土力学试验指导书12Word格式.docx

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　　5.由最大孔径筛开始按由上而下的顺序将各筛取下，在白纸上用手轻扣摇晃，如有砂粒漏下，应继续扣摇至无砂粒漏下为止，漏下之砂粒应全部放于下一级筛内，逐次检查至底盘。

将留在各筛内的土样分别倒在白纸上，用毛刷将筛网中砂粒轻轻刷下，再分别倒入铝盒中称重，准确至0.1g，底盘内土样应保存好以备密度计法用。

　　6.筛后各级筛上和筛底上试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总

质量的1％（称为筛分损失）。

根据土的性质和工程要求可适当增减不同筛径的分析筛。

（四）含有细粒土颗粒的砂土的筛析法试验步骤

１．按上表的规定称取代表性试样，置于盛水容器中充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。

２．将容器中的试样悬液通过2mm筛，取筛上的试样烘至恒量，称烘干试样质量，应准确到0.1g,并按上述实验步骤中３、４步骤进行粗筛分析，取筛下的试样悬液，用带橡皮头的研杆研磨，再过0.075mm筛，并将筛上试样烘至恒量，称烘干试样质量，应准确至0.1g,然后按上述实验步骤中３、４步骤进行细筛分析。

３．当粒径小于0.075mm的试样质量大于试样总质量的10％时，应按密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成。

（五）试验记录

　　参考表1.2　格式记录颗粒分析试验结果

表1.1.2　颗粒分析试验记录

（六）计算

　　小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，应按下式计算。

式中x——小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，％；

mA——小于某粒径的试样质量，g:

mB——细筛分析时为所取的试样质量，粗筛分析时为试样总质量，g;

dx——粒径小于Zmm的试样质量占试样总质量的百分比，％。

（七）计算级配指标：

不均匀系数和曲率系数。

1．不均匀系数按下式计算式中

式中Cu—不均匀系数；

d60—限制粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的60％；

d10—有效粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量

的10％。

2．曲率系数按下式计算

式中Cv—曲率系数；

d30—颗粒大小分布曲线L的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的30％。

（八）绘制曲线图

以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标，颗粒粒径对数为横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。

据此确定无粘性土土名。

图1.2.1

比重计

*二．比重计法（密度计法）

（一）仪器设备

　　1.比重计：

　　甲种：

刻度单位以20℃时每1000ml悬液内所含干土粒重的克数表示。

　　乙种：

刻度单位以20℃时悬液的比重表示。

见图1.2.1

　　2.量筒二个：

容积各为1000ml。

感量0.01g。

　　4.三角烧瓶：

容积500ml。

　　5.其他：

秒表、温度计、搅拌器、加热设备及化学药品（25%氨水，4%六偏磷酸钠），洗瓶、烧杯、蒸发皿、干燥器、橡皮头研棒等。

（二）试验步骤

　　1.比重计法分析应采用天然含水量的土样进行，若分析前无法保持其天然含水量时，允许采用烘干或风干土进行。

　　2.称取准备好的小于0.075mm的烘干试样30克，称重准确至0.01克，装入三角烧瓶中，注意装瓶时勿使土粒散失。

　　3.在盛有试样的三角烧瓶中注入约200ml蒸馏水，加25%氨水1～2ml或4%的六偏磷酸纳10ml，将瓶稍加摇荡后，放在加热设备上，用连接冷凝管下端的橡皮塞塞紧瓶口，进行煮沸，沸腾一小时后冷却至室温。

　　4.取1000ml量筒一只，在量筒口放一大玻璃漏斗，并取0.075mm筛一只，将烧瓶内土液倒入筛中，使过筛的土液进入量筒，用蒸馏水反复冲洗，直至等于或小于0.1mm颗粒全部进入量筒。

　　5.将遗留在筛上的砂粒洗入蒸发皿中，烘干后称量，准确至0.01g，得出直径大于0.1mm颗粒的重量。

　　6.注蒸馏水入量筒中，使筒内悬液达到1000ml，并加25%氨水1ml。

　　7.用搅拌器在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌1分钟，往复约30次，使悬液内±

粒均匀分布，注意搅拌时勿使悬液溅出筒外。

　　8.另取一只量筒盛蒸馏水（清水）1000ml，将比重计放在其中，每逢用比重计时，在前一分钟取出并记录比重计在水中的读数，每次用毕后，应洗净放回水中。

　　9.准备好秒表、记录纸等，用搅拌器在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌1分钟，往复约30次，且勿使悬液溅出，使悬液均匀分布。

