土工试验指导书

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1、 土工试验指导书 福建工程学院土木工程系前 言土建工程在我国社会主义建设事业中占重要地位，土工试验又是土木工程中的重要内容之一。而如何选择、处理以及利用土来作为工业民用建筑物和构筑物的地基和挡土墙、路堤等的填筑材料，必须根据土的性质指标而决定的，试验是获得土的性质指标的唯一途径。教学试验是本课程的重要环节，其目的：1.丰富感性知识，扩大眼界，验证巩固加深理解所学理论。2.明确土工试验的作用、重要性和实用性。3.熟悉试验设备，掌握必要的技术，培养独立工作能力和锻炼分析试验成果能力。为了指导试验正常进行，在总结以往教学经验的基础上，参考本科教材土力学、规范土工试验方法标准GB/T50123-199

2、9、岩土工程勘察规范GB 50021-2001、土工试验与原理和水电土工试验操作规程（SDS01-79）等书，编写成本指导书，学 生 实 验 守 则1. 上实验课之前，必须认真预习试验指导书。2. 应首先了解本项试验全过程，方可动手进行试验，试验时保持安静，切实遵守操作规程，仔细观察，做好记录，为求试验结果的准确性。3. 试验结束时，应将所用仪器设备擦洗干净放回原处，并经指导教师验收后方可离开，如有损坏仪器设备，应填写破损报告单，按有关规定进行处理。4. 爱护室内设备财产，对与本试验无关的仪器设备不许乱动，不要丢试样土样，保持实验室干净整洁。5. 对试验成果必须认真整理计算，按时提交试验报告，

3、试验成 果报告质量作为学科成绩的一部分。土木工程系土工实验室目 录一. 密度、含水量试验 4二. 土粒比重试验（土粒相对密度试验） 8三. 液限、塑限试验 10四. 击实试验 16五. 压缩试验 20六. 直接剪切试验 25七.三轴压缩试验 28八.附表 34密度、含水量试验一. 概述1. 土的密度是单位体积土的重量，以g/cm3表示。土的含水量是土在1051100C下烘至恒重时失去的水分质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。2. 密度和含水量均是土的基本物理性质指标，是计算土的干密度、孔隙比、饱和密度等项指标的根据。密度、含水量的变化将使土的一系列力学性质随之而异，因此，也是基础工程

4、设计和填土施工质量控制的依据。3. 测定密度的方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍采用。不能用环刀切削的含粗粒，形状不规则的土可用蜡封法。灌水法和灌砂法则一般用于无粘性土的现场密度试验。4. 含水量测定方法很多，有烘干法酒精燃烧法、炒干法等。其中烘干法是测定含水量的通用标准方法，精度高，应用广。二. 环刀法测定密度1. 仪器设备（1）环刀：尺寸一般为内径6080mm,高20mm 。 （2）天平：感量0.1g，称量200g。（3）切土刀；凡士林等。2. 操作步骤（1）按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的相应尺寸。（2）将环

5、刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放于土样上，将环刀垂直下压，边压边用切土刀削去周边以外的土，直至土样伸出环刀顶面为止，削去两端余土并将其修平，取剩余的代表性土样测定含水量。（3）擦净环刀外壁，称环刀加土的质量，准确至0.1g。3. 密度计算 按下式计算： 式中：密度, g/mm3； 土的质量，g； 环刀体积, mm3； 环刀加土的质量, g； 环刀质量, g。4. 本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3取两次测值的平均值为最后结果。三.烘干法测定含水量1. 仪器设备(1) 烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持1051100C其它能源烘箱。(2) 天平：感量0.01g，称量

6、200g。 (3) 其它：称量盒、干燥器等。2. 操作步骤（1） 选取有代表性的试样不少于15g（砂土或不均匀的土应不少于50g），放入称量盒内，立即盖好盒盖，称取盒加湿土质量，准确至0.01g。（2） 打开盒盖，放入烘箱中在温度1051100C下烘至恒重，烘干时间对粘土、粉土不得少于8h，对砂土不得少于6h。（3） 将称量盒从烘干箱中取出，盖上盒盖，放入干燥缸中冷却至室温。（4） 从干燥缸中取出称量盒，称取盒加干土质量，准确至0.01g。 3. 含水量计算 按下式计算含水量； 式 中：含水量, %； 称量盒加湿土质量，g； 称量盒加干土质量，g； 称量盒质量，g。四.干密度计算 根据以上测得

