实验一、颗粒大小分析试验（比重计法）

实验一、颗粒大小分析试验（比重计法） 实验一、颗粒大小分析试验(比重计法) 颗粒大小分析试验是测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明确颗粒大小分布情况，供土的分类与概略判断土的工程性质及选料之用。根据土的颗粒大小及级配情况常用的方法有筛分法与比重计法，筛分法适用于分析粒径大于0.074mm的土;比重计法适用于粒径小于0.074mm的土。当土中兼有上述两类粒径时，则应联合使用筛析法与比重计法。 一、基本原理 密度计法是静水沉降分析法的一种，只适用于粒径小于0.075mm的土样。密度计法是将一定量的土样(粒径<0.075mm)放在量筒中，然后加纯水，经过搅拌，使土的大小颗粒在水中均匀分布，制成一定量的均匀浓度的土悬液(1000mL)。静止悬液，让土粒沉降，在土粒下沉过程中，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。 二、仪器设备 1、密度计 目前通常采用的密度计有甲、乙两种，这两种密度计的制造原理及使用方法基本相同,但密度计的读数所表示的含义则是不同的，甲种密度计读数所表示的是一定量悬液中的干土质量;乙种密度计读数所表示的是悬液比重。 (1)甲种密度计，刻度单位以在20ºC时每1000mL悬液内所含土质量的克数来表示，刻度为-5,50，最小分度值为0.5。 (2)乙种密度计，刻度单位以在20ºC时悬液的比重来表示，刻度为0.995,1.020，最小分度值为0.0002。 2、量筒2个:容积1000mL; 3、三角烧瓶:容积500ml 4、煮沸设备:电热器、锥形烧瓶; 5、分散剂:4%六偏磷酸钠或25%氨水; 6、其他:搅拌棒、温度计、研钵、秒表、烧杯、瓷皿、天平等。 三、操作步骤 1、密度计的校正 密度计在制造过程中, 其浮泡体积及刻度往往不易准确, 况且, 密度计的刻度是以20:C的纯水为标准的。由于受实验室多种因素的影响，密度计在使用前应对刻度、弯液面、土粒沉降距离、温度、分散剂等的影响进行校正。 (1)土粒沉降距离校正 1 土粒有效沉降距离计算 见各比重计 (2)刻度及弯液面校正 试验时密度计的读数应以弯液面的上缘为准，而密度计制造时其刻度是以弯液面的下缘为准(图1-3)，因此应对密度计刻度及弯液面进行校正。将密度计放入20ºC纯水中，此时密度计上弯液面的上、下缘的读数之差即为弯液面的校正值。因弯液面上缘刻度永远大于下缘刻度，故此值永远为正。某些密度计出厂时已注明以弯液面上缘为准，即校正值为零。 (3)温度校正 密度计刻度是在20ºC时刻制的, 但试验时的悬液温度不一定恰好等于20ºC, 而水的密度变化及密度计浮泡体积的膨胀，会影响到密度计的准确读数，因此需要加以温度校正。密度计读数温度校正值表1查得 (4)分散剂校正 为了使悬液充分分散，常加一定量的分散剂，悬液的密度则比原来的增大，因此应考虑分散剂对密度计读数的影响。具体方法是:将量筒内1000mL的纯水恒温至20ºC, 先测出密度计在20ºC纯水中的读数, 然后再加试验时采用的分散剂, 用搅拌器在量筒内沿整个深度上下搅拌均匀, 并将密度计放入溶液中测记密度计读数, 两者之差, 即为分散剂校正值。 (5)土粒比重校正 密度计刻度系假定悬液内土粒的比重为2.65制作的，若试验时土粒的比重不是2.65，则必须加以正，甲、乙两种密度计的比重校正值可由表2查得。 表1 温度校正值 悬液 悬液 悬液 甲种密度计乙种密度计温甲种密度计乙种密度计温甲种密度计乙种密度计温 温度校正值 度校正值 温度校正值 度校正值 温度校正值 度校正值 温度(?) 温度(?) 温度(?) 