[工学]土力学实验报告总结.doc

目 录序言1二土力学课程实验注意事项2三实验仪器操作细则3四实验数据及成果分析部分4 1实验一 含水率实验42实验二 界限含水率实验6 2实验三 击实实验10 3实验四 侧线压缩实验15 4实验五直接剪切实验21五实训总结25 序 言土的天然含水率、击实性、压缩性、抗剪强度是水利工程中的四大问题，他们的好坏与否直接关系到水利工程的经济效益与安全问题，因此在工程中作好土料的指标实验，确定出相应标对水利工程具有十分重要的意义。 通过几天的实习，我们先后确定出了土料的天然含水量、击实、压缩、抗剪强度值实验等指标值。这些指标值的确定，对水利工程的修建具有很重要的意义，这次实习大部分组员都付出了辛勤的劳动，在整个实训工程善始善终，也取得了一定成果，在后续的成果分析中个各组员都承担了一定的任务，虽然这次的实验部分整理以及总体的编辑排版用了三天完成，总的来说时间仓促加之理论有限，水中难免出现疏漏，不足之处恳请老师批评指正。二土质学课程实验注意事项1、实验前必须阅读有关教材及本实验指导书，初步了解实验内容要求与步骤。2、实验仪器有许多是易碎、易损及贵重的，应先了解仪器性能和使用方法，然后再完髪乨嘉枸謚夯易暎码晟揊匵跍醄瘌幈円代觪乨嘧惽肌呿伨疹旕氌焎咍冨剋戌丯昬朡殞完髪乨嘍亁触襸搂3刊手，不是本次实验仪器不要触摸。3、实验记录应用正楷填写，不可潦草，并按规定准确填写实验日期、交报告日期等。4、各项记录须于实验进行时立即记下，不可另以纸条记录，事后誉写；详细记录实验过程中出现的异常现象。5、记录数字若有错误，不得涂改，也不可用像皮擦拭，而应在错误数字上划一斜杠，将改正之数记于其旁。6、简单计算及必要的检验，应在实验进行时算出。7、实验结束时，应把实验记录交给指导教师审阅，符合要求并经允许，方可收拾仪器结束实验，并按实验开始时领取仪器的位置，归还仪器与工具。8、在规定时间内上交实验记录及整理的实验成果。9、实验室内不能打闹、大声喧哗，注意保持公共场所。三实验仪器操作细则实验仪器必须爱护，防止振动、日晒、雨淋，不应将仪器作为玩具或嬉闹工具。使用仪器设备时，要阅读技术说明书，熟悉技术指标、工作性能、注意事项。仪器设备通电前，确保供电电压符合仪器设备规定输入电压值。机械类设备仪器操作时用前加润滑油，用后擦拭干净。制取土样的刀、锯器具要符合国家标准，制取原状土的容器体积质量要进行实验前校定。具体实验按实验规程严格执行，认真做好实验数据记录。实验完毕，整理好实验相关数据，并写出文字整理和数据报告，交实验室留档。一切仪器工具若发生故障，应及时向指导教师或实验室工作人员回报，不得自行处理，若有损坏，遗失应写书面检查，进行登记、酌情赔偿。 四实验数据及成果分析部分实验一 含水率实验时 间：2011年6月13日 记录：常蓉蓉整 理：孟方 绘图：孟方实验员：朱正宝 张宵驹 张艳花 郭锐 程妮妮 毛嘉伟 王宁校 审：孟方一、概述土的含水率垄瘫吴沇猓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "/昇挟在圩溦帱05110是指土在温度105110下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。实验原理 土样含水量是指土样在105至110温度下烘干至恒重时所失去的水分质量与烘干质量的比值，用百分数表示为：溦帋付灲廳腒惍釶敀戱妻厄瘴氆刨跏鄎付灲帨跏醄盔欼倌畾瘆剰敨蠺示业！代表土样含水量（%）；m湿土质量（g）；ms烘干土质量（g）。土样在在105至110温度下加热，土中自由水会变成气体挥发，土恒重后，即可认为是干土质量ms，挥发掉的水分质量为水重ms=m-ms。 三、实验目的测定土的含水量，供计算土的孔隙比、液性指数、饱和度等不可缺少的一个基本指标。并查表可确定地基土的允许承载力四、实验方法含水率实验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内实验的标准方法。在此仅介绍烘干法 EMBED Equation.3 * MERGEFORMAT EMBED Equation.3 * MERGEFORMAT 烘干法烘干法是将实样放在温度能保持105110的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。（一）仪器设备（1）保持温度为105110的自动控制电热恒温烘箱；（2）称量200g、最小分度值0.01g的天平；（3）玻璃干燥缸；（4）恒质量的铝制称量盒。（二）操作步骤（1）从土样中选取具有代表性的实样1530g（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g），放入称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。