《土力学与地基基础实验课》教学大纲
一、 基本信息
课程代码：
实验课程名称:土力学与地基基础课程实验
英文名称: Experiment of Soil Mechanics and Foundation Engineering
课程总学时: 56 总学分:3.5 实验学时:8
适用对象：土木工程专业
二、 实验课程的性质与任务
本实验课程是《土力学与地基基础》课程教学的一个重要实践环节，它不仅起着巩固课堂理论，增强对土的各种工程性质的理解等重要作用，而且是学习科学试验方法和培养试验技能的重要实践途径，有助于培养学生严谨认真的科学态度，提高分析问题和解决问题的能力。
三、 实验教学目的与要求
教学目的是使学生熟悉、巩固所学的理论知识；掌握所学土力学的室内试验方法；培养扎实的土工试验技能。要求学生实验课之前必须认真预习实验指导书，弄清实验的目的、基本原理，熟悉实验仪器设备和操作要求，预习实验报告册。实验过程中，学生要在规定的时间内由学生独立操作完成实验，严格遵守实验操作规程，仔细观察实验结果，详细做好原始数据记录。实验完成后，及时对实验结果进行分析、整理及绘图，做好实验报告。
四、 考核办法和成绩评定标准
本实验课程不作为单独课程进行考核，每次实验，预习占10%、操作占30%、实验纪律占10%、实验报告占50%，实验最终成绩以百分制计。实验课成绩计入《土力学与地基基础》课程总成绩的比例为20%；课程考试笔试中，实验内容占考试内容比例不超过10%。
五、 实验指导书
陈洁 编《土力学与地基基础 实验指导》
《土力学与地基基础 实验报告册》（自编教材）
六、 实验项目、内容与要求
实验一 土的密度实验
实验类型：验证性
实验学时：1
每组人数：10
实验目的：环刀法测定土的天然密度
教学要求：掌握环刀切取土样的技能，使用天平的规则
教学方法：学生操作为主，教师指导为辅
实验内容提要：
（1）按需要取原状土或人工制备的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。
（2）在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。
（3）擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0.1
。4、处理数据，计算密度。
实验二 土的含水率实验
实验类型：验证性
实验学时：1
每组人数：10
实验目的：燃烧法测定土的天然含水率
教学要求：掌握燃烧法基本操作规程，使用天平的规则
教学方法：学生操作为主，教师指导为辅
实验内容提要：
（1）从土样中选取具有代表性的试样（粘性土5-10g，砂性土20-30g），放入称量盒内，立即盖上盒盖，称量盒加湿土的质量，准确至0.01g。
（2）打开盒盖，用滴管将酒精注入放有试样的称量盒内，直至盒中出现自由液面为止，并充分调和酒精与试样土，使两者充分混合均匀。
（3）将盒中酒精点燃，并烧至火焰自然熄灭。
（4）将试样冷却数分钟后，按上述方法再重复燃烧二次，当第三次火焰熄灭后，立即盖上盒盖，冷却后称量盒加干土的质量，准确至0.01g。
实验三 土的界限含水率实验
实验类型：验证性
实验学时：1
每组人数：10
实验目的：联合测定法测定土的界限含水率
教学要求：掌握光电式液塑限测定仪的使用方法
教学方法：学生操作为主，教师指导为辅
实验内容提要：
（1）本试验原则上选用天然含水率土样，但也可以采用风干土样进行试验。如土中含大于0.5mm的颗粒或夹杂物较多时，应过0.5mm的筛。
（2）当采用天然含水率土样时，取代表性试样250g；采用风干土样时，取过0.5mm筛的代表性试样200g，将试样放在橡皮板上用纯水调成均匀膏状，放入调土皿，盖上湿布，浸润过夜。
（3）将制备好的土样充分搅拌均匀，分层装入土样试杯，用力压密，使空气逸出，对于较干的土样，应先充分搓揉，用调土刀反复压实，注意土中不能留有空隙。试杯装满后，刮成与杯边齐平，并将装好土样的试杯放在升降座上。
（4）接通电源，调平机身，打开开关，装上锥体，并在锥尖上抹一薄层凡士林。
（5）调节零点，使屏幕上的标尺调在零位，然后转动升降旋钮，试样杯徐徐上升，当锥尖刚好接触试样表面时，指示灯亮，立即停止转动旋钮。
（6）按动控制开关，圆锥则在自重下沉入试样，经5s后，测读显示在屏幕上的圆锥下沉深度，然后取出试样杯，挖掉锥尖入土处的凡士林，取10g以上锥体附近的土样，放入称量盒内，测定含水率。
（7）将试样从试样杯中全部挖出，再加水或吹干并调匀，重复以上试验步骤分别测定试样在不同含水率下的圆锥下沉深度。液塑限联合测定至少在三点以上，其圆锥入土深度宜分别控制在3-4mm，7-9mm和15-17mm。
实验四 土的颗粒分析实验
实验类型：验证性
实验学时：1
每组人数：10
实验目的： 筛分法进行土的颗粒分析
教学要求：掌握筛分法基本原理与实验方法
教学方法：学生操作为主，教师指导为辅
实验内容提要：
（1）将按表4-1称取的试样过孔径为2mm的筛，分别称取留在筛子上和已通过筛子孔径的筛子下试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不作细筛分析；当筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗筛分析。
