第一篇：土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教案

《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》實(shí)驗(yàn)教案

緒論

一、土工試驗(yàn)的對(duì)象和作用

土工試驗(yàn)是對(duì)土的工程性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，并獲得土的物理性指標(biāo)（如密度、含水率、土粒比重等）和力學(xué)性指標(biāo)（如壓縮模量、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)等）的實(shí)驗(yàn)工作，從而為工程設(shè)計(jì)和施工提供可靠的參數(shù)，它是正確評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件不可缺少的前提和依據(jù)。

土是自然界的產(chǎn)物，其形成過(guò)程、物質(zhì)成分以及工程特性是極為復(fù)雜的，并且隨其受力狀態(tài)、應(yīng)力歷史、加載速率和排水條件等的不同而變得更加復(fù)雜。、所以，在進(jìn)行各類(lèi)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工之前，必須對(duì)工程項(xiàng)目所在場(chǎng)地的土體進(jìn)行土工試驗(yàn)，以充分了解和掌握土的各種物理和力學(xué)性質(zhì)，從而為場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件的正確評(píng)價(jià)提供必要的依據(jù)。因此，土工試驗(yàn)是各類(lèi)工程建設(shè)項(xiàng)目中首先必須解決的何題。

從土力學(xué)的發(fā)展歷史及過(guò)程來(lái)看，從某種意義上也可以說(shuō)土力學(xué)是土的實(shí)驗(yàn)力學(xué)，如庫(kù)侖(Coulomb)定律、達(dá)西(Darcy)定律、普洛特(Practor))壓實(shí)理論以及描述土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的雙曲線(xiàn)模型等，無(wú)一不是通過(guò)對(duì)、土的各種試驗(yàn)而建立起來(lái)的。因此，土工試驗(yàn)又為土力學(xué)理論的發(fā)展提供依據(jù)，即使在計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，可以把土的復(fù)雜的彈塑性應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系納人到巖土工程的變形與穩(wěn)定計(jì)算中去，但是土的工程性質(zhì)的正確測(cè)定對(duì)于這些計(jì)算模型的建立以及模型中參數(shù)的確定仍然是一個(gè)關(guān)鍵伺題。所以，土工試驗(yàn)在土力學(xué)的發(fā)展過(guò)程中占有相當(dāng)重要的地位。

采用原位測(cè)試方法對(duì)土的工程性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，較之室內(nèi)土工試驗(yàn)具有不少優(yōu)點(diǎn)，原位測(cè)試方法可以避免鉆孔取土?xí)r對(duì)土的擾動(dòng)和取土卸荷時(shí)土樣回彈等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)結(jié)果可以直接反映原位土層的物理狀態(tài)，某些不易采取原狀土樣的土層（如深層的砂），只能采用原位測(cè)試的方法。但在進(jìn)行原位測(cè)試時(shí)，其邊界條件較為復(fù)雜。在計(jì)算分析時(shí)，有時(shí)還需作不少假定方能進(jìn)行，如十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果整理中的豎向和水平向抗剪強(qiáng)度相等的假定等，并且有些指標(biāo)還不能用原位測(cè)試直接測(cè)定，如應(yīng)為路徑、時(shí)間效應(yīng)及應(yīng)變孩率等對(duì)主的性狀的影響。室內(nèi)土工試驗(yàn)由于能進(jìn)行各種模擬控制試驗(yàn)以及進(jìn)行全過(guò)程和全方位的量測(cè)和觀察，在某種程度上反而能滿(mǎn)足土的計(jì)算或研究的要求。因此，室內(nèi)土工試驗(yàn)又是原位測(cè)試所代替不了的。

任何試驗(yàn)都有其一定的局限性，土工試驗(yàn)一樣也有其局限性。其實(shí)，當(dāng)土樣從鉆孔中取出時(shí)，就已產(chǎn)生兩種效應(yīng)使該土樣偏離了實(shí)際情況，一是取土、搬運(yùn)及試驗(yàn)切土?xí)r的機(jī)械作用擾動(dòng)了土的結(jié)構(gòu)，降低了土的強(qiáng)度；二是改變了土的應(yīng)力條件，土樣產(chǎn)生回彈膨脹。這兩種效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為擾動(dòng)，擾動(dòng)使試驗(yàn)指標(biāo)不符合原位土體的工程性狀。除此以外，試樣的數(shù)量也是非常有限的，一層土一般只能取幾個(gè)或十幾個(gè)試樣，試樣總體積與其所代表的土層體積相比，相差懸殊；同時(shí)，土還是各向異性的，在垂直方向上與在水平方向上，其性質(zhì)指標(biāo)是不相同的。而室內(nèi)土工試驗(yàn)的應(yīng)力條件是相對(duì)理想和單一化的，如固結(jié)試驗(yàn)是在完全側(cè)限條件

下進(jìn)行的，三軸壓縮試驗(yàn)也僅是軸對(duì)稱(chēng)的，這些條件均與實(shí)際土層的受力條件不盡相符。因此，土工試驗(yàn)有一定的局限性，另外，土工試驗(yàn)成果因試驗(yàn)方法和試驗(yàn)技巧熟練程度的不同，也可能會(huì)有較大差別，這種差別在某種程度上甚至大于計(jì)算方法所引起的誤差。

二、土工試驗(yàn)項(xiàng)目

（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）

土的含水率試驗(yàn) 土的密度試驗(yàn) 土的液限塑限試驗(yàn) 土的擊實(shí)試驗(yàn) 土的滲透試驗(yàn) 土的壓縮固結(jié)試驗(yàn) 土的直剪試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一： 密度試驗(yàn)（環(huán)刀法）

一、概述

土的密度ρ是指土的單位體積質(zhì)量，是土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，其單位為g/cm3。土的密度反映了土體結(jié)構(gòu)的松緊程度，是計(jì)算土的自重應(yīng)力、干密度、孔隙比、孔隙度等指標(biāo)的重要依據(jù)，也是擋土墻土壓力計(jì)算、土坡穩(wěn)定性驗(yàn)算、地基承載力和沉降量估算以及路基路面施工填土壓實(shí)度控制的重要指標(biāo)之一。土的密度一般是指土的天然密度。

二、試驗(yàn)方法及原理

密度試驗(yàn)方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。對(duì)于細(xì)粒土，宜采用環(huán)刀法；對(duì)于易碎、難以切削的土，可用蠟封法，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)粗粒土，可用灌水法或灌砂法。環(huán)刀法就是采用一定體積環(huán)刀切取土樣并稱(chēng)土質(zhì)量的方法，環(huán)刀內(nèi)土的質(zhì)量與環(huán)刀體積之比即為土的密度。

1．儀器設(shè)備

(1)恒質(zhì)量環(huán)刀：內(nèi)徑6.18cm(面積30cm2）或內(nèi)徑7.98cm(面積50cm2），高20mm，壁厚1.5mm；

(2)稱(chēng)量500g、最小分度值0.1g的天平；

(3)切土刀、鋼絲鋸、毛玻璃和圓玻璃片等。

2.操作步驟

(1)按工程需要取原狀土或人工制備所需要求的擾動(dòng)土樣，其直徑和高度應(yīng)大于環(huán)刀的尺寸，整平兩端放在玻璃板上。

(2)在環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，將環(huán)刀的刀刃向下放在土樣上面，然后用手將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，至土樣上端伸出環(huán)刀為止，根據(jù)試樣的軟硬程度，采用鋼絲鋸或修土刀將兩端余土削去修平，并及時(shí)在兩端蓋上圓玻璃片，以免水分蒸發(fā)。

(3)擦凈環(huán)刀外壁，拿去圓玻璃片，然后稱(chēng)取環(huán)刀加土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。

環(huán)刀法試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測(cè)定，兩次測(cè)定的密度差值不得大于0.03 g/cm3.，并取其兩次測(cè)值的算術(shù)平均值。

實(shí)驗(yàn)二： 含水率試驗(yàn)（烘干法）

一、概述

土的含水率是指土在溫度105-110℃下烘到衡量時(shí)所失去的水質(zhì)量與達(dá)到恒量后干土質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。

二、試驗(yàn)方法及原理

含水率試驗(yàn)方法有烘干法、酒精燃燒法、比重法、碳化鈣氣壓法、炒干法等，其中以烘干法為室內(nèi)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法。烘干法是將試樣放在溫度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室內(nèi)測(cè)定含水率的標(biāo)準(zhǔn)方法。

1．儀器設(shè)備

(1)保持溫度為105110℃的自動(dòng)控制電熱恒溫烘箱或沸水烘箱、紅外烘箱、微波爐等其他能源烘箱；(2)稱(chēng)量200g、最小分度值0.0lg的天平；(3)裝有干燥劑的玻璃干燥缸；(4)恒質(zhì)量的鋁制稱(chēng)量盒。

2．操作步驟

(1)從土樣中選取具有代表性的試樣15~30g（有機(jī)質(zhì)土、砂類(lèi)土和整體狀構(gòu)造凍土為50g)，放人稱(chēng)量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋，稱(chēng)盒加濕土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.0lg。

(2)打開(kāi)盒蓋，將試樣和盒一起放人烘箱內(nèi)，在溫度105^-110℃下烘至恒量。試樣烘至恒量的時(shí)間，對(duì)于粘土和粉土宜烘8~10h，對(duì)于砂土宜烘6~8h。對(duì)于有機(jī)質(zhì)超過(guò)干土質(zhì)量5％的土，應(yīng)將溫度控制在65~70℃的恒溫下進(jìn)行烘干。

