土力学实验报告-土木工程

土力学实验报告

专 业 班 级 实验小组 姓 名 学 号

华中科技大学土木工程与力学学院

2015年11 月

前 言

土力学是一门有关土——一种特殊建筑材料的学科。厂房、铁路、公路、港

口码头等工业建筑以及城市中各种民用建筑都是以土作为地基介质的。而土的形成过程又是一个极其复杂的地质过程。土的性质不仅与天然形成环境有关，且与其地质历史中的变化有关。土工实验就是通过对土进行物理及其力学性质的实验分析，了解土的组成、物理性质与力学性质，为工程设计提供土工计算的参数与指标。所以土工实验中将其实验项目按其性质与方法分为物理性质实验与力学性质实验。物理性质实验是对土的组成、物理及水理特征进行分析评价。实验项目包括粒度测定，含水量测定、容重测定、液限塑限测定等。力学性质实验是对土在各种状态下的力学性质进行测定，实验项目包括压缩性实验、直剪实验、无侧限抗压实验以及三轴实验等。

土作为一种特殊的材料，特点就在于其三相组成和复杂的地质形成过程。因此，对于土工实验的要求不仅在于了解土体性质，更重要地在于对土这种材料在工程活动中其性质变化过程的模拟。土工实验作为土力学的实践课，它要求学生首先重视土力学基本原理理论的学习，进而了解土工实验原理并掌握实验方法以及实验数据的分析整理与指标的选择。

2015年11月

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目 录

实验一 土的密度实验 ............................................................................ 4 实验二 土的含水量（率）实验 ............................................................ 6 实验三 黏性土的液限、塑限的测定 .................................................... 8 实验四 实验五 土的侧限压缩实验（固结实验） .......................................... 12 土的直剪实验 .......................................................................... 14

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实验一 土的密度实验

一、实验目的

二、基本原理

三、仪器设备

四、操作步骤

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五、记录格式

密度实验（环刀法）

土样编号 班 组 实验日期 姓 名 环号 环加土质量（g） ⑴ 环刀质量（g） ⑵ 湿土质量（g） ⑶ ⑴-⑵ 环刀体积（cm3） ⑷ 密度（g/cm3） ⑸ 34 平均密度（g/cm3） 备注

六、思考题

1. 什么是土的重度、天然重度、水下重度、干重度？

2. 开土样时怎样准确测定环刀内土的体积？削土刀是否能用力反复刮平土面？

3. 简述天平的使用规则。

实验二 土的含水量（率）实验

一、实验目的

二、基本原理

三、仪器设备

四、操作步骤

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五、记录格式

含水率实验

土样编号 班 组 实验日期 姓 名 土样编号 盒号 盒质量（g） 盒加湿土盒加干土水质量（g） 干土质量（g） 含水率（％） 平均含水率（％） 备注 质量（g） 质量（g）

六、思考题

1. 土的含水量的测定方法有几种？各自适用条件是什么？

2. 如何使用烘箱和干燥器？该实验的温度应控制在多少度？

3 土样盒为什么要上下都编号？

4. 土样烘干后能否立即称重？为什么？

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实验三 黏性土的液限、塑限的测定

3.1搓条法及平衡锥法

一、实验目的

二、基本原理

三、仪器设备

四、操作步骤

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五、记录格式

液塑限实验

班级 姓名

土样编号 实验日期

土样说明 实验名称‘ 实验次数 土盒号数 土盒加湿土重(g) 土盒加干土重(g) 水重(g) 土盒重(g) 干土重(g) 含水量(％) 平均含水量(％) 塑性指数IP= 液性指数IL＝ 液限 塑限 土名： 土的状态： 备注 天然含水量w=

六、思考题

1. 什么是土的界限含水量？土有几种界限含水量？其物理意义是什么？

2. 用平衡锥法测定土的液限时，如何将土调拌均匀？试样杯中土样的装入过程有什么要求？

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3. 用搓条法测定土的塑限时，为什么不能无压滚动？

4. 能否用电吹风的热风将土中含水率降低？

5. 该实验为什么要取两个以上的平行样？

3.2 液限塑限联合测定法

一、仪器设备

二、操作步骤

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三、记录格式

液塑限联合测定实验

班级 姓名

土样编号 实验日期

土盒号 土盒重(g) 土盒加湿土重(g) 土盒加干土重(g) 水重(g) 干土重(g) 含水量(％) 平均含水量(％) 塑性指数IP= 液性指数IL＝ 土名： 土的状态： 备注 天然含水量w=

四、数据处理

1. 根据实验数据在双对数坐标上绘制h~w的关系曲线。

2. 由h~w的关系曲线求IP、IL。

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实验四 土的侧限压缩实验（固结实验）

一、实验目的

二、基本原理

三、仪器设备

四、操作步骤

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五、记录格式

固 结 实 验 （快速法）

土样编号 密 度 班 组 说明土样 含水率 姓 名 初始孔隙比 比 重 实验日期

荷重时间 压力(kPa) 量表读数(0.01mm) 总变形量(mm) 仪器变形量(mm) 土样变形量(mm) ΣΔhi 单位沉降量 Si= ΣΔhi/Ho 压缩后孔隙比 ei=eo- Si(1+eo) P

e e~p关系曲线 0 压缩系数 a 1-2= MPa-1 属 压缩性土 p(kPa) 六、思考题

1. 固结实验按照稳定条件分为几种？如何保证快速压缩实验的准确性？

2. 总变形量包括几部分？如何测定？如何用百分表进行计量？

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实验五 土的直剪实验

一、实验目的

二、基本原理

三、仪器设备

四、操作步骤

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五、记录格式

直接剪切实验记录表（一）

土样编号 仪器编号 班 组 土样说明 测力计系数 姓 名 实验方法 手轮转速 实验日期 垂直压力 kPa 抗剪强度 kPa 手轮测力计读数 转数 转 ⑴ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0.01mm ⑵ 0.01mm ⑶＝⑴20－⑵ kPa ⑵×C 剪切变形 剪应力 转数 转 ⑴ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0.01mm ⑵ 0.01mm ⑶＝⑴20－⑵ kPa ⑵×C 垂直压力 kPa 抗剪强度 kPa 手轮测力计读数 剪切变形 剪应力

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直接剪切实验记录表（二）

土样编号 仪器编号 班 组 土样说明 测力计系数 姓 名 实验方法 手轮转速 实验日期 垂直压力 kPa 抗剪强度 kPa 手轮测力计读数 转数 转 ⑴ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0.01mm ⑵ 0.01mm ⑶＝⑴20－⑵ kPa ⑵×C 剪切变形 剪应力 转数 转 ⑴ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0.01mm ⑵ 0.01mm ⑶＝⑴20－⑵ kPa ⑵×C 垂直压力 kPa 抗剪强度 kPa 手轮测力计读数 剪切变形 剪应力 16

垂直压力（kPa） 100 200 300 400 手轮转数（n） 测力计读数（0.01mm） 剪切位移（mm） 剪切历时（t） 抗剪强度（kPa） 内摩擦角＝ 凝聚力c＝ kPa

300

0

100

200

300

400

200

100

垂直压力 σ(kPa)

抗剪强度与垂直压力关系曲线

六、思考题

1. 抗剪强度如何测定？直接剪切实验按排水条件如何分类？

2. 终止实验的标准是什么？

3. 砂类土和黏性土的剪切过程有什么不同？c、φ值有何差异？

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