土力学实验指导书.docx

齐鲁理工学院试验须知土工试验主要是测定土的物理、力学性质指标，为工程设计、施工提供必要的计算参数和资料。学习土力学实验是土力学地基基础课程教学的一个重要环节，它不仅起着巩固课堂教学，增强对土的工程性质的理解等重要作用，而且是学习试验方法和实验技能的主要途径，培养学生学会分析和解决实际问题的能力。因此，要求学生必须认真对待每个试验环节，作好试验前的预习和准备，试验后的成果整理和分析。土的物理力学性质指标很多，试验项目和试验方法也很多，根据各专业的教学要求，本土力学实验指导书仅介绍我校土木有关专业的几个基本教学试验。目录前言错误!未定义书签。实验一土的粒度成分测定实验4实验二土的密度、重度、含水量实验7实验三土粒比重实验11实验四粘性土液限、塑性的测定13实验五土的压缩（固结）实验17实验六土的直接剪切试验23实验一土的粒度成分测定实验学时：2学时【实验目的】粒度分析是测定土中各粒组占土总质量百分数的方法，用以了解颗粒大小分配情况，为土的分类及判断土的工程性质、建材选料提供所需的资料。【实验原理】目前，土的粒度分析一般采用以下两种方法。（1）筛析法。适用于颗粒直径小于或等于60mm,大于0.075mm的土。（2）密度计法。适用于颗粒直径小于0.075mm的土。若土中粗细颗粒兼有，则联合使用筛析法和密度计法。筛析法是利用一套不同孔径的筛，将已知质量的土样，放入按孔径大小依次排列好的筛子顶层，振动筛子，粗粒留在筛子上，细粒漏到下面去，将士分离成与上下两筛孔径相适应的粒组，然后称各筛上剩余土粒的质量，计算出各粒组百分含量。筛析法操作迅速、设备简单，适用于分析无黏性土和粘性土中大于0075mm的各粒组，当土中小于0.075mm的粒组含量超过10%时，则用密度计法分析小于0.075部分的颗粒组成。【仪器设备】（1）细筛。孔径为2.0mm、0.5mm、0.25mm>0.075mm。（2）标准筛（粗筛）。孔径为60mm、40mm、20mm、IOmm、5mm、2mm（备用）。（3）天平。称量为IOOOg,最小分度值为0.1g；称量为5000g,最小分度值为Igo（4）研钵及带橡皮头研棒。（5）其他设备和用品。包括磁盘、铜丝刷、白纸、木尺、匙等。【操作步躲】（1）制备土样。将风干土用研棒轻轻碾压，使之分散成单粒，用四分法选取代表性土样。（2）土样称重。将按规定选取的试样，在托盘天平上或电子天平上称重，对于砾粒含量小于10%的取300go（3）振动过筛。将细筛按孔径大小依次选好，把已称重的土样倒入最上层筛中，盖上筛盖，振动筛子，直至筛中土粒不再下漏为止（振筛机振动10-15min即可）。（4）称筛余重。将留在各层筛上及底盘里的土样，依次分别称重。各筛上及底盘中总重与原来所取试样质量之差不得大于1%,否则应核对或重新实验。【记录与计算】记录格式见表1-1表1-1筛析法实验记录表图样编号：筛析前土样总重：实验日期：土样定名：筛析后土样总重：实验者：各筛上土粒质量各粒组百分含量小于某粒径土重及累积含量筛孔径（mm）筛上质量（g）粒组(mm)百分含量（%）小于某粒径（mm）小于某粒径土重（g）小于某粒径土重累计百分含量（%）40.0>4020.020-40<4010.010-20<205.05-10<102.025<50.50.5-2<20.250.25-0.5<0.50.10.10.25<0.25底盘<0.1<0.1（1）按下式计算小于某粒径的试样质量占总质量的百分数：/77X=jiOO%式中X一小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数（）；mA一小于某粒径的试样质量（g）;mB用标准细筛分析时所取的试样质量（g）o（2）以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，以粒径（mm）为对数横坐标，绘制颗粒大小分布曲线。