第一篇：土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)方式探討論文

1土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的特征

總體上，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課最為重要的特征主要有兩點(diǎn)：第一，該實(shí)驗(yàn)并不是簡單的純粹性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要應(yīng)用在工程實(shí)踐中，實(shí)驗(yàn)所取得的最終結(jié)果，能夠指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)與工程施工；第二，盡管實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是獨(dú)立存在的，但是整體上看，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目直接密不可分。正是由于土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課具備這樣的特征，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課能力才會(huì)得到非常大提高，不僅對(duì)土力學(xué)該門學(xué)科有更深入的了解，同時(shí)解決問題能力也會(huì)提到非常大的提升。

2分散開設(shè)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的劣勢

2.1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不完整。因?yàn)槊總€(gè)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只有兩個(gè)學(xué)時(shí)，而每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要想完成，兩個(gè)學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，因此實(shí)驗(yàn)課教師經(jīng)常是“掐頭去尾”，即教師將前面幾個(gè)環(huán)節(jié)預(yù)先做好，待到剩下半成品之后，再由學(xué)生在課堂上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。因此學(xué)生不能參與到整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有很多學(xué)生并不了解前面的實(shí)驗(yàn)，因此在進(jìn)行后半段實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)感到十分困惑。而教師為了能夠在指定時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，最后一步也往往預(yù)先做好，學(xué)生并沒有親自實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課并不敢興趣，另外，教師還需要做好大量的準(zhǔn)備工作，教師的負(fù)擔(dān)非常重。

2.2學(xué)生綜合分析能力難以形成。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)的關(guān)鍵就是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力，尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力。但是由于分散的開設(shè)方式，使得學(xué)生每次只能夠?qū)δ吃嚇拥钠渲幸粋€(gè)土性指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比如力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，而其他的指標(biāo)，則需要其他實(shí)驗(yàn)來完成。因此土體的各項(xiàng)指標(biāo)，需要很多個(gè)實(shí)驗(yàn)課才能夠完成，甚至分散在上下學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過后，難以將其聯(lián)系起來。有很多學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，已經(jīng)將上一次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果忘記了，還需要重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或者重新查找數(shù)據(jù)。再加之，實(shí)驗(yàn)過程中，會(huì)有很多的意外因素，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)之后，可能由于某種原因并未得到預(yù)期的結(jié)果，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間就更加難以聯(lián)系起來，這對(duì)學(xué)生綜合分析能力的培養(yǎng)非常不利。

3集中開設(shè)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的優(yōu)勢

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課分散開設(shè)方式應(yīng)用時(shí)間比較長，其弊端也逐漸的暴露出來，現(xiàn)已經(jīng)不適合應(yīng)用在現(xiàn)代土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，在此種情況下，筆者認(rèn)為可以嘗試著應(yīng)用集中開設(shè)的方式，即將聯(lián)系密切的實(shí)驗(yàn)課集中起來，在某一連續(xù)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，這樣學(xué)生能夠從頭至尾參與到實(shí)驗(yàn)中。此種開設(shè)方式具有如下優(yōu)勢：

3.1便于安排時(shí)間。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課中有許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如固結(jié)試驗(yàn),顆粒大小分析試驗(yàn),擊實(shí)試驗(yàn)等的實(shí)驗(yàn)過程往往很長,在時(shí)間安排上容易造成時(shí)緊時(shí)松,使學(xué)生們?cè)谟行r(shí)間段內(nèi)無事可做,白白浪費(fèi)時(shí)間.若采用集中開設(shè)方式,使多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目交叉進(jìn)行,節(jié)省了不少時(shí)間,亦即可將由于分散開設(shè)多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目而造成的零散時(shí)間集中利用,使各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間在時(shí)間上互補(bǔ)長短,達(dá)到化零為整的目的,提高了工作效率.3.2提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知能力和操作水平。由于時(shí)間上集中,學(xué)生可有機(jī)會(huì)參與每個(gè)實(shí)驗(yàn)的全過程，如在擊實(shí)實(shí)驗(yàn)中可以一改目前由老師課前配土的做法,而由學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行取土,過篩,測天然含水量,計(jì)算加水量直至擊實(shí)土樣,測最大干密度和最優(yōu)含水量等所有環(huán)節(jié)的操作,這鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力,又使他們自然輕松。

