土力学实验指导书
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--学习资料分享--- 实验一 土的三项基本物理性指标的测定
一、实验目的
土的三项基本物理性指标是指土粒比重ds、土的含水量w和密度ρ，一般由实验室直接测定其数值。在测定这三个基本指标后，可以换算出其余各个指标。
二、实验原理和方法
1．土粒相对密度ds
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量比，称为土粒比重（无量纲），亦称土粒相对密度，即
式中 ρs——土粒密度，即土粒单位体积的质量，g/cm3；
ρw1——4℃时纯水的密度，等于1g/cm3或1t/
m3。 一般情况下，土粒相对密度在数值上就等于土粒密度，11dswsswsVmWORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 但两者的含义不同。土粒比重决定于土的矿物成分，一般无机矿物颗粒的比重为2.6～2.8；有机质为2.4～2.5；泥炭为1.5～1.8。土粒（一般无机矿物颗粒）的比重变化幅度很小。土粒比重可在试验室内用比重瓶法测定。通常也可按经验数值选用，一般土粒土粒相对密度参考值见下表。
土粒相对密度参考值
土的名称 砂 类 土
粉 性 土 粘 性 土
粉质粘土 粘 土
土粒比重 2.65～2.69 2.70～2.71 2.72～2.73 2.74～2.76
2．土的含水量w
土中水的质量与土粒质量之比，称为土的含水量，用百分数表示，即
%100swmm WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 含水量w是标志土含水程度（湿度）的一个重要物理指标。天然土层的含水量变化范围很大，它与土的种类、埋藏条件及所处的自然地理环境等有关。
土的含水量通常采用“烘干法”测定。从含水量的定义可知，实验的关键是怎样测得一块土中所含水份质量以及颗粒质量。所谓烘干法便是为此设计的一种实验方法。先称小块原状土样的湿土质量，然后置于烘箱内维持100～105℃烘至恒重，再称干土质量，湿、干土质量之差与干土质量的比值，就是土的含水量。计算公式为：%1000221mmmm
式中： W——含水量（%）
m1——盒加湿土质量（g）
m2——盒加干土质量（g）
m0——铝盒的质量（g），按盒号查表可得，由实验室提供。
3．土的密度ρ
土单位体积的质量称为土的密度，g/cm3。在天然含水WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 量情况下的密度称为天然密度，即
Vm
测定密度的目的是为了了解土体内部结构的密实情况。工程中需要以容重值表示时，将实测密度值乘以换算系数即可。
测定土的密度一般用“环刀法”，用一个圆环刀放在削平的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，称得环刀内土样得质量，求得它与环刀容积之比值即为其密度。计算公式为：
Vmm21
式中： ρ——土的天然密度 g /cm3
m1——环刀与土盒质量 g
m2——环刀质量g
V ——环刀体积cm3
土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度ρd，即
Vmdd WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 测定土的天然密度ρ后，可换算土的干密度ρd，可按公式：
1d
式中： ρ——土的天然密度 g /cm3
ρd ——土的干密度 g /cm3
W——土的含水量
三、实验的仪器
1．红外线烘干设备——烘箱（温度 105℃）
2．环刀，内径为61.8±0.15mm或79.8±0.15mm，高度为20±0.016mm
3．铝盒：盒盖和盒身皆刻有号码，实验时务必对号
4．天平：感量0.01g
5．其他： 切土刀、修土刀、钢丝锯、凡士林等。
四、实验的内容和步骤
（一） 土的含水量实验
1．从密度实验切下的土样中取有代表性的土样WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 15~30g，放入铝盒之中，并用刀切碎（以利烘干），立即盖上盒盖，以防水分蒸发。
2．至感量0.01g的天平上称盒加湿土质量m1
3．称完后，打开铝盒盖，拿到烘箱中烘烤40分钟。
4．然后，取出铝盒，盖上盒盖,放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量m2精确至0.01g。
（二） 土的密度实验
1．工程需要取原状土或制配所需状态的扰动土，整平两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上。