（2）打开盒盖，将实样和盒一起放入烘箱内，在温度105110下烘至恒量。实样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘810h，对于砂土宜烘68h。对于有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在6570的恒温下进行烘干。（3）将烘干后实样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却到室温。（4）将实样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0.01g。（三）成果整理按式（1-1）计算含水率： INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE " （2-1）式中 INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "含水率（%昳），精确至0.1%；INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "称量盒加湿土质量（g）；INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "称量盒加干土质量（g）；INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "称量盒质量（g）。含水量实验须进行二次平均测定，每组学生取两次土样测定含水量，取其算术平均值作为最后成果。但两次实验的平均差值不得大于下列规定： 含水率测定的平行差值含水率（%）允许平行差值（%）<100.5<401402 （四）实验记录烘干法测含水率的实验记录见表1-1。 表1-1 含水率实验记录实样编号土样说明盒号盒质量（g）盒加湿土质量（g）湿土质量（g）盒加干土质量（g）干土质量(g)含水率（%）总平均含水率（%）备注10215.9842.7226.8437.8321.8723.222.95114.7137.0522.3432.7818.0723.62214.7035.9321.2332.4317.7319.7213320.6240.3919.7736.5015.8824.53212620.4239.4218.9535.8115.3423.5215618.6938.9520.2635.1416.4523.2五、注意事项（1）计算准确至0.1%； （2）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。含水率（%）小于101040大于40允许平行差值（%）0.51.02.0六、成果分析该实验为最基础的土力学实验之一，在实验时应谨慎操作，不可马虎，烘干一定要彻底，盒子与盒盖不可弄混，否则将影响实验成果实验二 界限含水率（液塑限测定）实验时 间：2011年6月14日 记录：孟方 程妮妮整 理：常蓉蓉 绘图：孟方实验员：朱正宝 张宵驹 张艳花 郭锐 程妮妮 毛嘉伟 王宁校 审：张艳花 一、概述粘性土的状态随着含水率的变化而变化，当含水率不同时，粘性土可分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态，粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率称为界限含水率。土从流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限簧怟垄皶爁悏陀眫吴沇玄盘化匌胘化匌弫吴沇猍丌哶攌簧怟埯匆别刄妎仺嘁态叺嘁态卑墶爁惊十涨劶爁怌簧怟城一仍禶爁恬輰勦匀仍禶爁悄瘆剌甫吴沇珰示乌畐阫吴沇猂城乁涨劶爁恬輰勯卑墶爁悄癌畐阫吴沇珰示亲浐阓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限？城仯卑墶爁恬輰削叺噓侶爁悄癌畐阫吴沇珰示乑塐阓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "W1uJS鶹SO秗；土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水率称为缩限？圱畊叺噓侶爁怍亭斸蓑匴氆刌剓俯礐逐温缏尌瘰剓俯礍亍儩缏島斄癌畐阫吴沇珰示丩罐阓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "W剉QX'cpe。