土力学试验报告(教学参考)

土力学实验指导书

目录

土力学实验的目的 (1)

一、颗粒分析试验 (1)

[附1-1]筛析法 (1)

[附1-2]密度计法（比重计法） (2)

二、密度试验（环刀法） (4)

三、含水率试验（烘干法） (5)

四、比重试验（比重瓶法） (6)

五、界限含水率试验 (8)

液限、塑限联合测定 (8)

六、击实试验 (10)

七、渗透试验 (12)

[附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (12)

[附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (14)

八、固结试验（快速法） (16)

九、直接剪切试验 (18)

十、相对密度试验 (20)

十一、无侧限抗压强度试验 (22)

十二、无粘性土休止角试验 (24)

十三、三轴压缩试验 (25)

土力学实验指导书

《土力学实验》的目的

土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。

试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。

《土力学实验》的内容及要求

土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。

一、颗粒分析试验

[附1－1] 筛析法（筛分法）

（一）试验目的

测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。

（二）试验原理

土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。

（三）仪器设备

1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm；

2．天平：称量1000g，分度值0.1g；

3．台称：称量5kg，分度值1g；

4．其它：毛刷、木碾等。

（四）操作步骤

1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性

的试样。

2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。

3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。

4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。

（五）试验注意事项

1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。

2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。

3．称重后干砂总重精确至±2g 。 （六）计算及制图

·1·

1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：

%100⨯=

B

A

m m X

式中：X —小于某颗粒直径的土质量百分数，％； m A —小于某颗粒直径的土质量，g ；

m B —所取试样的总质量（500g ）。

2．用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径（mm ）的对数值为横坐标，绘 制颗粒大小分配曲线。

（七）试验记录（见附表1－1）

颗粒分析试验记录表（筛析法）

附表1－1

土样编号 14－2 干土质量 500g 试验者 陈炳崇 土样说明 粗砂 试验日期 2003年5月20日 校核者 黄国怡

[附1－2] 密度计法（比重计法）

（一）试验目的

测定小于某粒径的颗粒占土总质量的百分数，以便了解土粒的大小分配情况，并作为粘性土分类的依据及土工建筑选材之用。 （二）试验原理

密度计法，是将一定量的土样（粒径<0.075mm ）放在量筒中，然后加蒸馏水，经过搅拌，使土的大小颗粒在水中均匀分布，当土粒在液体中靠自重下沉时，较大的颗粒下沉较快，而较小的颗粒下沉则较慢。让土粒沉降过程中，用密度计测出在悬液中对应于不同时间的不同悬液密度，根据密度计读数和土粒的下沉时间，就可计算出粒径小于某一粒径d （mm ）的颗粒占土样的百分数。 （三）仪器设备

1．密度计：目前通常采用的密度计有甲、乙两种，现介绍甲种密度计。甲种密度计

孔径留筛土质量累积留筛土质量小于该孔径的土质量小于该孔径的土质量百分数

（mm）（g）（g）（g）（％）200.00.0500.0100.01017.017.0483.096.6545.062.0438.087.6265.5127.5372.574.5185.0212.5287.557.50.5100.5313.0187.037.40.25122.0435.065.013.00.07560.0495.0 5.0

1.0

底盘总计

5.0

500.0

刻度自0～60，最小分度单位为1.0；如附图1－1所示。

2．量筒：容积1000ml ；

3．天平：称量200g ，分度值0.01g ； 4．搅拌器：轮径50mm ，孔径3mm ；

·2·

5．煮沸设备：电热器、三角烧瓶等； 6．分散剂：4％六偏磷酸钠或其它分散剂； 7．其它：温度计、蒸馏水、烧杯、研钵和秒表等。 （四）操作步骤

1．称取试样：取有代表性的风干或烘干土样100～ 200g ，放入研钵中，用带橡皮头的研棒研散，将研散后的土过0.075mm 筛，均匀拌和后称取试样30g 。

2．浸泡试样：将称好的试样小心倒入烧瓶中，注入 200ml 蒸馏水对试样进行浸泡，浸泡时间不少于18小时。

3．煮沸分散：将浸泡好后的试样稍加摇荡后，放在电 热器上煮沸。煮沸时间从沸腾时开始，粘土约需要1小时，

附图1－1 甲种比重计

其它土不少于半小时，对教学试验，浸泡试样及煮沸分散均由实验室准备。

4．制备悬液：土样经煮沸分散冷却后，倒入量筒内。然后加4％浓度的六偏磷酸钠约 10ml 于溶液中，再注入蒸馏水，使筒内的悬液达到1000ml 。

5．搅拌悬液：用搅拌器在悬液深度上下搅拌1分钟，往复各30次，使悬液内土粒均 匀分布。

6．定时测读：取出搅拌器，立即开动秒表，测定经过1、5、30、120、1440分钟时 的密度计数读。每次测读完后，立即将密度计取出，放入盛水量筒中，同时测记悬液温度，准确至0.5℃。 （五）试验注意事项

1．5分钟时的读数是包括1分钟读数的时间，其余30、120、1440分钟的读数时间也 是如此累加。

2．读数后甲种密度计必须立即从量筒里取出，否则会阻碍土粒下沉速度。 （六）计算及制图

1．由于刻度、温度与加入分散剂等原因，密度计每一次读数须先经弯液面校正后，由 实验室提供的R －L 关系图，查得土粒有效沉降距离，计算颗粒的直径d ，按简化公式计算：

t L

K

d =

式中：d —颗粒直径，mm ；

K —粒径计算系数（由实验室提供的资料查得）；

L —某时间t 内的土粒沉降距离（由实验室提供的资料查得）； t —沉降时间，s 。

2．将每一读数经过刻度与弯液面校正、温度校正、土粒比重校正和分散剂校正后，按 下列计算小于某粒径的土质量百分数：

()()D t s s

C n m R C m X -++=

100

%