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1、土力学与地基基础土力学与地基基础试验指导书试验指导书（土力学与地基基础土力学与地基基础 水利水电工程等专业）水利水电工程等专业）赵赵 川川 编编重庆交通大学河海学院重庆交通大学河海学院土工地质实验室土工地质实验室二七年七月二七年七月1目目 录录前前 言言22实验一实验一 土工参数测试综合试验土工参数测试综合试验33( (一一) )、土样制备、土样制备33( (二二) )、含水量试验、含水量试验44( (三三) )、密度试验、密度试验55( (四四) )、比重试验、比重试验66( (五五) )、固结试验、固结试验77( (六六) )、直接剪切试验、直接剪切试验99实验二实验二 颗粒分析试验颗粒分
2、析试验1212实验三实验三 液限和塑限试验液限和塑限试验15153.13.1 搓条法及平衡锥法搓条法及平衡锥法15153.23.2 液限塑限联合测定法液限塑限联合测定法1717实验四实验四 载荷试验载荷试验1818实验五实验五 击实试验击实试验20202前前 言言本试验指导书适用于水利水电工程等专业的本科生、研究生使用。本指导书是土力学与地基基础等课程的重要实践教学环节。该试验指导书包括以下内容：土工参数测试综合试验、颗粒分析试验、液限和塑限试验、击实试验、载荷试验等试验项目，通过上述试验可以让学生熟悉各种仪器设备在试验项目中的使用方法，锻炼学生的试验基本技能，掌握试验内容和试验的基本方法，培
3、养学生的动手能力及综合分析问题和解决问题的能力，使学生知道为什么要做这些试验，试验参数在工程设计和施工中如何应用，为今后的实际工程设计、施工和研究工作奠定了坚实的基础。本指导书主要依据中华人民共和国行业标准公路土工试验规程JTJ051-93、中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范GB50021-2001、中华人民共和国行业标准公路工程地质勘察规范JTJ 064-98 等国家和行业标准，并结合工程实践经验及教材特点编制而成。由于编者水平有限，若有不当之处，请批评指正。赵 川二 00 七年七月3实验一实验一 土工参数测试综合试验土工参数测试综合试验(一一)、土样制备、土样制备 1.概述 土样的制备
4、是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据 的可比性，应严格按照规程要求的程序进行制备。 土样制备可分为原状土和扰动土的制备。本试验主要讲扰动土的制备。扰动土的制 备程序则主要包括取样、风干、碾散、过筛、制备等程序，这些程序步骤的正确与否， 都会直接影响到试验成果的可靠性，土样的制备都融合在今后的每个试验项目中。 2.仪器设备 孔径 0.5mm、2mm 和 5mm 的筛；天平；击样器；切土刀；橡皮板；木锤；烘箱； 喷水设备等。 3.扰动土样制备步骤 （1）将扰动土样进行土样描述，如颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度等，如 有需要，将扰动土样拌和均匀，取代表性土样测定其含水量
5、。 （2）将土样风干或烘干，然后将风干或烘干土样放在橡皮板上用木碾碾散，但应 注意不得将土颗粒破碎。 （3）将分散后的土样根据各试验项目的要求过筛。对于物理性试验如液限、塑限 等试验，过 0.5mm 筛；对于力学性试验土样，过 2mm 筛；对于击实试验、比重试验 （比重瓶法） ，过 5mm 筛。 （4）为配制一定含水量的试样，根据不同的试验要求，取足够过筛的风干土样， 按下面的公式计算加水量，把土样平铺于不吸水的盘内，用喷水壶喷洒预计的加水量， 并充分拌和均匀，然后装入容器内盖紧，润湿一昼夜备用。 （5）测定润湿后土样不同位置的含水量（至少二个以上） ，要求差值不大于1。 （6）按下式计算干土
6、质量： ms=m(10.01wh) 式中：ms 干土质量（g） ；m 风干土质量（g） ；wh 风干含水量（） 。 （7）根据试样所要求的含水量，按式计算制备试样所需的加水量： mw= 0.01(wwh) ms 式中：mw 土样所需加水质量（g） ；ms 干土质量（g） ； w 制备试样所要求的含水量（） ； wh 风干含水量（） 。 （8）根据试验所要求的干密度按下式计算制备试样所需的风干含水率时的总土质 量： m=(10.01wh) d V4式中：m 制备试样所需的风干含水量时的总土质量；d 制备试样所要求的干密度（g/cm3） ；V 试样体积（cm3） ；wh 风干含水量（） 。 （9）