(3)將烘干后的試樣和盒從烘箱中取出，蓋上盒蓋，放人干燥器內(nèi)冷卻至室溫。(4)將試樣和盒從干燥器內(nèi)取出，稱(chēng)盒加干土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.0lg。

烘干法試驗(yàn)應(yīng)對(duì)兩個(gè)試樣進(jìn)行平行鍘定，并取兩個(gè)含水率測(cè)值的算術(shù)平均值。當(dāng)含水率小于40％時(shí)，允許的平行測(cè)定差值為1％；當(dāng)含水率等于、大于40%時(shí)，允許的平行測(cè)定差值為2％。

實(shí)驗(yàn)三： 土的液塑限試驗(yàn)

一、概述

界限含水率試驗(yàn)要求土的顆粒粒徑小于0.5mm, 且有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)5%，且宜采用天然含水率的試樣，但也可采用風(fēng)干試樣，當(dāng)試樣中含有粒徑大于0.5mm的土?；螂s質(zhì)時(shí)，應(yīng)過(guò)0.5mm的篩。

二、液限試驗(yàn)（圓錐儀液限試驗(yàn)）

液限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)的界限含水率，測(cè)定土的液限主要有圓錐儀法、碟式儀法等試驗(yàn)方法，也可采用液塑限聯(lián)合測(cè)定法測(cè)定土的液限。

圓錐儀液限試驗(yàn)就是將質(zhì)量為76g的圓錐儀輕放在試樣的表面，使其在自重作用下沉人土中，若圓錐體經(jīng)過(guò)5s恰好沉人土中10 mm深度，此時(shí)試樣的含水率就是液限。

1.儀器設(shè)備

(1)圓錐液限儀；

(2)稱(chēng)量200g,最小分度值0.0lg的天平；(3)烘箱、干燥器；

(4)鋁制稱(chēng)量盒、調(diào)土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹風(fēng)機(jī)、孔徑為0.5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩、研缽等設(shè)備。

2.操作步驟

(1)選取具有代表性的天然含水率土樣或風(fēng)干土樣，若土中含有較多大于0.5mm的顆?；驃A有多量的雜物時(shí)，應(yīng)將土樣風(fēng)干后用帶橡皮頭的研杵研碎或用木棒在橡皮板上壓碎，然后再過(guò)0.5mm的篩。

(2)當(dāng)采用天然含水率土樣時(shí)，取代表性土樣250g，將試樣放在橡皮板或毛玻璃板上攪拌均勻；當(dāng)采用風(fēng)干土樣時(shí)，取過(guò)0.5mm篩的代表性土樣200g,將試樣放在橡皮板上用純水將土樣調(diào)成均勻膏狀，然后放人調(diào)土皿中，蓋上濕布，浸潤(rùn)過(guò)夜。

(3)將土樣用調(diào)土刀充分調(diào)拌均勻后，分層裝人試樣杯中，并注意土中不能留有t空隙，裝滿(mǎn)試杯后刮去余土使土樣與杯口齊平，并將試樣杯放在底座上。

(4)將圓錐儀擦拭干凈，并在錐尖上抹一薄層凡士林，兩指捏住圓錐儀手柄，保持錐體垂直，當(dāng)圓錐儀錐尖與試樣表面正好接觸時(shí)，輕輕松手讓錐體自由沉人土中。

(5)放錐后約經(jīng)5s,錐體人土深度恰好為10 mm的圓錐環(huán)狀刻度線(xiàn)處，此時(shí)土的含水率即為液限。(6)若錐體人土深度超過(guò)或小于l0mm時(shí)，表示試樣的含水率高于或低于液限，應(yīng)該用小刀挖去沾有凡士林的土，然后將試樣全部取出，放在橡皮板或毛玻璃板上，根據(jù)試樣的干、濕情況，適當(dāng)加純水或邊調(diào)拌邊風(fēng)干重新拌和，然后重復(fù)（3）~（5）試驗(yàn)步驟。

(7)取出錐體，用小刀挖去沾有凡士林的土，然后取錐孔附近土樣約10~15g,放人稱(chēng)量盒內(nèi)，測(cè)定其含水率。

液限試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平均測(cè)定，并取其算術(shù)平均值，其平行差值不得大于2％。

三、塑限試驗(yàn)（滾搓法）

塑限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水率，測(cè)定土的塑限的試驗(yàn)方法主要是滾搓法。滾搓法塑限試驗(yàn)就是用手在毛玻璃板上滾搓土條，當(dāng)土條直徑達(dá)3mm時(shí)產(chǎn)生裂縫并斷裂，此時(shí)試樣的含水率即為塑限。

1．儀器設(shè)備

(1)200mm×300mm的毛玻璃板；

(2)分度值0.02mm的卡尺或直徑3 mm的金屬絲；(3)稱(chēng)量200g,最小分度值0.0lg的天平；(4)烘箱、干燥器；

(5)鋁制稱(chēng)量盒、滴管、吹風(fēng)機(jī)、孔徑為0.5mm的篩、研缽等。

2.操作步驟

(1)取代表性天然含水率試樣或過(guò)0.5 mm篩的代表性風(fēng)干試樣100g, 放在盛土皿中加純水拌勻，蓋上濕布，濕潤(rùn)靜止過(guò)夜。(2)將制備好的試樣在手中揉捏至不粘手，然后將試樣捏扁，若出現(xiàn)裂縫，則表示其含水率已接近塑限。

(3)取接近塑限含水率的試樣8~10g, 先用手捏成手指大小的土團(tuán)（橢圓形或球形），然后再放在毛玻璃板上用手掌輕輕滾搓，滾搓時(shí)應(yīng)以手掌均勻施壓于土條上，不得使土條在毛玻璃板上無(wú)力滾動(dòng)，在任何情況下土條不得有空心現(xiàn)象，土條長(zhǎng)度不宜大于手掌寬度，在滾搓時(shí)不得從手掌下任一邊脫出。

(4)當(dāng)土條搓至3 mm直徑時(shí)，表面產(chǎn)生許多裂縫，并開(kāi)始斷裂，此時(shí)試樣的含水率即為塑限。若土條搓至3 mm直徑時(shí)，仍未產(chǎn)生裂縫或斷裂，表示試樣的含水率高于塑限；或者土條直徑在大于3 mm時(shí)已開(kāi)始斷裂，表示試樣的含水率低于塑限，都應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。

(5)取直徑3mm且有裂縫的土條3-5g,放人稱(chēng)量盒內(nèi)，隨即蓋緊盒蓋，測(cè)定土條的含水率。塑限試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平均測(cè)定，并取其算術(shù)平均值，其平行差值不得大于2％。

四、液、塑限聯(lián)合測(cè)定法

液、塑限聯(lián)合測(cè)定法是根據(jù)圓錐儀的圓錐人土深度與其相應(yīng)的含水率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上具有線(xiàn)性關(guān)系的特性來(lái)進(jìn)行的。利用圓錐質(zhì)量為76g的液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)得土在不同含水率時(shí)的圓錐人土深度，并繪制其關(guān)系直線(xiàn)圖，在圖上查得圓錐下沉深度為l0mm（或17mm)所對(duì)應(yīng)的含水率即為液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水率即為塑限。

1．儀器設(shè)備

(1)液塑限聯(lián)合測(cè)定儀。

(2)稱(chēng)量200g, 最小分度值0.0lg的天平。

(3)烘箱、干燥器。

(4)鋁制稱(chēng)量盒、調(diào)土刀、孔徑為0.5mm的篩、研缽、凡士林等。

2.操作步驟

(1）原則上采用天然含水率土樣，但也可采用風(fēng)干土樣，當(dāng)試樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒和雜物時(shí)，應(yīng)過(guò)0.5 mm篩。

(2)當(dāng)采用天然含水率土樣時(shí)，取代表性試樣250g;采用風(fēng)干土樣時(shí)，取過(guò)0.5mm篩的代表性試樣200g, 將試樣放在橡皮板上用純水調(diào)制成均勻膏狀，放人調(diào)土皿，蓋上濕布，浸潤(rùn)過(guò)夜。

(3)將制備好的試樣用調(diào)土刀充分調(diào)拌均勻后，分層裝人試樣杯中，并注意土中不能留有空隙，裝滿(mǎn)試杯后刮去余土使土樣與杯口齊平，并將試樣杯放在聯(lián)合測(cè)定儀的升降座上。

(4)將圓錐儀擦拭干凈，并在錐尖上抹一薄層凡士林，然后接通電源，使電磁鐵吸住圓 錐。

(5)調(diào)節(jié)零點(diǎn)，使屏幕上的標(biāo)尺調(diào)在零位，然后轉(zhuǎn)動(dòng)升降旋鈕，試樣杯則徐徐上升，當(dāng)錐尖剛好接觸試樣表面時(shí)，指示燈亮，立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕。

(6)按動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，圓錐則在自重下沉人試樣，經(jīng)5s后，測(cè)讀顯示在屏幕上的圓錐下沉深度，然后取出試樣杯，挖去錐尖入土處的凡士林，取錐體附近的試樣不少于log,放人稱(chēng)量盒內(nèi)，測(cè)定含水率。

(7)將試樣從試樣杯中全部挖出，再加水或吹干并調(diào)勻，重復(fù)以上試驗(yàn)步驟分別測(cè)定試樣在不同含水率下的圓錐下沉深度。液塑限聯(lián)合測(cè)定至少在三點(diǎn)以上，其圓錐入土深度宜分別控制在3~4mm,7~9mm和15~17mm。3.液限和塑限確定

