土工试验指导书

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1、土工试验指导书 张爱卿、李金云编专业： 年级： 姓名: 学号： 2012年4月目 录前言3实验一、含水量试验5实验二、渗透试验密度试验7实验三、液塑限试验9实验四、土的颗粒大小分析试验12实验五、渗透试验16实验六、固结试验19实验七、直接剪切试验24实验八、三轴剪切试验29前 言一、土工试验的重要性及其意义土是由地壳表层的岩石经受风化作用后形成，其工程性质与建筑材料不同；土力学是研究土的学科，即利用力学的一般原理研究地表土的物理、力学特性及其受力后强度和体积变化规律的学科。土工试验的任务是为各类土工建筑物和建筑物地基的设计施工提供符合实际情况的各种指标。无论在土力学研究还是在各类建筑工程实践

2、中，土工试验都占有重要地位。土工试验测得的土的指标，可按其在工程设计中的作用，分为物理性质指标和力学性质指标，前者如土的天然密度、天然 含水量、颗粒比重、颗粒组成、液限、塑限等，作为对土分类定名和阐明其物理化学特性的指标；后者如土的凝聚力、内摩擦角、压缩系数、渗透系数等，作为在设计计算时用以确定土体强度、变形和稳定性的指标，试验项目需根据实际工程的具体要求选定，即根据建筑物的设计阶段、工程规模和所研究的土的土质类别，确定试验的项目和试验数量。本指导书收列土工试验中基本、常用的八项指标的试验内容，用以指导学生进行教学实验之用。土工试验课应注意培养学生观察和分析问题的能力，通过观察试验过程中的各种

3、物理现象，验证所学的理论，加深对所学理论的理解；训练学生自己动手操作、整理实验成果的能力，培养学生严谨的科学作风。二、土工试验的要求1在每一次试验课之前，学生必须充分预习该试验的内容，了解试验的目的、原理，然后面对所用仪器，熟悉它们的使用方法和操作步骤。2试验前由教师作示范和答疑，并对试验工作提出要求；试验过程中，应注意观察试验过程的各种物理现象并作好记录；当发现异常，尤其是使用仪器过程中遇有问题，必须向实验室管理人员或老师提出，弄清楚后再进行试验，以免损坏仪器及影响试验成果。3试验完成后，要进行相关的讨论。例如试验条件，试验采用的仪器和仪器的局限条件，误差可能的来源，试验存在的问题及对其作出

4、分析等。4将试验数据进行整理，填写试验表格、绘图，分析试验精度是否符合要求，与常见的指标值是否近似可用，试验记录如有写错，只准划去，不得擦掉。最后提交试验报告。三、土工试验参照的规范土工试验指导书编写参照公路土工试验规程JTG E40-2007和土工试验方法GB/T 50123-1999。实验一、含水量试验一、试验概述1土的含水量是指土在105110下烘至恒量时所失去的水质量和干土质量的比值，用百分数表示。2测定土的含水量，用作计算孔隙比、饱和度和干密度等指标。测定风干土含水量，用作各项试验由风干土质量换算为烘干土质量的指标。3本试验规定采用烘干法为测定土的含水量的标准方法。在野外如无烘箱设备

5、或求快速测定含水量时，可采用酒精燃烧或炒干法等。二、实验仪器设备1烘箱：可采用电热烘箱或能控制温度105110的其他能源烘箱；2天平：称量200g，感量0.01g；3其他：干燥器，称量盒（为简化计算手续，可将盒重定期（36个月）调整为恒重值）等。三、操作步骤1取其代表性试样：粘性土为1520g；砂类土，有机土为50g以上，放入称量盒内，盖上盒盖，称量。称量时可在天平的一端放上与盒等量的砝码 或称量盒，可直接称得土的质量。准确至0.01g。2打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105110的恒温下烘至试样质量不变为止，对含有有机质超过5%的土，应在6575的恒温下烘至试样质 量不变为止。3将称量盒从烘箱

6、中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却至室温，称干土质量，准确至0.01g。四、计算及记录1按下式计算含水量其中W含水率 g0铝盒重量，单位为g。 g1铝盒加湿土的重量，单位为g。 g2铝盒加干土的重量，单位为g。2本试验需进行两次平行测定，其平行差值，含水量小于40%为1%，大于40%为2%，记录如下：含水量试验（烘干法）试验名称 试验者 试验方法 计算者 试验日期 校核者 试样编号土样说明盒号盒质量(g)盒加湿土质量(g)盒加干土质量（g）水 分质 量（g）干 土质 量（g）含水率（%）平 均含水率（%）（1）（2）（3）（4）=（2）-（3）（5）=（3）-（1）（6）=（7）3. 试验结果

