国民经济的快速发展下，越来越多的行业，开始通过报告的方式，用于记录工作内容。怎么样才能写出优质的报告呢？以下是小编收集整理的《水力学实验报告》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
结构力学实验报告
结构力学实验报告
班级 12土木2班
姓名
学号
结构力学实验报告
实验报告一
实验名称
在求解器中输入平面结构体系
一实验目的
1、了解如何在求解器中输入结构体系
2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;
3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;
4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器
计算机，软件：结构力学求解器
三 实验步骤
图2-4-3 是刚结点的连接示例，其中图2-4-3a 中定义了一个虚拟刚结点和杆端的连接码; 各个杆端与虚拟刚结点连接后成为图2-4-3b 的形式，去除虚拟刚结点后的效果为图2-4-3c 所示的刚结点;求解器中显示的是最后的图2-4-3c。图2-4-4 是组合结点的连接示例，同理，无需重复。铰结点是最常见的结点之一，其连接示例在图2-4-5 中给出。这里，共有四种连接方式，都等效于图2-4-5e 中的铰结点，通常采用图2-4-5a 所示方式即可。值得一提的是，如果将三个杆件固定住，图2-4-5b~d 中的虚拟刚结点也随之被固定不动，而图2-4-5a 中的虚拟刚结点仍然存在一个转动自由度，可以绕结点自由转动。这是一种结点转动机构，在求解器中会自动将其排除不计①。结点机构实际上也潜存于经典的结构力学之中，如将一个集中力矩加在铰结点上，便可以理解为加在了结点机构上(犹如加在可自由转动的销钉上)，是无意义的。
综上所述，求解器中单元对话框中的“连接方式”是指各杆端与虚拟刚结点的连接方式， 而不是杆件之间的连接方式。这样，各杆件通过虚拟刚结点这一中介再和其他杆件间接地连接。这种处理的好处是可以避免结点的重复编码(如本书中矩阵位移法中所介绍的)，同时可以方便地构造各种
结构力学实验报告
复杂的组合结点。
另外，在定义位移约束时，结点处的支座约束也是首先加在虚拟刚结点上，再通过虚拟刚结点施加给其他相关的杆端。
N,1,0,0 解 输入后的结构如图2-4-6b所示，
N,2,0,1 命令数据文档如下，其中左边和右
N,3,1,1 边分别为中、英文关键词命令数据
N,4,1,0 文档。 结点,1,0,0 结点,2,0,1 结点,3,1,1 结点,4,1,0 结点,5,1,2 结点,6,2.5,0 结点,7,2.5,2.5 单元,1,2,1,1,0,1,1,1
N,5,1,2 N,6,2.5,0 N,7,2.5,2.5 E,1,2,1,1,0,1,1,1 E,2,3,1,1,1,1,1,0 E,4,3,1,1,0,1,1,1 E,3,5,1,1,1,1,1,1
结构力学实验报告
单元,2,3,1,1,1,1,1,0 单元,4,3,1,1,0,1,1,1 单元,3,5,1,1,1,1,1,1 单元,5,7,1,1,1,1,1,0 单元,6,7,1,1,1,1,1,0 结点支承,1,4,0,0,0 结点支承,4,4,0,0,0 结点支承,6,6,0,0,0,0 END
E,5,7,1,1,1,1,1,0 E,6,7,1,1,1,1,1,0 NSUPT,1,4,0,0,0 NSUPT,4,4,0,0,0 NSUPT,6,6,0,0,0,0 END
(1)结点定义 (2)单元定义
(3) 结点支承定义
四、上机体会：通过这么多次上机操作，已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造，为以后的学习工作提供便利。
结构力学实验报告
实验报告二
实验名称
用求解器求解静定结构的内力分析
一实验目的
1、了解如何在求解器中输入结构体系
2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;
3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;
4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器
计算机，软件：结构力学求解器 三 实验步骤
例3-11-1 试用求解器求解图3-11-1a、b中静定结构的内力。 解先输入结构体系，其中图3-11-1a和b 中结构的差别仅在于结点5的水平坐标不同。输入的数据文档如下(参见图3-11-1)：
TITLE,例3-11-1 结点,1,0,0 结点,4,6,0 结点填充,1,4,2,2,1 C case (a) 结点,5,8,0 C case (b) C 结点,5,10,0 结点生成,1,4,2,4,1,0,-1.5 单元,1,2,1,1,0,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,1 单元,4,5,1,1,1,1,1,0 单元,2,6,1,1,0,1,1,1 单元,6,7,1,1,1,1,1,0 单元,7,8,1,1,0,1,1,1 单元,8,4,1,1,1,1,1,0 结点支承,1,1,0,0 结点支承,5,1,0,0 结点支承,7,3,0,0,0 单元荷载,1,1,1,1/2,90 单元荷载,4,1,1,1/2,90
结构力学实验报告
输入结构后，继续进行如下操作：
1) 选择菜单“求解”、“内力计算”，求解器打开“内力计算”对话框，在“内力显示”组中选“结 构”，然后可在下面表格中看到杆端内力值。
2) 在“内力类型”组中选“弯矩”，可在观览器中看到弯矩图。 3) 在“内力类型”组中选“剪力”，可在观览器中看到剪力图。 4) 在“内力类型”组中选“轴力”，可在观览器中看到轴力图。
5) 可单击观览器中的“加大幅值”或“减小幅值”按钮调节图形幅值;或者选“设置菜单”中的“显示幅度设置”，然后在对话框中给定具体的显示幅度值。
趣的现象，图 3-11-1a、b 所示结构的最右边一跨梁相当于一个简支梁的受力状态，整个内力图除
结构力学实验报告
以上求得图3-11-1a、b 所示结构的内力图分别如图3-11-2 和3-11-3 所示从内力图可以看出一个有了最右边一跨梁有所区别以外，其余部分的内力图都是一样的。读者可以验证，无论最右边一跨梁的长度如何，只要集中荷载作用在跨中，其余部分的内力就不会改变。
四、上机体会：通过这么多次上机操作，已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造， 用求解器求解一般静定结构 ，为以后的学习工作提供便利。
结构力学实验报告
实验报告三
实验名称
用求解器计算结构的影响线
一实验目的
1、了解如何在求解器中输入结构体系
2、学习并掌握用求解器计算结构的影响线;
3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;
4、讨论静定结构影响线的求解器计算方法。 二 实验仪器
计算机，软件：结构力学求解器 三 实验步骤
例4-7-1 试求解图3-11-1a中结构在竖直荷载作用下杆件(2)和(6)中点弯矩、剪力和轴力的影响线。
解先输入结构体系，输入的数据文档见图3-11-1。在该命令文档中END命令之前，插入一空行，以备插入命令用。下面以杆件(2)中点的弯矩影响线为例，进一步说明做法。 按上一节做法打开“影响线求解参数”对话框。在单位荷载数据栏中，类型选为“力”，方向选“向下”。在截面内力框中，单元码选2，距杆端1选“1/2”L处，内力类型选“弯矩”。单击应用、关闭后，可在命令文档中见到命令行：“影响线参数,-2,2,1/2,3”。其中关键词“影响线参数”后边的-2代表单位荷载沿y轴方向(竖直的)，指向y轴的反方向(即向下);再后面的2代表第2个单元;1/2表示截面位置;3代表弯矩。杆件(2)和(6)中点弯矩、剪力和轴力的影响线计算所需的命令行分别为：
杆件(2): 影响线参数,-2,2,1/2,3 影响线参数,-2,2,1/2,2 影响线参数,-2,2,1/2,1
杆件(6)
影响线参数,-2,6,1/2,3 影响线参数,-2,6,1/2,2 影响线参数,-2,6,1/2,1
后一条命令。
为计算影响线，依次选菜单：“求解”、“影响线”。在打开的“影响线”对话框的最上部，可以看到影响线的一些参数。在“影响线显示”数据栏里，选“结构”后，便可在观览器中看到相应的影响线的图形，具体的数值可以从“单元影响线分析”数据框中获得。各影响线图形如图4-7-1和4-7-2所示。 求解器最新版本(v2.0.2以上)对影响线计算增加了一项很实用的新功能，即不必退出“影响线”对话框，即可改变指定杆件上的截面位置和内力类型，只需在“选项”栏中按需选
结构力学实验报告
择即可。下面再讨论如何使用影响线图形。 影响线图形中任一杆件中任一点的纵距，表示单位荷载作用在该点时指定截面处的内力值。影响线的纵距值的量取规则为荷载类型 竖直荷载 水平荷载 单位力矩
整体竖直方向 整体水平方向 杆件垂直方向
正值标在上方 正值标在左方 正值标在局部坐标y的正方向
标距方向 正负号
为了简单，取量纲一的量1=d。这是一个间接荷载下的结构影响线问题。用求解器求解时，可以建立一个等效的计算模型，如图4-7-4a所示。输入的数据命令从略，计算出来的影响线形状如图4-7-3b所示。注意，由于单位荷载作用在上层的水平杆件上，因此应取上层杆件的图形作为影响线
结构力学实验报告
图，而下面的图形是单位荷载作用在下面梁上时的影响线。
四、上机体会：通过这么多次上机操作，已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造，为以后的学习工作提供便利。
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实验报告四
实验名称
用求解器进行位移计算
一实验目的
1、了解如何用求解器进行位移计算
2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;
3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;
4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器
计算机，软件：结构力学求解器
三 实验步骤
1. 输入材料性质
在“编辑器”中依次选择菜单“命令”、“材料性质”便可打开材料性质对话框。选择相同材料性质的单元范围，再选择或输入所需的杆件刚度性质(质量和极限弯矩可以空缺)，然后单击“应用”按钮将命令写到命令文档中去。若还有单元刚度未定义，可在对话框中继续输入新的数据，再“应用”，直至定义完毕，单击“关闭”退出。
注意，若前后两个命令行中的定义有重复和冲突时，则以后面的定义为准，亦即前面的定义被后面的定义覆盖和取代。
2. 输入温度改变
在“编辑器”中依次选择菜单“命令”、“温度改变”，可打开温度改变对话框。与上面类似，选择相同温度改变的单元范围，再按照提示选择或输入所需的各项参数，然后单击“应用”按钮将命令写到命令文档中去。若还要继续定义，可在对话框中输入新的数据，再“应用”，直至定义完毕，单击“关闭”退出。
温度改变须提供截面高度，输入时要注意同结构其他的尺寸采用统一单位。
例5-7-1 试用求解器求解例5-4。
解 本例力和尺寸单位统一采用kN和单元,6,7,1,1,0,1,1,0 cm。输入的数据文档如下(图5-7-1a)： 单元,7,4,1,1,0,1,1,0 TITLE, 例5-7-1 变量定义,L=1200,P=39 变量定义,Ah1=18*24,Ah2=18*18,Ag=3.8 变量定义,Eh=3000,Eg=20000,EAg=Eg*Ag 变量定义,EAh1=Eh*Ah1,EAh2=Eh*Ah2 结点,1,0,0 结点,2,0.278*L,0 结点,3,0.722*L,0 结点,4,L,0 结点,6,L/2,L/6 结点填充,1,6,1,5,1 结点填充,6,4,1,7,1 单元,1,2,1,1,0,1,1,0
单元,2,5,1,1,0,1,1,0 单元,3,7,1,1,0,1,1,0 单元,2,6,1,1,0,1,1,0 单元,3,6,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,1,0,0 结点支承,4,2,0,0,0 结点荷载,5,1,39,-90 结点荷载,6,1,39,-90 结点荷载,7,1,39,-90
单元材料性质,1,2,3*EAg,1,0,0,-1 单元材料性质,3,3,2*EAg,1,0,0,-1 单元材料性质,10,11,EAg,1,0,0,-1 单元材料性质,4,7,EAh1,1,0,0,-1
结构力学实验报告
单元,3,4,1,1,0,1,1,0 单元,2,3,1,1,0,1,1,0 单元,1,5,1,1,0,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0
单元材料性质,8,9,EAh2,1,0,0,-1 END 由于本例与抗弯刚度无关，因此输入了单位值。输入结构体系后，继续如下操作：
1) 选择菜单“求解”、“位移计算”，打开“位移计算”对话框;
2) “位移显示”栏中选“结构”，在观览器中便可以看到变形图，如图5-7-2b所示; 3) 在下面的“杆端位移值”的表格里，找到单元5的第2个端点的竖向位移; 4) 再在“乘以系数”下拉框中选0.01，则可以看出结点6的竖向位移为：
例5-7-2 试用求解器求解例5-13。
解本例尺寸单位统一采用cm。输入的数据文档如下(图5-7-2)： TITLE,例5-7-2 变量定义,A=600,H=60 结点,1,0,0 结点,2,0,A 结点,3,A,A 单元,1,2,1,1,1,1,1,1
图5-7-2
结构力学实验报告
单元,2,3,1,1,1,1,1,1 结点支承,1,6,0,0,0,0 单元材料性质,1,2,1,1,0,0,-1 单元温度改变,1,2,5,-10,0.00001,H END
4上机体会：通过这么多次上机操作，已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器进行位移计算，为以后的学习工作提供便利。
结构力学实验报告
实验报告五
实验名称
用求解器进行力法计算
一实验目的
1、了解如何用求解器进行力法计算
2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;
3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;
4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器
计算机，软件：结构力学求解器
三 实验步骤
求解器可以求解一般的平面超静定结构的位移和内力。超静定结构的计算通常与结构各杆件的刚度有关。由于前面已经介绍了如何输入各杆件的材料性质，因此超静定结构的求解无需引入新的输入命令;在位移计算的基础上，直接选择“求解”菜单中的“内力计算”、“位移计算”或“位移内力”等菜单即可。对此这里不再赘述。
为了加深和加强力法的概念，本节讨论如何用求解器进行力法的辅助计算。 传统上，将力法的基本体系取为静定结构，主要是因为静定结构容易摆弄和计算，手算时尤其如此。其实，只要计算上无困难(譬如用求解器求解)，超静定结构同样可以被用作基本体系。
例6-11-1 试用求解器求解图6-11-1中的二次超静定刚架。取结点3水平支杆反力为基本未知力，各杆长相等，刚度参数如下
结构力学实验报告
解力单位为kN，尺寸单位为m。依题意，取基本体系如图6-11-2a所示，此基本体系是超静定的。图6-11-2b和图6-11-2c分别给出了仅荷载作用和仅单位未知力作用下的计算简图。图6-11-2a~6-11-2c的命令文档列在了计算简图的下面，其中后两个文档只在个别给出的命令处有区别。
TITLE,例6-11-1 结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,4,4 单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,3,2,0,0 结点荷载,2,1,20,0 单元荷载,2,3,24,0,1,90 单元材料性质,1,1,5.2E6,1.25E5,0,0,-1 单元材料性质,2,2,4.5E6,1.2E5,0,0,-1 END
... ... ...
