单元7 土工试验
土工试验的项目较多，每个试验项目都有几个不同的试验方法，本章选择的五项试验均参照国家现行标准《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999和《土的工程分类标准》GB/50145-2007（以下简称《标准》）编制。
7.1 土的基本物理指标测定
一、试验目的
在实验室内直接测定土的密度、土粒比重、含水率三个实测指标，这三个指标称为土的三相基本试验指标。土的其它指标可以计算求得，称为换算指标。
二、试验方法
1. 测定土的密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。对于细粒土，采用环刀法；对于易破裂土和形状不规则的坚硬土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，一般用灌水法或灌砂法。
2. 根据土粒径的不同，土粒比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法和虹吸筒法。对于粒径小于5mm的各类土，采用比重瓶法；对于粒径等于大于5mm的各类土，且其中粒径大于20mm的土质量小于总土质量的10％时，采用浮称法；对于粒径等于大于5mm的各类土，其中粒径大于20mm的土质量等于大于总土质量的10％时，采用虹吸筒法试验。
3. 含水率试验可分别采用烘干法、酒精燃烧法、炒干法、比重法等。
三、密度试验——环刀法
1.仪器设备
环刀；天平，感量0.1g；切土刀；推土器；游标卡尺；凡士林等。
2.试验步骤
(1) 用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的容积V(cm3)。
(2) 称环刀的质量m1，准确至0.1g。
(3) 在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，刃口向下放在试样上。
(4) 用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下压，边压边削，到土样伸出环刀上部为止，削去环刀两端余土，使与环刀口面齐平。把削下的土样做含水率试验。
(5) 擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量m 2，准确至0.1g 。 (6) 用推土器将试样从环刀中推出。
(7) 本试验应进行二次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/ cm 3,取两次测定的算术平均值。
3.成果整理
(1) 按式（7—1）计算土的湿密度：
()021m m V ρ=- （7—1）
式中：ρ0 —— 土的湿密度（g/ cm 3），准确到0.01 g/ cm 3；
m 1 —— 环刀的质量（g ）； m 2 —— 环刀加土的质量（g ）； V —— 环刀容积V (cm 3)。
(2) 按式（7—2）计算土的干密度：
()0010.01d w ρρ=+ （7—2）
式中：ρd —— 土的干密度（g/ cm 3）；
w 0 —— 土的含水率（%）。 (3) 填写试验记录。格式见表7-1。
表7-1 密度试验记录（环刀法）
试验日期 试验者 计算者 校核者
4.注意事项
(1) 操作要快，动作细心，以避免土样被扰动、破坏结构及水分蒸发。 (2) 环刀方向要正、要垂直，加力适当。
(3) 边压边削的时候，切土刀要向外倾斜，以免把环刀下面的土样削空。
四、土粒比重试验——比重瓶法
1.仪器设备
烘箱；比重瓶，容积100mL ；天平，感量0.001g ；恒温水槽；电砂浴；温度计；孔径5mm 的筛；其它：匙、漏斗、滴管、洗瓶刷、蒸馏水等。
2.试验步骤
(1) 先将洗净、烘干的比重瓶，冷却后称其质量，准确至0.001g.
(2) 称过5mm 筛并烘干后的土样 15g 装入比重瓶内，称试样和瓶的总质量，准确至0.001g 。
(3) 将纯水注入已装有干土的比重瓶中至一半处，摇动比重瓶，将瓶放在电砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂土不应少于30min ，粘土、粉土不得少于1h 。沸腾后应调节砂浴温度，比重瓶内悬液不得溢出。对砂土及含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土，采用真空抽气法排气，一个负大气压值，抽气时间不得少于1h 。
(4) 将蒸馏水注入已煮好的比重瓶至近满，待瓶内温度稳定及悬液上部澄清后，再加满蒸馏水，塞好瓶塞，使多余的水份自瓶塞毛细管中溢出。将比重瓶置于恒温槽内恒温，且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶，将瓶外水份擦干，称瓶、水、土样的总质量，准确至0.001g ，并测瓶内的水温，准确指0.5℃。
(5) 把瓶内悬液倒掉，把瓶洗干净，再注满蒸馏水，把瓶塞插上，使多余的水份自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水份擦干净，称比重瓶、水的总质量，准确至0.001g 。
(6) 本试验须进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.002g ，取两次测定的算术平均值。
3.成果整理
(1) 按式（7—3）计算土粒的比重：
)s wt d bw d bws G G m m m m =?+- （7—3）
式中：G s —— 土粒比重；
m d —— 干土的质量（g ）；
m bws —— 比重瓶、水、土样总质量（g ）；
m bw——比重瓶、水总质量（g）；
G wt——t℃时蒸馏水的比重。
(2) 填写试验记录。格式见表7-2。
表7-2 比重试验记录（比重瓶法）
试验日期试验者计算者校核者
4.注意事项
(1) 比重瓶、土样一定要完全烘干。
(2) 煮沸排气时，防止悬液溅出。
(3) 称量时比重瓶外的水份必须擦干净。
五、含水率试验——烘干法
1.仪器设备
烘箱，采用电热烘箱，温度能保持在105～110℃；天平，感量0.01g；干燥器；称量盒等。
2.试验步骤
(1) 先称称量盒的质量（m1），精确至0.01g。
(2) 取具有代表性试样15～30g，有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g，放入称量盒内，盖上盒盖，称湿土加盒总质量，精确至0.01g。
(3) 打开盒盖，将试样盒放入烘箱内，在温度105～110℃的恒温下烘干。烘干时间对粘土、粉土不得少于8小时；砂土不得少于6小时；对含有机质超过5%的土，应将温度控制在65～70℃的恒温下烘至恒量。
(4) 将烘干后的试样盒取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却至室温，称盒加干土质量，精确至0.01g。
(5) 本项试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值需满足以下要求：当含水率小于40％时，允许平行差值为1％；当含水率等于、大于40％时，允许平行差值为2％；对层状和网状构造的冻土不大于3％。当满足上述要求时，含水率取两次测值的算术平均值，以百分数表示。
3.成果整理
(1) 按式（7—4）计算含水率：
()001100d w m m =-? （7—4）
式中：w 0 —— 含水率（％）；
m 0 ——湿土质量（g ）； m d ——干土质量（g ）。
(2) 填写试验记录。格式见表7-3。
表7-3 含水率试验记录
试验日期 试验者 计算者 校核者
4.注意事项
(1) 测定含水率时动作要快，以避免土样的水分蒸发。 (2) 应取具有代表性的土样进行试验。
(3) 称量盒要保持干燥，注意称量盒的盒体和盒盖要对号。
(4) 烘干、冷却由于时间较长，由实验室完成，同学另找时间来称盒加干土质量。
7.2 粘性土的液限、塑限试验
一、试验目的
细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试验是测定细粒土的液限和塑限含水率，用作计算土的塑性指数和液性指数，按塑性指数或塑性图对粘性土进行分类，并可结合土体的原始孔隙比来评价粘性土地基的承载能力。
二、试验方法
土的界限含水率试验方法有：液、塑限联合测定法，碟式仪液限试验和滚搓
法塑限试验等。滚搓法试验缺点主要是标准不易掌握，人为因素影响较大，对低塑性土影响尤甚，往往得出偏大结果；因该法简便易行，常与碟式仪液限试验配套，现仍列入《标准》。
三、塑限试验——滚搓法
1.仪器设备
毛玻璃板，200mm *300mm ；卡尺，分度值0.02mm 。