7、分析：实验二、密度试验一、试验概述1土的密度是指土的单位体积质量。2. 本试验目的是测定土的密度，用以计算孔隙比、干密度等指标，从而了解土体结构密实情况。3试验根据土的特性、结构及取样难易规定分别采用环刀法（适用于粘性土）、蜡封法（适用于易破裂或坚硬难以切削的土）、灌水法和灌砂法（适用于现场采用的难以取成原状的砂、砾质土）。本试验介绍环刀法。二、仪器设备1环刀内径61.8mm（面积30cm2）或79.8mm（面积50cm2），高度为20mm。2天平：称量500g，感量0.1g；称量200g，感量0.01g。3其他：削土刀、钢丝锯、玻璃板等。三、操作步骤1将原状土样或根据需要制备成重塑土样，两端

8、修平，在环刀内壁涂一薄层凡土林，刃口向下放在土样上。2用削土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，当环刀全部压入土中，细心削去环刀两端余土，削土时要从 环刀边缘开始，不得在试样表面来回压抹，对软的土样宜先用钢丝锯将土样截成段，再用环刀切取。3擦净环刀外壁附土，称环刀与土总质量。若有与环刀等量的砝码，称量时将其放在天平另一端可直接称得土的质量，称量准确至0.1g。四、计算及记录1按下式计算土的密度及干密度 其中式中湿密度g/cm3 d干密度g/cm3 1环刀及土的质量(g) 2环刀的质量(g ) 湿土的质量(g) v环刀的体积g/cm3 W含水率%2本试验需

9、要进行两次平行测定，平均差值不得大于0.03 g/cm3，取算术平均值，密度试验（环刀法）试验名称 实验者 土样说明 计算者 试验日期 校核者 试样编号土样类别环刀号湿土质量(g)体积(cm3)湿密度（g/cm3）含水率（%）干密度（g/cm3）平 均干密度（g/cm3）（1）（2）(3)=（4）5=（6）3. 试验结果分析实验三、液塑限试验一、试验概述1细粒土由于含水量不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固态和固体状态，液限（流限）是细粒土呈可塑态的上限含水量，塑限是细粒土呈可塑态的下 限含水量。2本试验的目的是测定土的液限和塑限，为划分土类，计算液性指数。塑性指数，供工程设计和施工之用。3

10、本试验适用于粒径小于0.5mm，有机质含量小于5%的土。4本试验采用液塑限联合测定仪。二、仪器设置液塑仪，是用来测定土壤的液限和塑限，为划分土类、计算天然稠度和塑性指标提供可靠的数据。该仪器采用数字显示等技术，能自动定时、测量、显示。具有性能稳定、数据可靠、测量精度高、读数直观、清晰、操作简单方便、工作效率高等特点。该仪器备有100克和76克两种锥重标准。本次试验用76克锥重标准。最大量程：22mm 分辨率：0.1mm测量非线形误差：小于2 接触指示灵敏度：大于10M锥重：大锥尖100克（0.1克） 小锥尖76克（0.1克）锥角：3000.20 测量时间：5s该仪器由机械和电子两大部分组成。机

11、械部分由机壳、升降座、锥体三部分组成。电子部分由控制电路、位移变换、音响定时显示等电路组成。 所用附属物品盛土杯：内径40mm，高30mm，天平，烘箱，铝盒及调土刀。三、操作步骤1、调整天平平衡，称量铝制称量盒3个，将重量m0填入表中2、取筛过的土样200克分成三份，分别放入三个盛土容器中。加不同水量拌合成不同稠度的试样，置于试杯中，多次插导排除气泡。3、将仪器放置在平面工作台上，调整水平螺旋脚，使水泡聚中。4、将仪器的电源插头插好，打开电源开关，预热5分钟。测量前用手轻轻托起锥体至限位处。此时显示屏上的数字为随机数（有时出数字，有时出红点，测量时会自动消除）。5、本次试验选用76克的圆锥仪逆

12、时针拧紧。6、将调好的土样放入试杯中，刮平表面，放到仪器的升降面上，这时缓缓地调节升降旋钮，当试杯中的土样刚接触锥尖时，接触指示灯立即发亮，此时停止旋动，然后按“测量”键。7、测量：按下“测量”键，锥体落下，与此同时，时间音响发出哆！哆的声音。当测量时间一到，叫声停止，此时显示屏上显示出5秒钟的入土深度值，第一次测量下沉深度约为34mm，记录该读数填入表中，然后将试样杯中的试样取10克左右，称量湿土加铝盒的重量m1。将湿土样放入烘箱中，烘干后称量干土加盒的的重量m2，将结果填入表中。向顺时针方向调节升降旋钮改变锥尖与土的接触位置、移出试杯，将锥尖擦干净。第二次测量时，重复上述步骤，下沉深度约为

13、79mm，然后将试样杯中的试样取10左右，称量湿土加铝盒的重量m1，填入表1中第三次测量时，重复上述步骤，下沉深度约为1517mm，然后将试样杯中的试样取10左右，称量湿土加铝盒的重量m1，填入表中, 将称量过的三个试样，放入烘箱烘干8小时，取出称量干土加盒的重量，填入表中。四、计算及记录本试验记录如下：圆锥下沉深度与含水率关系图试验记录表试验名称 试验者 试验方法 计算者 试验日期 校核者 土 样 编 号圆锥下沉深度盒 号盒 质 量 (g)盒湿土质量(g)盒干土质量(g)湿 土 质 量 (g)土 质 量 (g)水 的 质 量 (g)含 水 率 (%)平均含水率 (%)液 限 (%)塑 限 (