（3）计算级配指标按下式计算颗粒大小分布曲线的不均匀系数：“60Cu=do式中Cu不均匀系数；d60一限制粒径，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的60%的粒径；diO有效粒径，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的10%的粒径。按下式计算颗粒大小分布曲线的曲率系数：Cc=-d（yd0式中CC一曲率系数；d30一在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的30%的粒径。4对试样土料分类并作出级配良好与否的判断依据土的分类标准对±样进行分类，定名为粗砂、中砂、细砂、粉砂等;当颗粒大小分布曲线的Cu25且Cc=l3,则级配良好，否则为级配不良。【注意事项】（1）实验前必须检查筛的顺序是否按孔径的大小选好，并检查筛孔有无土粒堵塞，若有堵塞，用铜丝刷清扫干净，请勿用指甲抠筛眼，损害筛孔。（2）操作过程中应小心勿使土粒损失。（3）土样过筛后，应将堵塞在筛孔中的土粒从筛子反面全部刷下合并称重。【思考题】（1）什么是颗粒分析？颗粒分析有什么意义？（2）如何绘制颗粒累积百分曲线？曲线的陡缓程度说明什么问题？实验二土的密度、重度、含水量实验课时：2学时一、密度、重度实验。【实验目的】测定土的天然密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。【实验原理】土的密度是指单位体积内土的质量；土的重度是指单位体积土的重量，在天然状态下的重度称为天然重度。土的密度测定方法有以下四种，环刀法、蜡封法、灌砂法、放射性同位素法。本次实验主要介绍环刀法测定一般粘性土的密度。环刀法是利用一定容积的环刀切取土样，测定环刀容积，即为土样的体积，然后再称出土样的质量便可算出土样的密度。环刀法简易方便，是目前常用的方法。【仪器设备】（1）环刀。内径61.8mm,高20mm。（2）天平。称量为500g,最小分度值为0.1g。（3）其他设备和用品包括钢丝锯、修土刀、测径器、凡士林等。【操作步骤】（1）准备工作：用测径器测得环刀的内径（d）和高度（h）,算出环刀的容积（V）。将环刀在天平上称的质量mi。（2）切取土样：在环刀内壁上涂薄层凡士林，将环刀的刀口向下放在土样上面，用手将环刀垂直下压，使土样位于环刀内。然后用削土刀或钢丝锯沿环刀外侧切去两侧余土，边压边削至与环刀口平齐，两端盖上平滑的圆玻璃片，以免水分蒸发。（3）称土样重：擦净环刀外壁，称环刀和土样的合重m2。【记录与计算】记录格式见表2-1、表2-2.表2-1上的天然重度实验记录表实验小组编号：实验小组成员：计算者：实验日期：土样编号环刀土的质量(m2-m)密度(gcm3)环刀号质量mi(g)直径d(Cm)高度h(Cm)体积V(cm3)加土质量m2(g)单值平均表22士的干密度、重度记录表土样编号环刀号天然密度(g/cm3)天然重度(kNcm3)试样含水量()干密度(g/cm3)干重度(kNcm"平均密度(g/cn?)平均重度(kNcm3)(I)计算密度(2)计算试样的干密度1+0.0IG(3)计算试样的重度Y=PgYd=PdS【注意事项】(1)环刀取土时，为防止土样扰动，应一边削土柱，一边垂直轻压，切不可用锤或其他工具将环刀打入土中。(2)在切平环刀两端多余土样时要迅速细心，尽量保持土样体积与环刀容积一致。（3）称重时必须擦净环刀外壁的土，否则影响土样的质量。二、含水量实验【实验目的】测定土的含水量，以了解土的含水情况，它是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。