器設(shè)備1. 直接剪力儀：分應(yīng)變控制和應(yīng)力控制，本試驗(yàn)用應(yīng)變控制直接剪切儀，如圖示，由剪力盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳動(dòng)裝置、測力計(jì)以及位移量測系統(tǒng)等組成。加壓設(shè)備可采用扛桿傳動(dòng)，也可采用氣壓施加。2. 測力計(jì)：采用應(yīng)變?nèi)Γ勘頌榘俜直砘蛭灰苽鞲衅鳌?. 環(huán)刀：內(nèi)徑61.8 mm ，高20 mm 。4. 天平：感量0.1g ，稱量200g 。 5. 其它：切土刀、鋼絲鋸、濾紙、秒表等。（二）試驗(yàn)步驟1. 按密度試驗(yàn)方法用直剪儀配套環(huán)刀切取試樣。2. 對(duì)準(zhǔn)直剪儀上、下盒，插入固定銷

29、，在試樣上、下面各放一張不透水的塑料薄膜，將帶土樣的環(huán)刀平口向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，用一透水石將試樣徐徐推入盒內(nèi)，移去環(huán)刀，裝上加壓蓋板和鋼珠。3. 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量力環(huán)接觸時(shí)（即量力環(huán)中百分表指針剛開始觸動(dòng)時(shí)）為止，調(diào)整量力環(huán)百分表讀數(shù)為零。4. 安裝加壓框架，施加垂直壓力，隨即撥出固定銷。開動(dòng)秒表，以每分鐘412轉(zhuǎn)的均勻速率施轉(zhuǎn)手輪，使試樣在35min內(nèi)剪損。手輪每轉(zhuǎn)一圈，側(cè)記一次量力環(huán)百分表讀數(shù)，直至試樣剪損。剪損的標(biāo)志是量力環(huán)百分表指針不再前進(jìn)，或顯著后退。5. 反轉(zhuǎn)手輪，卸除垂直荷載和加壓框架，取出已剪損的試樣。通常用四個(gè)試樣為一組，分別加不同垂直壓力，按上述步驟進(jìn)行剪切

30、試驗(yàn)。垂直壓力一般可按100、200、300、400kPa。三. 固結(jié)快剪和慢剪1. 固結(jié)快剪與快剪的區(qū)別是：試樣上兩面的不透水塑料薄膜改為濕濾紙,施加垂直壓力后，待試樣達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定，再按上述剪切速率使試樣在35min內(nèi)剪損。2. 慢剪試驗(yàn)除了在試樣兩面放濕濾紙、加垂直壓力后使試樣固結(jié)穩(wěn)定外，還應(yīng)以緩慢速率施加剪切力，剪切速率一般應(yīng)小于0.02mm/min，以使試樣在剪切過程中充分排水固結(jié)。四. 計(jì)算及制圖1. 按下式計(jì)算每個(gè)試樣在一定垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度 式中： 抗剪強(qiáng)度， kPa； C 量力環(huán)率定系數(shù), kPa/0.01mm； R 試樣剪損時(shí)量力環(huán)百分表讀數(shù), 0.01mm。2.以抗剪強(qiáng)度

31、為縱坐標(biāo)，垂直壓力p為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)系曲線，該關(guān)系曲線近似為一直線，如圖所示，直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角，直線在縱坐標(biāo)軸上的截距為土的內(nèi)聚力c。抗剪強(qiáng)度kPa0 300200100 0 100 200 300 400垂直壓力p(kPa)抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)系曲線圖六.試驗(yàn)記錄本試驗(yàn)記錄表見附表7。三軸壓縮試驗(yàn)一 概述三軸壓縮試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種比較完善的室內(nèi)試驗(yàn)方法，通常采用34個(gè)圓柱形試樣，分別在不同的恒定周圍壓力（即小主應(yīng)力3 ）下，施加軸向壓力即主應(yīng)力差（13），進(jìn)行剪切直至破壞；然后根據(jù)摩爾-庫侖理論，求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。三軸壓縮試驗(yàn)可以嚴(yán)格控制排水條件，可以測量

32、土體內(nèi)的孔隙水壓力，另外，試樣中的應(yīng)力狀態(tài)也比較明確，試樣破壞時(shí)的破裂面是在最薄弱處，而不像直剪試驗(yàn)?zāi)菢酉薅ㄔ谏舷潞兄g，同時(shí)三軸壓縮試驗(yàn)還可以模擬建筑物和建筑物地基的特點(diǎn)以及根據(jù)設(shè)計(jì)施工的不同要求確定試驗(yàn)方法，應(yīng)此對(duì)特殊建筑物、高層建筑、海洋工程、道路橋梁、交通航務(wù)等工程有著特別重要的意義。本試驗(yàn)適用于測定細(xì)粒土和粒徑小于20mm的粗粒土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。二 試驗(yàn)方法根據(jù)土樣固結(jié)排水條件和剪切時(shí)的排水條件，三軸試驗(yàn)可分為不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)（UU）、固結(jié)不排水剪試驗(yàn)（CU）、固結(jié)排水剪試驗(yàn)（CD）以及K0固結(jié)三軸試驗(yàn)等。1 不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)（UU）試樣在施加周圍壓力和隨后施