7、试件成形，可采用击实法和压样法。 击实法是采用击实仪，将土样击实到所需的密度，用推土器推出，然后将环刀内壁 涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，用切土刀将试件削成略大于环刀直径的土柱， 然后将环刀垂直向下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止，削平环刀两端。 压样法将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土，倒入装有环刀的压样器内， 采用静压力将土样压紧到的所需密度，然后取出环刀。 （10）把环刀外壁擦干净，称环刀和土的总质量，并同时测定土样的含水量。试件 制备应尽量迅速，以免水分蒸发。 （11）试件制备的数量根据试验项目的需要而定，一般应多制备 12 组备用，同一 组试件的密度、含水量与制备标准之
8、差应分别在0.1g/cm3或 2范围之内。(二二)、含水量试验（烘干法）、含水量试验（烘干法） 1.试验目的 土的含水量指土在 105110下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒重后干土质量 的比值，以百分数表示。 2.试验方法 烘干法、酒精燃烧法、炒干法、比重法等。本试验采用烘干法。 3.仪器设备 烘箱，采用电热烘箱，温度能保持在 105110；天平，感量 0.01g；干燥器；称 量盒等。 4.试验步骤 （1）先称称量盒的质量（m1） ，精确至 0.01g。 （2）取具有代表性试样，细粒土不小于为 15g，砂类土、有机质土不小于 50g，放 入已称好的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量（m
9、2） ，精确至 0.01g。 （3）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度 105110的恒温下烘干。烘干 时间与土的类别及取土数量有关。细粒土不少于 8 小时；砂类土不得少于 6 小时；对含 有机质超过 5%的土，应将温度控制在 6570的恒温下烘干。 （4）将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却至室温。冷却后盖好盒盖，称 盒和干土质量（m3） ，精确至 0.01g。 （5）本项试验要求进行二次平行测定，其平行差值需满足以下要求： 当含水量小于 5时，允许平行差值不大于 0.3；当含水量大于 5小于 40时， 允许平行差值不大于 1；当含水量大于等于 40时，允许平行差值不大于 2。当满
10、足上述要求时，含水量取两次测值的平均值。 5.成果整理 （1）按下式计算含水量：5w=( m2m3)/( m3 m1)100% 式中：w 含水量（） ；m1 称量盒的质量（g） ；m2 盒加湿土质量（g） ；m3 盒加干土质量（g） 。 （2）记录表格见实验报告。 6.注意事项 （1）测定含水量时动作要快，以避免土样的水分蒸发。 （2）应取具有代表性的土样进行试验。 （3）称量盒要保持干燥，注意称量盒的盒体和盒盖上下对号。 （4）烘干、冷却由于时间较长，由实验室完成，同学另找时间来称盒加干土质量。(三三)、密度试验、密度试验 1.试验目的： 土的密度是指土的单位体积的质量，是土的基本物理性质指
11、标之一。在天然状态下 的密度称为天然密度，其单位为 g/cm3。 2.试验方法： 试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。对于细粒土，采用环刀法；对于 易碎裂、难以切削或不规则的土体，可用蜡封法；对于现场粗粒土，一般用灌水法或灌 砂法。本试验采用环刀法。 3.仪器设备 环刀；天平，感量 0.1g；切土刀；推土器；白瓷盘；游标卡尺；凡士林等。 4.试验步骤 （1）用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的体积 V(cm3)。 （2）称环刀的质量 m1，准确至 0.1g。 （3）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上。 （4）用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然