(1) 选取具有代表性的天然含水率或风干土样，若土中含有较多大于0.5mm 的颗粒或夹有大量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研棒研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过0.5mm 的筛。
(2) 取过筛的土样不少于100g 放入调土碗里，加蒸馏水调拌、浸润，使其含水率接近塑限，然后用玻璃片或湿布覆盖，静止24h 备用。
(3) 先称称量盒的质量m 1。取一小块接近塑限的土样，用手捏成橄榄状，再用手掌在毛玻璃上轻轻地搓滚，滚搓时手掌的压力要均匀地施加在土条上，不得使土条在毛玻璃上无力滚动。土条长度不宜超过手掌宽度。在滚动时，不应从手掌下任一边脱出，土条在任何情况下，不得产生中空现象。
(4) 当土条搓至直径为3mm 时，土条产生裂缝，并开始断裂，此时土中含水率即为塑限含水率。当土条直径搓至3mm 仍未发生裂缝或断裂，表示土的含水率高于塑限；若土条直径搓至大于3mm 时就产生裂缝或断裂，则表示含水率低于塑限。在这两种情况下，都应对土样重新进行调制后再进行试验，直至合格为止。
(5) 取滚搓合格的土条放入称量盒中，随即盖紧盒盖，待收集3～5g 合格的土条后称盒加湿土质量。把土样烘干后再称盒加干土质量。测定土条含水率。
(6) 本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于2％，取两次测定的算术平均值
3.成果整理
(1) 按式（7—5）计算含水率：
()001100d w m m =-? （7—5）
式中：w 0 —— 含水率（％）；
m0——湿土质量（g）；
m d——干土质量（g）。
(2) 塑限含水率w p(%)取两次测定的平均值：
(3) 填写试验记录。格式见表7-4。
表7-4 搓条法塑限试验记录
试验日期试验者计算者校核者
4.注意事项
(1) 在搓条时用力要均匀，避免出现空心或卷心现象。
(2) 保持手掌和毛玻璃的清洁。
(3) 在任何含水率情况下，试样搓到大于３毫米就发生断裂，说明该土无塑性。
四、液限塑限联合测定法
1.仪器设备：
液塑限联合测定仪（图7—1）；天平；称量盒；电吹风；烘箱；干燥器；其它：调土碗、调土刀、凡士林、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒及0.5mm 筛等。
1
4—试验杯；5—控制开关；6—升降座
2.试验步骤：
(1) 选取具有代表性的天然含水率或风干土样，若土中含有较多大于0.5mm 的颗粒或夹有大量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研棒研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过0.5mm的筛。
(2) 取过筛的土样不少于200g分别放入三个调土碗里，加不同数量的蒸馏水，土样的含水率分别控制在液限、略大于塑限和二者的中间状态。用调土刀调匀，用玻璃片或湿布覆盖，静置24h备用。
(3) 将制备好的土样用调土刀调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，使空气逸出。试样杯装满后，刮平表面。
(4) 调平机身，提起锥杆，锥尖涂少许凡士林。
(5) 将装好土样的试样杯放在升降座上，转动升降旋钮，使试样杯徐徐上升，土样表面和锥体尖接触，蜂鸣器报警，停止升降，按检测键，同时锥体立刻自行下沉，5S时液晶显示器上显示锥入深度(记录)，试验毕，手拿锥体向上，锥体复位。
(6) 去掉锥尖入土处的凡士林，取椎体附近试样10g以上，放入称量盒内，称质量，测定其含水率。
(7) 重复（3）至（6）的步骤，对其它两个含水率土样进行试验，测其锥入深度和含水率。
3.成果整理
(1) 绘制圆锥入土深度与含水率的关系
曲线（如图7—2）。以含水率为横坐标，圆
锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘
制关系曲线。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
的点分别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2个含水率，
当两个含水率的差值小于2%时，应以该两
点含水率的平均值点与高含水率的点连成
一直线，如图中B线；当两个含水率的差值大于、等于2%时，应重做试验。
(2) 确定液限、塑限：在圆锥入土深度与含水率关系图上，查得下沉深度为17mm 所对应的含水率为液限w L ；查得下沉深度为10mm 所对应的含水率为10mm 液限；查得下沉深度为2mm 所对应的含水率为塑限w P ，以百分数表示，准确至0.1%。
(3) 计算塑性指数和液性指数： ① 按式（7—6）计算塑性指数
P L P I w w =- （7—6）
式中：I p —— 塑性指数；
w L ——液限（%）； w P ——塑限（%）。
② 按式（7—7）计算液性指数
()0L P P I w w I =- （7—7）
式中：I L —— 液性指数，计算至0.01； w 0——土的天然含水率（%）。 (4) 填写试验记录。格式见表7-5。
表7-5 界限含水率试验记录（液、塑限联合测定法）
试验日期 试验者 计算者 校核者
4.注意事项
(1) 液限试验时，为提高工作效率，在试样调匀后，可用调土刀取出部分试样，先行试放锥体，初步校验是否接近液限含水率。
(2) 锥体下放时不能摇摆，必须稳定垂直地让锥尖与试样表面接触，再松手让其在自重下下沉，不能过早或过迟。
7.3 土的固结试验
一、试验目的
本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下，变形和压力或孔隙比和压力的关系，绘制压缩曲线，以便计算土的压缩系数αv、压缩模量Es等指标，通过各项压缩性指标，可以分析、判断土的压缩特性和天然土层的固结状态，计算建筑物及地基的沉降等。
二、试验方法
土的固结试验方法有：标准固结试验，应变控制连续加荷固结试验。
三、标准固结试验
1.仪器设备
固结仪（图7—3）；环刀：内径61.8mm，高20mm；天平；测微表：精度0.01mm；其它：秒表、烘箱、修土刀、称量盒、滤纸等。
7-3 固结容器示意图
1-水槽；2-护环； 3-环刀； 4-导环； 5-透水板； 6-加压上盖；7-位移计导杆；8-位移计架；9-试样
2.试验步骤
(1) 根据工程要求，用环刀切取试样备用，并测出土样的密度、含水率、和比重。
(2) 把护环和大的透水板放入固结容器，并放上一张滤纸。将带有环刀的试样，刃口向下小心地装入压缩容器的护环内。再放上导环，放上滤纸和稍小的透水板，最后放上加压上盖。轻轻抬起杠杆，将装好试样的压缩容器放在加压台的正中，使加压横梁的凹槽与加压盖的钢珠紧密结合，装上测微用百分表，预调百
分表大于6mm 以上，并检查百分表是否灵敏和垂直。
(3) 在砝码吊盘上加相当于试样受压约为1kPa 的预压荷载，使固结仪的各部分接触良好，并调平加压杠杆，调整百分表，使其大指针归零或测记初始读数。
(4) 卸去预压荷载，施加各级压力，压力等级宜为12.5、25、50、100、200、300、400、800、1600、3200(kPa)。第一级压力应视土的软硬程度或按设计要求而定，宜为12.5、25或50(kPa)，最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。由于试验教学的时间关系，本试验加荷顺序可为50、100、200、400(kPa)。
(5) 在加荷同时开动秒表计时，按规定的时间读数，做完一级，再加下一级荷载，直至全部荷载完成。在试验过程中，应始终保持加压杠杆的平衡。
(6) 试验结束后，迅速顺次拆去测微百分表，卸除砝码，取出环刀，把仪器擦干净。
3.成果整理
(1) 按式（7—8）计算试样的初始孔隙比：
()00011w s e G w ρρ=?+- (7—8)
式中：e 0 —— 试样初始孔隙比；
ρw —— 水的密度（g/ cm 3），一般取1； Gs —— 土粒比重；
w 0 —— 试样原始含水率（％）； ρ0 —— 试样原始密度（g/ cm 3）；
(2) 按式（7—9）计算各级荷载下变形稳定后的孔隙比：
()0001i i e e e h =-+? (7—9)
式中：e i —— 某一荷载下变形稳定后的孔隙比；
e 0 —— 试样原始孔隙比；
△h i ——
某一级荷载下的变形量（mm ）；
h 0—— 试样初始高度（mm ）；
(3) 某一压力范围内的压缩系数，按式（7—10）计算：
())11v i i i i e e p p α++=-- (7—10)
式中：αv —— 某一荷载范围内的压缩系数（MPa -1）；
e i —— 某一荷载下变形稳定后的孔隙比； p i —— 某级压力值（MPa ）；
(4) 某一压力范围内的压缩模量，按式（7—11）计算：
