土力学实验指导书

max · 发表于 2010-11-19 21:52

福州大学土木工程实验教学中心
学生实验指导书

土力学实验指导书

岩土及地下工程实验室编
               2008年7月21日

目录
试验项目1：液塑限实验
试验项目2：侧限压缩实验
试验项目3：直接剪切实验
试验项目4：常规三轴实验

前言

土力学基础试验是土木工程专业的一门技术基础科学。做为一门课程其任务是通过介绍土力学基础试验的基本测试技术和试验方法，使学生获得专业所必需的试验基本技能，具备解决一般土工问题的能力，并对学生进行科学研究试验能力的培养，是土木工程专业高级技术人材所必需的基本训练的一部分。
为了达到预期目的，试验课必须注意以下几方面问题：
一、试验前认真预习指导书和课本有关内容，同时应复习其它已学有关课程的有关章节，充分了解各个试验的目的要求、试验原理、方法和步骤，并进行一些必要的理论计算。一些控制值的计算工作，试验前必须做好。
二、较大的小组试验，应选出一名小组长，负责组织和指挥整个试验过程，直至全组试验报告都上交后卸任，小组各成员必须服从小组长和指导教师的指挥，要明确分工，直辖市工作，不得撤离各自的岗位。
三、试验开始前，必须仔细检查试件和各种仪器仪表是否安装稳妥，荷载是否为零，安全措施是否有效，各项准备工作是否完成，准备工作完成，要经指导教师检查通过后，试验才能开始。
四、试验时应严肃认真，密切注意观察试验现象，及时加以分析和记录，要以严谨的科学态度对待试验的每一步骤和每一个数据。
五、严格遵守实验室的规章制度，非试验中仪器设备不要乱动；试验用仪器、仪表、设备，要严格按规程进行操作，遇有总是及时向指导教师报告。
六、试验中要小心谨慎，不要碰撞仪器、仪表、试件和仪表架等。
七、试验结束后，要及时卸下荷载，使仪器、设备恢复原始状态，以后小心卸下仪器仪表、擦净、放妥、清点归还，经教师认可并把试验记录交教师签字后离开。
八、试验资料应及时整理，按时独立完成试验报告，除小组分工由别人记录的原始数据外，严禁抄袭。
九、试验报告要求原始记录齐全、计算分析正确、数据图表清楚、心得体会深刻。
十、经教师认可，试验也允许采用另外方案进行。

实验项目1液塑限实验
含  水  率  试  验
SL237—003—1999

1  定义和适用范围

1.0.1  土的含水率是试样在105～110℃下烘到恒量时所失去的水质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示。
1.0.2  本试验以烘干法为室内试验的标准方法。在野外如无烘箱设备和要求快速测定含水率时，可依土的性质和工程情况分别采用下列方法。
1    酒精燃烧法。适用于简易测定细粒土含水率。
2    比重法。适用于砂类土。
1.0.3  本规程适用于有机质（泥炭、腐植质及其他）含量不超过干质量5%的土，当土中有机质含量在5%～10%之间，仍允许采用本规程进行试验，但需注明有机质含量。

2  烘  干  法

2.1  仪器设备
2.1.1  烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持
2.1.2  天平：称量200g，分度值0.01g。
2.1.3  其他：干燥器、称量盒（为简化计算手续可用恒质量盒）。
2.2  仪器设备的检定和校准
2.2.1  天平应按相应的检定规程进行检定
2.3  操作步骤
2.3.1  取代表性试样15～30g，放入称量盒内，立即盖好盒盖，称量。称量时，可在天平一端放上等质量的称量盒或与盒等质量量的砝码。称量结果即为湿土质量。
2.3.2  揭天盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105～110℃下烘到恒量。烘干时间对粘质土不少于8h；砂类土不少于6h；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65～70℃的恒量下烘至恒量。
2.3.3  将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土质量。
2.3.4  本试验称量应准确至0.01g。
2.3.5  按式（2.3.5）计算含水率：
ω= ×100                                  (2.3.5)
表2.3.6  含水率测定
的允许平行差值
含水率
（%）允许平行差值
（%）
＜10
10～40
＞40 0.5
1.0
2.0
式中  ω——含水率，%；
m——混土质量，g；
m4——干土质量，g。
计算至0.1%。
2.3.6  本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合表2.3.6规定。
2.4  记录
2.4.1  本试验记录格式如表2.4.1。

表2.4.1  含水率试验记录
工程名称                                  试验者
试验方法                                  计算者
试验日期                                  校核者

试样

编号
土样

说明
盒

号盒质量

(g) 盒加湿
土质量
(g) 盒加干
土质量
（g）水  分
质  量
（g）干  土
质  量
（g）含水率

（%）平  均
含水率
（%）
         （1）（2）（3）（4）=（2）-（3）（5）=（3）-（1）（6）=
（7）







表4.4.1  含水率试验记录（比重法）

工程名称                                  试验者
试验方法                                  计算者
试验日期                                  校核者

土样

编号
盒

号湿土
质量

(g) 瓶、水、
土、玻璃
片总重量
(g) 瓶、水、
玻璃片总
重量
(g) 土粒
比重

（g）含  水  率

（%）平  均
含水率

（%）备注
      （1）（2）（3）（4） (5)=
-1
（6）






密  度  试  验
SL237—004—1999

1  定义和适用范围

1.0.1  土的密度是土的单位体积质量。
1.0.2  本试验对一般粘质土，宜采用环刀法。土样易碎裂，难以切削，可用蜡封法。

2  引  用  标  准

GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》经一篇：室内土工仪器。
SD191—86《切土环刀》。
SL110—95《切土环刀校验方法》。

3  环  刀  法

3.1  仪器设备
3.1.1  环刀：尺寸参数应符合GB/T15406—94的4.1.1.1规定。
3.1.2  天平：称量500g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。
3.1.3  其他：切土刀、钢丝锯、凡士林等。
3.2  仪器设备的检定和校验
3.2.1  天平应按相应的检定规程进行检定。
3.2.2  环刀应按SL110—95规定进行校验。
3.3  操作步骤
3.3.1  按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平其两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上。
3.3.2  用切土刀（或钢丝锯）将土样削成略大于环刀直径的土柱。然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀为止。将两端余土削去修平，取剩余的代表性土样测定含水率。
3.3.3  擦净环刀外壁称量。在天平放砝码一端放一等量环刀，可直接称出湿土质量。准确至0.1g。
3.3.4  按式（3.3.4-1）、式（3.3.4-2）计算密度及干密度：
ρ=                                           (3.3.4-1)
ρ=                                  (3.3.4-2)
式中  ρ——密度，g/㎝3；
ρd——干密度，g/㎝3；
m——湿土质量，g；
V——环刀容积，㎝3；
ω——含水率，%。
计算至0.01g/cm3
3.3.5  本试验需进行2次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm3。取其算术平均值。
3.4  记录
3.4.1本本试验记录格式如表3.4.1。

表3.4.1  密度试验记录表（环刀法）

工程名称                                  试验者
钻孔编号
土样说明
试验日期                                  校核者