以含水率為橫坐標(biāo)、以圓錐人土深度為縱坐標(biāo)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制含水率與圓錐人土深度關(guān)系曲線(xiàn)，如下圖所示。三點(diǎn)應(yīng)在一直線(xiàn)上，如圖中A線(xiàn)。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線(xiàn)上時(shí)，通過(guò)高含水率的點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連成兩條直線(xiàn)，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應(yīng)的兩個(gè)含水率，當(dāng)所查得的兩個(gè)含水率差值小于2％時(shí)，應(yīng)以該兩個(gè)含水率平均值的點(diǎn)（仍在圓錐下沉深度為2mm處）與高含水率的點(diǎn)再連一直線(xiàn)，如圖中B線(xiàn)，若兩個(gè)含水率的差值大于、等于2時(shí)，則應(yīng)重做試驗(yàn)。

在含水率與圓錐下沉深度的關(guān)系圖上查得圓錐下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水率為17mm液限；查得圓錐下沉深度為l0mm所對(duì)應(yīng)的含水率為l0mm液限；查得圓錐下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水率為塑限，取值以百分?jǐn)?shù)表示，準(zhǔn)確至0.1％。

實(shí)驗(yàn)四 擊實(shí)試驗(yàn)

一、概述

本實(shí)驗(yàn)的目的是用擊實(shí)儀在一定擊實(shí)次數(shù)下測(cè)定土的最大干密度和最優(yōu)含水量,借以了解土的壓實(shí)性質(zhì)。

本實(shí)驗(yàn)采用南實(shí)處型擊實(shí)儀，此儀器適用于粒徑小于5毫米的土粒，如粒徑大于5毫米的土粒重量介于總土量的3—30%時(shí),允許以本儀器用粒徑小于5毫米的土料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),但應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正,如粒徑大于5毫米的土粒重量小于總量的30%時(shí),可以不加校正.二、試驗(yàn)設(shè)備、方法與原理 1．儀器設(shè)備

（1）擊筒容量為1000立方厘米, 錘重2.5公斤,南實(shí)處型落距為460毫米.（2）天平:感量0.01克.（3）臺(tái)秤:稱(chēng)重10公斤,感量1克.（4）篩:孔徑5毫米.（5）其它:推土器,削土刀,稱(chēng)量盒,搪瓷盤(pán),水噴水器,碎土設(shè)備和少量輕機(jī)油.2.操作步驟

（1）將具有代表性的風(fēng)干土樣,或在低于60oC攝氏度溫度下烘干的土樣,或天然含水量低于塑限可以碾散過(guò)篩的土樣,放在橡皮板上用木碾碾散,過(guò)5毫米篩后備用(本步驟由實(shí)驗(yàn)室完成).（2）參照土的塑限,估計(jì)其最佳含水量?0p,預(yù)定至少五個(gè)不同含水量,使各含水量依次相差約2%,且其中至少有二個(gè)大于和小于?0p。各個(gè)預(yù)定含水量及土樣原有含水量(由實(shí)驗(yàn)室給出),按下式計(jì)算所需的加水量: mω?mω0?0.01(ω?ω0)

1?0.01ω0式中: mω——所需的加水質(zhì)量,克。

mω0——含水量為ω0時(shí)的土質(zhì)量,克。

ω——要求達(dá)到的預(yù)期含水量,%。

ω0——土樣原有的含水量,%。

（3）按預(yù)定含水量制備試樣。取土樣約2.5千克，平鋪于不吸水的平板上，用噴水設(shè)備往土樣上均勻噴灑預(yù)定的水量，稍靜置一段時(shí)間后，裝入塑料袋內(nèi)或密封于盛土器內(nèi)靜置備用。靜置時(shí)間對(duì)高液限粘土（CH）不得少于一晝夜，對(duì)低液限粘土（CL）可酌情縮短,但不應(yīng)少于12小時(shí).（4）準(zhǔn)備好擊實(shí)筒和擊錘,把擊實(shí)筒固定于底板,檢查各部分螺絲接頭是否完好,筒與底板是否接觸好,螺絲是否擰緊,擊實(shí)筒底面和筒內(nèi)壁需涂少許潤(rùn)滑油.（5）將擊實(shí)筒連底板放在堅(jiān)實(shí)地面上,將制備的土樣分三層放入擊實(shí)筒內(nèi),每裝一層擊實(shí)一層,每層25擊.如土系用于中小型堤壩工程,則可用每層15擊.每層的裝土及擊實(shí)方法如下: 取制備好的試樣600—800克(使擊實(shí)后的略高于筒高的1/3)倒入筒內(nèi),整平其表面,并用圓木板稍加壓緊,按25擊(或15擊)擊數(shù)進(jìn)行擊實(shí).擊實(shí)時(shí),提起擊錘與導(dǎo)筒頂接觸(落高為460毫米)后,使其自由鉛直下落,每次錘擊時(shí)應(yīng)挪動(dòng)擊錘,使錘跡均勻分布于土面.然后安裝護(hù)筒,把土面刨成毛面,重復(fù)上述步驟進(jìn)行第二及第三層的擊實(shí).擊實(shí)后高出擊實(shí)筒的余土高度不得大于10毫米.（6）用削土刀小心沿護(hù)筒內(nèi)壁與土的接觸面劃開(kāi),轉(zhuǎn)動(dòng)并取下護(hù)筒(注意勿將擊實(shí)筒內(nèi)土樣帶出),齊筒頂細(xì)心削平試樣,拆除底板.如試樣底面超出筒外,亦應(yīng)削平.然后檫凈筒外壁,用臺(tái)秤稱(chēng)出筒加土重,稱(chēng)重準(zhǔn)至1克.（7）用推土器推出筒內(nèi)試樣,從試樣中心不同位置處取兩小塊各約15～30克土,測(cè)定其含水量,計(jì)算 準(zhǔn)至0.1%,其平行誤差不得超過(guò)1%.（8）按4到7步驟進(jìn)行其余含水量下土的擊實(shí)和測(cè)定工作.三、計(jì)算及制圖

1.按下式計(jì)算擊實(shí)后各點(diǎn)的干密度: ?d??1?0.01?

式中： ?d－—干密度，g/cm

3ρ－—濕密度，g/cm3

ω－—擊實(shí)后測(cè)定的含水量，% 2.將測(cè)得的不同?d及ω值,繪出?d及ω關(guān)系曲線(xiàn)(即擊實(shí)曲線(xiàn)).曲線(xiàn)上峰點(diǎn)的坐標(biāo)分別為?dmax和?op.如不能連接成合理曲線(xiàn)時(shí),應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)實(shí)驗(yàn).3.按下式計(jì)算飽和含水量: ?sat(%)?(??1?)?100% ?dGs式中：?sat(%)－－飽和含水量（%）；

Gs－－土粒比重；

??－－水的密度g/cm3。

計(jì)算幾個(gè)干密度下土的飽和含水量,以干密度為縱坐標(biāo),飽和含水量為橫坐標(biāo),繪制飽和曲線(xiàn)(見(jiàn)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)記錄).1.8擊實(shí)曲線(xiàn)1.5151.7最大干密度1.67最優(yōu)含水量20%飽和度100%密度rd克/厘米21.6***4

含水量 ω% 實(shí)驗(yàn)

五、滲透實(shí)驗(yàn)

一、概述:

滲透是水流經(jīng)多孔介質(zhì)的現(xiàn)象.若土中滲透水流呈層流狀態(tài),則滲透速度與水力坡降成正比.當(dāng)水力坡降等于1時(shí)的滲透速度,稱(chēng)為土的滲透系數(shù).本次實(shí)驗(yàn)是在室內(nèi)南55型滲透儀測(cè)定粘性土的滲透系數(shù),滲透系數(shù)是估算滲流量,飽和條件下土工建筑物與地基內(nèi)的滲水流速,以及選擇筑壩土料的重要指標(biāo).二、試驗(yàn)設(shè)備、方法與原理

1．儀器設(shè)備

（1）滲透儀

（2）無(wú)空氣水

（3）量筒: 容量100立方厘米,精度1立方厘米

（4）其他: 秒表,溫度計(jì),凡士林,修土刀等

2.操作步驟

（1）按工程需要,取原狀土或制備成所需狀態(tài)的擾動(dòng)土樣,按前述容重實(shí)驗(yàn)中環(huán)刀取土的方法操作,修平環(huán)刀上下土樣突出的部分,但不得用刀在土樣兩端反復(fù)涂抹,切削試樣時(shí)應(yīng)根據(jù)要求將環(huán)刀刃口垂直或平行于土的天然層面。

（2）測(cè)定試樣容重,并取削下的余土測(cè)定含水量。

（3）將容器套筒內(nèi)壁涂上一薄層凡士林,然后將裝有試樣的環(huán)刀推入套筒,并壓入止水墊圈.刮去擠出的凡士林.裝好帶有透水石和墊圈的上下蓋,并且用螺絲擰緊,不得漏氣漏水。

（4）把裝好式樣的容器的進(jìn)水口與供水源裝置連通，關(guān)止水夾。使供水瓶注滿(mǎn)水，直至供水瓶的排氣孔有水溢出時(shí)為止。

（5）把容器側(cè)立，排氣管向上，并打開(kāi)排氣管管夾。然后打開(kāi)止水夾及進(jìn)水口管夾，排除容器底部的空氣，直至水中無(wú)夾帶氣泡溢出為止。關(guān)閉氣管管夾，平放好容器。