()01s v E e α=+ (7—11)
式中：E s —— 某压力范围内的压缩模量（MPa ）； (5) 填写试验记录。格式见表7-6、7-7。
表7-6 固结试验记录（1）
试样面积 试验前试样高度 试验前空隙比 土粒比重 试样编号 试验前含水率 试验后含水率 湿土密度 试验日期 试验者 计算者 校核者
表7-7 固结试验记录（2）
试样编号 试验日期 试验者 计算者 校核者
4.注意事项
(1) 使用仪器前须预习，严格按程序进行操作。 (2) 试验过程中不能卸载，百分表也不用归零。 (3) 随时调整加压杠杆，使其保持平衡。 (4) 加荷时应轻拿轻放，不得对仪器产生震动。 (5) 试验完毕，卸下荷载，取出土样，把仪器打扫干净。
7.4 直接剪切试验
一、试验目的
测定土的抗剪强度指标。土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。通常采用不少于3个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力，测得试样破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数，内摩擦角φ和粘聚力c。为地基承载能力计算提供依据。
二、试验方法
土的剪切试验有：直接剪切试验：快剪试验、固结快剪试验和慢剪试验；反复直剪强度试验。
三、快剪试验
1.仪器设备
应变式直剪仪（图7—4）；环刀；测微表；其它：秒表、天平、烘箱、蜡纸、修土刀等。
图7-4 应变控制式直剪仪
1—剪力传动顶针；2—推动器；3—透水板；4—垂直测微表；5—传压板；
6—上盒；7—试样；8—水平测微表；9—量力环；10—下盒
2.试验步骤
(1) 用环刀切取3～4个试样备用，并测相应的含水率和密度。
(2) 安装好剪切盒，插入销钉，在下盒透水石上放一张腊纸。
(3) 将带试样的环刀平口向下，对准上盒盒口放好，在试样上面顺序放腊纸和透水石，将试样小心地推入剪切盒内，移去环刀，放上加压盖。
(4) 按顺时针方向徐徐转动手轮使上盒前端的钢珠刚好与量力环接触（即量力环内的测微计指针刚好开始移动），调整测微计读数为零。本试验的加荷顺序
为100，200，300或400 kPa 。
(5) 拔去销钉，开动秒表，立即以0.8mm/min 的剪切速度进行剪切，试样每产生0.2～0.4mm ，测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，继续剪切至剪切位移为4mm 时停机，记下破坏值；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。注：手轮每转一圈推进0.2mm 。
(6) 剪切结束后，倒转手轮，顺序去掉荷载、加压框架、加压盖与上盒，取出试样，测定试样含水率。
(7) 重复上述步骤，做其它试样在各垂直压力下的剪切试验。全部做完后，取下试样，把仪器打扫干净。
3.成果整理
(1) 按式（7—12）计算剪应力：
010C R A τ=? (7—12)
式中：τ —— 试样所受的剪应力（kPa ） ；
R —— 测力计量表读数（0.0lmm ）； C —— 测力计率定系数（N /0.01mm ）; A 0 ——试样初始断面积（cm 2） 10 —— 单位换算系数。
(2) 以剪应力τ为纵坐标，剪切位移L 为横坐标，绘制剪应力τ与剪切位移L 关系曲线（如图7—5）。取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时、取剪切位移4mm 所对应的剪应力为抗剪强度。
(3) 以剪应力τ为纵坐标，垂直压力P 为横坐标（注意纵、横坐标比例尺应一致），绘制剪应力τ与垂直压力P 的关系曲线（如图7--6），该直线的倾角即为土的摩擦角φ（°），该直线在纵坐标上的截距即为土的粘聚力c （kPa ）。
图7-5 τ~L 关系曲线 图7-6 τ~p 关系曲线
(4) 填写试验记录。格式见表7-8。
表7-8 直剪试验记录
试样编号试验日期试验者计算者校核者
4.注意事项
(1) 开始剪切时，一定要切记拔掉销钉，否则试样报废，而且会损坏仪器，若销钉弹出，还会有伤人的危险。
(2) 加荷时应轻拿轻放，避免冲击、震动。
(3) 摇动手轮时应尽量作到匀速连续转动，切不可中途停顿。
7.5 击实试验
一、试验目的
在标准击实方法下测定土的最大干密度和最优含水率，目的是在室内利用击实仪，测定土样在一定击实功作用下达到最大密度时的含水率（最优含水率）和此时的干密度（最大干密度），借以了解土的压实特性。为控制路堤、土坝或填土地基等的密实度及质量评价，提供重要依据。
二、试验方法
(1) 轻型击实：适用于粒径小于5mm的细粒土；击锤质量为2.5kg，落距为305mm，单位体积击实功为592.2kJ/ m3；分3层击实，每层25击。
(2) 重型击实：适用于粒径不大于20mm的土；击锤质量为4.5kg，落距为457mm，单位体积击实功为2684.9kJ/ m3；分5层击实，每层56击。若分3层击
实，最大粒径不大于40mm，每层94击。
三、击实试验
1.仪器设备
击实仪：主要由击实筒和击锤组成（图7—7）；天平：称量200g，感量为0.01g；称量2kg，感量为1g；台秤：称量l0kg，感量为5g；推土器；筛：孔径为5mm；其它：喷水设备、碾土设备、修土刀、小量筒、盛土盘、测含水率设备及保温设备等。
击实仪
3-导筒；4-击锤；5-底板
2.操作步骤
(1) 取天然含水率的代表性土样20kg（重型击实试验为50kg）。碾碎后过5mm筛（重型击实试验过20mm或40mm的筛），将筛下的土样搅匀，并测定土样的天然含水率。根据土样的塑限预估最优含水率，加水湿润制备不少于5个含水率的试样，含水率一次相差为2%，且其中有两个含水率大于塑限，两个含水率小于塑限，一个含水率接近塑限。
(2) 将试样2～5kg（重型击实试验为4～10kg）平铺于不吸水的平板上，按预定含水率用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅和并分别装入塑料袋中静置24h。
(3) 将击实筒固定在刚性底板上，装好护筒，并在击实筒内壁薄薄涂一层润滑油，称取一定量试样倒入击实筒内，分层击实；轻型击实试样为2～5kg，分3层击实，每层25击。重型击实试样为4～10kg，分5层击实，每层56击；若分3
层击实，最大粒径不大于40mm ，每层94击。每层试样高度宜相等，两层接触处土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm 。
(4) 取下导筒，用直刮刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至1g ，并计算试样的湿密度。
(5) 用推土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取2个代表性试样（轻型击实试验15～30g ，重型击实试验50～100g ）测定含水率，2个含水率的差值应不大于1%。
3.成果整理
(1) 按式（7—13）计算干密度：
()010.01d i w ρρ=+ （7—13） 式中：ρd —— 干密度（g/cm 3），准确至0.01g/cm 3；
ρ0 —— 湿密度（g/cm 3）；
w i ——某点试样的含水率（%）。
(2) 按式（7—14）计算饱和含水率：
()1100set w d s w G ρρ=-? （7—14）
式中：w set —— 试样的饱和含水率（%）；
ρw ——4℃时水的密度（g/cm 3）； ρd ——试样的干密度（g/cm 3）； G s ——土颗粒比重。
(3) 以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线如图7—8所示。干密度与含水率的关系曲线上的峰点的坐标分别为土的最大干密度ρd max 与最优含水率w opt ，如连不成完整的曲线时，应进行补点试验。
图7-8 干密度与含水率的关系曲线
(4) 轻型击实试验中，当试样中粒径大于5mm 的土质量小于或等于试样总
质量的30%时，应对最大干密度和最优含水率进行校正。
① 最大干密度按式（7—15）校正：
max 5
5
max
2
11d
d w S P P G ρρρ'=-+
（7—15）
式中，max d
ρ'——校正后试样的最大干密度（g/cm 3）； P 5 ——粒径大于5mm 土的质量百分数（%）； G S 2——粒径大于5mm 土粒的饱和面干比重。
② 最优含水率按式（7—16）校正，计算至0.1%：
()opt opt 551ab w w P P w '=-+? （7—16）
式中，w ′opt ——校正后试样的最优含水率（%）；
w opt ——击实试样的最优含水率（%）；
w ab ——粒径大于5mm 土粒的吸着含水率（%）。
(5) 填写试验记录。格式见表7-9。
表7-9 击实试验记录