结点支承,3,1,0,0 ... ...
... ... ...
结点荷载,3,-1,1,180 C... ...
结
点
荷
载,2,3,24,0,1,90
首先计算荷载作用下结点 3 水平位移PΔ 。输入图 6-11-2b 下面的命令文档后，在“求解” 菜单下选“位移计算”打开位移计算对话框。在“位移显示”栏中选“结构”，可看到对话框下端表格中给出了杆端位移。找到单元2 的第2 个杆端的位移的值。为了获得较多的有效数字，在“乘以系数”下拉框中选0.000 001，由此得到。u m 26 924 22 0.0= PΔ
类似地计算单位未知力作用下结点3 的水平位移，得。由以上结果有11 δ m 651076 000 .011= δ kN285 29.907 11 − − δ Δ P X 。最后将荷载和求出的基本未知力共同作用在基本结构 上，用求解器求解，得变形图、弯矩图如图6-11-3 所示。可以看出
结构力学实验报告
，结点3 确实没有水平位移，说明位移协调条件已得到满足。
四、上机体会：通过这么多次上机操作，已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用用求解器进行力法计算，为以后的学习工作提供便利。
土 工 试 验 报 告
班
级：
组
号：
姓
名：
同组人:
成
绩:
河北工业大学土木工程学院
2016 年5
月 18
日
试验一
土得基本物理指标得测定
(一)记录
土样编号_________________
班
组_________________
试验日期_________________
姓
名_________________
1.密度试验记录表(环刀法)
环刀号
环刀质量
/ g
环刀加土质量
/ g
土质量
/ g
环刀容积
/ cm 3
密
度
/ g/cm 3
平均重度
/ kN/m 3
402
43、53
168、2
124、7
60
2、07
20、85
238
43、57
169、6
126、7
60
2、10
2。含水率试验记录表(烘干法)
盒号
盒质量
/ g
盒加湿土质量 / g
盒加干土质量 / g
水质量
/ g
干 土 质量
/ g
含水率
/ %
平均含水率
/ %
A35
16、92
48、60
41、69
6、91
24、77
27、9
28、1
118
15、55
50、19
42、57
7、62
27、02
28、2
3。界限含水率试验
• 液限试验记录表(圆锥仪液限试验)
盒号
盒质量
/ g
盒加湿土质量 / g
盒加干土质量 / g
水质量
/ g
干 土 质量
/ g
液限
/ %
液限平均值
/ %
142
15、87 42、13 37、37
4、76
21、5
0、22
0、21
071
15、31
25、28
23、6
1、68
8、29
0、20
• 塑限试验记录表(滚搓法)
盒号
盒质量
/ g
盒加湿土质量 / g
盒加干土质量 / g
水质量
/ g
干 土 质量
/ g
塑限
/ %
塑限平均值
/ %
128
16、64
41、77
35、00
6、77
18、36
0、36
0、36
073
16、33
52、00
42、46
9、54
26、13
0、36
• 液、塑限联合测定法试验记录表
圆锥下沉
深度 / mm
盒号
盒质
量 / g
盒加湿土质量 / g
盒加干土质量 / g
水质
量 / g
干土质量 / g
含水率
/ %
液限
/ %
塑限
/ %
3、2
A64
16、05
56、20
48、98
7、22
32、93
21、9
22
10mm
142
15、87
42、13
37、37
4、76
21、50
22、1
7、9
118
15、55
50、19
42、57
7、62
27、02
28、2
28、1
A35 16、92
48、60
41、69
6、91
24、77
27、9
17mm
16、9
073
16、33
52、00
42、46
9、54
26、13
36、5
36、7
128
16、64
41、77 35、00
6、77 18、36 36、9
注：圆锥下沉深度与含水率得双对数坐标关系曲线绘制于图 1 之中。
含水率 / %
图 1
圆锥入土深度与含水率关系曲线
(二)试验成果汇总与计算
1。试验测定数据
γ
=
20、85
kN/m 3
w =
28、1 %
w L =
36
%
w
p
=
21
%
根据备注表 1,由 w L 查表得 d s =
2、7
2。计算参数
• e= (1+w)d s γ w / γ −1=
0、65
• S r =wd s
/ e =1、16
• I P
= w L
– w P
= 15
• I L
= ( w
L
– w ) / I P
=0、527
3。依上述计算结果判定
• 土得分类名称:粘性土
• 试验土样所处得状态: 可塑状态
(三)思考与分析
1。土样烘干时,为什么要控制温度为 105~110°C?
避免把强吸着水蒸发
2.环刀尺寸(直径、高度、壁厚、容积)对试验成果有何影响?
环刀得直径越大，高度越小,容积越大，实验得误差越小
3。试分析搓条法得理论依据及存在得主要问题。
存在主要问题:不容易掌握其方法,就是要依据多年得经验来判断.
备注:土粒比重与土得矿物成分有关，其值一般为 2、65~2、75,由于土粒比重得测定方法较为复杂。且同一地区、同类土得比重变化不大,故除重大建筑物外，一般可不做比重试验,而采用地区得经验值。
当缺乏地区得经验值时,对于黏性土,可取d s
= 2、70～2、75;对于砂土可取d s
= 2、65。天津地区液限 w L 与比重d
s 关系如备注表 1 所示.
备注表 1
天津地区液限 w L 与比重 d s 关系表(录自天津市勘察院资料)
wL
/ %
<26
26∼28、6
28、7∼30、6
30、7∼34、2
34、3∼36、2
36、3∼37、6
37、7∼45
45、1∼51、4
>51、4
ds
2、69
2、70
2、71
2、72
2、73
2、74
2、75
2、76
2、77
试验二
颗粒分析试验(密度计法)
(一)颗粒分析试验记录
土样编号_______________________
ﻩ
班
组_______________________
试验日期_______________________
ﻩ
姓
名_______________________
ﻩ 干土质量_____30g_______________
ﻩ
密度计号
7
小于 0、075mm 土质量百分数_100%
量 筒 号
7
ﻩ 试样处理说明___________________
烧 瓶 号
7
土粒比重__2、72__________________
比 重 校 正 系 数 C G __________0、985________
下沉时间 t
/min
悬液温度 T
/°C
密
度
计
读
数
土粒落距 L
/cm
粒径 d
/mm
小于某粒径土质量百分数
X
/ %
小于
某粒径总土质量百分数
/ %
密度计读数
R
刻度及弯液面校正值 n
温度校正值 m T
分散剂校正值
C D
R M = R +n+ m−C
R H H =
R M M ⋅ C G
1
21
21
0
+0、3
—0、5
20、8
20、488
14、899
0、0510 68、29
68、29
2
21
13
0
+0、3
-0、5
12、8
12、608
17、147
0、0387
42、03
42、03
5
21
7、5
0
+0、3
-0、5
7、3
7、190
18、690
0、0256
23、97
23、97
15
21
4
0
+0、3
-0、5
3、8
3、743
19、680
0、0107
12、48
12、48
30
21
2
0
+0、3
-0、5
1、8
1、773
20、240
0、0077
5、91
5、91
60
21
2
0
+0、3
—0、5
1、8
1、576
20、240
0、0054
5、25
5、25
• 绘图与计算
以小于某粒径得试样质量占试样总质量得百分数为纵坐标，颗粒粒径为横坐标,在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线(见图 2),并根据颗粒分布曲线完成填写表 2.
• 思考与分析
1.用密度计作颗粒分析时只就是测定密度计浮泡中心处得悬液密度,为何可以代表全部悬液相应得密度?
悬液得整体沉降得趋势就是相同得与浮泡中心悬液密度变化基本相同，再加上温度校正、分散剂修正、刻度修正等,所以测定密度计浮泡中心处得悬液密度可以代表全部悬液相应得密度。
2.密度计法作颗粒分析试验得误差原因分析，请选择。
(1)系统误差：由理论假设、所用仪器与规定得试验方法步骤不完善造成。
• 土粒刚开始下沉时为加速运动, V ≠ 常数
√
• 土粒并不就是球形 √
• 土粒比重 ds
≠常数 √
• 密度计泡体积过大，影响土粒下沉 √
• 土粒下沉过程中互相干扰,且受器壁影响 √
• 用浮泡所排开范围内之悬液密度,代替密度计浮泡中心液面密度就是近似得 √
(2)偶然误差:由试验操作不当造成
• 土粒称量不准或有损失 √
• 土粒分散不完全 √
• 搅拌不均匀 √
• 读数有误(R、T、t)
√
要求仔细体会，明白者在后面画(√)、否则画(×)
土粒直径 / /mm
图 2 颗粒级配曲线
表 2
颗粒组成
颗
粒
组
成 / %
限制粒径
有效粒径
不均匀系数
土得类别
≥ 0、075
0、075~0、05
0、05～0、005
≤ 0、005
d 60
d 10
d
60 / d 10
6
41
53
0、0060
0、0024
0、0013 4、61
均粒土
试验三
固结试验
• 记录
土样编号_______________________
班
组_______________________
试验日期_______________________
姓
名_______________________
1。含水率试验记录表
土样情况
盒号
盒质量
/ g
盒加湿土质量 / g
盒加干土质量 / g 水质量
/ g
干土质量 / g
含水率
/ %
平均含水率 / %
试验前
A64 16、05 56、2 48、98 7、22 32、93 21、92 22、02 142 15、87 42、13 37、37 4、76 21、5 22、13 2.重度试验记录表
土样情况
环 刀号
环刀质量
/ g
环刀+土质量
/ g
土质量
/ g
环 刀 容积
/ cm 3
密度
/ g/cm 3
重度
/ kN/m 3
试验前
416 42、97 167、17 124、2 60 2、07 20、7
3。压缩试验记录
试样初始高度 H 0
= 20 mm
压缩容器编号：
土粒比重 d s
=
2、59
计算初始孔隙比 e 00 =ﻩs ⋅ γ w ( 1 + w 0 ) − 11 =
0、53
d γ 0
各级加荷历时
/ min
各级荷重下测微表读数 /mm
50 kPa
100 kPa
200 kPa
300 kPa
0
11
20
20
60
38
120
48
总变形量 S 1
/ mm
0、11 0、2 0、38 0、48
仪器变形量 S 2
/ mm
0、0249 0、0342 0、0456 0、0556
试样变形量 S / mm
0、0851 0、1658 0、3344 0、4244
变形后孔隙比 e
0、52 0、517 0、504 0、497
• 绘图与计算
1.绘制压缩曲线(图 3)
垂直压力 p / k Pa 图 3 试验压缩曲线
2。计算压缩系数 a 11—2 与压缩模量 E
s1—2 ，并判定土得压缩性。
• a a 1 1 − 2 2
= e e1 − e e 2 2 / p p 2 2 — p 1 1=0、3 13
ﻩ• Es 1 1−2 2 =1 1+e e 1 1/ a a 1 1−2=11 2=11、67M pa a • 本土样属于中等压缩土压缩性土.