在取出搅拌器的同时，开动秒表。

　　10.将比重计小心放入悬液中，避免悬液扰动，测定经0.5，1，2分钟时的比重计读数后，取出比重计，测记悬液温度一次，准确至0.5℃。

　　11.再次搅拌悬液，重新开动秒表，继续测记经1、2、5、15、30、60、120……分钟的比重计读数，每次读数后不再搅拌悬液，但须测定悬液温度。

　　12.比重计读数均以弯液面顶为准。

甲种应估读至0.1，乙种估读至0.0001。

每次读数均应在予定时间前10～20秒种，将比重计放在悬液中，并注意比重计浮泡保持在量筒中心线附近，不得贴近筒壁，取出或放入比重计时应尽量避免悬液的扰动，每次取出后均应洗净放入盛清水的量筒中，再测试悬液时就从清水中取出并记录其在清水中读数。



（三）计算及绘图

　　1.根据每次读数求得土粒沉降距离，计算颗粒直径；

再根据每一悬液读数及蒸馏水读数计算小于某直径土粒含量占总土重的百分数，并绘出颗粒大小分布曲线。



　　2.土粒沉降距离计算：



　　比重计读数除用以求得悬液中土粒的含量以外，还可以确定土粒的实际下沉距离L，借此计算粒径d。

如图1.2.2

图1.2.2

　　３.计算小于某粒径的土粒占全部土重的百分数。

（1）甲种比重计

　　

这是由于比重计的刻度是在20℃时刻制的，当试验悬液温度不等于20℃时，则水的密度变化以及比重计浮泡体积的胀缩，均影响比重计的读数，故需校正，校正值可查表。

４.计算颗粒粒径，用司笃克斯（STOKES）公式计算或查列线图。

t——沉降时间s，

d也可以从司笃克列线图中确定，为简化计算，上式公式可写成：

　　５.绘图：

以小于某一粒径颗粒占全部土重的百分数为纵坐标，以颗粒直径（mm）的对数值为横坐标，在半对数纸上绘出粒径级配曲线。

如与筛分法联合分析，应将两段线绘成一条平滑曲线。

（四）记录与成果整理。

1.试验记录

颗粒分析比重计法记录

２．绘粒径级配曲线

３．粒组及定名

附表、附图：

试验二土的重度（密度）、含水量试验

一．土的重度（密度）试验

（一）试验目的

　　测定土的重度（密度），即土的单位体积重量（质量）。

以便了解土体的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理、力学指标和工程计算之用。

（二）试验方法

　　试验方法很多，对于一般粘性土采用环刀法，如土样易碎或难以削成有规则形状时可采用蜡封法。

下面仅主要用环刀法试验，蜡封法仅做参考了解。

（三）仪器设备

图2.1.1　环刀

　　1.环刀：

环刀是一带刃口的薄壁金属环，直径6cm～8cm，高2cm～2.5cm，以内径61.8mm和79.8mm,高度为20mm为常用。

　　2.天平：

称量500——1000g,最小分度值0.1g;

称量200g,最小分度值0.Olg

　　3.其它：

修土刀、刮平刀、玻璃片、凡士林等。

（四）操作步骤

　　1.制备土样按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，土样的直径及高度均应大于环刀，整平放在玻璃片上。

　　2.在天平上称取环刀质量m1，准确至0.1g。

　　3.切取试样将环刀的内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土面上，然后将环刀平稳缓慢地垂直下压，边压边削，至土样高出环刀为止（环刀内壁与切面间不得有间隙）。

削去两端余土并修平，注意刮平时不得使土样扰动或压密，宜一次修平，在土样两端盖上平滑的玻璃片，以免水分蒸发。

　　4.将取好土样的环刀放在天平上称量，记录环刀加湿土的质量m2,准确到0.1g。

记录环刀号码以及由实验室提供的环刀质量ml（或天平称量）和环刀体积V（即试样体积）

　　5.按下式计算土的密度

a.密度

　　重度γ=10ρ

也可结合含水量ω测定，得到干重度γd、干密度ρd：

b.干密度

γd=γ（1+0.01ω）ρd=ρ/（1+0.01ω）

本试验需进行二次平行测定，取其算术平均值，精确到0.01g/cm3，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3

（五）试验记录

表2.1.1　　重度（密度）试验记录

＊（六）蜡封法介绍

　　１．试验适用范围本试验适用于易破裂土和形状不规则的坚硬土。

　　２．仪器设备

a.蜡封设备附石蜡及熔蜡加热器（锅、酒精炉等）。

b.天平称量500g,最小分度值0.1g;