【实验原理】土的含水量是指土中含有水分的质量与该干土质量的比值，实际是土在IoO-105下烘干到恒重时所失去的水分质量和达到恒重后干土质量的百分比值来表示。土的含水量测定方法很多，目前实验室最常用的方法是烘干法。在没有烘干设备或要求快速测含水量的情况下可采用酒精燃烧法，对于砂土及含砾较多的土可用炒干法。烘干法是根据加热后水分蒸发的原理，将已知质量的土样放入烘箱内，在IOO-IO5下烘至恒重，冷却后称干土的质量，同时计算出失去水分的质量，即可算出含水率。此方法一般只适用于有机质含量不超过干土质量5%的土，如果土中有机质含量在5%-10%之间，仍允许采用此法，但需注明有机质含量。酒精燃烧法是将酒精加入土样中点火燃烧，使土中水分蒸发将土样烧干，重复燃烧数次，称出燃烧后土的质量，计算土的含水量。炒干法是将土样放在铁盘内在炉上炒干，称出炒干前后试样的质量，计算含水量。【仪器设备】（1）电热烘箱。烘箱保持恒温IoO-Io5。（2）天平。最小分度值为0.01g。（3）其他设备包括干燥器、铝盒。【操作步骤】（1）称湿土重。取代表性土样15-30g（粘性土少些，砂土多些），放入已知质量mo的铝盒内，盖上盒盖，在天平上称得铝盒和湿土合重°（2）烘干冷却。打开盒盖放入烘箱内，在IOo-105恒温下烘干至恒重后，将试样取出，放入干燥器内冷却，然后称铝盒和干土合重m2（烘至恒重时间因土的性质及土重不同而异，一般土重为15-30g时，砂土不少于6h,粉土不少于8h,粘土约为10h）o【记录与计算】记录格式见表3-1表3-1土的含水量实验记录表。实验小组编号：同组实验者：计算者：实验日期：土样编号铝盒水分质量mi-m2（g）干土质量r2-mo(g)土的含水量（）铝盒编号质量mo(g)加湿土质量mi（g）加干土质量m2（g）平行差（）平均含水量（）计算土的含水量:w=1l=!×100%?W2-W0计算准确至0.1%；本试验需要进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应不大于1.0%O【注意事项】（1）打开土样后，应立即取样称湿土重，以免水分蒸发。（2）取样应注意取代表性土样，避免取土样外围的土。（3）土样在烘干时必须保持IOO-105恒温下烘至恒重，否则会得出不同含水量的数值。称重时精确至小数点后两位。（4）烘干后试样应冷却后再称重，以避免天平受热不均影响称量精度，防止热土吸收空气中的水分。实验三土粒比重实验学时：2学时【实验目的】测定土粒的相对密度（旧名称：比重），即测定土在温度100105°C下烘至恒重时的质量与同体积蒸馈水在4时质量之比。为计算土的孔隙比及土的其他物理力学性质提供必要的数据。【仪器设备】（1）比重瓶：容量IOOmL或50mL,分长颈和短颈两种。（2）天平：称量200g,感量0.001g。（3）温度计：量测范围0500°C,精确至0.5。（4）砂浴或电炉或酒精炉（5）其它：蒸偏水、滴管、烘箱等【操作方法】（1）试样制备。将烘干或风干的试样约IOOg放在研钵中研碎，使全部通过孔径为5mm的筛。将筛过的试样在100105°C下烘至恒重后放人干燥器内冷却至室温备用（此项工作可由实验室工作人员完成）。（2）将相对密度瓶洗净、烘干，置于干燥器内冷却后，称比重瓶质量m。，精确至0.OOlgo（3）取烘干后的士约15g（当用50mL的相对密度瓶时，称烘干试样10g）,用漏斗装入洗净、烘干的比重瓶内，加上瓶塞，称瓶加干土重叫，精确至0.OOlgo（4）将蒸锵水注入比重瓶至约一半处，摇动比重瓶，使土粒充分分散。（5）然后将瓶放在电炉上加热。从悬液沸腾时起算，砂土、粉土不少于30分钟，粘性土一般不少于60分钟，限于教学时间，以15分钟为合格。煮沸时应将瓶塞取下，并注意不使土液溢出瓶外。（6）将比重瓶取下，使其冷却至室温，注入蒸锵水至瓶颈中部。