3.3提高了學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。學(xué)生對(duì)每一環(huán)節(jié)都了解清楚,便于對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及它們之間的相互聯(lián)系進(jìn)行綜合分析，如學(xué)生可把由界限含水量試驗(yàn)測得的液限和塑限,比重試驗(yàn)中測得的土粒比重,固結(jié)試驗(yàn)中測得的壓縮系數(shù)和壓縮模量,剪切試驗(yàn)中測得的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的值等作一全面分析和比較,最后在教師的指導(dǎo)下對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性作出判斷,并決定其取舍或補(bǔ)，這樣做會(huì)使學(xué)生綜合分析問題解決問題的能力得到鍛煉和提高。

3.4增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際工程意識(shí)并能培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。近幾年來,我們?cè)鲞^這樣一個(gè)嘗試,就是利用本實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科技服務(wù)的便利條件,讓部分學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間直接參與生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)(這從本質(zhì)上和集中開設(shè)方式并不矛盾),學(xué)生強(qiáng)烈意識(shí)到在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)就是實(shí)際工程中必做的項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果就是為實(shí)際工程的設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù),無形中使他們操作起來高度認(rèn)真負(fù)責(zé)。

4采取集中開設(shè)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

為確保集中開設(shè)方式取得良好的效果,達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的目的,在具體實(shí)施時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題:由于各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以交叉進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)注意指導(dǎo)學(xué)生合理安排時(shí)間和實(shí)驗(yàn)順序,做到有條不紊地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；指導(dǎo)教師應(yīng)注意為學(xué)生提供土質(zhì)均勻的土樣,如遇不均應(yīng)向?qū)W生予以說明并提出處理意見；如讓學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)教師更應(yīng)高度注意,以確保試驗(yàn)資料的準(zhǔn)確可靠性,切忌顧此失彼；指導(dǎo)教師應(yīng)結(jié)合最新土工試驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),以使學(xué)生畢業(yè)后能較快適應(yīng)工作的需要。結(jié)束語綜上所述，可知相比較而言，應(yīng)用集中開設(shè)方式，對(duì)于土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課而言，效果最佳，不僅能夠更加合理有效的安排時(shí)間，而且學(xué)生能夠完全的參與到實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間聯(lián)系緊密，利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)階段，各大院校依然應(yīng)用分散開設(shè)的方式，各大院校應(yīng)該積極的調(diào)整土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)方式，這樣才能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的土力學(xué)人才。

第二篇：土力學(xué)論文

非飽和土的抗剪強(qiáng)度研究

曹琴

(西南科技大學(xué)，綿陽，621010)

摘要：非飽和土的抗剪強(qiáng)度是非飽和土中的基本問題。如何快速經(jīng)濟(jì)地確定非飽和土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是非飽和土工程應(yīng)用的關(guān)鍵性問題之一。非飽和土抗剪強(qiáng)度的黏聚力和內(nèi)摩擦角是含水指標(biāo)的函數(shù)，通過模擬不同路徑下非飽和土抗剪實(shí)驗(yàn)，得到黏-飽和度曲線（CDSC曲線），和內(nèi)摩擦角-飽和度曲線(IFADSC曲線)，進(jìn)而得到非飽和土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，在同一路徑小區(qū)間范圍內(nèi)CDSC和IFADSC曲線近似為直線，通過抗剪強(qiáng)度路徑模擬，用常規(guī)試驗(yàn)和含水指標(biāo)得到非飽和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，大大地簡化了非飽和土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定，為非飽和土土力學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)際工程提供了有力條件。根據(jù)土的卸載抗剪強(qiáng)度的計(jì)算方法推導(dǎo)出土的黏聚力和土的內(nèi)摩擦角兩者之間的相互關(guān)系，最后分析得到了非飽和土抗剪強(qiáng)度的計(jì)算方法。