（6）在不大于200cm水頭作用下，靜置某一時(shí)間，待上出水口7有水溢出后，開(kāi)始測(cè)定。

（7）當(dāng)采用變水頭時(shí)，將水頭管充水至需要高度后，關(guān)止水夾5（2），開(kāi)動(dòng)秒表，同時(shí)測(cè)記起始水頭h1，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后再測(cè)記終了水頭h2(每次測(cè)定的水頭差應(yīng)大于10厘米)。如此連續(xù)測(cè)記2～3次后，再使水頭管水位回升至需要高度，再連續(xù)測(cè)記數(shù)次，前后需6次以上，試驗(yàn)終止①，同時(shí)測(cè)記試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)與終止的水溫。

（8）當(dāng)采用常水頭時(shí)打開(kāi)5（1）、5（2）、5（3）止水夾，開(kāi)動(dòng)秒表，同時(shí)用量筒接取出水口7處

3時(shí)間t的滲水量，并測(cè)記水頭h及水溫ToC,如此重復(fù)測(cè)記6次以上，每次定的水量，應(yīng)不少于5.0cm。

三、計(jì)算及制圖

1.按下式計(jì)算滲透系數(shù): KT?2.20? 或

KT?haL ?log1(變水頭）A?th2QL(常水頭）

A?h?t注：①每次測(cè)定的水頭應(yīng)大于10厘米.對(duì)較粘的試樣或較密實(shí)的試樣,測(cè)記時(shí)間可能長(zhǎng),為避免測(cè)試過(guò)程中水溫變化較大,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,規(guī)定每測(cè)試一次,應(yīng)在3～4小時(shí)內(nèi)完成.如不能滿(mǎn)足上述要求,可加大作用水頭或改用負(fù)壓法.測(cè)試時(shí),如發(fā)現(xiàn)水流過(guò)快,應(yīng)檢查試樣及容器漏水或試樣集中滲流現(xiàn)象.有,則應(yīng)重新制樣,安裝.式中: KT－水溫ToC時(shí)的土的滲透系數(shù),厘米/秒;a－測(cè)壓管的斷面積,平方厘米;A－試樣的斷面積,平方厘米;L－試樣長(zhǎng)度,厘米;t－水頭自h1降到h2所經(jīng)的時(shí)間,秒;h1－測(cè)壓管中開(kāi)始水頭,厘米;

h2－測(cè)壓管中終了水頭,厘米;Q－時(shí)間t內(nèi)的滲透流量,立方厘米;h－常水頭,厘米.2.按下述公式計(jì)算水溫10oC時(shí)的滲透系數(shù).以10oC為標(biāo)準(zhǔn)是由于地下水滲流的溫度在10oC右,選它做標(biāo)準(zhǔn)是為了符合實(shí)際滲透情況.K10?Kt??T ?10式中: K10－水溫為10oC時(shí)土的滲透系數(shù),厘米/秒;KT－水溫為T(mén)oC時(shí)土的滲透系數(shù),厘米/秒;?T－ToC時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，克秒/平方厘米;?10－10oC時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù),克秒/平方厘米.?T比值與溫度的關(guān)系見(jiàn)表5—1.?10 3.取測(cè)得的六個(gè)(或四個(gè))滲透系數(shù)較接近的數(shù)個(gè)求其算術(shù)平均值.實(shí)驗(yàn)六： 土的壓縮、固結(jié)試驗(yàn)

一、概述

標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)就是將天然狀態(tài)下的原狀土或人工制備的擾動(dòng)土，制備成一定規(guī)格的土樣，然后在側(cè)限與軸向排水條件下測(cè)定土在不同荷載下的壓縮變形，且試樣在每級(jí)壓力下的固結(jié)穩(wěn)定時(shí)間為24h。

二、試驗(yàn)方法與原理 1.儀器設(shè)備

(1)固結(jié)容器。由環(huán)刀、護(hù)環(huán)、透水板、加壓上蓋等組成，土樣面積30cm2或50cm2，高

度2cm。

(2）加荷設(shè)備?？刹捎昧砍虨?～l0kN的杠桿式、磅秤式或氣壓式等加荷設(shè)備。

(3)變形量測(cè)設(shè)備。可采用最大量程l0mm, 最小分度值0.0lmm的百分表，也可采用一準(zhǔn)確度為全量程0.2％的位移傳感器及數(shù)字顯示儀表或計(jì)算機(jī)。

(4）毛玻璃板、圓玻璃片、濾紙、切土刀、鋼絲鋸和凡士林或硅油等。

2.試驗(yàn)步驟

(1)按工程需要選擇面積為30cm，或50cm的切土環(huán)刀，環(huán)刀內(nèi)側(cè)涂上一層薄薄的凡士林或硅油，刀口應(yīng)向下放在原狀土或人工制備的擾動(dòng)土上，切取原狀土樣時(shí)應(yīng)按天然狀態(tài)時(shí)垂直方向一致。

（2）小心地邊壓邊削，注意避免環(huán)刀偏心入土，應(yīng)使整個(gè)土樣進(jìn)入環(huán)刀并凸出環(huán)刀為止，然后用鋼絲鋸（軟土）或用修土刀（較硬的土或硬土),將環(huán)刀兩端余土修平，擦凈環(huán)刀外壁。

(3)測(cè)定土樣密度，并在余土中取代表性土樣測(cè)定其含水率，然后用圓玻璃片將環(huán)刀兩端蓋上，防止水分蒸發(fā)。

(4）在固結(jié)儀的固結(jié)容器內(nèi)裝上帶有試樣的切土環(huán)刀（刀口向下），在土樣兩端應(yīng)貼上潔凈而濕潤(rùn)的濾紙，再用提環(huán)螺絲將導(dǎo)環(huán)置于固結(jié)容器，然后放上透水石和傳壓活塞以及定向鋼球。

(5)將裝有土樣的固結(jié)容器，準(zhǔn)確地放在加荷橫梁的中心，如杠桿式固結(jié)儀，應(yīng)調(diào)整杠桿平衡，為保證試樣與容器上下各部件之間接觸良好，應(yīng)施加1kPa預(yù)壓荷載；如采用氣壓式壓縮儀，可按規(guī)定調(diào)節(jié)氣壓力，使之平衡，同時(shí)使各部件之間密合。

(6)調(diào)整百分表或位移傳感器至“0”讀數(shù)，并按工程需要確定加壓等級(jí)、測(cè)定項(xiàng)目以及試驗(yàn)方法。

(7）加壓等級(jí)可采用12.5kPa，25kPa，50kPa，l00kPa,200kPa，400kPa,800kPa，1600kPa和3200kPa。第一級(jí)壓力的大小視土的軟硬程度，分別采用12.5kPa, 25kPa或50kPa；最后一級(jí)壓力應(yīng)大于土層的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和，或大于上覆土層的計(jì)算壓力100-200kPa, 但最大壓力不應(yīng)小于400kPa。

(8）當(dāng)需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時(shí)，初始段的荷重率應(yīng)小于1,可采用0.5或0.25.最后一級(jí)壓力應(yīng)使測(cè)得的e-lgp曲線(xiàn)下段出現(xiàn)直線(xiàn)段。對(duì)于超固結(jié)土，應(yīng)采用卸壓、再加壓方法來(lái)評(píng)價(jià)其再壓縮特性。

(9)當(dāng)需要做回彈試驗(yàn)時(shí)，回彈荷重可由超過(guò)自重應(yīng)力或超過(guò)先期固結(jié)壓力的下一級(jí)荷重依次卸壓至25kPa，然后再依次加荷，一直加至最后一級(jí)荷重為止。卸壓后的回彈穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與加壓相同，即每次卸壓后24h測(cè)定試樣的回彈量。但對(duì)于再加荷時(shí)間，因考慮到固結(jié)已完成，穩(wěn)定較快，因此可采用12h或更短的時(shí)間。

(10）對(duì)于飽和試樣，在試樣受第一級(jí)荷重后，應(yīng)立即向固結(jié)容器的水槽中注水浸沒(méi)試樣，而對(duì)于非飽和土樣，須用濕棉紗或濕海綿覆蓋于加壓蓋板四周，避免水分蒸發(fā)。

(11)當(dāng)需要預(yù)估建筑物對(duì)于時(shí)間與沉降的關(guān)系，需要測(cè)定豎向固結(jié)系數(shù)CV，或?qū)τ趯永順?gòu)造明顯的軟土需測(cè)定水平向固結(jié)系數(shù)CH時(shí)，應(yīng)在某一級(jí)荷重下測(cè)定時(shí)間與試樣高度變化的關(guān)系。讀數(shù)時(shí)間為6s, 15s, lmin, 2.25min, 4min，6.25min，9min，12.25min，16min,20.25min，25min，30． 25min，36min，42．25min，49min，64min，100min，200min，400min，23h,24h,直至穩(wěn)定為止。當(dāng)測(cè)定CH時(shí)，需具備水平向固結(jié)的徑向多孔環(huán)，環(huán)的內(nèi)壁與土樣之間應(yīng)貼有濾紙。

(12)當(dāng)不需要測(cè)定沉降速率時(shí)，則施加每級(jí)壓力后24h測(cè)定試樣高度變化作為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；只需測(cè)定壓縮系數(shù)的試樣，施加每級(jí)壓力后，每小時(shí)變形達(dá)0.0lmm時(shí)，測(cè)定試樣高度變化作為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。(13）當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先排除固結(jié)容器內(nèi)水分，然后拆除容器內(nèi)各部件，取出帶環(huán)刀的土樣，必要時(shí)，揩干試樣兩端和環(huán)刀外壁上的水分，測(cè)定試驗(yàn)后的密度和含水率。

實(shí)驗(yàn)七： 直剪試驗(yàn)