10.0 -2.0 -0.0012 17.0 -0.8 -0.0005 24.0 1.3 0.0008 10.5 -1.9 -0.0012 17.5 -0.7 -0.0004 24.5 1.5 0.0009 11.0 -1.9 -0.0012 18.0 -0.5 -0.0003 25.0 1.7 0.0010 11.5 -1.8 -0.0011 18.5 -0.4 -0.0003 25.5 1.9 0.0011 12.0 -1.8 -0.0011 19.0 -0.3 -0.0002 26.0 2.1 0.0013 12.5 -1.7 -0.0010 19.5 -0.1 -0.0001 26.5 2.2 0.0014 13.0 -1.6 -0.0010 20.0 0 0 27.0 2.5 0.0015 13.5 -1.5 -0.0009 20.5 0.1 0.0001 27.5 2.6 0.0016 14.0 -1.4 -0.0009 51.0 0.3 0.0002 28.0 2.9 0.0018 14.5 -1.3 -0.0008 21.5 0.5 0.0003 28.5 3.3 0.0019 15.0 -1.2 -0.0008 22.0 0.6 0.0004 29.0 3.3 0.0021 15.5 -1.1 -0.0007 22.5 0.8 0.0005 29.5 3.5 0.0022 2 16.0 -1.0 -0.0006 23.0 0.9 0.0006 30.0 3.7 0.0023 16.5 -0.9 -0.0006 23.5 1.1 0.0007 表2 土粒比重校正值 土粒比重 2.50 2.52 2.54 2.56 2.58 2.60 2.62 2.64 2.66 甲种密度计 1.038 1.032 1.027 1.022 1.017 1.012 1.007 1.002 0.998 校正值 乙种密度计 1.666 1.658 1.649 1.641 1.632 1.625 1.617 1.609 1.603 土粒比重 2.68 2.70 2.72 2.74 2.76 2.78 2.80 2.82 2.84 甲种密度计 0.993 0.989 0.985 0.981 0.977 0.973 0.969 0.965 0.961 校正值 乙种密度计 1.595 1.588 1.581 1.575 1.568 1.562 1.556 1.549 1.543 2、处理土样及制备悬液 (1) 取代表性试样200,300g, 风干并测定试样的风干含水率，放入研钵中，用带橡皮头的研棒研散。 (2) 称风干试样30g，倒入500mL锥形瓶，注入纯水200ml, 浸泡过夜。 (3) 将盛土液的锥形瓶稍加摇晃后放在煮沸设备上进行煮沸，煮沸时间宜为40min。 (4) 将冷却后的悬液全部冲入烧杯中，用带橡皮头研棒研磨;静止约1min，将上部悬液倒在0.075mm洗筛上，经漏斗注入1000mL的大量筒内，遗留杯底沉淀物用橡皮头研棒研散，再加适量纯水搅拌，倒出上部悬液过筛入量筒内。如此反复，直至悬液澄清后将烧杯中全部试样过筛，冲洗干净;将筛上砂粒移入蒸发皿内，烘干后，按试验一步骤2过筛称量，并计算各粒组百分含量。 (5) 在大量筒中加入4%浓度的六偏磷酸钠10mL，再注入纯水至1000mL。 (6)将搅拌器放入量筒中，沿悬液深度上下搅拌1min，使土粒完全均布到整个悬液中。注意搅拌时勿使悬液溅出量筒外。 (7)取出搅拌器，同时立即开动秒表，将密度计放入悬液中，测记0.5、1、2、5、15、30、60、120和1440min时的密度计读数，并测定其相应的悬液温度。根据试验情况或实际需要，可增加密度计读数次数，或缩短最后一次读数时间。 (8) 每次读数时均应在预定时间前10,20s将密度计徐徐放入悬液中部，不得贴近筒壁，并使密度计竖直，还应在近似于悬液密度的刻度处放手，以免搅动悬液。 (9) 密度计读数以弯液面上缘为准。甲种密度计应准确至0.5, 估读至0.1;乙种密度计应准确至0.0002, 估读至0.0001。每次读数完毕，立即取出密度计，放入盛有清水的量筒中。 (10) 测定悬液温度，应准确至0.5ºC。 五、计算及绘图 3 1、计算颗粒直径: 4180010，LL,d==，K(G-G)gtt,S,,t0 式中，d——土颗粒粒径，mm; ,6,——水的动力粘滞系数(kPa?s×10); Gs——土粒比重; G—— tºC 时水的比重; wt 3ρ——4ºC时纯水的密度，g/cm; w0 L——某一时间t内土粒沉降距离，cm; t ——土粒下沉时间，s; 2g——重力加速度(cm/s); K——粒径计算系数，与悬液温度和土粒比重有关，可由表3查得。 