• 思考与分析
1.为什么加荷后要经过很长时间(往往 24 小时以上)变形才会稳定?
答：在土得固结试验中,加上荷载以后,试样中会出现超静孔水压力,土得固结过程也就是超静空隙水压力得消散过程.消散得速度与土得性质有关。而对于在试验中所用得粘性土来说,这一过程需要很长得时间 2.固结仪中土样得应力状态与实际地基应力状态比较有何不同?在什么情况下两者大致相符,试举例说明。
固结仪中土样为完全侧限条件只会发生横向变形,而实际地基不能保证不出现横向变形得情况.在以下情况中两者大致相符 水平向无限分布得均质土在自重应力作用下 水平向无限分布得均质土在无限均布荷载下 当地基可压缩土层厚度与荷载作用平面尺寸相比相对较小
3。试验误差原因分析
• 土样代表性;
• 土样结构扰动;
• 室内外土样压缩条件不同;
• 设备及操作误差。
上述分析内容同学应仔细体会，明白者在后面画(√),否则画(×).
试验四
直接剪切试验
• 记录
土样编号_____________
班
组____________________ 试验日期_____________
姓
名____________________
试验方法
试验前重度试验记录表
垂直压力 / kPa
环刀质量
/ g
环刀+土质量
/ g
土质量
/ g
环刀容积
/ cm 3
密度
/ g/cm 3
重度
/ kN/m 3
备注
100
43、53
166、86
123、33
60
2、06
20、19
200
43、57
168、26
124、69
60
2、08
20、38
300
43、70
166、43
122、73
60
2、05
20、09
400
42、88
166、46
123、58
60
2、06
20、19
• 试验成果
1.剪切试验记录表(见表 3).
2.绘制剪应力与剪切位移关系曲线(图 4)。
3。绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线(图 5)，并确定黏聚力 c 与内摩擦角 ϕ
.
剪切位移 △ L
/ 0 、01 mm
图 4 剪应力与剪切位移关系曲线
表 3
直接剪切试验记录表
仪器编号_______________
手轮转速______4____转/min
应变圈系数 K_____1、522____kPa/0、01mm
垂直压力 p
100kPa
垂直压力 p
300kPa
剪切历时
4 分
15
秒
剪切历时
5 分 15秒
抗剪强度 τ
32、27kPa
抗剪强度 τ
46、73kPa
手轮转数 (n)
①
百分表读数(R)
/ 0、01mm
②
剪切位移
(Δ L )
/ 0、01mm
20 × ①-②
剪应力
( τ
)
/ kPa
K
× ②
手轮转数
(n)
①
百分表读数(R)
/ 0、01mm
②
剪切位移
(Δ L )
/ 0、01mm
20 × ①-② 剪应力
( τ )
/ kPa
K
× ②
1
1、8 18、2 2、74 1
3、2 16、8 4、87 2
4、2 35、8 6、39 2
5、2 34、8 7、91 3
6、2 53、8 9、44 3
6、2 53、8 9、44 4
8、2 71、8 12、48 4
7、7 72、3 11、72 5
9、3 90、7 14、15 5
9、2 90、8 14 6
11、2 108、8 17、05 6
10、7 109、3 16、29 7
12、8 127、2 19、48 7
12、2 127、8 18、59 8
14、2 145、8 21、61 8
14、7 145、3 22、37 9
15、7 164、3 23、89 9
16、7 163、3 25、42 10
16、7 183、3 25、42 10
19、2 180、8 29、22 11
17、2 202、8 26、18 11
21、2 198、8 32、27 12
18、7 221、3 28、46 12
22、2 217、8 33、79 13
19、2 240、8 29、22 13
24、2 235、8 36、83 14
20、2 259、8 30、74 14
25、2 254、8 38、35 15
20、2 279、8 30、74 15
26、2 273、8 39、88 16
20、7 299、3 31、51 16
27、2 292、8 41、39 17
21、2 318、8 32、27 17
28、2 311、8 42、92 18
20、7 339、8 31、51 18
29、7 330、3 45、2 19
21、2 358、8 32、27 19
29、7 350、3 45、2 20
19、2 380、8 29、22 20
30、2 369、8 45、96
21
18、2 411、8 27、7 21
30、7 389、36 46、73 22
18、2 4318 27、7 22
30、2 409、8 45、96 23
18、7 451、3 28、46 23
30、2 429、8 45、96 24
18、2 471、8 27、7 24
30、2 449、8 45、96 续表 3
直接剪切试验记录表
仪器编号_______________
手轮转速__4______转/min
应变圈系数 K____1、522kPa/0、01mm
垂直压力 p
400kPa
垂直压力 p
kPa
剪切历时
4 分
45 秒
剪切历时
分
秒
抗剪强度 τ
56、62kPa
抗剪强度 τ
kPa
手轮转数 (n)
①
百分表读数(R)
/ 0、01mm
②
剪切位移
(ΔL)
/ 0、01mm
20 × ①-②
剪应力
( τ
)
/ kPa
K
× ②
手轮转数
(n)
①
百分表读数(R)
/ 0、01mm
②
剪切位移
(ΔL)
/ 0、01mm
20 × ①—②
剪应力
( τ )
/ kPa
K
× ②
1
3、2 16、8 4、87 1
2
5、2 34、8 7、91 2
3
7、2 52、8 10、96 3
4
9、2 70、8 14 4
5
10、7 89、3 16、29 5
6
13、7 106、3 20、85 6
7
16、7 123、3 25、42 7
8
20、2 139、8 30、74 8
9
22、7 157、3 34、55 9
10
25、2 174、8 38、35 10
11
27、2 192、8 41、4 11
12
29、2 210、8 44、44 12
13
31、2 228、8 47、49 13
14
33、2 246、8 50、53 14
15
34、2 265、8 52、05 15
16
35、2 284、8 53、57 16
17
36、2 303、8 55、09 17
18
36、7 323、3 55、83 18
19
37、2 342、8 56、62 19
20
37、2 362、8 56、62 20
21
37、2 382、8 56、62 21
22
37、2 402、8 56、62 22
23
37、2 422、8 56、62 23
24
37、2 442、8 56、62 24
垂直压力 p / kPa
图 5 5 抗剪强度与垂直压力关系曲线
黏聚力 c
=
22、273
kPa
内摩擦角 ϕ
=4、908 °
(三)思考与分析
1。快剪、固结快剪、慢剪有什么区别?试举例说明快剪指标得适用范围?
快剪 :竖向力施加后，立即施加水平力，剪切速度很快,3—5 分钟后土样剪切破坏，过程不排水。
固结快剪 :使土样先在法向力作用下达到完全固结,之后施加水平力剪切土样，过程不排水。
慢剪 : 使土样先在法向力作用下得达到完全固结,之后慢速施加水平力,1—4 小时剪切破坏土样,过程有排水时间 快剪指标得适用范围
:适用于土体上施加与剪切过程中都不发生固结与排水现象得情况 2。试分析应变式直剪仪得主要优缺点与可能造成误差得原因?
优点 :
直剪仪构造简单,操作方便 缺点
：
1剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏先从边缘破坏,在边缘发生应力集中现象.
2 试验中不能严格控制排水条件。
3
剪切过程中,土样剪切面逐渐减小,而计算剪切强度时却按照原来截面面积计算.试验五
三轴压缩试验
• 三轴压缩试验记录
试验日期
土样编号
班组
姓名
1.不固结不排水三轴压缩试验记录表
第 1 页
试样直径 d 0 = 3、91cm
试样高度 h 0 =8、0 cm
试样面积 A 0 =12、28 cm 2
试样体积 V 0 = 98、24 cm 3
试样质量 m 0 =188、4 g
试样密度 ρ 0 =1、92 g/cm 3
测力计系数 C =13、7N/0、01mm
剪切速率 1、5 mm/min
周围压力 σ
3 =100 kPa
序号
测力计读数
/ 0、01mm
轴向荷重
/ N
轴向
变形
/ 0、01mm
轴向应变
/ %
应变减量 校正后
试样面积
/ cm 2
主应力差
/ kPa
轴向应力
/ kPa
R
P = C R
∑ Δ h
h
1 1− ε1
A
A α = 0
1− ε 1
σ 1 − σ 3 =P / A α
σ
1
1
1、5 20、55 0、3 0、00375 0、99625 12、32622334 16、67177321 116、6717732 2
1、7 23、29 0、6 0、0075 0、9925 12、37279597 18、82355456 118、8235546 3
1、9 26、03 0、9 1、125 0、98875 12、41972187 20、95860138 120、9586014 4
2、2 30、14 1、2 1、5 0、985 12、46700508 24、17581433 124、1758143 5
2、4 32、88 1、5 1、875 0、98125 12、51464968 26、27320847 126、2732085 6
2、6 35、62 1、8 2、25 0、9775 12、56265985 28、35386808 128、3538681 7
2、8 38、36 2、1 2、625 0、97375 12、61103979 30、41779316 130、4177932 8
3 41、1 2、4 3 0、97 12、65979381 32、46498371 132、4649837 9
3、3 45、3 3、75 0、96 12、75835、4353623135、4353
21 25 44156 8 624 10
3、6 49、32 3、6 4、5 0、955 12、85863874 38、35553746 138、3555375 11
3、9 53、43 4、2 5、25 0、9475 12、96042216 41、22550896 141、225509 12
4、2 57、54 4、8 6 0、94 13、06382979 44、、0452769 13
4、5 61、65 5、4 6、75 0、9325 13、1689008 46、81484121 146、8148412 14
4、8 65、76 6 7、5 0、925 13、27567568 49、53420195 149、534202 15
5、1 69、87 6、6 8、25 0、9175 13、38419619 52、20335912 152、2033591 16
5、3 72、61 7、2 9 0、91 13、49450549 53、80708469 153、8070847 17
5、5 75、35 7、8 9、75 0、9025 13、6066482 55、37734121 155、3773412 18
5、7 78、09 8、4 10、5 0、895 13、72067039 56、91412866 156、9141287 19
6 82、2 9 11、25 0、8875 13、83661972 59、40757329 159、4075733 20
6、2 84、94 9、6 12 0、88 13、95454545 60、86905537 160、8690554 21
6、4 87、10、2 12、75 0、8 14、074462、2970162、297068
68 725 9857 684 4 22
6、6 90、42 10、8 13、5 0、865 14、19653179 63、69161238 163、6916124 23
7 95、9 11、4 14、25 0、8575 14、32069971 66、96600163 166、9660016 24
7、2 98、64 12 15 0、85 14、44705882 68、27687296 168、276873 第 2 页
试样直径 d
0 0 = 3、90cm
试样高度 h 0 =8、0 cm
试样面积 A 0 =12、25cm 2
试样体积 V
0 = 98、00 cm 3
试样质量 m
0 =189、00 g
试样密度ρ 0 =1、93g/cm 3
测力计系数 C =13、7N/0、01mm
剪切速率 1、5 mm/min
周围压力 σ
3 =200 kPa
序号
测力计读数
/ 0、01mm
轴向荷重
/ N
轴向
变形
/ 0、01mm
轴向应变
/ %
应变减量
校正后
试样面积
/ cm 2
主应力差
/ kPa
轴向应力 / kPa
R
P = C R
∑ Δ h
1 1− ε1
A
A α = 0
1 1−ε 1
σ 1 − σ 3 =P / A α
σ
1
1
0、8 10、96 0、3 0、375 0、99625 12、29611041 8、9 、9133878 2
0、9 12、33 0、6 0、75 0、9925 12、34256927 9、989816327 209、9898163 3
1、4 19、18 0、9 1、125 0、98875 12、38938053 15、481 215、481 4
2 27、4 1、2 1、5 0、985 12、43654822 22、、0318367 5
2、4 32、88 1、5 1、875 0、98125 12、48407643 26、337226、3375
55102 51 6
2、6 35、62 1、8 2、25 0、9775 12、53196931 28、42330612 228、4233061 7
2、9 39、73 2、1 2、625 0、97375 12、58023107 31、58129592 231、5812959 8
3、1 42、47 2、4 3 0、97 12、62886598 33、62930612 233、6293061 9
3、6 49、32 3 3、75 0、9625 12、72727273 38、75142857 238、7514286 10
4 54、8 3、6 4、5 0、955 12、82722513 42、72163265 242、7216327 11
4、4 60、28 4、2 5、25 0、9475 12、92875989 46、62473469 246、6247347 12 4、8 65、76 4、8 6 0、94 13、03191489 50、46073469 250、4607347 13
5、1 69、87 5、4 6、75 0、9325 13、13672922 53、1867551 253、1867551 14
5、5 75、35 6 7、5 0、925 13、24324324 56、89693878 256、8969388 15
5、9 80、83 6、6 8、25 0、9175 13、35149864 60、54002041 260、5400204 16
6、2 84、7、2 9 0、91 13、63、、09
94 46153846 82857 17
6、6 90、42 7、8 9、75 0、9025 13、5734072 66、61555102 266、615551 18
6、9 94、53 8、4 10、5 0、895 13、68715084 69、、0647755 19
7、2 98、64 9 11、25 0、8875 13、8028169 71、46367347 271、4636735 20 7、5 102、75 9、6 12 0、88 13、92045455 73、8122449 273、8122449 21
8 109、6 10、2 12、75 0、8725 14、04011461 78、、0620408 22 8、1 110、97 10、8 13、5 0、865 14、16184971 78、35840816 278、3584082 23