试样

编号
土样

类别
环刀

号湿土
质量
(g) 体积

(cm3) 湿密度

（g/cm3）含水率

（%）干密度
（g/cm3）平  均
干密度
（g/cm3）
         （1）（2） (3)=
（4） 5=
（6）



4  蜡  封  法

4.1  仪器设备
4.1.1  天平：称量500g，分度值0.1g。
4.1.2  其他：切土刀、蜡、烧杯、细线、针等。
4.2  仪器设备的检定和校核。
4.2.1.  天平应按相应的检定规程进行检定。
4.3  操作步骤
4.3.1  切取约30cm3的试样，消去松浮表土及尖锐棱角后，系于细线上称量，准确至0.1g，取代表性试样测定含水率。
4.3.2  持线将试样徐徐浸入刚过熔点的蜡中，待全部沉浸后，立即将试样提出。检查涂在试样四周的蜡中有无气泡存在。若有，则应用热针刺破，并涂平孔口。冷却后，称土加蜡质量，准确至0.1g。
4.3.3  用线将试样吊在天平一端，并使试样浸没于纯水中称量，准确至0.1g，见图4.3.3。测记纯水的温度。
4.3.4  取出试样，擦干蜡表面的水分后再称量1次，检查试样中是否有水浸入，如有水浸入，应重做。
4.3.5  按式（4.3.5-1）和式（4.3.5-2）计算湿密度及干密度：
ρ=       (4.3.5-1)
ρd=                (4.3.5-2)
式中  ρ——密度，g/㎝3；
ρd——干密度，g/㎝3；

界限含水率试验
SL237—007—1999

1  目的和适用范围

1.0.1  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；缩限是细粒土从半固体状态继续蒸发水分过渡到固体状态时体积不再收缩的界限含水率。
1.0.2  本试验的目的是测定细粒上的液限、塑限和缩限，划分土类、计算塑性指数，供设计、施工使用。各项含水率的测定按SL237—003—1999《含水率试验》的烘干法进行。
1.0.3  本规程适用于粒径小于0.5mm颗粒组成及有机质含量不朋于干土质量5%的土。

2  引  用  范  围

GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第一篇：室内土工仪器。
一扁：室内土工仪器。
GB7961—87《碟式液限仪》。
SL113—95《光电式液塑限联合测定仪校验方法》。
SL237—003—1999《含水率试验》。
SL237—004—1999《密度试验》。

3  液限塑限联合测定法

3.1  仪器设备
3.1.1  液塑限联合测定仪。
1 圆锥仪：锥质量为76g，锥角300。
2 读数显示：宜采用光电式、游标式，百分表式。光电式液塑限联合测定仪如图3.1.3。
3 测定仪的基本参数应符合GB/T15406—94  4.1.1.2的规定。
3.1.2  试样杯：直径40～50mm；高30～40mm。
3.1.3  天平：称量200g，分度值0.01g。
3.1.4  其他：烘箱、干燥缸、铝盘、调土刀、筛（孔径0.5mm），
凡士林等。
3.2  仪器设备的检定和标准
3.2.1  液、塑限联合测定仪的标准应按SL113—95规定的校验方法
进行。
3.2.2  天平应按相应的检定规程进行检定。
3.3  操作步骤
3.3.1  液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水率的土样制备试样，但也允许用风干土制备试样。
3.3.2  当采用天然含水率的土样时，应剔除大于0.5mm的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者的中间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可视原含水率的大小而定。
3.3.3  当采用风干土样时，取过0.5mm筛的代表性土样约200g，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到本规程3.3.2中所述的含水率，调成均匀土膏，然后放入密封的保温缸中，静置24h。
3.3.4  将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。
3.3.5  取圆锥仪，在锥体上涂以薄层润滑油脂，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪（对于游标式或百分表式，提起锥杆，用旋钮固定）。
3.3.6  调节屏幕准线，使初读数为零（游标尺或百分表读数调零）。调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内（游标式或百分表式用手扭动旋钮，松开锥杆），经5s后立即测读圆锥下沉深度。然后取出试样杯，取10g以上的试样2个，测定含水率。
3.3.7  按本规程3.3.4～3.3.6的规定，测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水率。
3.4  计算和制图
3.4.1  按式（3.4.1）计算含水率：
ω= ×100                         （3.4.1）
式中  ω——含水率，%；
m——湿土质量，g；
md——干土质量，g。
计算至0.1%。
3.4.2  以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线。三点连一直线，如图3.4.2中的A线。当三点不在一直线上，通过高含水率的一点与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以该两点含水率的平均值与高含水率的点连成一线，如图3.4.2中的B线。当两个含水率的差值大于、等于2%时，应补做试验。
3.4.3  在圆锥下沉深度与含水率关系图上，查得下沉深度为17mm所对应的含水率为液限；查得下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限，以百分数表示，取整数。
3.4.4  按式（3.4.4-1）计算塑性指数和液性指数：
Ip=ωL-ωp          (3.4.4.-1
IL=          (3.4.4-2)
式中  Ip——塑性指数；
ωL——液限，%；
ωp——塑限，%；
ω——天然含水率，%；
IL——液性指数，计算至0.01。

3.5  记录
3.5.1  本试验记录格式如表

表3.5.1  液塑限联合试验记录表
工程名称                                  试验者
土样说明                                  计算者
试验日期                                  校核者
试样

编号圆锥下
沉深度
h
(mm) 盒

号湿土
质量
m
（g）干土
质量
(md)
（g）含  水  率

（ω）
（%）液限

ωL
(%) 塑限

ωp
(%) 塑性
指数

Ip 液性
指数

IL
         (1) (2) (3)= ×100 (4) (5) (6)=
(4)-(5) (7)=





实验项目2：侧限压缩实验
SL237—015—1999

1  目的和适用范围

1.0.1  本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数av、压缩指数Cc、回弹指数Cs、压缩模量Es、固结系数Cv及原状土的先期固结压力Pc等。测定项目视工程需要而定。
1.0.2  本规程适用于饱和的粘质土。当只进行压缩试验时，允许用于非饱和土。

2  引  用  标  准

SD191—86《切土环刀》。
SL110—95《切土环刀校验方法》。
GB4935—85《单杠杆固结》。
SL114—95《杠杆式固结仪校验方法》。
SL237—002—1999《土样和试样制备》。
SL237—003—1999《含水率试验》。
SL237—004—1999《密度试验》。
GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第一篇：室内土工仪器。