试验日期 试验者 计算者 校核者 试样编号 预估最优含水率 风干含水率 试验类别
4.注意事项
(1) 试验用土：一般采用风干土做试验，也有采用烘干土做试验的。 (2) 加水及湿润：加水方法有两种，即体积控制法和称重控制法，其中以称重法效果为好。洒水时应均匀，浸润时间应符合有关规定。
(3) 如需进行补点试验，土样不宜重复使用。
小 结
单元7 土工试验 土工试验的项目较多，每个试验项目都有几个不同的试验方法，本章选择的五项试验均参照国家现行标准《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999和《土的工程分类标准》GB/50145-2007（以下简称《标准》）编制。 7.1 土的基本物理指标测定 一、试验目的 在实验室内直接测定土的密度、土粒比重、含水率三个实测指标，这三个指标称为土的三相基本试验指标。土的其它指标可以计算求得，称为换算指标。 二、试验方法 1. 测定土的密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。对于细粒土，采用环刀法；对于易破裂土和形状不规则的坚硬土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，一般用灌水法或灌砂法。 2. 根据土粒径的不同，土粒比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法和虹吸筒法。对于粒径小于5mm的各类土，采用比重瓶法；对于粒径等于大于5mm的各类土，且其中粒径大于20mm的土质量小于总土质量的10％时，采用浮称法；对于粒径等于大于5mm的各类土，其中粒径大于20mm的土质量等于大于总土质量的10％时，采用虹吸筒法试验。 3. 含水率试验可分别采用烘干法、酒精燃烧法、炒干法、比重法等。 三、密度试验——环刀法 1.仪器设备 环刀；天平，感量0.1g；切土刀；推土器；游标卡尺；凡士林等。 2.试验步骤 (1) 用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的容积V(cm3)。 (2) 称环刀的质量m1，准确至0.1g。
(3) 在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，刃口向下放在试样上。 (4) 用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下压，边压边削，到土样伸出环刀上部为止，削去环刀两端余土，使与环刀口面齐平。把削下的土样做含水率试验。 (5) 擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量m 2，准确至0.1g 。 (6) 用推土器将试样从环刀中推出。 (7) 本试验应进行二次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/ cm 3,取两次测定的算术平均值。 3.成果整理 (1) 按式（7—1）计算土的湿密度： ()021m m V ρ=- （7—1） 式中：ρ0 —— 土的湿密度（g/ cm 3），准确到0.01 g/ cm 3； m 1 —— 环刀的质量（g ）； m 2 —— 环刀加土的质量（g ）； V —— 环刀容积V (cm 3)。 (2) 按式（7—2）计算土的干密度： ()0010.01d w ρρ=+ （7—2） 式中：ρd —— 土的干密度（g/ cm 3）； w 0 —— 土的含水率（%）。 (3) 填写试验记录。格式见表7-1。 表7-1 密度试验记录（环刀法） 试验日期 试验者 计算者 校核者 4.注意事项 (1) 操作要快，动作细心，以避免土样被扰动、破坏结构及水分蒸发。 (2) 环刀方向要正、要垂直，加力适当。 (3) 边压边削的时候，切土刀要向外倾斜，以免把环刀下面的土样削空。
目录 1．总则--------------------------------------------------------- 3 2．术语、符号-------------------------------------------------3 3. 试样制备----------------------------------------------------5 4. 含水率试验-------------------------------------------------7 5. 密度试验----------------------------------------------------8 6. 颗粒分析试验----------------------------------------------8 6.2 粘粒分析移液管法试验----------------------------------10 7. 液塑限含水率试验----------------------------------------12 8 固结/黄土湿陷试验---------------------------------------13 9. 直接剪切试验---------------------------------------------17
土工试验方法 1．总则 1.0.1 为了测定土的基本工程性质,统一试验方法,为本工程设计和施工提供了可靠的参数,特制定本标准。 1.0.2 本标准适用于工业与民用建筑、水利、交通等各类工程的地基与填筑土料的基本工程性质试验。 1.0.3 土工试验资料的整理，应通过对样本（试验测得的数据）的研究来估计土体单元特征及其变化的规律，使土工试验的成果为工程设计和施工提供准确可靠的土性指标，试验结果的分析整理应附录A进行。 1.0.4 土工试验所用的仪器、设备应按现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》GB/T15406采用，并定期按现行有关规程进行检定和校准。 1.0.5土工试验方法除应遵守本标准外，商应符合有关现行强制性国家标准。 2．术语、符号 2.1 术语 2.1.1 校准 在规定条件下，为确定计量仪器和测量系统的示值或实物量具有所代表的值与相对应的被测量的已知值之间关系的一组操作。 2.1.2 测力计 强度试验时所用的钢环或负荷传感器。 2.1.3 平行测定 在相同条件下，采用两个以上的试样同时进行试验。 2.1.4 抗剪强度参数 表征土体抗剪切性能的指标，包括粘聚力和内摩擦角。 2.1.5 土试样 用于试验的具有代表性的土样。 2.2 符号 2.2.1 尺寸和时间
……………………………………⊙……装…………………………⊙……订………………………⊙……线……………………………………17.4含水率试验 17.4.1试验目的和方法 土的含水率是土在105~110℃温度下烘干至恒量时所失去水的质量与干土质量的比值。以百分数表示。 含水率是土的基本物理指标之一。它反映了土的干、湿状态。土的含水率是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据和评价土的工程性质的重要依据，是研究土的物理力学性质的重要指标。 含水率的试验方法较多，由于烘干法试验简便，结果稳定，故以此法作为测定含水率的标准方法。如果测试条件不能满足采用烘干法或需快速测定含水率时，可分别用如下方法： ● 酒精燃烧法：适用于不含有机质的砂类土、粉土和粘性土。 ● 碳化钙减量法：本方法的原理是用过量碳化钙与土中游离水混合接触产 生化学反应，生成乙炔气体。根据乙炔气体逸出失去的质量，计算求得土的含水率。此方法适用于各类土。 ● 核子射线法：适用现场原位测定填料为细粒土和砂类土的含水率。 以下仅介绍烘干法，核子射线法在土的密度试验中介绍。 17.4.2烘干法 17.4.2.1试验用仪器设备 ● 电热干燥箱：温度能保持在105~110℃。 ● 天平：称量200g ，分度值0.01g ；称量1000g ，分度值0.02g 。 ● 其它：干烘器、称量盒等。 17.4.2.2主要试验步骤： 1）选取有代表性试样（粘性土15~30g ，砂类土30~50g ，砾石类土不少于250g ，碎石类土不少于500g ），放于称量盒内称量湿土质量。 2）打开盒盖，将装有试样的盒放入烘箱内，在105~110℃温度下烘干。 各类土的烘干时间见表17.28。
土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月
目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题
