工程地質學
實驗指導書
中南大學
地球科學與資訊物理學院
勘察與基礎工程研究所
2023年2月20日
課程名稱：工程地質學實驗
適用範圍：本實驗指導書適用於地質工程專業本科生。
學時安排：實驗課時為8課時，總計4個實驗。
試驗目的：通過室內外試驗，掌握工程地質、水文地質基本試驗方法，提高學生對工程地質問題分析評價的能力，理論和實踐相結合，加深對所學知識的印象。
具體內容：四個實驗的目的和要求、內容、基本原理、實驗步驟、實驗資料整理或實驗結果分析、實驗報告格式、相關思考題等內容詳見各個實驗。
考核方式和評分方法：通過實驗操作、實驗報告進行考核，實驗成績佔平時成績的三分之二。
實驗一常水頭滲透試驗
一、試驗目的
土具有被水透過的效能稱為土的滲透性。滲透性質是土體的重要的工程性質，決定土體的強度性質和變形、固結性質，滲透問題是土力學的三個重要問題之一，與強度問題、變形問題合成土力學的主要三大問題。滲透試驗主要是測定土體的滲透係數，滲透係數的定義是單位水力坡降的滲透流速，常以cm/s 作為單位。
二、一般規定
1、滲透試驗根據土顆粒的大小，對於粗粒土常採用常水頭滲透試驗。
2、本試驗採用的純水，應在試驗前用抽氣法或煮沸法脫氣。試驗時的水溫宜高於試驗室溫度3～4°c。
3、本試驗以水溫20oc 為標準溫度，標準溫度下的滲透係數應按下式計算：
1－1）
式中 k20 ______標準溫度時試樣的滲透係數（cm/s）；
t______t°c 時水的動力粘滯係數（kpa·s）；
20______20°c 時水的動力粘滯係數（kpa·s）。
粘滯係數比t t /20 查《土工試驗方法標準》（gb/t 50123-1999）表13.1.3。
三、試驗方法
1 試驗儀器裝置
本試驗所用的主要儀器裝置主要由滲水部件和擊實部分組成（圖4.1）。
（1）滲水部件：由筒身、滲水板、刻度板、測壓管等組成，在刻度板上裝有三個測壓管，其間距為1000.44mm,水位的測讀可由安裝在筒上的刻度板的刻度讀出，測壓管接頭內均裝有銅絲布以防細砂粒在試驗時隨水流出。
滲水筒下部有一排水孔，鬆開螺栓即可放出汙水。
（2）擊實部分：備有木錘，以擊實試樣。
2 主要規格
（1）金屬圓筒內徑為1000+0.22mm，高400mm。當使用其他尺寸的圓筒時，圓筒內徑應大於試樣最大粒徑的10 倍。
（2）測壓管間距離1000.44mm。
3 試驗步驟
（1）按本標準圖4.1安裝好儀器，量測濾網至筒頂的高度，將滲水孔與橡皮管接通，從滲水孔向圓筒注水至齊平濾網頂面。
（2）取具有代表性的風乾土樣3～4kg，稱重準確至1g,測定其風乾含水量。
（3）將風乾土樣分層裝入圓筒內，每層厚2～3cm，根據要求的孔隙比，控制試樣厚度，用木錘輕輕擊實至所需密度為止。當試樣中含粘粒時，應在濾網上鋪2cm 厚的粗砂作為過濾層，防止細粒流失。
（4）每層試樣裝完後微開管夾，從滲水孔向圓筒充水，使水緩緩向上滲入，試樣逐漸飽和（水面不得高出試樣頂面），注意水流不可過急，飽和後關上管夾，飽和時須注意管子彎曲部分不能存有氣泡。
（5）如此繼續分層裝入試樣飽和，直至試樣高出上測壓管3～4cm為止，量試樣面至筒頂高度與銅絲網至筒頂高度相減，得試樣高度，並在試樣頂面鋪1-2cm 厚的礫石層(作為緩衝層)。放水高出礫石層面2-3cm,關上管夾。稱剩餘土樣的質量，計算試樣質量。