3  标准固结试验

3.1  仪器设备
3.1.1  固结容器：由环刀、护环、透水板、加压上盖和量表架等组成。环刀、透水板的技术性能和尺寸参数应符合SD191—86切土环刀及相关标准的规定。见图3.1.1。
3.1.2  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，其准确度应符合GB4935—85及GB/T15406—94的规定。
3.1.3  变形测量设备：百分表量程10mm，分度值为0.01mm，或准确度为全量程的0.2%的位移传感器。
3.1.4  其他：刮土刀、钢丝锯、天平、秒表等。
3.2  仪器设备的检定和校准
3.2.1  环刀：应按SL110—95规定的方法进行校验。
3.2.2  透水板：应按SL111—95规定的方法进行校验。
3.2.3  加荷设备：参照SL114—95的方法进行校验。
3.2.4  百分表：应按JJG34—84《百分表检定规程》进行检定。
3.2.5  固结仪变形校正京戏按SL114—95的附《固结仪变形校正》方法进行。
3.3  试验步骤
3.3.1  根据工程需要，切取原状土试样或制备给定密度与含水率的扰动土试样。制备方法参照SL237—002—1999规定进行。
3.3.2  如系冲填土，先将土样调成液限或1.2～1.3倍液限的土膏，拌合均匀，在保湿器内静置2h。然后把环刀倒置于小玻璃板上，用调土刀把土膏填入环刀，排除气泡刮平，称量。
3.3.3  按SL237—003—1999及SL237—004—1999规定，测定试样的含水率及密度。对于扰动试样需要饱和时，按SL237—002—1999规定的方法将试样进行抽气饱和。
3.3.4  在固结容器内放置护环、透水板和薄滤纸，将带有环刀的试样，小心装入护环，然后在试样上放薄滤纸、透水板和加压盖板，置于加压框架下，对准加压框架的正中，安装量表。
注：如试样为饱和土，上、下透水板应事先浸水饱和；对非饱和状态的试样，透水板的湿度应尽量与试样，透水板的湿度应尽量与试样湿度接近。
3.3.5  为保证试样与仪器上下各部件之间接触良好，应施加1kPa的预压压力，然后调整量表，使指针读数为零。
3.3.6  确定需要施加的各级压力。加压等级一般为12.5、25.0、50.0、100、200、400、800、1600、3200 kPa。最后一级的压力应大于上覆土层的计算压力100~200 kPa。
3.3.7  需要确定原状土的先期固结压力时，加压率宜小于1，可采用0.5或0.25倍。最后一级压力使e~lgp曲线下段出现较长的直线段。
3.3.8  第1级压力的大小视土的软硬程度分别采用12.5、25.0 kPa或50.0 kPa（第1级实加压力应减去预压压力）。
3.3.9  如系饱和试样，则在施加第1级压力后，立即向水槽中注水至满。如系非饱和试样，须用湿棉转住加压盖板四周，避免水分蒸发。
3.3.10  需测定沉降速率时，加压后按下列时顺序测记量表读数：0.10、0.25、1.00、2.25、4.00、6.25、9.00、12.25、16.00、20.25、25.00、30.25、36.00、42.25、49.00、64.00、100.00、200.00min和400.00min及23h和24h至稳定为止。
3.3.11  当不需要测定沉降速率时，稳定标准规定为每级压力下固结24h。测记稳定读数后，再施加第2级压力。依次逐级加压至试验结束。
注：当试样的渗透系数大于10-5cm/s时，允许以主固结完成作为相对稳定标准；对某些高液限土，24h以后尚有较大的压缩变形时，以试样变形每小明变化不大于0.005mm认为稳定。
3.3.12  需要作回弹试验时，可在某级压力（大于上覆压力）下固结稳定后卸压，直至卸至第1级压力。每次卸压后的回弹稳定标准与加压相同，并测记每级压力及最后一级压力时的回弹量。
3.3.13  试验结束后，迅速拆除仪器各部件，取出带环刀的试样。如系饱和试样，则用干滤纸吸去试样两端表面上的水，取出试样，测定试验后的含水率。
3.4  计算及制图
3.4.1  按式（3.4.1）计算试样的初发孔隙比eo；
eo= -1                         (3.4.1)
式中  GS——土粒比重；
ρω——水的密度，g/cm3；
ρ0——试样初始密度，g/cm3；
ω0——试样的初始含水率，%。
3.4.2  按式（3.4.2）计算各级压力下固结稳定后的孔隙比ei：
ei=eo-(1+eo)                                  (3.4.2)
式中  ei——某级压力上的孔隙比；
△hi——某级压力下试样高度变化，cm；
h0——试样初始高度，cm。
3.4.3  按式（3.4.3）计算某一压力范围内的压缩系数av：
av=                                        (3.4.3)
式中  pi——某一压力值，kPa；
其余符号见本规程式（3.4.2）。
3.4.4  按下列公式计算某一压力范围内的压缩模量Es和体积压缩系数mυ：
Es=                                  (3.4.4-1)
mv= =                               (3.4.4-2)
式中符号见本规模式(3.4.1)、式(3.4.3)。
3.4.5  以孔隙比为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，如图3.4.5所示。
3.4.6  原状土的先期固结压力pc的确定方法见图3.4.6，用适当比例的纵横坐标作e～lgp曲线，在曲线上找出最小曲率半径Rmin点O。过O点作水平经OA、切线OB及角AOB的平分线OD，OD与曲线的直线段C的延长线交于点E，则对应于E点的压力值即为该原状土的先期固结压力pc。
3.4.7  按式(3.4.7)计算压缩指数Cc及回弹指数Cs：
Cc或Cs=                (3.4.7)
式中符号见本规程式(3.4.3)。
Cc即e～lgp曲线直线段的斜率。用同法在回弹支上求其平均斜
率，即Cs。
3.4.8  按下列方法求算固结系数Cυ。
1  时间平方根法。
对于某一压力，以量表读数d(mm)为纵坐标，时

间平方根 (min)为横坐标，绘d～曲线开始段的直线，交纵坐标轴于ds(ds称理论零点)。过ds绘制另一直线，令其横坐标为前一直线横坐标1.15倍，则后一直线与d～曲线交点所对应的时间的平方即为试样固结度在90%所需的时间t90。按式(3.4.8-1)计算该压力下的固结系数Cυ：
Cv=                                  (3.4.8-1)
式中 ——最大排水距离，等于某一压力下试样初始与终了高度的平均值之半，cm；
t90——固结度达90%所需的时间，s。
2  时间对数法。
对于某一压力，以量表读数d(mm)为纵坐标，时间在对数(min)横坐标上，绘制d～lgt曲线如
图3.4.8-2，在d～lgt曲线的开始线段，选任一时间t1，相对应的量表读数为d1，再取时间t2= ，相对应的量表读数为d2，为则2d2-d1之值为d01。如此再选取另一时间，依同法求得d02、d03、d04等，取其平均值即为理论零点d0。延长曲线中部的直线段和通过曲线尾部数点切数的交点即为理论终点d100，则d50= ，对应于d50的时间即为试样固结度达到50%所需的时间t50。按式(3.4.8-2)计算该压力下的固结系数Cυ：
Cv=       (3.4.8-2)
式中  t50——固结度达50%所需的时间，s；其余符号见本规程式(3.4.8-1)。
3.5  记录
3.5.1  本试验记录格式如表3.5.1-1，表3.5.1-2，表3.5.1-3。
表3.5.1-1  三轴压缩
工程名称                               试验者
土样编号                               计算者
取土深度                               校核者
土样说明                               试验日期
1.含水率试验
试样情况盒

号盒加湿
土质量
(g) 盒加干
土质量
(g) 盒质量

(g) 水质量

(g) 干土质量

(g) 含水率

（%）
      (1) (2) (3) (4) (5) (6)
      (1) (2) (3) (1)-(2) (2)-(3) (4)÷(5)×100
试
验
前饱和前                               平均
饱和后
（或饱和土）
试  验  后

2．密度试验
试样情况环加土质量
(g) 环质量
(g) 土质量
(g) 试样体积
(cm3) 密  度
(g/cm3)
(1) (2) (3) (4) (5)
(1) (2) (1)-(2) (4) (3)÷(4)
试
验
前饱和前
饱和后
（或饱和土）
试  验  后

3.孔隙比及饱和度计算Gi=
试  样  情  况试验前试验后
含水率    （%）
密  度    （g/cm3）
孔隙比
饱和度    （%）
表3.5.1-2  固结试验记录表
工程名称                               试验者
土样编号                               计算者
仪器编号                               校核者
经过时间

(min) 压力（kPa）
50 100 200 400
日期量表读数
(0.01mm) 日期量表读数
(0.01mm) 日期量表读数
(0.01mm) 日期量表读数
(0.01mm)
0
0.25
1
2.25
4
6.25
9
12.25
16
20.25
25
30.25
36
42.25
60
23h
24h
总变形量(mm)
仪器变形量（mm）
试样总变形量(mm)

表3.5.1-3  固结试验记录表
工程名称                                  试验者
土样编号                                  计算者
试验日期                                  校核者

试样原始高度ho=20.0mm
试验前孔隙比eo=
加压历时
(h) 压  力
(kPa) 试样总
变形量
(mm) 压缩后试
样高度
(mm) 孔  隙  比压缩模量
(Mpa) 压缩系数
(Mpa-1) 排水距离
(cm) 固结系数
(cm2/s)
p Σ△hi h=ho-Σ△hi ei=eo-

