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技能测试——土工试验总结
一、测试目的土工试验是《土力学与基础工程》课程教学的重要组成部分。通过该内容的测试，使同学们进一步加深对本门课程基本概念的理解，培养学生的理论结合实际、自己动手解决实际问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。
二、测试内容及要求 1试验项目： 直接剪切试验 2试验目的：
测定土的抗剪强度指标（土的内摩擦角与粘聚力），用于分析地基稳定性、计算地基承载力与挡土墙上的土压力等。3试验方法：
快剪 4试验仪器：
应变控制式直接剪切仪 5试验要求：
由指导老师提供土样，每组（5名学生）学生按照《土工试验规程》规定的试验步骤在2个小时内完成该试验。
6试验成果：给出试验报告（格式，见附录1），该报告包括：
（1）写出试验步骤
（2）计算每个试样在一定垂直压力下的抗剪强度（f）：
fC0Rmax（kPa）
式中
C0－—量力环校正系数，kPa/0.01mm，由实验仪器确定。
（3）以土的抗剪强度为纵坐标、垂直压力为横坐标，绘制关系曲线（即库仑强度线），最终确定土样的内摩擦角和粘聚力c。（4）试验总结
7、评分标准：
(1)试验步骤和结论正确，试验报告整理规范，对试验过程中出现的问题能够独自应对自如，正确处理。同时，能够根据已有理论知识，判断试验结果是否正确（优秀）；
(2)试验步骤和结论基本正确，试验报告书写整齐，对试验过程中出现的问题能够在指导老师的帮助下解决。（合格）；(3)操作步骤不正确，实验结论不正确（不合格）。
三、测试成果总结
《土力学与基础工程》是一门理论性和实践性都很强的专业基础课，也是一门综合性的技术基础学科，它不仅需要扎实的理论知识做基础，更需要很强的动手实践能力、分析解决问题的能力。高校是为社会培养人才的摇篮，教育教学培养出来的人才应该具备尽快融入社会、适应社会的专业水平和综合素质。高校实验室是培养高层次人才和开展科学研究的重要基地。在西方发达国家，学校对培养学生的动手能力是十分重视的，这一问题近年来也越来越受到我国教育界人士的广泛重视。在课堂教学和理论教学中，许多理论知识和技术方法只有通过实际验证才能加深理解并真正掌握。实验就是使学生加深理解所学基础知识，掌握各类土体力学性能指标、物理测试方法的基本原理和适用范围；具有实验数据处理和误差分析能力；得到基本实验技能的训练与分析能力的训练，使学生初步掌握土工试验的基本方法，具有初步独立分析问题、解决问题的能力，对专业知识得到融会贯通的认识和掌握，加深对理论知识的理解。
本次技能测试选择的直剪试验，目的是测试土在抵抗剪切破坏时的极限强度——抗剪强度，是土体力学性质的一个重要指标，对实际工程施工过程具有非常重要的指导意义。选择直剪试验的目的，就是为了巩固学生在课堂学习中关于抗剪强度的相关概念和专业知识，同时加强学生的动手能力、团队协作能力、分析问题、解决问题的能力。
1、试验过程
本次直接剪切试验用到的土样是非常常见的普通砂土，也是实际工程常见的施工对象。选择无粘性的砂土进行试验，也是作为学生在大三时进行的粘性土的直剪试验的补充和对比，让土木工程专业的学生对不同土体的抗剪强度有一个全面的认识。
（1）由指导老师对学生进行分组、分工；
（2）指导老师提供每组一份无粘性的砂土土样用于试验；（3）学生根据大三时所学的对粘性土的直剪试验方法进行试验；（4）学生的试验过程：
① 制备土样。将剪力盒上、下盒对准，插入剪力盒的销钉，旋紧固定，在剪力盒下方透水石表面垫一层石蜡纸，蜡纸上方再覆盖一层滤纸，保护土体不致过分松散；
② 试样装好后，将剪力盒安装到剪力仪的滑道处，转动前后两个旋钮，使上盒前端与测力计接触。，顺次加上加压盖、加压框架（加压框架的加压头位置对准加压盖凹槽）；
③ 根据试验设计施加垂直压力：50kPa、100kPa、200kPa、400 kPa； ④ 施加垂直荷载后，立即拔去销钉，将百分表调零，开动秒表，以1.2mm/min的速率剪切土样。手轮每分钟6转，根据试样情况最多30转，使土样在3-5min内剪坏。手轮每转一圈，同时测记百分表读数。
⑤ 剪切结束后，退去剪切盒垂直压力，取出土样，重新安装第二个试样，进行下一级实验，直至实验结束。
⑥ 实验结束后，将仪器及取土工具清洗干净，放回原位。
（5）指导老师在学生试验的过程中，随时观察学生的操作方法，对于出现错误的地方及时指出，让同学自己找出错误、出现错误的原因以及相应的解决方法。
2、试验成果总结
通过本次直剪试验的学生技能测试，取得了预期的效果。有效地锻炼了学生的动手能力、对理论知识的进一步巩固和感性认识、提高了学生积极分析问题、解决问题的能力。
（1）学生在试验操作过程中，开始转动手轮对土体实施剪切的时候，经常忘了拔除固定剪力盒的销钉，直接导致试验的失败，甚至可能引起试验仪器的损伤。这主要是由于学生对于试验的原理还没有完全理解，待指导老师对同学们的错误及时提出，并对错误原因引导学生做出分析后，问题很快得到了解决。
（2）学生在装土样的过程中，出现了上、下两片透水石均装在了下盒的情况，这就直接导致了土样没有装在剪力盒的正中心位置，在进行试验时实测的其实是土样与透水石之间的摩擦力，而非对土体的剪切力。待老师引导同学们分析问题的原因后，也得到了解决和注意。
（3）在实验做完后，根据不同等级的垂直应力和测出对应的抗剪强度确定的四个点应该在同一条直线上，直线在Y轴的截距即为土体的粘聚力，直线的斜率为土体内摩擦角的正切值。但是，同学们最后整理的试验结果做出的四点往往不在一条直线上，说明了试验过程中出现了一定的误差。指导同学们自主思考，分析试验中可能出现较大误差的原因。其实误差出现的主要原因往往集中在同学们转动手轮较快且转动不均匀，导致土体的剪切过程不连续。
（4）在试验成果整理过程中，因为学生之前做的是粘性土的试验，反映土体抗剪强度的两个指标粘聚力和内摩擦角，应与本次无粘性的砂土试验有很大的区别。经典的表达式就是库伦定律τ=σtanυ+c，其中，对于黏性土，c不为0，对于砂土，c为0。实测内摩擦角的意义在于力学上理解为块体在斜面上的临界自稳角，在这个角度内，块体是稳定的；大于这个角度，块体就会产生滑动。利用这个原理，可以分析边坡的稳定性。让同学们理解了实验室内的物理试验对于工程实践的指导意义。
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