实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备，包括： （1）孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛； （2）孔径0.075mm的洗筛； （3）称量10kg、最小分度值5g的台秤； （4）称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（5）不锈钢环刀（内径61.8mm、高20mm；内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm）； （6）击样器：包括活塞、导筒和环刀； （7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 （一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。 2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀，制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。
二密度试验 2.1基本原理： 土(体)的密度是指土的单位体积的质量，单位是g/cm3或kg/m3，土的密度可分为天然密度（湿密度）和干密度两种。 2.2试验方法及适用范围 ⑴环刀法：一般适用于原状样中的细粒土，未受扰动的砂土，以 及形状规则的土体。 ⑵蜡封法：适用于具有不规则形状的易碎裂的难以切割的土体。 ⑶灌砂法，灌水法：用于对粗粒土密度的测试，主要用于施工现 场的测试。 2.3 仪器设备 ⑴环刀法：环刀，天平，切土刀，钢丝锯，凡士林等 ⑵蜡封法：架盘天平（最大称量500克，感量0.01克），蜡， 烧杯，细线，针，切土刀等 ⑶灌水法：台称（最大称量20千克，感量1克，最大称量50千 克，感量5克），水平尺，铁铲，塑料薄膜，盛水桶， 装土器具等 2.4试验步骤(环刀法) ⑴称量所使用环刀的质量和体积。 ⑵取待测试的土样，整平其两端，在环刀内壁均匀地涂上一薄 层凡士林，然后将环刀刀口向下放在土样上。
⑶将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀向下压，边 压边削，至土样露出环刀为止，将两端余土削平修平，并取剩余代表土样测定含水率。 ⑷擦干环刀外壁，称量环刀和土的总质量。 ⑸计算ρ0 = m /v ρd = ρ0/(1+0.01w) ⑹本试验需进行两次平行测定，其平行差值应不大于 0.03g/cm3，否则应重新测定，取两次的平均值作为该土样 的密度值。 实验数据的计算过程 环刀号：315 环刀质量：42.92g 环刀＋土重：160.98g 环刀体积60cm3 密度：（160.98g－42.92g）／60cm＝1.97g ／cm3 环刀号：280 环刀质量：42.91g 环刀＋土重：164.19g 环刀体积60cm3密度：（164.19g－42.91g）／60cm＝2.02g ／cm3 平均密度：（1.97+2.02）／2=1.995g/cm3 指标应用： （1）密度是土的基本物理指标之一，可用来计算土的干密度，孔隙比指标等。 (2) 用来计算土的自重应力。 (3) 用来计算地基稳定性和地基承载力。
土常规实验总结 土常规实验包括一压四剪，密度，含水率，液、塑限。 开样 1.将土样筒按里标签为主的方向放置，里标签方向为上面，剥掉图样同外的塑料膜和胶带，用切土刀的锋利一侧敲击土样筒的盖子，开启土样筒，取出土样，取出土样时应小心尽量保持土样完整。检查土样结构，查看土样是否已受扰动或取土质量是否符合规定。 2.若土样符合规定，即可以取样。将内壁涂抹了凡士林的环刀，刀口向下放在土样上，垂直下压环刀，并用批灰刀沿环刀外侧倾斜切削土样防止破坏环刀下层土样，边压边切直至环刀压入土样，再用另一只环倒扣在压入土样的环刀上，对齐，再向下压直至环刀没入土样中，用批灰刀在接近环刀底部的土样转圈切，取下环刀。用切土刀整平环刀两端的土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 3.取两个称量盒，从余土中取不含姜石或姜石含量少的土样放入盒内，土样至少25g多不超过30g用来做含水率实验，两盒土的质量应差不多。 4.从余土中去不含姜石或姜石含量少的土样放入碗中，越多越好，用来做液塑限的实验。 5.对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂隙和均匀性进行描述。 1剪切试验 本方法适用细粒土。 1.1主要仪器设备： 1.ZJ应变控制式直剪仪（四联剪）； 2.环刀(内径61.8mm，高度20mm) 3.位移量设备（量程10mm，分度值0.01mm的百分表）。 1.2试验过程： 1.对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒放入滤纸，将带有试样的环刀刀刃对准剪切盒，用透水板将试样压入剪切盒中，在试样上放上滤纸和盒盖，拔出固定销。 2.移动传动装置，使上盒前端钢珠和测力计接触， 3.对4个试样分级施加压力至少一个小时。
土工试验的操作步骤 实验一、含水量试验 一、概述 1．土的含水量是指土在105～110℃下烘至恒量时所失去的水质量和干土质量的比值，用百分数表示。 2．测定土的含水量，用作计算孔隙比、饱和度和干密度等指标。测定风干土含水量，用作各项试验由风干土质量换算为烘干土质量的指标。3．本试验规定采用烘干法为测定土的含水量的标准方法。在野外如无烘箱设备或求快速测定含水量时，可采用酒精燃烧或炒干法等。本试验介绍烘干法。 二、实验仪器设备 1．烘箱：可采用电热烘箱或能控制温度105～110℃的其他能源烘箱；2．天平：称量200g，感量0.01g； 3．其他：干燥器，称量盒（为简化计算手续，可将盒重定期（3～6个月）调整为恒重值）等。 三、操作步骤
1．取其代表性试样：粘性土为15～20g；砂类土，有机土为50g以上，放入称量盒内，盖上盒盖，称量。称量时可在天平的一端放上与盒等量的砝码或称量盒，可直接称得土的质量。准确至0.01g。 2．打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘至试样质量不变为止，对含有有机质超过5%的土，应在65～75℃的恒温下烘至试样质量不变为止。 3．将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却至室温，称干土质量，准确至0.01g。 四、计算及记录 1．按下式计算含水量 式中——含水量，%； m——湿土质量，g； m s——干土质量，g。 计算至0.1%。 2．本试验需进行两次平行测定，其平行差值，含水量小于40%为1%，大于40%为2%，记录并举例如下：
含水量试验（烘干法）工程名称试验者 试验方法计算者 试验日期校核者
土工标准击实试验实施细则 3．21．1 试样制备 3．21．1．1 干土法（土重复使用）将具有代表性的风干或在50℃温度下烘干的土样放在橡皮板上，用圆木棍碾散，然后过不同孔径的筛（视粒径大小而定）。对于小试筒，按四分法取筛下的土约3kg；对于大试筒，同样按四分法取样约6.5kg。 估计土样风干或天然含水量，如风干含水量低于开始含水量太多时，可将土样铺于一不吸水的盘上，用喷水设备均匀地喷洒适当用量的水，并充分伴和，闷料一夜备用。 3．21．1．2干土法（土不重复使用）按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水分（按2～3％含水量递增），拌匀后闷料一夜备用。 3．21．1．3 湿土法（土不重复使用）对于高含水量土，可省略过筛步骤，用手拣出大于38mm的粗石子即可。保持天然含水量的第一个土样，可立即用于击实试验。其余几个试样，将土分成小土块，分别风干，使含水量按2％～3％递减。 3．21．2 试验程序 根据工程要求选择轻型或重型试验方法。根据土的性质（含易击碎风化石数量多少，含水量高低）选用干．
土法（土重复或不重复使用）或湿土法。 将击实筒放在坚硬的地面上，取制备好的土样分3～5 次倒入筒内。小筒按三层法时，每次约800～900g（其量应 使击实后的试样等于或略高于筒高的1/3）；按五层法时，每次约400～500g（其量应使击实后的试样等于或略高于筒高 的1/5）。对于大试筒，先将垫块放入筒内底板上，按五层法时，每层需试样约900g（细粒土）～1100g（粗粒土）；按三层法时，每层需试样1700g左右。整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层土的击实，击实时击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面，第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，然后再装入套筒，重复上述方法进行 其余各层土的击实，试样不应高出筒顶面6mm。 用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至1g。 用推土器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水量，计算至0.1％。测定含水量用试样的数量按下表规定取样（取出有代表性的土样）。 测定水含量用试样的数量