7、密度和含水量，可按下式计算干密度： (g/mm3)五. 本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值；当含水量小于40时为1；当含水量等于、大于40 时为2 ，取两个测值的平均值为最后结果，以百分数表示。六 . 试验记录 密度 、含水量试验记录表见附表1。比重（相对密度）试验一. 概述1. 土粒的比重（相对密度）是土在1051100C下烘至恒重时的密度与同体积40C蒸镏水密度的比值。2. 土粒比重（相对密度）决定于土的物理成分，是计算孔隙比、孔隙率、饱和度等项指标的根据。3. 颗粒小于5mm的土采用比重瓶法测定，颗粒大于5mm的砾石，碎石和卵石等一般用虹吸筒法，浮称法或量筒法测定。二. 比重瓶

8、法1. 仪器设备（1） 比重瓶：容积100（或50）mL。（2） 天平：感量0.001g，称量200g。（3） 其它：砂浴、烘箱、温度计、蒸馏水、滴管 孔径2mm土样筛等。2. 操作步骤（1） 将烘干土过5mm筛，称取15g土倒入经烘干的干净比重瓶内（若用50mL瓶， 称烘干土约10g）；称瓶加土质量，准确至0.001g。（2） 注蒸馏水至瓶的一半处，将其放在砂浴上煮沸，砂土沸腾时间不少于30min，粘土及粉土不少于1h并注意不使土液溢出瓶外。（3） 将经煮沸并冷却的蒸馏水注入比重瓶内至近满，静置到冷却至室温以及瓶上部悬液澄清为止。（4） 用滴管将蒸馏水注满比重瓶，密好瓶塞，使余水分自瓶塞的细

9、管中溢出，将瓶外水分擦干，称瓶加水加土的总质量，准确至0.001g，并立即测出瓶内水温，准确至0.50C。（5） 根据已测得的温度与瓶加水总质量的关系曲线，查得该水温下的瓶加水总质量。3. 比重（相对密度）计算按下式计算土粒比重: 式中： 土粒比重（相对密度）； 干土质量，g； 瓶加水质量，g； 瓶加水加土质量，g； t0C时蒸馏水的比重，可查表求得。三.试验说明 本试验必须进行二次平行测定，两次测定的差值不得大于0.02，取两次测值的平均值。四.土粒比重（相对密度）参考值土 名砂 土砂质粉土粘质粉土粉质粘土粘 土土粒比重2.652.692.702.712.722.732.742.76五.试验

10、记录本试验记录表见附表2。液限塑限试验一. 概述 1. 液限是区分粘性土可塑状态与流动状态的界限含水量，塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水量。2. 液限、塑限与土的颗粒级配、矿物成分、矿物活动性等因素有关，是计算土的塑性指数和液性塑性，以作为粘性土的分类以及估算地基土承载力的一个依据。3. 我国目前采用锥式液限仪测定液限，有电动或手提两种落锥方法。塑性试验国内一般采用人工搓条法。也有用液塑限联合测定仪测定液限和塑限。二. 液限试验1. 仪器设备（1）电动液限仪： 主要分四部份，即交流电磁装置，带平衡装置的总重76g的锥体(顶角300，高为25mm）；不锈钢制成的试杯（直径不小于40

11、mm，高度不小于20mm）；金属制成的平稳底座，如图所示。（2）天平：感量0.01g，称量200g。（3）其它：孔径0.5mm筛调士刀、 电动液限仪装置称量盒凡士林烘干箱等。2. 试样制备（1）本试验适用于粒径小于0.5mm的土样，若土中含有大于0.5mm颗粒时，应风干研碎，筛除大小0.5mm颗粒方可试验。（2）取足够的土样放在调土器皿中，加入少量的水，用调土刀拌成均匀糊状，浸润过夜。3. 操作步骤（1）将制备好的土样分层装入试杯中，并注意土中不留有空隙，用调土刀刮去多余的土样使试样与杯口齐平。（2）将试杯放在底坐上，液限仪锥体上涂一簿层凡士林并使其吸在电磁铁心上，轻轻调整升降底座，使锥尖正好

12、接触试样表面，关闭电源开关使锥体自由沉入土中，经过去5s左右，若沉入深度恰到锥体环状刻度线（即10mm），杯中土样的含水量即为液限，用调土刀取出杯中土样约1015g装入称量盒，按含水量试验方法测定其含水量。（3）若锥体沉入土中深度大于（或小于）10mm，表示土的含水量大于（或小于）液限含水量，这时应将杯中土样全部取出，重新调拌，直至锥体沉入土中深度刚好为10mm为止。三. 塑限试验（搓滚法）1. 仪器设备（1） 毛玻璃板（约2540cm）。（2） 卡尺：分度值为0.02mm。（3） 其它：同液限试验。2. 操作步骤（1）取粒径小于0.5mm的土样（若土中含有大于0.5mm颗粒时，应筛除大于0.