關(guān) 鍵 詞：非飽和土 抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 土的黏聚力 土的內(nèi)摩擦角

導(dǎo)言：非飽和土力學(xué)的研究始于上世紀(jì)３０年代，是伴隨著水文學(xué)、土力學(xué)及土壤物理學(xué)等多學(xué)科的發(fā)展而形成［1］．與飽和土相比，非飽和土除了由固體顆粒、孔隙水、孔隙氣等三相系組成之外，它在液－氣交界面上形成的收縮膜作為第四相考慮，并在交界面上產(chǎn)生了基質(zhì)吸力［2］，因此，有關(guān)非飽和土的研究也就緊密地依賴于基質(zhì)吸力而展開。由于非飽和土復(fù)雜的特性，長期以來其研究受測試手段和計(jì)算手段的限制，許多針對(duì)非飽和土力學(xué)的研究仍然停留在試驗(yàn)室研究階段，理論成果遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際工程要求．然而，自上世紀(jì)九十年代開始，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于各學(xué)科研究領(lǐng)域，越來越多的學(xué)者也嘗試將該技術(shù)應(yīng)用于對(duì)非飽和土力學(xué)特性方面研究，例如應(yīng)用計(jì)算機(jī)工具進(jìn)行自動(dòng)控制試驗(yàn)、有限元分析及模型計(jì)算等．再加上物理學(xué)、熱力學(xué)等多門學(xué)科的知識(shí)被有效地用于非飽和土力學(xué)的相關(guān)研究領(lǐng)域，并與新的工程問題相結(jié)合，開始不斷涌現(xiàn)出了新理論、新認(rèn)識(shí)和新技術(shù)．本文將從黏聚力曲線，內(nèi)摩擦角曲線、線、變形和強(qiáng)度特性、等多方面闡述非飽和土力學(xué)的研究現(xiàn)狀，并嘗試對(duì)非飽和土力學(xué)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行研究。

1.抗剪強(qiáng)度公式運(yùn)用

抗剪強(qiáng)度是非飽和土土力學(xué)中的基本問題之一，眾多專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了深入的探討，至今仍存在不同的觀點(diǎn)，其中Fredlund 基于雙應(yīng)力變量理論提出的擴(kuò)展摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度公式，得到了國際公認(rèn)和局部采用，具體公式如下[3]：

τf= c′ +(σ n ? ua)tan? ′ +(ua ? uw)tan?（1）

式中:τf 為非飽和土的抗剪強(qiáng)度；c′為有效黏聚力；

? ′為有效內(nèi)摩擦角；? b 為基質(zhì)角；ua 為破壞時(shí)破壞面上的孔隙氣壓力；uw 為破壞時(shí)破壞面上的孔隙水壓力；ua?uw 為破壞時(shí)破壞面上基質(zhì)吸力； σn ?σa為破壞時(shí)破壞面上凈法向應(yīng)力。

繆林昌等[4]提出了下列公式：

τf = ctol +σtan?tol（2）式中： ctol、?tol 類似于Mohr-Coulumb 中的c 和?，是含水指標(biāo)的函數(shù)。

陳敬虞和Fredlund[5]把非飽和土的抗剪強(qiáng)度，公式總結(jié)如下：

τf = c′ +(σn ? ua)tan? ′ +τa（3）

文中列舉出了以往非飽和土的各種抗剪強(qiáng)度理論，其中τs 為基質(zhì)吸力引起的吸附強(qiáng)度，本文不再贅述。

考慮到非飽和土中的基質(zhì)吸力、滲透吸力等因素，姚攀峰提出下列形式的摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度公式[5－7]：

