土力学实验指导书

土力学实验指导书实验一：液限及塑限试验一、实验目的与要求通过该试验使学生掌握液、塑限的测定方法，对土的性质有一定的感性认识，能够用塑性指数和液性指数给粘性土定名、判断土的状态。

二、实验类型该实验属于验证型三、实验原理及说明同一种粘性土随含水量的不同，分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态，其界限含水量分别为缩限、塑限和液限。

根据土的液限、塑限和天然含水率可求出粘性土的塑性指数和液性指数，它对粘性土的分类及工程性质的评价有重要意义。

四、实验仪器五、实验内容和步骤（一）液限试验1．取风干土样300g左右，研碎并过0.5mm筛，将土样放进皿中加水，调成糊状。

用湿布盖好湿润约一昼夜。

2．视土样干湿程度将湿润约一昼夜土样加少量的水（在未加水前须留出50g的土样作塑限），充分搅拌均匀，取少量调好的土放在调土刀上，把圆锥擦净，在锥尖涂薄凡士林一层，把圆锥放在土上，当锥尖与土面恰好接触时，轻轻放手，使锥在自重作用下沉入土中，图1锥式液限仪如锥的沉入深度不及或超过10mm刻度，说明皿中的土稍干或稍湿，相应地决定是否要加水或不加水或继续搅拌（注意每次用锥试验土的液限时，需去掉粘有凡士林的土），反复试验，当锥尖沉入深度接近刻度时，再将土装入杯中进行正式试验。

3．将试好的土样，分层装入杯中，边装边压，勿使土样内存有孔与气泡，用调土刀将杯中土沿杯口刮平。

4．取圆锥放在土上使锥尖位于试杯土样表面中心，把锥徐徐放下，锥尖与土面恰好接触时，轻轻放手，让锥自由沉入土中，经过10秒后，观察锥体沉入深度。

5．在10秒后沉入深度小于刻度或大于刻度时，均需把土样从杯中取出（注意应把凡士林油的部分除去）放回皿中，加水继续调拌或不加水调拌，按步骤3、4重新试验，当锥的入土深度恰好为10mm 时，取出锥体并把有凡士林油的土样部分去掉，从锥孔周围取约10g 土样，测定它的含水量。

6．重复5的步骤，两次试验结果的平均误差不得超过2%。

（二）塑限试验1．将土样用手掌搓成椭圆球状，放在毛玻璃板上滚搓，滚搓时用手掌施以微弱而均匀的压力，土条的长度不应超过手掌宽度，不允许土条产生中空现象。

2．如果直径达到断裂将土条折合重搓，当土条搓到3mm 时恰好断裂，取断裂土条放入量盒中，盖严。

3．如此重复试验，积累合格断裂土条约3-5g ，测定含水量，应有两次平行测定。

六、实验数据处理与分析1.计算塑性指数与液性指数；P L P W W I -=2.根据试验结果，判断试验土样的名称、状态。

当＞17土样的名称为粘土；17≥＞10为粉质粘土。

当≤0土样的状态为坚硬；1≥＞0为可塑；＞1为流塑。

七、注意事项1．测含水量时必须把粘有凡士林油的土去掉； 2．必须轻轻放锥。

八、预习与思考题试验前应预习有关粘性土的物理性质的内容和实验指导书。

1．为什么说塑性指数能综合反映粘性土的基本特性？ 2．粘性土的状态是如何划分的？ 九、试验记录、成果参考表格液、塑限试验表)/()(P L P L W W W W I --=P I P I L I L I L I实验二：压缩试验一、实验目的与要求土的压缩是土体在荷载作用下产生变形的过程。

通过试验可测定试样的应变和压力、孔隙比和压力、变形和时间的关系，以便计算土的单位沉降量、压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。

二、实验类型i S a c C s E v C c P该实验属于综合型。

三、实验原理及说明土样受压固结稳定后，其孔隙比的计算公式如下：（1） 式中——土的初始孔隙比，可由土的三个基本实验指标求得，即（2）、、——分别为土粒相对密度、土样的初始含水量和初始密度；——土样的初始高度；——土样在某一级别荷载下，固结稳定后的压缩量。

通过测定土样在某一级别荷载下固结稳定后的压缩量，用上面的公式就可求出土样的孔隙比，以压力为横坐标，孔隙比为纵坐标，画出土的压缩曲线，通过压缩曲线可以求出压缩性指标。

四、实验仪器)1(000e H He e +∆-=0e 1)1(00-+=ρωρw s d e s d 0ωρ0H H ∆1．按工程需要取原状土或制备成所需状态的扰动试样，整平其两端，并用削土刀将试样上端修成比环刀内径略大一些的截头土锥。

图2固结仪的固结容器简图2．将环刀内壁上涂一薄层凡士林，刀口向下，放在试样上端表面，先用两手将环刀轻轻下压，再用削土刀修削试样，边压边削，直至试样突出环刀为止，然后用削土刀将上下两端多余的土削去并与环刀齐平。