土工试验指导书 及试验报告
实验一含水量、密度、相对密度测定 A 实验要求 （1）由实验室提供扰动土样，或由学生现场取样，要求学生测定该土样的含水量、密度和相对密度； （2）根据实验结果要求学生确定该土的孔隙比（e）孔隙率（n）、饱和度（S r）、干土密度（ρd）和饱和密度（ρsat）等物理指标； （3）观察原状土样。 B 实验方法 一、含水量试验 土的含水量是土在100℃~105℃下烘至恒重时所失去的水份质量与土颗粒质量的比值，用百分数表示。 本试验采用烘干法或酒精燃烧法，烘干法为室内试验的标准方法。 （一）仪器设备： 1、恒温电烘箱 2、无水酒精 3、天平（感量0.01g） 4、称量盒（又叫烘土盒） 5、干燥器（用无水氯化钙作干燥剂） （二）试验步骤： 1、选取有代表性的试样不少于20g（砂土或不均匀的土应不少于50g），酒精燃烧法 的试样大约5~6 g放入称量盒内立即盖紧，称称量盒和湿土质量（m1）并准确至 0.01g。记录称量盒号码、称量盒质量（m3）和m。 2、打开称量盒，放入电烘箱中在100℃~105℃温度下烘至恒重。（烘干时间一般自温 度达到100℃~105℃算起不少于6小时）。然后取出称量盒，加盖后放进干燥器内， 使冷却至室温。 3、从干燥器中取出称量盒，称取称量盒加干土的质量（m2），准确至0.01g，并将此 质量记入表格内。 4、本试验须进行二次平行测定。 （三）计算： 按下式计算含水量： W(%)＝（m1－m2）／(m2－m3) ×100% 计算至0.1% 式中：m1－m2 试样中所含水的质量； m2－m3 试样土颗粒的质量。 （四）有关问题说明： 1、含水量试验用的土应在打开土样包装后立即采取（或直接现场取土），以免水份改 变，影响结果。 2、本试验须进行平行测定，每组学生取两次试样测定含水量，取其算术平均值作为 最后成果。但两次试验的平行差值不得大于下列规定： 含水量（%）允许平行差值（%） ＜40 1 ≥40 2 3、称量盒中的湿试样质量称取后由实验室负责烘干，同学们在24小时以后抽时间来 实验室称干试样的质量。
土工试验检测作业指导书 一试样制备 1.1.1 本试验方法适用于颗粒粒径小于60mm的原状土和扰动土。 1.1.2 根据力学性质试验项目要求，原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm； 扰动土样同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于±0.01 g/cm；一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。 1.1.3 试样制备需的主要仪器设备，应符合下列规定： 1 细筛：孔径0.5mm，2mm。 2 洗筛：孔径0.075mm。 3 台秤和天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。 4 环刀：不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm；内径61.8mm，高 40mm。 5 其他：包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。 1.1.4 原状土试样制备，应按下列步骤进行： 1 将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样取出土样。检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。 2 根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，秤环刀和土的总质量。 3 从余土中取代表性试样测定含水率，比重、颗粒分析、界限含水率等项试验的取样，应 按本标准第1.1.5条2款步骤的规定进行。 4 切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑 性和高灵敏度的软土、制样时不得扰动。 1.1.5 扰动土试样的备样，应按下列步骤进行： 1 将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行 描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。 33
公路工程土工试验试题（A） 单项选择题（每题0.5分，共15分）30题 土的塑性指标是指_D________ 。 A.液限（ωL ） B.塑限（ωP） C.塑性指数（IP） D.液限（ωL）、塑限（ωP）和塑性指数（IP） 2．工程概念上的土是 D ________ 。 A.固体相 B.液态相 C.气态相 D.固体相、液态相和气态相所构成的三相体。 3.JTJ051-93标准大击实筒的高和内径分别是B________ 。 152mm和127mm B.152mm和120mm C.152mm和150mm D.152mm和125mm。 4.标准贯入试验落锤质量为 A ________ 。 A.63.5kg B.60.0kg C.28.0kg D.10.0kg。 5. 对同一土体而言液性指数增大_B_______ 。 承载力增大 B.承载力减小 C.土体越坚硬 D.对承载没影响。 6.进行土的塑性状态试验时，以锥入深度20mm为液限的标准是C________ 。 A.GBJ50123-1999 B.TB102-1996 C.JTJ051-1993 D.SL237-1999。 7.筛分法做颗粒分析适用于粒径 A ________ 。 大于0.074mm的土 B.小于0.074mm的土 C.大于或小于0.074mm的土 D.大于2.0mm。 8.颗粒分析时2.0mm以下的土不超过总质量的 A ________ 时，可省略细筛分析。10% B.15% C.5% D.1%。 9. 用烘干法测定细粒土含水量至少应取代表性试样__A______ 。 A.15g B.25g C.5g D.50g 。 10.制备液、塑限试样应过__C______ 筛。 A.2.0mm B.1.0mm C.0.5mm D.5.0mm。 11.烘干法测定土样含水量，当含水量为5-40%时的允许平行误差_A_______。 A.≤1% B.＞0.3% C.≤2% D.≤5%。 12.土的孔隙比表示孔隙体积与D________ 体积之比。 液体 B.气体 C.固体颗粒加孔隙 D.固体颗粒。 13.酒精燃烧法可快速测定细粒土含水量，酒精纯度应达到 C _________ 。 75% B.90% C.95% D.99% 。 14.高速公路填方路基95区填料最小CBR值不应小于_A________ 。 A.8% B.5% C.3% D.10% 。 15.水泥稳定土中的水泥剂量是指水泥质量与_____D______质量的比值，以百分数表示。湿混合土 B.干混合土 C.湿土 D.干土。 16.土的粒组划分是以 D __________ 颗粒为界。 A.2.0mm B.5.0mm C.0.5mm D.0.074mm 17.绘制CBR单位压力（P）与贯入量（L）的关系曲线，出现凹曲时应_C_______ 。试验作废 B.重新取坐标绘制曲线 C.修正曲线 D.不变。
土工试验指标影响因素分析 摘要：土工试验是一门检测项目工程土层特性的测试技术，土工试验是指对岩 和土的物理、力学、化学性质和矿物成分的测试，为工程勘察提供重要的参数， 是岩土工程勘察中重要组成部分，其准确性直接影响工程的安全和质量。简述土 工常规试验操作步骤，对土工常规试验数据影响因素进行总结，并对如何提高试 验数据准确性提出意见和想法。 关键词：土工试验；数据指标；结果分析；影响因素 引言 在进行工程设计之前，首先要仔细检测工程所在地的土质，由于土自身具有 一定的特性，所以在进行取样及土工试验所采用的设备、方法和人员之间的差异，都会在一定程度上造成试验结果出现偏差，从而降低了工程设计方面的准确性， 也不利于保证工程安全性和稳定性。因此，要严格遵照有关程序及要求进行试验，并对实验中所产生的问题进行有效处理，不断创新和完善测试的手段和方法，提 高土工试验的测试精度，以保证试验数据的准确可靠。 1做好土工试验的重要作用 土工试验的重要性不言而喻，使用科学的仪器设备，运用科学的技术并遵循 行业的相关标准和准则对土质进行准确的试验，可以从整体上判断土质的性质和 物理学指标。最终得到的实验结果可供施工人员进行参考。此外，通过具体的实 验过程，可以对边坡地基的稳定性进行判断，从而判断出建筑物是否存在地基沉 降等不良现象。