Es av    =
Cv

0

24

24

24

24

24

24

24

24

24

24


4  快速固结试验

4.1  定义
快速法规定试样在各级压力下的固结时间为1h，仅在最后一级压力下，除测记1h的量表读数外，还应测读达压缩稳定时的量表读数。稳定标准为量表读数每小时变化不大于0.005mm。
4.2  仪器设备
4.2.1  本试验所用仪器设备应符合本规程3.1的规定。
4.3  仪器设备的检定和校准
4.3.1  本试验所用仪器设备的检定和校准按本规程3.2的规定进行。
4.4  操作步骤
4.4.1  本试验操作步骤按本规程3.3.1～3.3.6、3.3.8、3.3.9和3.3.13的规定进行。
4.4.2  对快速法所得试验结果，如需要校正时则按式(4.3.3)计算各级压力下试样校正后的总变形量：
Σ△hi=(hi)t                      (4.3.3)
式中  ∑△hi——某一压力下校正后的总变形量，mm；
(hi)i——某一压力下固结1h的总变形量减去该压力下的仪器变形量，mm；
(hn)i——最后一级压力下固结1h的总变形量减去该压力下的仪器变形量，mm；
(hn)T——最后一级压力下达到稳定标准的总变形量减去该压力下的仪器变形量，mm；
K——校正系数。
4.5  计算及制图
4.5.1  按本规程3.4.1～3.4.5规定进行计算和制图。
4.6  记录
4.6.1  本试验记录格式如表4.6.1。
快速压缩试验报告       专业       级    班
工程名称             钻孔编号          取土深度       m 试验者          计算者          校核者
试验日期       土样原始高度 h0=20mm 压缩前孔隙比

压缩前含水率 W0=       %                      校正系数

天然容量    r0=       g/cm3                   压缩系数 a1-2=

颗粒比重    G=
土样编号
仪器编号
测微表初读数R0
荷重时间
（分）压力
KPa 测微表读
（mm）总压缩量
（mm）仪  器
压缩量
（mm）校正前试样
总压缩量
(mm) 校正后试样总压缩量
（mm）压缩后
试样高
度（mm）单位沉降量
（mm/m）孔隙比备  注
t P R1 ⊿h′=R0-R1 ⊿hbt (ht)t=⊿h′-⊿hbt ∑⊿ht=K(ht)t H=h0-∑⊿ht

50
100
200
400
24小时 400

压缩前含水率试验压缩前容重试验
盒号盒+湿土
重（g）盒+干土
重（g）盒重
（g）水重
（g）干土重
(g) 含水量
（g）平均含水量
（%）       环刀号环刀+土重
（g）环刀量
（g）土重
（g）环刀容积
（cm3）容重
（g/cm3）平均容重
（g/cm3）



5  应变控制加荷固结试验

5.1  定义
本方法是试样在侧限和轴向排水条件下，采用应速率控制连续加荷确定试样的固结量和固结速率。
5.2  仪器设备
5.2.1  固结仪：由刚性底座(具有连接测孔隙水压力装置的通孔)、护环、环刀、透水板、加压上盖等组成，见图5.1.1。

1  环刀、透水板的技术性能和尺寸参数应符合SD191—86及相关标准的规定。
2  环刀和护环底部与刚性底座要密封，应能经受1.0MPa的内压不泄漏。
5.2.2  轴向加荷设备：可采用螺旋杆式、液压式和气压式加荷装置。应能反馈、伺服踪连续加荷。

实验项目3：直接剪切实验
直接剪切试验
SL237—021—1999

1  目的和适用范围

1.0.1  直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4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，求得破坏时的剪应力τ。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角φ和粘聚力c。
1.0.2  直接剪切试验分为不快剪（Q）、固结快剪（CQ）和慢剪（S）3种试验方法。
1  快剪试验（Q），是在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪切力。
2  固结快剪试验（CQ），是在试样上施加垂直压力，待排水固结稳定后，快速施加水平剪切力。
3  慢剪试验（S），是在试样上施加垂直压力及水平剪切力的过程中，均应使试样排水固结。
1.0.3  本规程适用于测定细粒土的抗剪强度参数c和ψ及土颗粒的粒径应小于2mm砂土的抗剪强度参数ψ。渗透系数k大于10-6cm/s的土不宜作快剪试验。

2  引  用  标  准

GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第一篇：室内土工仪器。
GB4934—85《应变控制式直剪仪》。
SL110—95《切土环刀的校验方法》。
SL116—95《应变控制式直剪仪检验方法》。
SL237—002—1999《土样和试样制备》。
SL237—003—1999《含水率试验》。
SL237—004—1999《密度试验》。

3  仪  器  设  备

3.1  仪器设备
3.1.1  应变控制式直剪仪（图3.1.1）。主要部件包括：剪切盒（水槽、上剪切盒、下剪切盒），垂直加压框架，测力计及推动机构等。其技术条件应符合GB/T15406—94的规定。
3.1.2  位移计（百分表）：量程5～10mm，分度值0.01mm。
3.1.3  天平：称量500g，分度值0.1g。
3.1.4  环刀：内径6.18cm,高2cm。
3.1.5  其他：饱和器、削土刀（或钢丝锯）、秒表、滤纸、直尺等。
3.2  仪器设备的检定和校准
3.2.1  环刀，按SL110—95的校验方法进行校验。
3.2.2  直接剪切仪：应按SL116—95的校验方法进行校验。
3.2.3  天平：应按相应的检定规程进行检定。
3.2.4  位移计（百分表）：参照JJG34—84《百分表检定规程》进行检定。

4  操  作  步  骤

4.1  试样制备
4.1.1  粘性土试样制备
1  从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的扰动土试样。制备方法应按SL237—002—1999规程规定进行。
2  按SL237—004—1999规程及SL237—003—1999规程的规定，测定试样的密度及含水率。对于扰动试样需要饱和时，按SL237—002—1999规程规定的方法进行抽气饱和。
4.1.2  砂类土试样制备
1  取过2mm筛孔的代表性风干砂样1200g备用。按要求的干密度称每个试样所需风干砂量，准确至0.1g。
2  对准上下盒，插入固定销，将洁净的透水板放入剪切盒内。
3  将准备好的砂样倒入剪力盒内，拂平表面，放上一块硬木块，用手轻轻敲打，使试样在到要求的干密度。然后取出硬木块。
4.1.3  每组试验应取4个试样，在4种不同垂直压力P下进行剪切试验。一个垂直压力相当于现场预期的最大压力P，一个垂直压力要大于P。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa，各个垂直压力可一次轻轻施加，若土质松软，也可分及施加以防试样挤出。
4.2  试样安装与剪切
4.2.1  快剪试验（Q）
1  对准上下盒，插入固定销。在下盒内放不透水板。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放不透水板，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。对砂类土按本规程4.1.2之3规定制备和安装试样。
2  转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触。调整没力计读数为零。顺冰加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。
3  按本规程4.1.3规定施加垂直压力。
4  施加垂直压力后，立即拔去固定销。开动秒表，以0.8～1.2mm/min的速率剪切（每分钟4～6转的均匀速度转手轮），使试样在3～5min内剪损。如测力计的读数达到稳定，或有显著后退，表示试样已剪损。但一般宜剪至剪切变形达到4mm。若测力计读数继续增加，则剪切变形应在到6mm为止。手轮每转一转，同时测记测力计读数并根据需要测记垂直位移计读数，直至剪损为止。
5  剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样，测定剪切面附近土的含水率。
4.2.2  固结快剪试验（CQ）。
1  按本规程4.2.1之1和2规定进行试样安装和定位。但试样上下两面的不透水板改放湿滤纸和透水板。
2  如系饱和试样，则在施加垂直压力5min后，往剪切盒水槽内注满水；如系非饱和土，仅在活塞周围包以湿棉花，防止水分蒸发。
3  在试样上施加规定的垂直压力后，测记垂直变形读数。如每小时垂直变形读数变化不超过0.005mm，认为已达到固结稳定

