《土力学》实验指导书.docx
- 文档编号:27148054
- 上传时间:2023-06-27
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:358.45KB
《土力学》实验指导书.docx
《《土力学》实验指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《土力学》实验指导书.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
《土力学》实验指导书
《土力学》实验指导书
河北联合大学建筑工程学院
2012年11月
目录
教学实验注意事项2
实验一土的密度试验5
土的含水量试验6
土的液限、塑限试验7
实验二土的压缩固结试验10
实验三土的直接剪切试验13
试验记录表17
教学实验注意事项
为确保实验顺利进行,达到预定的实验目的,必须做到下列几点:
一、作好实验前的准备工作:
1.预习实验指导书,明确本次实验的目的、方法和步骤。
2.弄清与本次实验有关的基本原理。
3.对实验中所用到的仪器、设备实验前应事先阅读有关仪器的使用说明。
4.必须清楚地知道本次试验需记录的数据项目及数据处理的方法,并事前作好记录表格。
5.除了解实验指导书中所规定的实验方案外,亦可多设想一些其它方案。
二、遵守实验室的规章制度:
1.实验时应严肃认真,保持安静。
2.爱护设备及仪器,并严格遵守操作规程,如发生故障应及时报告。
3.非本实验所用的设备及仪器不得任意动用。
4.实验完毕后,应将设备和仪器擦试干净,并恢复到原来正常状态。
三、认真做好实验:
1.注意听好教师对本次实验的讲解。
2.清点实验所需设备,仪器及有关器材,如发现遗缺,应及时向教师提出。
3.实验时,应有严格的科学作风,认真细致地按照实验指导书中所要求的实验方法与步骤进行。
4.对于带电或贵重的设备及仪器,在接线或布置后应请教师检查,检查合格后,才能开始实验。
5.在实验过程中,应密切观察实验现象,随时进行分析,若发现异常现象,应及时报告。
6.记录下全部测量数据,以及所用仪器的型号及精度、试件的尺寸、量具的量程等。
7.教学实验是培养学生动手能力的一个重要环节,因此学生在实验小组中虽有一定的分工,但每个学生都必须自己动手,完成所有的实验环节。
8.学生在完成试验全部规定项目后,经教师同意可进行一些与本实验有关的其它实验。
9.实验记录需要教师审阅签字,若不符合要求应重做。
四、写好实验报告
实验报告是实验的总结,通过写实验报告,可以提高学生的分析能力,因此实验报告必须由每个学生独立完成,要求清楚整洁,并要有分析及自己的观点。
实验报告应具有以列基本内容:
1.实验名称、实验日期、实验者及同组人员。
2.实验目的。
3.实验原理、方法及步骤筒述。
4.实验所用的设备和仪器的名称、型号。
5.实验数据及处理。
6.对实验结果的分析讨论。
实验一土的密度试验
一、实验目的
测定土在天然状态下单位体积的质量。
二、实验设备和器材
1.符合规定要求的环刀,(内径79.8mm,高20mm);
2.精度为0.01g的天平;
3.其他:
切土刀,凡士林等。
三、实验方法和步骤
1、测出环刀的容积V,在天平上称环刀质量m1。
2、取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。
3、环刀取土:
在环刀内壁涂一薄层凡士林,将环刀刃口向下放在土样上,随即将环刀垂直下压,边压边削,直至土样上端伸出环刀为止。
将环刀两端余土削去修平(严禁在土面上反复涂抹),然后擦净环刀外壁。