一、概述

直接剪切試驗(yàn)就是直接對(duì)試樣進(jìn)行剪切的試驗(yàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)直剪試驗(yàn)，是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法，通常采用4個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力，測(cè)得試樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力τ, 然后根據(jù)庫(kù)侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角φ甲和粘聚力c。

二、試驗(yàn)方法

直接剪切試驗(yàn)一般可分為慢剪、固結(jié)快剪和快剪三種試驗(yàn)方法。

1.慢剪試驗(yàn)。先使土樣在某一級(jí)垂直壓力作用下，固結(jié)至排水變形穩(wěn)定（變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)變形不大于0.005mm），再以小于每分鐘0.02mm的剪切速率緩慢施加水平剪應(yīng)力，在施加剪應(yīng)力的過(guò)程中，使土樣內(nèi)始終不產(chǎn)生孔隙水壓力，用幾個(gè)土樣在不同垂直壓力下進(jìn)行剪切，將得到有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度參數(shù)φs、cs，但歷時(shí)較長(zhǎng)，剪切破壞時(shí)間可按下式估算

tf =50t50 式中 tf —達(dá)到破壞所經(jīng)歷的時(shí)間；

t50 —固結(jié)度達(dá)到50％的時(shí)間。

2.固結(jié)快剪試驗(yàn)。先使土樣在某一級(jí)垂直壓力作用下，固結(jié)至排水變形穩(wěn)定，再以每分鐘0.8mm的剪切速率施加剪力，直至剪壞，一般在3 ~ 5min內(nèi)完成，適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土。由于時(shí)間短促，剪力所產(chǎn)生的超靜水壓力不會(huì)轉(zhuǎn)化為粒間的有效應(yīng)力，用幾個(gè)土樣在不同垂直壓力下進(jìn)行慢剪，便能求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)值φcq、ccq，其值稱(chēng)為總應(yīng)力法抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

3.快剪試驗(yàn)。采用原狀土樣盡量接近現(xiàn)場(chǎng)情況，以每分鐘0.8mm的剪切速率施加剪力，直至剪壞，一般在3~5min內(nèi)完成，適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土。這種方法將使粒間有效應(yīng)力維持原狀，不受試驗(yàn)外力的影響，但由于這種粒間有效應(yīng)力的數(shù)值無(wú)法求得，所以試驗(yàn)結(jié)果只能求得(σtan φq + cq）的混合值?？焖俜ㄟm用于測(cè)定粘性土天然強(qiáng)度，但φq角將會(huì)偏大。

三、儀器設(shè)備

1.直剪儀。采用應(yīng)變控制式直接剪切儀。

2.測(cè)力計(jì)。采用應(yīng)變?nèi)?，量表為百分表或位移傳感器?/p>

3.環(huán)刀。內(nèi)徑6.18cm, 高2.0cm。

4.其它。切土刀、鋼絲鋸、濾紙、毛玻璃板、圓玻璃片以及潤(rùn)滑油等。

四、操作步驟

1.對(duì)準(zhǔn)剪切盒的上下盒，插人固定銷(xiāo)釘，在下盒內(nèi)放潔凈透水石一塊及濕潤(rùn)濾紙一張。

2.將盛有試樣的環(huán)刀，平口向下、刀口向上，對(duì)準(zhǔn)剪切盒的上盒，在試樣面放濕潤(rùn)濾紙一張及透水石一塊，然后將試樣通過(guò)透水石徐徐壓人剪切盒底，移去環(huán)刀，并順次加上傳壓活塞及加壓框架。

3.取不少于4個(gè)試樣，并分別施加不同的垂直壓力，其壓力大小根據(jù)工程實(shí)際和土的軟硬程度而定，一般可按25kPa，50kPa，100kPa，200kPa，300kPa,400kPa，600kPa?施加，加荷時(shí)應(yīng)輕輕加上，但必須注意，如土質(zhì)松軟，為防止試樣被擠出，應(yīng)分級(jí)施加。

4.若試樣是飽和試樣，則在施加垂直壓力5min后，向剪切盒內(nèi)注滿(mǎn)水；若試樣是非飽和土試樣，不必注水，但應(yīng)在加壓板周?chē)詽衩藜?，以防止水分蒸發(fā)。

5.當(dāng)在試樣上施加垂直壓力后，若每小時(shí)垂直變形不大于0.005mm, 則認(rèn)為試樣已達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定。6.試樣達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后，安裝測(cè)力計(jì)，徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端的鋼珠恰與測(cè)力計(jì)接觸，測(cè)記測(cè)力計(jì)初讀數(shù)。

7.松開(kāi)外面四只螺桿，拔去里面固定銷(xiāo)釘，然后開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使應(yīng)變?nèi)κ軌海^察測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，它將隨下盒位移的增大而增大，當(dāng)測(cè)力計(jì)讀數(shù)不再增加或開(kāi)始倒退時(shí)，即出現(xiàn)峰值，認(rèn)為試樣已破壞，記下破壞值，并繼續(xù)剪切至位移為4mm時(shí)停機(jī)；當(dāng)剪切過(guò)程中測(cè)力計(jì)讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，應(yīng)剪切至剪切位移為6mm時(shí)停機(jī)。

8.剪切結(jié)束后，卸去剪切力和垂直壓力，取出試樣，并測(cè)定試樣的含水率。

第二篇：土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)一

液、塑限試驗(yàn)

一、目的

測(cè)定細(xì)粒土的液限含水率、塑限含水率、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、確定土的工程分類(lèi)。

二、試驗(yàn)方法 液塑限聯(lián)合測(cè)定法

三、儀器設(shè)備

1、光電式液限、塑限聯(lián)合測(cè)定儀，試樣杯

2、天平，稱(chēng)量200g，最小分度值0.1g。

3、其它：烘箱、鋁盒、調(diào)土刀、刮土刀、凡士林等。

四、試驗(yàn)步驟

1、本次試驗(yàn)原則上應(yīng)采用天然含水率的土樣進(jìn)行，也允許用風(fēng)干土制備土樣，土樣過(guò)0.5mm篩后，噴灑配制一定含水率的土樣，然后裝入密閉玻璃廣口瓶?jī)?nèi)，潤(rùn)濕一晝夜備用（土樣制備工作實(shí)驗(yàn)室已預(yù)先做好）。

2、將已制備好的土樣取出調(diào)勻后，密實(shí)地裝入試樣杯中（土中不能有孔洞），高出試樣杯口的余土，用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在升降底座上。

3、接通電源，調(diào)平底座，吸放安扭調(diào)到“吸”的狀態(tài)，把裝有透明光學(xué)微分尺的圓錐儀，在錐體上抹以薄層凡士林，使電磁鐵吸穩(wěn)固錐儀。并使光學(xué)微分尺垂直于光軸（可從屏幕上觀察，刻度線(xiàn)清晰，并在屏幕居中位置）。

4、調(diào)節(jié)零點(diǎn)，使讀數(shù)屏幕上的零線(xiàn)與光學(xué)微分尺影像零線(xiàn)重合，按下“手”（即手動(dòng)）按鈕，使儀器處于備用狀態(tài)。

5、轉(zhuǎn)動(dòng)升降座，待試樣杯上升到土面剛好與圓錐儀錐尖接觸時(shí)，按“放”按鈕，圓錐儀自由下落，歷時(shí)5秒，當(dāng)音響訊號(hào)自動(dòng)發(fā)出聲響時(shí)，立即從讀數(shù)屏幕上讀出圓錐儀下沉深度，平行兩組試驗(yàn)。

6、把升降座降下，細(xì)心取出試樣杯，剔除錐尖處含有凡士林的土，取出錐體附近的試樣不少于15-30g放入稱(chēng)量鋁盒內(nèi)，稱(chēng)量得質(zhì)量m1，并記下盒號(hào)，測(cè)定含水率。

7、將稱(chēng)量過(guò)的鋁盒，放入烘箱；在105℃～110℃的溫度下烘至恒量，取出土樣盒放入玻璃干燥皿內(nèi)冷卻，稱(chēng)干土的質(zhì)量m2。

8、重復(fù)2～7條的步驟，測(cè)試另二種含水率土樣的圓錐入土深度和含水率

9、以含水率為橫坐標(biāo)，以圓錐入土深度為縱坐標(biāo)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制含水率與相應(yīng)的圓錐入土深度關(guān)系曲線(xiàn)，如圖1-2所示。三點(diǎn)應(yīng)在一根直線(xiàn)上，如圖中A線(xiàn)。如果三點(diǎn)不在同一直線(xiàn)上，通過(guò)高含水率的一點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連兩根直線(xiàn)，在圓錐入土深工為2mm處查得相應(yīng)的兩個(gè)含水率，用該兩含水率的平均值的點(diǎn)與高含水率的測(cè)點(diǎn)作直線(xiàn)，在含水率與圓錐下沉深度的關(guān)系圖上查得下沉深度為17mm對(duì)應(yīng)的含水率為液限，查得下沉深度為2mm對(duì)應(yīng)的含水率為塑限。

五、成果整理

書(shū)中表格，雙對(duì)數(shù)座標(biāo)軸

實(shí)驗(yàn)二

固結(jié)試驗(yàn)

（一）、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

本試驗(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，變形和時(shí)間的關(guān)系，以便計(jì)算土的壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量、固結(jié)系數(shù)及原狀土的先期固結(jié)壓力等。

（二）、試驗(yàn)方法

適用于飽和的粘質(zhì)土（當(dāng)只進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)，允許用于非飽和土）。

試驗(yàn)方法：

1、正常慢固結(jié)法；（快速固結(jié)試驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)采用規(guī)定試樣在各級(jí)壓力下的固結(jié)時(shí)間為10分鐘）

