土工试验指导书

§ 1 土的基本性质试验§ 1.1 密度试验一、概述密度试验的目的是测定土的密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用，这里所指的密度是天然密度。

密度试验方法有环刀法，蜡封法，灌水法，灌砂法等。

这里仅介绍环刀法，该实验方法仅适用于细粒土。

二、仪器设备1、环刀：内径61.8mm和79.8mm，高度20mm。

2、天平：称量500g,最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。

3、切土刀，毛玻璃板或圆玻璃片等。

三、试验步骤1、称取环刀质量。

2、根据试验要求用环刀切取试样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上，切取试样时应在环刀内壁涂一层凡士林。

3、将环刀的刀口向下放在土样上，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。

4、根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，两端盖上平滑的圆玻璃片，以免水分蒸发，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。

四、计算与记录1、试样的密度，按下式计算：(1.1)32、本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm，取两次测定的平均值。

3、记录环刀法试验的记录格式如下：土样编号________________ 试验方法_________________ 试验者__________________1§ 1.2 含水量试验一、概述含水量试验的目的测定土的含水量，以了解土的含水情况，含水量是计算土的干密度、孔隙比、液性指数、饱和度和其他物理性质不可缺少的一个基本指标。

含水量测定方法有烘干法、酒精燃烧法以及炒干法等。

烘干法试验：适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。

二、仪器设备1、电热烘箱：应能控制温度为105~110°C。

2、天平：称量200g,最小分度值O.OIg,称量1000g，最小分度值0.1g。

3、干燥器(通常用装有氯化钙干燥剂) 。

4、称量盒，削土刀，玻璃板或盛土容器等。

三、试验步骤1、称取称量盒质量。

2、取具有代表性试样15〜30g或用环刀中的试样，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，称盒加湿土质量，准确至0.01g。

3、打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105~110°C的恒温下烘至恒量。

烘干时间对粘土、粉土不得少于8h,对砂土不得少于6h,对含有机质超过干土质量 5 %的土，应将温度控制在65~70°C的恒温下烘至恒量。

4、将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，准确至0.01g。

四、计算与记录1、计算试样的含水量，按下式计算，准确至0.1%。

(1.2)m s式中：m w ------ 水的质量，g;m s——干土质量，g。

本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当含水量小于40%时为1%；当含水量等于、大于40%时为2%，取两个测值的平均值，以百分数表示。

2、记录含水量试验的记录格式如下：土样编号________________ 试验方法_________________ 试验者__________________盒质量盒+湿土盒+干土水的质量干土质量含水量平均含水量盒号(g)质量(g)质量(g)(g)(g)(%)(%)2§ 1.3 比重试验一、概述土粒比重是指土在温度100~105C下恒重时的质量与同体积蒸馏水在4匸时质量的比值。

土粒比重是计算土的孔隙比、饱和度以及其他物理力学指标不可缺少的一个基本指标。

试验方法有比重瓶法、浮称法和虹吸管法，这里仅介绍比重瓶法。

比重瓶法适用于粒径小5mm 土。

二、仪器设备1、比重瓶：容积100mL或50mL,分长颈和短颈两种。

2、恒温水槽：准确度应为—1C。

3、砂浴：应能调节温度。

4、天平：称量200g，最小分度值0.001g。

5、温度计：刻度为0〜50C，最小分度值为05C。

三、试验步骤1、称比重瓶的质量。

2、将比重瓶烘干。

称烘干试样15g （当用50mL的比重瓶时，称烘干试样10g）装入比重瓶，称试样和瓶的总质量，准确至0.001g。

3、向比重瓶内注入半瓶纯水，摇动比重瓶，并放在砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾起砂土不应少于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。

对砂土宜用真空抽气法；对含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土必须用中性液体（煤油）代替纯水，采用真空抽气法排气，真空表读数宜接近当地一个大气负压值，抽气时间不得少于1h。

4、将煮沸经冷却的纯水（或抽气后的中性液体）和注入装有试样悬液的比重瓶置于恒温水槽内至温度稳定，且瓶内上部悬液澄清。

当用长颈比重瓶时注纯水至刻度处；当用短颈比重瓶时应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水分自瓶塞毛细管中溢出。

取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g;并应测定瓶内的水温，准确至0.5 Co5、倒去悬液、洗净比重瓶，并注入室温的蒸馏水至近满，把瓶塞塞紧，待多余的水分从瓶塞的毛细管中溢出。

擦小孔上和比重瓶外的水、秤瓶水质量，准确至0.001g。

四、计算与记录1、计算土粒的比重，应按下式计算：m sd s - d wt （1.3）m bw m d _ mbws式中：m bw——比重瓶、水总质量，g;3m bws——比重瓶、水、试样总质量，g;d wt——水在t C时的比重。