12、后慢慢将环刀垂 直下压，边压边削，到土样伸出环刀上部为止，削去环刀两端余土，使与环刀口面齐平。 把削下的土样做含水量试验。 （5）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量 m2，准确至 0.1g。 （6）用推土器将试样从环刀中推出。 （7）本试验须进行二次平行试验，其平行差值不大于 0.03g/ cm3,满足要求取其算术 平均值。 5.成果整理 （1）按下式计算土的湿密度： =(m2m1)V 式中： 土的湿密度（g/ cm3） ；m1 环刀的质量（g） ；6m2 环刀加土的质量（g） 。 （2）按下式计算土的干密度： d=(10.01w) 式中：d 土的干密度（g/ cm3） ； 土的湿密度（g/ c
13、m3） ；w 土的含水量（） 。 （3）记录表格见实验报告。 6.注意事项 （1）操作要快，动作细心，以避免土样被扰动破坏结构及水份蒸发。 （2）环刀一定要垂直，加力适当，方向要正。 （3）边压边削的时候，切土刀要向外倾斜，以免把环刀下面的土样削空。( (四四) )、比重试验、比重试验1.1.试验目的：试验目的：土粒比重 Gs，是土粒在温度 105110下烘至恒重时的质量与土粒同体积 4时纯水质量的比值。2.2.试验方法试验方法根据土粒粒径的不同，土的比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法。对于粒径小于 5 mm 的土，采用比重瓶法进行；对于粒径大于等于 5mm 的土，且其中粒径为 20
14、mm 的土质量应小于总土质量的 10时，采用浮称法进行；对于粒径大于等于5mm 的土，但其中粒径为 20mm 的土质量大于等于总土质量的 10时，采用虹吸筒法进行。本试验采用比重瓶法。3.3.仪器设备仪器设备烘箱；比重瓶，容量 100mL；天平，感量 0.001g；恒温水槽；电砂浴；温度计；孔径 5mm 的筛；其它：匙、漏斗、滴管、洗瓶刷、蒸馏水等。4.4.试验步骤试验步骤（1）先将洗净、烘干的比重瓶称其质量 m1，准确至 0.001g.（2）将过 5mm 筛并烘干后的土，取不低于 15g 装入比重瓶内，称试样和瓶的总质量 m2，准确至 0.001g。（3）将纯水注入已装有干土的比重瓶中至一半
15、处，摇动比重瓶，将瓶放在电砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及低液限粘土应不少于 30min，高液限粘土应7不少于 lh，使土粒分散。（4）将蒸馏水注入已煮好比重瓶至近满，待瓶内温度稳定及悬液上部澄清后，再加满蒸馏水，塞好瓶塞，使多余的水份自瓶塞毛细管中溢出。将瓶外水份擦干净，称瓶、水、土的总质量 m3，准确至 0.001g，称后马上测瓶内温度。（5）把瓶内悬液倒掉，把瓶洗干净，再注满蒸馏水，把瓶塞插上，使多余的水份自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水份擦干净，称比重瓶、水的总质量 m4，准确至0.001g。（6）本试验须进行两次平行测定，其平行差值不大于 0.02，然后取其算术平均值。5.成果
16、整理 （1）按下式计算土的比重：Gs=Gwt(m2m1)/(m4(m2m1)m3) 式中：Gs 土粒比重；m1 空瓶的质量（g） ；m2 瓶加干土的质量（g） ； m3 瓶加水加土的质量（g） ； m4 瓶加水的质量（g） ； Gwt t时蒸馏水的比重（可查相应的物理手册） 。 （2）记录表格见实验报告。 6.注意事项 （1）比重瓶、土样一定要完全烘干。 （2）煮沸排气时，防止悬液溅出。 （3）称量时比重瓶外的水份必须擦干净。( (五五) )、固结试验、固结试验1.1.试验目的：试验目的： 本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下，变形和压力或孔隙比和压力的 关系，绘制压缩曲线，以便计算土
17、的压缩系数 a、压缩模量 Es等指标，通过各项压缩性 指标，可以分析、判断土的压缩特性和天然土层的固结状态，计算土工建筑物及地基的 沉降等。2.2.试验方法试验方法试验方法有慢速法和快速法。根据学生试验的实际情况，本试验采用近似的快速法。8图(5)-1 固结容器示意图 1-固结容器 2-下护环 3-环刀 4-上护环 5-透水 石 6-加压盖 7-量表套杆 8-量表架 9-试样3.3.仪器设备仪器设备固结仪：见图(5)-1；环刀:面积 50cm3，高 2cm；天平；测微表；精度；其它：秒 表、烘箱、修土刀、称量盒、滤纸等。4.4.试验步骤试验步骤 （1）根据工程要求，用环刀（50cm3）切取试样
