土工(界限含水率液塑限联合测定法)

土工实验报告学院：姓名（学号）：实验内容：界限含水率测定实验日期：指导老师：（一）试验目的与要求掌握光电液、塑限联合测定仪测定界限含水率的方法，测定细粒土的塑、液限，划分土类、计算塑性指数，供设计、施工使用。

各含水率测定按照SL237-003-1999《含水率试验》的烘干法进行。

（二）试验原理液限是土由可塑状态过渡到流动状态的界限含水量，而塑限是土从塑性状态转变成半固体状态的界限含水量。

土随含水量由小变大，分别由固体状态向半固体状态，可塑状态和流动状态过度，而抗剪强度亦由大逐渐变小。

把一定重量的圆锥体放入土中，由于土的抗剪强度，圆锥体在自重作用下只能下沉一定的深度。

经过反复试验，用圆锥体测定不同含水量的下沉深度，证明在双对数坐标上含水量与下沉深度成线性关系。

（三）引用标准GB/T15406-94《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第一篇：室内土工仪器。

SL113-95《光电式液塑限联合测定仪校验方法》。

SL237-003-1999《含水率试验》。

SL237-004-1999《密度试验》。

（四）适用范围本实验适用于粒径小于0.5mm及有机质含量不大于总质量5%的土。

（五）主要仪器设备1. 光电液、塑限联合测定仪，如下图：2. 天平：称量200g，感量0.01g。

（六）实验步骤1. 试样制备（1）采用天然含水量试样或风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，过0.5mm筛。

（2）取0.5筛下的代表性试样20g，分成三份，放入盛土皿中，加不同数量的水，制成不同稠度的的试样。

三个试样的含水量尽量分别接近于液限、塑限和二者之间的中间状态，将试样调匀，用保鲜膜包裹，湿润过夜。

2. 将制备的样品搅拌均匀，填入试样杯中，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中（分三层压实），填满后用刮刀刮平表面。

3. 调节联合测定仪的调平底脚螺丝，使水平气泡在圆心位置。

4. 将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上涂一层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥体。

土工实验指导书及报告测定土的液限和塑限（锥式仪法和搓条法）一、基本原理在界限含水率中，意义最大的是从粘流状态过渡到粘塑状态的液限(w L)和从塑态过渡到半固态的塑限(w p)。

土的塑性指数是液限与塑限之差(Ip＝w L-w p)，是表示土的塑性强弱的指标。

对于液限的测定，我国广泛使用的是锥式液限仪，圆锥质量76g，锥角30°，距锥尖10mm 处刻有一环形线。

当锥在自重作用下沉入土中的深度恰为10mm时，则认为此时的含水率就为液限。

土的塑态与固态间的界限含水率称土的塑限。

塑限的测定依据主要是根据土处于塑态时可塑成任意形状且不产生裂纹；处于固态时则很难搓成任意形状，若勉强为之，则土面要发生裂纹或断折等现象。

以这两种物理状态为待征，确定塑态和固态的界限。

也就是说，当土被搓成一定粗细的土条且表面开始出现裂纹时的含水率，即为塑限。

此外，我国还采用圆锥式液塑限联合测定仪测定液限和塑限。

它是用瓦氏圆锥仪在专门的仪器上测定土在不同含水率时的圆锥入土深度，在双对数坐标纸上绘成圆锥入土深度与含水率的关系直线。

在直线上分别查得圆锥入土深度为17mm、l０mm和2mm时的相应含水率，即为碟式仪液限（等效）、锥式仪液限和塑限。

二、锥式液限仪测定液限（一）仪器设备1、铝盒、调土杯及调土刀2、锥式液限仪(如图)；3、天平：感量为0.01g；4、筛：孔径为0.5mm；5、磁钵和橡皮头研棒；6、烘箱；7、干燥器。