表3 粒径计算系数K值表 温度 土粒比重G s 2.45 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 t (?) 5 0.1385 0.1360 0.1399 0.1318 0.1298 0.1279 0.1261 0.1243 0.1226 6 0.1365 0.1342 0.1320 0.1299 0.1280 0.1261 0.1243 0.1225 0.1208 7 0.1344 0.1321 0.1300 0.1280 0.1260 0.1241 0.1224 0.1206 0.1189 8 0.1324 0.1302 0.1281 0.1260 0.1241 0.1223 0.1205 0.1188 0.1182 9 0.1305 0.1283 0.1262 0.1242 0.1224 0.1205 0.1187 0.1171 0.1164 10 0.1288 0.1267 0.1247 0.1227 0.1208 0.1189 0.1173 0.1156 0.1141 11 0.1270 0.1249 0.1229 0.1209 0.1190 0.1173 0.1156 0.1140 0.1124 12 0.1253 0.1232 0.1212 0.1193 0.1175 0.1157 0.1140 0.1124 0.1109 13 0.1235 0.1214 0.1195 0.1175 0.1158 0.1141 0.1124 0.1109 0.1094 14 0.1221 0.1200 0.1180 0.1162 0.1149 0.1127 0.1111 0.1095 0.1080 15 0.1205 0.1184 0.1165 0.1148 0.1130 0.1113 0.1096 0.1081 0.1067 16 0.1189 0.1169 0.1150 0.1132 0.1115 0.1098 0.1083 0.1067 0.1053 17 0.1173 0.1154 0.1135 0.1118 0.1100 0.1085 0.1069 0.1047 0.1039 18 0.1159 0.1140 0.1121 0.1103 0.1086 0.1071 0.1055 0.1040 0.1026 19 0.1145 0.1125 0.1108 0.1090 0.1073 0.1058 0.1031 0.1088 0.1014 20 0.1130 0.1111 0.1093 0.1075 0.1059 0.1043 0.1029 0.1014 0.1000 21 0.1118 0.1099 0.1081 0.1064 0.1043 0.1033 0.1018 0.1003 0.0990 22 0.1103 0.1085 0.1067 0.1050 0.1035 0.1019 0.1004 0.0990 0.0977 23 0.1091 0.1072 0.1055 0.1038 0.1023 0.1007 0.0993 0.0979 0.0966 24 0.1078 0.1061 0.1044 0.1028 0.1012 0.0997 0.0982 0.0960 0.0956 25 0.1065 0.1047 0.1031 0.1014 0.0999 0.0984 0.0970 0.0957 0.0943 26 0.1054 0.1035 0.1019 0.1003 0.0988 0.0973 0.0959 0.0945 0.0933 27 0.1041 0.1024 0.1007 0.0992 0.0977 0.0962 0.0948 0.0935 0.0923 4 28 0.1032 0.1014 0.0998 0.0982 0.0967 0.0953 0.0939 0.0926 0.0913 29 0.1019 0.1002 0.0986 0.0971 0.0956 0.0941 0.0928 0.0914 0.0903 30 0.1008 