土工試驗(yàn)報(bào)告.doc
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土工試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 及試驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)一 含水量、密度、相對(duì)密度測(cè)定 A 實(shí)驗(yàn)要求 (1) 由實(shí)驗(yàn)室提供擾動(dòng)土樣,或由學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)取樣,要求學(xué)生測(cè)定該土樣的含水量、密度和相對(duì)密度; (2) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果要求學(xué)生確定該土的孔隙比(e)孔隙率(n)、飽和度(Sr)、干土密度(ρd)和飽和密度(ρsat)等物理指標(biāo); (3) 觀察原狀土樣。 B 實(shí)驗(yàn)方法 一、 含水量試驗(yàn) 土的含水量是土在100℃~105℃下烘至恒重時(shí)所失去的水份質(zhì)量與土顆粒質(zhì)量的比值,用百分?jǐn)?shù)表示。 本試驗(yàn)采用烘干法或酒精燃燒法,烘干法為室內(nèi)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法。 (一) 儀器設(shè)備: 1、 恒溫電烘箱 2、 無(wú)水酒精 3、 天平(感量0.01g) 4、 稱(chēng)量盒(又叫烘土盒) 5、 干燥器(用無(wú)水氯化鈣作干燥劑) (二) 試驗(yàn)步驟: 1、 選取有代表性的試樣不少于20g(砂土或不均勻的土應(yīng)不少于50g),酒精燃燒法的試樣大約5~6 g放入稱(chēng)量盒內(nèi)立即蓋緊,稱(chēng)稱(chēng)量盒和濕土質(zhì)量(m1)并準(zhǔn)確至0.01g。記錄稱(chēng)量盒號(hào)碼、稱(chēng)量盒質(zhì)量(m3)和m。 2、 打開(kāi)稱(chēng)量盒,放入電烘箱中在100℃~105℃溫度下烘至恒重。(烘干時(shí)間一般自溫度達(dá)到100℃~105℃算起不少于6小時(shí))。然后取出稱(chēng)量盒,加蓋后放進(jìn)干燥器內(nèi),使冷卻至室溫。 3、 從干燥器中取出稱(chēng)量盒,稱(chēng)取稱(chēng)量盒加干土的質(zhì)量(m2),準(zhǔn)確至0.01g,并將此質(zhì)量記入表格內(nèi)。 4、 本試驗(yàn)須進(jìn)行二次平行測(cè)定。 (三) 計(jì)算: 按下式計(jì)算含水量: W(%)=(m1-m2)/(m2-m3) 100% 計(jì)算至0.1% 式中:m1-m2 試樣中所含水的質(zhì)量; m2-m3 試樣土顆粒的質(zhì)量。 (四) 有關(guān)問(wèn)題說(shuō)明: 1、 含水量試驗(yàn)用的土應(yīng)在打開(kāi)土樣包裝后立即采?。ɑ蛑苯蝇F(xiàn)場(chǎng)取土),以免水份改變,影響結(jié)果。 2、 本試驗(yàn)須進(jìn)行平行測(cè)定,每組學(xué)生取兩次試樣測(cè)定含水量,取其算術(shù)平均值作為最后成果。但兩次試驗(yàn)的平行差值不得大于下列規(guī)定: 含水量(%) 允許平行差值(%) <40 1 ≥40 2 3、 稱(chēng)量盒中的濕試樣質(zhì)量稱(chēng)取后由實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)烘干,同學(xué)們?cè)?4小時(shí)以后抽時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)干試樣的質(zhì)量。 二、 密度試驗(yàn) 單位體積土的質(zhì)量稱(chēng)為土的密度。 密度的測(cè)定,對(duì)一般粘性土采用環(huán)刀法,如試樣易碎或難以切削成有規(guī)則的形狀時(shí)可采用蠟封法、灌水法和灌砂法等。本次試驗(yàn)采用環(huán)刀法。 (一) 儀器設(shè)備: 1、 環(huán)刀(內(nèi)徑60~80mm,高20mm,壁厚1.5~2.0mm) 2、 天平(稱(chēng)量500g以上,感量0.1g) 3、 直口削土刀、凡士林等。 (二) 試驗(yàn)步驟: 1、 取原狀土或按工程需要制備的重塑土,用切土刀整平其上下兩端(或用鋤頭平整土面),將環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林,刃口向下放在土樣整平的土面上。 2、 用切土刀將土樣上部修削成略大于環(huán)刀口徑的土柱,然后將環(huán)刀垂直均勻下壓,邊壓邊削,至土樣伸出環(huán)刀上口為止,削去環(huán)刀兩端余土并修平土面使與環(huán)刀口平齊。 3、 擦凈環(huán)刀外壁,稱(chēng)環(huán)刀加土的質(zhì)量(m1),準(zhǔn)確至0.1g。 4、 記錄環(huán)刀加土的質(zhì)量(m1)、環(huán)刀號(hào)數(shù)以及環(huán)刀的質(zhì)量(m2)和環(huán)刀的體積(V)。 5、 本試驗(yàn)須進(jìn)行二次平行測(cè)定。 (三) 計(jì)算: ρ=(m1-m2)/V g/cm3 式中:m1 環(huán)刀加土的質(zhì)量,g m2 環(huán)刀的質(zhì)量,g V 環(huán)刀的體積,cm3; (四)有關(guān)問(wèn)題的說(shuō)明: 1、 用環(huán)刀切試樣時(shí),環(huán)刀應(yīng)垂直均勻下壓,防止環(huán)刀內(nèi)試樣結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)。 2、 夏天室溫很高,為了防止稱(chēng)質(zhì)量時(shí)試樣中水份被蒸發(fā),影響試驗(yàn)結(jié)果,宜用塊玻璃片蓋住環(huán)刀上、下口稱(chēng)取質(zhì)量、但計(jì)算時(shí)必須扣除玻璃片的質(zhì)量。 3、 每組做兩次平行測(cè)定,平行差值不得大于0.03g/cm3,取算術(shù)平均值作為最后結(jié)果。 試驗(yàn)報(bào)告 含 水 量 試 驗(yàn) (酒精燃燒法) 工程名稱(chēng): 試驗(yàn)者: 試樣編號(hào): 計(jì)算者: 試驗(yàn)日期: 校核者: 稱(chēng)量盒號(hào) 稱(chēng)量盒質(zhì)量m0 (g) 盒+濕土質(zhì)量 m1 (g) 盒+干土質(zhì)量 m2 (g) 水質(zhì)量 m1-m2 (g) 干土質(zhì)量 m2-m0 (g) 含水量 W % 平均值 W % 備注 密 度 試 驗(yàn) 工程名稱(chēng): 試驗(yàn)者: 試樣編號(hào): 計(jì)算者: 試驗(yàn)日期: 校核者: 環(huán)刀編號(hào) 環(huán)刀質(zhì)量(g) 試樣體積V(cm3) 試樣與環(huán)刀總質(zhì)量(g) 試樣質(zhì)量(g) 濕密度(g/ cm3) 干密度(g/ cm3) 平均密度(g/ cm3) 備注 注:密度在1.6~2.2 g/ cm3之間 實(shí)驗(yàn)二 液限和塑限的測(cè)定 粘性土由于含水量不同,分別處于流動(dòng)狀態(tài)、可塑狀態(tài)、半固體狀態(tài)和固體狀態(tài)。液限是粘性土的可塑狀態(tài)與流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量。塑限是粘性土的可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水量。 A 實(shí)驗(yàn)要求 1、 由實(shí)驗(yàn)室提供經(jīng)過(guò)調(diào)拌浸潤(rùn)處理后的土樣,要求學(xué)生測(cè)定該土的液限和塑限。 2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料確定該土的類(lèi)別和天然綢度狀態(tài)。 3、 參觀液限、塑限聯(lián)合測(cè)定儀。 4、 在試驗(yàn)過(guò)程中注意觀察粘性土在不同含水量時(shí)土的物理狀態(tài)的變化情況。 B 實(shí)驗(yàn)方法 聯(lián)合測(cè)定法(一) (一)基本原理: 如果在平衡圓錐儀上加一能精確測(cè)量圓錐入土深度的顯示裝置,并利用電磁吸力代替手工提放圓錐,(圓錐儀的重量和錐角不變)然后,我們仿照液限試驗(yàn)方法可以測(cè)出同一種土的試樣在不同含水量時(shí)的錐體沉入深度。