IL>1.0
含水率与软硬程度无关。
6、土中水的运动规律
1）土的毛细性：
水的毛细作用主要存在于0.002－0.5mm的孔隙中，如细砂土、粉土、湿砂中。
湿砂土表现出的假粘聚力湿由于毛细压力形成的，不同于粘性土的粘聚力。
2）土的渗透性：
达西定律（V=ki）：
指水在土中的渗透速度与水力坡降成正比。
认为渗透属于层流，一般只适用于砂性土。
对于粘性土由于存在结合水的粘滞作用，需要加入起始水力坡降进行修正（V=k（i-io））。
当渗透力向上时，常常造成流砂、管涌等危害。
3）冻土现象主要是指土体冻结时地面膨胀的冻胀现象和融化后土体强度急剧降低的冻融问题。
例题1已知土样体积V＝37.5，湿土重Mo＝0.6711N，烘干后重M＝0.4915N，比重Gs=2.68，计算孔隙比和饱和度。
解：
公式：
e=Gs/ρd－1；ρd＝ρ/（1＋W）;W=M水/M干土；
Sr=V水/V孔隙；Gs＝M干土/V土粒；
可求得：
（1）W=M水/M干土＝（0.6711－0.4915）/0.4915=36.5%
ρd＝ρ/（1＋W）=67.11/37.5（1+0.365）=1.311
e=Gs/ρd－1=2.68/1.311-1=1.04
（2）V水=67.21-49.25=17.96
V土粒＝M干土/Gs=49.15/2.69=18.27
V孔隙＝V-V土粒=38.4-18.27=20.13
Sr=V水/V孔隙=17.96/20.13=89.22%
例题2某细粒湿土质量为190g，烘干后为145g，土样液限为36％，塑限为18％，则求土塑性指数、液性指数、状态并命名。
解：
（1）塑性指数Ip=36%-18%=18命名为粘土。
（2）液性指数
（3）含水率W=（190-145）/145=31.03%
Il=（W-Wp）/Ip=（31.03%-18%）/18%=0.72为可塑状态。
•1、某1.5m3的土样，重度为17.5KN/m3，含水率30％，土粒重度27KN/m3，则土粒体积为多少？
（0.748m3）
2、若土样孔隙体积为土粒体积的0.95倍，若土样孔隙为水充满时（若土粒重度为27KN/m3），土样重度为多少?
（13.8KN/m3）
3、土样含水率15％，干重度16KN/m3，孔隙率0.35，天然重度10KN/m3，求饱和度。
（68.5％）
•4、土的天然密度为1.7g/cm3，含水率22.2％，土粒比重2.727g/cm3，求孔隙比，孔隙率，饱和度。
（0.96，49％，62.9％）
•5、含水率为4％的湿砂100kg，其中水的重量多少？
7、土样和试样制备
了解：
土样的采样和试样的制备过程
熟悉：
原状土样与扰动土样的概念
掌握：
原状土样取土、运输、保管应满足的要求
为保证试验成果的可靠性，要统一土样试样的制备方法和程序。
试样质量不是越大越好。
一般室内土工试验的土样粒径均需小于60mm的扰动土，并以含水率和密度作为控制指标。
原状土：
用铁皮筒或取土器（直径大于100mm）取土。
扰动土：
用四分法取样。
（1）原状土试样制备
注意：
环刀内壁涂凡士林；环刀下压方向与天然土层方向一致；不立即进行试验时应保湿存放。
余土进行含水量测定。
平行试验或同一组试件的密度差值不大于0.03g/cm3，含水量差不得大于2%
（2）扰动土试样制备
1）碾压过筛加水浸润一昼夜备用，砂性土可酌量缩短
物理性质试验（液塑缩限）过0.5mm；
水理及力学性质试验（如直剪无侧限）过2mm：
击实试验过5mm。
2）试样制备：
击样法：
就是根据环刀体积算出所需土样数量，用单层或三层法击实。
压样法：
就是用静力压到所需密度，粘性土压时最好有排气孔和透水石。
两种方法对力学性质有一定的影响。
（3）试样饱和根据土的性质选用饱和方法
1）浸水饱和法：
砂性土
2）毛细管饱和法：
渗透系数大于10-4cm/s的土，注意上下两端放滤纸和透水石，水面不要淹没试样，时间不少于2昼夜。
3）抽气饱和法：
渗透系数小于等于10-4cm/s的土（粘性土），需要凡士林密封，抽真空达到一个大气压力值时开始注水，注水过程真空保持不变，待水淹没饱和器停止抽气，粘性土需静置10小时，饱和度不应低于95％。
需要掌握试样加水量的计算
饱和度的计算加水量的计算
•第二章含水量及界限含水量试验
土工试验分为室内和现场试验。
含水量是施工质量控制的重要依据，界限含水量可用来计算塑性指数和液性指数，也是粘性土分类和估计地基承载力的依据。
可以判断土体状态和塑性范围。
1、含水量试验（试验步骤）
（1）烘干法：
