室外土壤力學試驗
室外土壤力學試驗
試驗一,土壤之濕單位重,含水量及乾單位重試驗報告
摘要
本試驗中,是測定土壤之濕單位重,含水量及乾單位重,依照CNS5091(3090),
ASTMD2216-92來進行試驗,用薄管取之土樣來至於土木工程系後的土壤,所有的試
驗過程,依據試驗規範,並無錯誤,所得的土壤之濕單位重γm=1.729(g/cm3),含
水量w=15.70%,乾單位重γd=1.49(g/cm3),試驗結果的數據,可提供土壤之一般
參數,作為工程套用參考數據.
班級:進四技土木三甲
學號:98902107
姓名:張育碩
指導教授:楊全成教授
助教:李易升助教
繳交日期:2002.10.22
評分□
土壤力學試驗
張育碩
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試驗一土壤之濕單位重,含水量及乾單位重試驗
壹,試驗目的:
求土壤之濕單位重γm,含水量w及乾單位重γd三個參數,以配合試驗二土粒比重Gs
試驗計算孔隙比e,孔隙率n及飽和度S.提供土壤之一般參數,作為工程套用參考之依據.
貳,試驗說明:
土樣之來源有二,一為原狀土樣,另一為重模土樣.原狀土樣一般系於鑽探時用薄壁
鋼管取出者,亦可用取樣木箱,於工地開挖試坑而取得,學生實習可以用長15公分之薄管,
於校園地表面上,去除雜草放置薄管,其上墊木樁,用鐵鎚輕擊,而取得土樣.重模土樣系
指土壤在某一含水量下,孔隙比,單位重固定,在試驗室模造出之土,可用試驗十二之夯實
設備夯實或用雙端靜力壓實模壓實土樣而得之.
土壤之天然性質包括含水量w,孔隙比e,孔隙率n,飽和度S,土粒比重Gs與單位重
γ.可由土壤柱狀圖中之重量(W)與體積(V)間之關係而定義以上之幾個土壤天然性質,土壤
柱狀圖如圖1-1所示.
圖1-1土壤柱狀圖[8]
其中有關之參數符號規定如下:
V=土壤之總體積.W=土壤之總重量.
Va=空氣之體積.Wa=空氣之重量.(≈0)
Vw=水之體積.Ww=水之重量.
Vs=土粒之體積.Ws=土粒之重量.
Vv=孔隙之體積.
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◎基本定義:
(1)含水量(WaterContent)w
土壤內所含水之重量(Ww)與土粒之重量(Ws)比值稱為含水量,通常以百分比表示之.
(0%≤w≤∞%)
Ww
w=———×100%
Ws
(2)容積單位重(BulkUnitWeight)γm
土壤之總重量(W)與土壤之總體積(V)比值稱為容積單位重,即總單位體積重,簡稱總單
位重,一般常稱濕(土)單位重.
W
γm=———
V
Gs+Se
γm=—————γw
1+e
(3)乾單位重(DryUnitWeight)γd
土壤內所含土粒之重量(W)與土壤之總體積(V)比值稱為乾土單位體積重,簡稱乾單位
重.
Ws
γd=————
V
Gsγm
γd=————γw=—————(S=0%)
1+e(1+w)
為試驗之精度,所選取之土樣,如無特殊指定,土樣最少質量一表1—1所規定[1]:
表1—1土樣停留各篩直徑約10%之試樣所需之最少重量
土樣停留各篩直徑(mm)約10%之試樣最少重量,克
2.0(#40)100—200
4.75(#4)300—500
19.0(3/4")500—1000
37.5(11/2")1500—3000
75(3")5000—10000
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參,試驗儀器(參考ASTM2216-80及蔡,P.10-11):
(1)薄管.
(2)木樁.
(3)鐵鎚.
(4)小圓鍬.
(5)頂土機.