抗剪强度试验报告
（应变控制式直接剪切试验）
工程编号          钻孔编号          取土深度             m
试验者          计算者          校核者
土样说明          试验日期       （          专业    年级    班）
垂直压应力δ（Kpa）
固结时间
剪切历时
手轮转速（转/分）
测力环号码
测力环系数
（Kpa/0.01mm）
测力环内测微表最大读数
R（0.01mm）
抗剪强度（kg/cm2）
τ1=CR
备       注
         内摩擦角φ=       度
Τf 内聚力C=       KPa

O δ
福州大学土建学院土工试验室

4  试样达到固结稳定后，按本规程4.2.1之4和5规定进行剪切，剪切后取试样测定剪切面附近度样的含水率。
4.2.3  慢剪试验（S）。
1  按本规程4.2.1之1和2规定进行试样安装；按本规程4.2.2之3规定进行试样固结。待试样固结稳定后进行剪切。剪切速率应小于0.02mm/min。也可按式（4.2.3）估算剪切破坏时间。
Tƒ=50t50                                  (4.2.3)
式中  tƒ——达到破坏所经历的时间；
   t50——固结度达到50%的时间。
2  剪损标准按本规程4.2.1之4规定选取。
3  按本规程4.2.1之5规定进行拆卸试样及测定含水率。

5  计算和制图

5.0.1  按式（5.0.1）计算试样的剪应力：
τ=CR/Ao×10                               (5.0.1)
式中  τ——剪应力，kPa；
   C——测力计率定系数，N/0.01mm；
   R——测力计读数，0.01mm；
   Ao——试样面积，cm2；
   10——单位换算系数。
5.0.2  以剪应力为比纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力τ与剪切位移△ι关系曲线，见图5.0.2。
5.0.3  选取剪应力τ与剪切位移△ι关系曲线上的峰值点或稳定值作为抗剪强度S，如图5.0.2中曲线上的箭头所示。如无明显峰点，则取剪切位移△ι等于4mm对应的剪应力作为抗剪强度S，图5.0.2中，P1、P2、P3为相应的垂直压力。
5.0.4  以抗剪强度S为纵坐标，垂直压力P为横坐标，绘制抗剪强度S与垂直压力P的关系曲线，如图5.0.4所示。根据图上各点，绘一视测的直线。直线的倾角为土的内摩擦角ψ，直线在纵坐标轴上的截距为土的粘聚力c。

6  记    录

6.0.1  本试验记录格式如下表6.0.1-1

表6.0.1-1 直剪试验记录表

试验项目4：三轴实验
SL237—017—1999

1  目的和适用范围

1.0.1  三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法，它通常用3～4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（即小主应力σ3下，施加轴向压力[即产生主应力差（σ1—σ3）]，进行剪切直至破坏；然后根据摩尔—库仑理论，求得抗剪强度参数。
1.0.2  本规程适用于测定细粒土和砂类土的总抗剪强度参娄和有效抗剪强度参数。根据排水条件的不同，本试验分为不固结不排水剪（UU）；固结不排水剪（CU或）和固结排水剪（CD）等3种试验类型。
1  不固结不排水剪（UU），试验是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不允许试样排水。本试验可以测得总抗剪强度参数Cu、ψcu。
2  固结不排水剪（CU或）试验是试样无在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持不排水的情况下，增加轴向压力直至破坏。本试验可以测得总抗剪强度参数Cu、ψcu或有效抗剪强度参数c′、ψ′和孔隙压力系数。
3  固结排水剪（CD）试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破坏，本试验可以测得有效抗剪强度参数Cd、ψd和变形参数。

2  引  用  标  准

GB4540—84《应变控制式三轴仪》。
S118—95《应变控制式三轴仪校验方法》。
SL237—001—1999《击实试验》。
GB/T15406—94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第一篇：室内土工仪器。

3  仪  器  设  备

3.1  仪器设备
3.1.1  应变控制式三轴仪：如图3.1.1所示，有以压力控制系统、周围压力控制系统、压力室，孔隙水压力量测系统，试验机等。其技术条件应符合GB/T15406—94规定。

3.1.2  附属设备。
1  击实筒：见图3.1.2-1。
2  饱和器：见图3.1.2-2。

3  切土盘：见图3.1.2-3。
4  切土器和切土架：见图3.1.2-4。
5  分样器：见图3.1.2-5。
6  承膜筒：见图3.1.2-6。
7  制备砂样圆模：见图3.1.2-7，用于冲填土或砂性土。
3.1.3  天平：称量200g，分度值0.01g；称量1000g，分度值0.1g；称量5000g，分度值1g。
3.1.4  量表：量程30mm，分度值0.01mm。

3.1.5  橡皮膜：对直径39.1mm和61.8mm的试样，橡皮膜厚度以0.1～0.2mm为宜；对直径101mm的试样，橡皮膜厚度以0.2～0.3mm为宜。
3.2  仪器设备的检定和校准
3.2.1  天平：应按相应的检定规程规定进行检定。
3.2.2  应变控制式三轴仪：应按SL118—95规定的方法进行校准。
3.2.3  量表：应按JJG379—95《大量程百分表检定规程》进行检定。
3.3  仪器检查
3.3.1  周围压力控制系统和反压力控制系统的仪表的误差应小于全量程的±1%，采用传感器时，其误差应小于全量程的±0.5%，根据试样的强度大小，选择不同量程的测力计，最大轴向压力的准确度不小于1%。
3.3.2  孔隙压力量测系统的气泡应排除。其方法是：孔隙压力量测系统中充以无气水
（煮沸冷却后的蒸馏水）并施加压力，小心打开孔隙压力阀，让管路中的气泡从压力室底座排出。应反复几次，直到气泡完全冲出为止（若用零位指示器时，将零位指示器中的水银移入贮槽内，并闭量管阀，用调压管对孔隙压力测量系统加压排除气泡，需要注意，不要使贮槽内水银冲出指示器。排气完毕后，从贮槽中移回水银，关闭孔隙压力阀，用调压筒施加压力）。孔隙压力量测系统的体积因数，应小.5×10-5cm3/kPa。
3.3.3  排水管路应通畅。活寒在轴套内应能自由滑动，各连接处应无漏水漏气现象。俟仪器检查完毕，关周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。
3.3.4  橡皮膜在使用前应仔细检查。其方法是扎紧两端，在膜内充气，然后沉入水下检查应无气泡溢出。
3.3.5  仪器检查的各项结果应符合SL118—95的规定。