（二）操作步骤1、制备土样取天然含水率的土样50g捏碎过筛；若天然土样已风干，则取样80g研碎，并过0.5mm 筛；加蒸馏水调成糊状，盖上湿布或置保湿器内12h以上，使水分均匀分布。

2、装土样于调土杯中将备好的土样再仔细拌匀一次，然后分层装入试杯中；用手掌轻拍试杯，使杯中空气逸出；待土样填满后，用调土刀抹平上面，使之与杯缘齐平。

3、放锥（1）在平衡锥尖部分涂上一薄层凡士林，以拇指和食指执锥柄，并保持锥体垂直，使锥尖与试样面接触，轻轻松开手指，使锥体在其自重作用下沉入土中；注意，放锥要平稳避免产生冲击力。

《土力学》界限含水率试验（液塑限联合测定试验）土的界限含水量与土的机械组成、矿物成分、活动性、吸附水的表面电荷强度以及颗粒比面积有关，所以根据界限含水量可以反映土的某些物理特性。

一．试验原理用联合测定仪测定土在不同含水量时圆锥入土的深度，根据含水量和对应的入土深度之间的关系在双对数坐标纸上绘出直线。

在直线上查得圆锥入土深度为20mm时的相应含水量为液限ω，然后根据Lω—p h曲线，查出塑限时入土深度p h，L求出塑限ω。

P二．适用范围测定土的液限和塑限是为了划分土类、计算天然稠度、塑性指数、液性指数，以供公路工程设计和施工之用。

本试验适用于粒径不大于0.5mm，有机质含量不大于试样总质量5%的土。

三．仪器设备1．LP-100型液塑限联合测定仪，锥质量100g，锥角30°。

2．盛土杯：直径5cm，深4～5cm。

3．天平：称量200g，感量0.01g。

4．其他：筛（孔径0.5 mm），调土刀，调土皿，铝盒，研钵（附带橡皮头的研杵或橡皮板，木碾），烘箱、干燥器，吸管，凡士林，蒸馏水等。

四．试验步骤1．取具有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。

土中若含有大于0.5mm 的土粒或杂物时，应将风干土用带橡皮头的研杵研碎，过0.5mm筛。

2．取0.5mm筛下的代表性土样200g左右，分开放入三个盛土皿中，加入不同数量的蒸馏水，土样的含水量分别控制在液限（a点）、略大于塑限（c点）和二者的中间状态（b点）。

用调土刀调匀，盖上湿布，放置18小时以上。

测定a点的锥入深度应为20（±0.2）mm，测定c点的锥入深度时粘性土应控制在5mm以下，而对于砂类土，测定c点的锥入深度可大于5mm。

3．将制备好的土样充分搅拌均匀，分层装入土杯，用力压密使空气逸出。

对于较干的土样，应先充分揉搓，用调土刀反复压实。

试杯装满后，刮成与杯边齐平。

4．在圆锥仪锥尖上涂少许凡士林，将装好土样的试杯放在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，待锥尖与土样表面刚好接触时停止升降，然后按动落锥开关，测记经过5s锥的入土深度h1。

土工试验土的含水率试验土中水：影响土的物理，力学性能的主要是自由水、弱结合水。

一、烘干法适用范围：标准方法，适用于黏质土、粉质土、砂类土、砂砾土、有机土和冻土。

1、试验步骤（1）取代表性土样，细粒土15g～30g；砂类土、有机土为50g；放入称量盒中，盖好盖，称取质量；（2）揭开盒盖，将试样放入烘箱中，在温度105℃～110℃下烘干，烘干时间对细粒土不得少于8h～10h；对于砂类土不得少于6h～8h；对于有机质含量超过5%的土或含石膏的土，将温度控制在60℃～70℃以下烘干，以12h～15h为好。

（3）将烘干后的试样和盒子取出，放入干燥器中冷却，冷却后盖好盒盖，称取质量2、，计算W=(m-ms )/ms3、精度及允许差二、酒精燃烧法适用于快速测定细粒土的含水率1、取样数量：黏质土5～10g；砂类土20～30g。

