第一篇：土力學(xué)實驗課開設(shè)方式探討論文

1土力學(xué)實驗課的特征

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

2分散開設(shè)土力學(xué)實驗課的劣勢

2.1實驗項目不完整。因為每個土力學(xué)實驗項目只有兩個學(xué)時，而每個實驗項目要想完成，兩個學(xué)時遠遠不足，因此實驗課教師經(jīng)常是“掐頭去尾”，即教師將前面幾個環(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)實驗。因此學(xué)生不能參與到整個實驗項目，有很多學(xué)生并不了解前面的實驗，因此在進行后半段實驗時會感到十分困惑。而教師為了能夠在指定時間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，最后一步也往往預(yù)先做好，學(xué)生并沒有親自實驗獲得實驗結(jié)果，這就導(dǎo)致學(xué)生對實驗課并不敢興趣，另外，教師還需要做好大量的準備工作，教師的負擔非常重。

2.2學(xué)生綜合分析能力難以形成。土力學(xué)實驗課開設(shè)的關(guān)鍵就是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力，尤其是對實驗數(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€土性指標進行實驗，比如力學(xué)性質(zhì)指標，而其他的指標，則需要其他實驗來完成。因此土體的各項指標，需要很多個實驗課才能夠完成，甚至分散在上下學(xué)期的實驗課中，學(xué)生實驗過后，難以將其聯(lián)系起來。有很多學(xué)生在進行實驗時，已經(jīng)將上一次的實驗結(jié)果忘記了，還需要重新進行實驗或者重新查找數(shù)據(jù)。再加之，實驗過程中，會有很多的意外因素，學(xué)生完成實驗之后，可能由于某種原因并未得到預(yù)期的結(jié)果，各個實驗項目之間就更加難以聯(lián)系起來，這對學(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)實驗課的優(yōu)勢

土力學(xué)實驗課分散開設(shè)方式應(yīng)用時間比較長，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)實驗課中，在此種情況下，筆者認為可以嘗試著應(yīng)用集中開設(shè)的方式，即將聯(lián)系密切的實驗課集中起來，在某一連續(xù)的時間內(nèi)進行，這樣學(xué)生能夠從頭至尾參與到實驗中。此種開設(shè)方式具有如下優(yōu)勢：

3.1便于安排時間。土力學(xué)實驗課中有許多實驗項目,如固結(jié)試驗,顆粒大小分析試驗,擊實試驗等的實驗過程往往很長,在時間安排上容易造成時緊時松,使學(xué)生們在有些時間段內(nèi)無事可做,白白浪費時間.若采用集中開設(shè)方式,使多個實驗項目交叉進行,節(jié)省了不少時間,亦即可將由于分散開設(shè)多個實驗項目而造成的零散時間集中利用,使各實驗項目之間在時間上互補長短,達到化零為整的目的,提高了工作效率.3.2提高了學(xué)生對實驗的認知能力和操作水平。由于時間上集中,學(xué)生可有機會參與每個實驗的全過程，如在擊實實驗中可以一改目前由老師課前配土的做法,而由學(xué)生親自動手進行取土,過篩,測天然含水量,計算加水量直至擊實土樣,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)生對每一環(huán)節(jié)都了解清楚,便于對所有實驗數(shù)據(jù)及它們之間的相互聯(lián)系進行綜合分析，如學(xué)生可把由界限含水量試驗測得的液限和塑限,比重試驗中測得的土粒比重,固結(jié)試驗中測得的壓縮系數(shù)和壓縮模量,剪切試驗中測得的內(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)下對實驗數(shù)據(jù)的合理性作出判斷,并決定其取舍或補，這樣做會使學(xué)生綜合分析問題解決問題的能力得到鍛煉和提高。

3.4增強了學(xué)生的實際工程意識并能培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。近幾年來,我們曾做過這樣一個嘗試,就是利用本實驗室進行科技服務(wù)的便利條件,讓部分學(xué)生利用業(yè)余時間直接參與生產(chǎn)實驗(這從本質(zhì)上和集中開設(shè)方式并不矛盾),學(xué)生強烈意識到在實驗室進行的實驗就是實際工程中必做的項目,實驗的最終結(jié)果就是為實際工程的設(shè)計和施工提供準確可靠的依據(jù),無形中使他們操作起來高度認真負責。

