土工实验指导书及实验报告解读Word格式文档下载.docx
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（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。
4
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。
7、原状土同一组试样间密度的允许差值不得大于0.03g/cm3，含水率差值不宜大于2%。
（二）扰动土试样的制备步骤
1、扰动土试样的备样步骤
（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。
（2）先将土样风干或烘干，然后将风干或烘干土样放在橡皮板上用木碾碾散，对不含砂和砾的土样，可用碎土器碾散，但在使用碎土器时应注意不得将土粒破碎。
（3）将分散后的土样根据试验要求过筛。
对于物理性试验土样，如液限、塑限等试验，过0.5mm筛；
对于力学性试验土样，过2mm筛；
对于击实试验土样，过5mm筛。
对于含细粒土的砾质土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后，再按不同试验项目的要求进行过筛。
2、扰动土试样的制样步骤
（1）试样制备的数量视试验需要而定，一般应多制备1~2个试样以备用
（2）将碾散的风干土样通过孔径2mm或5mm的筛，取筛下足够试验用的土样，充分拌匀，并测定风干含水率，然后装入保湿缸或塑料袋内备用。
（3）根据环刀容积及所要求的干密度，按式（1-1）计算试样制备所需的风干土质量：
m0（10.01w0）dV
（1-1）
式中m0—制备试样所需的风干含水率时的土样质量（g）；
w0—风干含水率（%）；
d—试样所要求的干密度（g/cm3）；
V—试样体积（cm3）。
（4）根据试样所要求的含水率，按式（1-2）计算制备试样所需的加水量：
mw
m0
10.01w0
0.01（w1w0）
1-2）
式中mw—制备试样所需要的加水量（g）；
w1—试样所要求的含水率（%）；
5）称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，根据式（1-2）
计算得到的加水量，用量筒量取，并将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜。
（6）测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，一组试样的含水量与要求的含水量之差不得大于±
1%。
（7）扰动土试样的制备，可采用击样法、压样法和击实法。
击样法将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土，倒入装有环刀的击样器内，击实到所需密度，然后取出环刀。
压样法
将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土，倒入装有环刀的压样器内，采用静压力通过活塞将土样压紧到的所需密度，然后取出环刀。
击实法采用击实仪，将土样击实到所需的密度，用推土器推出，然后将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直向下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止，削去两端余土并修平。
（8）擦净环刀外壁，称环刀和试样总质量，准确至0.1g，
同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于±
0.01g/cm3。
（9）对不需要饱和，且不立即进行试验的试样，应存放在保湿器内备用。
四、试样饱和
土的孔隙逐渐被水填充的过程称为饱和，当土中孔隙全部被
水充满时，该土则称为饱和土。
根据土样的透水性能，试样的饱和可分别采用浸水饱和法、毛细管饱和法和真空抽气饱和法三种方法。
（1）对于粗粒土，可采用直接在仪器内对试样进行浸水饱和法的方法；
（2）对于渗透系数大于10-4cm/s的细粒土，可采用毛细管饱和法；
（3）对于渗透系数小于、等于10-4cm/s的细粒土，可采用真空抽气饱和法。
（一）试样饱和步骤
1、毛细管饱和法
（1）选用框式饱和器，在装有试样的环刀上、下面分别放滤纸和透水石，装入饱和器内，并通过框架两端的螺丝将透水石、环刀夹紧。
（2）将装好试样的饱和器放入水箱内，注入清水，水面不宜将试样淹没，以使土中气体得以排出。
（3）关上箱盖，浸水时间不得少于两昼夜，以使试样充分饱和。
（4）试样饱和后，取出饱和器，松开螺母，取出环刀擦干外壁，取下试样上下的滤纸，称环刀和试样的总质量，准确至
0.1g，并计算试样的饱和度，当饱和度低于95%时，应继续饱和。
2、抽气饱和法
（1）选用重叠式或框式饱和器和真空饱和装置。
在重叠式饱和器下夹板的正中，依次放置透水石、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水石，如此顺序重复，由下向上重叠到拉杆高度，将饱和器上夹板盖好后，拧紧拉杆上端的螺母，将各个环刀在上、下夹板间夹紧。
（2）将装有试样的饱和器放入真空缸内，真空缸和盖之间涂一薄层凡士林，并盖紧。
（3）将真空缸与抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压力值后，继续抽气不少于1h，然后微开
管夹，使清水由引水管徐徐注入真空缸内。
在注水过程中，微调管夹，以使真空气压力表读数基本保持不变。
（4）待水淹没饱和器后，即停止抽气，开管夹使空气进入真空缸，静止一段时间，对于细粒土，为10h左右，借助大气压力，从而使试样充分饱和。
（5）打开真空缸，从饱和器内取出带环刀的试样，称环刀和试样总质量，并计算试样的饱和度，当饱和度低于95%时，应
继续抽气饱和。
图1-2真空饱和装置
1-二通阀
2-橡皮塞3-真空缸4-管夹5-引水管
6-盛水器
7-饱和器8-排气管9-接抽气机
二）饱和度计算
试样的饱和度可按式（1-3）计算：
Sr（d）Gs
de
wGs
Srs
e
1-3）
式中Sr—试样的饱和度（%）；
w—试样饱和后的含水量（%）；
—试样饱和后的密度（g/cm3）；
d—试样的干密度（g/cm3）；
Gs—土粒比重；
e—试样的孔隙比
实验二含水率试验
土的含水率w是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所
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失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。
含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。
含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。
含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。
二、试验方法及原理含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。
