第一篇：土力學實驗教案

實驗一

液、塑限試驗

一、目的

測定細粒土的液限含水率、塑限含水率、塑性指數、液性指數、確定土的工程分類。

二、試驗方法 液塑限聯合測定法

三、儀器設備

1、光電式液限、塑限聯合測定儀，試樣杯

2、天平，稱量200g，最小分度值0.1g。

3、其它：烘箱、鋁盒、調土刀、刮土刀、凡士林等。

四、試驗步驟

1、本次試驗原則上應采用天然含水率的土樣進行，也允許用風干土制備土樣，土樣過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內，潤濕一晝夜備用（土樣制備工作實驗室已預先做好）。

2、將已制備好的土樣取出調勻后，密實地裝入試樣杯中（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，調平底座，吸放安扭調到“吸”的狀態，把裝有透明光學微分尺的圓錐儀，在錐體上抹以薄層凡士林，使電磁鐵吸穩固錐儀。并使光學微分尺垂直于光軸（可從屏幕上觀察，刻度線清晰，并在屏幕居中位置）。

4、調節零點，使讀數屏幕上的零線與光學微分尺影像零線重合，按下“手”（即手動）按鈕，使儀器處于備用狀態。

5、轉動升降座，待試樣杯上升到土面剛好與圓錐儀錐尖接觸時，按“放”按鈕，圓錐儀自由下落，歷時5秒，當音響訊號自動發出聲響時，立即從讀數屏幕上讀出圓錐儀下沉深度，平行兩組試驗。

6、把升降座降下，細心取出試樣杯，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放入稱量鋁盒內，稱量得質量m1，并記下盒號，測定含水率。

7、將稱量過的鋁盒，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冷卻，稱干土的質量m2。

8、重復2～7條的步驟，測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，以圓錐入土深度為縱坐標在雙對數坐標紙上繪制含水率與相應的圓錐入土深度關系曲線，如圖1-2所示。三點應在一根直線上，如圖中A線。如果三點不在同一直線上，通過高含水率的一點與其余兩點連兩根直線，在圓錐入土深工為2mm處查得相應的兩個含水率，用該兩含水率的平均值的點與高含水率的測點作直線，在含水率與圓錐下沉深度的關系圖上查得下沉深度為17mm對應的含水率為液限，查得下沉深度為2mm對應的含水率為塑限。

五、成果整理

書中表格，雙對數座標軸

實驗二

固結試驗

（一）、試驗目的

本試驗的目的是測定試樣在側限與軸向排水條件下的變形和壓力，或孔隙比和壓力的關系，變形和時間的關系，以便計算土的壓縮系數、壓縮指數、壓縮模量、固結系數及原狀土的先期固結壓力等。

（二）、試驗方法

適用于飽和的粘質土（當只進行壓縮試驗時，允許用于非飽和土）。

試驗方法：

1、正常慢固結法；（快速固結試驗：本實驗采用規定試樣在各級壓力下的固結時間為10分鐘）

（三）、儀器設備

①固結容器；②加壓設備；③百分表；④其他：刮土刀、天平、秒表等。

（四）、試驗步驟

（1）根據工程需要，切取原狀土試樣或制備給定密度與含水量的擾動土樣。

（2）按試驗一、二的方法，測定試樣的密度及含水量。

（3）將土樣壓入環刀，在固結容器內放置護環、透水板和用水濕潤后的薄濾紙，將帶有環刀（環刀的表面積為30cm，h?20mm）的試樣，小心裝入護環內，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，對準加壓框架的正中，安裝量表。

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

（5）確定需要施加的各級壓力。加壓等級一般為50.0、100、200、400kPa。（在工程實踐中做本實驗的最后一級壓力應大于上覆土層的計算壓力100~200kPa）。

（6）測記穩定讀數。當不需要測定沉降速率時，穩定標準規定為每級壓力下固結24小時。測記穩定讀數后，本實驗取固結穩定時間為10分鐘，再施加第2級壓力。依次逐級加壓至試驗結束。

（7）試驗結束后，迅速拆除儀器部件，取出帶環刀的試樣。（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，測定試驗后的含水量）。

(8)、計算與制圖

1按下式計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按下式計算各級壓力下固結穩定后的孔隙比ei

ei?e0?(1?e0)?hih0

式中：Δhi—某級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的關系曲線

以孔隙比e為縱坐標，壓力p為橫坐標，將試驗成果點在圖上，連成一條光滑曲線。

(五)、本試驗記錄格式詳見實驗報告

實驗三

直剪試驗

（一）、試驗目的

直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。通常采用4個試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力進行剪切，測得剪切破壞時的剪應力τ。然后根據庫侖定律確定土的抗剪強度指標：內摩擦角φ和粘聚力c。

（二）、試驗方法與適用范圍

1、試驗方法

快剪試驗：在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪應力。（本實驗采用此方法）

固結快剪試驗：在試樣上施加垂直壓力，待試樣排水固結穩定后，快速施加水平剪應力。

慢剪試驗：在試樣上施加垂直壓力及水平剪應力的過程中，均使試樣排水固結。

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

（三）儀器設備

應變控制式直剪儀：剪切盒、垂直加壓框架、量力環、推動機構等；

位移計（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；

天平、環刀、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土試樣。按規范規定，測定試樣的密度及含水量。用環刀取試樣。

（2）試樣安裝：

對準上下盒，插入固定銷。在下盒內放濕濾紙和透水板。將裝有試樣的環刀平口向下，對準剪切盒口，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，移去環刀，重復取樣。

轉動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量力環接觸。調整測力計讀數為零。依次加上加壓蓋板、鋼珠、加壓框架，安裝垂直位移計，測記起始讀數。