13、5mm颗粒。）加入少量的水搅拌成可塑状，浸润过夜。（2）取制备好的可塑状土样一小块，先用手捏紧成椭园状，然后放在毛玻璃板上用手掌均匀加力轻轻搓滚。土条长度不宜超过手掌宽度，并不得使土条产生中空现象。（3）当土条搓到直径为3mm时，表面产生许多裂纹并开始断裂，该土条的含水量即为塑限，将土条装入称量盒，盖紧盒盖，重复搓土条，直至合格土条累计重5g左右，测定其含水量，即为该土样的塑限。（4）若土条搓到3mm直径仍无断裂现象，表示该土样含水量大于塑限，而土条直径大于3mm即已出现断裂现象，则其含水量小于塑限，上述二种情况均应重新调拌试样，直至达要求为止。四. 计算 1. 土的液限 式中：液限，%； 湿

14、土加称量盒质量，g； 称量盒质量，g； 干土加称量盒质量，g。 2. 土的塑限 式中：塑限，%； 湿土加称量盒质量，g； 称量盒质量，g； 干土加称量盒质量，g。 3.塑性指数 4.液限指数式中： 天然含水量, %。5. 根据计算结果确定土样的类别。五. 液限塑限联合测定法（一） 仪器设备1.液塑限联合测定仪：该仪器由圆锥仪（锥质量为76g，锥角300），读数显示仪，试样杯（直径4050mm，高3040mm）等组成。2.其它：同液限试验。 （二）试验步骤1.试样制备：液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水量的土样制备试样，但也允许用风干土制备试样。当采用天然含水量的土样时，应剔除大于0.5mm

15、的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者的中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，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到本规程中所述的含水量，调成均匀土膏,然后放入密封的保湿缸中，静置24h。2. 将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，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，在锥体上涂一薄层润滑油脂，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。4. 调节屏幕准线，使初读数为零。调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重

16、下沉入试样内，经5s后立即测读圆锥下沉深度。然后取出试样杯，取10g以上的试样2个，测定含水量。5. 按以上步骤，测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水量。（三） 计算和制图1.按下式计算含水量 式中：含水量, %； 湿土加称量盒质量, g； 称量盒质量，g； 干土加称量盒质量，g。 2. 以含水量为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线。三点连一直线，如图中的A线。当三点不在一直线上，通过高含水量的一点与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水量，当两个含水量的差值小于2%时，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连成一线，如图中的B线。当两个含水量的差

17、值大于、等于2% 时，应补做试验。3. 在圆锥下沉深度与含水量关系图上，查得下沉深度为10mm所对应的含水量为液限；查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限，以百分数表示，取整数。 4.按下式计算塑性指数和液性指数 式中：塑性指数； 液限，%； 塑限，%； 天然含水量，%; 液性指数，计算至0.01。六. 说明液限与塑限试验必需进行平行测定，两次测定的差值应符合含水量试验的规定，取两次测值的平均值为最后结果。所有的称重精确至0.01g，计算精确至0.01。七. 粘性土软硬状态的划分状 态坚 硬硬 塑可 塑软 塑流 塑液性指数000.250.250.750.751.01.0八. 粘性土按塑性指数

18、分类土的名称粉 土粉质粘土粘 土塑性指数10101717九. 试验记录本试验记录表见附表3、附表4。击 实 试 验一. 概述1. 击实试验是用锤击使土密度增加，以了解土的压实性的方法。粘性土在一定击实效应下如果含水量不同，所达到的密度也不同。能使土达到最大密度的含水量称为最优含水量，相应的干密度称为最大干密度。2. 最优含水量和最大干密度，随击实功能大小而异，按标准击实方法测定的最优含水量和最大干密度，可用来评价土的压实性质，为填土工程确定设计干密度，和填筑含水量提供依据。3. 本试验分轻型击实仪和重型击实仪。轻型击实试验适用于粒径小于5mm的粘性土，重性击实仪试验适用于粒径不大于20mm的土