再此仅介绍烘干法和酒精燃烧法。
（一）烘干法
烘干法是将试样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。
1、仪器设备
（1）保持温度为105~110℃的自动控制电热恒温烘箱；
（2）称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（3）玻璃干燥缸；
（4）恒质量的铝制称量盒2个。
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2、操作步骤
（1）称盒加湿土质量：
从土样中选取具有代表性的试样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，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。
（2）烘干土样：
打开盒盖，将试样和盒一起放入烘箱内，在温度105~110℃下烘至恒量。
试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8~10h，对于砂土宜烘6~8h。
对于有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下进行烘干。
（3）称盒加干土质量：
将烘干后试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却到室温。
将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0.01g。
3、成果整理
按式（2-1）计算含水率：
wm1m2100%m2m0
2-1）
式中w—含水率（%），精确至0.1%；
m1—称量盒加湿土质量（g）；
m2—称量盒加干土质量（g）；
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m0—称量盒质量（g）
含水量试验须进行二次平均测定，每组学生取两次土样测定含水量，取其算术平均值作为最后成果。
但两次试验的平均差值不得大于下列规定：
含水率测定的平行差值
含水率（%）
允许平行差值（%）
<
40
≥40
0.5
1
2
4、试验记录
烘干法测含水率的试验记录见表2-1。
（二）酒精燃烧法
酒精燃烧法是将试样和酒精拌合，点燃酒精，随着酒精的燃烧使试样水分蒸发的方法。
酒精燃烧法是快速简易且较准确测定细粒土含水率的一种方法，适用于没有烘箱或土样较少的情况。
（1）恒质量的铝制称量盒；
（3）纯度95%的酒精；
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（4）滴管、火柴和调土刀。
（1）从土样中选取具有代表性的试样（粘性土5~10g，砂
性土20~30g），放入称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。
（2）打开盒盖，用滴管将酒精注入放有试样的称量盒内，直至盒中出现自由液面为止，并使酒精在试样中充分混合均匀。
（3）将盒中酒精点燃，并烧至火焰自然熄灭。
（4）将试样冷却数分钟后，按上述方法再重复燃烧二次，当第三次火焰熄灭后，立即盖上盒盖，称盒加干土质量，准确至0.01g。
3、成果整理酒精燃烧法试验同样应对两个试样进行平行测定，其含水率计算见式（2-1），含水率允许平行差值与烘干法相同。
酒精燃烧法测含水率的试验记录见表2-1。
表2-1含水率试验记录
工程名称试验者
工程编号计算者
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试验日期校核者
试
样编号
土样
说明
盒
号
盒质量（g）
盒加湿
土质量
（g）
盒加干
湿土
质量
干土
含水率（%）
平均
备
注
三、注意事项
1、打开试样后应立即称湿土质量，以免水分蒸按发。
2、土样必须按要求烘至恒重，否则会影响测试精度。
3、烘干的试样应冷却后再称量，以防止热土吸收空气
中的水分，避免天平受热不均影响称量精度。
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实验三密度试验
土的密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。
土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。
当用国际单位制计算土的重力时，由土的质量产生的单位体
3
积的重力称为重力密度γ，简称重度，其单位是kN/m3。
重度由密度乘以重力加速度求得，即g。
土的密度一般是指土的湿密度，相应的重度称为湿重度，除此以外还有土的干密度d、饱和密度sat和有效密度，相应的有干重度d、饱和重度sat和有效重度。
试验目的：
测定土的密度。
二、试验方法及原理密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。
对于细粒土，宜采用环刀法；
对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；
对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。
（一）环刀法
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环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。
环刀法操作简便且准确，在室内和野外均普遍采用，但环刀法只适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。
（1）恒质量环刀，内径6.18cm（面积30cm2）或内径7.98cm（面积50cm2），高20mm，壁厚1.5mm；
（2）称量500g、最小分度值0.1g的天平；
（3）切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。
（1）按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。
（2）在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。
（3）擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0.1g。
按式（3-1）或式（3-2）分别计算湿密度和干密度：
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mm2m1VV
（3-1）
d
d10.01w
（3-2）
式中—湿密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；
d—干密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；
m—湿土质量（g）；
m2—环刀加湿土质量（g）；
m1—环刀质量（g）；
w—含水率（%）；