同時(shí)仍用搓條法測(cè)定塑限。通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)含水量與沉入深度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上具有良好的直線關(guān)系,而且用搓條法得到的塑限,基本上落在這條直線的相當(dāng)于圓錐沉入深度2mm的附近。這就是聯(lián)合測(cè)定法的理論基礎(chǔ)。下面介紹具體方法。 (二)試驗(yàn)方法: 儀器采用電磁式平衡圓錐儀,其他儀器設(shè)備和土樣制備方法均與常規(guī)液限試驗(yàn)相同。試驗(yàn)時(shí)將試樣調(diào)成三種不同含水量,分別裝入試杯內(nèi)用電磁式圓錐儀測(cè)得三個(gè)不同錐體沉入深度。為了提高試驗(yàn)精度,上述三個(gè)不同深度,最好控制在5~12mm之間,其間隔以2~3mm為宜。 將測(cè)定的三個(gè)含水量及相應(yīng)的三個(gè)深度點(diǎn)繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上,聯(lián)三點(diǎn)繪一直線,(如各測(cè)點(diǎn)不能聯(lián)成直線,可繪一視測(cè)的平均直線,但各測(cè)點(diǎn)與平均直線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的含水量之差不得超過(guò)1%)。將直線延長(zhǎng)。 在直線上取沉入深度為10mm和2mm的兩點(diǎn),此兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的含水量即分別為液限(Wl)和塑限(Wp) 四、聯(lián)合測(cè)定方法(二) 本試驗(yàn)的目的用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀聯(lián)合測(cè)定土的液限和塑限,其基本方法是:分別調(diào)制三種不同含水量的土樣,它們的含水量分別控制在液限、塑限之間和液限附近。應(yīng)用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)得錐體三個(gè)不同的入土深度h,在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)的h~W關(guān)系圖上描三點(diǎn),將三點(diǎn)連成一直線,在h~W圖上查與h=20mm所對(duì)應(yīng)的含水量W,即為所求的液限Wl。然后由Wl值在hp~Wl關(guān)系圖上查得相應(yīng)的hp值,再根據(jù)hp值在h~W圖上查得與hp相對(duì)應(yīng)的W值,即為所求的塑限Wp。 (一)儀器設(shè)備: 1、數(shù)碼式液塑限聯(lián)合測(cè)定儀。錐體重量1000.1g,錐角300.2。 2、天平:稱(chēng)量200g,感量0.01g; 3、其他:篩(孔徑0.5mm)、調(diào)土刀、調(diào)土皿、稱(chēng)量盒、研缽、烘箱、吸管、凡士林、蒸餾水等。 (二)試驗(yàn)步驟: 1、 取有代表性的天然含水量或風(fēng)干土樣進(jìn)行試驗(yàn)。如土中含有大于0.5mm的顆?;驃A雜物較多時(shí),可采用風(fēng)干土樣,用帶橡皮頭研杵研碎或用木棒在橡皮板上壓碎土塊。試樣必須反復(fù)研碎過(guò)篩,直至將可研碎的土塊全部通過(guò)0.5mm的篩為止。取篩下土樣用三皿法或一皿法進(jìn)行制樣: ① 三皿法:用篩下土樣200g左右分開(kāi)放入三個(gè)盛土皿中,用吸管加入不同數(shù)量的蒸餾水或自來(lái)水,土樣含水量分別控制在液限、塑限以上和它們的中間狀態(tài)附近。用調(diào)土刀調(diào)勻,蓋上濕布,放置18h以上。 ② 一皿法:取篩下土樣100g左右,放入一個(gè)土皿中,按三皿法加水、調(diào)土、悶土,唯土樣的含水量控制在塑限以上,按步驟二至四條進(jìn)行第一點(diǎn)入土深度和含水量測(cè)定。然后依次加水 ,按上述方法進(jìn)行第二點(diǎn)和第三點(diǎn)含水量和入土深度測(cè)定,該兩點(diǎn)土樣的含水量應(yīng)分別控制在液限、塑限中間狀態(tài)和液限附近,但加入后要充分?jǐn)嚢杈鶆?,分層裝入土樣試杯,用力壓密,使空氣逸出。