土力學實驗指導書
浙江科技學院建築工程學院
2023年5月
學時：2學時
一、目的要求：
測定土在天然狀態下單位體積的質量。
二、試驗方法適用範圍
一般粘性土，宜採用環刀法
易破碎，難以切削的土，可採用蠟封法
對於砂土與砂礫土，可用現場的灌砂法或灌水法。
三、儀器裝置
符合規定要求的環刀，精度為0.01g的天平，其他：切土刀，凡士林等。
四、操作步驟
（1）測出環刀的容積v，在天平上稱環刀質量m1。
（2）取直徑和高度略大於環刀的原狀土樣或製備土樣。
（3）環刀取土：在環刀內壁塗一薄層凡士林，將環刀刃口向下放在土樣上，隨即將環刀垂直下壓，邊壓邊削，直至土樣上端伸出環刀為止。將環刀兩端餘土削去修平（嚴禁在土面上反覆塗抹），然後擦淨環刀外壁。
（4）將取好土樣的環刀放在天平上稱量，記下環刀與濕土的總質量m2
五、資料記錄與計算
1、資料記錄
密度試驗記錄表（環刀法）
2、計算土的密度：按下式計算
要求：密度試驗應進行2次平行測定，兩次測定的差值不得大於0.03g/cm3,取兩次試驗結果的平均值。
學時：2學時
一、目的要求：
土的含水率是土在105—1100c下烘於恒量時所失去的水的質量和乾土質量的百分比值。土在天然狀態下的含水率為土的天然含水率。
試驗的目的：測定土的含水率。
二、試驗方法適用範圍
（1）、烘乾法：室內試驗的標準方法，一般粘性土都可以採用。
（2）、酒精燃燒法：適用於快速簡易測定細粒土的含水率。
（3）、比重法：適用於砂類土。
三、儀器裝置
烘箱：採用電熱烘箱；天平：稱量200g,分度值0.01g；其他：乾燥器，稱量盒。
四、試驗操作步驟
（1）取代表性試樣，粘性土為15—30g,砂性土、有機質土為 50g,放入質量為m0的稱量盒內，立即蓋上盒蓋，稱溼土加盒總質量m1，精確至0.01g.
（2）開啟盒蓋，將試樣和盒放入烘箱，在溫度105——1100c的恆溫下烘乾。烘乾時間與土的類別及取土數量有關。粘性土不得少於8小時；砂類土不得少於6小時；對含有機質超過10%的土，應將溫度控制在65——700c的恆溫下烘至恒量。
（3）將烘乾後的試樣和盒取出，蓋好盒蓋放入乾燥器內冷卻至室溫，稱乾土加盒質量m2為，精確至0.01g。
五、計算
1、本試驗記錄格式
含水率試驗記錄表
2、計算含水量
要求：（1）乾土質量計算至0.1%；（2）本試驗需進行2次平行測定，取其算術平均值，允許平行差值應符合下表規定。
學時：2學時
一、目的要求：
細粒土由於含水率不同，分別處於流動狀態，可塑狀態、半固體狀態和固體狀態。液限是細粒土呈可塑狀態的上限含水率，塑限是細粒土呈可塑狀態的下限含水率。本試驗是測定細粒土的液限和塑限含水率，用作計算土的塑性指標和液性指數，以劃分土的工程類別和確定土的狀態。
二、試驗原理：
（一）、含水量試驗原理：
土樣含水量是指土樣在105℃至110℃溫度下烘乾至恆重時所失去的水分質量與烘乾質量的比值，用百分數表示為：。式中，——代表土樣含水量（%）；m濕土質量（g）；ms烘乾土質量（g）。
土樣在在105℃至110℃溫度下加熱，土中自由水會變成氣體揮發，土恆重後，即可認為是乾土質量ms，揮發掉的水分質量為水重ms=m-ms。
（二）、液塑限試驗原理：
粘性土隨著含水量變化，其物理狀態和力學性質發生明顯的變化。重塑土處於液態時在自重作用下不能保持其形狀，發生類似於液體的流動；土體處於可塑狀態，在重力作用下能保持形狀，在外力作用下將發生塑性變形而不斷裂，外力消失後能保持外力消失前一時刻的形狀而不變，有一定的抗剪強度。通過給予試樣乙個小的外力，在一定時間內變形達到規定值時的含水量。
塑限試驗利用土體處於可塑時，在外力下產生任意變形而不發生斷裂；土體處於半固態時，當變形達到一定值（或受力較大）時發生斷裂底特點。試驗時給予一定外力，使試樣變形達到規定剛好出現裂縫時所對應底含水量作為塑限含水量。
三、試驗方法：
液限測定可以採用塑限聯合測定儀法
四、儀器裝置：
液塑限聯合測定儀、調土刀、0.5mm孔徑分析篩、凡士林、純水、恆溫烘箱、天平、鋁盒、乾燥器、鉛絲籃等。
五、試驗步驟：
（一）、液塑限聯合測定法試驗步驟
l 本試驗宜採用天然含水率試樣，當土樣不均勻時，採用風乾試樣，當試樣中含有粒徑大於0. 5mm的土粒和雜物時，應過0. 5mm篩。
2 當採用天然含水率土樣時，取代表性土樣250g；採用風乾試樣時，0. 5mm篩下的代表性土樣200g，將試樣放在橡皮板上用純水將土樣調成均勻膏狀，放入調土皿，浸潤過夜。