4采取集中開設(shè)時應(yīng)注意的幾個問題

為確保集中開設(shè)方式取得良好的效果,達到提高實驗教學(xué)水平的目的,在具體實施時應(yīng)注意以下幾個問題:由于各個實驗項目可以交叉進行,實驗教師應(yīng)注意指導(dǎo)學(xué)生合理安排時間和實驗順序,做到有條不紊地進行實驗；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)實驗,指導(dǎo)教師更應(yīng)高度注意,以確保試驗資料的準確可靠性,切忌顧此失彼；指導(dǎo)教師應(yīng)結(jié)合最新土工試驗規(guī)范標準來指導(dǎo)實驗,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，對于土力學(xué)實驗課而言，效果最佳，不僅能夠更加合理有效的安排時間，而且學(xué)生能夠完全的參與到實驗中，同時各個實驗項目之間聯(lián)系緊密，利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。現(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)實驗課的開設(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：非飽和土的抗剪強度是非飽和土中的基本問題。如何快速經(jīng)濟地確定非飽和土的抗剪強度指標是非飽和土工程應(yīng)用的關(guān)鍵性問題之一。非飽和土抗剪強度的黏聚力和內(nèi)摩擦角是含水指標的函數(shù)，通過模擬不同路徑下非飽和土抗剪實驗，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)，進而得到非飽和土抗剪強度指標，在同一路徑小區(qū)間范圍內(nèi)CDSC和IFADSC曲線近似為直線，通過抗剪強度路徑模擬，用常規(guī)試驗和含水指標得到非飽和抗剪強度指標，大大地簡化了非飽和土抗剪強度指標的確定，為非飽和土土力學(xué)理論應(yīng)用于實際工程提供了有力條件。根據(jù)土的卸載抗剪強度的計算方法推導(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度的計算方法。

關(guān) 鍵 詞：非飽和土 抗剪強度指標 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算手段的限制，許多針對非飽和土力學(xué)的研究仍然停留在試驗室研究階段，理論成果遠不能滿足實際工程要求．然而，自上世紀九十年代開始，計算機技術(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)用于對非飽和土力學(xué)特性方面研究，例如應(yīng)用計算機工具進行自動控制試驗、有限元分析及模型計算等．再加上物理學(xué)、熱力學(xué)等多門學(xué)科的知識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、新認識和新技術(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，并嘗試對非飽和土力學(xué)抗剪強度指標進行研究。

1.抗剪強度公式運用

抗剪強度是非飽和土土力學(xué)中的基本問題之一，眾多專家學(xué)者對此進行了深入的探討，至今仍存在不同的觀點，其中Fredlund 基于雙應(yīng)力變量理論提出的擴展摩爾-庫侖抗剪強度公式，得到了國際公認和局部采用，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 為破壞時破壞面上的孔隙氣壓力；uw 為破壞時破壞面上的孔隙水壓力；ua?uw 為破壞時破壞面上基質(zhì)吸力； σn ?σa為破壞時破壞面上凈法向應(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?，是含水指標的函數(shù)。

陳敬虞和Fredlund[5]把非飽和土的抗剪強度，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度理論，其中τs 為基質(zhì)吸力引起的吸附強度，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，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)坐標系中引起的的等效黏聚力、等效摩擦角。

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

Escario 和Sáze[8]對非飽和馬德里灰色黏土等3種土樣進行了直剪試驗（簡稱Escario 試驗），試驗結(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

龔壁衛(wèi)等[9]對非飽和土進行了不同路徑的抗剪試驗研究（簡稱龔壁衛(wèi)試驗），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）

g

g

2.3 林鴻州試驗

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

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

根據(jù)上述非飽和土的3 個抗剪強度試驗可知，非飽和土抗剪強度包絡(luò)面在τ-(σn?ua)-(ua?uw)坐標系中是一個曲面。當(ua ? uw)為定值時，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-庫侖破壞準則；當(ua?

uw)變化時，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，對于基質(zhì)吸力和靜法向應(yīng)力為非飽和土的兩個獨立應(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)飽和土試驗求出c′和? ′；②根據(jù)非飽土抗剪試驗得出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對于不同的基質(zhì)吸力區(qū)間，直接根據(jù)試驗曲線選擇合適的函數(shù)進行擬合或者插值，該函數(shù)表達式即式（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：

=

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 試驗和林鴻州試驗中的ECSC 曲線和EFASC 曲線。

對于Escario試驗，(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 試驗可知，對某些非飽和土，當基質(zhì)吸力較小時，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；當基質(zhì)吸力較大時，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 中的林鴻州試驗數(shù)據(jù)曲線可知，對某些重塑非飽和土，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，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度特性，可稱之為改進的摩爾-庫侖抗剪強度公式，該公式描述的抗剪強度包絡(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極端狀態(tài)，一個合理的非飽和土抗剪強度公式應(yīng)該能夠概括該狀態(tài)。