14、%)塑 性 指 数液 性 指 数土的名称实验四、土的颗粒分析试验一、仪器设备1本试验方法适用于粒径小于、等于60mm，大于0.075mm的土。2本试验所用的仪器设备应符合下列规定：（1）分析筛：粗筛：孔径为60、40、20、10、5、2mm。细筛：孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm。（2）天平：称量5000g，最小分度值1g；称量1000g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。（3）振筛机：筛析过程中应能上下震动。（4）其他：烘箱、研钵、瓷盘、毛刷等。3筛析法的取样数量，应符合表3.1的规定：表3.1 取样数量颗粒尺寸（mm）取样数量（g）2100300

15、10300100020100020004020004000604000以上二、操作步骤1. 按表1的规定称取试样质量，应准确至0.1g，试样数量超过500g时，应准确至1g。2 将试样过2mm筛，称筛上和筛下的试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不作细筛分析；筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗 筛分析。3 取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中，筛下的试样倒入依次叠好的细筛中，进行筛析。细筛宜置于振筛机上震筛，振筛时间宜为1015min。再按由上而下的 顺序将各筛取下，称各级筛上及底盘内试样的质量，应准确至0.1g。4 筛后各级筛上和筛底上试样质量的总和与筛前试样总质量的

16、差值，不得大于试样总质量的1%。注：根据土的性质和工程要求可适当增减不同筛径的分析筛。5含有细粒土颗粒的砂土的筛析法试验，应按下列步骤进行：（1）按表1的规定称取代表性试样，置于盛水容器中充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。（2）将容器中的试样悬液通过2mm筛，取筛上的试样烘至恒量，称烘干试样质量，应准确到0.1g，并按上述3、4条，再过0.075mm筛，并将 筛上试样烘至恒量，称烘干试样质量，应准确至0.1g，然后按操作步骤二中的3、4款的步骤进行细筛分析。（3）当粒径小于0.075mm的试样质量大于试样总质量的10%时，应按密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成（本试验不做）。

17、三、计算及记录1小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，应按下式计算： 式中X小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比（%）；mA小于某粒径的试样质量（g）；m0细筛分析时为所取的试样质量；粗筛分析时为试样总质量（g）；2以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标，颗粒粒径为横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。3必要时计算级配指标：不均匀系数和曲率系数。（1）不均匀系数按下式计算： 式中Cu不均匀系数；d60限制粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的60%。d10有效粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的10%。（2）曲率系数按

18、下式计算： 式中Cc曲率系数；d60颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的30%。4筛析法试验的记录如下：筛分法试验记录试验名称 试验者 试验方法 计算者 试验日期 校核者 烘干土质量： g，小于0.075mm的土质量： g，占总土质量百分数： %筛号孔 径（mm）累计留筛上土质量（g）小于该孔径土质量（g）小于该孔径质量百分数（%）小于该孔径总土质量百分数（%）底盘总计5.绘制累计曲线实验五、渗透试验一、试验目的了解达西定律试验装置、原理及表达式，测定土的渗透系数，判别土的渗透性大小。二、试验方法有常水头渗透试验和变水头渗透试验。对粗粒土，采用常水头渗透试验，而细粒土，因渗

19、透性较大，采用变水头渗透试验。三、仪器设备（1）变水头渗透装置图5-1：由渗透容器、变水头管、供水瓶、进水管等组成。变水头管要求内径均匀且不大于lcm，管外壁应有最小分度为1.0mm的刻度，长度宜为2m左右。（2）渗透容器：由环刀、透水石、套环、上盖和下盖组成。环刀内径61. 8mm,高40mm;透水石的渗透系数应大于l0-3cm/s。（3）其它：切土器 水填料(如石蜡、油灰或沥清混合剂等)，修土刀、秒表、温度计、薄铁片、橡皮垫圈、钢丝锯、凡士林等。四、实验步骤（1）细心地将环刀垂直切取土样，平整土样两端、整平时不得用刀往复涂抹，以免闭塞孔隙。（2）把试样放入渗透容器，用螺母旋紧，要求密封至不

20、漏水不漏气对不易透水的试样，按土工试验方法标准（GB/T 50123-1999）第3. 2. 4条的规定进行抽气饱和；对饱和试样和较易透水的试样，直接用变水头装置的水头进行试样饱和。（3）将下盖的进水口与变水头装置中的进水管连接，开管夹1、使供水瓶与测压管相通。（4）开进水管及排水管夹，使水流入渗透仪，当排水管流出的水不带气泡时，关排水管管夹，使水由上而下地饱和试样。（5）变水头管注纯水。使水升至预定高度，水头高度根据试样结构的疏松程度确定，一般不应大于2m，待水位稳定后切断水源，开进水管夹，使水通过试样，当出水口有水溢出时，即认为试样已达饱和，开始测记变水头管中起始水头高度和起始时间，按预定