（3）施加垂直壓力：一個垂直壓力相當于現場預期的最大壓力p，一個垂直壓力要大于p，其他垂直壓力均小于p。但垂直壓力的各級差值要大致相等。也可以取垂直壓力分別為100、200、300、400kPa 各級垂直壓力可一次輕輕施加，若土質軟弱，也可以分級施加以防試樣擠出。

（4），拔去固定銷，開動秒表，以0.8~1.2mm/min的速率剪切（每分鐘4~6轉的均勻速度旋轉手輪），使試樣在3~5min剪損。

剪損的標準：①當測力計的讀數達到穩定，或有明顯后退表示試樣剪損；②一般宜剪切至剪切變形達到4mm；③若測力計的讀數繼續增加，則剪切變形達到6mm為止。

（5）剪切結束后，倒轉手輪，盡快移去垂直壓力、框架、鋼珠、加壓蓋板等。取出試樣，重復實驗，直至完成。

(6)、計算與制圖

1計算： 按下式計算試樣的剪應力

??kR

式中：k—測力計率定系數，N/0.01mm；

R—測力計讀數，0.01mm；

2制圖：①以抗剪強度τf為縱坐標，垂直壓力p為橫坐標，繪制抗剪強度τf與垂直壓力p的關系曲線。

(五)、本試驗記錄格式詳見實驗報告

第二篇：土力學實驗教案

《土力學與基礎工程》實驗教案

緒論

一、土工試驗的對象和作用

土工試驗是對土的工程性質進行測試，并獲得土的物理性指標（如密度、含水率、土粒比重等）和力學性指標（如壓縮模量、抗剪強度指標等）的實驗工作，從而為工程設計和施工提供可靠的參數，它是正確評價工程地質條件不可缺少的前提和依據。

土是自然界的產物，其形成過程、物質成分以及工程特性是極為復雜的，并且隨其受力狀態、應力歷史、加載速率和排水條件等的不同而變得更加復雜。、所以，在進行各類工程項目設計和施工之前，必須對工程項目所在場地的土體進行土工試驗，以充分了解和掌握土的各種物理和力學性質，從而為場地巖土工程地質條件的正確評價提供必要的依據。因此，土工試驗是各類工程建設項目中首先必須解決的何題。

從土力學的發展歷史及過程來看，從某種意義上也可以說土力學是土的實驗力學，如庫侖(Coulomb)定律、達西(Darcy)定律、普洛特(Practor))壓實理論以及描述土的應力一應變關系的雙曲線模型等，無一不是通過對、土的各種試驗而建立起來的。因此，土工試驗又為土力學理論的發展提供依據，即使在計算機及計算技術高度發達的今天，可以把土的復雜的彈塑性應力一應變關系納人到巖土工程的變形與穩定計算中去，但是土的工程性質的正確測定對于這些計算模型的建立以及模型中參數的確定仍然是一個關鍵伺題。所以，土工試驗在土力學的發展過程中占有相當重要的地位。

采用原位測試方法對土的工程性質進行測定，較之室內土工試驗具有不少優點，原位測試方法可以避免鉆孔取土時對土的擾動和取土卸荷時土樣回彈等對試驗結果的影響，試驗結果可以直接反映原位土層的物理狀態，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。但在進行原位測試時，其邊界條件較為復雜。在計算分析時，有時還需作不少假定方能進行，如十字板剪切試驗結果整理中的豎向和水平向抗剪強度相等的假定等，并且有些指標還不能用原位測試直接測定，如應為路徑、時間效應及應變孩率等對主的性狀的影響。室內土工試驗由于能進行各種模擬控制試驗以及進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算或研究的要求。因此，室內土工試驗又是原位測試所代替不了的。

任何試驗都有其一定的局限性，土工試驗一樣也有其局限性。其實，當土樣從鉆孔中取出時，就已產生兩種效應使該土樣偏離了實際情況，一是取土、搬運及試驗切土時的機械作用擾動了土的結構，降低了土的強度；二是改變了土的應力條件，土樣產生回彈膨脹。這兩種效應統稱為擾動，擾動使試驗指標不符合原位土體的工程性狀。除此以外，試樣的數量也是非常有限的，一層土一般只能取幾個或十幾個試樣，試樣總體積與其所代表的土層體積相比，相差懸殊；同時，土還是各向異性的，在垂直方向上與在水平方向上，其性質指標是不相同的。而室內土工試驗的應力條件是相對理想和單一化的，如固結試驗是在完全側限條件

下進行的，三軸壓縮試驗也僅是軸對稱的，這些條件均與實際土層的受力條件不盡相符。因此，土工試驗有一定的局限性，另外，土工試驗成果因試驗方法和試驗技巧熟練程度的不同，也可能會有較大差別，這種差別在某種程度上甚至大于計算方法所引起的誤差。

二、土工試驗項目

（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）

土的含水率試驗 土的密度試驗 土的液限塑限試驗 土的擊實試驗 土的滲透試驗 土的壓縮固結試驗 土的直剪試驗

實驗一： 密度試驗（環刀法）

一、概述

土的密度ρ是指土的單位體積質量，是土的基本物理性質指標之一，其單位為g/cm3。土的密度反映了土體結構的松緊程度，是計算土的自重應力、干密度、孔隙比、孔隙度等指標的重要依據，也是擋土墻土壓力計算、土坡穩定性驗算、地基承載力和沉降量估算以及路基路面施工填土壓實度控制的重要指標之一。土的密度一般是指土的天然密度。