0.0991 0.0975 0.0960 0.0945 0.0931 0.0918 0.0905 0.0893 2、小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比计算: (1) 甲种比重计 100XCm,，，,(RnC)stDmd 2.65,,,,S20C,，s,2.65,,S,20 式中，X——小于某粒径的试样质量的百分比，,; m——土样干质量，g; d C——土粒比重校正值, 查表1-2; s R ——甲种密度计读数; m——悬液温度校正值，查表1-1; t n ——弯液面校正值; ,S ——土粒密度，g/cm3 CD为分散剂校正值。 (2) 乙种比重计 100V,,,,,,,,，，,XCmnC(R1),,StD,20md ,CS式中，——土粒比重校正值，查表2; ,R——乙种密度计读数; ,mt——悬液温度校正值，查表1; ,n——弯液面校正值; ,CD——分散剂校正值; Vx——悬液体积(,1000mL); 3——20?时纯水的密度，取0.9982g/cm。 ,,20 3、在半对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线，求不均匀系数C和曲率系数C，说uc明该土的均一性。 必须指出的是, 当试样中既有小于0.075mm的颗粒, 又有大于0.075mm的颗粒, 需进行密度计法和筛析法联合分析时, 应考虑到小于0.075mm的试样质量占试样总质量的百分比, 即应将按式(1-4)或式(1-5)所得的计算结果, 再乘以小于0.075mm的试样质量占试样总质量的百分数, 然后再分别绘制密度计法和筛析法所得的颗粒大小分布曲线, 并将两段曲线连成一条平滑的曲线。 5 4、记录 颗粒分析试验记录表(密度计) 工程编号 试验者 土样编号 湿土质量 含水率 干土质量 土粒比重 比重校正值 弯液面校正值 试验下沉时间t悬液温度比重计土粒落距粒径d(mm) 小于某粒径的土质量百RR+m+n-C M=D 时间 (min) T(?) 读数R 分数(%) L(cm) 结果分析: 5、绘制曲线图 见下页 6 思考题 1、加分散剂和煮沸的目的是什么 2、比重计的读数时间间隔为什么前短后长, 3、取土样进行试验，比重计法一般采用30克土，太多货太少对实验有什么影响 7 试验二、界限含水率试验 细粒土由于含水量不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土由可塑状态转入到流动状态的界限含水量，塑限是细粒土由半固态转入到可塑状态的界限含水量，缩限是细粒土从半固体状态继续蒸发水分过渡到固体状态时提及不再收缩的含水量。各项含水量的测定按含水量试验的烘箱法进行。 A、搓滚法塑限试验 一、仪器设备:毛玻璃板、天平、铝盒、烘箱、烘箱、调土碗、调土刀、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒。 二、操作步骤: (1)选取具有代表性的天然含水量土样或风干土样，用研材研碎土样或压碎过0.5mm的筛，取过筛土样约100g放入调土碗中，加水调拌、浸润，加纯水拌和，浸润静置过夜。 (2)为使试验前试样的含水率使其含水量接近塑限;可将试样在手中捏揉至不粘手，或用吹风机稍微吹干，然后将试样捏扁，如出现裂缝，表示含水率已经接近塑限。然后取接近塑限的试样一小块，用手掌在毛玻璃上轻轻搓滚，手掌均匀施力于土条，不得使土条在毛玻璃上无力滚动。土条长度不宜超过手掌宽度。在任何情况下，土条不得产生中空现象。 (3)当土条搓至直径为3mm时，土条产生裂缝或开始断裂，此时土样达到塑限。当土条搓至3mm仍未发生裂缝或断裂，表示土含水量高于塑限;若土条搓至大于3mm时就产生裂缝或断裂，则表示含水量低于塑限。