土工实验报告

土工实验报告目录三轴固结不排水剪 (2)三轴固结排水剪 (8)动三轴试验 (16)动单剪试验 (20)共振柱试验 (23)击实试验 (29)界限含水量试验 (32)压缩实验（固结试验） (37)土工织物力学性能测试 (43)声波法测定土的动力参数 (49)三轴固结不排水剪试验目的：CU 试验是使试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持σ不变 的情况下，增加轴向压力直至破坏。

1．测定a εσσ~31）（-曲线与a u ε~曲线； 2．确定总应力强度指标cu cu C ϕ,,ϕ'',C ； 3．测定孔隙应力系数A ，B ，A ； 4．测定不排水强度3~σu C 。

试验原理： 1． 正常固结土对于正常固结土：cu cu C C ϕϕ>'='=，0 2．（1 ）弱超固结土：孔压下降较慢（2）强超固结土：发生剪胀现象，强度包线并不是直线，而是一条微 弯曲线，且C C C C cu cu '>≠',0,，cu ϕϕ>'。

固结不排水剪试验是使试样先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。

由不同围压作用得出不同应力圆，然后根据摩尔——库仑理论，求得抗剪强度参数。

三、试验仪器：三轴压力室；加压系统（围压加压系统、轴压加压系统）； 量测系统（孔压量测系统、体变量测系统）；附属设备：击实筒、饱和器、切土盘、切土器及切土架、分样器、承膜筒、天平、量表、空压机。

四、试验步骤：1．试样制备：采用人工击实法制备土样，注意击实分5层，测定土样ρ，ω；2．试样抽气饱和：使饱和度S r>95%；3．试样安装：·从饱和器中取出试样，在侧面贴上7条6mm左右湿滤纸条，底部顶部放上滤纸，再开孔隙压力阀及量管阀，使仪器底座充水排气，关阀。

仪器底座放透水石，再放上湿滤纸，放置试样。

·将橡皮膜套在承膜筒内，两端向外翻出，用吸球从吸嘴吸气，使橡皮膜贴紧承膜筒内，然后将承膜筒套在试样外，放气，翻起橡皮膜，取出承膜筒。

用橡皮筋将橡皮膜下端扎紧在仪器底座上。

·用软刷子或双手自下向上轻持久试样，以排除试样与橡皮膜之间的气泡。

·打开排水阀，使水从试样帽徐徐流出以排出管路中气泡，并将试样帽置于试样顶端，排除顶端气泡，将橡皮膜扎紧在试样帽上。

·降低排水管，吸出试样与橡皮膜之间多余水分，关排水阀。

·压力室装上，并注满水，放低排水管使其水面与试样高度齐平，测得其水面读数。

·使量管水面位于试样中心高度，升量管阀，用调压筒调整零位指示器的水银面于毛细管指示线，记下孔隙压力表初始读数，关量管阀。

·施加围压，调整各量阀。

4．排水固结：·用调压管先将孔压表读数调至该级围压大小，缓缓打开孔压阀，并同时放置调压管，使毛细管内水银面保持不变，测定稳定后的孔压读数，减去孔压表初始读数，为围压下起始孔压u。

·打开排水阀，使土样在围压下固结、固结度至少应达到95%。

·固结完成后，关闭排水阀，记下排水管及孔压表读数，然后转动细调手轮，到量力环量表开始微动表示，活塞与试样接触，记下轴向变形量表读数。

量力环表、垂直变形表调至零。

5．试样剪切：·开动马达，合上离合器，测记量力环表读数及孔压表读数，剪切过程中应使零位指示器的水银面始终保持在原位。

·试样剪切出现峰值后继续剪3～5%垂直应变，读数无明显峰值，应变达15～20%后剪切停止，关闭孔压阀。

6．试验结束，拆卸试样并整理仪器。

五、试验成果计算与整理：试验中：剪切速率：0.4mm/分；钢环系数：m=12.0246N/0.01mm；排水管初读数：42.3cm3；排水管稳定读数：34.7cm3固结下沉：0.021cm；固结后试样高度h c=7.798cm；孔压初读数：0 Kpa；σ＝400Kpa；固结压力：3σ后孔压读数：394Kpa；加3孔隙水压力U 1=394Kpa ；B=98.75% A c =11.26cm 3Kpa 402.72)(f 31=σ-σ，f 1σ=802.719Kpa0.586A f =，1．3/1001⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=VVh h c2．3/2001⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=VVA A c a ε——轴向应变，cc a hh ∆=ε3．aca A A ε-=1 4．)(10031KPa A RC ⨯⋅=-σσR ——钢环变形量（0.01mm ） C ——钢环系数(N/0.01mm) 5．B=U 1/σ3，)(31σσ-=B uA6．试验表格及曲线绘制如图： 三轴剪切试验记录表7．试验结果：8．试验误差分析：1）、理论上，正常固结土0=cu C ，但是在本试验中0≠cu C ，主要原因在于人为误差，数据为不同的人员试验得来，所得的摩尔圆误差较大。

2）土样所用的土经过固结，有可能为超固结土。

3）实验仪器较为复杂，操作较为烦琐，故所得实验曲线较粗糙。

三轴固结排水剪一、试验目的：1． 测定应力～应变～体变关系曲线，确定变形参数；2． 测定强度指标：d d C ϕ,二、试验原理：线弹性模型：应力～应变E 、ν、K 、Gz z E εσ=，εεεεν-=-=，G γτ=)2(130νσε-=∆=EV V,)23(1ν-=E K 非线性弹性模型： E —μ模型，邓肯—张模型 1．切线弹性模量在试验中，保持3σ不变，加轴向应力()σσ-。