8、4 115、08 11、4 14、25 0、8575 14、28571429 80、556 280、556 24
8、5 116、45 12 15 0、85 14、41176471 80、80204082 280、8020408 第 3 页
试样直径 d 0 = 3、90cm
试样高度 h 0 =8、0 cm
试样面积 A 0 =12、25 cm 2
试样体积 V 0 = 98、00 cm 3
试样质量 m 0 =187、6 g
试样密度ρ 0 =1、91g/cm 3
测力计系数 C
=13、7N/0、01mm
剪切速率 1、5 mm/min
周围压力 σ
3 =300 kPa
序号
测力计读数
/ 0、01mm
轴向荷重
/ N
轴向
变形
/ 0、01mm
轴向应变
/ %
应变减量
校正后
试样面积
/ cm 2
主应力差
/ kPa
轴向应力
/ kPa
R
P = C R
∑ Δ h
1− ε1
A
A α = 0
1− ε1
σ 1 1 − σ 3 3 = P
/ A α
σ
1
1
3、1 42、47 0、3 0、375 0、99625 12、29611041 34、53937755 334、5393776 2
3、7 50、69 0、6 0、75 0、9925 12、34256927 41、0692449 341、0692449 3
4、1 56、17 0、9 1、125 0、98875 12、38938053 45、33721429 345、3372143 4
4、3 58、91 1、2 1、5 0、985 12、43654822 47、36844898 347、368449 5
4、6 63、02 1、5 1、875 0、98125 12、48407643 50、48030612 350、4803061 6
4、9 67、13 1、8 2、25 0、9775 12、53196931 53、567 353、567 7
5、1 69、87 2、1 2、625 0、97375 12、58023107 55、53952041 355、5395204 8
5、3 72、61 2、4 3 0、97 12、62886598 57、49526531 357、4952653 9
5、7 78、09 3 3、75 0、9625 12、72727273 61、35642857 361、3564286 10
6 82、2 3、6 4、5 0、955 12、82722513 64、、082449 11
6、3 86、31 4、2 5、25 0、9475 12、92875989 66、75814286 366、7581429
12
6、6 90、42 4、8 6 0、94 13、03191489 69、3835102 369、3835102 13
6、9 94、53 5、4 6、75 0、9325 13、13672922 71、95855102 371、958551 14
7、2 98、64 6 7、5 0、925 13、24324324 74、48326531 374、4832653 15
7、5 102、75 6、6 8、25 0、9175 13、35149864 76、95765306 376、9576531 16
7、7 105、49 7、2 9 0、91 13、46153846 78、364 378、364 17
7、9 108、23 7、8 9、75 0、9025 13、5734072 79、73679592 379、7367959 18
8、1 110、97 8、4 10、5 0、895 13、68715084 81、、0760408 19
8、4 115、08 9 11、25 0、8875 13、8028169 83、37428571 383、3742857 20
8、5 116、45 9、6 12 0、88 13、92045455 83、65387755 383、6538776 21
8、7 119、19 10、2 12、75 0、8725 14、04011461 84、89246939 384、8924694 22
9 123、3 10、8 13、5 0、865 14、16184971 87、、064898 23
9、1 1211、4 14、25 0、8 14、285787、269 387、
4、67 575 1429 269 24
9、3 127、41 12 15 0、85 14、41176471 88、40693878 388、4069388 第 4 页
1.试验结果汇总
1.三轴 UU 试验结果(kPa)
土样编号
1
2
3
4
说
明
σ
3
100
200
300
周围压力
( σ
1 − σ
3 )
f
67、1
79、1
86、7
剪切破坏时得偏应力
σ
1
168、276 280、80
388、40
剪切破坏时得大主应力
( σ
1 + σ
3 )/2
133、6
239、6
343、4
摩尔圆圆心坐标(p)
( σ
1 − σ
3 )/2
33、6
39、6
43、4
摩尔圆得半径)(q)
• 试验成果
1.绘制各试件主应力差 σ
1 − σ
3 与轴向应变 ε 1 关系曲线(图 6)
轴向应变 / %
图 6 主应力差与轴向应变关系曲线
2.绘制各土样破坏总应力圆及抗剪强度包线(图 7),并确定土样黏聚力 c u 与内摩擦角ϕ
u 。
黏聚力 c u
= 26、2
kPa
内摩擦角 ϕ
u
=
3、2
°
σ
/ kPa
图 7 破坏总应力圆及抗剪强度包线
3。用 Excel 绘制 p−q 关系曲线(图 8),并确定土样黏聚力 c uu 与内摩擦角 ϕ
u 。
p / kPa
图 8 8
p −q 关系曲线
b =
26、2
kPa
β
=
3、2°
黏聚力 c u
=
26、24 kPa
内摩擦角 ϕ
u
=
3、21 °
4、比较第 2、3 步结果
第 3 步结果比第 2 步结果略大,也更精确。
• 思考与分析
1、分析不固结不排水剪切试验(UU 试验)、固结不排水剪切试验(CU 试验)与固结排水剪切试验(CD 试验)有什么区别,举例说明三轴试验抗剪强度指标使用得工程条件。
不固结不排水试验:试样在施加周围压力与随后施加竖向压力直至剪切破坏得整个过程中都不允许排水,试验自始至终关闭排水阀门.适用:实际工程中饱与软粘土快速加荷得应力情况或短期承载力问题 固结不排水剪切试验:使土样在法向压力作用下排水固结达到稳定,然后在不排水得条件下进行得剪切试验方法。适用:地基长期稳定性或长期承载力问题 固结排水剪切试验：试样在施加周围压力 σ3 时允许排水固结,待固结稳定后,再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏.适用:对工程土体中孔隙水压力估计把握不大或缺少这方面得数据
2.分析三轴剪切试验优缺点及误差产生得原因。
优点:1、能控制试验过程中得试样排水条件
2、能测试试样固结与排水过程中得孔隙水压力
3、试样内应力分布均匀 误差：1、制作得试样可能不标准,不规范
2、安装时手对试样挤捏
3、试样安装时没有居中垂直读数有误差
姓名：
学号：
指导老师：肖方红
1.作图示刚架的FN、FS、M图，已知各杆截面均为矩形，柱截面宽0.4m,高0.4m, 大跨梁截面宽0.35m,高0.85m，小跨梁截面宽0.35m,高0.6m，各杆E=3.0×104 MPa。10分
解：统一单位力kN长度m那么弹性模量单位为kPa。输入输出数据如下：
表一：1题输入数据
******************************************************************************************* *
* *
sjl1 gangjia 2011.10.24
* *
* ******************************************************************************************* 3e7
1 1
0.16
213e-5 2
0.16
213e-5
0.2975
1791e-5 2
0.2975
1791e-5 4
0.21
63e-4 5
0.21
63e-4 5
0.16
213e-5 8
0.16
213e-5 7
0.16
213e-5 9
0.16
213e-5 0
0 0
4.5 0
7.7 7.2 7.7 7.2 4.5 11 7.7 11 4.5 7.2 0 11 0 11 0 12 0 13 0 81 0 82 0 83 0 91 0 92 0 93 0 1 6
0
0
-15 7 1
4.5 2
3.2 3
4 -196 7.2 4
4 -36
7.2 5
4 -196 3.8 6
4 -36
3.8 6
2 -26
2.7 表二：1题输出数据
Input Data File Name: sjl1.txt
Output File Name: sjl1out.txt
************************************************************************ *
*
sjl1 gangjia 2011.10.24
*
************************************************************************
The Input Data
The General Information
E
NM
NJ
NS
NLC
3.000E+07
1
The Information of Members
member start end
A
I
1.600000E-01
2.130000E-03
1.600000E-01
2.130000E-03
2.975000E-01
2.975000E-01
2.100000E-01
2.100000E-01
1.600000E-01
1.600000E-01
1.600000E-01
1.600000E-01
The Joint Coordinates
joint
X
Y
.000000
.000000
.000000
4.500000
.000000
7.700000
7.200000
7.700000
7.200000
4.500000
11.000000
7.700000
11.000000
4.500000
7.200000
.000000
11.000000
.000000
The Information of Supports
IS
VS
.000000
.000000
.000000
81
.000000
82
.000000
83
.000000
91
.000000
92
.000000
93
.000000
1.791000E-02 1.791000E-02 6.300000E-03 6.300000E-03 2.130000E-03 2.130000E-03 2.130000E-03 2.130000E-03
Loading Case 1
The Loadings at Joints
NLJ=
1
joint
FX
FY
FM
.000000
.000000
-15.000000
The Loadings at Members
NLM=
7
member type
VF
DST
20.000000
4.500000
20.000000
3.200000
-196.000000
7.200000
-36.000000
7.200000
-196.000000
3.800000
-36.000000
3.800000
-26.000000
2.700000
The Results of Calculation
The Joint Displacements
joint
u
v
rotation
3.076236E-21
-7.549352E-20
-7.540649E-21
4.636735E-03
-7.077518E-04
-4.359988E-04
5.924037E-03
-1.134844E-03
-3.169292E-03
5.813626E-03
-2.178472E-03
1.834783E-03
4.684030E-03
-1.341626E-03
1.384534E-05
5.788766E-03
-5.408925E-04
4.571795E-04
4.685631E-03
-3.674969E-04
-4.586878E-05
3.967738E-21
-1.431068E-19
-8.907750E-21
3.856026E-21
-3.919967E-20
-8.741193E-21
The Terminal Forces
member
FN
FS
1 start
754.935194
75.762357
end
-754.935194
14.237643
2 start
640.638123
-72.863183
end
-640.638123
136.863184
M 109.156485
29.274120 -96.133965 -239.428195
3 start
136.863184
640.638123
239.428195
end
-136.863184
770.561840
-707.153563
4 start
-58.625540
114.297071
66.859844
end
58.625540
144.902922
-177.040903
5 start
41.214402
484.706696
517.753681
end
-41.214402
260.093294
-90.988284
6 start
-2.654138
30.896570
-29.106007
end
2.654138
131.903429
-142.007053
7 start
1255.268536
95.648782
116.676201
end
-1255.268536
8 start
1431.068027
end
-1431.068027
9 start
260.093294
end
-260.093294
10 start
391.996723
end
-391.996723
钢架的FN图：
-95.648782
39.677380
-39.677380
41.214402
-41.214402
38.560264
-38.560264
189.399883 89.077501 89.470709 55.897795 75.988284 87.411931 86.109258
钢架的Fs图：
钢架的M图：
2、计算图示桁架各杆的轴力。已知A=2400mm2,E=2.0×105 MPa。5分
解：该桁架各节点均为铰结，为了使计算简便，所有节点均作为钢节点，为此在输入数据时，各杆截面二次矩取很小的值，本题取1×10-20 本题有30根杆件，17个节点，输入输出数据如下：
表三：2题输入数据
************************************************************************** *
*
*
sjl2 gangjia 2011.10.24
* *
* ************************************************************************** 2e8
30
1 1
24e-4
1e-20 1
24e-4
1e-20 2
24e-4
1e-20 2
24e-4
1e-20 3
24e-4
1e-20 5
24e-4
1e-20 3
24e-4
1e-20 3
24e-4
1e-20 4
24e-4
1e-20 6
24e-4
1e-20 4
24e-4
1e-20 6
24e-4
1e-20 7
24e-4
1e-20 7
24e-4
1e-20 8
24e-4
1e-20 9
24e-4
1e-20 9
24e-4
1e-20 11
24e-4
1e-20 10
24e-4
1e-20 11
24e-4
1e-20 11
24e-4
1e-20 12
24e-4
1e-20 15
24e-4
1e-20 15
24e-4
1e-20 12
24e-4
1e-20 14
24e-4
1e-20 13
24e-4
1e-20 14
24e-4
1e-20 15
24e-4
1e-20 17
24e-4
1e-20 0
0 0
4 1
3.75 2
3.5 1