4  操  作  步  骤

表4.1.1  土样粒径与试样
直径的关系表
试样直径D
(mm) 允许粒径d
(mm)
39.1 D＜ D

61.8 D＜ D

101.0 D＜ D

4.1  试样制备
4.1.1  试样尺寸应符合下列要求。
试样高度H与直径D之比（H/D）应为2.0～2.5，对于有裂隙、软弱面或构造面的试样，直径D宜采用101mm。
4.1.2  原状土试样制备。
1  对于较软的土样，先用钢丝锯或削土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土盘的上、下圆盘之间，见图3.1.2-3。再用钢丝锯或削土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，直至土样的直径被削成规定的直径为止。然后按试样高度的要求，削平上下两端。对于直径为10cm的软粘土土样，可先用分样器（图3.1.2-5）分成3个土柱，然后再按上述的方法，切削成直径为39.1mm的试样。
2  对于较硬的土样，先用削土刀或钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土柱，上、下两端削平，按试样要求的层次方向，放在切土架上，用切土器切削，见图3.1.2-4。先在切土器刀口内壁涂上一薄层油，将切土器的刀口对准土样顶面，边削土边压切土器，直至切削到比要求的试样高度约高2cm为止，然后拆开切土器，将试样取出，按要求的高度将两端削平。
试样的两端面应平整，互相平行，侧面垂直，上下均匀。在切样过程中，若试样表面因遇砾石面成孔洞，允许用切削下的余土填补。
3  将切削好的试样称量，直径101mm的试样准确至1g；直径61.8mm和39.1mm的试样准确至0.1g。试样高度和直径用卡尺量测，试样的平均直径按式（4.1.2）计算：
D0=                                  (4.1.2)
式中    D0——试样平均直径，mm；
D1、D2、D3——分别为试样上、中、下部位的直径，mm。
取切下的余土，平行测定含水率，取其平均值作为试样的含水率。
对于同一组原状试样，密度的差值不宜大于0.03g/cm3，含水率差值不宜大于2%。
4  对于特别坚硬的和很不均匀的土样，如不易切成平整、均匀的圆柱体时，允许切成与规定直径接近的柱体，按所需试样高度将上下两端削平，称取质量，然后包上橡皮膜，用浮称法称试样的质量，并换算出试样的体积和平均直径。
4.1.3  扰动土试样制备（击实法）。
1  选取一定数量的代表性土样（对直径39.1mm试样约取2kg；61.8mm和101mm试样分别取10kg和20kg），经风干、碾碎、过筛（筛的孔径应符合本规程表4.1.1规定），测定风干含水率，按要求的含水率算出所需加水量[计算方法参照SL237—001—1999中式（4.1.1）]。
2  将需加的水量喷洒到土料上拌匀，稍静置后装入塑料袋，然后置于密闭容器内至少20h，使含水率均匀。取出土料复测其含水率。测定的含水率与要求的含水率的差值应小于±1%。否则需调整含水率至符合要求为止。
3  击样筒的内径应与试样直径相同。击锤的直径宜小于试样直径，也允许采用与试样直径相等的击锤。击样筒壁在使用前应洗擦干净，涂一薄层凡士林。
4  根据要求的干密度，称取所需土质量。按试样高度分层击实，粉质土分3～5层，粘质土分5～8层击实。各层土料质量相等。每层击实至要求高度后，将表面刨毛，然后再加第2层土料。如此继续进行，直至击完最后一层。将击样筒中的试样两端整平，取出称其质量，一组试样的密度差值应小于0.02g/cm3。
4.1.4  冲填上试样制备（土膏法）。
1  取代表性土样风干、过筛，调成略大于液限的土膏，然后置于密闭容器内，储存20h左右，测下土膏含水率，同一组试样含水经的差值不应大于1%。
2  在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜（在底座上的透水板上放一湿滤纸，连续底座的透水板均应饱和），橡皮膜与底座扎紧。称制备好的上膏，用调土刀将土膏装入橡皮膜内，装土膏时避免试样内夹有气泡。试样装好后整平上端，称剩余土膏，计算装入土膏的质量。在试样上部依次放湿滤纸、透水板和试样帽并扎紧橡皮膜。然后打开孔隙压力阀和量管阀，降低量水管，使其水应低于试样中心约50cm，测记量水管读数，算出排水后试样的含水率。拆去对开模，测定试样上、中、下部位的直径及高度，按本规程式（4.1.2）计算试样的平均直径及体积。
4.1.5  砂类土试样制备。
1  根据试验要求的试样干密度和试样体积称取所需风干砂样质量，分三等分，在水中煮沸，冷却后待用。
      2  开孔隙压力阀及量管阀，使压力室底座充水。将煮沸过的透水板滑入压力室底座上，并用橡皮带把透水板包托在底座上，以防砂土漏入底座中。关孔隙压力阀及量管阀，将橡皮膜的一端套在压力室底座上并扎紧，将对开模套在底座上，将模皮膜的上端翻出，然后抽气，使模皮膜贴紧对开模内壁，见图3.1.2-7。
3  在橡皮膜内注脱气水约达试样高的1/3。用长柄小勺将煮沸冷却的一份砂样装入膜中，填至该层要求高度。
4  第1层砂样填完后，继续注入至试样高度的2/3，再装第2层砂样。如此继续装样，直至模内装满为止。如果要求干密度较大，则可在填砂过程中轻轻敲打对开模，务使所称出的砂样填满规定的体积。然后放上透水板、试样帽，翻起橡皮膜，并扎紧在试样帽上。
5  开量管阀降低量管，使管内水面低于试样中心高程以下约0.2m（对于直径101mm的试样约0.5m），在试样内产生一定负压，使试样能站立。拆除对开模，按本规程4.1.2之3量试样高度与直径，复核试样干密度。各试样之间的干密度差值应小于0.03g/cm3。
4.2  试样饱和
4.2.1  抽气饱和。将装有试样的饱和器置于无水的抽气缸内，进行抽气，当真空度接近当地1个大气压后，应继续抽气，继续抽气时间宜符合下列要求：
粉质土          小于0.5h
粘质土          大于1h
密度的粘质土大于2h
当抽气时间达到上述要求后，徐徐注入清水，并保持真空度稳定。待饱和器完全被水淹没即停止抽气，并释放抽气缸的真空。试样在水下静置时间应大于10h，然后取出试样并称其质量。
4.2.2  水头饱和。对于粉土或粉质砂土，均可直接在仪器上用水头饱和。其方法是先按本规程4.3.1之1至4步骤安装完毕（试样顶用透水帽），然后施加20kPa的周围压力，并同时提高试样底部量管的水面和降低连接试样顶部固结排水管的水面，使两秘水面差在1m左右。打开量管阀、孔隙压力阀和排水阀，让水自下而上通过试样，直至同一时间间隔内量管流出的水量与固结排水管内的水量相等为止。
4.2.3  二氧化碳（CO2）饱和。二氧化碳饱和适用于无粘性的松砂、紧砂及密度低的粉质土。二氧化碳的饱和装置见图4.2.3，其步骤如下。
1  试样安装完成后，装上压力室置，将各阀门关闭，开周围压力阀对试样施加40～50kPa的周围压力。
2  将减压阀调至20kPa，开供气阀使CO2气体由试样底部输入试样内。
3  开体变管阀，当体变管内的水面无气泡时关闭供气阀。
4  开孔隙压力阀及量管阀、升高量秘内水面，使保持高于体变管内水面约0.2m。
5  当量官内流出的水量约等于体变管内上升的水量为止，再继续水头饱和后，关闭体变秘阀及孔隙压力阀。
4.2.4  反压力饱和。按本规程4.2.1、4.2.2或4.2.3规定进行试样饱和，并用B值（孔隙压力系数）检查饱和度，如试样的饱和度达不到99%，可对试样施加反压力以达到完全饱和。
施加反压力装置见图3.1.1。其步骤如下。
1  试样装好以后装上压力室罩，关孔隙压力阀和反压力阀，测记体变管读数。先对试样施加20kPa的周围压力预压。并开孔隙压力阀待孔隙压力稳定后记下读数，然后关孔隙压力阀。
2  反压力应分级施加，并同时分级施加周围压力，以尽量减少对试样的扰动。在施加反压力过程中，始终保持周围压力比反压力大20kPa。
反压力和周围压力的每级增量对软粘土取30kPa。对坚实的土或初始饱和度较低的土，取50～70kPa。
3  操作时，无调周围压力至50kPa，并将反压力系统调至30kPa，同时打开周围压力阀和反压力阀，再缓缓打开孔隙压力阀，待孔隙压力稳定后，测记孔隙压力计和体变管读数，再施加下一级的周围压力和反压力。
4  算出本级周围压力下的孔隙压力增量△u，并与周围压力增量△σ3比较，如△u/△σ3＜1，则表示试样尚未饱和，这时关孔隙压力阀、反压力阀和周围压力阀，继续按上述规定施加下一级周围压力和反压力。
5  当试样在某级压力下达到△u/△σ3=1时，应保持反压力不变，增大周围压力，假若试样内增加的孔隙压力等于周围压力的增量，表明试样已完全饱和；否则应重复上述步骤，直至试样饱和为止。
4.3  试样安装和固结
4.3.1  不固结不排水剪试验（UU试验）。
1  对压力室底座充水，在底座上放置不透水板，并依次放置试样、不透水板及试样帽。对于冲填土或砂性土的试样安装，分别按本规程4.1.4或4.1.5规定进行。
2  将橡皮膜套在承膜筒内，两端翻出筒外（见图3.1.2-6），从吸气孔吸气，使膜贴紧承膜筒内壁，然后套在试样外，放气，翻起橡皮膜的两端，取出承膜筒。用橡皮圈将模皮膜分别扎紧在压力室底座和试样帽上。
3  装上压力室罩。安装时应先将活塞提升，以防碰撞试样，压力室罩安放后，将活寒对准试样帽中心，并均匀地旋紧螺丝，再将轴向测力计对准活塞。
4  开排气孔，向压力室充水，当压力室内快注满水时，降低进水速度，水从排气孔溢出时，并闭排气孔。
5  关体变秘阀及孔隙压力阀，开周围压力阀，施加所需的周围压力。周围压力大小应与工程的实际荷载相适应，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷载大致相等。也可按100、200、300、400kPa施加。
6  旋转手轮，同时转动活塞，当轴向测力计有微读数时表示活塞已与试样帽接触。然后将轴向测力计和轴向位移计的读数调整到零位。
4.3.2  固结不排水剪试验（测孔隙压力，试验）。
      1  开孔隙压力阀及量管阀，使压力室底座充水排气，并关阀。将煮沸过的透水板滑入压力室底座上。然后放上湿滤纸和试样，试样上端亦放一湿滤纸及透水板。在其周围贴上7～9条浸湿的滤纸条（宽度为试样直径的～左右），滤纸条上端与透水石连接。
      2  按本规程4.3.1之2规定将橡皮膜套在试样外。橡皮膜下端扎紧在压力室底座上。
      3  用软刷子或双手自下而上轻轻按抚试样，以排除试样与橡皮膜之间的气泡。对于饱和软粘土，可开孔隙压力阀及量管阀，使水徐徐流入试样与橡皮膜之间，以排除夹气，然后关闭。
      4  开排水管阀，使水从试样帽徐徐流出以排除管路中气泡，并将试样帽置于试样顶端。排除顶端气泡，将橡皮膜扎紧在试样帽上。
      5  降低排水管，使其水面至试样中心高程以下20～40cm，吸出试样与像皮膜之间多余水分，然后关排水管阀。
      6  按本规程4.3.1之3和4的规定，装上压力室罩并注满水。然后放低排水管使其水面与试样中心高度齐平，并测记其水面读数。关排水管阀。
      7  使量筒水面位于试样中心的高度处。开量管阀（若用零位指示器时用调压筒调整零位指示器的水银面于毛细管指示线），测读传感器，记下孔隙压力计起始读数，然后关量管阀。
      8  按本规程4.3.1之5的规定，施加周围压力，并调整各测力计和位移计读数。
      9  打开孔隙压力阀（若用零位指示器，用调压简先将孔隙压力计读数调至接近该级周围压力大小，然后缓缓打开孔隙压力阀，并同时旋转调压筒，使毛细管内水银面保持不变），测记稳定后的孔隙压力读数，减去孔隙压力计起始读数，即为周围压力下试样的初始孔隙压力u。
注：如不测孔隙压力。可以不做本款要求的试验。
      10  开排水管阀的同时开动秒表，按0、0.25、1、4、9min、…时间测记排水管水面及孔隙压力计读数。在整个试验过程中（零位指示器的水银面始终保持在原来位置），排水管水面应置于试样中心高度处。固结度至少应达到95%（随时绘制排水量△V与时间平方根或时间对数曲线见图4.3.2（a）、(b) 或孔隙压力消散度U与时间对数曲线）。
      11  如要求对试样施加反压力时，则按本规程4.2.4规定进行。然后关体变管阀，增大周围压力，使周围压力与反压力之差等于原来选定的周围压力，记录稳定的孔隙压力读数和体变管水面读数作为固结前的起始读数。