（三）、儀器設(shè)備

①固結(jié)容器；②加壓設(shè)備；③百分表；④其他：刮土刀、天平、秒表等。

（四）、試驗(yàn)步驟

（1）根據(jù)工程需要，切取原狀土試樣或制備給定密度與含水量的擾動(dòng)土樣。

（2）按試驗(yàn)一、二的方法，測(cè)定試樣的密度及含水量。

（3）將土樣壓入環(huán)刀，在固結(jié)容器內(nèi)放置護(hù)環(huán)、透水板和用水濕潤(rùn)后的薄濾紙，將帶有環(huán)刀（環(huán)刀的表面積為30cm，h?20mm）的試樣，小心裝入護(hù)環(huán)內(nèi)，然后在試樣上放薄濾紙、透水板和加壓蓋板、傳壓鋼柱，置于加壓框架下，對(duì)準(zhǔn)加壓框架的正中，安裝量表。

（4）施加0.25kPa的預(yù)壓壓力，使試樣與儀器上下各部分之間接觸良好，然后調(diào)整量表，使指針讀數(shù)為5.00。

（5）確定需要施加的各級(jí)壓力。加壓等級(jí)一般為50.0、100、200、400kPa。（在工程實(shí)踐中做本實(shí)驗(yàn)的最后一級(jí)壓力應(yīng)大于上覆土層的計(jì)算壓力100~200kPa）。

（6）測(cè)記穩(wěn)定讀數(shù)。當(dāng)不需要測(cè)定沉降速率時(shí)，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為每級(jí)壓力下固結(jié)24小時(shí)。測(cè)記穩(wěn)定讀數(shù)后，本實(shí)驗(yàn)取固結(jié)穩(wěn)定時(shí)間為10分鐘，再施加第2級(jí)壓力。依次逐級(jí)加壓至試驗(yàn)結(jié)束。

（7）試驗(yàn)結(jié)束后，迅速拆除儀器部件，取出帶環(huán)刀的試樣。（如系飽和試樣，則用干濾紙吸去試樣兩端表面上的水，取出試樣，測(cè)定試驗(yàn)后的含水量）。

(8)、計(jì)算與制圖

1按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比e0 2e0??wGs(1?0.01w0)?1?0

式中：ρ0—試樣初始密度，g/cm3；

w0—試樣的初始含水量，%。

2按下式計(jì)算各級(jí)壓力下固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比ei

ei?e0?(1?e0)?hih0

式中：Δhi—某級(jí)壓力下試樣高度變化，即總變形量減去儀器變形量，mm；

h0——試樣初始高度，mm。

3繪制e～p的關(guān)系曲線(xiàn)

以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，將試驗(yàn)成果點(diǎn)在圖上，連成一條光滑曲線(xiàn)。

(五)、本試驗(yàn)記錄格式詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)三

直剪試驗(yàn)

（一）、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

直接剪切試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。通常采用4個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，測(cè)得剪切破壞時(shí)的剪應(yīng)力τ。然后根據(jù)庫(kù)侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c。

（二）、試驗(yàn)方法與適用范圍

1、試驗(yàn)方法

快剪試驗(yàn)：在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪應(yīng)力。（本實(shí)驗(yàn)采用此方法）

固結(jié)快剪試驗(yàn)：在試樣上施加垂直壓力，待試樣排水固結(jié)穩(wěn)定后，快速施加水平剪應(yīng)力。

慢剪試驗(yàn)：在試樣上施加垂直壓力及水平剪應(yīng)力的過(guò)程中，均使試樣排水固結(jié)。

2、適用范圍：適用于測(cè)定細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和φ及土顆粒的粒徑小于2mm的砂土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)φ。滲透系數(shù)k大于10-6cm/s的土不宜作快剪試驗(yàn)。

（三）儀器設(shè)備

應(yīng)變控制式直剪儀：剪切盒、垂直加壓框架、量力環(huán)、推動(dòng)機(jī)構(gòu)等；

位移計(jì)（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；

天平、環(huán)刀、削土刀、飽和器、秒表、濾紙、直尺等。

2、操作步驟（粘性土）

（1）試樣制備：從原狀土樣中切取原狀土試樣或制備給定干密度和含水量的擾動(dòng)土試樣。按規(guī)范規(guī)定，測(cè)定試樣的密度及含水量。用環(huán)刀取試樣。

（2）試樣安裝：

對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定銷(xiāo)。在下盒內(nèi)放濕濾紙和透水板。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，在試樣頂面放濕濾紙和透水板，然后將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀，重復(fù)取樣。

轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量力環(huán)接觸。調(diào)整測(cè)力計(jì)讀數(shù)為零。依次加上加壓蓋板、鋼珠、加壓框架，安裝垂直位移計(jì)，測(cè)記起始讀數(shù)。

（3）施加垂直壓力：一個(gè)垂直壓力相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)期的最大壓力p，一個(gè)垂直壓力要大于p，其他垂直壓力均小于p。但垂直壓力的各級(jí)差值要大致相等。也可以取垂直壓力分別為100、200、300、400kPa 各級(jí)垂直壓力可一次輕輕施加，若土質(zhì)軟弱，也可以分級(jí)施加以防試樣擠出。

（4），拔去固定銷(xiāo)，開(kāi)動(dòng)秒表，以0.8~1.2mm/min的速率剪切（每分鐘4~6轉(zhuǎn)的均勻速度旋轉(zhuǎn)手輪），使試樣在3~5min剪損。

剪損的標(biāo)準(zhǔn)：①當(dāng)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定，或有明顯后退表示試樣剪損；②一般宜剪切至剪切變形達(dá)到4mm；③若測(cè)力計(jì)的讀數(shù)繼續(xù)增加，則剪切變形達(dá)到6mm為止。

（5）剪切結(jié)束后，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力、框架、鋼珠、加壓蓋板等。取出試樣，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直至完成。

(6)、計(jì)算與制圖

1計(jì)算： 按下式計(jì)算試樣的剪應(yīng)力

??kR

式中：k—測(cè)力計(jì)率定系數(shù)，N/0.01mm；

R—測(cè)力計(jì)讀數(shù)，0.01mm；

2制圖：①以抗剪強(qiáng)度τf為縱坐標(biāo)，垂直壓力p為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度τf與垂直壓力p的關(guān)系曲線(xiàn)。

(五)、本試驗(yàn)記錄格式詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

第三篇：土力學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)

土 力 學(xué) 地 基 基 礎(chǔ) 實(shí) 驗(yàn) 總 結(jié)

土力學(xué)地基基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是課程教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。參與實(shí)驗(yàn)的是05級(jí)建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)兩個(gè)班的學(xué)生，其中一班34人，二班35人。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備情況，將每個(gè)班分成四批次，每批學(xué)生8~9人，每一批次又分成4個(gè)小組，每小組2人協(xié)調(diào)配合操作共同完成實(shí)驗(yàn)。

本學(xué)期土力學(xué)實(shí)驗(yàn)出勤情況總體很好，能夠按照實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間的安排和實(shí)驗(yàn)大綱的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性比較高，對(duì)動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)課程比較感興趣，能積極主動(dòng)的參與到實(shí)驗(yàn)操作中來(lái)。甚至平時(shí)學(xué)習(xí)不太努力，學(xué)習(xí)成績(jī)比較差的同學(xué)也能積極主動(dòng)參加實(shí)驗(yàn)。

在剛開(kāi)始的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中，能明顯看的出來(lái)學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)。經(jīng)了解很多同學(xué)在中學(xué)階段很少參與親自動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)，甚至有些學(xué)生在上大學(xué)前學(xué)習(xí)的時(shí)候?qū)嶒?yàn)課程就是看老師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，從來(lái)沒(méi)有參加過(guò)這樣的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，這也許是學(xué)生動(dòng)手能力不太強(qiáng)的一個(gè)原因。在前幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中，明顯感覺(jué)到學(xué)生操作動(dòng)作比較生硬，動(dòng)作過(guò)于謹(jǐn)慎，剛開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)雖然安排的是密度、含水量這些比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程還不夠連貫，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不夠。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的鼓勵(lì)、指導(dǎo)和演示，這一現(xiàn)象很快就有了較大變化，后面實(shí)驗(yàn)如壓縮實(shí)驗(yàn)，剪切實(shí)驗(yàn)雖然復(fù)雜很多，但學(xué)生的操作明顯比前面的實(shí)驗(yàn)要好。這基本達(dá)到我們本實(shí)驗(yàn)課程在一定程度上提高學(xué)生動(dòng)手操作能力的目的。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)后的抽問(wèn)的情況來(lái)看，學(xué)生對(duì)土力學(xué)的基本概念有了更深的了解。同時(shí)也增加了學(xué)生對(duì)土力學(xué)基本理論學(xué)習(xí)的興趣，反過(guò)來(lái)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)理論課時(shí)原來(lái)只是走馬觀花或死記硬背的概念和理論，他們能夠自覺(jué)深入去理解。這也達(dá)到我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)的目的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程能增進(jìn)師生交流的作用，由于實(shí)驗(yàn)每一批次學(xué)生人數(shù)比較少，提供了教師與學(xué)生面對(duì)面交流的更多機(jī)會(huì)，老師對(duì)學(xué)生有了更多的了解，學(xué)生和老師也建立了更密切的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步，通過(guò)表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)，在獲得學(xué)生好感的同時(shí)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)不但能更好地遵守紀(jì)律，不但實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的更加順利，實(shí)驗(yàn)氣氛也比較好。教師也更大一步獲得學(xué)生的信任，師生之間也有了感情交流。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課余時(shí)間和老師見(jiàn)面時(shí)打招呼時(shí)明顯熱情多了，在密切了師生關(guān)系的同時(shí)，更進(jìn)一步提高了學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣。