19、。采用三层击实时，最大粒径不大于40mm。二. 轻型击实试验1. 仪器设备（1） 轻型击实仪：锤重2.5kg，锥底直径51mm，落高305mm，击实筒高116mm，内径102mm，容积947.4mm3，如图示。（2）天平：感量0.01g，称量200g。（3）台秤：感量5g，称量10kg。（4）标准筛：孔径5mm、20mm、40mm。 （5）其它：喷水设备、推土器、修土刀、以及含水量试验设备等。2. 操作步骤（1）取风干土1520kg，碾散并过5mm筛，测求含水量。（2）根据土的塑限预估最优含水量，加水湿润制备不少于五个不同含水量的试样，含水量依次相差约2%，且其中两个含水量大于塑限，两个含水量

20、小于塑限，一个含水量接近塑限。可按下式计算制备试样含水量所需加水量。式中：所需的加水量，g； 风干含水量时土样的质量，g； 风干土含水量，%； 要求达到的含水量，%。（3）按要求的含水量制备试样，喷洒所需的加水量，充分搅和并静置浸润24h。将击实筒固定在底座上，装好护筒，并在击实筒内壁涂一薄层润滑油，将搅和的试样装入击实筒内，分三层，每层25击。击实时击锤应自由落下，锤迹必须均匀分布于土面。以同样方法进行第二及第三层击实。击实后超出击实筒的余土高度应小于6mm。（4）卸下护筒，用修土刀将试样削至与击实筒齐平，拆除底板，并削平底面，擦净筒外壁，称筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。

21、 （5）用推土器推出击实筒内试样，并取2个代表性约1530g土样测定含水量，两个含水量的差值应不大于1。 （6）按上述步骤进行其它不同含水量试样的击实试验。 三.计算及制图 1.按下式计算击实后各点的干密度 式中：干密度，g/cm3，准确至0.01g/cm3； 密度，g/cm3； 某点试样的含水量，。 2. 以干密度为纵坐标，含水量为横坐标绘制干密度与含水量关系曲线击实曲线，如图所示。曲线上峰值点的纵、横坐标分别表示土的最大干密度和最优含水量，如不连成完整的曲线时，应进行补点试验。3. 按下式计算饱和含水量 式中：饱和含水量，%； 土粒比重（相对密度）。4. 计算数个干密度下的饱和含水量，在击

22、实曲线的同一坐标图上绘制饱和曲线。四. 试验记录本试验记录表见附表5。 固结试验一. 概述1. 土在外荷载作用下，孔隙间的水和空气逐渐被挤出，土颗粒之间相互挤紧，因而引起土体的压缩变形。2. 固结试验是使试样在侧限与轴向排水的条件下进行的，土的压缩实际上是孔隙体积的减小，所以将固结试验成果整理成孔隙比与压力关系曲线，根据该曲线可以求得不同压力间的压缩性指标，用以计算地基或土工建筑物的沉降。3. 试验方法分标准固结试验、快速固结试验和应变控制连续加荷固结试验，前者是使试样在各级荷载下均达到压缩稳定，并测记变形随时间变化情况，用以计算压缩系数、压缩模量和固结系数等压缩性指标。当沉降计算精度要求不高

23、，且不要求固结系数时，可采用快速固结试验，快速法规定各级荷载下压缩时间1h，并测记其变形量，仅在最后一级荷载下测记1h和压缩稳定后（即24h）的变形量，经变形修正后计算各级荷载下的孔隙比，用以确定压缩系数和压缩模量。二. 快速固结试验1. 仪器设备（1）三联固结仪：如图所示,试样面积30cm2 或50cm2 ，高20mm；（2）百分表：量程10mm , 最小分度值0.01mm ；（3）天平：感量0.01g , 称量200g ；（4）其他：秒表、烘箱、修土刀、含水量盒等。 2. 试验步骤（1）按密度试验方法用固结仪配套环刀切取试样，削平两端并注意使试样表面平整，周边与环刀密合，测定试样的密度和含