τf=cg+(σn-ua)tan?g

cg=c′+ce ?g=?e+?′(4）

式中：? g 為摩擦角，即包線與凈法向應(yīng)力軸的傾角；cg為黏聚力，即凈法向應(yīng)力為 0 時(shí)，摩爾-庫侖破壞包線在剪應(yīng)力軸上的截距（見圖 1）；ce、? e為基質(zhì)吸力和其他因素在τ?(σn ?ua)坐標(biāo)系中引起的的等效黏聚力、等效摩擦角。

對(duì)于基質(zhì)吸力以外的因素對(duì)非飽和土抗剪強(qiáng)度的影響，目前尚缺乏必要的研究。對(duì)于非飽和土，一般情況可認(rèn)為基質(zhì)吸力和靜法向應(yīng)力為非飽和土的兩個(gè)獨(dú)立應(yīng)力狀態(tài)變量[1]，對(duì)抗剪強(qiáng)度等起決定性作用，以下均針對(duì)此種情況進(jìn)行探討。本文首先分析了3 個(gè)典型的非飽和土抗剪試驗(yàn)；然后嘗試對(duì)非飽和土抗剪強(qiáng)度包絡(luò)面進(jìn)行幾何描述，給出其抗剪強(qiáng)度的函數(shù)表達(dá)式，并用試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證；最后，用干土和飽和土兩個(gè)極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證。2.抗剪強(qiáng)度試驗(yàn) 2.1 Escario 試驗(yàn)

Escario 和Sáze[8]對(duì)非飽和馬德里灰色黏土等3種土樣進(jìn)行了直剪試驗(yàn)（簡稱Escario 試驗(yàn)），試驗(yàn)結(jié)果見圖2，根據(jù)式（4）可求出cg和?g，詳見表1。圖2 不同基質(zhì)吸力下的摩爾-庫侖包線

2.2 龔壁衛(wèi)試驗(yàn)

龔壁衛(wèi)等[9]對(duì)非飽和土進(jìn)行了不同路徑的抗剪試驗(yàn)研究（簡稱龔壁衛(wèi)試驗(yàn)），土樣為湖北棗陽某渠道一處已經(jīng)發(fā)生滑坡的邊坡，脫濕路徑下的試驗(yàn)結(jié)果見圖3，根據(jù)式（4）可求出cg和? g，見表2。

圖3 不同基質(zhì)吸力下的摩爾-庫侖包線

表2 不同基質(zhì)吸力下的c、?（龔壁衛(wèi)試驗(yàn)）

g

g

2.3 林鴻州試驗(yàn)

林鴻州等[10]對(duì)北京非飽和粉質(zhì)黏土等3 種土樣進(jìn)行了直剪試驗(yàn)（簡稱林鴻州試驗(yàn)），假定ua =0kPa，根據(jù)式（4）可求出cg和? g，結(jié)果見表 3。

對(duì)上述試驗(yàn)進(jìn)行分析，可得出不同基質(zhì)吸力條件下黏聚力和摩擦角的比值，見表4。

由圖2 和圖3 可知，對(duì)于同一基質(zhì)吸力，靜法向應(yīng)力在一定區(qū)間內(nèi)，非飽和土的抗剪強(qiáng)度包線為直線；由表4 可知，當(dāng)吸力的變化區(qū)間為0～981 kPa時(shí)，黏聚力變化為227.3 %～981.4 %，摩擦角變化為120.8 %～149.3 %；對(duì)于高基質(zhì)吸力狀態(tài)下，無準(zhǔn)確的吸力數(shù)據(jù)，但從試驗(yàn)3 可知，剪切后飽和度為5 %時(shí)，摩擦角變化為160.0 %。根據(jù)上述3 個(gè)非飽和土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，可得出以下結(jié)論：①對(duì)于同一基質(zhì)吸力，靜法向應(yīng)力在一定區(qū)間內(nèi)，非飽和土的抗剪強(qiáng)度包線近似為直線，符合摩爾-庫侖破壞準(zhǔn)則；②對(duì)于不同吸力，黏聚力和摩擦角是不同的，摩擦角相對(duì)變化可高達(dá)160.0 %，在一定情況下不可忽略摩擦角的變化；③吸力變化時(shí)，黏聚力變化較大，摩擦角變化較小。3.摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度公式