2、注意事项：酒精纯度95%；对于黏性土测得的含水率通常小于烘干法。

密度试验一、环刀法1、使用范围及目的：适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度、干密度。

2、环刀规格：环刀（直径6mm～8mm、高2mm～5.4mm、壁厚1.5mm～2.2mm）。

径高比一般为1～1.5。

3、精度及允许差：进行两次平行测定，取算术平均值，平行差不得大于0.03g/cm3。

二、蜡封法适用范围：适用于测定易碎裂的土和形状不规则的坚硬土的密度。

1、试验步骤：（1）取体积大于30cm3的试件，出去表面松、浮土及尖锐棱角，称其质量m，并取代表性土样进行含水率测定；（2）将石蜡加热至刚过熔点，用细线系好试件浸入石蜡中，使试件表面覆盖一层石蜡，取出试件，待冷却后称其质量m1；（3）用细线将蜡封试件置于天平一端，时其浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中，称蜡封试件水中质量m2；（4）将蜡封试件从水中取出，擦干净表面，称其质量，与浸水前蜡封试件质量进行比较，若质量差超过0.03g，试验重做。

2、计算ρ=m/[(m1-m2)/ρwt-(m1-m)/ρn) ρd=ρw/(1+0.01w)三、灌砂法1、适用范围：适用于现场测定细粒土、砂类土、砾类土的密度。

二、界限含水率实验（液限、塑限联合测定法）（一）实验目的测定粘性土的液限L ω和塑限P ω，并由此计算塑性指数Ip 。

（二）实验原理液限、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入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入土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为10mm 所对应得含水率即为液限，查得圆锥下沉深度2mm 所对应的含水率即为塑限。

（三）实验设备1．液塑限联合测定仪：（如附图1）有电磁吸锥、测读装置、升降支座等，圆锥质量76g ，锥角30°，试样杯等；2．天平：称量200g ，分度值0.01g ；3．其它：调土刀、不锈钢杯、凡士林、称量盒、烘箱等。

（四）操作步骤1．土样制备：当采用风干土样时，取通过0.5mm 筛的代表性土样约200g ，分成三份，分别放入不锈钢杯中，加入不同数量的水，然后按下沉深度约为4～5mm ，9～11mm ，15～17mm 范围制备不同稠度的试样（对于高岭土，含水率分别约为50%，75％，90％）。