21、时间间隔测记水头和时间的变化，并测记出水口的水温。（6）置渗透仪或测压管于二个不同高度上，以变更其水力坡度，并重复步骤56次，当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时，结束试验。五、实验结果及计算变水头渗透系数应按下式计算：式中 a变水头管的断面积，cm2；2.3In和log的变换因数；L 渗径，即试样高度，cm；t1、t2 分别为测读水头的起始和终止时间，s；H1、H2 起始和终止水头。变水头实验结果表实验六、固结试验一、试验概述1、土的压缩是土在压力作用下，孔隙中水和空气被逐渐挤出孔隙变小，土骨架颗粒相互挤紧而引起的土体积变小；通常把土体的压缩过程称为土的固结。2、本试验目的是测定

22、试样在侧限与轴向排水及受稳定荷重作用下的变形和压力或孔隙比与压力变化的关系，变形和时间的关系。通过计算求得土的各项压缩 性指标，包括土的单位沉降量 、压缩系数 、压缩指数 、固结系数 、压缩模量 及原状土的先期固结压力等。二、仪器设备1、固结仪：试样面积30cm2（环刀直径61.8mm），或面积50cm2(环刀直径 79.8mm)，高度20mm。2、加压设备：杠杆或磅称加压设备。3、量表：量程10mm，量小分度0.01mm。4、其他：刮土刀、钢丝锯、天平、秒表等。试验所用仪器及加压设备应由实验室定期率定，做出仪器变形量校正曲线或数字表备用；环刀应保持较高的光洁度，以减小环壁摩擦的影响。三、操作

23、步骤1、将试验用的环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，用切土刀将土样削成略大于环刀内径的土柱，然后半环刀垂直下压，边压边削，至土样高出 环刀为止，用钢丝锯刮平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量，取余土按实验三的烘干法测定含水量，按实验一的比重瓶法测定试样的比重（学生实验前由实验室先行测定，实验时给出）。2、将带有试样的环刀，小心装入护环，再装入固结仪容器内，然后放上透水石和加压盖板，置于加压框架下，对准加压框架的正中，安装量表。3、为保证试样与仪器上下各部件之间接触良好，应施加1kPa的预压力，然后将量表调整到零或初读数。4、固结仪上施加各级压力，压力等级一般为12.5、2

24、5、100、200、400、800、1600、3200kPa，最后一级压力大于土层的计 算压力100200kPa（学生实验可用50、100、200、400kPa这四级压力）；经一级实加压力应减去预压力。5、需要确定原状土的先期固结压力时，荷重率应小于1，可采用0.5或0.25，最后一级荷重应大于1000kPa，使 曲线下端出现较长的直线段。6、施加第一级压力，第一级压力的大小视土的软硬程度而定，可选用12.5、25或50kPa，加砝码时应避免冲击和摇晃。7、对饱和试样，施加第一级压力后，应立即向水槽中注水浸没试样，对非饱和试样，须用湿棉丝围住加压盖板周围，避免水份蒸发。8、如需测定某一级荷载下

25、的沉降速率，以求固结系数 ，则需在施加该级荷载后按下列时间顺离测记试样高度的变化：6、15、1、215、4、615、9、1215、16、2015、25、3015、36、4215、49、100、200、 40023小时和24小时，直至稳定为止。如不需要测定沉降速率，则施加每级压力后达主固结完成（稳定标准：粘性土以量表读数每小时变化不大于 0.005mm，其它土类不大于0.01mm），测记试样高度变化，按此步骤逐级加压到试验结束。9、需作回弹试验时，可在某级压力（大于上复荷重）下固结稳定后退压，直至退到第一级压力，每次退压后测记试样回弹量，直到读数稳定为止。10、试验结束，吸去容器中的水，迅速拆除

26、仪器各部件，取出试样，测定试样试验后的含水量。四、计算记录及绘图1、按下式计算试机关报初始孔隙比e02、各级压力下固结稳定后的单位沉降量 3、各级压力下固结稳定后的孔隙比 4、以孔隙比e（包括e0）为纵座标，荷载（单位压力）P为横座标（或对数座标），绘制ep或elogp线。5、某一压力范围内的压缩系数 6、某一压力范围内的压缩模量8、本试验记录：固结试验记录（一）工程名称_土样编号_试验日期_试验者_计算者_校核者_（1）含水量试验试 样 情 况盒号盒加湿土质量(g)盒加干土质量(g)盒质量(g)水质量(g)干土质量(g)含水率（%）(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)(2)(3)(1)