在这两种情况下，都应对土样重新进行调制后再进行试验，直至合格为止; (4)取合格的土条放入空铝盒中，随即盖紧盒盖，待收集3,5g合格的土条后，测定含水率，即得该土塑限; (5)塑限计算 ()()m+m-m+m00s ,，100=p()m+m-m0s0 ,p式中 ——塑限，% m——湿土质量，g ms——干土质量，g m0——盒重，g 8 液限试验 一、仪器设备:76g锥式流限仪锥仪、天平(感量0.01g)、铝盒、调土碗、调土刀、滴管、研钵 二、操作步骤 (1)液限试验原则上应采用天然含水率的土样进行制备;取代表性的天然含水率的土样200g左右，放在调土碗中，加蒸馏水调成均匀浓糊状，静置一段时间(时间长短可根据天然含水率大小而定); (2)取浸润好的土样放入调土碗中调拌均匀后，取少量调好的土放在调土刀上(约1.5cm)，把圆锥擦净，抹一薄层凡士林油，对准土，当锥尖与土样表面接触时，松开手指，使锥在自重作用下沉入土中，当锥上的刻线已深入土中说明土样含水量太大，如果刻线在土样表面上说明土样含水率小，需再加水，反复几次，(3)当刻线接近表面时可装入试杯中，正式进行试验。 (3)用调土刀将试好的土样，分层装入试杯中，边装边压，勿使土样内留有空隙，然后用调土刀齐杯口刮去多余的土，置于杯座上。刮去余土，不得用刀在土上面反复涂抹。 (4)将圆锥擦拭干净，捏住圆锥手柄，保持锥体垂直，当锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体沉入土中，经过15s观察椎体下沉深度; (5)当入土深度达到正好为10mm，且在圆锥环状刻度线处，此时土的含水量即为液限。 (6)若锥体入土深度超过或小于10mm时，表示试样的含水率高于或低于液限，然后将试样全部取出，重复(2~4)的试验步骤重新做; (7)达到要求后取出锥体，将试样杯中的土样分装到两个称量盒里称重，求其含 ()()m+m-m+m00s水率;即得液限。计算公式: ,，100=L()m+m-m0s0 式中——液限，% ,L m—— 湿土质量，g m—— 干土质量，g s m—— 盒重，g 0 三、实验数据及成果整理 塑性指数:，根据塑性指数可对粘性土进行分类，定出土的名称。 I,,,,PLP塑限试验记录表 测定方法: 盒加湿土质盒加干土质铝盒质量 水质量 干土质量 含水率(,) 铝 量 量 盒 号 mo (g)m(g)m,m(g)m,m(g)单值 平均值 m1 2 12 2o (g) 9 液限试验记录表 测定方法: 铝 圆锥下铝盒重 盒+湿土重 盒+干土重 水重 干土重 含水率(,) 盒 沉深度(g)m(g)m,m(g)m,m(g)单值 平均值 m1 2 12 2o mm 号 mo (g) 天然含水率 = 塑性指数= 液性指数= ,IIPL按塑性指数定出土的名称为 土 根据液性指数此土处于 状态 思考题: 1、什么是土的界限含水量, 2、塑限，液性的大小与哪些因素有关,工程上为什么普遍按塑性指数对粘性土进行分类, 3、粘性土只根据其天然含水率，能否判断该土的软硬程度，为什么, , 10 试验三、直接剪切试验 直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用的方法。通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，分别施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力，然后根 ,据库伦定律确定土的抗剪强度参数和c。本试验使用应变控制式直剪仪。可根据实际工程情况需求选用快剪，固结快剪，慢剪，本试验采用快剪 一、仪器设备 1(应变控制式直剪仪:如下图所示，剪切盒、垂直加压框架、剪力传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。 图1 应变控制式直剪仪 1-垂直变形量表;2-垂直加荷框架;3-推动座;4-试样;5-剪切容器;6-量力环 2(位移计(百分表):量程5~10mm，分度值0.01mm; 3(环刀。内径6.18cm，高2.0cm。 4(其他。天平、削土刀、饱和器、滤纸、润滑油等。 二、操作步骤 (1)试样制备:从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度和含水量的扰动土试样。按规范规定，测定试样的密度及含水量。对于扰动土样需要饱和时，按规范规定的方法进行抽气饱和。 (2)对准上下盒，插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放湿滤纸和透水板，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。 转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。 (3)施加垂直压力:一个垂直压力相当于现场预期的最大压力p，一个垂直压力要大于p，其他垂直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa 各级垂直压力可一次轻轻施加，若土质软弱，也可 11 以分级施加以防试样挤出。 (4)如系饱和试样，则在施加垂直压力5min后，往剪切盒水槽内注满水;如系非饱和试样，仅在活塞周围包以湿棉花，以防止水分蒸发。 (5)在试样上施加规定的垂直压力后，测记垂直变形读数。当每小时垂直变形读数变化不超过0.005mm,认为以达到固结稳定。 (6)试样达到固结稳定后，拔去固定销，开动秒表，以0.8~1.2mm/min的速率剪切(每分钟4~6转的均匀速度旋转手轮)，使试样在3~5min剪损。转动过程中不应中途停顿或时快时慢 剪损的标准:?当测力计的读数达到稳定，或有明显后退表示试样剪损;?一般宜剪切至剪切变形达到4mm;?若测力计的读数继续增加，则剪切变形达到6mm为止。 (7)剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样，必要时测定剪切面附近的含水量。 (8)重复上述步骤，做其他各垂直压力下的剪切试验。 五、成果整理 1、计算: 按下式计算每个试 样的剪应力 ,,KR ,试样所受的剪应力(kPa) 式中:, K—测力计率定系数，kPa/0.01mm; R—测力计读数，0.01mm; ,,LR20n-2、剪切位移的计算: 式中 ——剪切位移(0.01mm) n——手轮转数 ,L 3、制图: ?以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力τ与剪切位移Δl关系曲线(图2);取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。 12 图2 剪应力与剪切位移关系曲线 图3 抗剪强度与垂直压力 关系曲线 ?以抗剪强度τ为纵坐标，垂直压力p为横坐标，绘制抗剪强度τ与垂直压力pff的关系曲线(图3)。直线的倾角为土的内摩擦角，直线在纵坐标上的截距为土的粘, 聚力 c 六、实验记录 (1) 直剪实验记录(一) 实验者: 实验日期: 仪器编号: 量力环系数K= kPa/0.01mm 垂直荷载 100kPa 200 kPa 300 kPa 400 kPa 环刀编号 环刀+湿土重 容 环刀重 湿土重 重 湿容重 盒 号 盒+湿土重 盒+干土重 含 盒 重 水 水 重 率 干土重 含水率 13 干容重 孔隙比 饱和度 抗剪强度 环刀面积: 环刀体积: 土粒比重: 天然含水率: (2)直剪实验记录(二) 垂直压力 100kPa 200kPa 300kPa 400kPa 剪切 剪切 剪切 剪切 手手手手百分百分剪百分百分剪剪剪位移位移位移位移表 表 应表 表 轮 轮 轮 轮 应应应 ,L,L,L,L读数读数力 读数读数力 力 力 RRRR,转转转转(0.(0.(0.(0.(((,,,(0.(0.、(0.(0.kPakPakPa数 数 数 数 01mm01mm01mm01mm01mm01mmkP01mm01mm) ) ) ) ) ) ) ) ) a) ) ) 14 (2)直剪实验记录(三) 垂直压力 测力计系数 破坏时测力计读数 , 抗剪强度fP(kPa) K(kPa/0.01mm) R f 100 200 300 400 (3)绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线(用方格纸画上贴在下方空白处) 土的抗剪强度参数:土的内摩擦角 土的粘聚力 c, 思考题 1、影响土的抗剪强度因素有哪些,测定实验前试样容重有什么用途? 