土力学实验报告

土力学实验报告 Prepared on 22 November 2020园林学院土力学实验报告学生姓名学号 01专业班级土木工程091 指导教师李西斌组别第三组成绩实验目录3前言土是矿物颗粒所组成的松散颗粒集合体，其物理力学性质与其他材料不同；土力学是利用力学的基本原理和土工试验技术来研究土的强度和变形及其规律性的一门应用学科。

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。

实验一 含水量试验一、概述土的含水率是指土在温度105~110℃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。

二、实验原理土样在在105℃～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s m ，挥发掉的水分质量为w s m m m =-。

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。

在此仅用烘干法来测定。

烘干法烘干法是将实样放在温度能保持105~110℃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105~110℃的自动控制电热恒温烘箱；（2）称量200g、最小分度值的天平；（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15~30g（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。

（2）打开盒盖，将实样和盒一起放入烘箱内，在温度105~110℃下烘至恒量。

实样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8~10h，对于砂土宜烘6~8h。

对于有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65~70℃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。

（三）成果整理按式（1-1）计算含水率：（2-1）式中—含水率（%），精确至%；—称量盒加湿土质量（g）；—称量盒加干土质量（g）；—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（%）<10<40 1≥40 2（四）实验记录烘干法测含水率的实验记录见表1-1。

表1-1 含水量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)含水量（%）总平均含水量（%）备注1 粘土4553五、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。

在本次实验中，由于时间有限，烘干过程不是很彻底；在烘箱中烘干过程中前期忘打开盖子，不利水分蒸发。

这些一定程度上都影响了实验结果。

实验二密度实验土的密度是指单位体积土的质量，它是土的基本的物理指标之一，也是计算土体自重应力和土体抗力的基本参数。

一、试验目的测定土在天然状态下单位体积的质量。

二、试验方法与适用范围一般粘性土，宜采用环刀法已破碎，难以切削的土，可采用蜡封法对于砂土与砂砾土，可采用现场的灌砂法或灌水法。

三、环刀法的试验1、仪器设备①符合规定要求的环刀；②精确度的天平；③其它：切土刀，钢丝锯，凡士林等。

2、实验操作步骤（1）、测出环刀的容积V ，在天平上称环刀质量m1。

（2）、取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。

（3）、环刀取土：取原壮土或制备的扰动土样，整平两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直向下压至约刃口深处，用切土刀（或钢丝锯）将土样切成略大于环刀直径的土柱后，边压边削，直至土样伸出环刀顶部，将两端余土削平；（4）、将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量m23、按下式计算试样土的密度：21m m m V Vρ-==式中：ρ——试样密度，单位g/cm 3；m——环刀加试样质量，单位g；2m——环刀质量，单位g；1V——环刀容积，单位cm3；4、要求：①密度试验应进行2次平行测定，2次测定的差值不得大于cm3，取2次试验结果的其算术平均值；②密度计算精确至 g/cm3。

5、实验记录烘干法测含水率的实验记录见表2-1。

表2-1 密度实验记录五、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，环刀事先要清理干净，环刀内土样上下表面与环刀要平整，否则将影响实验成果。

实验数据满足平行误差要求。

实验三液限和塑限试验一、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；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限；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sI是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上土的塑性指数p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，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的土粒或杂质时，应过的筛。

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，在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：1、试验方法土的液、塑限试验：采用液塑限联合测定法;土的塑限试验：采用搓滚法；土的液限试验：采用碟式仪法。

2、适用范围适用于粒径小于颗粒组成及有机质含量不大于干土质量5%的土。

五、液塑限联合测定法试验1、仪器设备○1液塑限联合测定仪：圆锥仪、读数显示；○2样杯：直径40—50mm,高30—40mm；○3平：称量200g,分度值；○4他：烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径的筛、凡士林等。

2、操作步骤液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水量的土样制备试样，但也允许采用风干土制备试样。

（1）当采用天然含水量的土样时，应剔除大于的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者之间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。

静置时间可视原含水量的大小而定。

当采用风干土样时，取过筛的代表性土样约200g,分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别接近液限、塑限和二者中间状态的含水量，调成均匀土膏，然后放入密封的保湿缸中，静置24小时。

（2）将制备好的土膏用调土刀调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。

高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。

（3）取圆锥仪，在锥体上涂以薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。

（4）调节屏幕准线，使初读数为零。

调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内，经5秒后立即测读圆锥下沉深度。

（5）取下试样杯，然后从杯中取10g以上的试样2个，测定含水率。

（6）按以上（2）——（5）的步骤，测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水率3、计算与制图（1）计算含水量：100%sm m ω=⨯ （2）绘制圆锥下沉深度h 与含水量ω的关系曲线以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制h~w 的关系曲线。

如图所示。

○1三点连一条直线上。

○2当三点不在一直线上，通过高含水量的一点与其余两点连两根直线，在圆锥入土深工为2mm 处查得相应的两个含水量，如果两个含水率的差值小于2%，应该两含水率的平均值与高含水量的点作直线，○3当两个含水量差值等于或大于2%，则应补做试验（3）确定液限、塑限在圆锥下沉深度h 与含水量w 的关系图上查得下沉深度为17mm 对应的含水量为液限L ω，查得下沉深度为2mm 所对应的含水量为塑限w p ,以百分数表示，取整数。

（4）计算塑性指数和液性指数塑性指数：p L p I ωω=-液性指数：pL p I I ωω-=(5) 按规范规定确定土的名称4、本试验记录格式详见表3-1L P塑性指数：p L p I ωω=- 液性指数：pL p I I ωω-=表3-1 液塑限联合测定法试验记录表图3-1 h-w关系图五、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，这会对实验成果产生一定的影响。

根据已知三点作图，三点取整时三点正好共线。

由图得出：W L=56% W P=26%塑性指数：Ip= W L-W P =56%-26%=30%液性指数：IL =(W-WP)/ Ip=（%-26%）/30%=%1、黏土状态的划分2、黏性土塑性指数 Ip>10。