2014工地质实验指导书.doc

工 程 地 质 学 实验指导书 中 南 大 学 地球科学与信息物理学院 勘察与基础工程研究所 2012年2月20日  课程名称：工程地质学实验 适用范围：本实验指导书适用于地质工程专业本科生。 学时安排：实验课时为8课时，总计4个实验。 试验目的：通过室内外试验，掌握工程地质、水文地质基本试验方法，提高学生对工程地质问题分析评价的能力，理论和实践相结合，加深对所学知识的印象。 具体内容：四个实验的目的和要求、内容、基本原理、实验步骤、实验数据整理或实验结果分析、实验报告格式、相关思考题等内容详见各个实验。 考核方式和评分方法：通过实验操作、实验报告进行考核，实验成绩占平时成绩的三分之二。 实验一 常水头渗透试验 一、试验目的 土具有被水透过的性能称为土的渗透性。渗透性质是土体的重要的工程性质，决定土体的强度性质和变形、固结性质，渗透问题是土力学的三个重要问题之一，与强度问题、变形问题合成土力学的主要三大问题。渗透试验主要是测定土体的渗透系数，渗透系数的定义是单位水力坡降的渗透流速，常以cm/s 作为单位。 二、一般规定 1、渗透试验根据土颗粒的大小，对于粗粒土常采用常水头渗透试验。 2、本试验采用的纯水，应在试验前用抽气法或煮沸法脱气。试验时的水温宜高于试验室温度3～4°C。 3、本试验以水温20oC 为标准温度，标准温度下的渗透系数应按下式计算： （1－1） 式中 k20 ______标准温度时试样的渗透系数（cm/s）； (T______T°C 时水的动力粘滞系数（kPa·s）； (20______20°C 时水的动力粘滞系数（kPa·s）。 粘滞系数比T (T /(20 查《土工试验方法标准》（GB/T 50123-1999）表13.1.3。 三、试验方法 1 试验仪器设备 本试验所用的主要仪器设备主要由渗水部件和击实部分组成（图4.1）。 （1）渗水部件：由筒身、渗水板、刻度板、测压管等组成，在刻度板上装有三个测压管，其间距为100(0.44mm,水位的测读可由安装在筒上的刻度板的刻度读出，测压管接头内均装有铜丝布以防细砂粒在试验时随水流出。渗水筒下部有一排水孔，松开螺栓即可放出污水。 （2）击实部分：备有木锤，以击实试样。 2 主要规格 （1）金属圆筒内径为1000+0.22mm，高400mm。当使用其他尺寸的圆筒时，圆筒内径应大于试样最大粒径的10 倍。 （2）测压管间距离100(0.44mm。 3 试验步骤 （1）按本标准图4.1安装好仪器，量测滤网至筒顶的高度，将渗水孔与橡皮管接通，从渗水孔向圆筒注水至齐平滤网顶面。 （2）取具有代表性的风干土样3～4kg，称重准确至1g,测定其风干含水量。 （3）将风干土样分层装入圆筒内，每层厚2～3cm，根据要求的孔隙比，控制试样厚度，用木锤轻轻击实至所需密度为止。当试样中含粘粒时，应在滤网上铺2cm 厚的粗砂作为过滤层，防止细粒流失。 （4）每层试样装完后微开管夹，从渗水孔向圆筒充水，使水缓缓向上渗入，试样逐渐饱和（水面不得高出试样顶面），注意水流不可过急，饱和后关上管夹，饱和时须注意管子弯曲部分不能存有气泡。 （5）如此继续分层装入试样饱和，直至试样高出上测压管3～4cm为止，量试样面至筒顶高度与铜丝网至筒顶高度相减，得试样高度，并在试样顶面铺1-2cm 厚的砾石层(作为缓冲层)。放水高出砾石层面2-3cm,关上管夹。称剩余土样的质量，计算试样质量。 （6）移去渗水孔之水源，使水由顶部注入仪器至水面与溢水孔齐平为止。 （7）检查测压管水位是否齐平，当测压管与溢水孔水位不平时，表示仪器有漏水或集气现象。用吸球调整测压管水位，直至两者水位齐平。 （8）降低调节管之管口至试样上部1/3 高度处，形成水位差使水渗入试样，经过调节管之管口流出。调节供水管止水夹，使进入圆筒的水量多于溢出的水量，溢水孔始终有水溢出，保持圆筒内水位不变，试样处于常水头下渗透。 （9）当测压管水位稳定后，测记测压管水位，并计算测压管1、2间与测压管2、3间的水位差。 （10）开动秒表，用量筒自调节管取经一定时间的渗水量。接取渗出水量时，调节管口不得浸入水中，测量进水和出水处的水温，取平均值。 （11）降低调节管至试样的中部和下部1/3 处，按本条（9）、（10）款的步骤重复测定渗出水量和水温，在取得的六个渗水系数中较接近的数，，求其平均值。 4 常水头渗透系数应按下式计算： （1－2）式中 kT ______水温为T°C 时试样的渗透系数（cm/s）； (T______T°C 时水的动力粘滞系数（kPa·s）； Q______时间t 秒内的渗出水量(cm3)；