從實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容來(lái)看，在密度實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在預(yù)習(xí)是普遍不能很好理解凡士林作為潤(rùn)滑劑涂在環(huán)刀內(nèi)壁的作用，應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)之前給予解釋潤(rùn)滑劑保持切面土體更加完整，保持土體體積更加準(zhǔn)確的作用。在含水量實(shí)驗(yàn)中學(xué)生覺(jué)得稱(chēng)量盒蓋是多余的，結(jié)合實(shí)驗(yàn)應(yīng)該講解在野外取土?xí)r稱(chēng)量盒蓋保持水分不流失得以準(zhǔn)確稱(chēng)量的作用。在塑限實(shí)驗(yàn)中學(xué)生對(duì)土條粗細(xì)把握方面不太準(zhǔn)確，在搓土條時(shí)用力把握的不是很好，容易形成空心搓，對(duì)裂紋具體是怎樣一種情況作為判定標(biāo)準(zhǔn)也把握的不是很好，應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中找一組做的好的樣品給同學(xué)展示，讓該實(shí)驗(yàn)有更具體的參照標(biāo)準(zhǔn)。在液限實(shí)驗(yàn)中落錐時(shí)錐尖的高度把握不太好，學(xué)生對(duì)加水的量沒(méi)有認(rèn)識(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)時(shí)間拉的比較長(zhǎng)，結(jié)果準(zhǔn)確度有較大偏差，學(xué)生在試了多次還不成功的情況下容易產(chǎn)生急噪心理，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)加水量進(jìn)行指導(dǎo)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該讓學(xué)生有足夠的心理準(zhǔn)備，在鍛煉學(xué)生耐心的同時(shí)，也可以提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確度。在壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于該實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較長(zhǎng)，在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)要求學(xué)生重新做比困難，在實(shí)驗(yàn)之前就要求學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)操作步驟；這個(gè)實(shí)驗(yàn)在百分表的安裝，砝碼的加裝上面都有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要反復(fù)強(qiáng)調(diào)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要加強(qiáng)檢查，有錯(cuò)誤以便在早期加以更正，避免帶來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間的返工。剪切實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)推進(jìn)手輪旋轉(zhuǎn)的速度，避免剪切速度過(guò)快；學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易忘記拔出用于上下盒對(duì)齊的銷(xiāo)釘，這樣帶來(lái)銷(xiāo)釘剪彎甚至破壞剪切實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)之前一定要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。

以上是在這次土力學(xué)地基基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的總結(jié)，希望能對(duì)今后的實(shí)驗(yàn)有一定的指導(dǎo)和幫助作用。

第四篇：《土力學(xué)》教案

《土力學(xué)》教案

Soil Mechanics

3土中應(yīng)力計(jì)算

為了對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)進(jìn)行沉降（變形）以及對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)度與穩(wěn)定性分析，必須知道建筑前后土中的應(yīng)力分布與變化規(guī)律。

土中的應(yīng)力包括：

土的自重應(yīng)力：自然狀態(tài)下土中的應(yīng)力。附加應(yīng)力：外加荷載（如建筑物、車(chē)輛、地震等）引起的土的應(yīng)力變化量。土中應(yīng)力計(jì)算一般采用彈性理論求解，假定地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半空間線(xiàn)性變形體。當(dāng)然這種假定與實(shí)際土大相徑庭。不過(guò)，當(dāng)附加應(yīng)力不超過(guò)一定范圍時(shí)，土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可近似為直線(xiàn)關(guān)系，此時(shí)應(yīng)用彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力還是比較準(zhǔn)確的。

要求：掌握土的自重應(yīng)力、附加應(yīng)力的計(jì)算及基底壓力計(jì)算，了解有效應(yīng)力的概念。

3.1 土中自重應(yīng)力

3.1.1均質(zhì)土的自重應(yīng)力計(jì)算

假設(shè)：地基土是彈性半無(wú)限空間體（此時(shí)土無(wú)側(cè)向變形及剪切變形），如P47圖3.1所示。

自重應(yīng)力計(jì)算： 土的豎向自重應(yīng)力為：

?cz??z

土的水平自重應(yīng)力為：

?cx??cy?K0?cz

豎向及水平面上的剪應(yīng)力為零：

?xy??yz??zx?0

2.1.2 其它情況下土自重應(yīng)力計(jì)算（1）多層土地基 ?cz???ihi

i?i,hi分別為i層土的重度與厚度。

（2）有地下水影響時(shí)

將地下水面作為一分界面，地下水面以下以土的浮重度代替重度進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)橛绊懲馏w變形的是有效應(yīng)力。** 有效應(yīng)力原理：

?????u

總應(yīng)力，孔隙水??,?,u分別為有效應(yīng)力，壓力。

舉例（海底的土表面上的水壓力是很大，但土很軟，若將水壓力該為其它壓力，土就會(huì)被壓實(shí)。

（3）自重應(yīng)力對(duì)土體變形的影響：分老土與新土。

P47例3.1

已知：

?1?19kN/m,h1?2.0m

3?sat?19.4kN/m,h2?2.5m ?3??sat?17.4kN/m,h3?4.5m

求：

繪制自重應(yīng)力與空隙水壓力（靜水壓力）分布圖。

33解：

?0?0kPa

?cz1??1?h1?17.4?4.5?38kPa

??cz2??1?h1??2?h1?38?(19.4?9.8)?2.5?62kPa????cz3??1?h1??2?h2??3?h3?62?(17.4?9.8)?4.5?96.2kPa?cz3??1?h1??2?h2??3?h3?38?19.4?2.5?17.4?4.5?164.8kPa?w??w?(h1?h2)?9.8?7?68.6kPa

自重應(yīng)力與空隙水壓力（靜水壓力）分布如上圖所示。

3.2基底壓力分布與簡(jiǎn)化計(jì)算

基底壓力（接觸壓力）：建筑物荷載通過(guò)基礎(chǔ)傳給地基的壓力?；貕毫Ψ植己軓?fù)雜（涉及上部建筑、基礎(chǔ)與地基的相互作用），與基礎(chǔ)的剛度、平面形狀、大小、埋置深度有關(guān)，還與基礎(chǔ)上的荷載大小與分布、地基土的性質(zhì)有關(guān)。

1）柔性基礎(chǔ)：剛度小，抵抗彎曲變形的能力很小，基礎(chǔ)隨地基一起變形。柔性基礎(chǔ)的基底壓力分布與其上部荷載分布情況一致。例如：土壩、路基… 如P48圖3.4所示。

2）剛性基礎(chǔ)：剛度大，受到外載后基礎(chǔ)產(chǎn)生彎曲變形很小。基礎(chǔ)下的地基變形一致，隨荷載增大基底壓力變化如P48圖3.5所示。例如：柱式獨(dú)立基礎(chǔ) P48圖3.5

對(duì)于工業(yè)與民用建筑，當(dāng)基礎(chǔ)尺寸較小時(shí)，如柱下單獨(dú)基礎(chǔ)及墻下條形基礎(chǔ)等，基地壓力可當(dāng)作直線(xiàn)分布按材料力學(xué)公式簡(jiǎn)化計(jì)算。3.2.1

基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算 1）中心受壓基礎(chǔ)

作用在基底上的荷載合力通過(guò)基底的形心時(shí)，基底壓力可假定為均勻分布（P49圖3.6），此時(shí)基底壓力計(jì)算為：

F?Gp?

（2.2.1）

AF-基礎(chǔ)上的豎向力設(shè)計(jì)值

G-基礎(chǔ)自重設(shè)計(jì)值及其上回填土的有效重量

A-基底面積。

P49圖3.6

2）偏心受壓基礎(chǔ)

在單向偏心荷載作用下，設(shè)計(jì)時(shí)通常將基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向定在偏心方向。此時(shí)基底邊緣壓力按材料力學(xué)偏心受壓公式計(jì)算：

pmaxF?GMF?G?6e?????1??pminblWbl?l?

M-基底形心上的力矩設(shè)計(jì)值 M?(F?G).e e-荷載偏心矩 W-基礎(chǔ)底面的慣性矩，矩形W?bl/6 2P49圖3.7

當(dāng)e?1/6時(shí)，基底壓力呈梯形分布； P49圖

3.7

（a

當(dāng)e?1/6時(shí)，呈三角形分布，pmin?0P49圖3.7（b））

當(dāng)e?1/6時(shí)，pmin?0，基底與地基部分脫開(kāi)，這時(shí)可根據(jù)偏心荷載與基底反力平衡的條件求取。

2(F?G)pmax?3b(l/2?e)P49圖3.7（c）

3）基底附加應(yīng)力：建筑物建成后，作用于基底上的平均應(yīng)力減去原土層的自重應(yīng)力。

一般而言，地基在自重應(yīng)力作用下，變形早已完成，故只有附加應(yīng)力才可能引起地基產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形。，附加應(yīng)力計(jì)算為：

p0?p??cd?p??0d

d——基礎(chǔ)埋深 P50圖3.8

3.3 地基附加應(yīng)力計(jì)算

計(jì)算方法是假定土是均勻、連續(xù)、各向同性的線(xiàn)彈性體，用彈性理論求解。假定很多，求解過(guò)程仍然是很復(fù)雜的。

3.3.1豎向集中力作用下的附加應(yīng)力計(jì)算。

如P50圖3.9

豎向集中力作用于半空間表面時(shí)，任一點(diǎn)的應(yīng)力、位移解由法國(guó)力學(xué)家J.Boussinesq 求出，較常用的是豎向正應(yīng)力與位移：

33Fz3F3?z??cos?