（7）等瓶内上部悬液澄清后，用滴管注入煮沸过的蒸储水至瓶口，塞紧瓶塞，使多余水自瓶塞小孔溢出，将瓶外的水擦干，称瓶加水加土总重叫准确至O.OOlgo（8）称重后立即拔去瓶塞将温度计插入瓶内中部测出水的温度T0（9）将土样倒出，洗净瓶子，加入同温度的蒸储水至近满。塞好瓶塞，使多余水自瓶塞小孔溢出，擦干瓶外的水，称瓶加水重12,准确至0.001g.（10）按下式计算土粒相对密度Q：G=-Ghm3+ms-tn2Gkt水的比重，可根据实测值，也可取值IOkN本实验须进行两次平行测定，求其算术平均值，取两位小数，其平行差值不得大于0.02.【记录格式】记录格式见表4-1.表4T土粒比重实验记录表（比重瓶法）实验方法：蒸储水煮沸实验者：实验日期：土样编号比重瓶干土重Ms=ml-mO©与干土同体积的液体重Ms÷m3-m2（g）液体土粒比重编号重量m(g)加干士重ml（g）加液体总重m3（g）加液土总重m2（g）温度(0C)比重Gs单值平均【注意事项】（1）煮沸排气时，火力不宜太猛，防止烧干。（2）必须保证比重瓶中的水温一致。（3）称重必须很准确，比重瓶外面及刻度以上的水分必须擦干净。【思考题】（1）含水量试验烘箱温度为什么在100105°C间，高了低了有什么影响？（2）测密度用的环刀直径和高度比过大过小过密度测定会产生什么影响？（3）分析你的试验结果。实验四粘性土液限、塑性的测定课时：4学时【实验目的】液限、塑限联合试验是用GYS型系列光电式液塑限测定仪测定土在不同含水量时的圆锥入土深度，在双对数坐标纸上绘制圆锥深度与含水量的关系直线。在直线上查得圆锥入土深度为IOmm时的相应含水量为液限，入土深度2mm时的相应含水量为塑限。【仪器设备】（1）光电式液塑限测定仪1台，仪器设备（如图）：投影屏零线微调旋钮下罩光源灯泡工作台升降旋钮电器面板锥头平衡环水准器（10）调节螺钉（11）后盖板电路板平衡锤（2）天平：200克，感量0.01克。（3）毛玻璃板。（4）其他设备用品包括调土刀（3把）、调土碗（3个）、凡士林（1盒）、蒸储水（1瓶）、滴管（1支）、擦布（1块）。【操作步骤】（1）±样制备：取0.5毫米筛的风干土约300克，放在调土碗中，喷洒蒸储水后，用玻璃板盖住，静止一昼夜再分放在调土碗中待做液塑限用（本步骤由实验室完成）。（2）把经过浸润的土分放在三个调土碗中，分别加入不同数量的蒸储水，调制成三种不同含水量的土膏，并经静止浸润。三种不同含水量加水要求是：一种要求含水量接近塑限；一种含水量接近液限；再一种含水量介于前二种之间,力求使测点较均匀地分布圆锥入土深度310毫米的范围内。（3）调节GYS型系列光电式液塑限测定仪的底脚螺钉，使仪器正前面的水准水泡居中。（4）接通电源，将“开关”拨向“开”的方向，此时“电源”“磁铁”灯亮。放入GYS型系列光电式液塑限测定仪的圆锥仪，使电磁铁吸牢圆锥仪（此时投影屏上线条字迹应清晰，圆锥仪无晃动，反之则未吸好，应重新吸好。（5）转动微调旋钮，使投影屏零线与微分尺零线重合。（6）将“手自”扳向“手”或“自”方向。（7）将调土碗中的土膏，用调土刀充分搅拌均匀，密实的填入试杯中，高出试杯口的余土，用刮土刀刮平，随即将试杯放在GYS型系列光电式液塑限测定仪的升降工作台上。转动平台升降旋钮，使盛土杯上升，在“手”位置时，当土样与锥尖一接触，“接触”灯亮。ZO304口60c>（8）“吸放”扳向“放”方向，此时圆锥仪下落，仪器自动计时，5秒后发出哨响，此时便可在投影屏上读出圆锥仪入土深度。（9）若在“自”位置时，当土样与锥尖一接触，“接触”灯亮，此时圆锥仪自动下落，并开始计时，5秒后发出哨响，便可读数。（10）转动平台升降旋钮，使盛士杯下降取下圆锥仪与盛士杯。（U）将“吸放”扳向“吸”方向。（12）取出试杯中的土样，测定其含水量。（14）重复5-13步骤，测定其另外两个碗里土膏的圆锥入土深度和含水量。