對于飽和土，抗剪強度公式為

τf=c′+（σn –uw）tan ? ′（12）當土體飽和時，此時氣溶解于水，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-庫侖抗剪強度公式，無法真正描述飽和土的破壞形式。

對于干砂，ua =0kPa時，抗剪強度公式為

τf=σntan?（13）

式中：? 為干砂中摩爾-庫侖抗剪強度公式的摩擦角。

當為干砂時，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)，本文建議的強度表達式卻可以較好地描述極端狀態(tài)的土。5.結(jié) 論

根據(jù)3 個非飽和土抗剪強度試驗，對非飽和土的抗剪強度公式進行了探討，在原有抗剪強度理論基礎(chǔ)上提出了非飽和土的抗剪強度包絡(luò)面是幾何學(xué)中直紋面的一種特殊形式，給出了改進的摩爾-庫侖抗剪強度公式，可以描述非飽和土各個應(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度參數(shù)的方法和具體算例，并用干土和飽和土兩個極端狀態(tài)對

不同的非飽和土抗剪強度理論進行了評估。

參考文獻：

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第三篇：土力學(xué)實驗總結(jié)

土 力 學(xué) 地 基 基 礎(chǔ) 實 驗 總 結(jié)

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

本學(xué)期土力學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)不太努力，學(xué)習(xí)成績比較差的同學(xué)也能積極主動參加實驗。

在剛開始的幾個實驗中，能明顯看的出來學(xué)生動手能力不強。經(jīng)了解很多同學(xué)在中學(xué)階段很少參與親自動手的實驗，甚至有些學(xué)生在上大學(xué)前學(xué)習(xí)的時候?qū)嶒炚n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(xué)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(xué)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(shù)據(jù)準確度不夠。經(jīng)過實驗指導(dǎo)教師的鼓勵、指導(dǎo)和演示，這一現(xiàn)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(fù)雜很多，但學(xué)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(xué)生動手操作能力的目的。

通過實驗后的抽問的情況來看，學(xué)生對土力學(xué)的基本概念有了更深的了解。同時也增加了學(xué)生對土力學(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(xué)習(xí)的目的。通過實驗還發(fā)現(xiàn)實驗課程能增進師生交流的作用，由于實驗每一批次學(xué)生人數(shù)比較少，提供了教師與學(xué)生面對面交流的更多機會，老師對學(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。在實驗過程中充分發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點和進步，通過表揚和鼓勵，在獲得學(xué)生好感的同時，學(xué)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(xué)生的信任，師生之間也有了感情交流。通過實驗發(fā)現(xiàn)學(xué)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(guān)系的同時，更進一步提高了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣。

從實驗具體內(nèi)容來看，在密度實驗中，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(xué)生覺得稱量盒蓋是多余的，結(jié)合實驗應(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確稱量的作用。在塑限實驗中學(xué)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(yīng)該在實驗過程中找一組做的好的樣品給同學(xué)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(xué)生對加水的量沒有認識，這個實驗要經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)試才能達到實驗要求，實驗時間拉的比較長，結(jié)果準確度有較大偏差，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，實驗指導(dǎo)教師應(yīng)該在實驗過程中對加水量進行指導(dǎo)，同時在實驗之前應(yīng)該讓學(xué)生有足夠的心理準備，在鍛煉學(xué)生耐心的同時，也可以提高實驗數(shù)據(jù)能準確度。在壓縮實驗時，由于該實驗時間比較長，在發(fā)生錯誤時要求學(xué)生重新做比困難，在實驗之前就要求學(xué)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(xiàn)錯誤，在實驗開始前要反復(fù)強調(diào)，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(yīng)該強調(diào)推進手輪旋轉(zhuǎn)的速度，避免剪切速度過快；學(xué)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(shè)備，在實驗之前一定要重點強調(diào)。