18、备用，并测出土样的密度、含水量、 和比重。(参见前面的试验) （2）把下护环和大的透水石放入固结容器，并放上一张滤纸。 （3）将带有环刀的试样，刃口向下小心地装入压缩容器的下护环内。 （4）再套入上护环，放上滤纸和稍小的透水石，最后放上加压盖。 （5）轻轻抬起杠杆，将装好试样的压缩容器放在加压台的正中，使加压横梁的凹 槽与加压盖的钢珠紧密结合，然后装上测微表（百分表） ，并预调百分表大于 6mm 以上， 并检查表是否灵敏和垂直。 （学生在试验前应熟悉测微表如何读数。 ） （6）在砝码吊盘上加相当于试样受压约为 1 kPa 的预压荷载，使固结仪的各部分接 触良好，并调平加压杠杆，然后调整测微表，
19、使其大指针归零。 （7）卸去预压荷载，施加第一级荷载，其大小可视土的软硬程度或工程情况一般 采用 25、50、100、200、300、400 kPa，或按设计要求，模拟实际加荷情况进行调整。 由于试验教学时间的关系，本试验加荷顺序为 50、100、200、300、400 kPa。 （8）在加荷同时开动秒表计时，按规定的时间读数，做完一级，再加下一级荷载， 直至全部荷载完成。在试验过程中，应始终保持加压杠杆的平衡。 （9）试验结束后，迅速顺次拆去测微表，卸除砝码，取出环刀，把仪器擦干净。95.成果整理 （1）按下式计算试样的原始孔隙比：e0=wGs(10.01w)1 式中：e0 试样原始孔隙比；
20、w 水的密度（g/ cm3） ，一般取 1；Gs 土粒比重； w 试样原始含水量（） ； 试样原始密度（g/ cm3） ； （2）按下式计算各级荷载下变形稳定后的孔隙比： ei=e0(1e0)hiH 式中：ei 某一荷载下变形稳定后的孔隙比；e0 试样原始孔隙比；hi 某一级荷载下的总变形量（mm） ； H 试样原始高度（mm） ； （3）按下式计算某一荷载范围内的压缩系数： ii+1=1000(eiei+1)(pi1pi ) 式中：ii+1 某一荷载范围内的压缩系数（MPa-1） ；ei 某一荷载下变形稳定后的孔隙比；pi 某一荷载值（kPa） ； （4）按下式计算某一荷载范围内的压缩模量：
21、Es ii+1= (1ei)ii+1 式中：Es ii+1 某一荷载范围内的压缩模量（MPa） ；ei 某一荷载下变形稳定后的孔隙比；ii+1 某一荷载范围内的压缩系数（MPa-1） ； （5）记录表格见实验报告。 6.注意事项 （1）使用仪器前必须预习，严格按程序进行操作，对仪器不清楚的地方马上问老 师。 （2）试验过程中不能卸载，百分表也不用归零。 （3）随时调整加压杠杆，使其保持平衡。 （4）加荷时应轻拿轻放，不得对仪器产生震动。 （5）试验完毕，卸下荷载，取出土样，把仪器打扫干净。(六)、直接剪切试验1.1.试验目的：试验目的： 测定土的抗剪强度指标 和 c，土的抗剪强度是指土体对于外
22、荷载所产生的剪应力 的极限抵抗能力。通常采用不少于 3 个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切 力，测得试样破坏时的剪应力 ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角10和粘聚力 c。2.2.试验方法：试验方法： 快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。 固结快剪试验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，快速施加水平剪 应力。 慢剪试验：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使试样排水固结。本试验采用快剪试验。3.3.仪器设备仪器设备 应变式直剪仪；环刀；测微表；其它：秒表、天平、烘箱、蜡纸、修土刀等。4.4.试验步试验步骤骤 （1）用环刀切取 34 个
23、试样备用，并测相应的含水量和密度。 （2）安装好剪切盒，插入销钉，在下盒透水石上放一张腊纸。 （3）将带试样的环刀平口向下，对准上盒盒口放好，在试样上面顺序放腊纸和透 水石，然后用将试样平稳推入剪切盒中，移去环刀，放上加压盖。 （4）本试验的加荷顺序为 100，200，300kPa 或 400kPa。 （5）按顺时针方向徐徐转动手轮至上盒前端的钢珠刚好与量力环接触（即量力环 内的测微计指针刚好开始移动） ，调整测微计读数为零。 （6）拔去销钉，开动秒表，以每分钟 412 转的均匀速率转动手轮（本试验以每 分钟 6 转为宜） ，转动过程中不应中途停顿或时快时慢。使试样在 35 分钟内剪损，手 轮