二、試驗方法及原理

密度試驗方法有環刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。對于細粒土，宜采用環刀法；對于易碎、難以切削的土，可用蠟封法，對于現場粗粒土，可用灌水法或灌砂法。環刀法就是采用一定體積環刀切取土樣并稱土質量的方法，環刀內土的質量與環刀體積之比即為土的密度。

1．儀器設備

(1)恒質量環刀：內徑6.18cm(面積30cm2）或內徑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土樣，其直徑和高度應大于環刀的尺寸，整平兩端放在玻璃板上。

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

(3)擦凈環刀外壁，拿去圓玻璃片，然后稱取環刀加土質量，準確至0.1g。

環刀法試驗應進行兩次平行測定，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平均值。

實驗二： 含水率試驗（烘干法）

一、概述

土的含水率是指土在溫度105-110℃下烘到衡量時所失去的水質量與達到恒量后干土質量的比值，以百分數表示。

二、試驗方法及原理

含水率試驗方法有烘干法、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試驗的標準方法。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，是室內測定含水率的標準方法。

1．儀器設備

(1)保持溫度為105110℃的自動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（有機質土、砂類土和整體狀構造凍土為50g)，放人稱量盒內，立即蓋上盒蓋，稱盒加濕土質量，準確至0.0lg。

(2)打開盒蓋，將試樣和盒一起放人烘箱內，在溫度105^-110℃下烘至恒量。試樣烘至恒量的時間，對于粘土和粉土宜烘8~10h，對于砂土宜烘6~8h。對于有機質超過干土質量5％的土，應將溫度控制在65~70℃的恒溫下進行烘干。

(3)將烘干后的試樣和盒從烘箱中取出，蓋上盒蓋，放人干燥器內冷卻至室溫。(4)將試樣和盒從干燥器內取出，稱盒加干土質量，準確至0.0lg。

烘干法試驗應對兩個試樣進行平行鍘定，并取兩個含水率測值的算術平均值。當含水率小于40％時，允許的平行測定差值為1％；當含水率等于、大于40%時，允許的平行測定差值為2％。

實驗三： 土的液塑限試驗

一、概述

界限含水率試驗要求土的顆粒粒徑小于0.5mm, 且有機質含量不超過5%，且宜采用天然含水率的試樣，但也可采用風干試樣，當試樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒或雜質時，應過0.5mm的篩。

二、液限試驗（圓錐儀液限試驗）

液限是區分粘性土可塑狀態和流動狀態的界限含水率，測定土的液限主要有圓錐儀法、碟式儀法等試驗方法，也可采用液塑限聯合測定法測定土的液限。

圓錐儀液限試驗就是將質量為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，若圓錐體經過5s恰好沉人土中10 mm深度，此時試樣的含水率就是液限。

1.儀器設備

(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、調土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹風機、孔徑為0.5mm的標準篩、研缽等設備。

2.操作步驟

(1)選取具有代表性的天然含水率土樣或風干土樣，若土中含有較多大于0.5mm的顆粒或夾有多量的雜物時，應將土樣風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)當采用天然含水率土樣時，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；當采用風干土樣時，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成均勻膏狀，然后放人調土皿中，蓋上濕布，浸潤過夜。

(3)將土樣用調土刀充分調拌均勻后，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，當圓錐儀錐尖與試樣表面正好接觸時，輕輕松手讓錐體自由沉人土中。

(5)放錐后約經5s,錐體人土深度恰好為10 mm的圓錐環狀刻度線處，此時土的含水率即為液限。(6)若錐體人土深度超過或小于l0mm時，表示試樣的含水率高于或低于液限，應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，根據試樣的干、濕情況，適當加純水或邊調拌邊風干重新拌和，然后重復（3）~（5）試驗步驟。

(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，測定其含水率。

液限試驗需進行兩次平均測定，并取其算術平均值，其平行差值不得大于2％。

三、塑限試驗（滾搓法）

塑限是區分粘性土可塑狀態與半固體狀態的界限含水率，測定土的塑限的試驗方法主要是滾搓法。滾搓法塑限試驗就是用手在毛玻璃板上滾搓土條，當土條直徑達3mm時產生裂縫并斷裂，此時試樣的含水率即為塑限。

1．儀器設備

(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、吹風機、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（橢圓形或球形），然后再放在毛玻璃板上用手掌輕輕滾搓，滾搓時應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，在任何情況下土條不得有空心現象，土條長度不宜大于手掌寬度，在滾搓時不得從手掌下任一邊脫出。

(4)當土條搓至3 mm直徑時，表面產生許多裂縫，并開始斷裂，此時試樣的含水率即為塑限。若土條搓至3 mm直徑時，仍未產生裂縫或斷裂，表示試樣的含水率高于塑限；或者土條直徑在大于3 mm時已開始斷裂，表示試樣的含水率低于塑限，都應重新取樣進行試驗。

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

四、液、塑限聯合測定法

液、塑限聯合測定法是根據圓錐儀的圓錐人土深度與其相應的含水率在雙對數坐標上具有線性關系的特性來進行的。利用圓錐質量為76g的液塑限聯合測定儀測得土在不同含水率時的圓錐人土深度，并繪制其關系直線圖，在圖上查得圓錐下沉深度為l0mm（或17mm)所對應的含水率即為液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對應的含水率即為塑限。

1．儀器設備

(1)液塑限聯合測定儀。

(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，但也可采用風干土樣，當試樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒和雜物時，應過0.5 mm篩。

(2)當采用天然含水率土樣時，取代表性試樣250g;采用風干土樣時，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制成均勻膏狀，放人調土皿，蓋上濕布，浸潤過夜。