2．装土入杯：将制备的试样调拌均匀，填入试样杯中，填满后用刮土刀刮平表面，然后将试样杯放在联合测定仪的升降座上。

3．接通电源：在圆锥仪锥尖上涂抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。

4．测读深度：调整升降座，使锥尖刚好与试样面接触，切断电源使电磁铁失磁，圆锥仪在自重下沉入试样，经5秒钟后测读圆锥下沉深度。

5．测含水率：取出试样杯，测定试样的含水率。

重复以上步骤，测定另两个试样的圆锥下沉深度和含水率。

（五）实验注意事项1．土样分层装杯时，注意土中不能留有空隙。

2．每种含水率设三个测点，取平均值作为这种含水率所对应土的圆锥入土深度，如三点下沉深度相差太大，则必须重新调试土样。

（六）计算公式1．计算各试样的含水率：100wsm m ω=⨯ 式中符号意义与含水率实验相同。

试验三 界限含水率试验一、试验目的掌握界限含水率试验方法和塑性指数、液性指数的计算，并能利用界限含水率指标进行土的分类和定名，判断天然土的状态。

试验要求：由实验室提供试样，学生按照要求测定土样的界限含水率，根据界限含水率和土的天然含水率计算该土的塑性指数、液性指数，进行土的分类和定名。

二、试验原理细粒土由于含水率的不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。

液限是细粒土呈流动状态与可塑状态分界处的含水率(记作ωL )，塑限是细粒土呈可塑态状与半固体状态分界处的含水率(记作ωp )，缩限是细粒土呈半固体状态与固体状态分界处的含水率(为30（1）制备试样：取代表性天然土或风干土过 0.5mm 的孔筛，过筛后取约250g ，放入调土皿中，加纯净水调成均匀浓糊状，将拌和均匀的土样密封于保湿缸中静置24小时；（2）将试样用调土刀调匀，密实地填入试杯中，土中不能含封闭气泡，将高出试样杯的余土用调土刀刮平，不得在杯口反复涂抹；（3）将刮平的试杯放在测试杯座上，用布擦净圆锥仪，并在锥体上涂抹一薄层凡士林，提住锥体上端手柄，放在试样表面中部，至锥尖刚好与土面接触时，放松手指，使其锥体在自重状态下沉入土中；（4）经15s 后观看锥尖入土深度，若锥体入土深度刚好为10mm 时，表示土的含水率适为液限，如不符合上述要求应重新调试土膏；（5）将所测得的合格试样，挖去有凡士林的部分，取锥体附近试样迅速放入铝盒内测定其含水率，此含水率既为液限，含水率试验方法见试验一，液限记录表见4—1；此试验需进行两次平行试验，当两次测定的液限含水率差值小于2％时，取平均值作为该土样的液限。

四、塑限试验（搓滚法）1. 仪器设备：（1）天平：称量200g ，最小分度值0.01g ；（2）其它工具：调土刀，调土碗，0.5mm 孔筛，毛玻璃； （3）含水率试验全套设备等。

2.试验步骤：（1）试样制备：与液限试验基本相同，但制样含水率较低，使其在塑限左右，判断方法为试样在手中捏揉而不粘手；（2）取试样一小块，先用手搓成椭圆形，然后用手掌在毛玻璃板上轻轻搓滚，搓滚时手掌均匀施加压力于土条上。

土工试验界限含水率试验9 界限含水率试验9．1 一般规定9．1．1 土的粒径应小于0．5mm以及有机质含量不大于干土质量的5％。

9．1．2 本试验中含水率的测定应按本标准第5．2节的烘干法执行。

9．2 液塑限联合测定法9．2．1 本试验所用的仪器设备应符合下列规定：1 液塑限联合测定仪(图9．2．1)应包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。

圆锥仪质量为76g，锥角为30°；读数显示宜采用光电式、游标式和百分表式；图9．2．1 光电式液塑限联合测定仪示意图1-水平调节螺丝；2-控制开关；3-指示灯；4-零线调节螺丝；5-反光镜调节螺丝；6-屏幕；7-机壳；8-物镜调节螺丝；9-电磁装置；10-光源调节螺丝；11-光源；12-圆锥仪；13-升降台；14-水平泡2 试样杯：直径40mm～50mm；高30mm～40mm；3 天平：称量200g，分度值0．01g；4 筛：孔径0．5mm；5 其他：烘箱、干燥缸、铝盒、调土刀、凡士林。

9．2．2 液塑限联合测定法试验应按下列步骤进行：1 液塑限联合试验宜采用天然含水率的土样制备试样，也可用风干土制备试样。

2 当采用天然含水率的土样时，应剔除粒径大于0．5mm的颗粒，再分别按接近液限、塑限和二者的中间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。

静置时间可视原含水率的大小而定。

3 当采用风干土样时，取过0．5mm筛的代表性土样约200g，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使其分别达到本标准第9．2．2条第2款中所述的含水率，调成均匀土膏，放入密封的保湿缸中，静置24h。

4 将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。

高出试样杯的余土用刮土刀刮平，将试样杯放在仪器底座上。

5 取圆锥仪，在锥体上涂以薄层润滑油脂，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。

当使用游标式或百分表式时，提起锥杆，用旋钮固定。

6 调节屏幕准线，使初读数为零。