24、每转一圈应测记测微表读数一次，直至量力环的测微表指针不再前进或有后退，即说 明试样已剪损。如测微表指针一直缓慢前进，说明不出现峰值，则破坏以变形控制进行 到剪切变形达 5mm 时为止。注：手轮每转一圈推进下盒 0.2mm。 （7）剪切结束后，倒转手轮，顺序去掉荷载、加压框架、加压盖与上盒，取出试图(6)-1 应变控制式直剪仪1顶针 2底座；3透水石；4测微表；5活塞；6上盒；7土样；8测微表；9量力环；10下盒11样。 （8）重复上述步骤，做其它各垂直压力下的剪切试验。 （9）全部做完后，取下土样，把仪器打扫干净。 5.成果整理 （1）按式下式计算剪应力：C1R 式中： 剪应力（kPa） ；R
25、 量力环中测微表读数（0.0 lmm） ；C1 量力环校正系数， （kPa /0.01mm） 。（2）按下式计算剪切位移： L20nR 式中：L 剪切位移（0.01mm） ；n 手轮转数。R 量力环中测微表读数（0.0lmm） 。 （3）以剪应力 为纵坐标，剪切位移 L 为横坐标，绘制剪应力 与剪切位移 L 关系曲线（L 关系曲线） ；以剪应力 为纵坐标，垂直压应力 P 为横坐标（注意纵、 横坐标比例尺应一致） ，绘制剪应力 与垂直压应力 P 的关系曲线（p 关系曲线） ， 该直线的倾角即为土的内摩擦角 （） ，该直线在纵坐标上的截距即为土的粘聚力 c（kPa） 。（4）记录表格见实验报告。
26、6.注意事项 （1）开始剪切时，一定要切记拔掉销钉，否则试样报废，而且会损坏仪器，若销 钉弹出，还有伤人的危险。 。 （2）加荷时应轻拿轻放，避免冲击、震动。 （3）摇动手轮时应尽量作到匀速连续转动，切不可中途停顿。图(6)-1 L 关系曲线(kPa)L(mm)P4 P3 P2 P1cptanp（kpa）图(6)-2 p 关系曲线1213实验二实验二 颗粒分析试验颗粒分析试验1.试验目的 颗粒大小分析试验是测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明确颗粒 大小分布情况，供土的分类与概略判断土的工程性质及选料之用。 2.试验方法与适用范围 筛分法：适用于粒径大于 0.074mm 的土；比重
27、计法、移液管法：适用于粒径小于 0.074mm 的土。本试验采用筛分法，对无凝聚性的土进行筛分。 3.仪器设备： （1）标准筛：粗筛（圆孔）：孔径为 60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛：孔径为 2mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.074mm。 （2）天平：称量 1000g；称量 200g。 （3）其它：烘箱、研钵、振筛机、瓷盘、毛刷、木碾等：4.试验步骤（无凝聚性土的筛分法） （1）从风干、松散的土样中，用四分法按下列规定取出代表性试样： 粒径小于 2mm 颗粒的土取 100g300g； 最大粒径小于 10mm 的土取 300g1000g； 最大粒径小于
28、 20mm 的土取 1000g2000g； 最大粒径小于 40mm 的土取 2000g4000g； 最大粒径大于 40mm 的土取 4000g 以上。 （2）将称好的试样分批过 2mm 筛，分别称出筛上和筛下土质量。 （3）把大于 2mm 筛上试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行筛分；若 2mm 筛下的试样数量过多，可以四分法缩分至 100800g，然后也将试样倒入依次叠好 的最上层细筛中，进行筛分，细筛也可放在振筛机上震摇，震摇时间一般为 1015min。 （4）由最大孔径筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，至每分钟筛 下数量不大于该级筛余质量的 1为止。漏下的土粒应全部放入下
29、一级筛内。并将留在 各筛上的试样分别称量。 （5）筛后各级筛上和筛底土的总质量与筛前所取试样质量之差不得大于 1%。 （6）若 2mm 筛下的土不超过试样总质量的 10%，可省略细筛分析；若 2mm 筛上 的土不超过试样总质量的 10%，则可省略粗筛分析。 5.成果整理 （1）按下式计算小于某孔径土质量百分比： X=(AB)100% 式中：X 小于某孔径土质量百分比（） ；A 小于某孔径土质量（g） ；B 称取试样的总质量（g） 。14（2）当小于 2mm 的土样用四分法缩分取样时，试样中小于某孔径土质量百分比：X=(pab)100% 式中：p 小于 2mm 土占总土质量的百分比（） ；a 通
