土工试验实训报告

土 工 测 试

实验报告书 1.分级连续加载条件下的粘性土蠕变试验 2.三轴压缩实验测土的抗剪强度参数

3.duncan-chang模型参数的确定 4.通过标准固结试验测固结系数 5.剑桥模型的推导 1分级连续加载条件下的粘性土蠕变试验 实验目的： 通过测定试样在分级连续加载条件下固结引起的变形随时间的变化，分析试样得蠕变 特性及相应的模型。 实验器材：（试样采用非饱和的细粒土） 固结容器：由刚性底座、护环、环刀、上环、透水板、加压上盖和密封圈组成。 （1）

环刀：直径61.8mm，高度20mm，一端有刀刃，应具有一定刚度，内壁应保持较高的 光洁度，宜涂一薄层硅脂和聚四氟乙烯。 （2）透水板：由氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成。渗透系数应大于试样的渗透系数。试

样上部透水板直径宜小于环刀内径0.2~0.5mm，厚度5mm。 （3）变形量测设备：量表，

单位为0.1mm。 （4）加荷设备：砝码、杠杆加压设备。 实验步骤：

1.制备土样 将土块加水饱和，尽量搅拌至各处含水率均匀，备用。用电子秤秤环刀的 重量。

2.取土样 用环刀切取已准备好的土样，用工具沿环刀高度切平土面，去掉多余的土、 用水浸湿，将滤纸盖在土样的两边，再次称量重量。 3.安装土样 将环刀和土样一起放入固结盒，在土样上下各放置一块透水石，盖上加压 盖，安装到加载装置上。

4.调平 将加压杠杆调平，装好量表，调至零点。 5.分级加载 分为4个荷载等级加载：60kpa,120kpa,180kpa,240kpa，分别为并在每 级荷载下记录0s,15s,2min15s,4min,6min15s,9min,12min15s,16min2 20min15s时的量表读数。

6.实验结束 清理仪器，整理数据。 数据整理及实验分析：

室内分级加载固结蠕变实验结果如表1及图1所示： 表1 各级荷载下土的应变（mm） 图1 各种荷载作用下的蠕变曲线 蠕变是在恒定应力作用下变形随时间增长的现象。图1是土样在各种荷载作用下的蠕变曲线，在各级荷载作用下，土体的蠕变曲线非常相似。经历了加载时的瞬时变形、随时间急剧的变形，如果时间够长，还可以观察到随时间缓慢增加并趋于稳定的阶段，且荷载越大，

变形越大，达到稳定的时间越长。从而粘性土的蠕变ε、应力σ与时间t的关系： ε＝f(σ,t) 且为非线性蠕变关系。 基本流变元件有虎克弹簧、牛顿粘壶及圣维南刚塑体三种，计算模型都是由以上三种线性基本元件组合而成。由于应变随时间最后达到稳定状态，则可以用麦钦特（merchant）模型来描述，该模型由虎克弹簧和伏埃脱体串联而成，如图2所示。在常应力作用下，有如下关系：

ε＝σ／e0 +σ（1-exp(-e1t/k1)）/e1 图2 merchant模型 2三轴压缩实验测土的抗剪强度参数 试验目的：

三轴压缩实验是测定土的抗剪强度的一种比较完善的室内试验方法，通过本试验主要是让我们熟悉重塑土样的制作方法以及熟练掌握应变式控制三轴仪的操作规程，再利用摩尔—

库伦破坏准则确定土的抗剪强度参数。 试验原理： 本试验采用一个圆柱形试样，分别在不同的围压下进行固结不排水剪切，分别测得三个不同围压下测得土的抗剪强度，利用摩尔—库伦破坏准则确定土的抗剪强度参数。 试验仪器： 应变控制式三轴剪切仪，三轴压力室、轴向加荷系统，轴向压力量测系统、周围压力稳