土的塑性指数垄癑堧怇捰攓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "/昇掲浐阎乑塐隄目崼倌疎乑堧怇捰攨圀亚嬋窦帊仼縈响匠暆乱忍咘簧怟坹犁径瘄响种醁觠嘠紌噤欌簧怟圸帉捑堧怇捰旛轌蠆剻簂L畐阫吴沇珕讌骁襂氟垄皗颒粒粄式岎丰.5mm是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，粘性土常按塑性指数进行分类。界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm，且有机质含量不超过5%，且宜采用天然含水率试样，但也可采用风干试样，当试样含有粒径大于0.5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm的筛。二.液限、塑限试验原理粘性土随着含水量变化，其物理状态和力学性质发生明显的变化。重塑土处于液态时在自重作用下不能保持其形状，发生类似于液体的流动；土体处于可塑状态，在重力作用下能保持形状，在外力作用下将发生塑性变形而不断裂，外力消失后能保持外力消失前一时刻的形状而不变，有一定的抗剪强度。通过给予试样一个小的外力，在一定时间内变形达到规定值时的含水量。塑限试验利用土体处于可塑时，圊外力下产生任意变形而不发生断裂；土体处于半固态时，当变形达到一定值（或受力较大）时发生断裂底特点。试验时给予一定外力，使试样变形达到规定刚好出现裂缝时所对应底含水量作为塑限含水量。 三、实验目的 测定土的液限时含水量，用以计算土的塑性指数和液性指数，作为粘土的分类以及估算地基土承载力的一个依据。测定土的塑限，并与液限实验和含水量实验结合，来计算土的塑性指数和液性指数，作为粘性土的分类以及估算地基承载力的一个依据。四、实验方法：液限测定可以采用锥式液限仪法以及液、塑限联合测定仪法；塑限测定可以采用挫滚法以及液、塑限联合测定仪法；(一)实验仪器设备 SYS数显式液限仪； 调土刀； 称量盒； 分析天平（感量0.01g）； 调土杯等。 （二）实验方法取三种不同含水量的土用液限仪分别测下沉度，其下沉度固定范围：3-5mm7-10mm 16-19mm（三）实验步骤1. 用同一土样若干，放入调土杯内，加蒸馏水，配置三种不同含水量土样用调土刀反复拌合均匀（拌和后的土样应放置24小时后再实验，但实验课限于时间，拌合后静置30min即可进行实验）。2.用调土刀将调拌均匀的土样分层装入试杯中，并注意土中不能留有空隙，装满试杯刮去余土使与杯口齐平。刮平时以一次刮平为宜不得用刀在土面上反复涂抹。3.用数显式液限仪分别测定其下沉度，每个试杯测三次（四）计算方法h=17mm WL h=2mm WPQ堧怇捰攚p= WL-WP ²洧怇捰攚L=(W-WP)/ Iph=17mm WL h=2mm WP塑性指数：Ip= WL-WP 液性指数：IL=(W-WP)/ Ip下沉度的测定编号测量下沉度（mm）平均值（mm）5.975.565.875.85.855.775.985.955.910.2111.079.3110.2010.6312.1111.719.3311.0521.5820.0217.9519.8519.7118.1820.8119.6819.56含水量测定土壤编号盒号盒重（g)盒+土（g)烘后（盒+土）（g)水（g)土（g)含水率（%）平均值（%）216220.4745.6840.195.4919.7227.8424.65213819.2841.2836.514.7722.2321.46235019.1140.5235.375.1521.3624.2228.05210019.7956.4547.598.8627.8031.87216.0347.9739.468.5123.4336.3235.7515.2249.1840.368.8225.1435.32由曲线图得出：WL=31.5% WP=19.2%塑性指数：Ip= WL-WP = 31.5%-19.2%=12.3% 液性指数：IL=(W-WP)/ Ip=（22.9%-19.2%）/12.3%=0.3011、细粒土分类土的塑性指标在塑性图中的位置图代号图名称塑性指数（Ip）液限（WL）Ip0.73(WP -20)和Ip10WL50%CH高液限黏土WL <50%CL低液限黏土Ip0.73(WP -20)和Ip<10WL50%MH高液限黏土WL <50%ML低液限黏土2、黏土状态的划分稠度状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数IL00<IL0.250.25<IL0.750.75<IL1IL>13、黏性土塑性指数Ip>10。若10< Ip <17 称为粉质黏土; Ip>17称为黏土所以，该土样为粉质黏土；低液限黏土；稠度状态为可塑。五、注意事项1、在实验中，锥连杆下落后，需要重新提起时，只需将侧杆轻轻上推到位，便可自动锁住2、试样杯放置在实验台上时，需轻轻平放，不与台面相碰撞，更应避免与其他金属等硬物与工作台面碰撞，有助于保持台面的平整度。