4.75 2
5.5 3
5.25 3
6.25 4
7 5
6.25 5
5.25 6
5.5 7
4.75 7
3.75 6
3.5 8
4 8
0 11
0 12
0 171
0 172
0 9 2 0 -12 0 5 0 -5
0 6 0 -5
0 8 0 -5
0 9 0 -5
0 10 0 -5
0 12 0 -5
0 13 0 -5
0 16 0 -12 0 0
表四：2题输出数据
Input Data File Name: sjl2.txt
Output File Name: sjl2out.txt
************************************************************************ *
*
sjl2 gangjia 2011.10.24
*
************************************************************************
The Input Data
The General Information
E
NM
NJ
NS
NLC
2.000E+08
30
1
The Information of Members
member start end
A
I
2.400000E-03
1.000000E-20
2.400000E-03
1.000000E-20
2.400000E-03
1.000000E-20
2.400000E-03
1.000000E-20
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
2.400000E-03
21
2.400000E-03
22
2.400000E-03
23
2.400000E-03
24
2.400000E-03
25
2.400000E-03
26
2.400000E-03
27
2.400000E-03
28
2.400000E-03
29
2.400000E-03
30
2.400000E-03
The Joint Coordinates
joint
X
Y
.000000
.000000
.000000
4.000000
1.000000
3.750000
2.000000
3.500000
1.000000
4.750000
1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20
1.000000E-20
1.000000E-20
1.000000E-20
1.000000E-20
1.000000E-20
2.000000
5.500000
3.000000
5.250000
3.000000
6.250000
4.000000
7.000000
5.000000
6.250000
5.000000
5.250000
6.000000
5.500000
7.000000
4.750000
7.000000
3.750000
6.000000
3.500000
8.000000
4.000000
8.000000
.000000
The Information of Supports
IS
VS
.000000
.000000
171
.000000
172
.000000
Loading Case 1
The Loadings at Joints
NLJ=
9
joint
FX
FY
.000000
-12.000000
.000000
-5.000000
.000000
-5.000000
.000000
-5.000000
.000000
-5.000000
.000000
-5.000000
.000000
-5.000000
.000000
-5.000000
.000000
-12.000000
The Loadings at Members
NLM=
0
The Results of Calculation
FM .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000
The Joint Displacements
joint
u
v
rotation
-5.714286E-22
-2.950000E-21
-5.676597E-05
1.682251E-04
-1.625000E-04
-1.236830E-04
1.583218E-04
-2.705629E-04
-3.193943E-05
1.833298E-04
-2.161644E-04
2.716851E-05
2.265671E-04
-2.809795E-04
-4.829399E-05
1.786882E-04
-2.578310E-04
2.349593E-05
1.918510E-04
-2.279964E-04
1.336072E-04
-2.384131E-04
1.857079E-18
-1.009603E-04
-1.336072E-04
-2.384131E-04
-1.918510E-04
-2.279964E-04
-1.786882E-04
-2.578310E-04
-2.265671E-04
-2.809795E-04
-1.583218E-04
-2.705629E-04
-1.833298E-04
-2.161644E-04
-1.682251E-04
-1.625000E-04
5.714286E-22
-2.950000E-21
The Terminal Forces
member
FN
1 start
19.500000
end
-19.500000
2 start
11.517511
end
-11.517511
3 start
9.375000
end
-9.375000
4 start
-7.730823
end
7.730823
5 start
-5.153882
end
5.153882
6 start
9.375000
end
-9.375000
7 start
5.000000
end
-5.000000
8 start
-5.038911
end
5.038911
9 start
10.000000
end
-10.000000
10 start
-2.576941
end
2.576941
4.762947E-05 1.067515E-04 9.122545E-19 -1.067515E-04 -4.762947E-05 -2.349593E-05 4.829399E-05 3.193943E-05 -2.716851E-05 1.236830E-04 5.676597E-05
FS
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
.000000
M .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000
11 start
1.439689
.000000
.000000
end
-1.439689
.000000
.000000
12 start
9.375000
.000000
.000000
end
-9.375000
.000000
.000000
13 start
5.000000
.000000
.000000
end
-5.000000
.000000
.000000
14 start
-3.599222
.000000
.000000
end
3.599222
.000000
.000000
15 start
9.375000
.000000
.000000
end
-9.375000
.000000
.000000
16 start
9.375000
.000000
.000000
end 10
-9.375000
.000000
.000000
17 start
-3.599222
.000000
.000000
end 11
3.599222
.000000
.000000
18 start 11
5.000000
.000000
.000000
end 10
-5.000000
.000000
.000000
19 start 10
9.375000
.000000
.000000
end 12
-9.375000
.000000
.000000
20 start 11
-2.576941
.000000
.000000
end 12
2.576941
.000000
.000000
21 start 11
1.439689
.000000
.000000
end 15
-1.439689
.000000
.000000
22 start 12
9.375000
.000000
.000000
end 13
-9.375000
.000000
.000000
23 start 15
10.000000
.000000
.000000
end 12
-10.000000
.000000
.000000
24 start 15
-5.153882
.000000
.000000
end 14
5.153882
.000000
.000000
25 start 12
-5.038911
.000000
.000000
end 14
5.038911
.000000
.000000
26 start 14
5.000000
.000000
.000000
end 13
-5.000000
.000000
.000000
27 start 13
9.375000
.000000
.000000
end 16
-9.375000
.000000
.000000
28 start 14
-7.730823
.000000
.000000
end 16
7.730823
.000000
.000000
29 start 15
11.517511
.000000
.000000
end 17
-11.517511
.000000
.000000
30 start 17
19.500000
.000000
.000000
end 16
-19.500000
.000000
.000000
钢架轴力图(其中拉力为正，压力为负)：
3.作图示连续梁的FS、M图，已知各梁截面面积A=6.5m2,惯性矩I=5.50m4，各杆E=3.45×104MPa。5分
解：该结构为一超静定结构，输入输出数据如下：
表五：3题输入数据
************************* *
* * sjl3 lxl 2011.10.24
* *
* ************************* 345e5
1 1
6.5
5.5 2
6.5
5.5 3
6.5
5.5 0
0 40
0 80
0 120
0 11
0 12
0 22
0 32
0 42
0 0 4 1
-10.5
40 2
-10.5
40 2
-320
20 3
-10.5
40
表六：3题输出数据
Input Data File Name: sjl3.txt
Output File Name: sjl3out.txt
*************************
*
*
* sjl3 lxl 2011.10.24
*
*
*
*************************
The Input Data
The General Information
E
NM
NJ
NS
NLC
3.450E+07
1
The Information of Members
member start end
A
I
6.500000E+00
5.500000E+00
6.500000E+00
5.500000E+00
6.500000E+00
5.500000E+00
The Joint Coordinates
joint
X
Y
.000000
.000000
40.000000
.000000
80.000000
.000000
120.000000
.000000
The Information of Supports
IS
VS
.000000
.000000
22
.000000
32
.000000
42
.000000
Loading Case 1
The Loadings at Joints
NLJ=
0
The Loadings at Members
NLM=
4
member type
VF
DST
-10.500000
40.000000
-10.500000
40.000000
-320.000000
20.000000
-10.500000
40.000000
The Results of Calculation
The Joint Displacements
joint
u
v
rotation
0.000000E+00
6.600000E-21
-5.480896E-05
0.000000E+00
-6.600000E-21
-3.794466E-05
0.000000E+00
-6.600000E-21
3.794466E-05
0.000000E+00
6.600000E-21
5.480896E-05
The Terminal Forces
member
FN
FS
M
1 start
.000000
144.000000
.000000
end
.000000
276.000000
-2640.000000
2 start
.000000
370.000000
2640.000000
end
.000000
370.000000
-2640.000000
3 start
.000000
276.000000
2640.000000
end
.000000
144.000000
.000000
连续梁的Fs图：
连续梁的M图：
经过了七周的水力学实验，我学到了很多，实验需要耐心地去测量一组一组的数据，还需要在实验后认真处理核对每一组数据。通过这几次的实验，我不仅学会了如何使用实验仪器，还学习到了坚定的科研精神，下面就来谈谈我在实验中遇到的一些问题，与取得一些成果。
在平面静水总压力实验中，我们通过解析法及压力图法，测出了矩形平面上的静水总压力，我发现，压强分布存在三角形分布，及梯形分布两种情况，并通过计算验证了压强分布。
在做完能量方程实验后，我发现，水头在第五测点时达到最小，总水头先除2，8点外基本处于测压管水头线之上，可以发现，实验在2，8处出现了较大的误差，可能是还未等管内液面达到稳定就开始读书，或者是管内产生的气泡没有排出。
动量方程实验实验目的为：
1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。
2、将测出的冲击力与动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。由实验的结果我发现，135度平板的实验误差较小，原因可能是因为它的流量流速较其他两组大。
我们经过比托管试验，可以看出，水流流速在水流中层最大，两边逐渐减少，在水流底部几乎为0，毕托管管头正对水流方向，才能测出流速压强，可以知道流速实验中流速有点不稳定。
在文德里及板孔实验中我们求出的文德里流量计和孔板流量计系数小于1，这一点基本符合要求，流量较小时，测出的系数较小，且与平均值相差较大，而流量较大时，系数基本处于很小的波动范围之内。
在电拟实验中，在经过长时间的测量后，以电压绘出的流网符合实验要求。 以上几个实验可以说取得了成功，得到了我们想要的结果。
在雷诺实验中，基本没有出现层流雷诺数，实验中，可能是由于测量时出现了误差，导致雷诺数偏大。
而在局部阻力系数实验中，测出的最大流量下突然扩大压管水头线，也不尽如人意。
后来的沿程阻力系数实验中绘制的沿程水头损失系数与雷诺数的对数关系曲线也有一些误差。
在水力学实验中，不管用何种测量方式所测得的数据都会含有误差，误差无论大小都会影响实验成果的精确度。但只要通过严谨的实验步骤，与仔细的处理过程，就可以大幅度减小误差。
经过了这么多次的实验，我认为要成功完成实验，就必须要严格按照实验步骤，并尽可能通过多次实验来消除误差，并且尽量避免其他因素影响。
化工原理实验报告
流体力学综合实验
姓名：
学号：
班级号：
实验日期：2016
实验成绩：
流体力学综合实验
一、实验目的：
1.
测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出λ与Re的关系曲线。
2.
观察水在管道内的流动类型。
3.