(6)磅秤或電子秤:未滿200g使用靈敏度0.01g之天平,200g—1000g使用靈敏度0.1g之
天平,大於1000g使用靈敏度1g之天平.[1]
(7)測微尺.
(8)一般土樣於恆溫烘箱(110±5℃)烘乾16hr以上,砂土通常僅需烘烤數小時,若土樣含有
石膏,礦物質或相當之有機物時,需置於60℃之恆溫烘箱烘乾,或於10mmHg之壓力下
23℃以上之溫度,以真空乾燥法除去水份.[1]
肆,試驗步驟:
(1)至工地取薄管土樣(或於試驗室製作重模土樣).
(2)稱薄管+濕土樣重,W1
(3)稱薄管重,W2
(4)得濕土樣重,W=W1-W2
(5)量薄管內徑,D
(6)量薄管高度,H
(7)求薄管體積,V=(πD2/4)H
(8)求濕單位重,γm=W/V
(9)用頂土機頂出薄管
(10)濕土於110±5℃烘箱烘乾後,稱烘乾土樣重,Ws
(11)求含水量,w=(W-Ws)/Ws×100%
(12)求乾單位重,γd=Ws/V=γm/(1+w)
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伍,試驗流程圖:
◎土壤力學試驗-流程圖◎
土壤之濕單重,含水量及乾單位重
(ASTMD2216-80)
稱薄管或實模+濕土樣重,W
1
稱薄管或夯實模重,W2
得濕土樣重,W=W
1-W2
量薄管或夯實模內徑,D
梁薄管或夯實模高度,H
求薄管或夯實模體積,V
求濕單位重,VWm/=γ
濕土烘乾後,稱烘乾土樣重,WS
(於1105℃恆溫烘箱乾)±
求含水量,
求乾單位重,
%100/)(×-=SSWWWw
)1/(/wVWmSd+==γγ
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陸,試驗記錄用表[10]:
土力()第1-1號
試樣編號No.1
薄管+濕土樣重,W1(g)1641.09
薄管重,W2(g)702.79
濕土樣重,W=W1-W2(g)938.3
薄管內徑,D(cm)7.05
薄管高度,H(cm)13.9
薄管體積,V=(πD2/4)H(cm3)542.61
濕單位重,γm=W/V(g/cm3)1.729
烘乾土樣重,Ws(g)811.00
含水量,w=(W-Ws)/Ws×100%(%)15.70
乾單位重,γd=Ws/V=γm/(1+w)(g/cm3)1.49
柒,試驗討論問題:
1.如何取得原狀土樣又如何得知濕土單位重
Ans:
(一)取樣的方式有螺旋鑽取樣,薄管取樣,排列管取樣,試坑舉樣等,本試驗是採用薄
管取樣,利用鐵制薄管和木樁橫放在薄管上,用鐵棒敲打至土壤內,在薄管取出來,在
利用試驗室儀器取出土樣.
(二)(1)至工地取薄管土樣(或於試驗室製作重模土樣).
(2)稱薄管+濕土樣重,W1
(3)稱薄管重,W2
(4)得濕土樣重,W=W1-W2
(5)量薄管內徑,D
(6)量薄管高度,H
(7)求薄管體積,V=(πD2/4)H
(8)求濕單位重,γm=W/V
土壤之總重量(W)即濕土樣重與土壤之總體積(V)即薄管體積比值稱為容積單位
重,即總單位體積重,簡稱總單位重,一般稱常稱濕(土)單位重.
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2.測定含水量,土樣最大粒徑4.76mm時,最少所需之土樣重為何
Ans:
土樣停留各篩直徑(mm)約10%之試樣最少重量,克
2.0(#40)100—200
4.75(#4)300—500
19.0(3/4")500—1000
37.5(11/2")1500—3000
75(3")5000—10000
由如上表,試驗之精度所取之土樣,則土樣停留各篩直徑(mm)約10%之試樣4.75(#4)
最少所需之土樣重為300-500克.
