文档介绍：土的力学性质综合试验指导书
课程名称: 土力学课程编号:010207 课程类别:专业必修
开课院系:土木与环境工程学院土木系开课专业:土木工程
课内总学时:36 学分:4 实验学时:4 课内上机学时: 0
一、试验目的
1、通过土的固结和剪切试验,深入了解土不同于一般材料的力学性质,加强对土的压缩固结特性性、强度特性的认识。
2、测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力,或孔隙比和压力的关系,变形和时间的关系,以便计算土的压缩系数av、、回弹指数Cs、压缩模量Es、固结系数Cv及原状土的先期固结压力pc等。
3、测定土的抗剪强度指标C,j,以防地基土承受过大的荷载而发生剪切破坏。
二、试验内容与方案
1、试验内容包括:
1) 土压缩性的固结试验。
2) 土抗剪强度的直剪试验。
2、试验方案:
1) 固结试验
测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力或孔隙比和压力的关系、变形和时间的关系。
2) 直剪试验
取不少于四个试样,分别在不同的垂直压力下,施加水平的剪切力,测得破坏时的剪应力t,确定土的内摩擦角j和凝聚力C。
三、试验设备与材料
1、固结试验:
1) 固结仪(如图1) ,其主要部件为:
(1) 固结容器:由环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等组成。
(2) 加压设备:杠杆比例1:10。
(3) 变形测量设备:百分表量程10mm,,或位移量测传感器(%)。
2) 环刀:面积50厘米2 。
3) 天平:。
4) 测微表:。
5) 其它:土样、秒表、滤纸、玻璃板。削土刀、刮土刀、砝码
图1 固结仪示意图
2、直剪试验:
1) 应变控制式直剪仪(如图2),其主要部件为:
(1) 剪切盒分为上下两盒。上盒一端顶在量力环的一端,下盒与底座连接,底座放在两条轨道滚珠上,可以移动。
(2) 加力及量测设备。垂直荷重:通过杠杆(1:10)放砝码来施加。水平荷重:通过旋转手轮推进螺杆顶压下盒来施加。荷重大小,从量力环的变形间接求出。
2) 环刀:,高度2cm。
3) 测微表(百分表):最大量距10mm,。
4) 其它:秒表、天平、鼓风干燥箱、修土刀,推土器,砝码等。
图2 直剪仪和剪切盒示意图
四、试验基本要求
1、固结试验
1) 基本步骤:
将带有试样(已测过密度和含水量)的环刀小心装入固结容器内,套上护环,放上透水石和加压盖板,并将容器置与加压框架正中,安装百分表或位移传感器。
施加1 kPa的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触。将百分表或位移传感器调整到零位。
确定需要施加的各级压力,、25、50、100、400、800、1600、3200kPa。最后一级压力应比上覆土层的计算压力大100 ~ 200 kPa。
需要确定原状土的先期固结压力时,初始段的荷重率应小于1,,施加的压力应使测得的e ~ logp曲线下段出现较长的直线段,对于超固结土,应进行卸荷,再加荷来评价其再压缩特性。
第一级压力的值应视土的软硬程度而定,、25或50kPa(第一级实加压力应减去预压压力)。对于饱和试样,施加第一级压力后即向水槽中注水浸没试样。做非饱和试样时,须用湿棉纱围住加压板周围,一面水分蒸发。
需要测定沉降速率时,则施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为6s、9s、15s、1 min、2 min 15s、4 min、6 min 15s、9 min、12 min 15s、16 min、20 min 15s、25 min、30 min 15s、36 min、42 min 15s、49 min、64 min、100 min、200 min、400 min、23 h、24 h,至稳定为止。当不需要测定沉降速度时,则施加每级压力后24h,测记试样的高度变化作为稳定标准,当试样的渗透系数大于10-5cm/s时,允许以主固结完成作为相对稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。
注:测定沉降速率仅适用饱和土。
需要进行回弹试验时,可在某级压力(大于上覆压力)下固结稳定后退压,直至退到第一级压力,每次退压至24h后测定试样的回弹量。试验结束后吸去容器中的水,迅速拆除仪器各部件,取出试样,测定含水量。
2) 计算及制图:
(1) 按下式计算试样的初始孔隙比e0:
(2) 各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量S i :
(3) 各级压力下试样固结稳定后的孔隙比ei:
(4) 某一压力范围内的压缩系数av:
(kPa-1)
(5) 某一压力范围内的压缩模量