24、水量，用以计算初始孔隙比。（2）将带有环刀的试样，刀口向下小心装入固结仪容器内，然后放上透水石和加压盖板，置于加压框架下，对准正中，安装百分表，为保证试样与仪器部件接触良好，施加1kPa的预压荷载，将百分表长针调零，记下短指针的初读数。（3）加压等级一般为25、50、100、200、400 kPa等，最后一级压力应大于土层的计算压力100200 kPa。（4）施加第一级荷载，在加荷的同时开动秒表；记录加荷后1h百分表数，并施加第二级荷载，再记录加荷后1h百分表数，最后一级荷载除记录1h百分表数读数外，还应测记压缩稳定后（即24h）百分表读数，读数精确到0.01mm。（5）撤去百分表，退除荷载，

25、取出带环刀的试样，必要时，擦干试样两端和环刀外壁上的水分，测定试验后的密度和含水量。三. 计算及制图1. 初始孔隙比 式中：土粒比重（相对密度）； 试验开始时试样的含水量，%； 试验开始时试样的密度，g/cm3； 水的密度，一般可取=1g/cm3。 2.计算校正系数K式中：最后一级荷载下，压缩稳定后（即24h）的百分表读 减去该荷载下仪器变形量，mm； 最后一级荷载下，压缩1h的百分表读数减去该荷载下仪器变形量，mm。3. 试样变形量校正各级荷载（最后一次读数除外）按下式计算校正后累计总变形。 式中：在某一荷载下校正后的累计总变形量，mm； 在某一荷载下压缩1h的百分表读数减去该荷载下仪器变形

26、量，mm。 4.各级荷载下压缩稳定后孔隙比 式中：某一级荷载压缩稳定后孔隙比； 试样原始高度，一般为20mm 。 5.压缩曲线（ep曲线）以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，绘制ep曲线如图示。空隙比eei0.90.8 0.6 0 50 100 200 300 400压力p (kPa)ep曲线图 6. 压缩系数和压缩模量 由ep曲线查得与压力100kPa和200kPa相对应的孔隙比和，按下式计算和 7.土的压缩性：通常采用压力段由p1100kPa增加到 p2200kPa时的压缩系数来评定土的压缩性。低压缩性土中压缩性土高压缩性土压缩系数0.1 MPa-10.10.5 MPa-10.5 MPa-

27、1四. 试验记录本试验记录表见附表6。 直接剪切试验一. 概述1. 直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力p作用下，施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力，即为该垂直压力下土的抗剪强度。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角和内聚力c 。2. 抗剪强度是土的重要力学性质，估算地基承载力，评价地基稳定性，计算土坡稳定以及挡土建筑物的土压力时，都需要土的抗剪强度指标。3. 直接剪切试验根据试样的排水固结作用分为快剪、固结快剪和慢剪三种。快剪是施加垂直荷载和剪切过程都不使试样排水固结；固结快剪是加垂直荷载后使试样完全固结，但在剪切过程中不使试

28、样充分排水固结。每种试验方法求得的抗剪强度指标适用于排水固结条件与其相对应的工程问题。二. 直剪试验 （一）仪器设备1. 直接剪力仪：分应变控制和应力控制，本试验用应变控制直接剪切仪，如图示，由剪力盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。加压设备可采用扛杆传动，也可采用气压施加。2. 测力计：采用应变圈，量表为百分表或位移传感器。3. 环刀：内径61.8 mm ，高20 mm 。4. 天平：感量0.1g ，称量200g 。 5. 其它：切土刀、钢丝锯、滤纸、秒表等。（二）试验步骤1. 按密度试验方法用直剪仪配套环刀切取试样。2. 对准直剪仪上、下盒，插入固定销，在试样上、

29、下面各放一张不透水的塑料薄膜，将带土样的环刀平口向下，对准剪切盒口，用一透水石将试样徐徐推入盒内，移去环刀，装上加压盖板和钢珠。3. 转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触时（即量力环中百分表指针刚开始触动时）为止，调整量力环百分表读数为零。4. 安装加压框架，施加垂直压力，随即拨出固定销。开动秒表，以每分钟412转的均匀速率施转手轮，使试样在35min内剪损。手轮每转一圈，侧记一次量力环百分表读数，直至试样剪损。剪损的标志是量力环百分表指针不再前进，或显著后退。5. 反转手轮，卸除垂直荷载和加压框架，取出已剪损的试样。通常用四个试样为一组，分别加不同垂直压力，按上述步骤进行剪切试验。垂直压