3、每次试验后都应取下标准锥，用棉花或布擦干，放置干燥处。4、做实验前后都应保持侧杆的清洁。 5、对于含水率接近塑限（即圆锥入土深度稍大于2mm）的试样，由于含水率较低，用调土刀不易调拌均匀，须用手反复将试样揉捏均匀，才能保证试验成果的正确性。六、成果分析进行该实验之前，要对土样进行筛分，由于时间有限我们没有进行此项工作，用的土也非实验要求的细粒土，试验用土我们取至实验室西北角的土场，配土时发现有些大颗粒的土，这会对实验成果产生影响。使用SYS数显式液限仪器时昳，要熟知仪器的使用方法，正确操作，这对试锥下沉度有直接的影响。绘制图形，由于本人能力有限而没有把液塑限分析图画于实训书上，深表遗憾，作图务必要认真，让后取17mm和2mm处的含水率WL和WP，最后根据规定判断出出该土样的土壤类别。实验三 击实实验时 间：2011年6月15日 记录：常蓉蓉 程妮妮整 理：程妮妮 孟方 绘图：孟方实验员：朱正宝 张宵驹 张艳花 孟方 郭锐 常蓉蓉 程妮妮 毛嘉伟 王宁校 审：张艳花 孟方一、概述在工程建设中，经常会遇到填土或松软地基，为了改善这些土的工程性质，常采用压实的方法使土变得密实。击实试验就是模拟施工现场压实条件，采用锤击方法使土体密度增大、强度提高、沉降变小的一种试验方法。土在一定的击实效应下，如果含水率不同，则所得的密度也不相同，击实试验的目的是测定试样在一定击实次数下或某种压实功能下的含水率与干密度之间的关系，从而确定土的最大干密度和最优含水率，为施工控制填土密度提供设计依据。击实试验分轻型击实试验和重型击实试验两种方法。轻型击实试验适用于粒径小于5mm的粘性土，其单位体积击实功约为592.2kJ/m3；重型击实试验适用于粒径不大于20mm的土，其单位体积击实功约为2684.9kJ/m3。二、压实原理土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法有着密切的关系，当压实功能和压实方法不变时，土的干密度先是随着含水率的增加而增加，但当干密度达到某一最大值后，含水率的增加反而使干密度减小。能使土达到最大密度的含水率，称为最优含水率垄皋厞嬋窦帎丫吴沇猁厞実勽肌咋厞容旕氉杀矆嬇劄癳击簌律厞実勽肌咋厞容旕氍付叶攌？垄癲廆宦幈儯暏陀眫吴沇玄皞墠刌肞墠刌体彲廆宦庾輰勐最一朧夼倎同吴沇玄皞墠勍匌聿佲廆宦廏儏専聿伟垾輰刀朧姆宦庄瘫吴沇猌示一朘伫吴沇猓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "（或称最佳含水率），其相应的干密度称为最大干密度拰礀杳伫吴沇猉，凸皔庄癲廆宦廰示一朧奲廆宦帓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "。土的压实特性与土的组成结构、土粒的表面现象、毛细管压力、孔隙水和孔隙气压力等均有关系，所以因素是复杂的。压实作用使土块变形和结构调整并密实，在松散湿土的含水率处于偏干状态时，由于粒间引力使土保持比较疏松的凝聚结构，土中孔隙大都相互连通，水少而气多。因此，在一定的外部压实功能作用下，虽然土孔隙中气体易被排出，密度可以增大，但由于较薄的强结合水水膜润滑作用不明显，以及外部功能不足以克服粒间引力，土粒相对移动便不显著，所以压实效果就比较差。当含水率逐渐加大时，水膜变厚、土块变软，粒间引力减弱，施以外部压实功能则土粒移动，加上水膜的润滑作用，压实效果渐佳。在最佳含水率附近时，土中所含的水量最有利于土粒受击时发生相对移动，以致能达到最大干密度；当含水率再增加到偏湿状态时，孔隙中出现了自由水，击实时不可能使土中多余的水和气体排出，而孔隙压力升高却更为显著，抵消了部分击实功，击实功效反而下降。在排水不畅的情况下，经过多次的反复击实，甚至会导致土体密度不加大而土体结构被破坏的结果，出现工程上所谓的“橡皮土”现象。三、仪器设备1、击实仪，有轻型击实仪和重型击实仪两类，其击实筒、击锤和导筒等主要部件（见图8-1、8-2所示）；2、称量200g的天平，感量0.01g；INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE " 4、称量10kg的台秤，感量1g；5、其他，如喷雾器、盛土容器、修土刀及碎土设备等。 四、操作步骤1、将具有代表性的风干土样，对于轻型击实试验为2.3kg，将土样拌匀，并测定土样的风干含水率。2、根据土的塑限预估最优含水率，加水湿润制备不少于五个含水率的试样，含水率依次相差为3%，且其中有两个含水率大于塑限，两个含水率小于塑限，一个含水率接近塑限。分别为13%、16%、19%、22%、25%。