测定在一定转速下离心泵的特性曲线。
二、实验原理
1、求
λ
与Re的关系曲线
流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时存在摩擦阻力，必然会引起流体能量损耗，此损耗能量分为直管阻力损失和局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流动(如图1所示)时的阻力损失可根据伯努利方程求得。
1
1
2
以管中心线为基准面，在1、2截面间列伯努利方程:
图1
流体在1、2截面间稳定流动
2
因u1=u2，z1=z2，故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为
流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得，其表达式为
由上面两式得：
而
由此可见，摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因此分析法整理可形象地表示为
式中：-----------直管阻力损失，J/kg;
------------摩擦阻力系数;
----------直管长度和管内径，m;
---------流体流经直管的压降，Pa;
-----------流体的密度，kg/m3;
-----------流体黏度，Pa.s;
-----------流体在管内的流速，m/s;
流体在一段水平等管径管内流动时，测出一定流量下流体流经这段管路所产生的压降，即可算得。两截面压差由差压传感器测得;流量由涡轮流量计测得，其值除以管道截面积即可求得流体平均流速。在已知管径和平均流速的情况下，测定流体温度，确定流体的密度和黏度，则可求出雷诺数，从而关联出流体流过水平直管的摩擦系数与雷诺数的关系曲线图。
2、求离心泵的特性曲线
三、实验流程图
流体力学实验流程示意图
转子流量计
离心泵
压力表
真空压力表
水箱
闸阀1
闸阀2
球阀3
球阀2
球阀1
涡轮流量计
孔板流量计
∅35×2钢管
∅35×2钢管
∅35×2铜管
∅10×2钢管
四、实验操作步骤
1、求
λ
与Re的关系曲线
1)
根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用方法。
2)
打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，检查无误后按下水泵开关。
3)
打开球阀1，调节流量调节闸阀2使管内流量约为10.5，逐步减小流量，每次约减少0.5，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4后停止实验。
4)
打开球阀2，关闭球阀1，重复步骤(3)。
5)
打开球阀2和最上层钢管的阀，调节转子流量计，使流量为40，逐步减小流量，每次约减少4，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4时停止实验。完成直管阻力损失测定。
2、求离心泵的特性曲线
1)
根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用方法。
2)
打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，先关闭出口阀门，检查无误后按下水泵开关。
3)
打开球阀2，调节流量调节阀1使管内流量，先开至最大，再逐步减小流量，每次约减少1，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4后停止实验，记录9-10组数据。
4)
改变频率为35Hz，重复操作(3)，可以测定不同频率下离心泵的特性曲线。
五、实验数据记录
1、设备参数：
;
;
2、实验数据记录
1)求
λ
与Re的关系曲线
铜管湍流
钢管湍流
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
1
8.7
3.14
1
11.1
4.65
2
8.3
2.90
2
10.5
4.20
3
7.9
2.66
3
9.9
3.78
4
7.5
2.40
4
9.3
3.38
5
7.1
2.21
5
8.7
3.00
6
6.7
1.97
6
8.1
2.61
7
6.3
1.77
7
7.5
2.25
8
5.9
1.55
8
6.9
1.97
9
5.5
1.38
9
6.3
1.68
10
5.1
1.21
10
5.7
1.40
11
4.7
1.04
11
5.1
1.16
钢管层流
序号
qv(Lh)
∆p(pa)
1
40
935
2
36
701
3
32
500
4
28
402
5
24
340
6
20
290
7
16
230
8
12
165
9
8
116
10
4
58
2、求离心泵的特性曲线
30Hz离心泵数据记录
序号
流量
真空表
压力表
电机功率
1
15.65
-2200
28000
694
2
14.64
-2000
31000
666
3
13.65
-1800
37000
645
4
12.65
-1200
40000
615
5
11.62
200
42000
589
6
10.68
0
47000
565
7
9.66
100
50000
549
8
8.67
1000
51000
521
9
7.67
1500
55000
488
10
6.63
1800
59000
468
11
5.62
1800
60000
442
12
4.58
2000
67000
388
13
0.08
0.0022
0.083
166.9
35Hz离心泵数据记录
序号
流量
真空表
压力表
电机功率
1
18.27
-500
42000
1052
2
17.26
-400
48000
998
3
16.24
-300
51000
972
4
15.26
-300
56000
933
5
14.27
-200
61000
906
6
13.28
-200
65000
861
7
12.27
-200
68000
824
8
11.27
-100
71000
798
9
10.26
0
76000
758
10
9.26
-100
80000
725
11
8.26
0
82000
682
12
7.26
-100
89000
653
13
6.27
150
90000
626
14
5.26
180
100000
585
15
4.43
200
110000
528
六、典型计算
1、求
λ
与Re的关系曲线
以铜管湍流的第一组数据为例计算
T=22℃时，ρ≈997.044kg/m3
μ≈1.0×10-3Pa∙s
以管中心线为基准面，在1、2截面间列伯努利方程
P1ρ+u12+gz1=P2ρ+u22+gz2+hf
因u1=u2，z1=z2，故流体在等径管的1、2两截面间的阻力损失为
hf=∆Pρ=3.14*10001000=3.15J/kg
u=qvA=qvπ4d12=8.73600×0.0007548=3.202m/s
;
Re=duρμ=0.031×3.202×997.0440.001=98960.27
因为hf=λ∆Pρ
;
所以λ=∆Pρd1l2u2=3.15×0.0311.2×23.2022=0.01587
其他计算与此相同。
2、求离心泵的特性曲线
湍流铜管：管长L2=1.2m;管内径d2=31mm
铜管湍流
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
u(ms)
Re
λ
1
8.7
3.14
3.202
98960.27
0.01587
2
8.3
2.90
3.055
94410.37
0.01611
3
7.9
2.66
2.907
89860.48
0.01631
4
7.5
2.40
2.760
85310.58
0.01633
5
7.1
2.21
2.613
80760.68
0.01677
6
6.7
1.97
2.466
76210.78
0.01679
7
6.3
1.77
2.318
71660.89
0.01706
8
5.9
1.55
2.171
67110.99
0.01704
9
5.5
1.38
2.024
62561.09
0.01745
10
5.1
1.21
1.877
58011.19
0.01780
11
4.7
1.04
1.730
53461.3
0.01801
钢管湍流
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
u(ms)
Re
λ
1
11.1
4.65
4.085
126259.7
0.01444
2
10.5
4.20
3.864
119434.8
0.01458
3
9.9
3.78
3.643
112610
0.01476
4
9.3
3.38
3.423
105785.1
0.01495
5
8.7
3.00
3.202
98960.27
0.01517
6
8.1
2.61
2.981
92135.43
0.01522
7
7.5
2.25
2.760
85310.58
0.01530
8
6.9
1.97
2.539
78485.73
0.01583
9
6.3
1.68
2.318
71660.89
0.01620
10
5.7
1.40
2.098
64836.04
0.01649
11
5.1
1.16
1.877
58011.19
0.01706
湍流钢管：管长L3=1.2m;管内径d32=31mm
钢管层流
层流钢管：管长L1=2m;管内径d1=6mm
序号
qv(Lh)
∆p(pa)
u(ms)
Re
λ
1
40
935
0.393
2351.03
0.06084
2
36
701
0.353
2111.74
0.05631
3
32
500
0.314
1878.43
0.05083
4
28
402
0.275
1645.12
0.05338
5
24
340
0.236
1411.81
0.06145
6
20
290
0.196
1172.52
0.07547
7
16
230
0.157
939.22
0.09353
8
12
165
0.118
705.91
0.11928
9
8
116
0.079
472.60
0.18869
10
4
58
0.039
233.31
0.37737
2、离心泵的特性曲线
以第一组数据为例，n=30Hz
T=23℃时，ρ≈997.044Kg/m3
μ≈1.0×10-3Pa∙s
以水平地面为基准面，离心泵进口压力表为1-1截面，离心泵出口压力表为2-2截面，在此两截面之间列伯努利方程
P1ρg+u12g+z1+H=P2ρg+u22g+z2+Hf
因为
Hf≈0
;
所以H=
P2-P1ρg+u2-u12g+∆Z
∆Z=Z2-Z2=0.2m
;
进口直径D=50mm
;
出口直径d=40mm
u1=qvA1=qvπ4D2=15.653600×π4×0.052m/s=2.215m/s
;
u2=qvA2=qvπ4d2=15.653600×π4×0.042m/s=3.458m/s、
H=3.647mH2O
N=N电∙η电∙η传
;
η电=0.75
;
η传=0.95
N=694×0.75×0.95=494.5W
η=NtN
;
Nt=qHρg=3.647×15.65×997.044×9.81/3600W=155.26W
η=155.26494.5×100%=31.36%
序号
流量Qv(m3h)
扬程
轴功率
效率
1
15.65
3.647
494.5
31.36%
2
14.64
3.889
474.5
32.60%
3
13.65
4.440
459.6
35.83%
4
12.65
4.647
438.2
36.45%
5
11.62
4.672
419.7
35.15%
6
10.68
5.173
402.6
37.29%
7
9.66
5.439
391.2
36.49%
8
8.67
5.422
371.2
34.41%
9
7.67
5.756
347.7
34.50%
10
6.63
6.113
333.5
33.02%
11
5.62
6.197
314.9
30.04%
12
4.58
6.876
276.45
30.95%
30Hz离心泵的特性曲线
35Hz离心泵的特性曲线
序号
流量Qv(m3h)
扬程
轴功率
效率
1
18.27
5.036
749.55
33.35%
2
17.26
5.586
711.08
36.84%
3
16.24
5.833
692.55
37.16%
4
15.26
6.298
664.76
39.28%
5
14.27
6.756
645.53
40.58%
6
13.28
7.125
613.46
41.91%
7
12.27
7.394
587.10
41.99%
8
11.27
7.656
568.58
41.23%
9
10.26
8.125
540.08
41.94%
10
9.26
8.515
516.56
41.47%
11
8.26
8.684
485.93
40.11%
12
7.26
9.387
465.26
39.80%
13
6.27
9.444
446.03
36.07%
14
5.26
10.446
416.81
35.82%
15
4.43
11.455
376.20
36.65%
七、实验结果分析与讨论
1、求
λ
与Re的关系曲线
实验结果：由关系曲线可以看出，钢管层流实验中，雷诺数与摩擦阻力系数在双对数坐标中呈线性关系，摩擦阻力系数只与流动类型有关，且随雷诺数的增加而减小，而与管壁粗糙度无关;在铜管湍流与钢管湍流实验中，摩擦阻力系数随雷诺数增加而趋于一个定值，此时流体进入完全阻力平方区，摩擦阻力系数仅与管壁的相对粗糙度有关，与雷诺数的增加无关。
结果分析：实验结果基本与理论相符合，但是也存在误差，如：在钢管层流实验中，在雷诺数在1870~2000范围内，雷诺数Re增大，λ并不随Re增大而减小，反而增大。产生这种现象可能是因为在Re为1870~2000范围内时已经非常接近于湍流，导致其规律与理论出现偏差。此外，还有可能是因为设备本身存在的误差，即流量调小至一定程度时，无法保证对流量的精准调节，使结果出现误差。
减小误差的措施：a.在实验正式开始前对设备进行检查，确认设备无漏水等现象再开始实验;b.进行流量调节时，每次应以相同幅度减小c.调节好流量后，应等待3分钟，等读数稳定后再进行读数。
2、离心泵的特性曲线
实验结果：有实验数据和曲线图可以看出，扬程随流量的增加而降低，轴功率随流量的增加而升高，效率随流量的增加先升高后降低。随着转速增大，三者均增大，由实验结果可以看出，基本符合Qv'Qv=n'n、H'H=n'n2、N'N=n'n3的速度三角形关系。
结果分析：实验结果与理论规律基本符合，在转速为35Hz时结果较理想，但是在转速为30Hz时，虽然符合基本规律，但是效率明显过低。造成这种现象的主要原因是转速过低，设备存在的设备误差更大，改善方法是在较高转速下进行实验。
减小误差的方法：a.在实验正式开始前对设备进行检查，确认设备无漏水等现象再开始实验;b.进行流量调节时，每次应以相同幅度减小c.调节好流量后，应等待3分钟，等读数稳定后再进行读数。d.在转速稍高的条件下进行实验。e.读数压力表时指针摆动幅度大，应在均匀摆动时取其中间值。
六、实验思考与讨论问题
1、直管阻力产生的原因是什么?如何测定与计算?
答：流体有粘性，管壁与流体间存在摩擦阻力。用压力计测定所测流体在所测水平等径管内流动的压差,一定要水平等径，△p=ρhf就可求得直管阻力。
2、影响本实验测量准确度的原因有哪些?怎样才能测准数据?
答：管内是否混入气泡，流体流动是否稳定。排出管内气泡，改变流速后等待2~3min待流体流动稳定后记录数据。
3、水平或垂直管中，对相同直径、相同实验条件下所测出的流体的阻力损失是否相同?
答：不同，根据伯努利方程可知，垂直管高度差将影响阻力损失。
根据实验测定数据，如何确定离心泵的工作点?