定系统、孔隙水压力量测系统、轴向变形量测系统，反压力体变系统组成。 附属设备：

（1） 变形量测设备：量表，单位为0.01mm。 （2） 固结容器。由环刀、护环、透水石、加压上盖等组成，土样面积12cm2，高度8cm。 （3） 其它： 如击实筒、承膜筒、乳膜薄膜、橡皮膜、橡皮筋、吸水球、滤纸、钢丝锯、饱和器、对

开圆模、不透水板和2mm筛。 试验步骤：

1、 用击实器制备重塑土样，分五层击实，每一层之间应当刮毛，这样能保证重塑土 样的连续性和完整性。 2、 试样安装 ① 把已检查过的乳膜薄膜套在承膜筒上，两端翻起，用吸水球从气嘴不断吸气使 乳膜薄膜紧贴于筒壁，小心将它套在试样外面；然后让气嘴放气，使橡皮膜紧贴试样周围，翻起橡皮膜两端，用橡皮筋圈将橡皮膜下端紧扎在底座上。 ② 打开与试样帽连通的阀

门，让量水管中的水流入试样帽，并连同透水石，滤纸 放在试样的上端，排尽试样上端及量管系统的气泡后关闭阀门，将橡皮膜上端翻贴在试

样帽上并用橡皮筋圈扎紧。

③ 装上压力室罩，此时，活塞应放在最高位置，以免和试样碰撞，拧紧压力室罩 密封螺帽，并使传压活塞于土样帽接触 3、 试样固结 向压力室内施加试样的周围压力，周围压力的大小一般应等于和大于覆盖压力，但由于

受仪器本身的限制，最大周围压力一般不超过0.6mpa（低压三轴仪） 4、试样剪切 转动细档手轮使试样帽与活塞及测力计接触，装上轴向变形指示计，调整量测轴向变行的位移计的初读数和轴向压力测力计的初读数。开动电机，剪切应变速率为0.5mm/min。在试样的剪切过程中记录测力计读数和轴向变形指示计的读数。当第一级加载完毕后，卸除围压，重新施加下一级围压，进行排水固结，固结完成后继续剪切；第二级加载完毕后，再施

加第三级围压进行固结不排水剪切，直到试验结束。 5、 试验结束，关电动机，卸除周围压力并取出试样，描述试样破坏时的形状。 6、 成果整理

① 计算固结后的高度和面积 ?v1?v

hc ?ho (1??0 )?ho(1?)3?ho(1?) vo3vo?v22?v

ac?do(1??o)?do(1?)3?ao(1?) 44vo3vo ? 2 ? 2

式中：

vo，ho ,do-----试样固结前的体积，高度和直径 ?v ----------试样固结后的体积改变量 ac，hc -----------试样固结后的平均断面积和高度

② 计算试样剪切过程中的平均断面积和应变值 ?1? ?h hc

aa? 式中： ac 1??1

?1------ 试样剪切过程中的轴向应变（﹪） ??h-----试样剪切时的轴向变形(mm) aa--------试样剪切过程中的平均断面积（cm2） ③ 计算主应力差： ?1??3?10 cr(1??1)cr ?10 aaac 式中： c-------测力计率定系数（8.789n/0.01mm） r--------测力计读数（0.01mm） 10-------单位换算系数 ④ 以主应力差?1??3为纵坐标，以轴向应变?1为横坐标，绘制主应力差与轴向应变关系曲线。

⑤ 以剪应力?为纵坐标，以法向应力?为横坐标，在横坐标轴以破坏时的 ?1f??3f 2

为圆心，以 ?1f??3f 2

为半径，绘制破坏总应力圆，并绘制不同围压 下诸破坏总应力圆的包线，即计算出内包线的倾角为内摩擦角?cu，包线在纵坐篇二：土

工实验报告 土工试验报告 班级：建工三班 专业：建筑工程技术 组号：第五组 姓名：路兆兆 刘 昕 刘势豪 刘向辉 2014年12月 试验四 压缩试验（杠杆式压缩仪法） 一、试验目的 测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力或空隙比和压力的关系曲线。并根据孔隙比与压力的关系曲线计算出压缩系数和压缩模量等土的压缩性指标，以便判断土的压缩性