2、在快剪和固结快剪中为什么全部剪切过程应在3~5分钟内完成,为什么试样上下要垫蜡纸, 3、用直接剪力仪做土的抗剪强度试验有什么优缺点, 15 试验四、压缩试验(快速压缩法) 土的压缩是土体在荷重作用下产生变形的过程。本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下，变形和压力或孔隙比和压力的关系、变形和时间的关系;绘制压缩曲线和固结曲线;以便计算土的压缩系数a，固结系数C以及近期固结压力p。 Vc一、仪器设备 21(固结仪:试样面积50cm，高2cm。 2(量表:量程10mm，最小分度0.01mm。 3(天平:称量200g，分度0.01g。 4(其它:刮土刀、秒表。 二、操作步骤 2(1)切取试样:用环刀50cm切取原状土样或制备所需状态的扰动土 (2)测定试样密度:取削下的余土测定含水率，需要时对试样进行饱和。 (3)安放试样:将带有环刀的试样安放在压缩容器的护环内，并在容器内顺次放上底板、湿润的滤纸和透水石各一，然后放入加压导环和传压板。 (4)检查设备:检查加压设备是否灵敏，调整杠杆使之水平。 (5)安装量表:将装好试样的压缩容器放在加压台的正中，将传压钢珠与加压横梁的凹穴相连接。然后装上量表，调节量表杆头使其可伸长的长度不小于8mm，并检查量表是否灵活和垂直。 (6)施加预压:为确保压缩仪器各部位接触良好，施加1kPa的预压荷重，然后调整量表读数至零处。 (7)加压观测: 1、确定需要施加的各级压力，加压等级一般为12.5、25.0、50、100、200、300、400kPa荷重。最后一级的压力应大于上覆土层的计算压力100~200kPa，在加荷同时开动秒表，加荷时应将砝码轻轻地放在砝码盘上，每一级荷载压缩1小时读数，最后一荷载需达到压缩稳定读数。 16 2、如需饱和试样，应在施加第一级荷重后，立即向压缩容器注满水。 3、压缩稳定标准规定为每级荷重下压缩24小时，或量表读数每小时变化不大于 0.005mm认为稳定。测记压缩稳定读数后，施加第二级荷重。 4、试验结束后，迅速拆除仪器各部件，去除带环刀的试样 三、计算及制图 ,,1，，，Gswo,,1eo1、按下式计算试样的初始孔隙比: ,o —— 试样原始孔隙比; 式中:e0 3ρ—— 水的密度(g/ cm)，一般取1; w Gs —— 土粒比重; —— 试样原始含水量(,); ,o3 ρ —— 试样原始密度(g/ cm) 0 2、按下式计算各级压力下压缩稳定稳定后的孔隙比e: i e=e,(1，e) ?h,hi00io 式中:e—— 某一荷载下变形稳定后的孔隙比; i e—— 试样原始孔隙比; 0 h —— 某一级荷载下的总变形量(mm); i H—— 试样原始高度(mm); ??h——在某一荷重下试样压缩稳定后的总变形量，其值等于该荷重下压缩稳i 定后的量表读数减去仪器变形量(mm) h—试样起始高度，即环刀高度(mm)。 o 3、用时间平方根法求算固结系数Cv 20.848h2 C=cm(/s)vt90 4、绘制压缩曲线:以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系 曲线，如下图4所示。并求出压缩系数a与压缩模量E。 vs 17 图4 e,p关系曲线 四、压缩试验记录 密度试验记录表(环刀法) 试验者: 试验日期: 土 铝 铝盒重 盒+湿土重 盒+干土重 水重 干土重 含水率(,) 样 盒 m,mm,m平均编 122o(g)m(g)m(g)单值 mo 号 1 2 (g)(g)值 号 (g) 土 环 环刀+湿土重 环刀重 土重 环刀容积 密度(g/cm?) 样 刀 编 m(g) m(g) m(g) V(cm?) 单值 平均值 号 12号 二、压缩试验记录表 仪器编号 试样编号 试样状态 土粒比重 初始含水量% 初始高度mm 3初始密度g/ cm 初始孔隙比 各级压力下百分表读数(0.01mm) 压缩时间min 100kPa 200kpa 300Kpa 400Kpa 18 稳定(24h) 总变形量 仪器变形量 稳定变形量 稳定孔隙比 三、绘制e-p关系曲线(用方格纸画上贴在下方空白处) 压缩系数a: ， Es: 。 