称量2008,最小分度值0.Olgo

c.其他烧杯、杯托、切土刀、细线、针等。

　　３．操作步骤

a.切取土样取具有代表性的土样，体积不小于30cm3，清除表面浮土及尖锐，土样的直径及高度均应大于环刀，整平其两端放在玻璃片上。

b.浸蜡封土持细线将试样缓缓浸人刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，检查试样

周围的蜡膜，当有气泡时应用针刺破，再用蜡液补平。

c.称量试样将冷却后的蜡封试样的一端，浸没于盛有纯水的烧杯中，测定蜡封试样

在纯水中的质量，并测定纯水温度。

d.取出试样擦干蜡面上的水分，称其质量。

当浸水后试样质量增加时，应另取试样

重做试验。

　　４．试验记录见表（蜡密度ρ0=0.92g/cm3）。

表2.1.2密度试验

　　５．密度计算公式

　　蜡封法试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次算术平均值。

（七）注意事项①用环刀切取试样时，应垂直静压，边压边削，勿使环刀内壁与试样间留有空隙。

②切取试样时，一般不应填补。

如确需填补，填补部分不得超过环刀体积的1％。

③用蜡封法时，因石蜡燃点较低，熔蜡时温度不宜过高。

若温度过高，对土样的含水率和结构都会产生一定的影响，使密度及含水率偏低；

若温度过低蜡皮不易封好，易形成气泡或针眼。

因此，熔蜡温度一般控制在60—100℃。

④防止石蜡进人土孔隙内部，影响测试结果。

⑤称量土样时，应考虑系上样细线的质量。

⑥此外，当在现场测定原状砂和砾质土的密度时，用灌水法或灌砂法测定，具体步骤详见CUB/T50123---1999《土工实验方法标准》。

二．土的含水量试验

（一）试验目的

　　测定土的含水量，亦即测定土在100～105℃下烘到质量恒定时所失去的水分质量与达到质量恒定后干土质量的比值，以百分数表示。

以了解土的含水情况，计算土的孔隙比、液性指数、饱和度。

与其他物理力学性质指标一样，土的含水率是土不可缺少的一个基本指标。

（二）试验的方法及适用范围

用酒精燃烧法或烘干法。

本试验以烘干法为主试验，此方法适用于有机质含量不超过10％的粗粒土、细粒土和冻土；

若有机质含量超过10％，应将温度控制在65-700C的恒温下烘干。

（三）试验仪器设备

　　本试验所用的主要仪器设备有：

　　1.烘箱：

可采用电热恒温烘箱，控制温度为105-110℃。

称量200g，最小分度值0.01g;