4、将取好土样的环刀放在天平上称量,记下环刀与湿土的总质量m2。
5、计算土的密度
四、试验要求
1、密度试验应进行2次平行测定,两次测定的差值不得大于0.03g/cm3,取两次试验结果的算术平均值;
2、密度计算准确至0.01g/cm3
土的含水率试验
一、实验目的
用烘干法测定土的含水率
二、实验仪器、设备
1.烘箱:
采用电热烘箱;。
2.天平:
称量200g,分度值0.01g;
3.其他:
干燥器,称量盒。
三、实验方法和步骤。
1、取代表性试样,粘性土为15~30g,砂性土、有机质土为50g,放入质量为m0的称量盒内,立即盖上盒盖,称湿土加盒总质量m1,精确至0.01g。
2、打开盒盖,将试样和盒放入烘箱,在温度105~110℃的恒温下烘干。
烘干时间与土的类别及取土数量有关。
粘性土不得少于8小时;砂类土不得少于6小时;对含有机质超过10%的土,应将温度控制在65~70℃的恒温下烘至恒量。
3、将烘干后的试样和盒取出,盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温,称干土加盒质量为m2,精确至0.01g。
四、试验数据整理
计算土的含水量:
五、实验要求
1.计算准确至0.1%;
2.本试验需要进行2次平行测定,取其算术平均值。
两次差值,当含水率小于40%时,不得大于1%;当含水率大于、等于40%时,不得大于2%。
土的液限、塑限试验
一、实验目的
1了解细粒土界限含水量的特征、定义及测定方法。
液性界限(ωL)是细粒土从塑性状态转变为液性状态的界限含水率,简称液限;塑性界限(ωP)是细粒土从半固体状态转变为塑性状态的界限含水率,简称塑限。
2测定土的液、塑限,用以计算土的塑性指数和液性指数,作为细粒土分类及估计地基土承载力的一个依据。
供设计、施工使用。
二、试验方法
在实验室中,液限(ωL)通常采用锥式液限仪测定;塑限(ωP)通常采用搓条法测定。
三、实验仪器、设备
1.锥式液限仪(平衡锥重76g,锥体锥角为30度)
2.毛玻璃板250*250*5mm
3.调土碗及调土刀
4.天平:
分度值0.01g;
5.其他:
烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径0.5mm的筛、凡士林等。
四、测试方法、步骤
1)液限试验
1.当采用天然含水量的土样时,应剔除大于0.5mm的颗粒,然后分别按接近液限、塑限和二者之间状态制备不同稠度的土膏,静置湿润。
静置时间可视原含水量的大小而定。
当采用风干土样时,取过0.5mm筛的代表性土样约200g,将试样放在橡皮板上用纯水调成均匀土膏,然后放入调土皿中,浸润过夜。
2.将制备好的土膏用调土刀调拌均匀,密实地填入试样杯中,应使空气逸出。
高出试样杯的余土用刮土刀刮平,随即将试样杯放在仪器底座上。
3.取圆锥仪,在锥体上涂以薄层凡士林,提住锥体端手柄,放在试样表面中部,至锥尖与试样表面接触时,松开手指,使锥体在其自重下沉入土中,放锥时不要冲击、摇晃,同时也应防止台面受震动。
4.当锥体经15s沉入土中深度为10mm时,表示土的含水率为液限,如锥体入土深度大于或小于10mm时,表示该含水率高于或低于液限,这时应挖去有凡士林的部分,取出全部土样放回调土器中重新风干或加水调配,直到达到上述要求为止。
5.取下试样杯,然后从杯中取10g以上的试样2个,测定含水率。
试验要求
1.称量准确至0.01g,计算准确至0.1%;
2.本试验需要进行2次平行测定,取其算术平均值,允许平行差值应不大于2.0%。
2)塑限试验
1.制备土样:
用液限或从液限试验制备好的土样中,取约30g备用。
