土力学四大实验

实验一 土的密度及含水量实验

(一) 实验目的

测定土的密度与含水量。 (二) 土的密度测定 1. 实验内容和原理

(1) 实验内容：用“环刀法”测土的天然密度。

(2) 实验原理：土的密度ρ是单位体积土的质量。V m m /)(21-=ρ 式中m 1——环刀加土的质量（g ）; 2m ——环刀的质量（g ）;

V ——土的体积（cm 3）。 2. 实验仪器及材料（环刀法）：内径6~8cm ，高2~3cm ，体积为100cm 3和60cm 3两种；天平：感量0.01g ，称量200g ，其他：切土刀，钢丝锯，凡士林。 3. 实验步骤

（1）按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平其两端，将环刀内壁涂一层凡士林，称出环刀的质量，刀口向下放在土壤上。

（2）用切土刀（或钢丝锯）将土样削成略大与环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀为止，将两端余土削平，取剩余的代表性土样用于测定含水量。 （3）擦净环刀外壁称重(若在天平放砝码一端，放一等重环刀)可直接测出湿土重。准确至0.1g 。

（4）计算土的密度，精确至0.01g/cm 3。

（5）本实验需进行两次平行测定，其平行差值不得大于0.03 g/cm 3，取其算术平均值。 （6）操作注意事项：用环刀切取式样，为防止扰动，应切削一个较环刀内径略大的土柱，然后将环刀垂直下压，为避免环刀下压时挤压四周土样，应边压边削，直至土样伸出环刀，然后将两端修平用直刀一次刮平，严禁用直刀在环刀土面上来回抹平，如遇石子等其他杂物等要尽量避开，无法避开则视情况酌情补上。

4.成果整理，写出实验过程，整理实验数据，并填表1

1. 实验内容和原理

（1）实验内容：用烘干法测土的含水量。

（2）实验原理：土的含水量ω为土中所含水的质量W m ，与土粒质量m s 的比值。

%100/⨯=s W m m ω

本实验一烘干法完成，为室内实验的标准方法，烘干法是将一定数量土样称重后放入烘箱中在100~105℃恒温烘至恒重。烘干后土的质量即为土粒质量s m ,土样所失去质量为水质量

W m 。

2. 实验仪器及材料 烘箱：电热烘箱或温度能保持100～105℃的其他能源烘箱及红外线烘

箱等；天平：称重200g ，感量0.01g ，其他：干燥器，称量盒，削土刀等。

3.实验步骤

（1）取代表性式样15～30g放入称量盒内，立即盖好。称湿土加盒的质量，精确至0.1g （2）揭开盒盖将试样放入烘箱，在温度100～105℃下烘到恒重。

（3）将烘干后的式样取出，放入干燥器内冷却，称出盒加干土质量，精确至0.1g（冷却时间不要过长）

（4）计算土的含水量：本方法需要进行两次平行测定，取两次结果的算术平均值作为土的含水量，精确至0.1%。

4.成果整理写出实验过程，整理实验数据，并填表2.

试验二粘性土的液限、塑限的测定

一、实验目的：

是测定粘性土的液限和塑限，从而算出塑性指数，用来作为粘性土的分类依据。其与天

然含水量比较，可以判断土属于哪个稠度状态，借此可确定地基土的计算强度。

二、基本原理

（一）粘性土由于所含的水分不同，而形成流动状态，可塑状态，半固体状态及固体状态。测求土处于可塑状态与流动状态的界限含水量称为液限，测土处于可塑状态与半固体状态的界限含量称为塑限。其液限与塑限之差称为塑性指数。

（二）测定的方法有多种，这里我们采用塑液限联合测定仪法。

（三）、液限与塑限的测定只适用于小于0.5毫米土粒占优势所级成的粘性土，土样含有大于0.5毫米的颗粒或含有机物质5—10%之间时，仍可用此方法，但必须注明有机物含量。

三、仪器设备

①液限联合测定仪：圆锥仪,读书显示器；②试样杯:40-50mm,高30-40mm;③天平:称量

200g,分度值0.01g;④其他: 筛（0.5毫米）、烘箱、调土刀、凡士林等。

四、操作步骤

（一）本次试验采用风干土制备试样。取筛余土样，放在调土皿中，加水调成均匀浓糊状，制备成三组分别含水率不同的试样，用湿布覆盖，或放在密闭玻璃容器中，静置于一昼夜。

（二）将制备好的试样，用调土刀调拌均匀，分层装入土杯中，填装时注意勿使土内留有空隙或气泡，用刮刀将多余的土刮去，使与杯口齐平，并将其杯放在底座上。（三）将锥式流限仪用布拭净，并用锥体上抹一层凡士林，提住锥体上端手柄，对准试样表面中部，至锥尖与试样表面接触时放开手指，使锥体在其自重下沉入土中，测出经过约5秒钟其下沉深度。

（四）从杯中圆锥沉入点附近（把附有凡士林的土去掉）取土10克以上，测其含水量，精确到0.01。（五）将称量过的铝盒放入烘箱在规定温度线烘至衡重，取出后冷却称量重量

（六）重复2-7次以上步骤，测试三种含水率土样的圆锥深入度和含水量（三种土样最好分别为液限，塑限，固限左右的含水量）。

五、记录格式

液塑限实验

土样编号班级勘技一班

六 误差分析

按下式计算流限W L 与塑限W P ；%：

W L %或W P %=

%1000

22

1⨯--g g g g

式中：g 1——称量盒加湿土重，克

g 2——称量盒加干土重，克 g 0——称量盒重，克 计算至0.1%

试验三、固 结 试 验

（一）概述

固结试验的目的在于测定试样在侧限和垂直排水条件下的压力、变形和时间以及孔隙比和压力间的关系。以便绘制压缩曲线，求得土的压缩系数a v 、压缩模量E s 、压缩指数C c 、固结系数C v 以及原状土的先期固结压力p c ，用来判断土的压缩性和进行变形计算。

（二）试验原理

试样装在厚壁金属容器内，上下各放一块透水石，然后在试样上分级施加垂直压力p 。测记加压后不同时间的垂直变形，由于试样受金属厚壁容器的限制，不可能产生侧向膨胀，因此该试验称为侧限压缩试验，或无侧胀压缩试验。

设加压前土样的高度为H 0，面积为A ，土样的体积为V 0，颗粒体积为V s0，孔隙体积为V v0。压缩前后土的体积变化示意图如图 4–1。

根据图 4-1可得

10010010)(V V V A H A H H H H H -=-=-

v 0s 1v 1s 0v 0s )(V V V V V V ++-+=

由于土粒的压缩量常可忽略不计，故1s 0s V V =，代入上式得

图 4–1 压缩前后土的体积变化示意图