(3)將制備好的試樣用調土刀充分調拌均勻后，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)調節零點，使屏幕上的標尺調在零位，然后轉動升降旋鈕，試樣杯則徐徐上升，當錐尖剛好接觸試樣表面時，指示燈亮，立即停止轉動旋鈕。

(6)按動控制開關，圓錐則在自重下沉人試樣，經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，測定含水率。

(7)將試樣從試樣杯中全部挖出，再加水或吹干并調勻，重復以上試驗步驟分別測定試樣在不同含水率下的圓錐下沉深度。液塑限聯合測定至少在三點以上，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、以圓錐人土深度為縱坐標在雙對數坐標紙上繪制含水率與圓錐人土深度關系曲線，如下圖所示。三點應在一直線上，如圖中A線。當三點不在一直線上時，通過高含水率的點與其余兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應的兩個含水率，當所查得的兩個含水率差值小于2％時，應以該兩個含水率平均值的點（仍在圓錐下沉深度為2mm處）與高含水率的點再連一直線，如圖中B線，若兩個含水率的差值大于、等于2時，則應重做試驗。

在含水率與圓錐下沉深度的關系圖上查得圓錐下沉深度為17mm所對應的含水率為17mm液限；查得圓錐下沉深度為l0mm所對應的含水率為l0mm液限；查得圓錐下沉深度為2mm所對應的含水率為塑限，取值以百分數表示，準確至0.1％。

實驗四 擊實試驗

一、概述

本實驗的目的是用擊實儀在一定擊實次數下測定土的最大干密度和最優含水量,借以了解土的壓實性質。

本實驗采用南實處型擊實儀，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,允許以本儀器用粒徑小于5毫米的土料進行實驗,但應對實驗結果進行校正,如粒徑大于5毫米的土粒重量小于總量的30%時,可以不加校正.二、試驗設備、方法與原理 1．儀器設備

（1）擊筒容量為1000立方厘米, 錘重2.5公斤,南實處型落距為460毫米.（2）天平:感量0.01克.（3）臺秤: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,碎土設備和少量輕機油.2.操作步驟

（1）將具有代表性的風干土樣,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(本步驟由實驗室完成).（2）參照土的塑限,估計其最佳含水量?0p,預定至少五個不同含水量,使各含水量依次相差約2%,且其中至少有二個大于和小于?0p。各個預定含水量及土樣原有含水量(由實驗室給出),按下式計算所需的加水量: mω?mω0?0.01(ω?ω0)

1?0.01ω0式中: mω——所需的加水質量,克。

mω0——含水量為ω0時的土質量,克。

ω——要求達到的預期含水量,%。

ω0——土樣原有的含水量,%。

（3）按預定含水量制備試樣。取土樣約2.5千克，平鋪于不吸水的平板上，用噴水設備往土樣上均勻噴灑預定的水量，稍靜置一段時間后，裝入塑料袋內或密封于盛土器內靜置備用。靜置時間對高液限粘土（CH）不得少于一晝夜，對低液限粘土（CL）可酌情縮短,但不應少于12小時.（4）準備好擊實筒和擊錘,把擊實筒固定于底板,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,擊實筒底面和筒內壁需涂少許潤滑油.（5）將擊實筒連底板放在堅實地面上,將制備的土樣分三層放入擊實筒內,每裝一層擊實一層,每層25擊.如土系用于中小型堤壩工程,則可用每層15擊.每層的裝土及擊實方法如下: 取制備好的試樣600—800克(使擊實后的略高于筒高的1/3)倒入筒內,整平其表面,并用圓木板稍加壓緊,按25擊(或15擊)擊數進行擊實.擊實時,提起擊錘與導筒頂接觸(落高為460毫米)后,使其自由鉛直下落,每次錘擊時應挪動擊錘,使錘跡均勻分布于土面.然后安裝護筒,把土面刨成毛面,重復上述步驟進行第二及第三層的擊實.擊實后高出擊實筒的余土高度不得大于10毫米.（6）用削土刀小心沿護筒內壁與土的接觸面劃開,轉動并取下護筒(注意勿將擊實筒內土樣帶出),齊筒頂細心削平試樣,拆除底板.如試樣底面超出筒外,亦應削平.然后檫凈筒外壁,用臺秤稱出筒加土重,稱重準至1克.（7）用推土器推出筒內試樣,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,計算 準至0.1%,其平行誤差不得超過1%.（8）按4到7步驟進行其余含水量下土的擊實和測定工作.三、計算及制圖

1.按下式計算擊實后各點的干密度: ?d??1?0.01?

式中： ?d－—干密度，g/cm

3ρ－—濕密度，g/cm3

ω－—擊實后測定的含水量，% 2.將測得的不同?d及ω值,繪出?d及ω關系曲線(即擊實曲線).曲線上峰點的坐標分別為?dmax和?op.如不能連接成合理曲線時,應進行補點實驗.3.按下式計算飽和含水量: ?sat(%)?(??1?)?100% ?dGs式中：?sat(%)－－飽和含水量（%）；

Gs－－土粒比重；

??－－水的密度g/cm3。

計算幾個干密度下土的飽和含水量,以干密度為縱坐標,飽和含水量為橫坐標,繪制飽和曲線(見擊實實驗記錄).1.8擊實曲線1.5151.7最大干密度1.67最優含水量20%飽和度100%密度rd克/厘米21.6***4

含水量 ω% 實驗

五、滲透實驗

一、概述:

滲透是水流經多孔介質的現象.若土中滲透水流呈層流狀態,則滲透速度與水力坡降成正比.當水力坡降等于1時的滲透速度,稱為土的滲透系數.本次實驗是在室內南55型滲透儀測定粘性土的滲透系數,滲透系數是估算滲流量,飽和條件下土工建筑物與地基內的滲水流速,以及選擇筑壩土料的重要指標.二、試驗設備、方法與原理