30、过 2mm 筛的土样中小于某孔径土质量（g） ；b 通过 2mm 筛的土样中所取试样的质量（g） ； （3）按下式计算不均匀系数： Cu=d60d10 式中：Cu 不均匀系数；d60 小于某孔径土质量为 60%的粒经（mm） ；d10 于某某孔径土质量为 10%的粒经（mm） 。 （4）按下式计算曲率系数： Cc=d302(d10d60) 式中：Cc 曲率系数；d60 小于某孔径土质量为 60%的粒经（mm） ；d10 于某某孔径土质量为 10%的粒经（mm） 。 (5)颗粒分析示例颗粒分析试验表（筛分法）筛前总土质量 1200 g孔径(mm)留筛质量(g)累计留筛质 量(g)小于该孔径 的土
31、质量(g)小于该孔径土 质量百分比(%)60 1200.0 100.0 400.0 0.0 1200.0 100.0 2047.3 47.3 1152.7 96.1 1071.8 119.1 1080.9 90.1 5132.7 251.8 948.2 79.0 2186.9 438.7 761.3 63.4 1380.4 819.1 380.9 31.7 0.5106.8 925.9 274.1 22.8 0.25132.0 1057.9 142.1 11.8 0.07458.2 1116.1 83.9 7.0 筛余74.6 合计1190.7 15土样筛分曲线0102030405060708
32、0901000.010.1110100土粒直径mm小于某粒径的土质量百分数6.注意事项 （1）试验时应仔细检查分析筛叠放是否正确。 （2）试验时多震动，严格按要求操作。 （3）筛分时要细心，避免土样洒落，影响试验精度。16实验三实验三 液限和塑限试验液限和塑限试验 3.1搓条法及平衡锥法 1.试验目的 细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。 液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试 验是测定细粒土的液限和塑限含水量，用作计算土的塑性指标和液性指数，按塑性指数 或塑性图对粘性土进行分类，并可结合土体的原始孔隙比来评价粘性土地基
33、的承载能力。2.试验方法 可以采用液塑限联合测定法测定测定液限和塑限；也可用搓条法测定塑限，用平衡 锥法测定液限。本试验采用搓条法测定塑限，平衡锥法测定液限，所用土样应过 0.5mm 的筛。 3.仪器设备： 塑限：毛玻璃板约 300mm 200mm；液限：平衡锥仪（锥质量为 76g，锥角 30， 距锥尖 10mm 处有环状刻度；其它共用设备：天平、称量盒、秒表、电吹风、烘箱、干 燥器、调土碗、调土刀、凡士林、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒及 0.5mm 筛等。4.试验步骤 A、塑限试验 （1）选取具有代表性的天然含水量或风干土样，若土中含有较多大 0.5mm 的顺粒 或夹有大量的杂物时，应
34、将土样风干后用带橡皮头的研材研碎或用木棒在橡皮板上压碎， 然后再过 0.5mm 的筛。 （2）取过筛的土样不少于 100g 放入调土碗里，加蒸馏水调拌、浸润，使其含水量 接近塑限，然后用玻璃片或湿布覆盖，静止 24h 备用。 （3）先称称量盒的质量 m1。然后取接近塑限的土样一小块，用手捏成橄榄状，再 用手掌在毛玻璃上轻轻地搓滚，搓滚时手掌要均匀施加压力于土条上，不得使土条在毛 玻璃上无力滚动。土条宽度不宜超过手掌宽度。在滚动时，不应从手掌下任一边脱出， 土条在任何情况下，不得产生中空现象。 （4）当土条搓至直径为 3mm 时，土条产生裂缝或开始断裂，此时土中含水量即为 塑限含水量。当土条搓至
35、 3mm 仍未发生裂缝或断裂，表示土含水量高于塑限；若土条 搓至大于 3mm 时就产生裂缝或断裂，则表示含水量低于塑限。在这两种情况下，都应 对土样重新进行调制后再进行试验，直至合格为止。 （5）取搓滚合格的土条放入称量盒中，随即盖紧盒盖，待收集 35g 合格的土条 后称盒加湿土质量 m2。把土样烘干后再称盒加干土质量 m3。 （6）本试验进行平行测定，取二者算术平均值，其平行差值不得大于 2，计算至 0.1%。 B、液限试验 （1）按塑限试验制备土样程序调制含水量接近液限的试样（不少于 200g） 。17（2）取浸润好的土样放入调土碗里，用调土刀充分调拌均匀后，分层密实的装入 试样杯中，并注