根據(jù)上述非飽和土的3 個(gè)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)可知，非飽和土抗剪強(qiáng)度包絡(luò)面在τ-(σn?ua)-(ua?uw)坐標(biāo)系中是一個(gè)曲面。當(dāng)(ua ? uw)為定值時(shí)，靜法向應(yīng)力在一定區(qū)間內(nèi)，其破壞包線為一條直線，符合摩爾-庫侖破壞準(zhǔn)則；當(dāng)(ua?

uw)變化時(shí)，該破壞包線的在τ 軸上的截距是變化的，該破壞包線與(σn?ua)-(ua?uw)平面的夾角也是變化的，也就是說，黏聚力cg和摩擦角?g是變化的。該抗剪包絡(luò)曲面從幾何學(xué)上屬于直紋面的一種，見圖4。該直紋面可以用式（3）來描述，對(duì)于基質(zhì)吸力和靜法向應(yīng)力為非飽和土的兩個(gè)獨(dú)立應(yīng)力狀態(tài)變量的情況，式（3）可簡化為

τ(5）f = cg+(σ

n

?ua)tan?g

cm=cg?c′,?m =?g?? ′

（6）

τ

f

=c′+cm+(σn?ua)tan(?′+?m)

（7）

式中：cm、?m為基質(zhì)吸力(ua?uw)引起的的等效黏聚力和等效摩擦角:cm、?m為吸力的函數(shù)，假定其函數(shù)函數(shù)關(guān)系為式（8）、(9）

cm = f1(ua?uw)（8）

?m（9）

式（8）、（9）可通過下列方法求出：①根據(jù)飽和土試驗(yàn)求出c′和? ′；②根據(jù)非飽土抗剪試驗(yàn)得出cg和?g，繪制出黏聚力-吸力曲線（簡稱CSC 曲線和摩擦角-吸力曲線（簡稱FASC 曲線）；③根據(jù)式（5）求出cm和?m，繪制出等效黏聚力-吸力曲線（簡稱ECSC 曲線）和等效摩擦角-吸力曲線（簡稱EFASC 曲線）；④對(duì)于不同的基質(zhì)吸力區(qū)間，直接根據(jù)試驗(yàn)曲線選擇合適的函數(shù)進(jìn)行擬合或者插值，該函數(shù)表達(dá)式即式（8）、（9）。通常情況下，基質(zhì)吸力在一定的區(qū)間范圍內(nèi)式（8）、（9）可選擇線性函數(shù)表達(dá)：

=

f2(ua?uw)cm=cmo+(ua–uw)tan?b（10）

式中：cm0為ECSC 直線在cm軸上的截距，tan?b=Δcm/Δ(ua?uw)。

?m=?m0+(ua–uw)tanθb（11）

式中：?m0為EFASC直線在?m軸上的截距，tanθb=Δ?m/Δ(ua?uw)。

圖5、6 分別為Escario 試驗(yàn)和林鴻州試驗(yàn)中的ECSC 曲線和EFASC 曲線。

對(duì)于Escario試驗(yàn)，(ua?uw)在區(qū)間[0，196]上,cm=0+0.267(ua ?