适用于粘性土，砂性土及有机质土
设备：
烘箱、天平（感量0.01g）、干燥器
数量：
15—30克，砂土稍多些。
温度：
105—110，有机土（含量大于5％）在65—70度烘干，结果一般比实际偏大。
时间：
粘性土大于8小时，砂土大于6小时。
烘干后放入干燥器冷却。
（2）酒精法
适用于现场。
土样：
粘土10g左右、砂土20~30g。
燃烧3次。
结果略低于烘干法。
试验结果精确到0.1％（如15.2％）
测定原状土样的物理力学指标时，含水率可用重塑土样的含水率。
（一）、烘干法
1、定义和适用范围
（1）土的含水量是在105~110℃下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示，本法是测定含水量的标准方法。
（2）本试验方法适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。
2、仪器设备
（1）烘箱：
温度能保持105~110℃。
（2）天平：
感量0.01g。
（3）其它：
干燥器、称量盒等。
3、试验步骤
（1）取具有代表性试样，细粒土15~30g；砂粒、有机土为50g称质量，称量结果即为湿土质量。
（2）揭开盒盖，将试样在温度105~110℃下烘干，烘干时间细粒土不得少于8h，对砂类土不得少于6h。
（3）将烘干后的试样取出，放入干燥器冷却，称质量准确至0.01g。
4、结果整理
按下式计算含水量：
式中：
ω——含水量%
m——湿土质量g
ms————干土质量g
本法须进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值如下表：
含水量（%）
允许平行差值（%）
＜5
0.3
＜40
≤1
＞40
≤2
（二）、酒精燃烧法
1、目的和适用范围
本试验方法适用于快速简易测定细粒土（含有机质的除外）的含水量。
2、仪器设备
（1）称量盒
（2）天平：
感量0.01g。
（3）酒精：
纯度95%。
（4）滴管、火柴、调土刀等。
3、试验步骤
（1）取具有代表性试样，称湿土质量。
（2）用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。
（3）点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。
（4）将试样冷却数分钟，重新燃烧两次。
（5）称干土质量准确至0.01g。
4、结果整理
按下式计算含水量：
式中：
ω——含水量，%
m——湿土质量g
ms————干土质量g
本法须进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值如下表：
含水量（%）
允许平行差值（%）
＜5
0.3
＜40
≤1
＞40
≤2
2、界限含水量试验
界限含水量是土的固有指标与环境无关。
（1）液塑限联合测定法
液塑限联合测定仪
理论依据：
根据极限平衡理论，当圆锥角为30度时，圆锥入土深度与含水量在双对数坐标上呈直线关系。
试验时使的锥体在5秒时分别下降3、17毫米左右（太大或太小时制样困难），然后再控制几组在3—17毫米之间，椎入应重复二、三次取平均值，然后将数据绘制在双对数坐标上，查找17和2毫米所对应的含水量就是土体的液限和塑限。
《土工试验方法标准》和《公路土工试验规程》分别采用76克和100克的锥入土。
联合测定法
1.目的和适用范围:
目的是联合测定土的液限和缩限，为划分土类、计算天然稠度、塑性指数，供公路工程设计和施工使用。
适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于试样总质量5％的土。
2.仪器精度要求：
LP-1000型联合测定仪：
锥质量100g，锥角30°
天平：
称量200g，感量0.01g
筛、调土刀、烘箱、凡士林等。
3.试验步骤
1取代表性的土样风干，研碎，过0.5mm筛。
2将0.5mm筛下的土闷制三种不同含水量的土样，分别控制在液限（a点、锥入深度20±0.2mm）、略大于塑限（c点、锥入深度＜5mm＝和二者的中间状态（b点、锥入深度约10mm），放置18h以上。
3将制备好的土样搅拌均匀，分层装入盛土杯，用力压紧、刮平。
将联合测定仪的锥头涂少许凡士林。
4将盛土杯放在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，使锥尖与土样表面刚好接触。