2.为使试验前试样的含水率接近塑限,可将试样在手中捏揉至不粘手,或用吹风机稍微吹干,然后将试样捏扁,当出现裂纹时,表示含水率已接近塑限。
3.取接近塑限含水率的试样8~10g,用手搓成椭圆形,放在干燥洁净的毛玻璃上用手滚搓、手掌的压力要均匀的施加在土条上,不得使土条在玻璃上无力滚动,土条不得有空心现象,土条长度不宜大于手掌宽度。
4.当土条搓至3mm时,产生裂缝,并开始断裂,表示试样的含水率达到塑限含水率。
当土条搓到3mm时不产生裂缝或土条直径大于3mm时开始断裂,表示土的含水率高于或低于土的塑限含水率,都应重新取样进行搓滚,直到达到要求。
5.取合格的土条3~5g(约3-4个土条),放在铝盒中,立即盖好盒盖,称重、烘干、,测定其含水率。
试验要求
1.称量准确至0.01g,计算准确至0.1%;;
2.本试验需要进行2次平行测定,取其算术平均值,当塑限小于40%时,平行差值不得大于1%;当塑限大于、等于40%时,平行差值不得大于2%。
五、试验数据整理
1.计算含水率
w:
塑限、液限含水率(%);mw:
水的质量(g);md:
干土质量(g)
2.计算塑性指数和液性指数
塑性指数:
液性指数:
根据塑性指数确定土的名称。
实验二土的固结压缩试验
一、实验目的
1、测定试样在侧限与轴向排水条件下土的变形与压力的关系,或孔隙比与压力的关系,变形与时间的关系。
2、由测得的各关系曲线计算土的压缩系数av、压缩模量ES、压缩指数CC、回弹指数CS、固结系数CV、地基的渗透系数k及土的先期固结压力Pc等,测定项目视工程需要而定。
3、利用压缩试验所得的参数计算地基基础的变形量,预估地基承载力。
二、实验设备、仪器
1、压缩固结仪:
由环刀、护环、透水板、加压上盖、量表架等组成;
2、加压设备:
采用量程为5~10kN的杠杆式加压设备;
3、变形量测设备:
百分表量程10mm,分度值为0.01mm;
4、其他:
快速烘箱(300°C~350°C)、电子天平(称量1000g,感量0.01g)、测容重用环刀、刮土刀、钢丝锯、铝盒、玻璃板、秒表、凡士林、盛水盆、滤纸等。
三、试验步骤
1、按要求取原状样或制备扰动土样。
2、取环刀样,测试验前的密度与含水量。
3、取压缩仪内的环刀,内壁擦抹凡士林使其光滑少摩擦。
环刀刃口向下对准制备的圆柱土样中心,慢慢垂直下压且边压边削土样,使土样成锥台形。
直至土样伸出环刀顶面为止,将环刀两边余土削去修平,擦净环刀外壁。
4、在压缩容器内放置透水石、滤纸和下护环,将带有环刀的试样小心装入护环,然后在环刀试样上放薄滤纸、上护环、透水板和加压盖板,置于加压框架下,并对准加压杆,使加压杆与加压盖板中心凹槽对正。
5、安装百分表,为保证试样与仪器上下各部分之间接触良好,应施加1kPa的预压压力,然后调整百分表,使百分度指针归零(表的毫米指针应控制在5~10mm之间,以保证有足够的量程测定试样的压缩量)。
6、加荷。
按50、100、200、400(kpa)四级荷重加荷,每级荷载历时10分钟,即每级荷重加上10分钟时,记测微表读数一次,然后加下一级荷载,依些类推,直到第四级荷载施加完毕为止。
四、注意事项
1.首先装好试样,再安装量表。
在装量表的过程中,小指针需调至整数位,大指针调至零,量表杆头要有一定的伸缩范围,固定在量表架上。
2.压缩容器内放置的透水石、滤纸湿度尽量与试样湿度接近。
3.加荷时,应按顺序加砝码;试验中不要震动实验台,以免指针产生移动。
五、试验数据整理
1、按下式计算试样的初始孔隙比e0:
式中e0—土样的初始孔隙比;
Gs—.土粒比重,本实验取Gs=2.72;
ρ0—土样的初始密度(g/cm3),由试验测定;
ρω—4°C水的密度,为1g/cm3;