（6）移去滲水孔之水源，使水由頂部注入儀器至水面與溢水孔齊平為止。
（7）檢查測壓管水位是否齊平，當測壓管與溢水孔水位不平時，表示儀器有漏水或集氣現象。用吸球調整測壓管水位，直至兩者水位齊平。
（8）降低調節管之管口至試樣上部1/3 高度處，形成水位差使水滲入試樣，經過調節管之管口流出。調節供水管止水夾，使進入圓筒的水量多於溢位的水量，溢水孔始終有水溢位，保持圓筒內水位不變，試樣處於常水頭下滲透。
（9）當測壓管水位穩定後，測記測壓管水位，並計算測壓管1、2間與測壓管2、3間的水位差。
（10）開動秒錶，用量筒自調節管取經一定時間的滲水量。接取滲出水量時，調節管口不得浸入水中，測量進水和出水處的水溫，取平均值。
（11）降低調節管至試樣的中部和下部1/3 處，按本條（9）、（10）款的步驟重複測定滲出水量和水溫，在取得的六個滲水係數中較接近的數，，求其平均值。
4 常水頭滲透係數應按下式計算：
（1－2）
式中 kt ______水溫為t°c 時試樣的滲透係數（cm/s）；
t______t°c 時水的動力粘滯係數（kpa·s）；
q______時間t 秒內的滲出水量(cm3)；
l______兩測壓管中心間的距離(cm)；
a______試樣的斷面積(cm2)；
h______ 平均水位差(cm)，平均水位差h 可按( h1 + h2 ) / 2 公式計算。
t——時間（s）。
圖1.1 常水頭滲透裝置
1—金屬圓筒；2—金屬孔板；3—測壓孔；4—測壓管；5—溢水孔；6—滲水孔；
7—調節管；8—滑動支架；9—供水管；10—止水夾；11—溫度計；12—量杯；
13—試樣；14—礫石層；15—銅絲篩布濾網；16—供水瓶
5、 標準溫度下的滲透係數應按式（1－1）計算。
6、常水頭滲透試驗的記錄格式見表1.1。
表1.1 常水頭滲透試驗記錄
工程編號試驗者
試樣編號計算者
試驗日期校核者
實驗二變水頭滲透試驗
一、試驗目的
土具有被水透過的效能稱為土的滲透性。滲透性質是土體的重要的工程性質，決定土體的強度性質和變形、固結性質，滲透問題是土力學的三個重要問題之一，與強度問題、變形問題合成土力學的主要三大問題。滲透試驗主要是測定土體的滲透係數，滲透係數的定義是單位水力坡降的滲透流速，常以cm/s 作為單位。
二、一般規定
1、滲透試驗根據土顆粒的大小，細粒土常採用變水頭滲透試驗。
2、本試驗採用的純水，應在試驗前用抽氣法或煮沸法脫氣。試驗時的水溫宜高於試驗室溫度3～4°c。
3、本試驗以水溫20oc 為標準溫度，標準溫度下的滲透係數應按下式計算：
2－1）
式中 k20 ______標準溫度時試樣的滲透係數（cm/s）；
t______t°c 時水的動力粘滯係數（kpa·s）；
20______20°c 時水的動力粘滯係數（kpa·s）。
粘滯係數比t t /20 查《土工試驗方法標準》（gb/t 50123-1999）表13.1.3。
三、試驗方法
（1）試驗儀器裝置
1.旋鈕2.橫樑3.上蓋4.接咀5.密封圈 6.環刀7.套筒8.透水石9.底座10.腳釘
本試驗所用的主要儀器裝置，應符合下列規定：
① 滲透容器：上蓋、底座、套座、環刀、透水石、螺桿等組成。環刀內徑61.