【记录与计算】含水量计算准确至0.1%；%=-一一将三种含水量与相应圆锥入土深度数据汇于双对数坐标纸上，三点应接近一条直线，在圆锥入土深度为2毫米出查得相应的两个含水量。如果两个含水量的差值不超过2%,用该两含水量的平均值的点与高含水量的测定点作一直线。液塑限联合试验结果记录工程名称试验者±样说明计算者试验日期校核者试样编号圆锥入土深度（mm）盒号盒重（g）盒+湿土重（g）盒+干土重（g）湿土重（g）干土重（g）水重（g）含水量（）液限（）塑限（%）塑限指数（）土样分类【注意事项】（1）试验时不得在土样下垫绝缘物。（2）周围不得有强磁场及强风。（3）“吸放”开关扳向“放”后，应待3秒发出哨响后再扳向“吸”，以免出现报时误差。（4）微分尺，光学元件如有污点，可用脱脂棉沾无水乙醇和乙酸擦拭。（5）注意保护锥尖。不得随意改变圆锥仪平衡圆环形状。（6）换光源灯泡时，可拆下下罩，旋出灯泡，换上的灯泡丝须与镜头平行,如不平行，则可轻转动灯座。（7）由于各种土质不同，“接触”灯有时不亮系正常。【思考题】1 .什么是土的界限含水率？土有几种界限含水率？其物理意义是什么？2 .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？实验五土的压缩(固结)实验课时：4学时【实验目的】(1)试验目的。测定土样在侧限与竖向排水条件下,受压时的稳定压缩量与压力或孔隙比与压力的关系,绘制压缩曲线,并根据e-p曲线计算土的压缩系数a和土的压缩模量Ea等，压缩性指标是用来判别土的压缩性及计算基础沉降的重要参数。此外，由饱和粘性土的固结试验可得某一压力下的变形与时间关系曲线,由此估算土的渗透和控制建筑物的沉降量。(2)采用扰动土，按一定的密度与含水量制备的非饱和土样(土样由实验室提供)进行试验。(3)本次试验仪器：单杠杆固结仪【仪器设备】试样面积为30Cm2及50Cm2两种，高为2cm,分级加荷自12.5kpa至40OkPa,故附有祛码13块，其中祛码盘为第一级加荷(30cm2时为12.5kpa),本仪器杠杆比为1：20,并附有平衡机构，当土样受压下沉时，可调节杠杆保持水平，以保证各级荷重的精确度。仪器特性：比较轻便，适合于工地现场使用，仪器本身净重Ilkg,附有仪器箱，另附祛码一套计10.2kg。仪器外形尺寸：长X宽X高=500x170x380毫米3图8/WG型单杠杆固结仪示意图7 .容器座板8 .杠杆9 .杠杆水平泡10 .祛11 .仪器水平图8-250c?式样容器示意图1.表夹2.钢珠3.大传压板4.透水石5.大导环6.大环刀7. 土样 8.大护环9.透水石10.容器1.表夹2.钢珠3.小传压板4.透水石5.小导环6.土样7.小环刀8.小护环9.大护环10.透水石11.容器图8-330Cm2式样容器示意图【操作步骤】(1)将制备好的土样放在玻璃板上,用环刀切取试样。先在环刀内壁涂一薄层凡士林，置环刀于土样上，再用削土刀将土样修成截头圆锥体，并使与环刀相接的锥顶小头直径略大于环刀的内径，然后略加压力，将环刀平稳地垂直下压少许(切勿很快压入，应双手均匀加压，并保持试样与环刀密合)，再将环刀以下的土样侧面削去一层，使与环刀刃口相接处的土样直径仍只略大于环刀内径，如此边压边修，直到试样突出环刀为止。最后大致削去环刀两端余土，再用削土刀从环刀半圆处向两边慢慢地削去突出的多余土样，直到两端平整为止。在修面过程中不要用削土刀反复涂抹试样表面，以免土样表面的孔隙被阻塞或试样遭受压缩，影响试验成果。如修成的试样不符合要求，应重新切取。(2)取制备样修下的土样约10克左右，按含水量试验酒精燃烧法测定其含水量。测定含水量的工作应尽快进行，以防水分蒸发。(3)擦净环刀外壁。称环刀加试样质量。称重准确至0.1克，按密度试验测定试样密度。(4)将带有环刀的试样刃口向下小心地装入压缩容器的护环内。