對(duì)于較干的土樣,應(yīng)先充分搓揉用調(diào)土刀反復(fù)壓實(shí)。試杯裝滿后,刮成與杯口平齊。 2、 接通電源,調(diào)平機(jī)身、打開(kāi)開(kāi)關(guān),提上錐體(此時(shí)數(shù)碼顯示應(yīng)為零)。錐頭上涂上少許凡士林。將裝好土樣的試杯放在升降座上,轉(zhuǎn)動(dòng)升降旋鈕,試杯徐徐上升,土樣表面和錐尖剛好接觸時(shí),指示燈亮,停止轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕,錐體立刻自行下沉,8秒鐘自動(dòng)停止下落,數(shù)碼管上顯示錐入深度。記錄讀數(shù)h1。按動(dòng)復(fù)位按鈕,錐體復(fù)位,讀數(shù)顯示為零。 3、 改變錐尖與土體接觸位置(錐尖兩次錐入位置距離不小于1cm);重復(fù)步驟二,得錐尖深度h2。h1、h2允許誤差為0.5mm,否則應(yīng)重作。取h1、h2平均值作為該點(diǎn)的錐入深度h。 4、 去掉錐尖入土處的凡士林,取10g以上的土樣兩個(gè),分別放入稱(chēng)量盒內(nèi),稱(chēng)重(準(zhǔn)確至0.01g),測(cè)定其含水量Wl、W2(計(jì)算到0.1%)。計(jì)算含水量平均值W。 5、 重復(fù)第二至四步驟,對(duì)其他兩個(gè)含水量土樣進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)其錐入深度忽然含水量。 (三)成果整理 1、 在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上,以含水量W為橫坐標(biāo),錐入深度h為縱坐標(biāo),點(diǎn)繪三個(gè)不同含水量的h~W圖,連此三點(diǎn),應(yīng)呈一條直線。如三點(diǎn)不在同一直線上,可用較高含水量的點(diǎn)和通過(guò)其余兩點(diǎn)的重心處一點(diǎn)連成直線。 2、 在h~W圖上,查得縱坐標(biāo)入土深度h=20mm所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)的含水量W,即為該土樣的液限Wl。 3、 根據(jù)液限Wl,通過(guò)液限與塑限時(shí)入土深度的關(guān)系曲線,查得hp,再由圖求出入土深度為hp時(shí)所對(duì)應(yīng)的含水量,即為該土樣的塑限Wp。查Wl~ hp關(guān)系圖時(shí),須先通過(guò)簡(jiǎn)易鑒別法(若為砂土則搓不成條或能搓成大于2.5mm的土條,手摸濕土有砂感,無(wú)干強(qiáng)度或甚微,無(wú)韌性等。詳件見(jiàn)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》,把砂性土和非砂性土區(qū)別開(kāi)來(lái),再按這兩大組分別采用相應(yīng)的Wl~ hp關(guān)系曲線。對(duì)于非砂性土,用雙曲線確定hp值;對(duì)砂性土,則用組合曲線(由雙曲線和正交三次多項(xiàng)式曲線做配成, C 預(yù)習(xí)問(wèn)題 1、 什么是液限、塑限?測(cè)定土的液限和塑限有什么用處? 2、 什么是液性指數(shù)?液性指數(shù)的大小反映什么問(wèn)題? 3、 要知道某種粘性土的天然稠度狀態(tài)必須要做哪幾個(gè)試驗(yàn)? 試驗(yàn)二 試驗(yàn)報(bào)告 試樣號(hào) 水分質(zhì)量(g) 干土質(zhì)量(g) 含水量(%) 入土深度 hi (mm) 圓錐入土平均 深度h (mm) 液限 塑限 塑性指數(shù) IP 土名 注:1.在h~圖上,查得縱坐標(biāo)入土深度h=2mm所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)的含水量,即為該土 樣的塑限。 2.在h~W圖上,查得縱坐標(biāo)入土深度h=20mm所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)的含水量W,即為該土 樣的液限。 