12  开体变管阀，让试样通过体变管排水，并按本规程4.3.2之9及4.3.2之10规定进行排水固结。
      13  固结完成后，关排水管阀或本变管阀，记下体变管或排水管和孔隙压力计的读数。然后转动细调手轮，到测力计读数开始微动时，表示活塞已与试样接触，记下轴向位移计读数，即为固结下沉量△h。依此算出固结后试样高度hc。然后将测力计、垂直拉移计读数都调至零。
      14  其余几个试样按同样方法安装试样，并在不同周围压力下排水固结。
4.3.3  固结排水试验（CD试验）。
1  试样安装按本规程4.3.2之1～6规定进行。
2  排水固结按本规程4.3.2之9～14规定进行。
4.4  试样剪切
4.4.1  试验机的电动机启动之前，应按表4.4.1规定将各阀门关闭或开启。
表4.4.1各阀门开关状态
试验方法体变管阀（18）排水管阀（19）周围压力阀（14）孔隙压力阀（16）量管阀（15）
UU试验关关开关关
试验
（测孔隙压力）关关开开关
CU试验关关开关关
CD试验开开开开关
注  试验中用体变管或排水管。
4.4.2  试样的剪切应变速率按表4.4.2规定选择。
      表4.4.2  剪切应变速率表
试验方法剪切应变速率（%/min）备    注
UU试验 0.5～1.0

试验（测孔隙压力）
0.1～0.5
0.1～0.05
0.1＜0.05 物  质  土
粘  质  土
高密度粘性土
CU试验 0.5～1.0
CD试验 0.012～0.003

4.4.3  开动电动机，合上离合器，进行剪切。开始阶段，试样每产生轴向应变0.3%～0.4%测记测力计读数和轴向位移计读数各1次。当轴向应变达3%以后，读数间隔可延长为0.7%～0.8%各测记1次。当接近峰值时应加密读数。如果试样为特别硬脆或软弱的土可酌情加密或减少测读的次数。
4.4.4  当出现峰值后，再继续剪3%～5%轴向应变；若测力计读数无明显减肥少，则剪切至轴向应变达15%～20%。
4.4.5 试验（测孔隙压力），测读轴向位移计时应同时测读孔隙压力计的读数；CD试验，测读轴向位移计时，应同时测读体变管读数或排水管读数。
4.4.6  试验结束后关闭电动机，关周围压力阀，试验（测孔隙压力）应关闭孔隙压力阀，CD试验，则应关闭孔隙压力阀和体变管阀。然后拔出离合器，倒转手轮，开排气孔，排去压力室内的水，拆除压力室罩，揩干试样周围的余水，脱去试样外的橡皮膜，描述破坏后形状，称试样质量，测定试验后含水率。
对于39.1mm直径的试样，宜取整个试样烘干；61.8mm和101mm直径的试样允许切取剪切面附近有代表性的部分土样烘干。
4.4.7  对其余几个试样，在不同周围压力下以同样的剪切应变速率进行试验。