uw),cmo=0,?b=14.95,?m=0，?mo=0,θb =0，其他區(qū)間的函數(shù)關(guān)系均可利用上述方式求出。

由圖5、6 的Escario 試驗(yàn)可知，對(duì)某些非飽和土，當(dāng)基質(zhì)吸力較小時(shí)，ECSC 曲線近似為一條直線，EFASC 曲線為一條截距為0、傾角為0 的直線，即等效摩擦角為0，可以用式（1）描述；當(dāng)基質(zhì)吸力較大時(shí)，在一定區(qū)間內(nèi)ECSC 曲線近似為一條直線，EFASC 曲線為一條截距和傾角不為0 的直線，等效摩擦角不能忽略為0，式（1）是不能描述該種情況的。由圖5、6 中的林鴻州試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線可知，對(duì)某些重塑非飽和土，在不同的基質(zhì)吸力區(qū)間上，ECSC 曲線和EFASC 曲線近似為直線，即使基質(zhì)吸力較小時(shí)，EFASC 曲線也是一條傾角不為0 的直線，等效摩擦角不能忽略為0，式（1）是不能描述該種情況的。式（3）、（5）、（6）可較好地描述非飽和土的抗剪強(qiáng)度特性，可稱之為改進(jìn)的摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度公式，該公式描述的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)面是直紋面的一種，也可用軌跡面來描述，母線是摩爾-庫侖包線，軌跡線是CSC 曲線，母線與(σn?ua)-(ua?uw)坐標(biāo)面的夾角隨著基質(zhì)吸力的變化而改變，改變的規(guī)律遵照FASC 曲線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。4.非飽和土極端狀態(tài)

飽和土和干土是非飽和土的兩個(gè)極端狀態(tài)，一個(gè)合理的非飽和土抗剪強(qiáng)度公式應(yīng)該能夠概括該狀態(tài)。

對(duì)于飽和土，抗剪強(qiáng)度公式為

τf=c′+（σn –uw）tan ? ′（12）當(dāng)土體飽和時(shí)，此時(shí)氣溶解于水，由于ua=uw,cm =0kPa, ?m=0，所以式（1）和式（5）均可退化到式（12）；而式（2）為τ=ctol+σ tan?tol,同總應(yīng)力狀態(tài)下的摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度公式，無法真正描述飽和土的破壞形式。

對(duì)于干砂，ua =0kPa時(shí)，抗剪強(qiáng)度公式為

τf=σntan?（13）

式中：? 為干砂中摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度公式的摩擦角。

當(dāng)為干砂時(shí)，基質(zhì)吸力引起的等效黏聚力為0kPa，cg=0kPa, ?g =?;ctol=0kPa, ?tol=?，式（2）和式（5）可退化到式（13）；式（1）為τf=σntan? ′。由表4 可知，?′≠?g無法真正描述干砂的破壞形式。

這說明無論式（1）和式（2）均不能概括飽和土土和干土兩種極端狀態(tài)，本文建議的強(qiáng)度表達(dá)式卻可以較好地描述極端狀態(tài)的土。5.結(jié) 論

根據(jù)3 個(gè)非飽和土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)非飽和土的抗剪強(qiáng)度公式進(jìn)行了探討，在原有抗剪強(qiáng)度理論基礎(chǔ)上提出了非飽和土的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)面是幾何學(xué)中直紋面的一種特殊形式，給出了改進(jìn)的摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度公式，可以描述非飽和土各個(gè)應(yīng)力區(qū)間上的非飽和土破壞形式；提出了通過ECSC 曲線和EFASC 曲線直接確定非飽和土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的方法和具體算例，并用干土和飽和土兩個(gè)極端狀態(tài)對(duì)

不同的非飽和土抗剪強(qiáng)度理論進(jìn)行了評(píng)估。

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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。甚至平時(shí)學(xué)習(xí)不太努力，學(xué)習(xí)成績比較差的同學(xué)也能積極主動(dòng)參加實(shí)驗(yàn)。

在剛開始的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中，能明顯看的出來學(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，從來沒有參加過這樣的動(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，明顯感覺到學(xué)生操作動(dòng)作比較生硬，動(dòng)作過于謹(jǐn)慎，剛開始的實(shí)驗(yàn)雖然安排的是密度、含水量這些比較簡單的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過程還不夠連貫，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不夠。經(jīng)過實(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。