对于某一σ， εσσ~31-的关系可表示为：aab a εεσσ+=-31b a εσσε+=-312312)]([11)(σσε--=+=b ab a a E)(→-=a εσσε=E1ufR f )()(2121σσσσ--=Kpa p P Kpa E a na i 1.98,3=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=σb R)(31σσ-=nf t Pa Kpa R E ⎪⎭⎫⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---=32331sin 2cos 2))(sin 1(1σϕσϕσσϕ 求出K 、n 、R f 、C 、ϕ2．切线泊松比εε~——双曲线关系)(D f εεε-+=-)1()(Af-=∂-∂=εενC R pKp DA εεϕσϕσσϕσσσ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=sin cos sin 33133122))((11)(⎪⎭⎫⎝⎛-=Pa FG 3σνlg 23)(1A Pa FG -⎪⎭⎫⎝⎛-=σνlg求出参数D 、F 、G 3．切线体积模量K εσσ∂-∂⋅=)(3131 因v εσσ~3/)(31-，常常不是直线，取应力水平S=0.7相应的点与原点连线的斜率K 作为平均斜率。

0.7s r 0.7s 31)3()(==-=εσσKPa Pa K K⎪⎭⎫⎝⎛=3σ求出K 、m 4．回弹模量pp K E )(σ=求出K 、n实验仪器：同三轴固结不排水剪试验。

试验步骤：试样制备：采用人工击实法制备土样，注意击实分5层，测定土样ρ，ω.；2．抽气饱和：使饱和度S r >97%； 3．试样安装：·从饱和器中取出试样，在侧面贴上7条 6mm 左右湿滤纸条，底部顶部放上滤纸，再开孔隙压力阀及量管阀，使仪器底座充水排气，关阀。

仪器底座放透水石，再放上湿滤纸，放置试样。

·将橡皮膜套在承膜筒内，两端向外翻出，用吸球从吸嘴吸气，使橡皮膜贴紧承膜筒内，然后将承膜筒套在试样外，放气，翻起橡皮膜，取出承膜筒。

用橡皮筋将橡皮膜下端扎紧在仪器底座上。

·用软刷子或双手自下向上轻持久试样，以排除试样与橡皮膜之间的气泡。

·打开排水阀，使水从试样帽徐徐流出以排出管路中气泡，并将试样帽置于试样顶端，排除顶端气泡，将橡皮膜扎紧在试样帽上。

学号：0330502027 姓名：胡 昕·降低排水管，吸出试样与橡皮膜之间多余水分，关排水阀。

·压力室装上，并注满水，放低排水管使其水面与试样高度齐平，测得其水面读数。

·使量管水面位于试样中心高度，升量管阀，用调压筒调整零位指示器的水银面于毛细管指示线，记下孔隙压力表初始读数，关量管阀。

·施加围压，调整各量阀。

4．排水固结：·用调压管先将孔压表读数调至该级围压大小，缓缓打开孔压阀，并同时放置调压管，使毛细管内水银面保持不变，测定稳定后的孔压读数，减去孔压表初始读数，为围压下起始孔压u 。

·打开排水阀，使土样在围压下固结、固结度至少应达到95%。

·固结完成后，关闭排水阀，记下排水管及孔压表读数，然后转动细调手轮，到量力环量表开始微动表示，活塞与试样接触，记下轴向变形量表读数。

量力环表、垂直变形表调至零。

5．试样剪切：固结完成后，继续打开排水阀，采用很慢的轴向应变速率（每分钟0.012~0.003%轴向应变），施加轴向偏应力剪切。

剪切过程中观测孔压表读数，要求在整个剪切过程中不产生明显的孔隙水压力。

每隔一定的轴向应变测读轴向力测力钢环读数、轴向变形量读数。

五、试验记录：剪切速率：0.073mm/分；钢环系数：12.0246N/0.01mm ，固结压力：3σ=400Kpa 。

排水管初读数：38.8cm 3；排水管稳定读数：32.8cm 3；孔压表读数：394Kpa 。

固结下沉量mm 0.32h c =∆；固结后试样净高cm 7.764h c =；%5.9840039431===σU B ；kPa 52.1027)(f 31=σ-σ学号：0330502027 姓名：胡昕三轴固结排水试验记录表由图（图在下页），可得到以下一些参数：cφR六、试验误差分析：1．试验数据所得曲线，总的趋势基本正确，但个别点偏离较远，为各组数据均有人为误差，在三轴仪操作过程中不是非常规范造成的。

2．由于试样排水固结时间短，孔隙水应力没有完全消散，从而将部分孔隙压力作为有效应力考虑，这也将影响摩尔应力圆，从而影响C、 值。

动三轴试验一、试验目的：1．测定饱和土在动力作用下的应力~应变~孔压的变化规律；2．测定大应变时土的动弹模和阻尼比。

二、 试验原理：土在动应力作用的一个循环内，各时刻的动应力σ与相应动应变ε之间的曲线为一个滞回曲线圈。

用滞回曲线的面积可以确定出等效的阻尼比，由滞回曲线的斜度（即应力幅、应变幅对应的两个点所确定的斜度）可以确定出等效的弹性模量，因此，只要通过试验建立等效阻尼比和等效模量随动应变幅变化的非线性关系，即可根据应变幅值得到相应的阻尼比和动弹模。

动弹模定义为引起单位动应变所需的动应力，即Eεσ/=。

阻尼比定义为土的阻尼系数与临界阻尼系数（不引起土振动的最小阻尼系数）之比。

由滞回曲线围定的面积A （表示振动一周内能量的消耗）和应力—应变三角形的面积A （表示振动一周内所贮蓄的弹性模量），即AAD 41π=。