(5)在压缩容器内，顺次放上洁净而湿润的透水石和滤纸各一，再将带有试样的环刀及护环放入容器内，直径略小于试样的洁净而湿润的透水石和滤纸各一，然后放入加压环和传压上盖，安装测微表。(6)调整底板上调节螺丝，使圆水准器中气泡居中，置底板于水平位置，并杠杆位于升降支架之间，使之不产生摩擦。(7)将手轮逆时针方向旋转，使升降杆上升至顶点，再顺时针方向旋转35转，然后使加压头对准钢珠，调整拉杆下降螺钉，使框架向上时容器部分能自由取放(间隙约3毫米)，即可按土工操作规程先施加Ikpa的预压荷重，调整量表,使指针读数为零，以后按规程逐级加荷。在加荷过程中，应不断观察水泡，并顺时方向旋转手轮保持框杆平衡，严禁逆时针方向转动手轮，以防产生间隙震动土样。(8)调整测微表，使测微表表脚接触活塞杆顶面，调节表脚，使其可伸长的长度不小于5mm,并检查测微表是否灵活和垂直。然后转动测微表的刻度盘使指针对准零点。(9)加载等级：按教学要求本次试验定为(0.5、1.0、2.0、4.0Kgcm2)四级。施加第一级荷载(0.5Kgcm2'时，祛码应轻轻放在祛码盘上，避免冲击、摇晃。在加荷的同时开动秒表记录测微表的读数(一般读数时间为15“、30"、24'、6'、91215202530'等)直到测微表读数(即土样变形)每小时不超过0.005mm为止，(此时即为压缩稳定)由于时间关系，本次试验每级荷载读到12分钟，即认为已压缩稳定。(10)测记压缩稳定读数后按步骤9施加第二级荷载。依次逐级加荷至试验结束。(11)试验结束，迅速顺次拆去测微表，卸除祛码，取下容器，拿出护环，取出带有环刀的试样。将仪器全部试擦干净，如估计仪器有较长时期不用，应在表面涂以薄层油脂，以防锈蚀。【计算与记录】(1)按下式计算试样的初始孔隙比eods(1+0.0lo)peo=1PO式中：d$-±粒比重；0一试验开始时试样的含水量(百分数的绝对值)Po-试验开始时试样的密度(克/厘米3)。p.水的密度。（2）计算各级荷载下试样压缩稳定时的垂直应变zoSi.某一级荷载下试样压缩稳定时的垂直变形量（等于该荷载下压缩稳定时的测微表读数减去仪器变形量。仪器变形量由实验室给出）mm；ho一一试样的初始高度（等于环刀高）mm；（3）按下式计算各级荷载下试样压缩稳定时的孔隙比ee=eo-z（1+eo）（4）以孔隙比e为纵坐标，荷载（单位压力）P为横坐标，绘制压缩曲线,即ep曲线。（5）根据ep曲线，计算在指定的荷载变化范围Pl=IOoKPa,P2=200KPa,时土的压缩系数a-e-e2a>2=1000×（MPa,）Pi-P2式中0、e2-分别为试样在pi.P2下压缩稳定时的孔隙比（6）记录：试验举例压缩试验试验者计算者校核者（2）密度试验工程名称土样说明试验日期（1）含水量试验土盒号土盒+湿土质量（g）土盒+干土质量（g）土盒号质量（g）水质量（g）干土质量（g）含水量 （）平均含水量（）环刀号环刀+土质量（g）环刀质量（g）土样质量（g）土的密度（2）压缩试验工程名称试验者土样说明计算者试验日期校核者试样初始高ho=20mm试样干密度Pd=1.89=1.6lgcm3土粒比重ds=2.721+0.1722.72(1+0.172)×1试样前试样饱和度e0=1ds17.22×2.721.89Sr=e0.687=68.18%各级加荷历时（分）各级荷载下测微表读数（mm）0.5(kgcm2)1.0(kgcm2)2.0(kgcm2)4.0(kgcm2)02512.2546.25912.251620.2525总变形量（mm）仪器变形量（mm）试样变形量（mm）垂直应变z试样变形后孔隙比（4）制ep曲线，确定a2值E确定压力变化范围100200kPa内的压缩系数ai2。即当PI=IoOkPa,、p220OkPa时的土的压缩系数ai2。e-e2a12Pi-P2实验六土的直接剪切试验课时：2学时【实验目的】（1）试验目的测定粘性土在垂直压力作用下，沿水平方向相对移动时,剪切的破坏程度，绘制土的抗剪强度曲线（Tl。）