土力学实验指导书淮海工学院土木工程学院实验一含水率实验一、实验目的测定土的含水量，了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数和其他物理力学性质不可缺少的一个基本指标。

适用范围：粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。

二、试验方法烘干法、酒精燃烧法、炒干法。

本试验用烘干法。

三、试验原理土的含水量是土在温度105～110O C下烘干到恒重时失去的水分质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。

四、试验设备烘箱：保持温度105～110O C的自动控制的电热烘箱、电子分析天平、铝制秤量盒、削土刀等。

五、操作步骤1、先秤量好带有编号的盒盖、盒身的两个铝盒，分别记录重量数值g0并填入表1中。

2、从原状或扰动土样中，选取具有代表性的试样约15～30g或用切环刀土样时余下的试样；对有机质土、砂类土和整体状构造冻土取样为50g左右，放在秤量盒内，立即盖好盒盖，称盒盖、盒身及湿土的重量，准确至0.01g，将数值g1填入表1中。

3、打开盒盖，放入烘箱中在温度105～110O C下烘至恒重，烘干时间对粘性土、粉土不得少于8h,对砂土不得少于6h，对含有机质超过干土质量5%的土应将温度控制在65～70O C的恒温下烘至恒重。

取出土样，盖好盒盖，秤重并记录干土及铝盒的重量，将数值g2填入表1中。

六、计算含水率W=(g1-g2)/(g2-g0)×100%其中W—含水率g0——铝盒重量，单位为g。

g1——铝盒加湿土的重量，单位为g。

g2——铝盒加干土的重量，单位为g。

七、注意事项：本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当含水率小于40%时为1%；当含水率等于、大于40%时为2%。

取两个侧值的平均值，以百分数表示。

实验二 密度实验一、试验目的：了解土体内部结构的密实情况，工程中需要以容重值表示时，将实测湿密度值根据含水率换算成干密度即可。

二、试验方法：环刀法、蜡封法、灌水法它们适用于不同的土质情况。

环刀法适用于粘性土，是实验室的常用方法。

三、试验原理：土的单位体积质量称为土的密度。

在天然含水量情况下的密度称为天然密度。

V M =ρ四、试验仪器设备：环刀（内径61.8mm ，高20m 三m ，面积30cm3）、天平、修土刀、凡士林等。

五、操作步骤：1、调整天平平衡，称量环刀质量，并填入表1中。

2、按工程需要取原状土或制配所需状态的扰动土，整平两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。

3、修土刀将土样上部削成略大于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上部为止。

削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。

4、擦净环刀外壁，称环刀与土的质量，准确至0.1g 。

5、本实验需进行二次平行测定，其平行差值不得不大于0.03g/cm3，求其算术平均值。

六、密度计算整理：按下列公式计算湿密度和干密度ＭVM V M M ==-21ρ 式中ρ—湿密度g/cm 3 ρd —干密度g/cm 3Ｍ1—环刀及土的质量(g) Ｍ2—环刀的质量(g ) Ｍ—湿土的质量(g) v —环刀的体积g/cm3 W ——含水率%试验三 土的液限、塑限联合实验%1w d +=ρρ%1w d +=ρρ一、实验目的及仪器特点光电式联合液塑仪，是用来测定土壤的液限和塑限，为划分土类、计算天然稠度和塑性指标提供可靠的数据。

该仪器采用数字显示等技术，能自动定时、测量、显示。

具有性能稳定、数据可靠、测量精度高、读数直观、清晰、操作简单方便、工作效率高等特点。

该仪器备有100克和76克两种锥重标准。

本次试验用100克锥重标准。

二、主要技术指标最大量程：22mm 分辨率：0.1mm测量非线形误差：小于 2％接触指示灵敏度：大于10M锥重：大锥尖100克（±0.1克）锥尖100克（±0.1克）锥角：300±0.20 测量时间：5s三、试验原理联合试验是用100g圆锥仪测定在5s时间内的土样不同含水量与圆锥下沉深度的对应值,绘制双对数关系直线，从直线上查的下沉深度相应含水量即为液限和塑限含水率值。

它与手工操作相比，精确度高，人为影响小。

四、仪器设备原理该仪器由机械和电子两大部分组成。

机械部分由机壳、升降座、锥体三部分组成。

电子部分由控制电路、位移变换、音响定时显示等电路组成。

所用附属物品盛土杯：内径40mm，高30mm，天平，烘箱，铝盒及调土刀。

五、操作步骤1、调整天平平衡，称量铝制称量盒3个，将重量m0填入表1中2、取筛过的土样200克分成三份，分别放入三个盛土容器中。

加不同水量拌合成不同稠度的试样，置于试杯中，多次插导排除气泡。

3、将仪器放置在平面工作台上，调整水平螺旋脚，使水泡聚中。

4、将仪器的电源插头插好，打开电源开关，预热5分钟。

测量前用手轻轻托起锥体至限位处。

此时显示屏上的数字为随机数（有时出数字，有时出红点，测量时会自动消除）。

5、本次试验选用100克的圆锥仪。

6、将调好的土样放入试杯中，刮平表面，放到仪器的升降面上，这时缓缓地调节升降旋钮，当试杯中的土样刚接触锥尖时，接触指示灯立即发亮，此时停止旋动，然后按“测量”键。

7、测量：按下“测量”键，锥体落下，与此同时，时间音响发出哆！哆······的声音。

当测量时间一到，叫声停止，此时显示屏上显示出5秒钟的入土深度值，第一次测量下沉深度约为3～4mm，记录该读数填入表中，然后将试样杯中的试样取10克左右，称量湿土加铝盒的重量m1。