1-21-2 思考题 1、试用上述土的含水量、塑现和液限试验结果计算Ip、I，并对该土进行命名，说明L 其状态, 2、土的含量越大，土的饱和度是否越大，为什么, 19 试验五、击实试验 击实试验是使用具有一定击实功能的某种型式的击实仪，对土进行击实，其目的 在于测定击实土的含水率与干容重的关系，从而确定所试验的土在一定的击实功能下 所能达到的最大密度和相应与最大密度时的含水率，以了解土的压实特性。在击实方 法下测定土的最大干密度和最优含水率，是控制路堤、土坝和填土地基等密实度的重 要指标。 一、仪器设备 31、击实仪:如图5所示。锤质量2.5kg，筒高116mm，体积947.4cm。 2、天平:称量200g，分度0.01g。 3、台称:称量10kg，分度值5g。 4、筛:孔径5mm。 5、其它:喷水设备、碾土器、盛土器、推土器、修土刀等 图5 击实仪示意图 二、操作步骤 (1)制备土样:取代表性风干土样，放在橡皮板上用木碾碾散，过5mm筛，土样量不少于20kg，分别装入5个塑料袋中，并测定风干土的含水率。 (2)加水拌和:预定5个不同含水量，依次相差2,，其中有两个大于和两个小于最优含水量。所需加水量按下式计算: mwo，，m,,,,wo1，,o 式中:m——所需加水质量，g; w m——风干含水率时土样的质量，g; wo ω——土样的风干含水率，,; o ω——预定达到的含水率，,。预定含水率制备试样，每个试样取2.5kg，平铺于不吸水的平板上，用喷水设备向土样均匀喷洒预定的加水量，并均匀拌和。 (3)分层击实:取制备好的试样600,800g，倒入筒内，整平表面，击实25次，每层击实后土样约为击实筒容积1/3。击实时，击锤应自由落下，锤迹须均匀分布于土面。重复上述步骤，进行第二、三层的击实。击实后试样略高出击实筒(不得大于6mm)。 (4)称土质量:取下套环，齐筒顶细心削平试样，擦净筒外壁，称土质量，准确至0.1g。 (5)测含水率:用推土器推出筒内试样，从试样中心处取2个各约15,30g土测定含水率， 平行差值不得超过1,。按2,4步骤进行其它不同含水率试样的击实试验。 三、试验注意事项 20 1、试验前，击实筒内壁要涂一层凡士林。 2、击实一层后，用刮土刀把土样表面刨毛，使层与层之间压密，同理，其它两层也是如此。 3、如果使用电动击实仪，则必须注意安全。打开仪器电源后，手不能接触击实锤。 四、计算及绘图 1、按下式计算干密度: ,,,d1，ω 3式中:ρ—干密度，g/cm; d 3 ρ—湿密度，g/cm; ω—含水率，,。 ,~,d图6 关系曲线 以干密度ρ为纵坐标，含水率ω为横坐标，绘制干密度与含水率关系曲线(图7)。曲d 线上峰值点所对应的纵横坐标分别为土的最大干密度和最优含水率。如曲线不能绘出准确峰 值点，应进行补点。 2、按下式计算饱和含水率 ,,,1, ,,，100,,,satG,dS,, 式中:——饱和含水率(%) ,sat ——土粒比重 GS 3、计算数个干容重下土的饱和含水率在—坐标图上绘制饱和饱和曲线(图6) ,,d 五、试验记录 (见下表)，并表格数据将击实曲线图 思考题 1、增大压实功对最大干密度有何影响,土样加水后为什么要浸润12小时, 2、为什么含水率低于或高于最优含水率都不能得到最大干容重, 21 3、试验中对分层厚度有何要求,不同厚度对试验结果会带来的影响吗, 五、试验记录 干 密 度 含 水 率 试筒加土筒 湿土质量密 干 盒 盒加湿盒加盒水的 干土 含水平均验质量 质 (g) 度 密 号 土质量 干土质质量 质量 率 含水序3量 (g/cm) 度 (g) 质量 量 率 (g) 号 3(g) (g/cm) (g) (g) (g) (g) (%) (%) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 ，，，，9，，4 ，100，，10V1，0.01, ?-? (6)-(7) (7)-(8) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 根据上表数据在空白区域绘制击实曲线图 22 土力学实验报告 (实验指导书) 土木工程学院土力学实验室 二零一三年九月 23