答：离心泵的工作点就是离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点，此时泵给出的能量与管路输送液体所消耗的能量相等。
《土力学与基础工程》实验教案
绪论
一、土工试验的对象和作用
土工试验是对土的工程性质进行测试，并获得土的物理性指标(如密度、含水率、土粒比重等)和力学性指标(如压缩模量、抗剪强度指标等)的实验工作，从而为工程设计和施工提供可靠的参数，它是正确评价工程地质条件不可缺少的前提和依据。
土是自然界的产物，其形成过程、物质成分以及工程特性是极为复杂的，并且随其受力状态、应力历史、加载速率和排水条件等的不同而变得更加复杂。、所以，在进行各类工程项目设计和施工之前，必须对工程项目所在场地的土体进行土工试验，以充分了解和掌握土的各种物理和力学性质，从而为场地岩土工程地质条件的正确评价提供必要的依据。因此，土工试验是各类工程建设项目中首先必须解决的何题。
从土力学的发展历史及过程来看，从某种意义上也可以说土力学是土的实验力学，如库仑(Coulomb)定律、达西(Darcy)定律、普洛特(Practor))压实理论以及描述土的应力一应变关系的双曲线模型等，无一不是通过对、土的各种试验而建立起来的。因此，土工试验又为土力学理论的发展提供依据，即使在计算机及计算技术高度发达的今天，可以把土的复杂的弹塑性应力一应变关系纳人到岩土工程的变形与稳定计算中去，但是土的工程性质的正确测定对于这些计算模型的建立以及模型中参数的确定仍然是一个关键伺题。所以，土工试验在土力学的发展过程中占有相当重要的地位。
采用原位测试方法对土的工程性质进行测定，较之室内土工试验具有不少优点，原位测试方法可以避免钻孔取土时对土的扰动和取土卸荷时土样回弹等对试验结果的影响，试验结果可以直接反映原位土层的物理状态，某些不易采取原状土样的土层(如深层的砂)，只能采用原位测试的方法。但在进行原位测试时，其边界条件较为复杂。在计算分析时，有时还需作不少假定方能进行，如十字板剪切试验结果整理中的竖向和水平向抗剪强度相等的假定等，并且有些指标还不能用原位测试直接测定，如应为路径、时间效应及应变孩率等对主的性状的影响。室内土工试验由于能进行各种模拟控制试验以及进行全过程和全方位的量测和观察，在某种程度上反而能满足土的计算或研究的要求。因此，室内土工试验又是原位测试所代替不了的。
任何试验都有其一定的局限性，土工试验一样也有其局限性。其实，当土样从钻孔中取出时，就已产生两种效应使该土样偏离了实际情况，一是取土、搬运及试验切土时的机械作用扰动了土的结构，降低了土的强度;二是改变了土的应力条件，土样产生回弹膨胀。这两种效应统称为扰动，扰动使试验指标不符合原位土体的工程性状。除此以外，试样的数量也是非常有限的，一层土一般只能取几个或十几个试样，试样总体积与其所代表的土层体积相比，相差悬殊;同时，土还是各向异性的，在垂直方向上与在水平方向上，其性质指标是不相同的。而室内土工试验的应力条件是相对理想和单一化的，如固结试验是在完全侧限条件
下进行的，三轴压缩试验也仅是轴对称的，这些条件均与实际土层的受力条件不尽相符。因此，土工试验有一定的局限性，另外，土工试验成果因试验方法和试验技巧熟练程度的不同，也可能会有较大差别，这种差别在某种程度上甚至大于计算方法所引起的误差。
二、土工试验项目
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
土的含水率试验 土的密度试验 土的液限塑限试验 土的击实试验 土的渗透试验 土的压缩固结试验 土的直剪试验
实验一： 密度试验(环刀法)
一、概述
土的密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙土压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的天然密度。
二、试验方法及原理
密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法;对于易碎、难以切削的土，可用蜡封法，对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。
1.仪器设备
(1)恒质量环刀：内径6. 18cm(面积30cm2)或内径7. 98cm(面积50cm2)，高20mm，壁厚1.5mm;
(2)称量500g、最小分度值0. 1g的天平;
(3)切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。
2. 操作步骤
(1) 按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，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. 1g。
环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03 g/cm3.，并取其两次测值的算术平均值。
实验二： 含水率试验(烘干法)
一、概述
土的含水率是指土在温度105-110℃下烘到衡量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。
二、试验方法及原理
含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。烘干法是将试样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。
1.仪器设备
(1)保持温度为105110℃的自动控制电热恒温烘箱或沸水烘箱、红外烘箱、微波炉等其他能源烘箱; (2)称量200g、最小分度值0. 0lg的天平; (3)装有干燥剂的玻璃干燥缸; (4)恒质量的铝制称量盒。
2.操作步骤
(1)从土样中选取具有代表性的试样15~30g(有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g)，放人称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0. 0lg。
(2)打开盒盖，将试样和盒一起放人烘箱内，在温度105^-110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8~10h，对于砂土宜烘6~8h。对于有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下进行烘干。
(3)将烘干后的试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放人干燥器内冷却至室温。 (4)将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0. 0lg。
烘干法试验应对两个试样进行平行铡定，并取两个含水率测值的算术平均值。当含水率小于40%时，允许的平行测定差值为1%;当含水率等于、大于40%时，允许的平行测定差值为2%。
实验三： 土的液塑限试验
一、概述
界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于0. 5mm, 且有机质含量不超过5%，且宜采用天然含水率的试样，但也可采用风干试样，当试样中含有粒径大于0. 5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm的筛。
二、液限试验(圆锥仪液限试验)
液限是区分粘性土可塑状态和流动状态的界限含水率，测定土的液限主要有圆锥仪法、碟式仪法等试验方法，也可采用液塑限联合测定法测定土的液限。
圆锥仪液限试验就是将质量为76g的圆锥仪轻放在试样的表面，使其在自重作用下沉人土中，若圆锥体经过5s恰好沉人土中10 mm深度，此时试样的含水率就是液限。
1.仪器设备
(1)圆锥液限仪;
(2)称量200g,最小分度值0. 0lg的天平; (3)烘箱、干燥器;
(4)铝制称量盒、调土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹风机、孔径为0.5mm的标准筛、研钵等设备。
2.操作步骤
(1)选取具有代表性的天然含水率土样或风干土样，若土中含有较多大于0.5mm的颗粒或夹有多量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，然后再过0.5mm的筛。
(2)当采用天然含水率土样时，取代表性土样250g，将试样放在橡皮板或毛玻璃板上搅拌均匀;当采用风干土样时，取过0.5mm筛的代表性土样200g,将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，然后放人调土皿中，盖上湿布，浸润过夜。
(3)将土样用调土刀充分调拌均匀后，分层装人试样杯中，并注意土中不能留有t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。
(4)将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥仪手柄，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人土中。
(5)放锥后约经5s,锥体人土深度恰好为10 mm的圆锥环状刻度线处，此时土的含水率即为液限。 (6)若锥体人土深度超过或小于l0mm时，表示试样的含水率高于或低于液限，应该用小刀挖去沾有凡士林的土，然后将试样全部取出，放在橡皮板或毛玻璃板上，根据试样的干、湿情况，适当加纯水或边调拌边风干重新拌和，然后重复(3)~(5)试验步骤。
(7)取出锥体，用小刀挖去沾有凡士林的土，然后取锥孔附近土样约10~15g,放人称量盒内，测定其含水率。
液限试验需进行两次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值不得大于2%。
三、塑限试验(滚搓法)
塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水率，测定土的塑限的试验方法主要是滚搓法。滚搓法塑限试验就是用手在毛玻璃板上滚搓土条，当土条直径达3mm时产生裂缝并断裂，此时试样的含水率即为塑限。
1.仪器设备
(1) 200mm×300mm的毛玻璃板;
(2)分度值0. 02mm的卡尺或直径3 mm的金属丝; (3)称量200g,最小分度值0. 0lg的天平; (4)烘箱、干燥器;
(5)铝制称量盒、滴管、吹风机、孔径为0. 5mm的筛、研钵等。
2. 操作步骤
(1)取代表性天然含水率试样或过0.5 mm筛的代表性风干试样100g, 放在盛土皿中加纯水拌匀，盖上湿布，湿润静止过夜。
4 (2)将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，然后将试样捏扁，若出现裂缝，则表示其含水率已接近塑限。
(3)取接近塑限含水率的试样8~10g, 先用手捏成手指大小的土团(椭圆形或球形)，然后再放在毛玻璃板上用手掌轻轻滚搓，滚搓时应以手掌均匀施压于土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动，在任何情况下土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度，在滚搓时不得从手掌下任一边脱出。
(4)当土条搓至3 mm直径时，表面产生许多裂缝，并开始断裂，此时试样的含水率即为塑限。若土条搓至3 mm直径时，仍未产生裂缝或断裂，表示试样的含水率高于塑限;或者土条直径在大于3 mm时已开始断裂，表示试样的含水率低于塑限，都应重新取样进行试验。
(5)取直径3mm且有裂缝的土条3-5g,放人称量盒内，随即盖紧盒盖，测定土条的含水率。 塑限试验需进行两次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值不得大于2%。
四、液、塑限联合测定法
液、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥人土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥人土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为l0mm(或17mm)所对应的含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率即为塑限。
1.仪器设备
(1)液塑限联合测定仪。
(2)称量200g, 最小分度值0. 0lg的天平。
(3)烘箱、干燥器。
(4)铝制称量盒、调土刀、孔径为0. 5mm的筛、研钵、凡士林等。
2.操作步骤
(1)原则上采用天然含水率土样，但也可采用风干土样，当试样中含有粒径大于0. 5mm的土粒和杂物时，应过0. 5 mm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制成均匀膏状，放人调土皿，盖上湿布，浸润过夜。
(3)将制备好的试样用调土刀充分调拌均匀后，分层装人试样杯中，并注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，并将试样杯放在联合测定仪的升降座上。
(4)将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，然后接通电源，使电磁铁吸住圆 锥。
(5)调节零点，使屏幕上的标尺调在零位，然后转动升降旋钮，试样杯则徐徐上升，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，圆锥则在自重下沉人试样，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，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于log,放人称量盒内，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。 3. 液限和塑限确定
以含水率为横坐标、以圆锥人土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制含水率与圆锥人土深度关系曲线，如下图所示。三点应在一直线上，如图中A线。当三点不在一直线上时，通过高含水率的点与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的两个含水率，当所查得的两个含水率差值小于2%时，应以该两个含水率平均值的点(仍在圆锥下沉深度为2mm处)与高含水率的点再连一直线，如图中B线，若两个含水率的差值大于、等于2时，则应重做试验。
在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得圆锥下沉深度为17mm所对应的含水率为17mm液限;查得圆锥下沉深度为l0mm所对应的含水率为l0mm液限;查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限，取值以百分数表示，准确至0.1%。
实验四 击实试验
一、 概述
本实验的目的是用击实仪在一定击实次数下测定土的最大干密度和最优含水量,借以了解土的压实性质。
本实验采用南实处型击实仪，此仪器适用于粒径小于5毫米的土粒，如粒径大于5毫米的土粒重量介于总土量的3—30%时,允许以本仪器用粒径小于5毫米的土料进行实验,但应对实验结果进行校正,如粒径大于5毫米的土粒重量小于总量的30%时,可以不加校正.
二、试验设备、方法与原理 1.仪器设备
(1)击筒容量为1000立方厘米, 锤重2.5公斤,南实处型落距为460毫米. (2)天平:感量0.01克. (3)台秤:称重10公斤,感量1克. (4)筛:孔径5毫米. (5)其它:推土器,削土刀,称量盒,搪瓷盘,水喷水器,碎土设备和少量轻机油. 2. 操作步骤
(1)将具有代表性的风干土样,或在低于60ºC摄氏度温度下烘干的土样,或天然含水量低于塑限可以碾散过筛的土样,放在橡皮板上用木碾碾散,过5毫米筛后备用(本步骤由实验室完成). (2)参照土的塑限,估计其最佳含水量0p,预定至少五个不同含水量,使各含水量依次相差约2%,且其中至少有二个大于和小于0p。各个预定含水量及土样原有含水量(由实验室给出),按下式计算所需的加水量: mωmω00.01(ωω0)
10.01ω0式中: mω——所需的加水质量,克。
mω0——含水量为ω0时的土质量,克。
ω——要求达到的预期含水量,%。
ω0——土样原有的含水量,%。
(3)按预定含水量制备试样。取土样约2.5千克，平铺于不吸水的平板上，用喷水设备往土样上均匀喷洒预定的水量，稍静置一段时间后，装入塑料袋内或密封于盛土器内静置备用。静置时间对高液限粘土(CH)不得少于一昼夜，对低液限粘土(CL)可酌情缩短,但不应少于12小时. (4)准备好击实筒和击锤,把击实筒固定于底板,检查各部分螺丝接头是否完好,筒与底板是否接触好,螺丝是否拧紧,击实筒底面和筒内壁需涂少许润滑油. (5)将击实筒连底板放在坚实地面上,将制备的土样分三层放入击实筒内,每装一层击实一层,每层25击.如土系用于中小型堤坝工程,则可用每层15击.每层的装土及击实方法如下: 取制备好的试样600—800克(使击实后的略高于筒高的1/3)倒入筒内,整平其表面,并用圆木板稍加压紧,按25击(或15击)击数进行击实.击实时,提起击锤与导筒顶接触(落高为460毫米)后,使其自由铅直下落,每次锤击时应挪动击锤,使锤迹均匀分布于土面.然后安装护筒,把土面刨成毛面,重复上述步骤进行第二及第三层的击实.击实后高出击实筒的余土高度不得大于10毫米. (6)用削土刀小心沿护筒内壁与土的接触面划开,转动并取下护筒(注意勿将击实筒内土样带出),齐筒顶细心削平试样,拆除底板.如试样底面超出筒外,亦应削平.然后檫净筒外壁,用台秤称出筒加土重,称重准至1克. (7)用推土器推出筒内试样,从试样中心不同位置处取两小块各约15～30克土,测定其含水量,计算
6 准至0.1%,其平行误差不得超过1%. (8)按4到7步骤进行其余含水量下土的击实和测定工作.
