土木工程实验报告

实验一 土的颗粒分析试验

一、实验目的

1 测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明了颗粒大小分布及级配组成。

2 供土分类及概略判断土的工程性质及作建筑材料用。

二、试验内容

对粒径大于0.075mm 且粒径大于2mm 的颗粒不超过总质量的10%的无粘性土用标准细筛进行筛分试验。

三、实验仪器和设备

1 标准细筛：孔径为2mm 、1mm 、0.5mm 、0.25mm 、0.075mm 、底盘；

2 电子天平：称量200g ，感量0.01g ；称量1000g ，感量0.1g ；

3 摇筛机、恒温烘箱；

4其他：毛刷、匙、瓷盘、瓷杯、白纸。

四、实验方法与步骤

1 取有代表性的风干土样或烘干冷却至室温的土样200～500g ，称量准确至0.1g 。

2 将标准细筛依孔径大小顺序叠好，孔径大的在上，最下面为底盘，将称好的土样倒入最上层筛中，盖好上盖。进行筛析。标准细筛放在摇筛机上震摇与约10分钟左右。

3 检查各筛内是否有团粒存在，若有则碾散再过筛。

4 由最大孔径筛开始，将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，如有土粒漏下，应继续轻叩摇晃，至去土粒漏下为止。漏下的砂粒应全部放入下级筛内。逐次检查至盘底。

5 并将留在各筛上的土样分别分别倒在白纸上，用毛刷将走色中砂粒轻轻刷下，再分别倒入瓷杯内，称量准确至0.1g 。

6 各细筛上及底盘内砂土质量总和与筛前称量的砂土样总质量之差不得大于1%。

五、试验数据整理

1 按下式计算小于某粒径的试样质量占总质量的百分数：

100%a b x m m =⨯

式中 x —小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数（%）；

mA —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 ）。

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

①按下式计算颗粒大小分布曲线的不均匀系数：

6010u c d d =

式中 Cu —不均匀系数；

d60—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；

d10—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。

②按下式计算颗粒大小分布曲线的曲率系数： ()2306010c c d d d =

式中 Cc —曲率系数；

d30—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土样进行分类，定名为粗砂、中砂、细砂、粉砂等；当颗粒大小分布曲线的Cu≥5且Cc =1～3 ，则级配良好，否则为级配不良。

实验二 土的固结压缩试验

一、实验目的

1、测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形与压力的关系，或孔隙比与压力的关系，变形与时间的关系。

2、由测得的各关系曲线计算土的压缩系数av 、压缩模量Es 、压缩指数Cc 、回弹指数Cs 、固结系数Cv 、地基的渗透系数k 及土的先期固结压力Pc 等，测定项目视工程需要而定。

3、利用压缩试验所得的参数计算地基基础的变形量，预估地基承载力。

二、实验设备、仪器

1、 压缩固结仪：由环刀、护环、透水板、加压上盖、量表架等组成；

2、 加压设备：采用量程为5～10kN 的杠杆式加压设备；

3、 变形量测设备：百分表量程10mm ，分度值为0.01mm ；

4、 其他：快速烘箱（300°C ～350°C ）、电子天平（称量1000g ，感量0.01g ）、测容重用环刀、刮土刀、钢丝锯、铝盒、玻璃板、秒表、凡士林、盛水盆、滤纸等。

三、试验步骤

1、按要求取原状样或制备扰动土样。

2、取环刀样，测试验前的密度与含水量。

3、取压缩仪内的环刀，内壁擦抹凡士林使其光滑少摩擦。环刀刃口向下对准制备的圆柱土样中心，慢慢垂直下压且边压边削土样，使土样成锥台形。直至土样伸出环刀顶面为止，将环刀两边余土削去修平，擦净环刀外壁。

4、在压缩容器内放置透水石、滤纸和下护环，将带有环刀的试样小心装入护环，然后在环刀试样上放薄滤纸、上护环、透水板和加压盖板，置于加压框架下，并对准加压杆，使加压杆与加压盖板中心凹槽对正。

5、安装百分表，为保证试样与仪器上下各部分之间接触良好，应施加1kPa 的预压压力，然后调整百分表，使百分度指针归零（表的毫米指针应控制在5～10mm 之间，以保证有足够的量程测定试样的压缩量）。

6、加荷。按50、100、200、400（kpa ）四级荷重加荷，每级荷载历时10分钟，即每级荷重加上10分钟时，记测微表读数一次，然后加下一级荷载，依些类推，直到第四级荷载施加完毕为止。

四、注意事项

1．首先装好试样，再安装量表。在装量表的过程中，小指针需调至整数位，大指针调至零，量表杆头要有一定的伸缩范围，固定在量表架上。

2．压缩容器内放置的透水石、滤纸湿度尽量与试样湿度接近。

3．加荷时，应按顺序加砝码；试验中不要震动实验台，以免指针产生移动。

五、试验数据整理

1、 按下式计算试样的初始孔隙比e0：

()00010.011w s e G w ρρ=+-

式中 e0—土样的初始孔隙比；

Gs —.土粒比重，本实验取Gs =2.7；

ρ0—土样的初始密度（g/cm3），由试验测定；

ρω—4°C 水的密度，为1 g/cm3；

ω0—土样的初始含水量（%），由试验测定。

2．计算试样的颗粒（骨架）净高hs

式中：h0 — 试样初始高度（mm ）

3、计算某级压力下变形稳定后的孔隙比ei

式中：

ei —某级压力下土样的孔隙比；

i

h ∆∑— 某级压力下试样高度的累计变形量，mm ； 4、计算某级压力下的压缩系数a i-i+1和压缩模量Es

式中 Pi — 某一级荷重值，MPa 。

根据上覆压力确定i ，一般建筑物的上覆压力

在100-200kPa 之间，故取a1-2来表达图的压缩系

数。

5、作孔隙比e 和压力p 的关系曲线

以孔隙比e 为纵坐标，压力p 为横坐标，绘制

孔隙比与压力的关系曲线。

0s 0h h 1e =+i

i 0s h

e =e h ∆-∑i

1i 1

i i 1p p e e a -+++-－＝i i 1i

s a e 1+-+i i E ＝