扭动锥下降旋钮，试锥自由下降5s后，读数即为锥入深度（h1）。
改变锥尖与土接触的位置（两次距离不小于1cm），重复测试锥入深度（h2），（h1与h2允许误差为0.5mm）取h1、h2平均值作为该点的锥入深度h。
5去掉锥尖入土处的凡士林，取一定土样测含水量两个，取平均值为该土含水量。
6重复第③～⑤步骤，对其他两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水量。
4.结果整理
1在二级双对数坐标上，以含水量（w）为横坐标，锥入深度（h）为纵坐标，点绘a、b、c三点含水量h—w图，连接此三点应成一直线。
根据液限，在hp—wL关系图上，查得纵坐标入土深度h＝20mm所对应的横坐标的含水量w，即为土样的液限wL。
2通过液限wL与塑限时入土深度hp，再由a、b、c绘制的h—w图中，求出入土深度为hp时所对应的含水量，即为该土的塑限wp。
3塑性指标：
IP=wL——wp
精确至：
0.1，含水量测定二次相差不得大于2%。
在查hp—wL关系图时，应先区分该土为砂类土、或是细粒土。
（3）滚搓法
当滚搓到3毫米直径断裂时，含水量就是塑限（不是含水率）。
注意土体的断裂是水分减少的结果，而不是用力过大或土条太长的原因，其准确度取决于操作者的经验。
搓成条状不断裂的土塑性越高。
3、收缩试验
4、成果应用
（1）我国《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
用塑性指数划分细粒土。
（Ip>17为粘土，10（2）用液性指数判别粘土的状态。
鉴定土层所处的稠度状态
（坚硬：
IL≤0;可塑：
0IL>1.0）
（3）工程中还应用其估算地基土的承载力
第三章密度和比重试验
方法主要有：
环刀法（细粒土）、蜡封法（易破裂和形状不规则）、灌砂法（现场测定细粒土、砂质土和砾质土）。
（1）环刀法
环刀：
截面面积30，高2cm；天平：
感量0.01g，称量200g
试验时先做比环刀内径大的土柱，环刀内壁涂凡士林，再压入环刀。
（3）灌砂法
适用于现场测定细粒土、砂性土、和砾类土粒径小于15mm的试样。
测定层厚度150~200mm
（注意标准砂密度测定步骤）
标准砂密度的测定应按下列步骤进行
标准砂应清洗洁净粒径宜选用密度宜选用0.25~0.5mm，密度宜为1.47~1.51g/cm3
1.组装容砂瓶与灌砂漏斗螺纹联接处旋紧称其质量
2.注水，称测定器和水的总质量，并测水温。
根据温度修正系数换算出水的体积，即为测定器的体积。
注入砂称总重，计算砂重，算砂密度
在试坑中灌入标准砂精确至10g，然后求得土的密度。
试坑尺寸必须与试样颗粒粒径相一致（P36）。
开挖试坑时必须将松动的土全部取出，否则结果偏高。
可以使用套环减少试坑表面不平带来的误差。
灌砂过程中切忌不要震动。
现场密度的测定方法主要有灌砂法、环刀法、核子密度仪法、钻芯法四种。
一）、环刀法
1．目的和适用范围
本试验方法适用于细粒土。
2．仪器设备
（1）环刀：
内径6~8cm，高2~3cm，壁厚1.5~2mm。
（2）天平：
感量0.1g。
（3）其他：
修土刀、钢丝锯、凡士林等。
3．试验步骤
（1）根据需要，取回待测土样，整平两端，环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。
（2）将土样削成大于环刀直径的土柱，边压边削，至土样伸出环刀上部为止。
削出两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。
（3）擦净环刀外壁，称环刀与土合质量m1，准确至0.01g。
4．结果整理
按下列公式计算湿密度及干密度：
式中：
ρ——湿密度，g/cm3
m1————环刀与土合质量，g
m2——环刀质量g
V——环刀体积cm3
ρd——干密度，g/cm3
ω——含水量，%
本方法进行二次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得大于0.03g/cm3
（四）、灌砂法
1．目的和使用范围
本试验方法适用于现场测定细粒土、砂类土和砂砾土的密度。
试样的最大粒径不得超过15mm，测定密度层的厚度为150~200mm。
2．仪器设备
（1）灌砂筒、金属标定罐、基板。
（2）凿子、铁锤、毛刷等。
（3）台秤：
称量10~15kg、感量5g。
（4）玻璃板、饭盒
（5）其他：
天平、烘箱等。
3．试验步骤
（1）在试验地点，选一块约40㎝×40㎝的表面，清扫干净。