通過實(shí)驗(yàn)后的抽問的情況來看，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，反過來發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)理論課時(shí)原來只是走馬觀花或死記硬背的概念和理論，他們能夠自覺深入去理解。這也達(dá)到我們通過實(shí)驗(yàn)加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)的目的。通過實(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)過程中充分發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步，通過表揚(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。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課余時(shí)間和老師見面時(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)生覺得稱量盒蓋是多余的，結(jié)合實(shí)驗(yàn)應(yīng)該講解在野外取土?xí)r稱量盒蓋保持水分不流失得以準(zhǔn)確稱量的作用。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)加水的量沒有認(rèn)識(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)要經(jīng)過多次反復(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，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，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)開始前要反復(fù)強(qiáng)調(diào)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中要加強(qiáng)檢查，有錯(cuò)誤以便在早期加以更正，避免帶來較長時(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，避免剪切速度過快；學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中容易忘記拔出用于上下盒對(duì)齊的銷釘，這樣帶來銷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)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)展歷史及過程來看，從某種意義上也可以說土力學(xué)是土的實(shí)驗(yàn)力學(xué)，如庫侖(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)系的雙曲線模型等，無一不是通過對(duì)、土的各種試驗(yàn)而建立起來的。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)展過程中占有相當(dāng)重要的地位。

采用原位測試方法對(duì)土的工程性質(zhì)進(jìn)行測定，較之室內(nèi)土工試驗(yàn)具有不少優(yōu)點(diǎn)，原位測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），只能采用原位測試的方法。但在進(jìn)行原位測試時(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)還不能用原位測試直接測定，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)行全過程和全方位的量測和觀察，在某種程度上反而能滿足土的計(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)行兩次平行測定，兩次測定的密度差值不得大于0.03 g/cm3.，并取其兩次測值的算術(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、砂類土和整體狀構(gòu)造凍土為50g)，放人稱量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋，稱盒加濕土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.0lg。

(2)打開盒蓋，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)含水率測值的算術(shù)平均值。當(dāng)含水率小于40％時(shí)，允許的平行測定差值為1％；當(dāng)含水率等于、大于40%時(shí)，允許的平行測定差值為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的土粒或雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)過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)合測定法測定土的液限。

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)稱量200g,最小分度值0.0lg的天平；(3)烘箱、干燥器；

(4)鋁制稱量盒、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的顆粒或夾有多量的雜物時(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，浸潤過夜。

(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)狀刻度線處，此時(shí)土的含水率即為液限。(6)若錐體人土深度超過或小于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,放人稱量盒內(nèi)，測定其含水率。

液限試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平均測定，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)稱量200g,最小分度值0.0lg的天平；(4)烘箱、干燥器；

(5)鋁制稱量盒、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，濕潤靜止過夜。(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力滾動(dòng)，在任何情況下土條不得有空心現(xiàn)象，土條長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,放人稱量盒內(nèi)，隨即蓋緊盒蓋，測定土條的含水率。塑限試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平均測定，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)合測定法

液、塑限聯(lián)合測定法是根據(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)上具有線性關(guān)系的特性來進(jìn)行的。利用圓錐質(zhì)量為76g的液塑限聯(lián)合測定儀測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)合測定儀。

(2)稱量200g, 最小分度值0.0lg的天平。

(3)烘箱、干燥器。

(4)鋁制稱量盒、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，浸潤過夜。

(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)控制開關(guān)，圓錐則在自重下沉人試樣，經(jīng)5s后，測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,放人稱量盒內(nèi)，測定含水率。

(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)步驟分別測定試樣在不同含水率下的圓錐下沉深度。液塑限聯(lián)合測定至少在三點(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，如下圖所示。三點(diǎn)應(yīng)在一直線上，如圖中A線。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上時(shí)，通過高含水率的點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連成兩條直線，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，如圖中B線，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,稱量盒,搪瓷盤,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篩的土樣,放在橡皮板上用木碾碾散,過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,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)秤稱出筒加土重,稱重準(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,測定其含水量,計(jì)算 準(zhǔn)至0.1%,其平行誤差不得超過1%.（8）按4到7步驟進(jìn)行其余含水量下土的擊實(shí)和測定工作.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)后測定的含水量，% 2.將測得的不同?d及ω值,繪出?d及ω關(guān)系曲線(即擊實(shí)曲線).曲線上峰點(diǎn)的坐標(biāo)分別為?dmax和?op.如不能連接成合理曲線時(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(見擊實(shí)實(shí)驗(yàn)記錄).1.8擊實(shí)曲線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）測定試樣容重,并取削下的余土測定含水量。