27、-(2)(2)-(3)(4)(5)100试验前饱和前平均饱和后（或饱和土）试 验 后（2）密度试验试样情况环加土质量(g)环质量(g)土质量(g)试样体积(cm3)密 度(g/cm3)(1)(2)(3)(4)(5)(1)(2)(1)-(2)(4)(3)(4)试验前饱和前饱和后（或饱和土）试 验 后（3）孔隙比及饱和度计算试 样 情 况试 验 前试 验 后含水率 （%）密 度 （g/cm3）孔隙比饱和度 （%）（4）固结试验记录经过时间(min)压 力 （kPa）50100200400日期量表读数(0.01mm)日期量表读数(0.01mm)日期量表读数(0.01mm)日期量表读数(0.01mm)

28、00.2512.2546.25912.251620.252530.253642.256023h24h总变形量(mm)仪器变形量（mm）试样总变形量(mm)注：本记录示例是针对学生课堂实验而作为适合课时安排，规定每级荷载只载25分钟，尚未沉降稳定即加下一级荷载。固结试验记录（二）工程名称_土样编号_试验日期_试验者_计算者_校核者_Cv=或Cv=试样原始高度ho=20.0mm 试验前孔隙比eo=加压历时(h)压 力(kPa)试样总变形量(mm)压缩后试样高度(mm)孔 隙 比压缩模量(Mpa)压缩系数(Mpa-1)排水距离(cm)固结系数(cm2/s)phih=ho-hiei=eo-Esav=C

29、v024242424242424242424 实验七、直接剪切试验一、试验概述1直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种方法。在不同的垂直压力下施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力 ，然后根据库伦定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角 和凝聚力C。2直剪试验分为快剪（q）、固结快剪（Cq）和慢剪（S）三种试验方法。快剪（q）试验是在试样上施加垂直压力后，立即施 加水平剪切力，试验中施加垂直压力和剪切过程土样的孔隙水压力都来不及消散。固结快剪（Cq）是在试样上施加垂直压力，待排水固结 稳定后，施加水平剪切力，试验中施加垂直压力的过程让土样的孔隙水压力消散，而施加水平剪切力的过程不让孔隙水压力消散。

30、慢剪试验（S）是在试样上施加垂 直压力及水平剪应力的过程中均应使试样孔隙水压力消散。排水固结。3由于直剪试验仪器简单，无量测土样孔隙水压力装置，控制排水条件不严密，故本试验适用于测定可塑性粘性土和砂性土的慢剪强度指数。当需进行固结 快剪和快剪试验时，应严格控制土类和排水条件，渗透系数小于10-5/s的土才允许用直剪仪来测定固结快剪和快剪强度指标。4本试验常用应变控制式，应力控制式两种直剪仪，以下只介绍应变控制式直剪仪快剪法。二、仪器设备1应变控制式直剪仪（图7-1）：试样装在上盒和下盒之间，垂直荷载用砝码通过杠杆、加压框架、钢珠、传压板施加于试样。剪切力借转动手轮推动下 盒施加给试样，手轮每转

31、动一圈，下盒向前推移0.2，通过量测与上盒连接的量力环的变形值便可据之算出剪力的大小。图7-1应变控制式直接剪切仪1-剪切传动机构；2-推动器；3-下盒；4-垂直加荷框架；5-垂直变形量表；6-传压板；7-透水板；8-上盒；9-储水盒；10-量力 环；11-水平量表；12-滚珠；13-试样。2量表：量程10，分度值0.01 。3其他：天平、秒表、土盒、蜡纸、切土工具等。三、操作步骤1按固结试验环刀制备试样的方法制备试样。每组至少四个试样，密度差值不得大于0.05g/3 。2取环刀两面修下的土样尽快测定含水量。3擦净环刀外壁，称环刀加土总质量（准确至0.1g），如试样需要饱和，还应测定其饱和密度

32、。4检查下盒底两滑槽内的钢珠是否分布均匀。在上下盒接触面上涂抹少许润滑油，对准上下盒，插入固定销。在下盒内顺次放入洁净透水石及蜡纸（或塑料 片）各一，将切取好试样的环刀平口朝下，对准剪切盒口，在试样上顺次放蜡纸（或塑料片）和洁净透水石，然后推压透水石，将试样慢慢送到盒底，取走空环刀。5在量力环内安装水平测微表，装好后应检查是否装反，表脚是否灵活和水平。然后按顺时针方向徐徐转动手轮，使上盒前端的钢珠恰好与量力环接触（即 量力环中测微表指针刚被触动），再调整测微表的读数为零。6顺次加上传压板、钢珠、加压框架及100Kpa的垂直压力（加砝码时避免撞击和摇晃）。7施加垂直压力后立即拔去固定销（此项工作

33、切勿忘记）。开动秒表，同时以每分钟412转（学生可用6转/分）的均匀速率转动手轮，转动过程不应 中途停顿或时快时慢，使试样在35分钟内剪破。手轮每转一圈应测记测微表读数一次，当量力环中的测微表指针不再前进或后退，即说明试样已经剪损。如测微 表指针一直缓慢前进，说明剪切应力不出现峰值和终值，则试验进行到剪切变形达6后结束。8剪切结束后，吸去剪力盒中积水，倒转手轮，尽快移去砝码、加压框架、传压板等，取出试样，测定剪切口附近的剪切后含水量。9另装试样，重复以上步骤，测定其它三种垂直荷载（200、300、400Kpa）下的抗剪强度。四、计算记录及绘图1按下式计算剪应力及剪切位移式中 试样所受的剪应力，