圓錐入土深度h與含水量關(guān)系圖 實(shí)驗(yàn)三 壓縮試驗(yàn) 土的壓縮是土體在荷重作用下產(chǎn)生變形的過(guò)程。壓縮試驗(yàn)的目的是測(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力或孔隙比和壓力的關(guān)系曲線。并根據(jù)孔隙比和壓力關(guān)系曲線(e~p曲線)計(jì)算出壓縮系數(shù)和壓縮模量等土的壓縮性指標(biāo),以使判斷土的壓縮性和計(jì)算基礎(chǔ)沉降時(shí)用。此外由飽和粘性土的壓縮試驗(yàn)也可得到在某一壓力下變形與時(shí)間的關(guān)系曲線,從而估算土的固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)。 壓縮試驗(yàn)通常只用于粘性土,由于砂土的壓縮性較小,且壓縮過(guò)程需要也很短,故一般不在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行砂土的壓縮試驗(yàn)。 壓縮試驗(yàn)可根據(jù)工程要求用原狀土或制備成所需要狀態(tài)的擾動(dòng)土??刹捎贸K俜ɑ蚩焖俜?。本試驗(yàn)主要采用非飽和的擾動(dòng)土樣、并按常速法步驟進(jìn)行,但為了能在實(shí)驗(yàn)課的規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成試驗(yàn),所以要適當(dāng)縮短加荷間隔(具體時(shí)間間隔由教師決定)。 A 實(shí)驗(yàn)要求 (1)實(shí)驗(yàn)室提供土樣一塊,要求學(xué)生在側(cè)限壓縮儀中測(cè)定土的壓縮性,繪制該土的壓縮曲線(e~p曲線)。 (2)求出α1-2和Es1-2.并判斷該土樣的壓縮性。 (3)仔細(xì)觀察土變形與時(shí)間關(guān)系這一重要特征。(可以繪制出每一級(jí)荷載作用下的S~t曲線) B 實(shí)驗(yàn)方法 粘性土的壓縮試驗(yàn)。 (一) 儀器設(shè)備 1、 小型固結(jié)儀; 2、 百分表:量程10mm,精度0.01mm; 3、 容重試驗(yàn)和含水量試驗(yàn)所需要的儀器設(shè)備; 4、 秒表和儀器變形量校正表等。 (二) 試驗(yàn)步驟 1、 由實(shí)驗(yàn)室提供制備好的擾動(dòng)土樣一個(gè)。 2、 從壓縮儀容器中取出環(huán)刀,按容重試驗(yàn)方法切取試樣,并取土留作測(cè)含水量。如系原狀土樣、切土的方向應(yīng)與天然地層中的上下方向一致。稱(chēng)環(huán)刀和試樣合重,扣除環(huán)刀重后即得濕試樣重(g)并計(jì)算出土的容重。 3、 用切取試樣時(shí)修下的土測(cè)定含水量(w),平行作兩次試驗(yàn),取算術(shù)平均值; 4、 在壓縮儀容器底座內(nèi),放置一塊略大于環(huán)刀的潔凈而濕潤(rùn)的透水石,將切取的試樣連同環(huán)刀一起(注意:刀口向下)放在透水石上,再在試樣上按圖依次放上護(hù)環(huán)以及與試樣面積相同的潔凈而濕潤(rùn)的透水石、傳壓活塞和鋼珠。安裝好后待用。 5、 檢查加壓設(shè)備是否靈活。然后平衡加壓部分(此項(xiàng)工作由實(shí)驗(yàn)室代做)。 6、 將安裝好的壓縮儀容器放在框架內(nèi)橫梁下,使橫梁與球柱接觸后,插入活塞桿,再裝上百分表使其接觸活塞桿頂面,并調(diào)節(jié)其伸長(zhǎng)距離不小于8mm(注意檢查百分表是否靈活和垂直)。讀百分表讀數(shù)(為初讀數(shù)R)后即可進(jìn)行試驗(yàn)。 7、 輕輕施加第一級(jí)荷載0.05Mpa,并開(kāi)動(dòng)秒表,開(kāi)始計(jì)時(shí); 8、 可按下列時(shí)間測(cè)記讀數(shù):15、1、2、10、20、60、120、23小時(shí)直至試樣沉降穩(wěn)定為止。穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為百分表讀數(shù)每小時(shí)變化不超過(guò)0.01mm。因時(shí)間關(guān)系可按教師指定的時(shí)間讀數(shù)。