在修削试样时，要避免往复涂刮，防止扰动试样而影响成果的精确性。

3．擦净粘在环刀外壁上的土屑，称环刀与土的合重（精确至0.1g），求得试样在试验前的密度，同时取环刀四边修削下来的试样约10g左右（约为铝盒容积的四分之一）装入铝盒，称得铝盒与土合重后，再放入烘箱烘之恒重，再称重量，以测得试验前土的含水量（进行二次平行测定，取其平均值）。

4．将底板放入容器，在其上顺序放湿润而洗净的透水石和滤纸各一个，将有试样的环刀（刀口向下）放入护环内，用提环螺丝将护环放入容器内，再在试样上放湿的滤纸一张用提环螺丝将加压导环放入容器，再在试样上放透水石和传压活塞。

5．将装好的固结容器放在加力设备正中，装上测微计（调节测微计伸长距离不小于8mm）并检查是否灵活与垂直。

6．施加0.01Kg/cm2的预压荷载，以消除杠杆传力部分的摩擦阻力所产生的误差，并使压塑仪各部接触妥当，初荷很小，对试样产生的压塑可忽略不计，记录测微计的初读数或转动测微计底盘，使指针对准零点，取下初荷载。

7．根据实际需要确定加荷级数及大小。

荷重级数通常是按25kPa、50kPa、100kPa、200kPa、300kPa……的顺序施加，每级荷重的稳定历时，要求在一小时内其变形不超过0.005mm。

本次试验由于受课时的限制，统一规定按50、100、200、300kPa等四级荷重顺序施加，每级荷重的历时为10分钟，即每加一级荷重经过10分钟，计下测微表读数，然后再加下一级荷重，余此类推，直至第四级荷重施加完毕为止。

8．试验结束后迅速拆除仪器各部件，取出试样，必要时测定试验后的试样含水量。

六、实验数据处理与分析1.根据试验的结果绘制孔隙比与压力的关系曲线。

2.根据曲线计算土样的压缩系数并判断土样的压缩性。

压缩系数： 七、注意事项注意不要把上透水石放在环刀的边缘上。

八、预习与思考题1．试比较压缩模量与变形模量在基本概念、计算公式及适用条件等几方面有何不同？ 2．如何评价土的压缩性？ 九、试验记录、成果参考表格 土样密度试验表（环刀法）压缩试验成果表 )/()(1221p p e e a --=实验三：直接剪切试验一、实验目的与要求通过试验使学生掌握测定土的抗剪强度方法，能够确定土的抗剪强度参数：内摩擦角、粘聚力。

二、实验类型该实验属于验证型三、实验原理及说明土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。

工程中有关地基承载力、挡土墙土压力等问题都与土的抗剪强度直接相关。

根据库仑公式：（3）式中——剪切破坏面上的剪应力，（kPa ）；——作用在剪切面上的法向应力（kPa ）；——土的内摩擦角（°）；——土的粘聚力（kPa ）。

通过测量土样在某一压力下的抗剪强度，以压力为横坐标，抗剪强度为纵坐标，绘制抗剪强度与法向应力之间的关系曲线，直线倾角为内摩擦角，截距为粘聚力。

四、实验仪器五、实验内容和步骤1．用环刀从原状土样中切取试样。

2．每组试件至少四个，在四种不同垂直压力下进行剪切试验，c f +=φστtan f τσφc其压力值可根据现场预定的最大压力而定，也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa。

各个垂直压力可一次轻轻施加，若土质松软，也可以分次施加以防止土样挤出。

图3应变控制式直剪仪1-轮轴；2-底座；3-透水石；4-量表；5-活塞6-上盒；7-土样；8-量表；9-量力环；10-下盒3．对准上下盒，插入固定销，在下盒内放透水石。

将装有试件的环刀平口向下，对准剪盒口，在试件上放透水石，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。

4．转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触，调整量力环中的量表读书为零，顺次加上加压盖板、刚球、压力框架，安装垂直量表，测记起始读数。

5．施加垂直压力后，立即拔去固定销，开动秒表，以每分钟4-12转的均匀速度旋转手轮，使试样在3-5分钟内破坏。

如量力环中量表指针不再前进；或有显著后退，表示试样已破坏，但一般宜剪至剪切变形达到4毫米。

如量表指针继续前进，则剪切变形应达到6毫米为止。

6．剪切结束后，擦去剪切盒内积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠加压板等，取出试样。

必要时测定剪切面附近土的含水率。

图4直接剪切试验结果六、实验数据处理与分析1.计算各级垂直压力下所测的抗剪强度为式中——量力环系数； ——量力环中量表读数。

2.计算剪切位移为式中——手轮转数。

3.绘制剪应力与剪切位移的关系曲线。

4.绘制抗剪强度与垂直压力的关系曲线，直线倾角为内摩擦角，截距为粘聚力。

七、预习与思考题1．简述直剪试验的优缺点。

2．试述影响土抗剪强度的主要因素？八、试验记录、成果参考表格CR f =τC R R n L -=∆2.0n应变式直剪试验记录表。