三、计算及制图
1.按下式计算击实后各点的干密度: d10.01
式中： d-—干密度，g/cm
3ρ-—湿密度，g/cm3
ω-—击实后测定的含水量，% 2.将测得的不同d及ω值,绘出d及ω关系曲线(即击实曲线).曲线上峰点的坐标分别为dmax和op.如不能连接成合理曲线时,应进行补点实验. 3.按下式计算饱和含水量: sat(%)(1)100% dGs式中：sat(%)--饱和含水量(%);
Gs--土粒比重;
--水的密度g/cm3。
计算几个干密度下土的饱和含水量,以干密度为纵坐标,饱和含水量为横坐标,绘制饱和曲线(见击实实验记录).
1.8击实曲线1.5151.7最大干密度1.67最优含水量20%饱和度100%密度rd克/厘米21.6171920212324
含水量 ω%
7 实验
五、渗透实验
一、概述:
渗透是水流经多孔介质的现象.若土中渗透水流呈层流状态,则渗透速度与水力坡降成正比.当水力坡降等于1时的渗透速度,称为土的渗透系数. 本次实验是在室内南55型渗透仪测定粘性土的渗透系数,渗透系数是估算渗流量,饱和条件下土工建筑物与地基内的渗水流速,以及选择筑坝土料的重要指标.
二、试验设备、方法与原理
1.仪器设备
(1)渗透仪
(2)无空气水
(3)量筒: 容量100立方厘米,精度1立方厘米
(4)其他: 秒表,温度计,凡士林,修土刀等
2. 操作步骤
(1)按工程需要,取原状土或制备成所需状态的扰动土样,按前述容重实验中环刀取土的方法操作,修平环刀上下土样突出的部分,但不得用刀在土样两端反复涂抹,切削试样时应根据要求将环刀刃口垂直或平行于土的天然层面。
(2)测定试样容重,并取削下的余土测定含水量。
(3)将容器套筒内壁涂上一薄层凡士林,然后将装有试样的环刀推入套筒,并压入止水垫圈.刮去挤出的凡士林.装好带有透水石和垫圈的上下盖,并且用螺丝拧紧,不得漏气漏水。
(4)把装好式样的容器的进水口与供水源装置连通，关止水夹。使供水瓶注满水，直至供水瓶的排气孔有水溢出时为止。
(5)把容器侧立，排气管向上，并打开排气管管夹。然后打开止水夹及进水口管夹，排除容器底部的空气，直至水中无夹带气泡溢出为止。关闭气管管夹，平放好容器。
(6)在不大于200cm水头作用下，静置某一时间，待上出水口7有水溢出后，开始测定。
(7)当采用变水头时，将水头管充水至需要高度后，关止水夹5(2)，开动秒表，同时测记起始水头h1，经过时间t后再测记终了水头h2(每次测定的水头差应大于10厘米)。如此连续测记2～3次后，再使水头管水位回升至需要高度，再连续测记数次，前后需6次以上，试验终止①，同时测记试验开始时与终止的水温。
(8)当采用常水头时打开5(1)、5(2)、5(3)止水夹，开动秒表，同时用量筒接取出水口7处
3时间t的渗水量，并测记水头h及水温TºC,如此重复测记6次以上，每次定的水量，应不少于5.0cm。
三、计算及制图
1.按下式计算渗透系数: KT2.20 或
KThaL log1(变水头)Ath2QL(常水头)
Aht注：①每次测定的水头应大于10厘米.对较粘的试样或较密实的试样,测记时间可能长,为避免测试过程中水温变化较大,影响实验结果,规定每测试一次,应在3～4小时内完成.如不能满足上述要求,可加大作用水头或改用负压法. 测试时,如发现水流过快,应检查试样及容器漏水或试样集中渗流现象.有,则应重新制样,安装. 式中: KT-水温TºC时的土的渗透系数,厘米/秒;
8 a-测压管的断面积,平方厘米; A-试样的断面积,平方厘米; L-试样长度,厘米; t-水头自h1降到h2所经的时间,秒; h1-测压管中开始水头,厘米;
h2-测压管中终了水头,厘米; Q-时间t内的渗透流量,立方厘米; h-常水头,厘米. 2.按下述公式计算水温10ºC时的渗透系数.以10ºC为标准是由于地下水渗流的温度在10ºC右,选它做标准是为了符合实际渗透情况. K10KtT 10式中: K10-水温为10ºC时土的渗透系数,厘米/秒; KT-水温为TºC时土的渗透系数,厘米/秒; T-TºC时水的动力粘滞系数，克秒/平方厘米; 10-10ºC时水的动力粘滞系数,克秒/平方厘米. T比值与温度的关系见表5—1. 10 3.取测得的六个(或四个)渗透系数较接近的数个求其算术平均值.
实验六： 土的压缩、固结试验
一、概述
标准固结试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后在侧限与轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形，且试样在每级压力下的固结稳定时间为24h。
二、试验方法与原理 1. 仪器设备
(1) 固结容器。由环刀、护环、透水板、加压上盖等组成，土样面积30cm2或50cm2，高
度2cm。
(2)加荷设备。可采用量程为5～l0kN的杠杆式、磅秤式或气压式等加荷设备。
(3) 变形量测设备。可采用最大量程l0mm, 最小分度值0.0lmm的百分表，也可采用一准确度为全量程0. 2%的位移传感器及数字显示仪表或计算机。
(4)毛玻璃板、圆玻璃片、滤纸、切土刀、钢丝锯和凡士林或硅油等。
2.试验步骤
(1)按工程需要选择面积为30cm，或50cm的切土环刀，环刀内侧涂上一层薄薄的凡士林或硅油，刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原状土样时应按天然状态时垂直方向一致。
(2)小心地边压边削，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(软土)或用修土刀(较硬的土或硬土),将环刀两端余土修平，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湿润的滤纸，再用提环螺丝将导环置于固结容器，然后放上透水石和传压活塞以及定向钢球。
(5) 将装有土样的固结容器，准确地放在加荷横梁的中心，如杠杆式固结仪，应调整杠杆平衡，为保证试样与容器上下各部件之间接触良好，应施加1kPa预压荷载;如采用气压式压缩仪，可按规定调节气压力，使之平衡，同时使各部件之间密合。
(6) 调整百分表或位移传感器至“0”读数，并按工程需要确定加压等级、测定项目以及试验方法。
(7)加压等级可采用12. 5kPa，25kPa，50kPa，l00kPa,200kPa，400kPa,800kPa，1600kPa和3200kPa。第一级压力的大小视土的软硬程度，分别采用12. 5kPa, 25kPa或50kPa;最后一级压力应大于土层的自重应力与附加应力之和，或大于上覆土层的计算压力100-200kPa, 但最大压力不应小于400kPa。
(8)当需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1,可采用0. 5或0.25.最后一级压力应使测得的e-lgp曲线下段出现直线段。对于超固结土，应采用卸压、再加压方法来评价其再压缩特性。
(9) 当需要做回弹试验时，回弹荷重可由超过自重应力或超过先期固结压力的下一级荷重依次卸压至25kPa，然后再依次加荷，一直加至最后一级荷重为止。卸压后的回弹稳定标准与加压相同，即每次卸压后24h测定试样的回弹量。但对于再加荷时间，因考虑到固结已完成，稳定较快，因此可采用12h或更短的时间。
(10)对于饱和试样，在试样受第一级荷重后，应立即向固结容器的水槽中注水浸没试样，而对于非饱和土样，须用湿棉纱或湿海绵覆盖于加压盖板四周，避免水分蒸发。
(11) 当需要预估建筑物对于时间与沉降的关系，需要测定竖向固结系数CV，或对于层理构造明显的软土需测定水平向固结系数CH时，应在某一级荷重下测定时间与试样高度变化的关系。读数时间为6s, 15s, lmin, 2. 25min, 4min，6. 25min，9min，12. 25min，16min,20. 25min，25min，30. 25min，36min，42.25min，49min，64min，100min，200min，400min，23h,24h,直至稳定为止。当测定CH时，需具备水平向固结的径向多孔环，环的内壁与土样之间应贴有滤纸。
(12)当不需要测定沉降速率时，则施加每级压力后24h测定试样高度变化作为稳定标准;只需测定压缩系数的试样，施加每级压力后，每小时变形达0. 0lmm时，测定试样高度变化作为稳定标准。
10 (13)当试验结束时，应先排除固结容器内水分，然后拆除容器内各部件，取出带环刀的土样，必要时，揩干试样两端和环刀外壁上的水分，测定试验后的密度和含水率。
实验七： 直剪试验
一、概述
直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，简称直剪试验，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，测得试样破坏时的剪应力τ, 然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ甲和粘聚力c。
二、试验方法
直接剪切试验一般可分为慢剪、固结快剪和快剪三种试验方法。
1. 慢剪试验。先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定(变形稳定标准为每小时变形不大于0.005mm)，再以小于每分钟0.02mm的剪切速率缓慢施加水平剪应力，在施加剪应力的过程中，使土样内始终不产生孔隙水压力，用几个土样在不同垂直压力下进行剪切，将得到有效应力抗剪强度参数φs、cs，但历时较长，剪切破坏时间可按下式估算
tf =50t50 式中 tf —达到破坏所经历的时间;
t50 —固结度达到50%的时间。
2. 固结快剪试验。先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定，再以每分钟0.8mm的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3 ~ 5min内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力，用几个土样在不同垂直压力下进行慢剪，便能求得抗剪强度参数值φcq、ccq，其值称为总应力法抗剪强度参数。
3.快剪试验。采用原状土样尽量接近现场情况，以每分钟0.8mm的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3~5min内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。这种方法将使粒间有效应力维持原状，不受试验外力的影响，但由于这种粒间有效应力的数值无法求得，所以试验结果只能求得(σtan φq + cq)的混合值。快速法适用于测定粘性土天然强度，但φq角将会偏大。
三、仪器设备
1. 直剪仪。采用应变控制式直接剪切仪。
2. 测力计。采用应变圈，量表为百分表或位移传感器。
3.环刀。内径6.18cm, 高2.0cm。
4.其它。切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、圆玻璃片以及润滑油等。
四、操作步骤
1. 对准剪切盒的上下盒，插人固定销钉，在下盒内放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。
2. 将盛有试样的环刀，平口向下、刀口向上，对准剪切盒的上盒，在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块，然后将试样通过透水石徐徐压人剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压活塞及加压框架。
3. 取不少于4个试样，并分别施加不同的垂直压力，其压力大小根据工程实际和土的软硬程度而定，一般可按25kPa，50kPa，100kPa，200kPa，300kPa,400kPa，600kPa„施加，加荷时应轻轻加上，但必须注意，如土质松软，为防止试样被挤出，应分级施加。
4. 若试样是饱和试样，则在施加垂直压力5min后，向剪切盒内注满水;若试样是非饱和土试样，不必注水，但应在加压板周围包以湿棉纱，以防止水分蒸发。
5. 当在试样上施加垂直压力后，若每小时垂直变形不大于0.005mm, 则认为试样已达到固结稳定。 6. 试样达到固结稳定后，安装测力计，徐徐转动手轮，使上盒前端的钢珠恰与测力计接触，测记测力计初读数。
7. 松开外面四只螺杆，拔去里面固定销钉，然后开动电动机，使应变圈受压，观察测力计的读数，它将随下盒位移的增大而增大，当测力计读数不再增加或开始倒退时，即出现峰值，认为试样已破坏，记下破坏值，并继续剪切至位移为4mm时停机;当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。
8. 剪切结束后，卸去剪切力和垂直压力，取出试样，并测定试样的含水率。
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