但是土工试验在进行过程中容易受到多种因素的影响，例如单个 区域的土样并不能代表所有地区的土质，土样在运输过程中遭受风化或者颠簸等 都会使试验结果产生影响。从而造成试验结果出现不准确的现象。这就给岩土勘 察工作带来很大的不便。从另一个方面来讲，土工试验中具体指标参数的科学性 和可靠性影响了整个施工的过程和结果。在试验过程中，有些试验人员专业能力 比较欠缺，使用的设备不一致，会造成试验结果出现很大的差异。从而导致各类 现象的发生。因此想要降低土工试验的误差，需要对试验的结果进行综合分析， 对其试验参数的准确性进行判断和筛选，从而提高岩土勘察的准确性。 2基本试验操作过程及影响因素 2.1密度试验 测定土的密度，可用来计算土的干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等。密度 试验有环刀法、蜡封法、密度湿度计法和灌砂法等。主要以环刀法为主，密度试 验须进行两次平行测定，两次测定的差值均不得大于0.03ｇ／ｃｍ３，取两次测 定的平均值。环刀法是使用环刀直接压入土样里，所以土样的结构得到很好的保存，通过室内试验测出的数据可以反映原始土样的物理状况。对密度试验的数据 产生影响的因素有：①土质不均匀、互层、土样含有姜石等物质；②环刀切取 时产生的问题；③样品在运输过程中是否扰动，如土样扰动再进行试验，产生的数据没有任何意义；④开土人员在开土过程中带来的影响等。 2.2土的固结试验 土的固结试验是了解试样在荷载作用下产生变形的过程。其目的是测定试样 在有侧限与轴向排水及受稳定荷载作用下变形和压力或孔隙比和压力以及变形和 时间的关系。以便计算土的单位沉降量Si、压缩系数av、压缩指数Cc、回弹指数Cs、压缩模量Es、固结系数Cv及不扰动土的先期固结压力Pc等。可用来分析、 判别土的压缩特性和天然土层的固结状态，计算土工建筑物及地基的沉降，估算
土工击实实验方法的研究 击实实验是建筑物地基、道路地基、室内地坪及场地平整等施工和验收的重要依据。笔者基于工作中积累的实际操作经验,介绍击实实验的方法及其要点，对其进行研究，以期获得对施工有指导意义的数据。 1 研究土击实性的意义 用土作为填筑材料，如修筑道路、堤坝、机场跑道、运动场、建筑物地基及基础回填等，工程中经常遇到填土压实的问题。经过搬运未经压实的填土，原状结构已被破坏，孔隙、空洞较多，土质不均匀，压缩量大，强度低，抗水性能差。为改善填土的工程性质,提高土的强度，降低土的压缩性和渗透性，必须按一定的标准，采用重锤夯实、机械碾压或振动等方法将土压实到一定标准，以满足工程的质量标准。 研究土的填筑特性，常用现场填筑实验和室内击实实验两种方法。前者是在现场选一实验地段，按设计要求和施工方法进行填土，并同时进行有关的测试工作，以查明填筑条件（包括土料、堆填方法，压实机械等）与填筑效果的关系。该方法能反应施工的实际情况，但需时间和费用较多，只在重大工程中进行。室内土工击实实验是近似的模拟现场填筑的一种半经验性的实验。实验时，在一定条件下用锤击法将土击实，以研究土在不同击实功能下的击实特性，以便获取设计数值，为工程设计提供初步的填筑标准。该方法是目前研究填土击实特性的重要方法。[1] 2 土工击实实验方法 土工击实实验是研究土压实性能的基本方法，也是建筑工程必须实验的工程之一。实验采用击实仪法，即通过锤击使土密实，测定土样在一定击实功能的作用下达到最大密度时的含水量（最优含水量）和此时的干密度（最大干密度）。为了满足工程需要，必须制定土的压实标准。通常，工地压实质量控制采用压实度，计算式为： K= ρ d / ρdmax 式中，k为压实度，% ；ρd为工地碾压的干密度，g/cm3。ρdmax为室内实验最大干密度，g/cm3 。 若k越接近100% ，则压实质量越高。对于受力主层或者重要工程K要求大些；对于非受力主层或次要工程，k值可小些[2]。 3 土工击实实验曲线 室内击实实验，击实功瞬时作用于土，土的含水量基本不变。在同一击实功作用下，一定范围内增加含水量，土的干密度增大，但含水量增加到一定程度后，土的干密度就变小。根据这一规律可以得到在一定击实功作用下含水量W与干
Project :Constru??o de Projecto CONCHA do SINSE Location :Date :July,11,2015Tested by : Liu Min Sample No :TP01-1Counted by :Tang Lijun Depth : 1.00-1.20m Checked by :Wen Siyu W soil % weight No.φ(mm)(gr)retained retained passes 3/89.500.000.000.00100.004 4.750.000.000.00100.0010 2.000.000.000.00100.00200.850 3.60 1.80 1.8098.20400.42543.9021.9523.7576.25600.25076.7038.3562.1037.901400.10622.7011.3573.4526.552000.075 3.30 1.6575.1024.90 49802490SEIVE ANALYSIS (ASTM D 422 – 63 R02)(ASTM D 421 – 85 R02) Luanda,Angola Sieve %Cumulative Pan 49.8024.90 200.00 Total weight 1020304050607080901000.00 0.01 0.10 1.00 10.00 T o t a l P a s s e s S i e v e (%) Diameter(mm) Curve：Distribution Grain Size
土的比重试验 ●土粒比重是土的三大基本物理性指标(比重、密度、含水率)之一 ●它是换算土的六个基本物理性计算指标和评价土类的重要依据之一 ●无量纲量。 比重的定义 ●《现代科学技术词典》将材料的比重定义为： ●材料的密度和其标准材料密度之比。 ●这一定义更具有科学性和一般性。 ●土粒比重是土粒在温度105~110℃下烘至恒量时的质量与同体积4℃时纯水质量的 比值 ●从而有如下土粒比重Gs的表达式 ●通常所说土的比重就是指土粒的比重。 比重瓶法 1目的和适用范围 ●颗粒小于5mm的土用比重瓶法测定。 ●根据土的分散程度、矿物成分、水溶盐和有机质的含量又分别规定用纯水和中性液体测 定。 ●排气方法也根据介质的不同分别采用煮沸法和真空抽气法。 2仪器设备 ● 2.1比重瓶：容量100(或50)mL。 ●比较试验表明，瓶的大小对比重结果影响不大，但因100mL的比重瓶可以多取些试 样，使试样的代表性和试验的精度提高，所以建议采用100mL的比重瓶，但也允许 采用50mL的比重瓶。 ● 2.2天平：称量200g，感量0.001g。 ● 2.3恒温水槽：灵敏度±1℃。
● 2.4砂浴。 ● 2.5真空抽气设备。 ● 2.6温度计：刻度为0～50℃，分度值为0.5℃。 ● 2.7其他：如烘箱、蒸馏水、中性液体(如煤油)、孔径2mm及5mm筛、漏斗、滴管等。 2.8比重瓶校正 ●比重瓶校正一般有两种方法： ●称量校正法和计算校正法。 ●前一种方法精度比较高，后一种方法引入了某些假设，但一般认为对比重影响 不大。 ●本试验以称量校正法为准。 ● 1.将比重瓶洗净、烘干，称比重瓶质量，准确至0.001g。 ● 2.将煮沸后冷却的纯水注入比重瓶。 ●对长颈比重瓶注水至刻度处 ●对短颈比重瓶应注满纯水，塞紧瓶塞，多余水分自瓶塞毛细管中溢出。 ●调节恒温水槽至5℃或10℃,然后将比重瓶放入恒温水槽内，直至瓶内水温稳定。 ●取出比重瓶，擦干外壁，称瓶、水总质量，准确至0.001g。 ● 3. 以5℃级差，调节恒温水槽的水温，逐级测定不同温度下的比重瓶、水总质量，至 达到本地区最高自然气温为止。 ●每级温度均应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.002g，取两次测值的平均 值。 ●绘制温度与瓶、水总质量的关系曲线。
土工试验报告书 南昌大学 学生姓名: 学号: 专业班级: 实验类型:? 验证 ? 综合 ? 设计 ? 创新 实验日期: 实验成绩: 目录 一、密度试验 二、含水率、液限、塑限试验 三、颗粒分析试验 四、渗透试验 五、击实试验 六、固结试验 七、直接剪切试验 八、三轴剪切试验(演示) 2 一、密度试验 (一)试验目的