2．修土刀（或钢丝锯）将土样上部削成略大于环刀直径的土柱。
3．然后将环刀垂直下压，边压边削至土样伸出环刀上部为止。削去两端多余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。
4．擦净环刀外壁，称环刀与土的质量m1 ,准确至0.1g。 WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 五、预习要求
本实验是关于土的基本物理指标测定方法的实验，首先要明确该实验的重要性。做实验以前，应先认真学习教材和实验指导书，完成实验预习报告。
六、实验要求
实验均须进行两次平行测定，其平行差值要求：土的含水量实验不得大于1％，土的密度实验不得大于0.03g/cm3。
七、实验记录与报告
完成实验记录和实验报告。
A、 含水量实验记录
实验者：姓名___________学号_______________班级____________
实验日期：_________年_____月_____日
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--学习资料分享---
土样编号
铝盒号码 盒加湿土质量
(g) 盒加干土质量
(g) 盒质量
(g) 水质量
(g) 干
土
质
量
(g) 含水量
W (%) 平
均
值
（%）
m1 m2 m0 m1 -
m2 m2 -
m0 %1000221mmmm
1
2
3
4
B、 密度实验记录
实验者：姓名___________学号_______________班级____________
实验日期：_________年_____月_____日
土样编号 1 2 3 4
环刀容积（cm3） ①
环刀质量（g） ②
土+环刀质量（g） ③
土样质量（g） ④ ③— WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- ②
天然密度（g/cm3） ⑤
含水量（%） ⑥
干密度（g/cm3） ⑦
平均干密度（g/cm3） ⑧
八、思考题
1．土的三个基本物理性指标指哪几个指标？为什么称它们为基本物理指标？
2．测定土的含水量的关键是取得哪两个数据？
3．测定土的含水量时，为什么要求烘干温度须达１０５℃左右？
4．何为土的天然密度？
5．土的密度有哪几种？
6．土的质量密度（密度）与土的重量密度（重度）有何区别和联系？
7．土的干密度ρd的定义？它有何工程意义？ WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 8．土粒相对密度与土粒密度有何区别和联系？
9．粘性土土粒相对密度值范围为多少？
实验二 界限含水量实验
（液限含水量和塑限含水量的测定）
一、实验目的：
本实验的目的是测定土的液限含水量WL和塑限含水量WP，据此计算出塑性指数IP和液性指数IL，根据塑性指数IP和液性指数IL对黏性土进行分类并确定土的软硬状态。 WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 二、指标的定义
如下图所示，粘性土的物理状态（软硬状态）随着含水量的变化而变化。
所谓液限WL，是粘性土从塑性状态转入流动状态的界限含水量。所谓塑限WP，是粘性土从半固态转入塑性状态的界限含水量。
塑性指数
定义：
土处在可塑状态的含水量变化范围大体上表示土的弱结合水含量。
1) 反映吸附结合水的能力，即粘性大小
2) 大致反映粘土颗粒含量
3) 常作为细粒土工程分类的依据
液性指数
液性指数表示土的软硬状态。 0 W
（含水量） WL Wp
可塑状态
（塑性状态） 固态、半固态 流态
（流动状态）
pLpIwwWORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 三、实验的方法和步骤
从指标定义可知，测量液限和塑限的关键问题是用什么方法和用什么标准来判断土正处于液限含水量或塑限含水量。
国内工程界已就此问题作出了如下规定：
a） 用锥式液限仪法来测定液限，并规定了共同标准——即圆锥锥体经5s正好沉入土样中10mm，此时土样的含水量作为液限。
b） 用滚搓法来测定塑限，规定在毛玻璃板上将土样搓成3mm粗的土条，并产生裂纹或断裂，此时土条的含水量为塑限。
A：液限实验
（一）实验仪器：
1、锥式液限仪（见图2－1） WORD格式-专业学习资料-可编辑
--学习资料分享--- 试杯手柄试样底座平衡球10mm刻线
图2－1 锥式液限仪示意图
2、天平（感量0.01g）
3、铝盒。（铝盒重量由实验室提供，可按铝盒号码查表而得）
4、红外线烘干设备（也可用烘箱）
5、调土皿、调土刀、刮土刀、滴管、凡士林。
6、秒表
（二）实验步骤：
1、准备土试样：
