1、含水量對土抗剪強度的影響目錄n一、實驗背景n二、實驗目的n三、實驗原理n四、實驗設備n五、實驗步驟n六、實驗預期結果n七、實驗數據記錄與圖像n八、實驗結論n九、實驗小結一、實驗背景n土是固相、液相和氣相組成的散體材料。一般而言，在外部荷載作用下，土體中的應力將發生變化。當土體中的剪應力超過土體本身的抗剪強度時，土體將產生沿著其中某一滑裂面的滑動，而使土體喪失整體穩定性。所以，土體的破壞通常都是剪切破壞。n土抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限強度，包括內摩擦力和內摩擦角（粘性土還包括其粘聚力C）。n 在工程建設實踐中，道路的邊坡、路基、土石壩、建筑物的地基等喪失穩定性的例子是很多的。為了保證土木

2、工程建設中建筑物的安全和穩定，就需要研究土的抗剪強度。二、實驗目的n本次實驗的目的在于通過配置不同含水量的土樣，測量不同垂向壓力下土樣破壞時的抗剪強度（得到剪應力 -垂向壓力 曲線），找到土樣抗剪強度與含水量之間的關系（抗剪強度 -含水量 曲線），進而得到同一土樣在含水率為何值時強度最大。同時，再次熟練土的篩分方法與應變式直剪儀的使用，掌握不同含水量土樣的配置方法。f三、實驗原理n通過配置不同含水量的土樣，運用應變式直剪儀，測量不同垂向壓力下土樣破壞時的抗剪強度，得到抗剪強度-垂向壓力曲線：通常采用五個試樣，分別在不同垂直壓力下，施加水平剪切應力進行剪切，求得破壞時的剪應力，然后根據庫侖定律確

3、定土的抗剪強度參數：內摩擦角和粘聚力；找到土樣抗剪強度與含水量之間的關系（抗剪強度-含水量曲線），進而得到同一土樣在含水率為何值時強度最大。n 1.土樣制取：塑料桶、鏟子、烘箱、干燥器、瓷盤、研棒、研體、粗篩（10、5、2mm）、細篩（1、0.5、0.25、0.1、0.075mm）、托盤天平（感量0.1，稱量1000g）、電子天平（感量0.001g， 稱量200g）、8K白紙、調土碗、調土刀、蒸 餾水、滴管、燒杯、環刀、凡士林、修土刀、 重塑筒、擊樣器、錘子、塑料袋、標簽；n 2.直剪設備：應變式直剪儀、測微表、 蠟紙（或濾紙）、透水石。四、實驗設備n 1.試樣制備：取土樣并烘干，用研棒輕輕碾

4、壓，使之分散成單粒狀，然后用四分法取代表性土樣。五、實驗步驟n2.振動過篩：將篩依孔徑由小到大順序疊好，并放好底盤。將土樣倒入最上層孔徑最大的篩上，輕輕振篩10-15min。使各級篩中土粒不再下漏為止。多次操作，獲得土樣總質量約為3500g。五、實驗步驟n3.對各級篩上及底盤中試樣依次稱重、記錄在表1-1。按由上至下的順序取下篩子，每取一級篩都要在白紙上用手輕叩搖晃，直至無土粒下漏為止，并將下漏于白紙上的土粒放入下一級篩內。實驗精度要求各級篩及底盤上土重之和與篩析前所稱土重之差不大于1%。計算得土樣級配。五、實驗步驟n4.制備14%、16%、19%、22%、25%含水量的土樣。按照算得級配，分

5、別稱取5份880g土樣，分別加入123.2g、140.8g、167.2g、193.6g、220g蒸餾水，攪拌均勻。五、實驗步驟n5.土樣重塑。分別將土樣放入重塑筒內，用擊樣器以相同擊實高度和次數將試樣擊實。將環刀內側涂上凡士林，切取擊實土樣各5個。將5種含水量的土樣迅速裝入塑料袋，防止水分蒸發。五、實驗步驟n 6.調試應變式直剪儀。測出每個含水量下，垂向加壓50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa下的土樣剪斷時剪應力，計入表1-2中。n7.數據處理，繪制曲線。五、實驗步驟六、實驗預期結果n 1.計算每個試樣破壞時的剪應力：式中 剪應力，kPa； 量力環校正系數，kPa