5  计  算  和  制  图

5.1  计算
5.1.1  试样的高度、面积、体积及剪切时的面积计算公式列于表5.1.1。
表5.1.1  高度、面积、体积计算表
项目起始固结后剪切时校正值
      按实测固结下沉等应变筒化式
试样高度
(cm) h0 Hc=h0-△hc hc=hc×

试样面积
(cm3) A0 Ac=
Ac=A0×
Aa=
(不固结不排水剪)
Aa=
(固结不排水剪)
Aa=
(固结排水剪)
试样体积(cm3) V0 Vc=hcAc

式中  △hc——固结下沉量，由轴向位多计测得，cm；
△V——固结排水量（实测或试验前后试样质量差换算），cm3；
△Vi——排水剪中剪切时的试样体积变化，按体变管或排水管读数求得，cm3；
ε1——轴向应变，%（不固结不排水剪中的ε1等于）；
△hi——试样剪切时高度变化，由轴向位移计测得（cm），为方便起见，可预先绘制△V～hc及
            △V～Ac的关系线备用。
5.1.2  按式（5.1.2）计算主应力差（σ1-σ3）：
（σ1-σ3）= ×10                               （5.1.2）
式中  σ1——大主应力，kPa；
σ3——小主应力，kPa；
C——测力计率定系数，N/0.01mm；
R——测力计读数，0.01mm；
Aa——试样剪切时的面积，cm3；
10——单位换算系数。
5.1.3  按式（5.1.3）计算有效主应力比σˊ1/σˊ3
= +1                               (5.1.3)
式中  σˊ1=σ1-u,kPa ；
σˊ3=σ3-u，kPa；
σˊ1、σˊ3——有效大主应力和有效小主应力，kPa；
σ1、σ3——大主应力与小主应力，kPa；
u——孔隙水压力，kPa；
5.1.4  按式（5.1.4-1）、式(5.1.4-2)计算孔隙压力系数B和A：
B=                                        (5.1.4-1)
A=                               (5.1.4-2)
式中  u——试样在周围压力下产生的初始孔隙压力，kPa；
ud——试样在主应力差（σ1-σ3）下产生的孔隙压力，kPa。
5.2  制图
5.2.1  根据需要分别绘制主应力差（σ1-σ3）与轴向应变ε1的关系曲线（图5.2.1-1）；有效主应力比（σˊ1/σˊ3）与轴向应变ε1的关系曲线（图5.1.2-2）；孔隙压力u与轴向应变ε1的关系曲线（图5.2.1-3）；用  与  作坐标的应力路径关系曲线（图5.2.1-4）。
5.2.2  破坏点的取值。以（σ1-σ3）或σˊ1/σˊ3的峰点值作为破坏点。如（σ1-σ3）和σˊ1/σˊ3均无峰值，应以应力路径的密集点或按一定轴向应变（一般可取ε1=15%，经过论证也可根据工程情况选取破坏应变）相应的（σ1-σ3）或σˊ1/σˊ3作为破坏强度值。
5.2.3  绘制强度包线。
1  对于不固结不排水剪切试验及固结不排水剪切试验，以法向应力σ为横坐标，
剪应力τ为纵坐标。在横坐标上以为圆心，为半径（ƒ注脚表示破坏时的值），绘制破坏总应力圆后，作诸圆包线。该包线的倾角为内摩擦角ψu或ψcu。包线在纵轴上的截距力粘聚力Cu或Ccu见图5.2.3-1及图5.2.3-2。
2  在固结不排水剪切中测孔隙压力，则可确定试样破坏时的有效应力。以有效应力σˊ为横坐标，剪应力τ为纵坐标。在横坐标轴上以为圆心，半
绘制不同周围压力下的有效破坏应力圆后，
作诸圆包线，包线的倾角为有效内摩擦角ψˊ，包线在纵轴上的截距为有效粘聚力cˊ。

3  在排水剪切试验中，孔隙压力等于零，抗剪强度包线的倾角和纵轴上的截距分别以ψd和Cd表示，如图5.2.3-3。
4  如各应力圆无规律，难以绘制各圆的强度包线，可按应力路径取值，值以  作为坐标，  作横坐标，绘制应力圆，作通过各圆之圆顶点的平均直线。见图5.2.3-4。根据直线的倾角及在纵坐标上的截距，按下列两式计算ψˊ和Cˊ：
ψ=sin-1tanα                                     (5.2.3-1)
cˊ=                                        (5.2.3-2)
式中  α——平均直线的倾角（°）；
d——平均直线在纵轴上的截距，kpa。
5.3  变形参数的整理
5.3.1  E、μ变形参数的整理按本规程“附a”的方法进行。
5.3.2  E、B变形参数的整理按本规程“附b”的方法进行。

6  记    录

6.0.1  本试验的记录格式如表6.0.1-1、表6.0.1-2、表6.0.1-3。
表6.0.1-1  三轴压缩试验记录表
工程名称                                  试验者
土样编号                                  计算者
土样说明                                  校核者
试验方法                                  试验日期
试  样  状  态周围压力σ3(kPa)
起始值固结后剪切后
直径D(cm)                反压力u0(kPa)
设度h(cm)
面积A(cm2)                周围压力下的孔隙压力u(kPa)
体积V(cm3)
质量m(g)             孔隙压力系数B=

密度р(g/cm3)
干密度рd(g/cm3)             破坏应变εƒ(%)
试  样  含  水  率    破坏大主应力(σ1-σ3)ƒ(kPa)
起始值剪切后    破坏大主应力σ1ƒ(kPa)
盒号             破坏孔隙压力系数 =

盒质量(g)
盒加湿土质量(g)                相应的有效大主应力σˊ1(kPa)
湿土质量(g)             相应的有效大主应力σˊ3(kPa)
盒加干土质量(g)
干土质量(g)             最大有效主应力比 max

水质量(g)
含水率ω(%)             孔隙压力系数Aƒ=

饱和度Sr
试样破坏情况的描述

  呈鼓状破坏

备注

表6.0.1-2  三轴压缩
土样编号                                  计算者
周围压力                                  校核者
试验者                                  试验日期
加  反  压  力  过  程说明
（检验
结果）固结过程说明
时间周围压力
σ3
(kPa) 反压力
u0
(kPa) 孔隙压力
u
(kPa) 孔隙压力
增量
△u
(kPa) 试样体积变化       时间
(min) 量管孔隙压力体变管
                  读数
(cm3) 体变量
(cm3)          读数排水量读数
(kPa) 压力值
(kPa) 读数
(cm3) 体变值
(cm3)

表6.0.1-3  三轴压缩试验记录表
土样编号                                  试验者
试验方法                                  计算者
试验日期                                  校核者
周围压力：          kPa
剪切应变速率：       mm/min
测力计率定系数：    N/0.01mm 固结下沉量：△h=       cm
固结后高度：hc=          cm
固结后面积：Ac=          cm2
轴向变
形读数
△hi
(0.01
mm) 轴向
应变
ε1=

（%）试样校
正后
积压
Aa=

(cm3) 测力计
表读数
R
(0.1mm) 主应力差
(σ1-σ3)
=
×10
(kPa) 大主应力
σ1=(σ1-
σ3)+σ3
(kPa) 孔隙压力试样体积变化有效大
主应力
σˊ1
(kPa) 有效小
主应力
σˊ3
(kPa) 有效
主应
力比

（kPa）

（kPa）

（kPa）
                     读

数传略值

(kPa) 排水管体积变化
                              读

数排出
水量
(cm3) 读

数体变量

(cm3)