1．儀器設備

（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,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的擾動土樣,按前述容重實驗中環刀取土的方法操作,修平環刀上下土樣突出的部分,但不得用刀在土樣兩端反復涂抹,切削試樣時應根據要求將環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）將容器套筒內壁涂上一薄層凡士林,然后將裝有試樣的環刀推入套筒,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水口與供水源裝置連通，關止水夾。使供水瓶注滿水，直至供水瓶的排氣孔有水溢出時為止。

（5）把容器側立，排氣管向上，并打開排氣管管夾。然后打開止水夾及進水口管夾，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，靜置某一時間，待上出水口7有水溢出后，開始測定。

（7）當采用變水頭時，將水頭管充水至需要高度后，關止水夾5（2），開動秒表，同時測記起始水頭h1，經過時間t后再測記終了水頭h2(每次測定的水頭差應大于10厘米)。如此連續測記2～3次后，再使水頭管水位回升至需要高度，再連續測記數次，前后需6次以上，試驗終止①，同時測記試驗開始時與終止的水溫。

（8）當采用常水頭時打開5（1）、5（2）、5（3）止水夾，開動秒表，同時用量筒接取出水口7處

3時間t的滲水量，并測記水頭h及水溫ToC,如此重復測記6次以上，每次定的水量，應不少于5.0cm。

三、計算及制圖

1.按下式計算滲透系數: KT?2.20? 或

KT?haL ?log1(變水頭）A?th2QL(常水頭）

A?h?t注：①每次測定的水頭應大于10厘米.對較粘的試樣或較密實的試樣,測記時間可能長,為避免測試過程中水溫變化較大,影響實驗結果,規定每測試一次,應在3～4小時內完成.如不能滿足上述要求,可加大作用水頭或改用負壓法.測試時,如發現水流過快,應檢查試樣及容器漏水或試樣集中滲流現象.有,則應重新制樣,安裝.式中: KT－水溫ToC時的土的滲透系數,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所經的時間,秒;h1－測壓管中開始水頭,厘米;

h2－測壓管中終了水頭,厘米;Q－時間t內的滲透流量,立方厘米;h－常水頭,厘米.2.按下述公式計算水溫10oC時的滲透系數.以10oC為標準是由于地下水滲流的溫度在10oC右,選它做標準是為了符合實際滲透情況.K10?Kt??T ?10式中: K10－水溫為10oC時土的滲透系數,厘米/秒;KT－水溫為ToC時土的滲透系數,厘米/秒;?T－ToC時水的動力粘滯系數，克秒/平方厘米;?10－10oC時水的動力粘滯系數,克秒/平方厘米.?T比值與溫度的關系見表5—1.?10 3.取測得的六個(或四個)滲透系數較接近的數個求其算術平均值.實驗六： 土的壓縮、固結試驗

一、概述

標準固結試驗就是將天然狀態下的原狀土或人工制備的擾動土，制備成一定規格的土樣，然后在側限與軸向排水條件下測定土在不同荷載下的壓縮變形，且試樣在每級壓力下的固結穩定時間為24h。

二、試驗方法與原理 1.儀器設備

(1)固結容器。由環刀、護環、透水板、加壓上蓋等組成，土樣面積30cm2或50cm2，高

度2cm。

(2）加荷設備。可采用量程為5～l0kN的杠桿式、磅秤式或氣壓式等加荷設備。

(3)變形量測設備。可采用最大量程l0mm, 最小分度值0.0lmm的百分表，也可采用一準確度為全量程0.2％的位移傳感器及數字顯示儀表或計算機。

(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.試驗步驟

(1)按工程需要選擇面積為30cm，或50cm的切土環刀，環刀內側涂上一層薄薄的凡士林或硅油，刀口應向下放在原狀土或人工制備的擾動土上，切取原狀土樣時應按天然狀態時垂直方向一致。

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

(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刀兩端蓋上，防止水分蒸發。

(4）在固結儀的固結容器內裝上帶有試樣的切土環刀（刀口向下），在土樣兩端應貼上潔凈而濕潤的濾紙，再用提環螺絲將導環置于固結容器，然后放上透水石和傳壓活塞以及定向鋼球。

(5)將裝有土樣的固結容器，準確地放在加荷橫梁的中心，如杠桿式固結儀，應調整杠桿平衡，為保證試樣與容器上下各部件之間接觸良好，應施加1kPa預壓荷載；如采用氣壓式壓縮儀，可按規定調節氣壓力，使之平衡，同時使各部件之間密合。

(6)調整百分表或位移傳感器至“0”讀數，并按工程需要確定加壓等級、測定項目以及試驗方法。

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

(8）當需要確定原狀土的先期固結壓力時，初始段的荷重率應小于1,可采用0.5或0.25.最后一級壓力應使測得的e-lgp曲線下段出現直線段。對于超固結土，應采用卸壓、再加壓方法來評價其再壓縮特性。

(9)當需要做回彈試驗時，回彈荷重可由超過自重應力或超過先期固結壓力的下一級荷重依次卸壓至25kPa，然后再依次加荷，一直加至最后一級荷重為止。卸壓后的回彈穩定標準與加壓相同，即每次卸壓后24h測定試樣的回彈量。但對于再加荷時間，因考慮到固結已完成，穩定較快，因此可采用12h或更短的時間。