30、力一般可按100、200、300、400kPa。三. 固结快剪和慢剪1. 固结快剪与快剪的区别是：试样上两面的不透水塑料薄膜改为湿滤纸,施加垂直压力后，待试样达到固结稳定，再按上述剪切速率使试样在35min内剪损。2. 慢剪试验除了在试样两面放湿滤纸、加垂直压力后使试样固结稳定外，还应以缓慢速率施加剪切力，剪切速率一般应小于0.02mm/min，以使试样在剪切过程中充分排水固结。四. 计算及制图1. 按下式计算每个试样在一定垂直压力下的抗剪强度 式中： 抗剪强度， kPa； C 量力环率定系数, kPa/0.01mm； R 试样剪损时量力环百分表读数, 0.01mm。2.以抗剪强度为纵坐标，垂

31、直压力p为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，该关系曲线近似为一直线，如图所示，直线的倾角为土的内摩擦角，直线在纵坐标轴上的截距为土的内聚力c。抗剪强度kPa0 300200100 0 100 200 300 400垂直压力p(kPa)抗剪强度与垂直压力关系曲线图六.试验记录本试验记录表见附表7。三轴压缩试验一 概述三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种比较完善的室内试验方法，通常采用34个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（即小主应力3 ）下，施加轴向压力即主应力差（13），进行剪切直至破坏；然后根据摩尔-库仑理论，求得抗剪强度参数。三轴压缩试验可以严格控制排水条件，可以测量土体内的孔隙

32、水压力，另外，试样中的应力状态也比较明确，试样破坏时的破裂面是在最薄弱处，而不像直剪试验那样限定在上下盒之间，同时三轴压缩试验还可以模拟建筑物和建筑物地基的特点以及根据设计施工的不同要求确定试验方法，应此对特殊建筑物、高层建筑、海洋工程、道路桥梁、交通航务等工程有着特别重要的意义。本试验适用于测定细粒土和粒径小于20mm的粗粒土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数。二 试验方法根据土样固结排水条件和剪切时的排水条件，三轴试验可分为不固结不排水剪试验（UU）、固结不排水剪试验（CU）、固结排水剪试验（CD）以及K0固结三轴试验等。1 不固结不排水剪试验（UU）试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至

33、剪坏的整个试验过程中都不允许排水，这样从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压力也不可能消散，可以测得总应力抗剪强度指标，。2 固结不排水剪试验（CU）试样在施加周围压力时，允许试样充分排水，待固结稳定后，再在不排水的条件下施加轴向压力，直至试样剪切破坏，同时在受剪过程中测定土体的孔隙水压力，可以测得总应力抗剪强度指标，和有效应力抗剪强度指标和。3 固结排水剪试验（CD）试样先在周围压力下排水固结，然后允许试样在充分排水的条件下增加轴向压力直至破坏，同时在试验过程中测读排水量以计算试样体积变化，可以测得有效应力抗剪强度指标，。三 仪器设备（一） 三轴仪三轴仪依据施加轴向荷载方

34、式的不同，可以分为应变控制式和应力控制式两种，目前室内三轴试验基本上采用的是应变控制式三轴仪。如图所示：1 三轴压力室：压力室是三轴仪的主要组成部分，它是一个由金属上盖、底座以及透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器，压力室底座通常有3个小孔分别与稳压系统以及体积变形和孔隙水压力量测系统相连。2 轴向加荷系统：采用电动机带动多级变速的齿轮箱，或者采用可控硅无极调速，并通过传动系统使压力室自下而的移动，从而使试样承受轴向压力，其加荷速率可根据土样性质及试验方法确定。3 轴向压力量测系统：施加于试样上的轴向压力由测力计量测，测力计由线形和重复性较好的金属弹性体组成，测力计的受压变形由百分表或位移传感器测读

35、，轴向压力也可由荷重传感器来测得。4 周围压力稳压系统：采用调压阀控制，调压阀控制到某一固定压力后，它将压力室的压力进行自动补偿而达到稳定的周围压力。5 孔隙水压力量测系统：孔隙水压力由孔压传感器测得。6 轴向变形量测系统：轴向变形由长距离百分表（030mm百分表）或位移传感器测得。7 反压力体变系统：由体变管和反压力稳压控制系统组成，以模拟土体的实际应力状态或提高试件的饱和度以及测量试件的体积变化。（二） 附属设备1 击实筒和饱和器。2 切土盘、切土器、切土架和原状土分样器。3 承膜筒和砂样制备模筒。4 天平：称量200g，最小分度0.01g；称量1000g，最小分度值0.1g。5 游标卡尺