3 將製備的試樣充分調拌均勻，填入試樣杯中，填樣時不應留有空隙，較幹的試樣應充分搓揉，密實地填入試樣杯中，填滿後刮平表面。
4 將試樣杯放在聯合測定儀的公升降座上，在圓錐上抹一薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸住圓錐。
5 調節零點，將螢幕上的標尺調在零位，調整公升降座、使圓錐尖接觸試樣表面，指示燈亮時圓錐在自重下沉入試樣，經5s後測讀圓錐下沉深度(顯示在螢幕上)，取出試樣杯，挖去錐尖入土處的凡士林，取錐體附近的試樣不少於10g，放入稱量盒內，測定含水率。
6 將全部試樣再加水或吹乾並調勻，重複本條3至5款的步驟分別測定第二點、第三點試樣的圓錐下沉深度及相應的含水率。液塑限聯合測定應不少於三點。（注：
圓錐入土深度宜為3~4mm，7~9mm，15~17mm。）
7 以含水率為橫座標，圓錐入土深度為縱座標在雙對數座標紙上繪製關係曲線，如圖1.2所示。三點應在一直線上如圖中a線。
當三點不在一直線上時，通過高含水率的點和其餘兩點連成二條直線，在下沉為2mm處查得相應的2個含水率，當兩個含水率的差值小於2％時，應以兩點含水率的平均值與高含水率的點連一直線如圖中b線，當兩個含水率的差值大於、等於2％時，應重做試驗。
8 在含水率與圓錐下沉深度的關係圖上查1. 圖1.2 圓錐下沉沉深度與含水率關係曲線得下沉深度為17mm所對應的含水率為液限，查得下沉深度為10mm所對應的含水率為10mm液限，查得下沉深度為2mm所對應的含水率為塑限，取值以百分數表示，準確至0.
1％。
9 塑性指數應按下式計算：。式中，——塑性指數；——液限(％)；——塑限(％)。液性指數應按下式計算：。式中，——液性指數，計算至0. 01
（四）、含水量試驗步驟：
1 取代表性試樣15～30g，放入鋁盒內，迅速蓋好鋁盒蓋，稱量m1，減去鋁盒質量m0，準確至0.01g。
2 揭開盒蓋，將試樣和盒一起放入恆溫箱烘烤至恒重，溫度設定為105～110℃。粘土約需10小時左右。
3 將烘乾後的試樣和鋁盒取出，蓋好盒蓋，放入乾燥器內冷卻至室溫，稱鋁盒加土質量m2。乾土質量ms=m2-m0，減去鋁盒質量m0，準確至0.01g。
4 按下式計算該土樣的含水量：。
5 按前面的步驟進行兩次平行試驗，當兩次測定的含水量差值在含水量低於40%時不大於1％，在含水量高於40%時，不大於2%時，取兩次平行試驗的平均值作為含水量。
六、資料記錄與計算
液塑限聯合試驗記錄表
學時：2學時
一、目的要求：
掌握土的壓縮試驗基本原理和試驗方法，了解試驗的儀器裝置，熟悉試驗的操作步驟，掌握壓縮試驗成果的整理方法，計算壓縮係數、壓縮模量，並繪製土的壓縮曲線。
二、試驗原理：
由土力學知識知道，土體在外力作用下的體積減少是由孔隙體積減少引起的，可以用孔隙比的變化來表示。在側向不變形的條件下，試樣在荷載增量作用下，孔隙比的變化可用無側向變形條件下的壓縮量公式表示為：。式中：
s—土樣在作用下壓縮量（cm）；h—土樣在作用下壓縮穩定後的厚度（cm）；—土樣厚為h時的孔隙比和在作用壓縮穩定後（壓縮沉降量為s）的孔隙比。孔隙比對應的壓力為，由公式（3.1）得到的表示式為：。
由上述公式可知，只要知道土樣在初始條件下：時的高度和孔隙比，就可以計算出每級荷載作用下的孔隙比。由（）可以繪出曲線。
三、試驗方法：
適用於飽和的粘質土（當只進行壓縮試驗時，允許用於非飽和土）。
試驗方法：標準固結試驗；快速固結試驗：規定試樣在各級壓力下的固結時間為1小時，僅在最後一級壓力下，除測記1小時的量表讀數外，還應測讀達壓縮穩定時的量表讀數。
四、儀器裝置：
1. 固結容器：由環刀、護環、透水板、水槽以及加壓上蓋組成（圖3.
1）。1)環刀：內徑為61.
8mm和79. 8mm，高度為20mm，環刀應具有一定的剛度，內壁應保持較高的光潔度，宜塗一薄層矽脂或聚四氟乙烯；2)透水板：氧化鋁或不受腐蝕的金屬材料製成，其滲透系應大於試樣的滲透係數。
用固定式容器時，頂部透水板直徑應小於環刀內徑0.2～0.5mm；用浮環式容器時上下端透水板直徑相等，均應小於環刀內徑。
土工實驗指導書
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