讀數(shù)精確到0.01mm; 9、 記下穩(wěn)定讀數(shù)后,用同樣的方法施加第二、三、四、五級(jí)荷載(分別為0.1Mpa、0.2 Mpa、0.3 Mpa、0.4 Mpa),記錄各級(jí)壓力下試樣變形穩(wěn)定的百分表讀數(shù)(R、R、R、R、R); 10、 試驗(yàn)結(jié)束后,必須先卸除百分表,然后卸掉砝碼,升起加壓框,移出壓縮儀容器,取出試樣等各部件。最后擦洗干凈儀器設(shè)備。 (三) 成果整理 1、 按下式計(jì)算試驗(yàn)前孔隙比e e0=Gs (1+W0) ρw/ρ0-1 式中: Gs土粒比重 ρw水的密度,一般所?。?g/cm3 W0試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的含水量% ρ0試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的密度,g/cm3 2、 計(jì)算試樣在任一級(jí)壓力P作用下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量,Si Si=Ri-Sie 式中: Ri 試樣在任一級(jí)壓力Pi作用下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量(mm) Sie 各級(jí)荷載下儀器變形量(mm) 3、 按下式計(jì)算各級(jí)壓力下試樣變形穩(wěn)定時(shí)的孔隙比ei ei=e0-Si/h0(1+e0) 式中: Si 試樣在任一級(jí)壓力P作用下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量 e0 試樣在試驗(yàn)前的孔隙比 h0 試樣在試驗(yàn)前的初始高度 4、 以P為橫坐標(biāo),e為縱坐標(biāo),繪制壓縮曲線(e~p曲線) 5、 計(jì)算壓縮系數(shù)α1-2 α1-2=(e1-e2)/(P2-P1) (四)有關(guān)問(wèn)題說(shuō)明: 1、 試樣的土粒比重、含水量、密度由實(shí)驗(yàn)室測(cè)定后提供。 2、 試驗(yàn)前練習(xí)百分表的讀數(shù)方法,防止讀數(shù)錯(cuò)誤而無(wú)法獲得試驗(yàn)結(jié)果。 3、 每組做一個(gè)試樣,每人獨(dú)立完成試驗(yàn)報(bào)告,不得抄襲,可以相互校核。 C 指示和建議 1、 預(yù)習(xí)時(shí)建議到實(shí)驗(yàn)室詳細(xì)了解側(cè)限壓縮儀和加力設(shè)備的構(gòu)造。 2、 繪制壓縮曲線時(shí),注意選用適當(dāng)?shù)谋壤撸ㄖ饕强v坐標(biāo))。 D 預(yù)習(xí)問(wèn)題 1、 做壓縮試驗(yàn)的目的是什么?聯(lián)系具體工程問(wèn)題去思考。 試驗(yàn)報(bào)告 工程名稱(chēng): 試驗(yàn)者: 試樣編號(hào): 計(jì)算者: 試驗(yàn)日期: 校核者: 含水量W(%) 試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 試樣面積A(mm2) 密度(g/ cm3) 試樣起始高度 h0(mm) 土粒比重 試樣起始孔隙比e0 垂直荷載(Mpa) 0.1 0.2 0.3 0.4 初讀數(shù)(百分表) 1' 2' 8' 10' 總變形量(mm) 儀器變形量(mm) 試樣總變形量(mm) 試驗(yàn)結(jié)束后試樣孔隙比ei 1~2級(jí)壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)a1-2 壓縮曲線成果 e 壓力Pi 空隙比 ei 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 P( Mpa) e---p 壓縮曲線 實(shí)驗(yàn)四 剪切試驗(yàn) 剪切試驗(yàn)的目的是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),即土的內(nèi)摩擦角φ和粘聚力C。 目前測(cè)定抗剪強(qiáng)度的方法和相應(yīng)的儀器種類(lèi)很多,現(xiàn)將常用的幾種簡(jiǎn)述如下: 1、 直接剪切試驗(yàn):它是一種測(cè)定土抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。