33、加偏應(yīng)力直至剪壞的整個(gè)試驗(yàn)過程中都不允許排水，這樣從開始加壓直至試樣剪壞，土中的含水量始終保持不變，孔隙水壓力也不可能消散，可以測得總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，。2 固結(jié)不排水剪試驗(yàn)（CU）試樣在施加周圍壓力時(shí)，允許試樣充分排水，待固結(jié)穩(wěn)定后，再在不排水的條件下施加軸向壓力，直至試樣剪切破壞，同時(shí)在受剪過程中測定土體的孔隙水壓力，可以測得總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，和有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和。3 固結(jié)排水剪試驗(yàn)（CD）試樣先在周圍壓力下排水固結(jié)，然后允許試樣在充分排水的條件下增加軸向壓力直至破壞，同時(shí)在試驗(yàn)過程中測讀排水量以計(jì)算試樣體積變化，可以測得有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，。三 儀器設(shè)備（一） 三軸儀三軸儀依據(jù)施

34、加軸向荷載方式的不同，可以分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種，目前室內(nèi)三軸試驗(yàn)基本上采用的是應(yīng)變控制式三軸儀。如圖所示：1 三軸壓力室：壓力室是三軸儀的主要組成部分，它是一個(gè)由金屬上蓋、底座以及透明有機(jī)玻璃圓筒組成的密閉容器，壓力室底座通常有3個(gè)小孔分別與穩(wěn)壓系統(tǒng)以及體積變形和孔隙水壓力量測系統(tǒng)相連。2 軸向加荷系統(tǒng)：采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)多級(jí)變速的齒輪箱，或者采用可控硅無極調(diào)速，并通過傳動(dòng)系統(tǒng)使壓力室自下而的移動(dòng)，從而使試樣承受軸向壓力，其加荷速率可根據(jù)土樣性質(zhì)及試驗(yàn)方法確定。3 軸向壓力量測系統(tǒng)：施加于試樣上的軸向壓力由測力計(jì)量測，測力計(jì)由線形和重復(fù)性較好的金屬彈性體組成，測力計(jì)的受壓變形由百分表或位

35、移傳感器測讀，軸向壓力也可由荷重傳感器來測得。4 周圍壓力穩(wěn)壓系統(tǒng)：采用調(diào)壓閥控制，調(diào)壓閥控制到某一固定壓力后，它將壓力室的壓力進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償而達(dá)到穩(wěn)定的周圍壓力。5 孔隙水壓力量測系統(tǒng)：孔隙水壓力由孔壓傳感器測得。6 軸向變形量測系統(tǒng)：軸向變形由長距離百分表（030mm百分表）或位移傳感器測得。7 反壓力體變系統(tǒng)：由體變管和反壓力穩(wěn)壓控制系統(tǒng)組成，以模擬土體的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)或提高試件的飽和度以及測量試件的體積變化。（二） 附屬設(shè)備1 擊實(shí)筒和飽和器。2 切土盤、切土器、切土架和原狀土分樣器。3 承膜筒和砂樣制備模筒。4 天平：稱量200g，最小分度0.01g；稱量1000g，最小分度值0.1g。

36、5 游標(biāo)卡尺。6 其他：如乳膠薄膜、橡皮筋、透水石、濾紙、切土刀、鋼絲鋸、毛玻璃板、空氣壓縮機(jī)、真空抽氣機(jī)、真空飽和抽水缸及稱量盒等。四 試樣制備與飽和（一）試樣制備 試樣應(yīng)切成圓柱形形狀，試樣直徑為39.1mm、61.8mm或101mm，相應(yīng)的試樣高度分別為80mm、150mm或200mm，試樣高度與試樣直徑的關(guān)系為22.5倍。 1.原狀土試樣制備（1） 對(duì)于較軟的土樣，先用鋼絲鋸或切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土盤的上下圓盤之間，然后用鋼絲鋸緊靠側(cè)板，由上往下細(xì)心切削，邊切削邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，直至土樣被削成規(guī)定的直徑為止。（2）對(duì)于較硬的土樣，先用切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土架上，用切土器切削土樣，邊削邊壓切土器，直至切削到超出試樣高度約2cm 為止。（3）取出試樣，并用對(duì)開膜套上，然后將兩端削平，稱量，并取余土測定試樣的含水量。