6、/0.01mm； 量力環測微表讀數，0.01mm。本次試驗共用兩個應變圈，編號和校正系數為： （1）A1322號 =1.823 ； （2）20697號 =1.805n 2.繪制剪應力-垂向壓力曲線。以剪應力為縱坐標，垂直應力為橫坐標，繪制剪應力與垂直應力關系曲線。根據該曲線，作圖得到土樣的抗剪強度。n 3.繪制抗剪強度-含水量曲線。以抗剪強度為縱坐標，含水量為橫坐標，繪制抗剪強度與含水量關系曲線。CRCRCC七、實驗數據記錄與圖像n1.篩分結果表1-1 注：用于級配檢測的試樣總重2517.1gn2.級配曲線 由表1-1可畫出級配曲線：圖1-2七、實驗數據記錄與圖像七、實驗數據記錄與圖像n3.直

7、剪數據表1-3 注：本次試驗共用兩個量力環，編號和校正系數為： （1）A1322號 =1.823；（2）20697號 =1.805CCn4.剪應力-垂向壓力曲線 由表1-2數據，可畫出某一含水率不同垂向壓力下的剪應力-垂向壓力曲線，由5條曲線，可得出每種含水率下的抗剪強度。七、實驗數據記錄與圖像含水量14%時-曲線含水量16%時-曲線七、實驗數據記錄與圖像圖1-4含水量19%時-曲線含水量22%時-曲線含水量15%時-曲線n5.抗剪強度-含水量曲線 由5條曲線得每種含水率下的抗剪強度，可繪制出抗剪強度-含水量曲線。表1-5即為5個含水量條件下，土的抗剪強度：表1-5由此，得抗剪強度-含水量曲線

8、（圖1-6）：七、實驗數據記錄與圖像圖1-6n6.剪應力曲線 由表1-2，可做出剪應力-含水量曲線。圖1-7七、實驗數據記錄與圖像剪應力（kPa）含水量（%）八、實驗結論n1.不同垂向壓力下，剪應力均隨著含水量的增加而減小；n2.含水量在14%左右時，不同垂向壓力下，土樣破壞時剪應力的差別較大；而含水量增加到25%左右時，不同垂向壓力下，剪應力差別不大；n3.同一含水量，垂向壓力越大，剪應力越大；n4.垂向壓力越大，含水量的變化對剪應力影響越大；n5.抗剪強度隨含水量的增加而減小。九、實驗小結n反思與調整1：研磨土樣。這也是我們印象最深的環節之一。對于粘性土，烘干之后土粒都是粘黏在一起的，通過

9、碾體研磨過的土樣仍可以破碎成更小的土顆粒，若直接篩取做級配曲線則會導致結果產生偏差。因此，組員們開拓思維，找來廢舊的巖芯對土樣進行進一步研磨，效率很高的將土樣研磨完畢。這個小創意也為我們的實驗增添了樂趣。n反思與調整2：級配測試土樣多少的選擇。對于相同土樣，任取一部分即可測得土顆粒級配，而組員們忽視了這一點，結果導致我們研磨了過多的土樣浪費了大量時間。n反思與調整3：在篩土環節中，組員認為書本中的篩土方法費力且耗時，所以自己改良了一下，以篩土器底盤的一邊受力，另一只手放在上方旋轉篩土器，另一只手控制整體防止曬土器滑落桌面，這樣篩土，速度又快又省力。九、實驗小結n 反思與調整4：含水量的選擇。當按照計劃配制出16%、19%、22%、25%、28%的土樣并用環刀切樣時，28%的土樣含水率過高，基本處于軟塑狀態，無法制成試樣。因此，組員們將28%一組加入干燥土，配制成14%的土樣，在實驗結果曲線中便可讀出含水量28%時的抗剪強度；當含水量在22%以后，土樣偏軟，不易成型，環刀不易切割，可用兩把削