通常采用四個(gè)試樣,在直接剪切儀上分別在不同的垂直壓力P下,施加水平剪切力,試樣在規(guī)定的受剪面上進(jìn)行剪切,求得土樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力τf,然后繪制剪應(yīng)力τf和垂直壓力P的關(guān)系曲線即抗剪強(qiáng)度曲線。直接剪切儀又分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式。本次實(shí)驗(yàn)是用應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行快剪試驗(yàn)。 2、 三軸剪切試驗(yàn):通常用3~4個(gè)圓柱形試樣,分別在三軸剪力儀上施加不同的恒定周?chē)鷫毫Γ葱≈鲬?yīng)力σ3),然后再施加軸向壓力[即主應(yīng)力差(σ1-σ3)],使土樣中的剪應(yīng)力逐漸增大,直至試樣剪切破壞。然后根據(jù)摩爾—庫(kù)侖理論求得該土的抗剪強(qiáng)度曲線。 A 試驗(yàn)要求 1、 由學(xué)生取土制備土樣,要求用快剪法在直接剪切儀中測(cè)定該土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),內(nèi)摩擦角φ和粘聚力C。 2、 參觀三軸剪力儀。 B 試驗(yàn)方法 應(yīng)變控制式直剪儀快剪法。 (一) 儀器設(shè)備: 1、 應(yīng)變控制式直剪儀; 2、 百分表:量程10mm;精度0.1mm; 3、 切試樣的用具等。 應(yīng)變控制式直接剪切儀,它的主要特點(diǎn)是剪切力(水平力)是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使軸向前移動(dòng)而推動(dòng)底座施加給下盒,剪力的數(shù)值是利用測(cè)力環(huán)測(cè)出(測(cè)力環(huán)是一個(gè)鋼環(huán),事先已知每單位變形時(shí)所受的壓力,故在試驗(yàn)時(shí)用百分表測(cè)得測(cè)力環(huán)徑向變形數(shù)值即可算出所受的應(yīng)力值)。本儀器對(duì)粘性土和砂性土均適用。 (二) 試驗(yàn)步驟: 1、 試樣制備:根據(jù)工程需要,從原狀土或制備成所需狀態(tài)的擾動(dòng)土中用環(huán)刀切四個(gè)試樣。如系原狀土樣,切試樣方向應(yīng)與土在天然地層中的上下方向一致。為了檢驗(yàn)四個(gè)試樣土質(zhì)的不均勻性,應(yīng)分別測(cè)定四個(gè)試樣的密度和含水量。四個(gè)試樣的密度差值不宜大于0.03g/ cm3。(本次試驗(yàn)中,此項(xiàng)檢驗(yàn)工作省略) 2、 在下剪切盒內(nèi)順次放入透水石和蠟紙(或塑料紙),然后用插銷(xiāo)將上、下剪切盒固定好。 3、 將帶試樣的環(huán)刀刃口向上,對(duì)準(zhǔn)剪切盒口,將試樣從環(huán)刀內(nèi)推入剪切盒中,順次放上蠟紙和透水石各一。然后放上活塞、鋼球、裝上垂直加壓設(shè)備(暫勿加砝碼)。 4、 在測(cè)力環(huán)上安裝百分表。百分表的測(cè)桿應(yīng)平行于測(cè)力環(huán)受力的直徑方向,調(diào)整百分表使其指針在某一整數(shù)上(即長(zhǎng)針指零,并作為起始零讀數(shù))。 5、 慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,至上剪切盒支腿與測(cè)力環(huán)鋼球之間恰好接觸時(shí)(即測(cè)力環(huán)中百分表指針剛開(kāi)始觸動(dòng)時(shí))為止。 6、 在試樣上施加垂直荷載。按第一個(gè)試樣上應(yīng)加的垂直壓力(0.1Mpa)施加垂直荷載。 7、 拔出固定插銷(xiāo)。開(kāi)動(dòng)秒表,同時(shí)以每分鐘3~12轉(zhuǎn)的速度均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,進(jìn)行剪切。當(dāng)測(cè)力環(huán)中百分表指針不再前進(jìn)而出現(xiàn)后退或剪切變形量達(dá)試樣直徑的1/15~1/10時(shí),認(rèn)為試樣已經(jīng)剪損,記錄百分表指針最大讀數(shù)(代表峰值抗剪強(qiáng)度),用0.01mm作單位,估讀至0.001mm。