称量1000g,最小分度值0.lg。

　　3.铝盒：

有盖。

　　4.干燥器：

（内有硅胶或氯化钙作为干燥剂）。

　　5.其它：

削土刀、玻璃板（酒精：

纯度95％）等。

（四）操作步骤

　　1.取代表性土样15～30g（砂土应多取些），装入干燥洁净的铝盒中，立即盖好盒盖。

　　2.在天平上称量铝盒加湿土重量m1，准确至0.01g。

　　3.打开盒盖，套在盒底，放入烘箱，在温度100～105℃下烘至质量恒定。

　　4.将烘干后的土样和盒从烘箱中取出，盖好盒盖，放入干燥器内冷却至室温，称铝盒加干土质量m2,准确至0.01克。

5.按下式计算含水量

　　本试验需进行二次平行测定，要求平行差值≤2%。

取其算术平均值。

［说明］：

　　如果没有烘箱或要求快速测定含水量，可采用酒精燃烧法。

取5g～10g试样，放入称量盒内，称其总质量m1，用酒精注入盒内，直至盒中出现自由液面为止，为使酒精和土样混合均匀，可将盒在桌上轻轻敲击。

点燃盒中酒精，烧至火焰熄灭。

盖好盒盖立即称其质量m2。

重复二次，计算方法同上。

（五）试验记录

表2.2.1含水量试验记录

（六）注意事项　　1.天然含水率试验，应在打开土样后立即取样测定，以免土样含水率改变。

烘干冷却后应立即称干土质量，以免干土吸收水分，影响试验结果。

　　2.烘样恒重的标准与试样数量有关，通常前后两次称量之差不大于称样天平的精度即为恒重。

土工试验中常以控制烘样时间使其达到恒重。

烘至恒重所需时间，用电热干燥箱时，当试样质量为15-30g时，一般砂土需1-2h，粉质土需6-8h,粘土约10h。

风干土及含水率低的土，可适当缩短烘样时间；

湿土量较多或块状土，应延长烘样时间。

＊三．土的相对密度试验

　　测定土粒的相对密度（旧名称：

比重），即测定土在温度100～105℃下烘至恒重时的质量与同体积蒸馏水在4℃时质量之比。

为计算土的孔隙比及土的其他物理力学性质提供必要的数据。

（二）试验方法

　　按粒径不同采用不同方法，测定小于5mm土颗粒组成的土的相对密度，常用比重瓶法（相对密度瓶法）。

本试验即介绍这种方法。

　　1.比重瓶：

容量100mL或50mL,分长颈和短颈两种。

称量200g，感量0.001g。

　　3.温度计：

量测范围0～500℃，精确至0.5℃。

　　4.砂浴或电炉或酒精炉

蒸馏水、滴管、烘箱等

图2.3.1比重瓶

　　1.试样制备。

将烘干或风干的试样约100g放在研钵中研碎，使全部通过孔径为5mm的筛。

将筛过的试样在100一1050C下烘至恒重后放人干燥器内冷却至室温备用（此项工作可由实验室工作人员完成）。

　　2.将相对密度瓶洗净、烘干，置于干燥器内冷却后，称比重瓶质量m。

，精确至0.001g。

3.取烘干后的土约15g（当用50mL的相对密度瓶时，称烘干试样log），用漏斗装入洗净、烘干的比重瓶内，加上瓶塞，称瓶加干土重m1，精确至0.001g。

4.将蒸馏水注入比重瓶至约一半处，摇动比重瓶，使土粒充分分散。

　　5.然后将瓶放在电炉上加热。

从悬液沸腾时起算，砂土、粉土不少于30分钟，粘性土一般不少于60分钟，限于教学时间，以15分钟为合格。

煮沸时应将瓶塞取下，并注意不使土液溢出瓶外。

　　6.将比重瓶取下，使其冷却至室温，注入蒸馏水至瓶颈中部。

　　7.等瓶内上部悬液澄清后，用滴管注入煮沸过的蒸馏水至瓶口，塞紧瓶塞，使多余水自瓶塞小孔溢出，将瓶外的水擦干，称瓶加水加土总重m3,准确至0.001g。

　　8.称重后立即拔去瓶塞将温度计插入瓶内中部测出水的温度T。

9.将土样倒出，洗净瓶子，加入同温度的蒸馏水至近满。

塞好瓶塞，使多余水自瓶塞小孔溢出，擦干瓶外的水，称瓶加水重m2，准确至0.001g.

10.按下式计算土粒相对密度ds：

表2.3.1　土粒相对密度实验记录

（六）有关问题说明

１．本试验需进行两次平行试验，两次测定的差值镇0.002g,取两次测值的平均值。

２．对含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土，其相对密度的测定采用中性液体（如煤油、苯）代替水，以防止盐类溶解。

中性液体宜用真空抽气法排气，真空压力读数宜接近当地一个大气负压值，排气时间不宜小于1h。

由下式计算土粒相对密度ds（Gs）。

思考题：

1.含水量试验烘箱温度为什么要在100～105℃间，高了，低了有什么影响?

2.测密度用的环刀直径和高度比过大过小过密度测定会产生什么影响?