34、(kPa)；K应变圈系数，kPa0.01mm；R剪切时应变圈中测力表剪坏时的终读数与初读数之差R=（RmR0）,0.01mm。2以剪应力为纵座标，剪切位移为横座标绘绘制剪应力与剪切位移关系曲线。如图7-2。选取剪应力与剪切位移关系曲线上的峰值点或稳定值作为抗剪强 度，如图7-2曲线上的箭头所示，无明显降点时，则取剪切位移 等于4处的剪应力作不抗剪强度。图7-2剪应力与剪切位移关系曲线3以抗剪强度为纵坐标，法向压力为横坐标；绘制抗剪强度与法向压力关系曲线 4本试验记录格式如示例如下：直接剪切试验（应变控制式直剪仪）工程名称_土样编号_试验日期_试验者_计算者_校核者_(1)含水量试验（2）密度试

35、验项目试验前试验后项目试验前试验后土盒号193121饱和前饱和后土盒加湿土质量（g）32.1140.09环刀号01土盒加干土质量（g）30.0837.32环刀加试样质量（g）197.3土盒质量（g）21.4325.61环刀质量（g）51.8水的质量（g）2.032.77试样质量（g）145.5干土质量（g）8.8511.71试样体积（3）80.4含水量（g）23.523.7密度（g/3）1.81平均含水量（g）24抗剪强度试验记录表（一）剪切过程记录试验日期_试验者_批改教师_土样说明：剪切方法： 施加垂直压力： （kg/cm2） 手轮转速：量力环校正系数Co = 剪切历时： 最高抗剪强度：

36、（kg/cm2）手轮转数百分表读数剪切变形剪应力手轮转数百分表读数剪切变形剪应力手轮转数百分表读数剪切变形剪应力转0.01mm0.01mmKg/cm2转0.01mm0.01mmKg/cm2转0.01mm0.01mmKg/cm2161127实验八、三轴剪切试验一、概述三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法，它通常用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，施加轴向压力即产生主应力差（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。本规程适用于测定细粒土和砂类土的总抗剪强度参娄和有效抗剪强度参数。根据排水条件的不同，本试验分为不固结不排水剪（UU）；固结不排

37、水剪（CU或）和固结排水剪（CD）等3种试验类型。1 不固结不排水剪（UU），试验是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不允许试样排水。本试验可以测得总抗剪强度参数Cu、cu。2 固结不排水剪（CU或）试验是试样无在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持不排水的情况下，增加轴向压力直至破坏。本试验可以测得总抗剪强度参数Cu、cu或有效抗剪强度参数c、和孔隙压力系数。3 固结排水剪（CD）试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破坏，本试验可以测得有效抗剪强度参数Cd、d和变形参数。二、仪器设备1、主要设备应变控制式三轴仪：如图8.1.1所

38、示，有以压力控制系统、周围压力控制系统、压力室，孔隙水压力量测系统，试验机等。其技术条件应符合GB/T1540694规定。图8.1.1 三轴仪组成示意图1反压力控制系统；2轴向测力计；3轴向位移计；4试验机横梁；5孔隙压力测量系统；6活寒；7压力室；8升降台；9量水管；10试验机；11周围压力控制系统；12压力源；13体变管；14周围压力阀；15量管阀；16孔隙压力阀；17手轮；18体变管阀；19排水管；20孔隙压力传感器；21排水秘阀。2、附属设备1 击实筒：见图8.1.2-1。2 饱和器：见图8.1.2-2。图8.1.2-1 击实筒1套环；2定位螺丝；3导杆；4击锤；5底板；6套筒；7饱和

39、器；8底板。图8.1.2-2 饱和器1土样筒；2紧箍；3夹板；4拉杆；5透水板图8.1.2-3 切土盘图8.1.2-4 切土器和切土架3 切土盘：见图8.1.2-3。4 切土器和切土架：见图8.1.2-4。5 分样器：见图8.1.2-5。6 承膜筒：见图8.1.2-6。7 制备砂样圆模：见图8.1.2-7，用于冲填土或砂性土。3.1.3 天平：称量200g，分度值0.01g；称量1000g，分度值0.1g；称量5000g，分度值1g。3.1.4 量表：量程30mm，分度值0.01mm。图8.1.2-5 原状士分样器图8.1.2-6 承膜筒安装示意图1压力室底座；2透水板；3试样；4承膜筒；5橡