ω0—土样的初始含水量(%),由试验测定。
2、计算某级压力下变形稳定后的孔隙比ei
式中:
ei—某级压力下土样的孔隙比;
—某级压力下试样高度的累计变形量,mm;
3、以压力P为横坐标,以空隙比为纵坐标,绘制e—P关系曲线,并求出100-200kPa时的压缩系数a12和相应压力变化范围的压缩模量Es。
式中Pi—某一级荷重值,MPa。
根据上覆压力确定i,一般建筑物的上覆压力在100-200kPa之间,故取a1-2来表达土的压缩系数。
5、作孔隙比e和压力p的关系曲线
以孔隙比e为纵坐标,压力p为横坐标,绘制孔隙比与压力的关系曲线。
实验三土的直接剪切试验
一、试验目的
1、土的抗剪强度是土在外力作用下,其一部分对另一部分滑动时,所具有的抗剪切的极限强度。
2、本试验的目的是测定土的抗剪强度S与垂直压力P之间的关系,以测定土的内摩擦角Φ和粘聚力C值,为计算地基承载力、挡墙土压力、验算地基及土坡稳定提供基本参数。
2、了解应变式直接剪切试验测定土的抗剪强度指标的方法。
分为:
快剪(Q)、固结快剪(CQ)、慢剪(S)三种试验方法。
3、明了直接剪切试验的特点。
二、实验方法
快剪:
在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。
在整个试验过程中不允许试样排水固结。
固结快剪:
在试样上施加垂直压力,待试样排水固结稳定后,快速施加水平剪应力。
慢剪:
在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中,均使试样排水固结。
本次实验内容只进行快剪试验。
三、实验设备
1、应变控制式直剪仪:
主要包括:
剪切盒(水槽、上剪切盒、下剪切盒),垂直加压框架,测力环,推动机构,台板,杠杆式加压设备。
2、位移计或百分表:
量程5~10mm,分度值0.01mm。
3、环刀:
与直剪仪配套的至少3个;内径61.8mm,高度20mm。
4、其他:
削土刀,秒表,玻璃板,推土器,腊纸或塑料膜
四、实验步骤
1、制备土样:
制备给定干密度和含水量范围的扰动土样,土样为土样为直径约200mm,高约100mm的土柱。
(实际工程中,切取原状土样)。
2、切取土样:
用与直剪仪配套的环刀切取土样。
环刀刃口向下对准圆柱土样中心,慢慢垂直下压,边压边削切土样使土样成锥台形。
直至土样伸出环刀顶面为止,将环刀两边余土削去修平,擦净环刀外壁。
3、安装土样:
对准上下剪切盒,插入固定插销。
在下盒内放入洁净的透水石和蜡纸各一,将盛有试样的环刀,平口向下对准剪切盒口,在试样上放上蜡纸和洁净的透水石,然后用推土器将试样徐徐推入剪切盒内,移去环刀。
再顺次放入加压盖板与加压框架。
4、调试仪器:
安装加压框架,转动手轮,使上剪切盒前端钢珠刚好与测力环接触。
调整测力环百分表读数为零。
对需要测记垂直变形量的,安装垂直位移计或百分表。
5、施加垂直压力:
转动手轮,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,调整测力计中的量表读数为零。
顺次加上盖板、钢珠压力框架。
每组四个试样,分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。
在教学上,可取四个垂直压力分别为100、200、300、400kPa。
加荷时一次轻轻加上避免撞击和摇摆,但须注意,如土质较软时为防止挤出也可分次施加。
6、进行剪切:
施加垂直压力后,立即拔出固定销钉,开动秒表,以每分钟4~12转的均匀速率旋转手轮(在教学中可采用每分钟6转)。
使试样在3~5分钟内剪破。
如测力计中的量表指针不再前进,或有显著后退,表示试样已经被剪破。