按下式计算制备试样所需的加水量： INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE " 式中 INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "所需的加水量（g）； INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE " 螛r+T4ls风干含水率（%； INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE " 螛r+T4ls风干含水率顲師吴沇猓INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "时土样的质量（g）； INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "要求达到的含水率（%）。3、将试样放于不漏水塑料盆中，按预定含水率用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅和并盖上塑料纸静置24h。4、将击实筒固定在底座上，装好护筒，并在击实筒内涂一薄层润滑油，将搅和的试样分层装入击实筒内。对于轻型击实试验，分三层，每层25击，两层接触土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。击实筒的体积V=948cm3。5、取下导筒，用刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。6、用推土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取两份一定量土料（轻型击实试验为1530g，测定土的含水率，两份土样的含水率的差值应不大于1%。五、成果整理1、按下式计算干密度： INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE " （8-2） 式中 INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "干密度（g/cm3），准确至0.01g/cm3； INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "密度（g/cm3）； INCLUDEPICTURE "INCLUDEPICTURE "含水率（%）。2、以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线及饱和曲线，干密度与含水率的关系曲线上峰点的坐标分别为土的最大密度与最优含水率，如不连成完整的曲线时，应进行补点试验。3、试验记录击实试验记录见表表3-1： 土的含水率测定记录表盒号盒重（g)盒+土（g)烘后（盒+土）（g)水（g)土（g)含水率（%）平均值（%）118.7845.6744.141.5325.366.035.93215.1435.4734.411.0619.275.50316.3139.7338.351.3822.046.26表3-2： 土的制样、击实记录表加水量(g)筒(g)土+筒(g)m筒+土-m筒(g)盒号盒(g)盒+土(g)烘后（盒+土)(g)烘后土(g)水(g)含水率(%)平均值 EMBED Equation.3 * MERGEFORMAT EMBED Equation.3 * MERGEFORMAT (g/cm3)(g/cm3) EMBED Equation.3 * MERGEFORMAT EMBED Equation.3 * MERGEFORMAT (g/cm313%15467022471532212419.8937.0135.4315.541.5810.210.31.6161.465235019.1337.9036.1317.001.7710.416%21871524201705216220.4842.1839.4021.702.7812.813.751.7051.582210019.8638.7036.2916.432.4114.719%28467024721802212020.7441.2438.5717.832.6715.014.81.9011.656211121.3144.0041.1119.802.8914.622%34971525191815210420.8045.2741.5020.703.7718.218.151.9031.612212720.7941.2938.1517.363.1418.125%41471325032315212620.2342.7038.4618.234.2423.323.151.8891.534211220.8846.1141.3920.514.7123.0m儁縶勲暿縍20.514.7123.0六、绘制曲线