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

(11)當需要預估建筑物對于時間與沉降的關系，需要測定豎向固結系數CV，或對于層理構造明顯的軟土需測定水平向固結系數CH時，應在某一級荷重下測定時間與試樣高度變化的關系。讀數時間為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,直至穩定為止。當測定CH時，需具備水平向固結的徑向多孔環，環的內壁與土樣之間應貼有濾紙。

(12)當不需要測定沉降速率時，則施加每級壓力后24h測定試樣高度變化作為穩定標準；只需測定壓縮系數的試樣，施加每級壓力后，每小時變形達0.0lmm時，測定試樣高度變化作為穩定標準。(13）當試驗結束時，應先排除固結容器內水分，然后拆除容器內各部件，取出帶環刀的土樣，必要時，揩干試樣兩端和環刀外壁上的水分，測定試驗后的密度和含水率。

實驗七： 直剪試驗

一、概述

直接剪切試驗就是直接對試樣進行剪切的試驗，簡稱直剪試驗，是測定土的抗剪強度的一種常用方法，通常采用4個試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力，測得試樣破壞時的剪應力τ, 然后根據庫侖定律確定土的抗剪強度參數內摩擦角φ甲和粘聚力c。

二、試驗方法

直接剪切試驗一般可分為慢剪、固結快剪和快剪三種試驗方法。

1.慢剪試驗。先使土樣在某一級垂直壓力作用下，固結至排水變形穩定（變形穩定標準為每小時變形不大于0.005mm），再以小于每分鐘0.02mm的剪切速率緩慢施加水平剪應力，在施加剪應力的過程中，使土樣內始終不產生孔隙水壓力，用幾個土樣在不同垂直壓力下進行剪切，將得到有效應力抗剪強度參數φs、cs，但歷時較長，剪切破壞時間可按下式估算

tf =50t50 式中 tf —達到破壞所經歷的時間；

t50 —固結度達到50％的時間。

2.固結快剪試驗。先使土樣在某一級垂直壓力作用下，固結至排水變形穩定，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內完成，適用于滲透系數小于10-6cm/s的細粒土。由于時間短促，剪力所產生的超靜水壓力不會轉化為粒間的有效應力，用幾個土樣在不同垂直壓力下進行慢剪，便能求得抗剪強度參數值φcq、ccq，其值稱為總應力法抗剪強度參數。

3.快剪試驗。采用原狀土樣盡量接近現場情況，以每分鐘0.8mm的剪切速率施加剪力，直至剪壞，一般在3~5min內完成，適用于滲透系數小于10-6cm/s的細粒土。這種方法將使粒間有效應力維持原狀，不受試驗外力的影響，但由于這種粒間有效應力的數值無法求得，所以試驗結果只能求得(σtan φq + cq）的混合值。快速法適用于測定粘性土天然強度，但φq角將會偏大。

三、儀器設備

1.直剪儀。采用應變控制式直接剪切儀。

2.測力計。采用應變圈，量表為百分表或位移傳感器。

3.環刀。內徑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.對準剪切盒的上下盒，插人固定銷釘，在下盒內放潔凈透水石一塊及濕潤濾紙一張。

2.將盛有試樣的環刀，平口向下、刀口向上，對準剪切盒的上盒，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，移去環刀，并順次加上傳壓活塞及加壓框架。

3.取不少于4個試樣，并分別施加不同的垂直壓力，其壓力大小根據工程實際和土的軟硬程度而定，一般可按25kPa，50kPa，100kPa，200kPa，300kPa,400kPa，600kPa?施加，加荷時應輕輕加上，但必須注意，如土質松軟，為防止試樣被擠出，應分級施加。

4.若試樣是飽和試樣，則在施加垂直壓力5min后，向剪切盒內注滿水；若試樣是非飽和土試樣，不必注水，但應在加壓板周圍包以濕棉紗，以防止水分蒸發。

5.當在試樣上施加垂直壓力后，若每小時垂直變形不大于0.005mm, 則認為試樣已達到固結穩定。6.試樣達到固結穩定后，安裝測力計，徐徐轉動手輪，使上盒前端的鋼珠恰與測力計接觸，測記測力計初讀數。

7.松開外面四只螺桿，拔去里面固定銷釘，然后開動電動機，使應變圈受壓，觀察測力計的讀數，它將隨下盒位移的增大而增大，當測力計讀數不再增加或開始倒退時，即出現峰值，認為試樣已破壞，記下破壞值，并繼續剪切至位移為4mm時停機；當剪切過程中測力計讀數無峰值時，應剪切至剪切位移為6mm時停機。

8.剪切結束后，卸去剪切力和垂直壓力，取出試樣，并測定試樣的含水率。

第三篇：土力學實驗總結

土 力 學 地 基 基 礎 實 驗 總 結

土力學地基基礎實驗是課程教學的一個重要組成部分。參與實驗的是05級建筑工程技術專業兩個班的學生，其中一班34人，二班35人。根據實驗室設備情況，將每個班分成四批次，每批學生8~9人，每一批次又分成4個小組，每小組2人協調配合操作共同完成實驗。

本學期土力學實驗出勤情況總體很好，能夠按照實驗課程時間的安排和實驗大綱的要求進行實驗。學生對實驗的積極性比較高，對動手操作的實驗課程比較感興趣，能積極主動的參與到實驗操作中來。甚至平時學習不太努力，學習成績比較差的同學也能積極主動參加實驗。

