土质学与土力学综合性实验.docx
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土质学与土力学综合性实验
《土质学与土力学》
——设计性实验报告
题目:
探究不同粒径与不同含水量抗剪强度参数c、Ψ值
探究不同粒径不同含水量的砂土对土的直剪的影响
一,设计思路
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常见的方法。
取烘干的砂利用筛分法筛出不同粒径的砂样。
分别对四种砂样进行试验,试验中将每种砂样分为四组,把该粒径的砂配制成不同的含水量,每组采用四个试样,分别在不同的垂直压力P下,施加水平剪切力进行剪切,求得破坏使得剪切力,然后根据库伦定律确定土的抗剪强度参数:
内摩擦角ϕ和粘聚力C。
二,实验仪器设备
(1)电动等应变直剪仪
(2)测微表百分表或千分表
(3)秒表、滤纸
(4)细筛要求一套,孔径分别为2、1、0.5、0.25、0.075mm
(5)天平(量程5千克、分度0.1千克、最小量程30克)、修土刀、瓷盘、量筒20ml、烧杯、胶头滴管
三,实验步骤
剪切时,开动应变式直剪仪,每转动一圈记录测微表读数一次,直至土样剪断,并且记录最终测微表读数以及首轮转数。
四、原始数据
五、实验分析
下面各图分别为含水量为10%,12%,15%,18%,22%的剪应力—剪切位移关系曲线及抗剪强度—垂直压力关系曲线。
从抗剪强度—垂直压力关系曲线图中得出如下数据:
含水量w(%)
内聚力c(Kpa)
内摩擦角Ψ(°)
10
6.7
16.2
12
5.5
14.1
15
4.9
12.9
18
3.3
14
22
1.8
16.1
结论:
1、砂样中含水,使得内聚力不为零
2、随着含水量的增大,砂样的内聚力随之下降,且变化幅度较大,因而可以认为含水量的变化对砂样的内聚力影响较大
3、含水量的变化与内摩擦角的变化无直接关系,且内摩擦角变化幅度较小,可以认为含水量的变化对砂样内摩擦角的变化影响不大
理论解释:
实验中沙土体现出的粘聚力是在竖向压力下的摩擦力,由于水的作用,容易在沙粒的表面形成水膜,且水的存在一定程度上使沙粒间相互间的吸附力有所改变,随着含水量的增加,水膜产生和增厚使沙粒间的摩擦减小,沙的整体抗剪能力减弱,更容易在横向延伸,而颗粒粒径为0.5—1mm,水的存在与增加对颗粒吸附力影响要弱于颗粒间摩擦力的减少,进而使内聚力和内摩擦角减小。
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