土工实验报告(河海大学) - 图文 下载本文

土工试验报告

学号:0330502027 姓名:胡 昕

共振柱试验

一、试验目的:

测定小应变(10~10)情况下动力参数G、D及其与?之间的关系曲线。

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二、试验原理:

圆柱形试样与激振器共同封闭在压力室内,先施加静力,固结稳定后,再在试样的一端施加扭转

激振力,改变其振动频率,可测得试样的共振频率,并根据试样的几何尺寸及端部支承条件,按下式计算压缩模量E与剪切模量G: E??V?2G??Vs2

其中: ?:土样密度 V?:压缩功率 Vs:扭转功率

土体在应力作用下共振,振幅达到最大。由共振频率、试样尺寸和两端的约束条件确定弹性波在试样中的传播速度,计算试样的G。

1.对于一端固定,一端自由的土样,其频率方程为:

FtgF?I0 IIt:自由端集中力总的转动惯量 I0:试样本身转动惯量

F?2?fnhc fn:共振频率(Hz) hc: 试样高度(cm) VsVs?G/P G:剪切模量

?2?fnhc?由上面三式可得 G????

F??剪应变:??2d? d :试样直径 θ:试样扭转角J:对数衰减率 : 3hcJ?A1lnn NAn?1阻尼比 D?1? 2?2.对于一端固定,一端弹簧阻尼支承

轴向压力不等于侧向压力下试验,轴向加压装置对试样振动的阻尼作用不能忽略不计,所以,常用共振柱把激振器随试样扭转的附加质力,作为有弹簧与阻尼器支承,Ks为弹簧系数,Kd为阻尼系数

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土工试验报告

学号:0330502027 姓名:胡 昕

FtgF?I0??f?2?0It?1???f??????n???

f0:空机频率

It>>I0,F=tgF

2222 G?4??hcIt(f0?f0)/I0

J?A1lnn NAn?1 D?1[?s(1?s)?s?0] 2??s:对数衰减率 S:能量比

IS?tI0?f0F??f??f02???f2?f2 ?02 ??Ad(空机时) 3d1hcA:传感器距轴心d1处的位移峰值 d0:试样直径

d1:速度或加速度传感器距轴心位置

三、试验仪器:

1.TC—158型主机(垂直,扭剪力加荷装置); 2.压力源(正、负压力、空压机真空泵); 压力控制系统;

电气控制系统量测系统。

四、试验步骤:

1.制样,用无粘性土m=316.1g,D=5cm,H=10cm,

2.试样制成后,将激振驱动系统通过加压活塞与试样帽刚性连接。施加固结压力使试样固结。

3.选定一最小的输出电流给电磁激振器,使试样能在低应变范围内产生振动,同时调节信号发生器的输出频率,观察示波器图形,如呈现一垂直与水平轴的椭圆,则激振系统与试样产生共振,记录共振频率及放大器的峰值电压,用于计算振动幅值。然后由光线示波器的接触开关,自动切断激振器的电流,同时记录试样自由衰减运动的振动幅值和时间的关系曲线。

加大一级输出电流,重复上述过程1~3,又可测得另一共振时的各个数据,直到试样不再响应共振为止。

五、试验成果整理及分析:

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土工试验报告

学号:0330502027 姓名:胡 昕

4?2?hc2It(fn2?f02)Ad G? ??

I03d1hc hc=10cm It=28.4kgcm

2

d1=5cm D=5cm f0=18HZ,

f021??s(1?S)?S?0? ?0?0.25 S?22 D?2?fn?f01.共振柱试验记录表格:

共振柱试验记录表格重量 316.1g 高×直径 5×10cm2 ρ=1.61 g/cm3 d1=5cmIt=28.4Kg/cm I0=md0/8=987.21×10 Kg/cm系统共振柱频率ft(Hz)68.367.365.2655957.757.3传感器位移(DX)10E-1(mm)0.0150.040.10.1450.350.460.2922-32 f0=18Hz δ0=0.25γ(10-5)0.51.333.334.8311.6715.339.67序号1234567

G (kg/cm2)79.0076.8971.8171.1057.5454.7754.112.绘制G?lg?、D?lg?关系曲线

G(Kg/cm2)90.0080.0070.0060.0050.0040.000.000001lgγ0.000010.0001G-lgγ关系曲线0.001

本次试验未得到振幅衰减曲线,故无法求得与上数据相对应的对数衰减率δ及阻尼比D及D-lgγ曲线.而采用另一实测振动衰减曲线,以说明对数衰减率δ及阻尼比D计算方法.

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学号:0330502027 姓名:胡 昕

振幅A50250-25-50

由上振幅衰减曲线可测得相邻振幅An及An+1,再根据公式 J?振幅衰减曲线(根据实测曲线另绘)时间A1lnn NAn?1求出对数衰减率J即δ=0.0927,再由

f021 D???s(1?S)?S?0? ?0?0.25 S?22

2?fn?f0求出相应的阻尼比D.

3.试验误差分析:

考虑仪器本身变形力,对剪切变形有影响;

在G-lgγ关系曲线中,最后一点偏离趋势线较远,应属测量误差. 由共振柱可计算得到剪切模量G,并可根据G求出弹性模量E.

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学号:0330502027 姓名:胡 昕

击实试验

实验目的

研究非饱和粘性土在一定击实功作用下,不同含水量时的干密度变化规律。用以确定土体的最大干密度和它对应的最优含水量,为工程设计提供初步的填筑标准。

试验原理

土体击实过程中,随着击实功的增加,体积不断地减小。对于非饱和土,在一定击实作用下,当含水量很低时,土粒间的水主要为吸着水,土粒间引力较大,在外力作用下,由于吸着水能承受剪应力的作用,使土的骨架不易变形,因而击实困难,相应的干密度较小;随着含水量的增加,吸着水膜变厚,粒间引力减小,土体容易击实,相应的干密度增加;当土体的含水量接近饱和含水量时,土样内出现大量的自由水和封闭气体,外力功大部分变成孔隙应力,因而土粒受到的有效击实功减小,干密度降低。对于细粒饱和土,由于渗透系数小,在击实过程中来不及排水,故认为是不可击实的。

试验仪器

击实仪,推土器,台秤和其它有关设备

试验步骤

试样制备

取代表性土样20kg,风干碾碎,过3mm筛,将筛下的土样拌匀,并测定土样 的风干含水量ω0。据土的最优含水量略低于塑限的经验,由塑限预估最优含水量。选择五个含水量制备5份试样,每份试样质量5kg,各试样间含水量相差2-3%。 加入需要的水拌和均匀后,密封静止一昼夜后备用; 2.击实

将击实筒内壁涂一层凡士林或润滑油,固定在击实仪刚性底版上,装好护筒。按规定轻性击实仪份三层击实,每层装入试样600-800g,分层击25击。每层击实后的高度不超过理论高度5mm,最后余高应小于6mm。

3.拆除护筒,用刀修平击实筒顶部的试样。拆除底版,试样底部若超出筒外,也应修平,擦净筒外壁,称筒+试样总质量,估读至1g。计算出试样的湿密度;

4.用推土器将试样从筒中推出,在试样中心取两块代表性土样测定含水量,当两个含水量值相差小于2%时,计算得到试样平均含水量,计算试样的干密度;

5.重复步骤2-4,对不同含水量试样依次进行击实试验,得到各试样的湿密度、含水量,计算得到干密度。

6.画出击实曲线,得到最大干密度ρdmax和对应的最优含水量ωop。

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