测定土的密度，以了解土的疏密状态，供换算土的其他物理性质指标以及进行工程设计和控制施工质量之用。土的密度一般是指土的湿密度，除此以外还有土的干密度、土的饱和密度和土的有效密度。 (二)试验方法 室内试验方法有环刀法、蜡封法等。环刀法适用于细粒土，蜡封法适用于破裂土和形状不规则土。灌砂法和灌水法适用于现场测定粗粒土。应进行两次平行测定，差值 3不得大于0.03g/cm，取平均值。 (三)仪器设备(环刀法) 23环刀(内径6.18cm，高2cm，面积30cm，体积60cm;或内径7.98cm，高 2cm， 23面积50cm，体积100cm)、天平、修土刀、钢丝锯、毛玻璃等。 密度试验记录表 工程名称试验者 试验方法计算者 试验日期校核者 土环环刀环刀加土的环刀样密度平均密度刀质量土质量质量容积 33编) (g/cm) (g/cm编 3(g) (g) (g) (cm) 号号 思考题: 1、通过本使实验，你进一步了解了密度这个概念，请问现场又怎样测定粗粒 土的密度, 3 二、含水率、液塑限试验 (一)试验目的
测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度及其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。测定土的液限和塑限，与天然含水率实验结合，可用以计算土的塑性指数和液性指数，并作为粘性土分类以及估算地基土承载力的一个依据。 (二)试验方法 含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法以及炒干法等。其中以烘干法为室内试验的标准方法。土的塑限试验用滚搓法;液限试验采用手提锥式液限仪;也可采用液塑限联合仪测定土的液塑限。本方法适用于颗粒小于0.5mm土。需对两个试样进行平行试验，允许平行差值: 含水率(%) 小于40 大于等于40 允许平行差值(%) ?1.0 ?2.0 (三)仪器设备 含水率试验仪器:烘箱、分析天平、干燥器、铝制称量盒、削土刀和匙等。塑限试验仪器:毛玻璃板、钢棒、调土刀、调土皿、滴瓶、吹风机等。液限试验仪器:手提锥式液限仪。液塑限联合测定仪用于联合测定土的液塑限。 含水率试验记录表 工程名称试验者 试验方法计算者 试验日期校核者 盒，盒，湿水的干土平均含备土样盒质量干土含水率盒号土质量质量质量水率编号 (g) 质量(%) (g) (g) (g) (%) 注 (g) 塑限试验记录表 工程名称试验者 试验方法计算者 试验日期校核者
土工试验质量管理规章制度
土工试验室质量管理制度云南舯辉工程检测有限公司
2017年2月8日 按照国家对土工试验的技术要求，为加强对我院土工试验室的管理，提供土工试验的工作质量，公正地、科学地、准确地进行土样化验工作，特制定土工试验室管理制度，望全体试验人员遵照执行。 一、质量方针 严格标准、数据可靠、结论正确、竭诚服务 二、质量控制措施 1、土工试验依据国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）。 2、试验人员经过严格的培训，须取得上岗证。 3、所有试验设备按规定周期送法定计量单位鉴定。 4、对检验过程中影响质量的因素，制定切实可行的控制办法，以保证试 验的工作质量。 三、土工试验室组织机构框架图 试验室主任 ↓ 试验室技术负责人 ↓ ↓↓ 试验组办公室 ↓ ↓↓↓↓ 样品室物理室力学室颗分室 四、土工试验工作流程图
送样单位送样 ↓ 试验室验收来样→来样符合试验室要求 ↓ 签收委托单→填写试验台帐、试验编号 ↓ 技术负责人安排试验任务 ↓ 试验室制订试验方案→重要试验经主任审批 ↓ 技术负责人审查方案→方案不合理或需调整 ↓ 按有关规范、规程进行试验 ↓ 试验数据处理分析、形成完整试验记录 ↓ 打印试验报告 ↓ 数据处理有误←技术负责人审查→报告内容或结论有误 ↓ 原始资料登记、分类归档，报告待发 ↓ 报告发放 五、土工试验室岗位职责 （一）、试验室主任岗位职责 试验室主任全面负责试验室的工作，履行以下职责： 1、做好试验人员的思想工作，考核试验人员的工作。 2、审定签发试验报告。 3、安排组织试验人员的技术培训和技术考核。 4、安排组织试验人员对新技术、新方法的试验研究工作。 5、负责试验设备的添置、更新、维护。 6、定期召开试验室工作会议，检查总结工作。
土工试验 前言：土工试验实际上包含三个方向的内容。一是机理实验，为少数研究人员为研究力学现象发生的机制而做，为学术研究方向；二是特性实验，主要为测定计算参数服务；三是物理模型或模拟试验，目的是为了寻求边值问题和工程问题的解答及应用。我们这里讲的土工试验通常指的是第三种，应用性土工试验。 一、土的工程分类及土样制备 土工试验是一项影响因素复杂，变化性较大的试验工作。不同的人因为试验方法、手法以及试验技巧的熟练程度不一样，所获得的试验结果也会有较大的差异。因此土工试验相对于其他常规检测而言，对于人员的实践操作经验和基本理论知识的要求要高些。为了比较正确的反映实际土的性质，试验人员应该多现场操作试验，不断积累经验，并且要掌握土工的基本原理和知识，这样才能对于土工试验进行熟练掌握。 在了解试验步骤和作业方法前，先对土的性质、分类以及土样制备进行大概的介绍。 土的分类方法目前主要有两种，分别为按颗粒粒径大小分类法和按塑性指数分类法。 一般土按其不同粒径的相对含量可划分为巨粒土和含巨粒土的土、粗粒土、细粒土；巨粒土和含巨粒的土、粗粒土按粒粗、级配、所含细粒的塑性高低可分为16种土类；细粒土按塑性图及所含粗粒类别、有机质多少可划分为16种土类。 1、试样中巨粒组质量多于总质量的50%的土称巨粒土；试样中巨粒组质量为总质量的15%~50% 的土称巨粒混合土；试样中巨粒组质量小于总质量的15%的土，可扣除巨粒，按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名； 2、试样中粗粒组质量多于总质量的50%的土称为粗粒土，其中试样中砾粒组质量多于总质量的50%的土称砾类土，试样中砾粒组质量小于或等于总质量的50%的土称为砂类土； 3、试样中细粒组质量多于或等于总质量的50%的土称为细粒土，具体区分为：试样中粗粒组质量小于总质量的25%的土称细粒土；试样中粗粒组质量为总质量的25%~50%的土称为含粗粒的细粒土；试样中含部分有机质的土称为有机质土。 对于现场土样为了方便常采用简易鉴别方法来初步判别土类。如确定土粒粒径含量时可将碾散的风干试样摊成一薄层，凭目测估计土中巨粒、粗粒和细粒组所占的比例，再按照粒径土的分类方法确定其为巨粒土、粗粒土（砾类或砂类土）
土工测试 实验报告书 1.分级连续加载条件下的粘性土蠕变试验 2.三轴压缩实验测土的抗剪强度参数 3.duncan-chang模型参数的确定 4.通过标准固结试验测固结系数 5.剑桥模型的推导 1分级连续加载条件下的粘性土蠕变试验 实验目的： 通过测定试样在分级连续加载条件下固结引起的变形随时间的变化，分析试样得蠕变特性及相应的模型。 实验器材：（试样采用非饱和的细粒土） 固结容器：由刚性底座、护环、环刀、上环、透水板、加压上盖和密封圈组成。（1）环刀：直径61.8mm，高度20mm，一端有刀刃，应具有一定刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂和聚四氟乙烯。 （2）透水板：由氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成。渗透系数应大于试样的渗透系数。试 样上部透水板直径宜小于环刀内径0.2~0.5mm，厚度5mm。（3）变形量测设备：量表，单位为0.1mm。（4）加荷设备：砝码、杠杆加压设备。 实验步骤： 1.制备土样将土块加水饱和，尽量搅拌至各处含水率均匀，备用。用电子秤秤环刀的 重量。 2.取土样用环刀切取已准备好的土样，用工具沿环刀高度切平土面，去掉多余的土、 用水浸湿，将滤纸盖在土样的两边，再次称量重量。 3.安装土样将环刀和土样一起放入固结盒，在土样上下各放置一块透水石，盖上加压 盖，安装到加载装置上。 4.调平将加压杠杆调平，装好量表，调至零点。 5.分级加载分为4个荷载等级加载：60kpa,120kpa,180kpa,240kpa，分别为并在每 级荷载下记录0s,15s,2min15s,4min,6min15s,9min,12min15s,16min2 20min15s时的量表读数。 6.实验结束清理仪器，整理数据。 数据整理及实验分析： 室内分级加载固结蠕变实验结果如表1及图1所示： 表1 各级荷载下土的应变（mm） 图1 各种荷载作用下的蠕变曲线 蠕变是在恒定应力作用下变形随时间增长的现象。图1是土样在各种荷载作用下的蠕变曲线，在各级荷载作用下，土体的蠕变曲线非常相似。经历了加载时的瞬时变形、随时间急剧的变形，如果时间够长，还可以观察到随时间缓慢增加并趋于稳定的阶段，且荷载越大，变形越大，达到稳定的时间越长。从而粘性土的蠕变ε、应力σ与时间t的关系：ε＝f(σ,t) 且为非线性蠕变关系。 基本流变元件有虎克弹簧、牛顿粘壶及圣维南刚塑体三种，计算模型都是由以上三种线性基本元件组合而成。由于应变随时间最后达到稳定状态，则可以用麦钦特（merchant）模型来描述，该模型由虎克弹簧和伏埃脱体串联而成，如图2所示。在常应力作用下，有如下关系： ε＝σ／e0 +σ（1-exp(-e1t/k1)）/e1 图2 merchant模型 2三轴压缩实验测土的抗剪强度参数 试验目的：