在剛開始的幾個實驗中，能明顯看的出來學生動手能力不強。經了解很多同學在中學階段很少參與親自動手的實驗，甚至有些學生在上大學前學習的時候實驗課程就是看老師進行實驗演示，從來沒有參加過這樣的動手實驗，這也許是學生動手能力不太強的一個原因。在前幾個實驗中，明顯感覺到學生操作動作比較生硬，動作過于謹慎，剛開始的實驗雖然安排的是密度、含水量這些比較簡單的實驗，但實驗過程還不夠連貫，實驗數據準確度不夠。經過實驗指導教師的鼓勵、指導和演示，這一現象很快就有了較大變化，后面實驗如壓縮實驗，剪切實驗雖然復雜很多，但學生的操作明顯比前面的實驗要好。這基本達到我們本實驗課程在一定程度上提高學生動手操作能力的目的。

通過實驗后的抽問的情況來看，學生對土力學的基本概念有了更深的了解。同時也增加了學生對土力學基本理論學習的興趣，反過來發現學生在學理論課時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。這也達到我們通過實驗加深理論知識的學習的目的。通過實驗還發現實驗課程能增進師生交流的作用，由于實驗每一批次學生人數比較少，提供了教師與學生面對面交流的更多機會，老師對學生有了更多的了解，學生和老師也建立了更密切的關系。在實驗過程中充分發現學生的優點和進步，通過表揚和鼓勵，在獲得學生好感的同時，學生實驗不但能更好地遵守紀律，不但實驗進行的更加順利，實驗氣氛也比較好。教師也更大一步獲得學生的信任，師生之間也有了感情交流。通過實驗發現學生在課余時間和老師見面時打招呼時明顯熱情多了，在密切了師生關系的同時，更進一步提高了學生對課程學習的興趣。

從實驗具體內容來看，在密度實驗中，學生在預習是普遍不能很好理解凡士林作為潤滑劑涂在環刀內壁的作用，應該在實驗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確的作用。在含水量實驗中學生覺得稱量盒蓋是多余的，結合實驗應該講解在野外取土時稱量盒蓋保持水分不流失得以準確稱量的作用。在塑限實驗中學生對土條粗細把握方面不太準確，在搓土條時用力把握的不是很好，容易形成空心搓，對裂紋具體是怎樣一種情況作為判定標準也把握的不是很好，應該在實驗過程中找一組做的好的樣品給同學展示，讓該實驗有更具體的參照標準。在液限實驗中落錐時錐尖的高度把握不太好，學生對加水的量沒有認識，這個實驗要經過多次反復調試才能達到實驗要求，實驗時間拉的比較長，結果準確度有較大偏差，學生在試了多次還不成功的情況下容易產生急噪心理，實驗指導教師應該在實驗過程中對加水量進行指導，同時在實驗之前應該讓學生有足夠的心理準備，在鍛煉學生耐心的同時，也可以提高實驗數據能準確度。在壓縮實驗時，由于該實驗時間比較長，在發生錯誤時要求學生重新做比困難，在實驗之前就要求學生注意實驗操作步驟；這個實驗在百分表的安裝，砝碼的加裝上面都有可能出現錯誤，在實驗開始前要反復強調，同時在實驗過程中要加強檢查，有錯誤以便在早期加以更正，避免帶來較長時間的返工。剪切實驗中，應該強調推進手輪旋轉的速度，避免剪切速度過快；學生在做實驗過程中容易忘記拔出用于上下盒對齊的銷釘，這樣帶來銷釘剪彎甚至破壞剪切實驗設備，在實驗之前一定要重點強調。

以上是在這次土力學地基基礎實驗過程中的總結，希望能對今后的實驗有一定的指導和幫助作用。

第四篇：《土力學》教案

《土力學》教案

Soil Mechanics

3土中應力計算

為了對建筑物地基基礎進行沉降（變形）以及對地基進行強度與穩定性分析，必須知道建筑前后土中的應力分布與變化規律。

土中的應力包括：

土的自重應力：自然狀態下土中的應力。附加應力：外加荷載（如建筑物、車輛、地震等）引起的土的應力變化量。土中應力計算一般采用彈性理論求解，假定地基土是均勻、連續、各向同性的半空間線性變形體。當然這種假定與實際土大相徑庭。不過，當附加應力不超過一定范圍時，土的應力應變關系可近似為直線關系，此時應用彈性理論計算土中應力還是比較準確的。

要求：掌握土的自重應力、附加應力的計算及基底壓力計算，了解有效應力的概念。

3.1 土中自重應力

3.1.1均質土的自重應力計算

假設：地基土是彈性半無限空間體（此時土無側向變形及剪切變形），如P47圖3.1所示。

自重應力計算： 土的豎向自重應力為：

?cz??z

土的水平自重應力為：

?cx??cy?K0?cz

豎向及水平面上的剪應力為零：

?xy??yz??zx?0

2.1.2 其它情況下土自重應力計算（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

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行計算。因為影響土體變形的是有效應力。** 有效應力原理：

?????u

總應力，孔隙水??,?,u分別為有效應力，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，土就會被壓實。

（3）自重應力對土體變形的影響：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基底壓力分布與簡化計算

基底壓力（接觸壓力）：建筑物荷載通過基礎傳給地基的壓力。基地壓力分布很復雜（涉及上部建筑、基礎與地基的相互作用），與基礎的剛度、平面形狀、大小、埋置深度有關，還與基礎上的荷載大小與分布、地基土的性質有關。

1）柔性基礎：剛度小，抵抗彎曲變形的能力很小，基礎隨地基一起變形。柔性基礎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：剛度大，受到外載后基礎產生彎曲變形很小。基礎下的地基變形一致，隨荷載增大基底壓力變化如P48圖3.5所示。例如：柱式獨立基礎 P48圖3.5

對于工業與民用建筑，當基礎尺寸較小時，如柱下單獨基礎及墻下條形基礎等，基地壓力可當作直線分布按材料力學公式簡化計算。3.2.1

基底壓力的簡化計算 1）中心受壓基礎

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

F?Gp?