（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，并打開排氣管管夾。然后打開止水夾及進(jìn)水口管夾，排除容器底部的空氣，直至水中無夾帶氣泡溢出為止。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，開始測定。

（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），開動(dòng)秒表，同時(shí)測記起始水頭h1，經(jīng)過時(shí)間t后再測記終了水頭h2(每次測定的水頭差應(yīng)大于10厘米)。如此連續(xù)測記2～3次后，再使水頭管水位回升至需要高度，再連續(xù)測記數(shù)次，前后需6次以上，試驗(yàn)終止①，同時(shí)測記試驗(yàn)開始時(shí)與終止的水溫。

（8）當(dāng)采用常水頭時(shí)打開5（1）、5（2）、5（3）止水夾，開動(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，并測記水頭h及水溫ToC,如此重復(fù)測記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,測記時(shí)間可能長,為避免測試過程中水溫變化較大,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,規(guī)定每測試一次,應(yīng)在3～4小時(shí)內(nèi)完成.如不能滿足上述要求,可加大作用水頭或改用負(fù)壓法.測試時(shí),如發(fā)現(xiàn)水流過快,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－試樣長度,厘米;t－水頭自h1降到h2所經(jīng)的時(shí)間,秒;h1－測壓管中開始水頭,厘米;

h2－測壓管中終了水頭,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ToC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)系見表5—1.?10 3.取測得的六個(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)變形量測設(shè)備?？刹捎米畲罅砍蘬0mm, 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)測定土樣密度，并在余土中取代表性土樣測定其含水率，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)使測得的e-lgp曲線下段出現(xiàn)直線段。對(duì)于超固結(jié)土，應(yīng)采用卸壓、再加壓方法來評(píng)價(jià)其再壓縮特性。

(9)當(dāng)需要做回彈試驗(yàn)時(shí)，回彈荷重可由超過自重應(yīng)力或超過先期固結(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)造明顯的軟土需測定水平向固結(jié)系數(shù)CH時(shí)，應(yīng)在某一級(jí)荷重下測定時(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)不需要測定沉降速率時(shí)，則施加每級(jí)壓力后24h測定試樣高度變化作為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；只需測定壓縮系數(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)，簡稱直剪試驗(yàn)，是測定土的抗剪強(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，測得試樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力τ, 然后根據(jù)庫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，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)值無法求得，所以試驗(yàn)結(jié)果只能求得(σtan φq + cq）的混合值。快速法適用于測定粘性土天然強(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，插人固定銷釘，在下盒內(nèi)放潔凈透水石一塊及濕潤濾紙一張。

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，在試樣面放濕潤濾紙一張及透水石一塊，然后將試樣通過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)注滿水；若試樣是非飽和土試樣，不必注水，但應(yīng)在加壓板周圍包以濕棉紗，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，安裝測力計(jì)，徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端的鋼珠恰與測力計(jì)接觸，測記測力計(jì)初讀數(shù)。

7.松開外面四只螺桿，拔去里面固定銷釘，然后開動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使應(yīng)變?nèi)κ軌海^察測力計(jì)的讀數(shù)，它將隨下盒位移的增大而增大，當(dāng)測力計(jì)讀數(shù)不再增加或開始倒退時(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)剪切過程中測力計(jì)讀數(shù)無峰值時(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，并測定試樣的含水率。

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)合自己的專業(yè)知識(shí)和科研項(xiàng)目，反復(fù)揣摩，加深理解。經(jīng)過此次助教工作，無論在實(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