但一般宜剪至剪切变形达4mm。
若量表指针再继续增加,则剪切变形应达6mm为止。
手轮每转一圈,同时测记测力计量表读数,直到试样剪破为止。
(注:
手轮每转一圈推进下盒0.2毫米)。
7、拆卸试样:
剪切结束后,吸去剪切盒中的积水,倒转手轮,尽快移去垂直压力、框架、上盖板,取出试样。
五、试验注意事项
1、先安装试样,再装量表。
安装试样时要用透水石把土样从环刀推进剪切盒里,试验前量表中的大指针调至零。
2、加荷时,不要摇晃砝码;剪切时要拔出销钉。
六、
试验数据整理
1、按下式计算各级垂直压力下所测的抗剪强度:
式中:
τf—土的抗剪强度,kPa;
C—测力计率定系数,本试验取1.6kPa/0.01mm;
R—测力计量表最大读数,或位移4毫米时的
读数(0.01毫米),0.01mm。
2、绘制τ~σ曲线
以抗剪强度τ为纵坐标,垂直压力σ为横坐标,绘制抗剪强度τ与垂直压力σ的关系曲线。
根据图上各点,绘制一条视测的直线。
则直线的倾角为土的内摩擦角Φ,直线在纵坐标轴上的截距为土的粘聚力c。
试验
(一)土的基本物理指标测定
班级:
姓名:
试验日期:
1.密度试验记录表(环刀法)
环刀
号码
环刀+土质量
(g)
环刀质量
(g)
湿土质量
(g)
环刀
容积
(cm3)
密度
(g/cm3)
平均密度
(g/cm3)
2.含水率试验记录
盒号
盒
质量
(g)
盒加湿土质量
(g)
盒加干土
质量
(g)
水
质量
(g)
干土
质量
(g)
含水率
(%)
平均
含水率
(%)
3.圆锥仪液限试验记录表
盒号
盒质量
(g)
盒+湿土质量
(g)
盒+干
土质量
(g)
水质量
(g)
干土质量(g)
液限
(%)
液限
平均值
(%)
备注
4.滚搓法塑限试验记录表
盒号
盒质量
(g)
盒+湿土质量
(g)
盒+干
土质量
(g)
水质量
(g)
干土质量(g)
塑限
(%)
塑限
平均值
(%)
备注
试验
(二)固结试验
(一)记录
班级:
姓名:
试验日期:
试样情况
密度试验记录
环刀+土质量
(g)
环刀质量
(g)
土质量
试样体积
密度(g/cm3)
含水量试样记录
铝盒号
盒加湿土重(g)
盒加干土重(g)
盒重(g)
干土重(g)
含水量(%)
单值
平均值
压缩试验记录
试样原始高度h0
20mm
初始含水率W0
14.0%
试样比重G0
2.72
试样密度ρ0
初始孔隙比e0
骨架之净高hs=h0/(1+e0)
荷重(kg)
加荷时间(min)
压力(kpa)
测微表上读数(mm)
试样压缩后总变量Δh(mm)
压缩后试样高度(mm)hi=h0-Δh
孔隙比ei=hi/hs-1
10
50
10
100
10
200
10
300
(二)计算与绘图
孔隙比e
1.绘制压缩曲线
300
200
100
50
0
压力(kPa)
2.计算压缩系数a12和压缩模量Es(1-2)并判定土的压缩性
试验(三)直接剪切试验
(一)记录
直接剪切试验记录表
试验方法
快剪
仪器编号
手轮转速
转/分
应变圈系数C
1.6kPa/0.01mm
垂直压力
(kPa)
100
200
300
400
百分表初读数(0.01mm)
百分表终读数(0.01mm)
量力环变形数(0.01mm)
抗剪强度
(kPa)
内摩擦角
(°)
黏聚力
(kPa)
(二)计算与绘图
抗剪强度与垂直压力关系图
抗剪强度(kPa)
垂直压力P(kPa)
0
400
300
200
100
400
300
200
100
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土力学 实验 指导书