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

第四篇：土力學(xué)實驗教案

《土力學(xué)與基礎(chǔ)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(zhì)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(xué)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(shè)計和施工提供可靠的參數(shù)，它是正確評價工程地質(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，在進行各類工程項目設(shè)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(xué)性質(zhì)，從而為場地巖土工程地質(zhì)條件的正確評價提供必要的依據(jù)。因此，土工試驗是各類工程建設(shè)項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)是土的實驗力學(xué)，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(yīng)力一應(yīng)變關(guān)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(xué)理論的發(fā)展提供依據(jù)，即使在計算機及計算技術(shù)高度發(fā)達的今天，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)定計算中去，但是土的工程性質(zhì)的正確測定對于這些計算模型的建立以及模型中參數(shù)的確定仍然是一個關(guān)鍵伺題。所以，土工試驗在土力學(xué)的發(fā)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(zhì)進行測定，較之室內(nèi)土工試驗具有不少優(yōu)點，原位測試方法可以避免鉆孔取土?xí)r對土的擾動和取土卸荷時土樣回彈等對試驗結(jié)果的影響，試驗結(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。但在進行原位測試時，其邊界條件較為復(fù)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(jié)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(yīng)為路徑、時間效應(yīng)及應(yīng)變孩率等對主的性狀的影響。室內(nèi)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(nèi)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(chǎn)生兩種效應(yīng)使該土樣偏離了實際情況，一是取土、搬運及試驗切土?xí)r的機械作用擾動了土的結(jié)構(gòu)，降低了土的強度；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，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(shù)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(zhì)指標是不相同的。而室內(nèi)土工試驗的應(yīng)力條件是相對理想和單一化的，如固結(jié)試驗是在完全側(cè)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(jié)試驗 土的直剪試驗

實驗一： 密度試驗（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，是計算土的自重應(yīng)力、干密度、孔隙比、孔隙度等指標的重要依據(jù)，也是擋土墻土壓力計算、土坡穩(wěn)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(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。對于細粒土，宜采用環(huán)刀法；對于易碎、難以切削的土，可用蠟封法，對于現(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，準確至0.1g。

環(huán)刀法試驗應(yīng)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(shù)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(zhì)量與達到恒量后干土質(zhì)量的比值，以百分數(shù)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(nèi)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(nèi)測定含水率的標準方法。

1．儀器設(shè)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(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(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，準確至0.0lg。

烘干法試驗應(yīng)對兩個試樣進行平行鍘定，并取兩個含水率測值的算術(shù)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(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，當試樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒或雜質(zhì)時，應(yīng)過0.5mm的篩。

二、液限試驗（圓錐儀液限試驗）

液限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)和流動狀態(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、孔徑為0.5mm的標準篩、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，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(fēng)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(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(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(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。

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

三、塑限試驗（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(chǎn)生裂縫并斷裂，此時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、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（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(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，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(chǎn)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(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)重新取樣進行試驗。

(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。塑限試驗需進行兩次平均測定，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)的含水率在雙對數(shù)坐標上具有線性關(guān)系的特性來進行的。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)所對應(yīng)的含水率即為液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對應(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，當試樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒和雜物時，應(yīng)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(fēng)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(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，使屏幕上的標尺調(diào)在零位，然后轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動旋鈕。

(6)按動控制開關(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(shù)坐標紙上繪制含水率與圓錐人土深度關(guān)系曲線，如下圖所示。三點應(yīng)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(yīng)的兩個含水率，當所查得的兩個含水率差值小于2％時，應(yīng)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(yīng)重做試驗。

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所對應(yīng)的含水率為17mm液限；查得圓錐下沉深度為l0mm所對應(yīng)的含水率為l0mm液限；查得圓錐下沉深度為2mm所對應(yīng)的含水率為塑限，取值以百分數(shù)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(shù)下測定土的最大干密度和最優(yōu)含水量,借以了解土的壓實性質(zhì)。

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(yīng)對實驗結(jié)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(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(shè)備和少量輕機油.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(本步驟由實驗室完成).（2）參照土的塑限,估計其最佳含水量?0p,預(yù)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(yù)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(zhì)量,克。

mω0——含水量為ω0時的土質(zhì)量,克。

ω——要求達到的預(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(yīng)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(nèi)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(nèi),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(nèi),整平其表面,并用圓木板稍加壓緊,按25擊(或15擊)擊數(shù)進行擊實.擊實時,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,每次錘擊時應(yīng)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(fù)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(nèi)壁與土的接觸面劃開,轉(zhuǎn)動并取下護筒(注意勿將擊實筒內(nèi)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(yīng)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(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(guān)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(yīng)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(yōu)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(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.當水力坡降等于1時的滲透速度,稱為土的滲透系數(shù).本次實驗是在室內(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.二、試驗設(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,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)的擾動土樣,按前述容重實驗中環(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(guān)止水夾5（2），開動秒表，同時測記起始水頭h1，經(jīng)過時間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(fù)測記6次以上，每次定的水量，應(yīng)不少于5.0cm。