42、记录比重瓶法试验的记录格式如下：土样编号________________ 试验方法_________________ 试验者__________________计算者试验日期校核者51 6§2界限含水量试验一、 概述界限含水量试验包括液限试验和塑限试验。

液限是区分粘性土的可塑状态和流动状态的界限含水量，塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水量。

目的是测定土的 液限和塑限，用以计算土的塑性指数和液性指数，作为粘土类土的分类、判定稠度状态以 及估算地基土承载力等的一个依据。

试验方法有联合测定法、碟式仪法、滚搓法等，这里 仅介绍联合测定法。

联合测定法适用于粒径小于0.5mm 以及有机质含量不超过土颗粒干质量5%的细粒土，如果有机质含量在 5% ~10%之间，仍允许按本试验方法进行，但必须在记录中注明。

二、 试验原理界限含水量中的液、塑限试验，各国通常是采用碟式仪测定液限，而塑限是采用手工 操作的搓滚法，即试样搓滚至3 mm 时试样发生裂缝和断裂时相应的含水量。

这两种方法受仪器和人为因素的影响很大。

为此，我国从20世纪50年代就采用质量为 76 g ，倾角为30°的圆锥，贯人深度为 10mm 作为液限的标准，并且探讨过代替搓滚法的其他方法。

经 过20多年的经验积累和对比试验，与碟式仪和搓滚法进行了相关分析，根据重塑粘性土 含水量与强度之间的唯一关系，确定了等效于碟式仪和搓滚法的圆锥仪的贯人深度，从而 建立了液、塑限联合试验的测定方法。

该关系就是液、塑限联合测定方法的理论基础。

三、 仪器设备1、 联合测定仪：包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。

圆锥质量为 76g ，锥角为300 ;读数显示宜采用光电式、游标式和百分表式； 试样杯内径为 40mm ，高度为30mm 。

2、 天平：称量 200g ,最小分度值 0.01g 。

四、 试验步骤1、 本试验宜采用天然含水量试样，当土样不均匀时，采用风干试样，当试样中含有粒径大于 0.5mm 的土粒和杂物时，应过 0.5mm 筛。

2、 当采用天然含水量土样时， 取代表性土样250g ; 采用风干试样时，取 0.5mm 筛下的代表性土样 200g , 将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，放 入调土皿，浸润过夜。

3、 将制备的试样充分调拌均匀，填入试样杯中， 填样时不应留有空隙，对较干的试样应充分搓揉，密试验研究表明圆锥人土深度 (h)与粘性土的含水量 (w)成良好的双对数关系:lg h =-lg w c2(2.1)图2.1光电式液、塑限联合试验仪1屏幕，2零线调节螺丝；3-聚光镜；4 -光源; 5 -微分仪，6-圆锥仪；7-升降座；8-盛土杯; 9 -放大镜；10-电磁铁；11-反射镜； 12 -指示灯及开关；13 -线路板；14 -水准器7实地填入试样杯中，填满后刮平表面。

4、 将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使 电磁铁吸住圆锥。

5、 调节零点，将屏幕上的标尺调在零位，调整升降座，使圆锥尖接触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经5s 后测读圆锥下沉深度（显示在屏幕上） ，取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于 10g ,放入称量盒内，测定含水量。

6、 将全部试样再加水或吹干并调匀，重复本条3至5款的步骤分别测定第二点、第 三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水量。

液塑限联合测定应不少于三点（圆锥入土深度宜为 4~5mm ，9~10mm ， 16~18mm ）。

五、计算与记录1、 试样的含水量按下式计算：0 =（匹-1） 100（ 2.2）m d式中：m d ――干土质量，g ; m o------------------------------ 湿土质量，g。

2、 以含水量为横坐标，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。

当三点不在一直线上时，通过高含水量的点和其余两点连成二条直线，在下沉为2mm 处查得相应的2个含水量，当两个含水量的差值小于 2%时，应以两点含水 量的平均值与高含水量的点连一直线，当两个含水量的差值大于、等于 2%时，应重做试验。

20 1510 )7 5 4 32246 0 2 05含水量，（%） 图2.2 S~，关系曲线my度深土入锥圆3、在含水量与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17mm所对应的含水量为液限，查得下沉深度为10mm所对应的含水量为10mm液限，查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限，取值以百分数表示，准确至0.1%。

4、塑性指数应按下式计算：I P ='L■ p( 2.3)式中：Ip——塑性指数；――液限，％；塑限,%。

5、液性指数应按下式计算：(2.4)6、液、塑限联合测定法试验的记录格式见下表：土样编号_________________ 试验方法_________________ 试验者 _________________计算者__________________ 试验日期 ___________________ 校核者 _________________189§ 3渗透试验一、 概述渗透试验的目的是测定土的渗透系数，验证达西定律。