。确定土的内摩擦6角和粘聚力C值。（2）试验采用扰动土，按一定的含水量与密度制备土样进行试验（土样由试验室提供）。试验方法采用快剪。试样为非饱和土。（3）试验仪器采用应变控制式直接剪力仪。（4）每组做四次试验，采用四个试样，每次试验施加的垂直荷载。分别为1、2、3、4公斤/厘米2,（即为IoOKPa、200Kpa>300Kpa>400Kpa）o【仪器设备】ZJ型和ZJ-I型是原SDJ-I型和EDJ-I型的替代型号，为减轻操作人员的劳动强度，提高试验精度而设计的，保留了手动功能，剪切速率符合国际要求，外形美观，操作简便，速率稳定，并设有限位机构，用以保护仪器。其中ZJ型可进行快剪和慢剪试验。主要结构（见图9-1）1、推动座部分2、手轮甲3、插销4、剪切盒5、传压螺钉6、螺丝插销7、量力环轴承8、量力环部件9、锁紧螺母10、低板11、支架12、吊盘13、手轮乙14、立柱15、杠杆16、平衡锤17、接杆18、滑动框19、变速箱图9-1ZJ-I型应变控制式直剪仪构造图O转/分4天/分0.1芸/分12转/先图9-2调速示意图12转/分（1）应变控制式直剪仪如图61与62所示：试样装在上、下盒之间，垂直荷载用祛码通过杠杆、加压框架、钢球、传压板施加于试样。（2）剪切力靠转动手轮推动下盒而施加给试样，通过量测与上盒连接的量力环的变形值，而算出剪力的大小。（3）切土环刀：内径6.4厘米，面积32.17厘米2。测微表：精度0.01毫米。（4）天平：感量0.1克和O.Ol克各一架。【操作步骤】（1）仪器使用时，先校准杠杆水平（调节件16平衡锤），杠杆水平时，杠杆下沿应平齐立柱（件14）的中间白线。（2）将限位板及10钢珠在导轨上放好，放好件18滑动框，按土工试验要求，放入土样，透水石、盖上传压板，放好钢珠（12）,调节件5传压螺钉与钢珠接触，使杠杆下沿抬至立柱的上红线左右（若试样未经预压。可略抬高些）。杠杆下沿处于上下红线之间，出力都在精度范围内。（3）调整量力环，百分表对零。若需测下沉量，则安装垂直百分表，并对零。（4）按试验需要施加垂直载荷，吊盘为一级荷重（50KPa）在重复试验或连续试验中，无需每次将祛码、吊盘取下，加荷时左旋手轮乙，使支起的杠杆慢慢放下，卸荷时，右旋手轮乙，使传压螺钉脱离钢珠，容器部件能自由取放为止。（传压螺钉约抬高3mm）。（5）待土样达到固结要求时，拧出螺丝插销。以均匀速率转动手轮甲，进行剪切。对于电动等应变直剪仪先接通电源，换档至所需要的速率，开关打向“进”，即可进行剪切。若量力环中的百分表指针不再前进，或有显著后退，表示试样已剪损。记下所需数据。电动直剪仪若需手动剪切，必须换档至“0”，再以均匀速率旋转手轮中。(6)退回时，反方向旋转手轮甲即可。对于电动等应变直剪仪，退回时，开关打向“退”，即自动退回，或者换档至“0”转，反方向旋转手轮甲，推动座上附有插销，以便每次试验结束后，拔出插销，手旋推进杆，可快速退回至原位。(7)卸荷。【计算与记录】(D抗剪强度Tf计算:f=C0×R(Kp0)R-量力环中测微表最大读数(0.01毫米)C0-量力环校正系数(KPa/0.01毫米)，C。值由实验室给出。绘制抗剪强度曲线根据各个试件的垂直压力。及其相应的抗剪强度f,绘制抗剪强度曲线，求出抗剪强度指标C和6值。见图93图9-3抗翦强度曲线试验记录举例垂直荷载IOOkpa量力环号56133量力环校正系数CO=Kp0.01mm手轮转数(转)量力环内测微表读数(0.01mm)剪切变形(0.01mm)剪应力(Kpa)=20X-=XCo12345678试验成果汇总垂直荷载(KPa)抗剪强度(Kpa)剪切前试验前含水量(%)土的湿密度(KNm3)孔隙比干密度(KNZm3)土粒比重备注扰动土，非饱和试样,抗剪强度KPa=(°)C=Kpa垂直压力KPil