36、意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试 样杯放在底座上。 （3）将圆锥擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥手柄，保持锥 体垂直，当圆锥仪锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉入土中。 （4）放锥后约经 5s，锥体入土深度恰好达到 10mm 的圆锥环状刻度线处，此时土 的含水量即为液限含水量了。 （5）若锥体入土深度超过或小于 10mm 时，表示试样的含水率高于或低于液限， 应用小刀挖去粘有凡士林的土，然后将试样全部取出，放在调土碗里，根据试样的干、 湿情况，适当加纯水或边调边风干重新拌和，然后重复（2）（4）的试验步骤。 （6）达到要求后，取出锥体，
37、用调土刀挖去粘有凡士林的土，然后将试样杯中的 土样分装到两个称量盒里称其盒加湿土质量 m2。把土样烘干后再称盒加干土质量 m3。 （7）本试验进行平行测定，取二者算术平均值，其平行差值不得大于 2，计算至 0.1%。 5.成果整理 （1）按下式计算塑限含水量和液限含水量： wp=(m2-m3)(m3-m1)100% wL=(m2-m3)(m3-m1)100% 式中：wp 塑限含水量（） ；wL 液限含水量（） ； m1 称量盒质量（g） ；m2 盒加湿试样质量（g） 。m3 盒加干试样质量（g） 。 （2）按下式计算塑性指数： Ip= wLwp 式中：Ip 塑性指数；wp 塑限含水量（） ；
38、wL 液限含水量（） ； （3）按下式计算液性指数： IL= (wwp)Ip 式中：IL 液性指数；wp 塑限含水量（） ； w 天然含水量（） ； （4）记录表格见实验报告 6.注意事项 （1）在搓条时用力要均匀，避免出现空心或卷心现象。保持手掌和毛玻璃的清洁。（2）在任何含水量情况下，试样搓到大于毫米就发生断裂，说明该土无塑性。 （3）液限试验时，为提高工作效率，在试样调匀后，可用调土刀取出部分试样，18先行试放锥体，初步校验是否接近液限含水量。 （4）锥体下放时不能摇摆，必须稳定垂直的让锥尖与试样表面接触，再松手让其 在自重下下沉，不能过早或过迟。193.2液限塑限联合测定法 1.试验目
39、的 细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。 液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试 验是测定细粒土的液限和塑限含水量，用作计算土的塑性指标和液性指数，按塑性指数 或塑性图对粘性土进行分类，并可结合土体的原始孔隙比来评价粘性土地基的承载能力。2.试验方法 本试验采用液限塑限联合测定法测定液限含水量和塑限含水量。所用土样应过 0.5mm 的筛。 3.仪器设备： 液塑限联合测定仪限、天平、称量盒、电吹风、烘箱、干燥器、调土碗、调土刀、 凡士林、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒及 0.5mm 筛等。 4.试验步骤 （1）选取具有
40、代表性的天然含水量或风干土样，若土中含有较多大 0.5mm 的顺粒 或夹有大量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研材研碎或用木棒在橡皮板上压碎， 然后再过 0.5mm 的筛。 （2）取过筛的土样不少于 200g 分别放入三个调土碗里，加不同数量的蒸馏水，土 样的含水量分别控制在液限、略大于塑限和二者的中间状态。用调土刀调匀，然后用玻 璃片或湿布覆盖，静置 24h 备用。 （3）将制备好的土样用调土刀调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，使空气逸出。 试杯装满后，刮成与杯边齐平。 （4）调平机身，提起锥杆，锥尖涂少许凡士林。 （5）将装好的土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮，使试杯徐徐上升，土样
41、 表面和锥体尖好接触，蜂鸣器报警，停止升降，按检测键，同时锥体立刻自行下沉，5S 时液晶显示器上显示锥入深度 h1，试验毕，手拿锥体向上，锥体复位。 （6）改变锥尖与土体接触位置（锥尖两次锥入位置距离不小于 1cm） ，重复 5 条步 骤，测得锥深入试样深度值 h2，h1、h2 允许误差为 0.5mm，否则，应重做。 （7）去掉锥尖入土处的凡士林，取 10g 以上的土样两个，分别放入称量盒内，称 质量，测定其含水量。 （8）重复（3）至（7）的步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度 和含水量。 5.成果整理 （1）绘制锥入深度 h 与含水量 w 的关系曲线。 以含水量 w 为横坐标，