和计算基础沉降时用。 二、试验方法 快速固结试验法 三、仪器设备 （1）固结容器；由环刀（内径61.8mm，高度为20mm），护环，透水版，水槽，加压上盖

等组成。

（2）加压设备；可采用量程为5~10kn的杠杆式，磅秤式或其他加压设备。 （3）变形量测设备；可采用量程为10mm，最小分度值为0.01的百分表，也可采用准确

度为全量程0.2%的位移传感器。 （4）其他；刮土刀，钢丝锯，天平，秒表，滤纸等。 四、操作步骤

（1）根据工程需要，切取原状土试样或人工制备扰动土的试样。 （2）从固结容器中取出环刀，按密度实验方法切取试样，然后称环刀和式样的总质量，扣除环刀质量既得湿式样的质量，并计算出土的密度。 （3）用切去试样时修下的土测定含水率。 （6）施加1kn的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调整到零位或测度初读数。 （7）确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12.5,25,50,100,200,400,800,1600,3200kpa。第一等级压力的大小应使土的软硬程度而定，宜为12.5,25，或50kpa。最后一级压力应大于土的自重应力与附加应力之和。只需测定压缩

系数时，最大压力不小于400kpa. （1）四、试验注意事项 1．首先装好试样，再安装量表。在装量表的过程中，小指针需调至整数位，大指针调至

零，量表杆头要有一定的伸缩范围，固定在量表架上。 2．加荷时，应按顺序加砝码；试验中不要震动实验台，以免指针产生移动。 五、成果整理

1.按下式计算试样的初始孔隙比e0 e0＝ gs(1?w0)?w ?0

?1 式中：gs— 土粒的比重； w0— 压缩前试样的含水量； ?w— 水的密度（g/cm3） ；

?0— 压缩前试样的密度（g/cm3） 。 h0 1?e0

2.计算试样的颗粒（骨架）净高hs hs＝ 式中：h0 — 试样初始高度（mm） 3.计算某级压力下变形稳定后的孔隙比ei ei＝e0－ ?h hs

i 式中：

??hi— 某级压力下试样高度的累计变形量，mm； a1?2＝ ei－ei?1

pi?1?pi （mpa-1）

4.计算某级压力下的压缩系数a 1-2和压缩模量es 1?ei es＝

a1?2 （mpa-1） 式中 pi— 某一级荷重值，mpa。 求压缩系数a 1-2时，统一规定：p1=100kpa，p2=200kpa。 5.作孔隙比e和压力p的关系曲线，并将计算结果填入成果表中。 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。 注意：最后为压力与孔隙比的曲线，以平滑曲线连接。y轴孔隙比无需从0开始，下为

图例 试验四 压缩试验记录（杠杆式压缩仪法） 班级 组别 姓名 日期 压缩系数 a 1-2mpa-1

属 压缩性土（判定方法见p36页） pka

试验五 直接剪切试验 一、试验目的 土的抗剪强度是在土的外力作用下其一部分土体对于另外一部分土体滑动时所具有的抗剪切的极限强度。测定土的抗剪强度，可以提供计算地基强度和地基稳定性用的基本指标，

即土的内聚力和内摩擦角。 二、试验方法 慢剪实验：土样在某一级垂直压力作用下，排水固结变形稳定后，在缓慢加水平剪应力剪切。 固结快剪试验：先使土样在某荷重下固结至排水变形稳定，在以较快速度施加剪力剪切。 快剪实验：在试样上施加垂直压力后，立即施加水平剪切力剪切，实验过程不发生固结排水

情况。本次试验采用直剪快剪法 三、仪器设备 1．应变控制式直接剪切仪：如图1，有剪力盒、垂直加压框架、测力计等。 2．其它：

量表、砝码等。 图1 应变控制式直剪仪结构示意图 篇三：土工实验指导书及实验报告 土工实验指导书及实验报告 编 写 毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二oo九年五月 目 录 实验一 试样制备 实验二 含水率试验 实验三 密度试验

实验四 液限和塑限试验 实验五 颗粒分析试验 实验六 固结试验 实验七 直接剪切试验

实验八 击实试验

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