(即百分表上大度盤(pán)的格做單位,估讀至0.1格)。 8、 反轉(zhuǎn)手輪,卸除垂直荷載和加壓設(shè)備,取出已剪損的試樣,刷凈剪切盒,裝入第二個(gè)試樣。 9、 第二、三、四個(gè)試樣分別施加0.2、0.3、0.4Mpa垂直壓力后按同樣步驟進(jìn)行試驗(yàn)。 (三)成果整理 1、 計(jì)算每個(gè)試樣在一定的垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度(τf): τf =CR 式中:R 該試樣在剪損時(shí)的百分表最大讀數(shù)(單位:0.01mm); C 測(cè)力環(huán)校正系數(shù),Mpa/0.01mm。(由實(shí)驗(yàn)室提供); τf 抗剪強(qiáng)度,Mpa 2、 繪制抗剪強(qiáng)度曲線 以垂直壓力P為橫坐標(biāo),抗剪強(qiáng)度τf為縱坐標(biāo),將四個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)繪在圖上,畫(huà)一視測(cè)的平均直線,若各點(diǎn)不在一條近似的直線上,可按相鄰的三點(diǎn)連接成兩個(gè)三角形,分別求出兩個(gè)三角形的重心,然后將兩重心點(diǎn)連成一直線,即為抗剪強(qiáng)度曲線。 3、 確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 抗剪強(qiáng)度曲線在τf軸上的截距即為粘聚力C,精確至0.1Mpa,其傾角即為內(nèi)摩擦角φ,精確至0.1度。 (四)有關(guān)問(wèn)題說(shuō)明: 1、 開(kāi)始剪切之前,千萬(wàn)不能忘記必須先拔去插銷(xiāo)。否則,測(cè)力環(huán)被壓斷,插銷(xiāo)被剪彎,儀器即損壞。 2、 加砝碼時(shí),應(yīng)將砝碼上的缺口彼此錯(cuò)開(kāi),防止砝碼一齊倒下壓傷腳。 3、 如果時(shí)間允許,同學(xué)們可在四個(gè)試樣中選定一個(gè)試樣,在剪切過(guò)程中手輪每轉(zhuǎn)一圈測(cè)記百分表讀數(shù)一次,直至剪損。由手輪轉(zhuǎn)數(shù)和百分表讀數(shù)計(jì)算出手輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)的剪變形和剪應(yīng)力。 剪變形 λ(mm)=0.2n-R 剪應(yīng)力 τ(Mpa)=CR 式中: n 手輪轉(zhuǎn)數(shù) 0.2 手輪每轉(zhuǎn)一圈推動(dòng)軸前進(jìn)的距離 C、R 意義同前 以τ為縱坐標(biāo),λ為橫坐標(biāo),繪制τ~λ關(guān)系曲線。 4、 每組做四個(gè)試樣,每人交試驗(yàn)報(bào)告一份。 C 指示和建議 1、 預(yù)習(xí)時(shí)建議到實(shí)驗(yàn)室觀看儀器構(gòu)造。 2、 切取試樣和推試樣入盒時(shí)都要特別細(xì)心。 3、 必須事先記住試驗(yàn)步驟,試驗(yàn)時(shí)分好工,各人嚴(yán)守崗位,互相配合,動(dòng)作應(yīng)迅速準(zhǔn)確,不允許臨時(shí)一邊看指示一邊慢慢進(jìn)行操作。 D 預(yù)習(xí)問(wèn)題 1、 什么情況下要做剪切試驗(yàn),求出φ、C值? 2、 φ和C的來(lái)源是什么?土的抗剪強(qiáng)度的大小與哪些因素有關(guān)? 3、 三軸儀與直剪儀的主要區(qū)別在哪里?各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)? 試驗(yàn)報(bào)告 儀器編號(hào) 試樣面積(cm2) 垂直壓力P( Mpa) 0.1 0.2 0.3 0.4 百分表最大讀數(shù)R(0.01mm) 測(cè)力環(huán)校正系數(shù)C(Mpa/0.01mm) 峰值抗剪強(qiáng)度τf(Mpa) σ-τf 關(guān)系曲線 τf(Mpa) 抗剪強(qiáng)度曲線 Ф= C= 0 0.1 0.2 0.3 0.4- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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