（2）取2mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析，然后再取2mm筛下的试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行振筛，振筛时间一般为10-15min。
（3）由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称量留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。
（4）筛后各级筛上及底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1%。
实验五 土的固结实验
实验类型：综合性
实验学时：2
每组人数：10
实验目的：加深对土样固结稳定、固结程度的理解
教学要求：掌握固结仪的使用方法，掌握数据处理、计算及绘图方法
教学方法：学生操作为主，教师指导为辅
实验内容提要：
（1）选择面积为30cm2的切土环刀，环刀内壁涂上一薄层凡士林，刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原状土样时应与天然状态时垂直方向一致。
（2）小心边压边削，注意避免环刀偏心入土，应使整个土样进入环刀并凸出环刀为止，然后用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，擦净环刀外壁。
（3）测定土样密度，并在余土中取代表性土样测定其含水率，然后用圆玻璃片将环刀两端盖上，防止水分蒸发。
（4）在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀（刀口向下），在土样两端应贴上洁净而润湿的滤纸，放上透水石，然后放入加压导环和加压板以及定向钢球。
（5）检查各部分连接处是否转动灵活，然后平衡加压部分，即转动平衡锤，目测上杠杆水平时，将压缩容器置于加压框架正中，适当移动并使传压板上的钢球正好对中加压横梁，预加1.0kpa压力，使固结仪各部分紧密接触，与此同时将百分表固定在表夹上并将测微表上的长针调整到零。至此，准备工作就绪。
（6）开始加荷试验：首先去掉预压荷载，立即加第一级荷载。加砝码时应避免冲击和摇晃，在加砝码的同时，立即开动秒表。根据实际需要确定加荷级数及大小，本次试验由于受课时限制，荷载等级一般按50Kpa、100Kpa、200Kpa、300Kpa、400Kpa五级荷载顺序施加。
（7）每级荷载经10分钟记下测微表读数，读数精确到0.01mm。然后再施加下一级荷载，以此类推直到第五级荷载施加完毕，记录测微表读数R1、R2、R3、R4、R5。
（8）试验结束后，必须先卸下测微表，然后卸掉砝码，升起加压框架，移出压缩容器，取出试样后将仪器擦洗干净。
实验六 土的直接剪切实验
实验类型：综合性
实验学时：2
每组人数：10
实验目的：加深对土的抗剪特性的理解
教学要求：掌握应变控制式直剪仪的使用，掌握数据处理、计算及绘图方法
教学方法：学生操作为主，教师指导为辅
实验内容提要：
（1）用环刀切取试件，每组试验至少取四个试样，并测定试样的密度和含水率。
（2）对准上下盒，插入固定销钉。在下盒内放入一片透水石和一片滤纸，将装有试样的环刀平口向下，刀口朝上，对准剪切盒，在试样上放滤纸，再放上透水石，将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀，并顺次加上传压板及加压框架。
（3）在量力环内安装水平测力计，装好后应检查测微表是否装反，表脚是否灵活和水平，然后按顺时针方向徐徐转动手轮，使上盒两端的钢珠恰好与量力环按触（即量力环中测力计指针被触动）。
（4）顺次小心地加上传压板、钢珠，加压框架和相应质量的砝码（避免撞击和摇动）。
根据工程实际和土的软硬程度施加各级压力，一般每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。教学上，可取100kPa、200kPa、300kPa、400kPa（即1.0 kg/cm2，2.0 kg/cm2，3.0 kg/cm2，4.0 kg/cm2）施加。
（5）施加垂直压力后应立即拔去固定销（此项工作切勿忘记），同时以每分钟4-12转的均匀速度转动手轮（学生可用6转/分），使试样在3-5分钟内剪破，转动过程不应中途停顿或时快时慢。手轮每转一圈应测记测力计读数一次，直至量力环中的测力计指针不再前进或有后退，即说明试样已经剪破，如测力计指针一直缓慢前进，说明不出现峰值和终值，则试验应进行至剪切变形达到4mm（手轮转20转）为止。
（6）剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒转手轮，尽快移去砝码，加压框架，传压板等，取出试样。
（7）另装试样，重复以上步骤，测定其它三种垂直荷载（200kPa，300kPa，400kPa）下的抗剪强度。
七、其他说明
实验课时为8学时，比较紧张，故实验1-2和3-4作为一次实验课内容。
大纲修订人：陈洁 修订日期：2017-12-15
大纲审定人：赵甲荐 审定日期：×××