三、計算及制圖

1.按下式計算滲透系數(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(jié)果,規(guī)定每測試一次,應(yīng)在3～4小時內(nèi)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(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(nèi)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(shù).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(shù),厘米/秒;KT－水溫為ToC時土的滲透系數(shù),厘米/秒;?T－ToC時水的動力粘滯系數(shù)，克秒/平方厘米;?10－10oC時水的動力粘滯系數(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(或四個)滲透系數(shù)較接近的數(shù)個求其算術(shù)平均值.實驗六： 土的壓縮、固結(jié)試驗

一、概述

標準固結(jié)試驗就是將天然狀態(tài)下的原狀土或人工制備的擾動土，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，且試樣在每級壓力下的固結(jié)穩(wěn)定時間為24h。

二、試驗方法與原理 1.儀器設(shè)備

(1)固結(jié)容器。由環(huán)刀、護環(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。可采用量程為5～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。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(shù)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(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土上，切取原狀土樣時應(yīng)按天然狀態(tài)時垂直方向一致。

（2）小心地邊壓邊削，注意避免環(huán)刀偏心入土，應(yīng)使整個土樣進入環(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、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(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算壓力100-200kPa, 但最大壓力不應(yīng)小于400kPa。

(8）當需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時，初始段的荷重率應(yīng)小于1,可采用0.5或0.25.最后一級壓力應(yīng)使測得的e-lgp曲線下段出現(xiàn)直線段。對于超固結(jié)土，應(yīng)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(yīng)力或超過先期固結(jié)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(wěn)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(jié)已完成，穩(wěn)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(yīng)立即向固結(jié)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(fā)。

(11)當需要預(yù)估建筑物對于時間與沉降的關(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，應(yīng)在某一級荷重下測定時間與試樣高度變化的關(guān)系。讀數(shù)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(wěn)定為止。當測定CH時，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(wěn)定標準；只需測定壓縮系數(shù)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(wěn)定標準。(13）當試驗結(jié)束時，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，揩干試樣兩端和環(huán)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(yīng)力τ, 然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度參數(shù)內(nèi)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(jié)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(jié)至排水變形穩(wěn)定（變形穩(wěn)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(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，用幾個土樣在不同垂直壓力下進行剪切，將得到有效應(yīng)力抗剪強度參數(shù)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(jīng)歷的時間；

t50 —固結(jié)度達到50％的時間。

2.固結(jié)快剪試驗。先使土樣在某一級垂直壓力作用下，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的細粒土。由于時間短促，剪力所產(chǎn)生的超靜水壓力不會轉(zhuǎn)化為粒間的有效應(yīng)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(shù)值φcq、ccq，其值稱為總應(yīng)力法抗剪強度參數(shù)。

3.快剪試驗。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的細粒土。這種方法將使粒間有效應(yīng)力維持原狀，不受試驗外力的影響，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度，但φq角將會偏大。

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。采用應(yīng)變?nèi)Γ勘頌榘俜直砘蛭灰苽鞲衅鳌?/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.對準剪切盒的上下盒，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(huán)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(jù)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(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(jié)穩(wěn)定。6.試樣達到固結(jié)穩(wěn)定后，安裝測力計，徐徐轉(zhuǎn)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(shù)。

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(yīng)變?nèi)κ軌海^察測力計的讀數(shù)，它將隨下盒位移的增大而增大，當測力計讀數(shù)不再增加或開始倒退時，即出現(xiàn)峰值，認為試樣已破壞，記下破壞值，并繼續(xù)剪切至位移為4mm時停機；當剪切過程中測力計讀數(shù)無峰值時，應(yīng)剪切至剪切位移為6mm時停機。

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)實驗助教總結(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實驗室擔任助教，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?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，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，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，改正錯誤，積極進步。

知識學(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，每個實驗，甚至每一個實驗步驟，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)知識和科研項目，反復(fù)揣摩，加深理解。經(jīng)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(chuàng)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(yè)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(xué)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(lǐng)另外兩位助教，協(xié)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(xié)調(diào)其他助教時間，調(diào)整學(xué)生上課安排，尤其是要安排留學(xué)生實驗的諸多事宜，這對我的溝通能力，表達能力，領(lǐng)導(dǎo)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(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)生涯甚至整個人生中一段美好的回憶。

XX

土建學(xué)院XXXX班

201X年 X月X日