土力学实验Word文档格式.docx
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按式（2-1）计算含水率：
（2-1）
式中
—含水率（%），精确至0.1%；
—称量盒加湿土质量（g）；
—称量盒加干土质量（g）；
—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（%）
<
10
0.5
40
1
≥40
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；
（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。
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
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
盒加干
湿土
质量
干土
含水率
（%）
平均含水率
备
注
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积的重力称为重力密度γ，简称重度，其单位是
。
重度由密度乘以重力加速度求得，即
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
、饱和密度
和有效密度
，相应的有干重度
、饱和重度
和有效重度
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
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：
（3-1）
（3-2）
—湿密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；
—干密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；
—湿土质量（g）；
—环刀加湿土质量（g）；
—环刀质量（g）；
—含水率（%）；
—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。
密度试验记录见表3-1。
表3-1密度试验记录表（环刀法）
试样编号
土样类别
环刀号
环刀加湿土质量（g）
环刀
容积
（cm3）
湿密度
（g/cm3）
平均
干密度（g/cm3）
干密度（g/cm3）
实验四液限和塑限试验
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
；
土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限
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
土的塑性指数
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0.5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm的筛。
二、液限试验
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、仪器设备
（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：
（4-1）
—液限（%），精确至0.1%；
—干土加称量盒质量（g）；
—湿土加称量盒质量（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%。
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
盒
号
盒加湿土质量
盒加干土质量（g）
水质量
质量（g）
液限
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。
（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）称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（4）烘箱、干燥器；
（5）铝制称量盒、滴管、吹风机、孔径为0.5mm的筛等。
（1）取代表性天然含水率试样或过0.5mm筛的代表性风干试样100g，放在盛土皿中加纯水拌匀，盖上湿布，湿润静止过夜。
（2）将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，然后将试样捏扁，若出现裂缝，则表示其含水率已接近塑限。
（3）取接近塑限含水率的试样8~10g，先用手捏成手指大小的土团（椭圆形或球形），然后再放在毛玻璃上用手掌轻轻滚搓，滚搓时应以手掌均匀施压于土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动，在任何情况下土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度，在滚搓时不得从手掌下任何一边脱出。
（4）当土条搓至3mm直径时，表面产生许多裂缝，并开始断裂，此时试样的含水率即为塑限。
若土条搓至3mm直径时，仍未产生裂缝或断裂，表示试样的含水率高于塑限；
或者土条直径在大于3mm时已开始断裂，表示试样的含水率低于塑限，都应重新取样进行试验。
（5）取直径3mm且有裂缝的土条3~5g，放入称量盒内，随即盖紧盒盖，测定土条的含水率。
按式（4-2）计算塑限
（4-2）
—塑限（%），精确至0.1%；
塑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%。
表4-2滚搓法塑限试验记录表
塑限
塑限
四、液、塑限联合测定法
液、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（或17mm）所对应的含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率即塑限。
（1）电脑液塑限联合测定仪
（2）分度值0.02mm的卡尺；
（4）烘箱；
（5）铝制称量盒、调土刀、孔径为0.5mm的筛、滴管、吹风机、凡士林等。
（1）取有代表性的天然含水率或风干土样进行试验。
如土中含大于0.5mm的颗粒或夹杂物较多时，可采用风干土样，用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎土块。
试样必须反复研碎，过筛，直至将可的土块全部通过0.5mm的筛为止。
取筛下土样用三皿法或一皿法进行制样。
☆三皿法：
用筛下土样200g左右，分开放入三个盛土皿中，用吸管加入不同数量的蒸馏水或自来水，土样的含水量分别控制在液限、塑限以上和它们的中间状态附近。
用调土刀调匀，盖上湿布，放置18h以上。
☆一皿法：
取筛下土样100g左右，放入一个盛土皿中，按三皿法加水、调土、闷土，将土样的含水率控制在塑限以上，按第2条至4条进行第一点入土尝试和含水率测定。
然后依次加水，按上述方法进行第二点和第三点含水率和入土深度测定，该两点土样的含水率应分别控制在液限、塑限中间状态和液限附近，但加水后要充分搅拌均匀，闷土时间可适当缩短。
（2）将制备好的土样充分搅拌均匀，分层装入土样试杯，用力压密，使空气逸出。
对于较干的土样，应先充分搓揉，用调土刀反复压实。
试杯装满后，刮成与杯边齐平。
（3）接通电源，调平机身，打开开关，装上锥体。
（4）将装好的土样的试杯放在升降座上，手推升降座上的拨杆，使试杯徐徐上升，土样表面和锥体刚好接触，蜂鸣器报警，停止转动拨杆，按检测键，传感器清零，同时锥体立刻自行下沉，5S时液晶显示器上显示锥入深度，数据显示停留时间至少5S，试验完毕，手拿锥锥体向上，锥体复位（锥体上端有螺纹，可与测杆上螺纹相配）。
（5）改变锥尖与土体接触位置（锥尖两次锥入位置距离不小于1cm），重复4条步骤，测得锥深入试样深度值，允许误差为0.5mm，否则，应重做。
（6）去掉锥尖入土处的凡士林，取10g以上的土样两个，分别放入称量盒内，称重（准确至0.01g），测定其含水量
、
（计算到0.1%）。
计算含水量平均值
（7）重复
（2）至（4）步骤，对其它两含水率土样进行试验，测其锥入深度和含水率。
（1）按式（4-3）计算含水率：
（4-3）
（2）按式（4-4）计算塑性指数
（4-4）
—塑性指数，精确至0.1；
—液限（%）；
—塑限（%）。
（3）按式（4-5）计算液性指数
（4-5）
—液性指数，精确至0.01；
—天然含水率（%）。
4、注意事项
（1）在试验中，锥连杆下落后，需要重新提起时，只须将测杆轻轻上推到位，便可自动锁住。
（2）试样杯放置到仪器工作平台上时，需轻轻平放，不与台面相互碰撞，更应避免其他金属等硬物与工作平台碰撞，有助于保持平台的平度。
（3）每次试验结束后，都应取下标准锥，用棉花或布擦干，存放干燥处。
（4）配生块要在标准锥上面螺纹上拧紧到位，尽可能间隙小。
（5）做试验前后，都应该保证测杆清洁。
（6）如果电源电压不稳，出现“死机”现象，各功能键失去作用，请将电源关掉，过了3S后，再重新启动即可。
5、试验记录
表4-3液塑限联合测定法试验记录表
圆锥下沉深度
（mm）
盒加干土质量
盒质量
水质量
干土质量（g）
塑性指数
液性指数
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