3.分析你的试验结果。

试验三　　土的液限、塑限试验

　　液限是指土由塑性状态转变为流动状态时的分界含水量；

塑限是指土由半固体状态转变为塑性状态时的分界含水量。

液限和塑限是进行粘性土命名的依据之一。

各项含水量的测定按含水量试验的烘箱法进行。

一．试验目的

本试验的目的是测定粘性土的液限和塑限，从而计算塑性指数和液性指数，评价粘性土地基的容许承载力；

并按塑性指数或塑性图进行土的分类。

二．土的液限测定

（一）试验方法及适用范围

　　本试验采用锥式液限仪测定，它适用于粒径小于0.10mm，有机质含量不大于10％的粘性土。

（二）仪器设备

1.锥式液限仪　　锥质量76g,锥角为30°

锥尖10mm处有环状刻度，如图3.1所示。

图3.1锥式液限仪

l一圆锥仪；

2一试样杯；

3一试样；

4一底座。

2.天平称量200g，最小分度值0.01g。

3.烘箱、干燥器；

　　4.铝盒、凡士林；

称量盒、调土刀、调土碗、刮平刀、吹风机、滴管、蒸馏水等。

（三）操作步骤

　　1.土样制备取具有代表性，并保持天然含水率的土样进行测定。

当试样中含有粒径大于0.01mm的粒和杂物时，应风干研磨后过0.10mm的筛。

再加蒸馏水调成均匀浓糊状。

用玻璃板覆盖或放在盛水的干湿器中静置一段时间（时间长短根据天然含水量大小而定），使土中水分均匀。

2.装样放锥用调土刀将碗内制备好的土样调拌均匀，将调和好的土样分层填人试样杯中，边装边压，使内部均匀填实，刮平杯口，将杯放在支座上。

将圆锥仪擦净，在锥尖涂一薄层凡士林，两指提住手柄，使平衡锥放在试样表面中部至锥尖与试样表面接触，然后缓缓放开手指，使锥体在自重力作用下沉人土样中。

3.观察试锥当锥体经10s，沉人深度恰好10mm，也就是圆锥体上的刻线刚好与土样表面齐平，表示土样此时的含水率为液限，若沉人深度小于10mm时，表示含水率小于液限，则将杯内土样取出（剔除沾有凡士林的土）置于调土杯内滴加少量蒸馏水，重新搅拌，重复2、3步骤。

若10s内下沉大于10mm，表示含水率已超过液限，取出土样继续搅拌，用吹风机吹干使多余水分蒸发后，再进行试验，直到满足要求为止。

4.测定含水率试验合格后，将锥体取出，用洁净刀刮出粘有凡士林的土样，用刀尖刮取土样10-15g，装人称量盒中，测定其含水率，即为液限。

（四）计算

式中：

m1——湿土加铝盒质量（g）

m2——干土加铝盒质量（g）

m0——铝盒质量（g）

　　说明；

本实验需进行两次平测定，要求平行差值不超过2%，取两次测定的算术平均值，精确至0.1%。

三．土的塑限测定

塑限用滚搓法（搓条法）测定，如图3.2所示，其适用条件同液限。

图3.2滚搓法测塑限

（二）仪器设备　　

　　1.天平　　称量200g，感量0.01g

　　2.毛玻璃板　　约20×

30cm2

　　3.烘箱、干燥器

　　4.其它　　铝盒、调土刀、吹风机、滴管等。

　　1.制备试样　　将原状土或取已过0.01mm筛的风干土，加少许蒸馏水调成不粘手的泥块用湿布敷盖，静置24h。

　　2.揉捏试样　　为使试验前土样含水量接近于塑限，可将土样放在手中揉捏至不粘手，或用吹风机稍吹干些，然后将土样捏扁，如出现裂缝，表示含水量接近塑限。

　　3.手掌搓条取制好的土样一小块约8--10g，用手搓成椭圆形，放在洁净、干燥的毛玻璃板上，用手掌中部轻轻滚搓，手掌的压力要均匀施加于土条上，不得使土条有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度。

当土条搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于3mm时开始断裂都应重新取样进行试验。

当土条搓成3mm时，产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率达到塑限含水率，将合格的土条迅速装入铝盒，盖好盒盖，继续制备土条。

4.测定含水率取直径3mm有裂缝的合格土条3-10g（约10根）装入称量盒，测定其含水率，即为塑限。

　　塑限

本试验应进行两次平行测定，两次测值的差值，当ωL<

40％时，不得大于1％，ωL≥40％时，不得大于2％。

四．试验记录

见表3.1

表3.1土的液限、塑限试验记录

五．成果整理分析

1.塑性指数

　　根据Ip可对粘性土进行分类，定出的各称。

2.液性指数

式中ω—土的天然含水率。

根据IL可确定此土所处软硬状态。

3.结果误差分析

六．注意事项

①在试验过程中，调整含水率，可晾干或用风机吹干，也可用调土刀拌和，或用手搓

揉，使其水分蒸发，绝不可加进干土或用火烘烤。

②测液限时放锥方法应是锥尖接触土面时，使锥体自由下落受自重力作用下沉，绝不

能产生锥体的冲击作用。

③液限杯中装土时，必须把土中气泡排尽。

杯口刮平时宜采用刀刃，刮平次数不宜太

多（特别是对塑性指数小于10的轻亚粘土），注意水析现象。

刮去余土时，不得用刀在土面上反复涂抹。

④搓条法避免土条在手掌下不受压力的滚搓，造成中空现象。

对于塑性指数小于10的

轻亚粘土，反复滚搓易引起水析现象，使中心较表面水分少，偶尔有一处断裂不能认为达到塑限。

对高塑性豁土，当土条搓到3mm时，虽无裂缝或断裂，但毛玻璃板上已无湿痕，可认为其含水率已达到塑限。

图3.3光电式液塑限联合测定仪

1-----水平调节螺钉；

2一控制开关；

3一指示发光管；

4一零线调节螺钉；

5一反光镜调节螺钉；

6一屏幕；

7一机壳；

8一物镜调竹螺钉；

9一电磁装置；

10一光源调节螺钉；

11一光源装置；