（2.2.1）

AF-基礎上的豎向力設計值

G-基礎自重設計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

在單向偏心荷載作用下，設計時通常將基礎長邊方向定在偏心方向。此時基底邊緣壓力按材料力學偏心受壓公式計算：

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

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

當e?1/6時，基底壓力呈梯形分布； P49圖

3.7

（a

當e?1/6時，呈三角形分布，pmin?0P49圖3.7（b））

當e?1/6時，pmin?0，基底與地基部分脫開，這時可根據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）基底附加應力：建筑物建成后，作用于基底上的平均應力減去原土層的自重應力。

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

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

d——基礎埋深 P50圖3.8

3.3 地基附加應力計算

計算方法是假定土是均勻、連續、各向同性的線彈性體，用彈性理論求解。假定很多，求解過程仍然是很復雜的。

3.3.1豎向集中力作用下的附加應力計算。

如P50圖3.9

豎向集中力作用于半空間表面時，任一點的應力、位移解由法國力學家J.Boussinesq 求出，較常用的是豎向正應力與位移：

33Fz3F3?z??cos?

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

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

?25/222?[(r/z)?1]zF?a2z！附加應力與土的力學性質（如彈性模量無關）

系數??f(r/z)見 P51 表3.1。F——集中力

r——集中力作用點與計算點的水平距離 z——集中力作用點與計算點的豎向距離

P52頁例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力；

2）距作用點r?1m處豎直面上的附加應力； 解：

F?z?a2

z??f(r/z)

1）已知Z，根據一系列r，定?，再求?z，結果如P52表3.2。

2）已知r，根據一系列Z，定?，再求?z，結果如P52表3.3。P52圖3.10

應力擴散的水平與豎向規律（水平方向，離荷載作用軸線越遠，附加應力越小；豎向則是離荷載作用面越遠，附加應力越小）。三維圖。

下面的各種情況計算是以本例為基礎的。

？多個集中力作用 疊加原理。

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

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

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P54表3.4 1)角點c處的附加應力: 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k下6米處的附加應力:

33?關鍵在于:點k不在角點下, 怎么辦 與4個面積有關: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,見P56?57，表3.5前者為小邊角點的附加應力, 后者為大邊角點的附加應力.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力系數(P57表3.6)3)均布條形荷載(P58圖3.22)作用下的附加應力系數見P59表3.7.!各種荷載形式原理圖,及參數.均布條形荷載與均布方形荷載附加應力比較：見P60 頁圖3.23 比較影響范圍及原因。

P60頁例3.5。

已知: 條形基礎, 均布荷載250kPa.求: 1)基底中心下附加應力分布規律 2)深度z=2m的水平面上的附加應力.解: 均布條形基礎下的附加應力計算:

?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對應的系數,然后算出附加應力值.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對應的系數,然后算出附加應力值.結果如P61圖3.24.附加應力變化趨勢(附加應力的擴散現象)。2.3.1 雙層地基

當地基土性質差異過大時，采用均勻、連續、各向同性的線性半空間計算誤差就很大

（1）上層軟而下層硬時，引起上層應力集中

（2）上層硬而下層軟，引起上層應力擴散。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:最大開挖深度.解: 開挖基坑破壞為孔隙水壓力超過上覆有效應力: ?A??sat(10?H)?uA?0 H=6.89

作業: P66: 3.2,3.4,3.5,3.8.

第五篇：土力學實驗助教總結

助教總結

本人于20XX-20XX學年第一學期在土建學院XXX實驗室擔任助教，在XXX老師和XX老師的指導下，自己勤奮努力，順利完成工作，同時鍛煉了自己，受益頗豐。

思想上有了很大的提高。在擔任助教期間，老師們嚴謹的教學作風，一絲不茍的科研態度，和藹可親的人格魅力都給我留下了深刻的印象，這些東西，對我的生活，學習和以后的工作都講產生深刻的影響，我現在的科研以及以后的學習的工作都將從此受益。同時，同學們積極向上的科研狀態，朝氣蓬勃的生活狀態，不畏困難，創新思維的研究態度，給了我極大的觸動，提醒我在生活和學習中要保持活力，勇于探究，善于創新。不斷發現問題，改正錯誤，積極進步。

知識學術上也有很大收獲。在助教期間，盡管可能站在不同的高度，從不同的角度出發，但是每節課，每個實驗，甚至每一個實驗步驟，我也都在不斷的思考，領悟，和同學們一起學習,并結合自己的專業知識和科研項目，反復揣摩，加深理解。經過此次助教工作，無論在實驗原理，還是實驗操作，或者實驗創新上，我自己都形成了自己獨特的理解，在實驗上，自己上升了一個臺階，在專業知識上，也有很大的進步，對自己的課題也有很大的幫助。

溝通表達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們溝通交流，幫助他們安排實驗，深刻的理解實驗，順利的完成實驗，另一方面，我還要帶領另外兩位助教，協助老師完成實驗。我成為了各方交流溝通的樞紐，因此，在工作中，常常要安排時間，準備實驗，協調其他助教時間，調整學生上課安排，尤其是要安排留學生實驗的諸多事宜，這對我的溝通能力，表達能力，領導能力都是一個很好的鍛煉。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學術，意志品格的提高之外，經過半年的工作，我還獲得一筆小小的物質收益，物質生活，精神生活都有一定的提高，這樣的助教經歷，將是我學習生涯甚至整個人生中一段美好的回憶。

XX

土建學院XXXX班

201X年 X月X日