36、。6 其他：如乳胶薄膜、橡皮筋、透水石、滤纸、切土刀、钢丝锯、毛玻璃板、空气压缩机、真空抽气机、真空饱和抽水缸及称量盒等。四 试样制备与饱和（一）试样制备 试样应切成圆柱形形状，试样直径为39.1mm、61.8mm或101mm，相应的试样高度分别为80mm、150mm或200mm，试样高度与试样直径的关系为22.5倍。 1.原状土试样制备（1） 对于较软的土样，先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土盘的上下圆盘之间，然后用钢丝锯紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，直至土样被削成规定的直径为止。（2）对于较硬的土样，先用切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土架上，用

37、切土器切削土样，边削边压切土器，直至切削到超出试样高度约2cm 为止。（3）取出试样，并用对开膜套上，然后将两端削平，称量，并取余土测定试样的含水量。2. 扰动土和砂土试样制备（1）对于扰动土，按预定的干密度和含水量将扰动土拌匀，然后分层装入击是筒内击实，粉质土分35层，粘质土分58层，并在各层面上用切土刀刨毛以利于两层之间结合。（2）对于砂土，先在压力室底座上依次放上透水石、滤纸、乳胶薄膜和对开膜筒，然后根据一定的密度要求，分三层装入圆筒内击实。如果制备饱和砂样，可在圆膜筒内通入纯水至1/3高，将预先煮沸的砂料填入，重复此步骤，使砂样达到预定高度，放上滤纸、透水石、预帽，扎紧乳胶膜。为使试样

38、能直立，可对试样内部施加5kPa的负压力或用量水管降低50cm水头即可，然后拆除对开膜筒。（二） 试样饱和1 真空抽气饱和法。2 水头饱和法。3 反压力饱和法。五.不固结不排水剪（UU）试验不固结不排水剪（UU）试验可分为不测孔隙水压力和测孔隙水压力两种。前者试样两端放置不透水板，后者试样两端放置透水石并测定孔隙水压力装置连通。1. 操作步骤（1）试样安装：先把胶乳薄膜装在承膜筒内，用吸气球从嘴中吸气，使乳胶薄膜贴紧筒壁，套在制备好试样外面，将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳膜的试样放在压力室的底座上，翻下乳胶膜的下端与底座用橡皮筋扎紧，翻开乳胶

39、膜的上端与土样帽用橡皮筋扎紧，最后装上压力筒，并拧紧封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。（2） 施加周围压力3：周围压力的大小根据土样埋深或应力历史来决定，若土样为正常压密状态，则34个土样的周围压力，应在自重应力附近选择，不宜过大以免扰动土的结构。（3） 在不排水条件下测定试样的孔隙水压力。（4） 调整量测轴向变形的位移计和轴向压力测力计的初始“零点”读数。（5） 施加轴向压力：启动电动机，剪切应变速率取每分钟0.5%1.0%，当试样每产生轴向应变为0.3%0.4%时，测记一次测力计、孔隙水压力和轴向变形读数，直至轴向应变为20%时为止。（6） 实验结果即停机，卸除周围压力并拆除试样，描述试

40、样破坏时形状。 2. 试验记录 不固结不排水剪三轴试验记录表见附表8。固结试验一. 概述1. 固结试验是土在外荷载作用下，孔隙间的水和空气逐渐被挤出，土颗粒之间相互挤紧，因而引起土体的压缩变形。实际上是土的孔隙体积的减小。2.固结试验成果整理成孔隙比与压力关系曲线，根据该曲线可以求得不同压力间的压缩性指标，用以计算地基或土工建筑物的沉降。3. 试验方法分:标准固结试验、快速固结试验和应变控制连续加荷固结试验，前者是使试样在各级荷载下均达到压缩稳定，并测记变形随时间变化情况，用以计算压缩系数、压缩模量和固结系数等压缩性指标。当沉降计算精度要求不高，且不要求固结系数时，可采用快速固结试验，快速法规定各级荷载下压缩时间1h，并测记其变形量，仅在最后一级荷载下测记1h和压缩稳定后（即24h）的变形量，经变形修正后计算各级荷载下的孔隙比，用以确定压缩系数和压缩模量。