将湿土样放入烘箱中，烘干后称量干土加盒的的重量m 2，将结果填入表中。

向顺时针方向调节升降旋钮改变锥尖与土的接触位置、移出试杯，将锥尖擦干净。

第二次测量时，重复上述步骤，下沉深度约为7～9mm ，然后将试样杯中的试样取10克左右，称量湿土加铝盒的重量m1，填入表中．第三次测量时，重复上述步骤，下沉深度约为15～17mm ，然后将试样杯中的试样取10克左右，称量湿土加铝盒的重量m1填入表中，将称量过的三个试样，放入烘箱烘干8小时，取出称量干土加盒的重量，填入表中。

注意：1、按下式计算含水量 %1000221⨯=--m m m m w其中m 1——湿土加盒重量m 0——铝盒的重量 m 2——干土加盒的重量2、塑性指数Ip 的计算 Ip=w L -w p其中w L ——液限含水率 w p ——塑限含水率3、液性指数的计算4、制图将三个土样含水量与相应的圆锥下沉深度绘于双对数坐标纸上，三点连一条直线。

如果三点不在一条直线上，通过高含水量的一点与其于两点连两直线，在圆锥下沉深度为2.4mm 、20mm 处查的相应的两个含水量，如果差值不超过2%，用平均值的点与高含水量的点做一直线。

若含水量误差大于或等于2%，应重新做试验。

5、绘制圆锥入土深度与含水量的关系图线，本次试验直接在双对数坐标系内作图。

实验四 固结试验p Pw w l I I -=一、固结试验目的：固结试验是测定土体在外力作用下排水、排气、气泡压缩性质的一种测试方法。

在一般情况下，土体承受三个主应力的作用，发生三相应变。

压缩试验的目的在于测定试样在侧限和轴向排水条件下的变形和压力、变形和时间以及空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、，以便来判断土的压缩性和进行变形计算。

二、实验方法：正常慢固结试验、快速固结试验。

本试验因时间关系用快速固结试验法。

三、试验原理：试样装在厚壁金属容器内，上下各放透水石一块，然后在试样上分级施加垂直压力P。

记录加压后不同时间的垂直变形量，绘制不同荷载下垂直变形量Δh与时间t的关系曲线；垂直变形Δh与相应荷载P的关系曲线；空隙比e与荷载P的关系曲线。

由于试样受金属厚壁容器的限制，不可能产生侧向膨胀，土样只有垂直变形，故该试验称为侧限压缩试验。

通过记录加压前后土样空隙比的变化，建立变形和空隙比的关系，然后计算地基的压缩模量。

四、仪器设备：目前常用的压缩试验仪分杠杆加压式和磅称式两种。

本试验用杠杆加压式。

常用型号WG—1B三联中压固结仪、WG—1C三联低压固结仪。

1、压缩仪（土样面积30cm2，土样高度2cm），固结压力应满足12.5、25.0、50.0、100.0、200.0、300.0、400.0、600.0、800.0、1600.0kp的等级荷载，杠杆比1：12。

2、测微表（最大量程为10mm、最小分辨率为0.01mm的百分表）。

3、透水石试样上下放透水石，以便于土样受压后土中空隙水排除。

五、操作步骤：1、环刀选用按工程需要选择(大环刀)50cm2或(小环刀)30cm2切土环刀（本试验用30cm2切土环刀），调整天平平衡，称量环刀的重量m1，计算初始密度ρ0，填入表1中。

2、套切试样前环刀内壁涂一薄层凡士林，以减少试样与环刀壁的摩擦及对试样的扰动。

整平试样两端用环刀套切试样。

3、试样制备切取原状土样时刀口朝下，土层受压方向应与天然土层受压方向一致，并观察土样的层次、颜色、有无杂质等，如有杂质时取出并用余土填补空缺处，小心地边压边削，注意避免环刀偏心入土，将土样修成略大于环刀的土柱，直至试样突出环刀为止，用钢丝锯拉断土样，然后修去上下两端余土，再修平试样两端表面，擦净环刀外壁，称环刀与湿土的质量m2，求得实验前的湿密度ρ0，立即用玻璃板将环刀两端盖上，防止水分蒸发。

再用天平称两个铝盒的重量，取10克左右的土样，称两个铝盒加湿土样的重量，放在烘箱烘干8h，称铝盒加干土的重量,计算初始含水量W0，并将有关数据填入表2中。

4、安装试样装入护环，在固接仪底部的透水石上放湿润的滤纸一张，将带有环刀的试样刀口朝上，再放湿润的滤纸一张，然后放上透水石和加压盖板，以及定向钢球。

5、固接容器和量表安装将装好的固结容器放在加压框架上，对准加压框架正中，装上量表，并调节其可伸长距离不大于8mm，然后检查量表是否灵敏和垂直，使百分表长针正好对准“0”字，短针对准刻度的中间（注意要将百分表活动杆提到上部再调“0”。

6、施加预压荷载在砝码盘上加预压荷载1kp（此时试样所受压力约1kpa），检查试样与仪器上下各部件之间接触是否良好，如果良好则表针转动，然后微调表盘，使长指针对准零点方便计算。

7、施加第一级荷载并测读压缩量工程上加载大小与级数根据土质实际情况需要确定。

本次实验采用常规实验确定用50、100、200、300 kpa 等四级荷载顺序加压。

施加第一级荷载P 1=50kpa ，注意加砝码为吊盘+0.319kg+0.637 kg 要轻放，避免发生冲击，在加荷的同时开动秒表，记录表读数。

根据SD128-84《土工试验规程》，加荷后按下列时间顺序记录表读数，工程上加载为时间24h ，教学试验受时间限制可选择1min 、2min 、3min 、 4min 、5min 、 6min 、7min 、8min 9min 、10min 所对应的百分表的读数，并填入表3中，卸下第一级荷载，按装荷载的相反顺序取出土样。