V—环刀容积（cm3）。
环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03g/cm3并取其两次测值的算术平均值。
注意事项
（1）制备原状土样时，环刀内壁涂一薄层凡士林，用环刀切取试样时，环刀应垂直均匀下压，以防环刀内试样的结构被扰动，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，用切土刀或钢丝锯整平环刀两端土样。
（2）夏季室温高时，应防止水分蒸发，可用玻璃片盖住环刀
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上、下El，但计算时应扣除
玻璃片的质量。
（3）需进行平行测定，要求两次差值不大于0．03~cm3，否则重做。
结果取两次试验结果的平均值。
5．成果整理
（1）写出试验过程。
（2）确定土的密度。
密度试验记录见表3-1。
1、应严格按照实验步骤用环刀取土样，不得急于求成，用力过猛或图省事了消成土柱，这样易使土样开裂扰动，结果事倍功半。
2、修平环刀两端余土时，了得在试样表面往返压抹。
对软土宜先用钢丝锯将土样锯成几段，然后用环刀切取。
表3-1密度试验记录表（环刀法）工程名称试验者
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土
样类别
环
刀
环刀
加湿土质量（g）
容积
（cm3）
湿密度
（g/cm3）
含水
率（%）
干密度
（g/cm3）
实验四液限和塑限试验
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粘性土的状态随着含水率的变化而变化，当含水率不同时，粘性土可分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态，粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率称为界限含水率。
土从
流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限wL；
土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限wp；
土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水率称为缩限ws。
土的塑性指数Ip是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，粘性土常按塑性指数进行分类。
界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm，且有机质含量不超过5%，且宜采用天然含水率试样，但也可采用风干试
样，当试样含有粒径大于的筛。
二、液限试验
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图4-1锥式液限仪（单位：
mm）
1-锥身；
2-手柄；
3-平衡装置；
4-试杯；
5-底座
0.5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm
液限是区分粘性土可塑状态和流动状态的界限含水率，测定土的液限
主要有圆锥仪法、碟式仪法等试验方
法，也可采用液塑限联合测定法测定
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土的液限。
这里介绍圆锥仪液限试验。
圆锥仪液限试验圆锥仪液限试验就是将质量为76g圆锥仪轻放在试样的表面，使其在自重作用下沉入土中，若圆锥体经过5s恰好沉入土中10mm深度，此时试样的含水率就是液限。
（1）圆锥液限仪（图4-1），主要有三个部分：
①质量为76g且带有平衡装置的圆锥，锤角30°
，高25mm，距锥尖10mm处有环状刻度；
②用金属材料或有机玻璃制成的试样杯，直径不小于40mm，高度不小于20mm；
③硬木或金属制成的平稳底座；
（3）烘箱、干燥器；
（4）铝制称量盒、调土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹风机、孔径为0.5mm标准筛、研体等设备。
（1）选取具有代表性的天然含水率土样或风干土样，若土中含有较多大于0.5mm的颗粒或夹有多量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，然后再过0.5mm的筛。
（2）当采用天然含水率土样时，取代表性土样250g，将试
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样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，然后放入调土皿中，盖上湿布，浸润过夜。
（3）将土样用调土刀充分调拌均匀后，分层装入试样杯中，并注意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样放在底座上。
（4）将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥仪手柄，保持锥体垂直，当圆锥仪锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉入土中。
（5）放锥后约经5s，锥体入土深度恰好为10mm的圆锥环状刻度线处，此时土的含水率即为液限。
（6）若锥体入土深度超过或小于10mm时，表示试样的含水率高于或低于液限，应该用小刀挖去粘有凡士林的土，然后将试样全部取出，放在橡皮板或毛玻璃板上，根据试样的干、湿情况，适当加纯水或边调边风干重新拌和，然后重复（3）~（5）试验步骤。
（7）取出锥体，用小刀挖去粘有凡士林的土，然后取锥孔附近土样约10~15g，放入称量盒内，测定其含水率。
按式（4-1）计算液限：
式中wL—液限（%），精确至0.1%；
m2m1wL
10%0
m1m0
4-1）
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m1—干土加称量盒质量（g）；
m2—湿土加称量盒质量（g）；
m0—称量盒质量（g）。
液限试验需进行两次平行测定，并取其算术平均值，其平行差值不得大于2%。
4、试验记录圆锥仪液限试验记录见表4-1。
表4-1
圆锥仪液限试验记录表工程名称试验者
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盒加
湿土质量
干土质量
盒质
量
水质
液限
（%）
平均值
备注
三、塑限试验塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水率，测定土的塑限的试验方法主要是滚搓法。
滚搓法塑限试验就是用手在毛玻璃板上滚搓土条，当土条直径达3mm时产生裂缝并断裂，此时试样的含水率即为塑限。
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（1）200mm×
300mm的毛玻璃板；
（2）分度值0.02mm的卡尺或直径3mm的金属丝；
（3
升级会员 