522?R2?RF(1??)z1w?[3?2(1??)]

2?ERR為了計(jì)算方便，將前一式變?yōu)椋?3Fz3Fz?z??5225/22?R2?(r?z)31F

?25/222?[(r/z)?1]zF?a2z！附加應(yīng)力與土的力學(xué)性質(zhì)（如彈性模量無(wú)關(guān)）

系數(shù)??f(r/z)見(jiàn) P51 表3.1。F——集中力

r——集中力作用點(diǎn)與計(jì)算點(diǎn)的水平距離 z——集中力作用點(diǎn)與計(jì)算點(diǎn)的豎向距離

P52頁(yè)例3-2：

332已知：地表面集中力F?200kN 求：

1）地面下z?3m處水平面上的附加應(yīng)力；

2）距作用點(diǎn)r?1m處豎直面上的附加應(yīng)力； 解：

F?z?a2

z??f(r/z)

1）已知Z，根據(jù)一系列r，定?，再求?z，結(jié)果如P52表3.2。

2）已知r，根據(jù)一系列Z，定?，再求?z，結(jié)果如P52表3.3。P52圖3.10

應(yīng)力擴(kuò)散的水平與豎向規(guī)律（水平方向，離荷載作用軸線(xiàn)越遠(yuǎn)，附加應(yīng)力越小；豎向則是離荷載作用面越遠(yuǎn)，附加應(yīng)力越?。ＨS圖。

下面的各種情況計(jì)算是以本例為基礎(chǔ)的。

？多個(gè)集中力作用 疊加原理。

?z??Fiai2 z3.3.2 分布荷載作用下的附加應(yīng)力 P55例3.3: 圖3.16 有一矩形底面基礎(chǔ)b=4m, l=6m, 其上作用有均布荷載p0?100kPa, 計(jì)算圖中點(diǎn)c及點(diǎn)k下6米處的附加應(yīng)力.解：已知集中力的解,怎樣求矩形均勻分布區(qū)域下的附加應(yīng)力.若知道均布矩形荷載角點(diǎn)下的附加應(yīng)力可以豎向集中力作用下的附加應(yīng)力計(jì)算為基礎(chǔ)，大家能知道該怎么做嗎。

可根據(jù)微積分的思想來(lái)求解，以矩形荷載面角點(diǎn)為原點(diǎn)，在矩形面積內(nèi)取一微面積dxdy，則該微面積上的均布荷載可看作一集中力，該微面積中心坐標(biāo)為（x，y），則在角點(diǎn)下任意深度z處的附加應(yīng)力為：

dF?p0dxdy3dFz

d?z?2225/22?(x?y?z)3p0z?dxdy2225/22?(x?y?z)?z???d?z??cp0A

?c??c(l/b,z/b)見(jiàn)P54表3.4 1)角點(diǎn)c處的附加應(yīng)力: z=0, l=6,b=4，?c??c(l/b,z/b)??c(1.5,0)?0.25 ?z??cp0?0.25*100kPa?25kPa 2)點(diǎn)k下6米處的附加應(yīng)力:

33?關(guān)鍵在于:點(diǎn)k不在角點(diǎn)下, 怎么辦 與4個(gè)面積有關(guān):ksdi,kscr, kiaj,krbj, ?c1??c(l/b,z/b)??c(9/1,6/1)??c(9,6)?0.05

?c2??c(l/b,z/b)??c(3/1,6/1)??c(3,6)?0.033?c3??c(l/b,z/b)??c(9/3,6/3)??c(3,2)?0.131

?c4??c(l/b,z/b)

??c(3/3,6/3)??c(1,2)?0.084?zk?(?c1??c2??c3??c4)p0?6.4kPa

3.3.3 其它形式荷載

1)三角形分布矩形荷載作用下的附加應(yīng)力 P56圖3.18

求解方法同樣采用微積分原理,只是p0是變化的。

?z1??t1p0?z2??t2p0?t1,?t2都是l/b，z/b的函數(shù),見(jiàn)P56?57，表3.5前者為小邊角點(diǎn)的附加應(yīng)力, 后者為大邊角點(diǎn)的附加應(yīng)力.2)同理可求得均布圓形荷載(P57圖3.19)中心與周邊的附加應(yīng)力系數(shù)(P57表3.6)3)均布條形荷載(P58圖3.22)作用下的附加應(yīng)力系數(shù)見(jiàn)P59表3.7.!各種荷載形式原理圖,及參數(shù).均布條形荷載與均布方形荷載附加應(yīng)力比較：見(jiàn)P60 頁(yè)圖3.23 比較影響范圍及原因。

P60頁(yè)例3.5。

已知: 條形基礎(chǔ), 均布荷載250kPa.求: 1)基底中心下附加應(yīng)力分布規(guī)律 2)深度z=2m的水平面上的附加應(yīng)力.解: 均布條形基礎(chǔ)下的附加應(yīng)力計(jì)算:

?z??sz(x/b,z/b)p0 1)已知x=0,z變化 ?z??sz(0,z/2)p0

查表求一系列z對(duì)應(yīng)的系數(shù),然后算出附加應(yīng)力值.2)已知z=0,x變化

?z??sz(x/2,2/2)p0??sz(x/2,1)p0

查表求一系列x對(duì)應(yīng)的系數(shù),然后算出附加應(yīng)力值.結(jié)果如P61圖3.24.附加應(yīng)力變化趨勢(shì)(附加應(yīng)力的擴(kuò)散現(xiàn)象)。2.3.1 雙層地基

當(dāng)?shù)鼗列再|(zhì)差異過(guò)大時(shí)，采用均勻、連續(xù)、各向同性的線(xiàn)性半空間計(jì)算誤差就很大

（1）上層軟而下層硬時(shí)，引起上層應(yīng)力集中

（2）上層硬而下層軟，引起上層應(yīng)力擴(kuò)散。P66例3.6 圖3.30

已知: 粘土厚10米, 其下砂土層為承壓水頂部水頭為6米.求:最大開(kāi)挖深度.解: 開(kāi)挖基坑破壞為孔隙水壓力超過(guò)上覆有效應(yīng)力: ?A??sat(10?H)?uA?0 H=6.89

作業(yè): P66: 3.2,3.4,3.5,3.8.

第五篇：土力學(xué)實(shí)驗(yàn)助教總結(jié)

助教總結(jié)

本人于20XX-20XX學(xué)年第一學(xué)期在土建學(xué)院XXX實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任助教，在XXX老師和XX老師的指導(dǎo)下，自己勤奮努力，順利完成工作，同時(shí)鍛煉了自己，受益頗豐。

思想上有了很大的提高。在擔(dān)任助教期間，老師們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)作風(fēng)，一絲不茍的科研態(tài)度，和藹可親的人格魅力都給我留下了深刻的印象，這些東西，對(duì)我的生活，學(xué)習(xí)和以后的工作都講產(chǎn)生深刻的影響，我現(xiàn)在的科研以及以后的學(xué)習(xí)的工作都將從此受益。同時(shí)，同學(xué)們積極向上的科研狀態(tài)，朝氣蓬勃的生活狀態(tài)，不畏困難，創(chuàng)新思維的研究態(tài)度，給了我極大的觸動(dòng)，提醒我在生活和學(xué)習(xí)中要保持活力，勇于探究，善于創(chuàng)新。不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改正錯(cuò)誤，積極進(jìn)步。

知識(shí)學(xué)術(shù)上也有很大收獲。在助教期間，盡管可能站在不同的高度，從不同的角度出發(fā)，但是每節(jié)課，每個(gè)實(shí)驗(yàn)，甚至每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，我也都在不斷的思考，領(lǐng)悟，和同學(xué)們一起學(xué)習(xí),并結(jié)合自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和科研項(xiàng)目，反復(fù)揣摩，加深理解。經(jīng)過(guò)此次助教工作，無(wú)論在實(shí)驗(yàn)原理，還是實(shí)驗(yàn)操作，或者實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新上，我自己都形成了自己獨(dú)特的理解，在實(shí)驗(yàn)上，自己上升了一個(gè)臺(tái)階，在專(zhuān)業(yè)知識(shí)上，也有很大的進(jìn)步，對(duì)自己的課題也有很大的幫助。

溝通表達(dá)能力上也有很大的提高。在助教期間，一方面我要不斷的和同學(xué)們溝通交流，幫助他們安排實(shí)驗(yàn)，深刻的理解實(shí)驗(yàn)，順利的完成實(shí)驗(yàn)，另一方面，我還要帶領(lǐng)另外兩位助教，協(xié)助老師完成實(shí)驗(yàn)。我成為了各方交流溝通的樞紐，因此，在工作中，常常要安排時(shí)間，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，協(xié)調(diào)其他助教時(shí)間，調(diào)整學(xué)生上課安排，尤其是要安排留學(xué)生實(shí)驗(yàn)的諸多事宜，這對(duì)我的溝通能力，表達(dá)能力，領(lǐng)導(dǎo)能力都是一個(gè)很好的鍛煉。盡管還不是盡善盡美，但是這種能力的提高還是很明顯的。

在收獲上述這些知識(shí)學(xué)術(shù)，意志品格的提高之外，經(jīng)過(guò)半年的工作，我還獲得一筆小小的物質(zhì)收益，物質(zhì)生活，精神生活都有一定的提高，這樣的助教經(jīng)歷，將是我學(xué)習(xí)生涯甚至整個(gè)人生中一段美好的回憶。

XX

土建學(xué)院XXXX班

201X年 X月X日