40、皮膜；6上帽；7吸气孔3.1.5 橡皮膜：对直径39.1mm和61.8mm的试样，橡皮膜厚度以0.10.2mm为宜；对直径101mm的试样，橡皮膜厚度以0.20.3mm为宜。3.2 仪器设备的检定和校准3.2.1 天平：应按相应的检定规程规定进行检定。3.2.2 应变控制式三轴仪：应按SL11895规定的方法进行校准。3.2.3 量表：应按JJG37995大量程百分表检定规程进行检定。3.3 仪器检查3.3.1 周围压力控制系统和反压力控制系统的仪表的误差应小于全量程的1%，采用传感器时，其误差应小于全量程的0.5%，根据试样的强度大小，选择不同量程的测力计，最大轴向压力的准确度不小于1%。3

41、.3.2 孔隙压力量测系统的气泡应排除。其方法是：孔隙压力量测系统中充以无气水图8.1.2-7 制备砂样圆模1压力室底座；2透水板；3制样圆模（两片合成）；4紧箍；5橡皮膜；6橡皮圈（煮沸冷却后的蒸馏水）并施加压力，小心打开孔隙压力阀，让管路中的气泡从压力室底座排出。应反复几次，直到气泡完全冲出为止（若用零位指示器时，将零位指示器中的水银移入贮槽内，并闭量管阀，用调压管对孔隙压力测量系统加压排除气泡，需要注意，不要使贮槽内水银冲出指示器。排气完毕后，从贮槽中移回水银，关闭孔隙压力阀，用调压筒施加压力）。孔隙压力量测系统的体积因数，应小.510-5cm3/kPa。3.3.3 排水管路应通畅。活寒

42、在轴套内应能自由滑动，各连接处应无漏水漏气现象。俟仪器检查完毕，关周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。3.3.4 橡皮膜在使用前应仔细检查。其方法是扎紧两端，在膜内充气，然后沉入水下检查应无气泡溢出。3.3.5 仪器检查的各项结果应符合SL11895的规定。表8.1.1 土样粒径与试样直径的关系表试样直径D(mm)允许粒径d(mm)39.1DD61.8DD101.0DD3、操作步骤1 试样制备1.1 试样尺寸应符合下列要求。试样高度H与直径D之比（H/D）应为2.02.5，对于有裂隙、软弱面或构造面的试样，直径D宜采用101mm。1.2 原状土试样制备。1 对于较软的土样，先用钢丝锯或削

43、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，见图8.1.2-3。再用钢丝锯或削土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，直至土样的直径被削成规定的直径为止。然后按试样高度的要求，削平上下两端。对于直径为10cm的软粘土土样，可先用分样器（图8.1.2-5）分成3个土柱，然后再按上述的方法，切削成直径为39.1mm的试样。2 对于较硬的土样，先用削土刀或钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土柱，上、下两端削平，按试样要求的层次方向，放在切土架上，用切土器切削，见图8.1.2-4。先在切土器刀口内壁涂上一薄层油，将切土器的刀口对准土样顶面，边削土边压切土器，直至切削到比要求的试样高

44、度约高2cm为止，然后拆开切土器，将试样取出，按要求的高度将两端削平。试样的两端面应平整，互相平行，侧面垂直，上下均匀。在切样过程中，若试样表面因遇砾石面成孔洞，允许用切削下的余土填补。3 将切削好的试样称量，直径101mm的试样准确至1g；直径61.8mm和39.1mm的试样准确至0.1g。试样高度和直径用卡尺量测，试样的平均直径按式（8.1.2）计算：D0=(8.1.2)式中 D0试样平均直径，mm；D1、D2、D3分别为试样上、中、下部位的直径，mm。取切下的余土，平行测定含水率，取其平均值作为试样的含水率。对于同一组原状试样，密度的差值不宜大于0.03g/cm3，含水率差值不宜大于2%

45、。4 对于特别坚硬的和很不均匀的土样，如不易切成平整、均匀的圆柱体时，允许切成与规定直径接近的柱体，按所需试样高度将上下两端削平，称取质量，然后包上橡皮膜，用浮称法称试样的质量，并换算出试样的体积和平均直径。1.3 扰动土试样制备（击实法）。1 选取一定数量的代表性土样（对直径39.1mm试样约取2kg；61.8mm和101mm试样分别取10kg和20kg），经风干、碾碎、过筛（筛的孔径应符合本规程表4.1.1规定），测定风干含水率，按要求的含水率算出所需加水量计算方法参照SL2370011999中式（9.1.1）。2 将需加的水量喷洒到土料上拌匀，稍静置后装入塑料袋，然后置于密闭容器内至少2

46、0h，使含水率均匀。取出土料复测其含水率。测定的含水率与要求的含水率的差值应小于1%。否则需调整含水率至符合要求为止。3 击样筒的内径应与试样直径相同。击锤的直径宜小于试样直径，也允许采用与试样直径相等的击锤。击样筒壁在使用前应洗擦干净，涂一薄层凡士林。4 根据要求的干密度，称取所需土质量。按试样高度分层击实，粉质土分35层，粘质土分58层击实。各层土料质量相等。每层击实至要求高度后，将表面刨毛，然后再加第2层土料。如此继续进行，直至击完最后一层。将击样筒中的试样两端整平，取出称其质量，一组试样的密度差值应小于0.02g/cm3。1.4 冲填上试样制备（土膏法）。1 取代表性土样风干、过筛，调