8mm，高40mm；儀器外形尺寸直徑為118（管咀除外），高度約155mm。透水石的滲透係數應大於10-3 cm/s）。
② 變水頭裝置:由滲透容器、變水頭管、供水瓶、進水管等組成（圖4.2）。
變水頭管的內徑應均勻，管徑不大於lcm，管外壁應有最小分度為1.0mm 的刻度，長度宜為2m 左右。
③ 參照水電部土工試驗規程sd128-012-84，製備樣。或參照jtj051-93《公路土工試驗規程》t0130-93。並應測定試樣的含水率和密度。
（2）試驗步驟
① 把透水石、密封圈放入底座中，將套筒內壁塗一層凡士林，放入土樣環刀，刮淨多餘凡士林置於底座上。
② 放上密封圈、透水石、上蓋、旋緊螺桿，要求密封至不漏水不透氣。對不易透水的試樣，按《土工試驗方法標準》（gb/t 50123-1999）第3.2.
4 條的規定進行抽氣飽和；對飽和試樣和較易透水的試樣，直接用變水頭裝置的水頭進行試樣飽和。
③ 將滲透容器的進水口與變水頭管連線，利用供水瓶中的純水向進水管注滿水，並滲入滲透容器，開排氣閥，排除滲透容器底部的空氣，直至溢位水中無氣泡，關排水閥，放平滲透容器，關進水管夾。
④ 水頭高度根據試樣結構的疏鬆程度確定，一般不應大於200cm，待水位穩定後切斷水源，開進水管夾，使水通過試樣，當出水口有水濫出時開始測記變水頭管中起始水頭高度和起始時間，按預定時間間隔測記水頭和時間的變化，並測記出水口的水溫。
⑤ 將變水頭管中的水位變換高度，待水位穩定再進行測記水頭和時間變化，重複6 次以上，當不同開始水頭下測定的滲透係數在允許差值範圍內時，結束試驗。
（3）變水頭滲透係數應按下式計算：
4－3)
式中a______變水頭管的斷面積（cm2）；
2.3_____ln 和log 的變換因數；
l______滲徑，即試樣高度（cm）；
t1，t2______分別為測讀水頭的起始和終止時間（s）；
h1，h2_______起始和終止水頭。
(4) 標準溫度下滲透係數應按式（4-1）計算。
（5）常水頭滲透試驗的記錄格式見表4.2。
表2.1 變水頭滲透試驗記錄
工程編號試樣面積試驗者
試樣編號試樣高度計算者
實驗指導書 地質工程專業《工程地質學》土工實驗指導書
工程地質學 土工實驗教學指導書 姓名學號 組號年級 西南科技大學環資學院 中心實驗室 2015.10 目錄實驗一含水率實驗 2 1.試驗目的 2 2.試驗方法 2 3.儀器裝置 2 4.試驗步驟 2 5.成果整理 2 6.注意事項 2 7.試驗記錄 2 實驗二比重試驗 4 1.試驗目的 4 2.試驗...
木工程地質實習指導書
福州大學陽光學院 土木工程專業 工程地質實習 教學計畫與指導書 福州大學土木工程學院 軌道與地下工程系 工程地質與岩土工程研究所 2012 05 福州大學陽光學院 土木工程專業 工程地質實習 教學計畫與指導書 目錄一 工程地質實習性質及目的和要求 二 工程地質實習教學內容和計畫 1 工程地質實習教學...
工程地質與土力學》課程實驗指導書 09
實驗一 常見礦物和岩石的肉眼鑑定 一 實驗目的 學會觀察和認識常見的礦物的主要物理性質，了解三大類岩石的主要特徵 礦物成分 結構和構造 初步掌握肉眼鑑定礦物和岩石的方法，同時為從事土木工程管理工作打下堅實的基礎。二 實驗要求 要求學生利用所學到的土力學與工程地質的有關理論知識，學會觀察和認識常見礦物...