42、锥入深度 h 为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制 hw 的关系 曲线。连此三点，应呈一条直线；当三点不在一直线上，通过高含水量的一点分别 与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为 2mm 处查得相应的含水量，当两个含水 量的差值小于 2%，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连成一直线；当两个 含水量的差值大于 2%时，应重做试验。20（2）确定液限、塑限 在锥入深度 h 与含水量 w 关系图上，查得下沉深度为 20mm 所对应的含水量为液 限 wL；查得下沉深度为 2mm 所对应的含水量为塑限 wP，以百分数表示。 （3）计算塑性指数和液性指数（其计算式见前） （4）记录表格见实验报告实验四实
43、验四 载荷试验载荷试验1.试验目的 载荷试验是在原位条件下，向真型或缩尺模型基础加荷，并观测地基（或基础）随 时间而发展的变形的一项原位测试方法。该试验是确定天然地基、复合地基、桩基础承 载力和变形特性参数的综合性测试手段；也是确定某些特殊性土特征指标的有效方法； 还是一些原位测试手段（如动力触探、静力触探、标准贯入试验等）赖以比照的基本方 法。 2.试验方法 有平板载荷试验、螺旋板载荷试验、桩基载荷试验、动载荷试验等。本试验采用平 板载荷试验。 3.仪器设备 (1)承压板：钢质承压板，厚度不小于 20mm，面积不小于 0.1m2（实验室由于加荷 条件有限，采用直径为 30cm 的园板） 。
44、(2)手动或液压千斤顶、拉压测力计、应变仪、百分表或位移传感器、反力架、表架、 天平、环刀、烘箱、试验槽、土样等。 4.试验步骤 (1)准备工作 学生应充分了解试验目的、任务、现场情况等，并对仪器设备进行熟悉和标定。 (2)试验技术要求 a.标准：有国标岩土工程勘测规范 、 建筑地基基础设计规范 ，部标有水利水电 部土工试验规程 、交通部公路工程地质勘察规范 、中国有色金属工业部岩土静 力载荷试验规程等规范。 b.试坑宽度应不小于承压板宽度或直径的 3 倍。 c.承压板尺寸应根据土体情况选用。一般可参照下面经验值选用：对于一般粘土地 基，0.250.5m2；对碎石类土地基，承压板直径（或宽度）
45、为最大碎石直径的 1020 倍；对岩石类或密实沙土可以取 0. 1m2。 (3)加荷装置 加荷装置一般可分为千斤顶加荷装置和重物加荷装置两种。21(4)设备安装可以参照图 1-1 所示，应自下而上进行。试验点地基应尽量平整，若不 平，一般可以铺 12cm 左右的中粗砂测力计图 11地锚千斤顶百分表承压板表架钢梁(5)加荷方式 有慢速法、快速法和等沉降速率法。本试验采用快速法。 (6)加荷等级 荷载应按等量分级施加，每级荷载增量应取试验土层预估极限荷载的 1/81/10，当 不易预估时，可参考下表选用。 荷载增量参考表试验土层特征每级荷载增量 （kPa）软塑粘土；稍密砂土1525可塑硬塑粘性土、
46、粉土；中 密砂土2550坚硬粘性土、粉土；密实砂土50100(7)沉降稳定标准 施加每一级荷载后都要按一定的时间间隔记录沉降读数，开始应 515min 读数一 次，1h 后可放宽到 3060min 读一次，当连续 2h 观测沉降量不大于 0.1mm/h 时，可以 认为该级已基本稳定，可加下一级荷载。 （由于学生试验时间有限，每一级加荷以固定 时间为准） (8)试验终止条件 一般以地基破坏为试验终止条件，具体可按如下现象进行判断： a.承压板周围土体明显隆起、侧向挤出或出现破坏性裂纹； b.荷载增加不多，但沉降急剧增加； c.荷载不变，24h 内沉降随时间等速或加速发展。 5.成果整理22(1)
47、绘制 ps 曲线图。 根据荷载试验沉降观测原始记录，绘制 ps 曲线图。 (2) 确定地基土的承载力 a.拐点法：如果 ps 曲线图上拐点明显，直接确定该拐点为比例界限压力 po，并取 该比例界限压力为地基土的承载力基本值。 b.极限荷载法：先确定极限荷载 pu（当满足试验终止条件中的任一条时，则对应的 前一级荷载即可判定为极限压力 pu） ，当极限压力 pu小于对应的比例界限压力的倍时， 取极限压力的一半为地基承载力基本值。 c.相对沉降法：若 ps 曲线没有明显拐点，可取对应某一沉降量值（即 s/b，b 为承 压板直径或边长）的压力为地基承载力的基本值，一般 s/b 取 0.010.015。 (3) 按下式计算地基变形模量（对于圆板）： E0=0.79pb(1-2)s 式中：E0 地基土的变形模量（kPa） ；p 直线段上的荷载强度（kPa） ； b 承压板直径