47、成略大于液限的土膏，然后置于密闭容器内，储存20h左右，测下土膏含水率，同一组试样含水经的差值不应大于1%。2 在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜（在底座上的透水板上放一湿滤纸，连续底座的透水板均应饱和），橡皮膜与底座扎紧。称制备好的上膏，用调土刀将土膏装入橡皮膜内，装土膏时避免试样内夹有气泡。试样装好后整平上端，称剩余土膏，计算装入土膏的质量。在试样上部依次放湿滤纸、透水板和试样帽并扎紧橡皮膜。然后打开孔隙压力阀和量管阀，降低量水管，使其水应低于试样中心约50cm，测记量水管读数，算出排水后试样的含水率。拆去对开模，测定试样上、中、下部位的直径及高度，按本规程式（4.1.2）计算试样的平均直径

48、及体积。1.5 砂类土试样制备。1 根据试验要求的试样干密度和试样体积称取所需风干砂样质量，分三等分，在水中煮沸，冷却后待用。2 开孔隙压力阀及量管阀，使压力室底座充水。将煮沸过的透水板滑入压力室底座上，并用橡皮带把透水板包托在底座上，以防砂土漏入底座中。关孔隙压力阀及量管阀，将橡皮膜的一端套在压力室底座上并扎紧，将对开模套在底座上，将模皮膜的上端翻出，然后抽气，使模皮膜贴紧对开模内壁，见图3.1.2-7。3 在橡皮膜内注脱气水约达试样高的1/3。用长柄小勺将煮沸冷却的一份砂样装入膜中，填至该层要求高度。4 第1层砂样填完后，继续注入至试样高度的2/3，再装第2层砂样。如此继续装样，直至模内装

49、满为止。如果要求干密度较大，则可在填砂过程中轻轻敲打对开模，务使所称出的砂样填满规定的体积。然后放上透水板、试样帽，翻起橡皮膜，并扎紧在试样帽上。5 开量管阀降低量管，使管内水面低于试样中心高程以下约0.2m（对于直径101mm的试样约0.5m），在试样内产生一定负压，使试样能站立。拆除对开模，按本规程4.1.2之3量试样高度与直径，复核试样干密度。各试样之间的干密度差值应小于0.03g/cm3。2 试样饱和2.1 抽气饱和。将装有试样的饱和器置于无水的抽气缸内，进行抽气，当真空度接近当地1个大气压后，应继续抽气，继续抽气时间宜符合下列要求：粉质土小于0.5h粘质土大于1h密度的粘质土大于2h

50、当抽气时间达到上述要求后，徐徐注入清水，并保持真空度稳定。待饱和器完全被水淹没即停止抽气，并释放抽气缸的真空。试样在水下静置时间应大于10h，然后取出试样并称其质量。2.2 水头饱和。对于粉土或粉质砂土，均可直接在仪器上用水头饱和。其方法是先按本规程4.3.1之1至4步骤安装完毕（试样顶用透水帽），然后施加20kPa的周围压力，并同时提高试样底部量管的水面和降低连接试样顶部固结排水管的水面，使两秘水面差在1m左右。打开量管阀、孔隙压力阀和排水阀，让水自下而上通过试样，直至同一时间间隔内量管流出的水量与固结排水管内的水量相等为止。2.3 二氧化碳（CO2）饱和。二氧化碳饱和适用于无粘性的松砂、紧

51、砂及密度低的粉质土。二氧化碳的饱和装置见图8.2.3，其步骤如下。1 试样安装完成后，装上压力室置，将各阀门关闭，开周围压力阀对试样施加4050kPa的周围压力。2 将减压阀调至20kPa，开供气阀使CO2气体由试样底部输入试样内。3 开体变管阀，当体变管内的水面无气泡时关闭供气阀。4 开孔隙压力阀及量管阀、升高量秘内水面，使保持高于体变管内水面约0.2m。5 当量官内流出的水量约等于体变管内上升的水量为止，再继续水头饱和后，关闭体变秘阀及孔隙压力阀。2.4 反压力饱和。按本规程8.2.1、8.2.2或8.2.3规定进行试样饱和，并用B值（孔隙压力系数）检查饱和度，如试样的饱和度达不到99%，可对试样施加反压力以达到完全饱和。施加反压力装置见图8.1.1。其步骤如下。1 试样装好以后装上压力室罩，关孔隙压力阀和反压力阀，测记体变管读数。先对试样施加20kPa的周围压力预压。并开孔隙压力阀待孔隙压力稳定后记下读数，然后关孔隙压力阀。2 反压力应分级施加，并同时分级施加周围压力，以尽量减少对试样的扰动。在施加反压力过程中，始终保持周围压力比反压力大20kPa。反压力和周围压力的每