将基板放在表面上。
将盛有量砂m5（g）的灌砂筒放在基板的圆孔上。
打开灌砂筒开关，让砂流入基板的中孔内，直到筒内的砂不再下流时关闭开关。
称筒内砂质量m6，准确至1g。
（2）取走基板，将留在试验地点的砂收回，将表面清扫干净。
将基板放在清扫干净的表面上，沿中孔凿洞，洞直径150mm。
凿出的土全部装入塑料袋内，凿洞完毕，称取塑料袋中全部试样质量，准确至1g。
减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量mt。
（3）从挖出的试样中取代表性样品，测定其含水量ω。
（4）将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间，使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。
打开灌砂筒开关，让砂流入试洞内。
关闭开关。
取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4，准确至1g。
（5）如清扫干净的平坦地面上，粗糙度不大，则不需基板，直接将灌砂筒安放在试洞上，打开筒的开关，让砂流入试洞内。
直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。
称量筒内剩余砂的质量m4ˊ，准确至1g。
（6）取出试洞中的量砂。
（7）如试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙时，则应按试洞外形，松弛地放入一层纱布。
然后进行灌砂工作。
4．结果整理
（1）按下式计算填满试洞所需的质量mb（g）：
灌砂时试筒上放有基板的情况：
mb=m1—m4—（m5—m6）
灌砂时试洞上不放基板的情况：
mb=m1—m4ˊ—m2
式中：
m1——灌砂入试洞前筒内砂质量，g；
m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量，g；
m4、m4ˊ——灌砂入试洞后，筒内剩余砂质量，g；
（m5—m6）——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量，g。
（2）按下式计算试验地点土的湿密度ρ（g/cm3）：
式中：
mt——试洞中取出的全部土样的质量，g；
mb——填满试洞所需砂的质量，g；
ρs——量砂的密度，g/cm3。
（3）按下式计算土的干密度ρd（g/cm3）：
2、比重试验（试验步骤）
比重是土粒在105—110度下烘干后与同体积4度纯水质量之比。
数值上等于土粒密度。
可以消除加速度带来的影响，是无量纲量。
主要用来计算孔隙比和进行分类。
方法有：
比重瓶法、浮称法、虹吸筒法。
（1）比重瓶法适用于粒径小于5mm的土。
a）比重瓶的校正：
恒温水槽调至5OC或10OC，防入装了纯水的比重瓶，待水温稳定后，称瓶和水的总质量。
以5OC一级调节水温，每个水温下称瓶和水的总质量两次取平均值，且差值不得大于0.002g。
绘制温度与瓶和水总质量的关系曲线。
b）试验步骤：
100ml比重瓶烘干，装入15g干土（50ml瓶12g土），称量
注入一半水，摇动并用砂浴煮沸是为了去掉土中的空气，砂和低液限粘土大于30分钟，高液限粘土不少于60分钟。
注满水称瓶水土总重量，立即测出瓶内水的温度，准确至0.5OC,根据测得温度，从已绘制温度与瓶、水总重关系曲线中查得瓶水总质量。
对含有一定量的可溶盐、不亲水胶体或有机质的土，必须用中性液体（如煤油）测定，并用真空排除土中气体，真空表读数宜为100Kpa抽气时间1~2小时（直至悬液无气泡）
本试验称量应准确至0.001g
计算：
Gs=ms/（m1+Ms-M2）*GWT
注意事项：
对于有可溶性盐或有机质的土样，可用中性液体代替纯水，用真空抽气代替煮沸法。
3、砂的相对密度试验：
适用于透水性良好的无粘性土
仅仅用密度（孔隙比）不能完全说明砂土的状态，只有相对密度才能解释砂的紧密程度。
（1）最大干密度试验（最小孔隙比）
仪器设备：
最小孔隙比试验设备（包括最小孔隙比、金属容器、振动叉、击锤等），天平：
称量5Kg，感量1g
1）最大孔隙比的测定
A、取代表性试样1.5㎏，风干，并拌和均匀。
B、将锥形塞杆自漏斗下口穿入，向上提起，使锥体堵住漏斗管口，放入体积为1000㎝3量筒中，使其下端与量筒底相接。
C、称取试样700g，倒入漏斗中，将漏斗与塞杆同时提高，移动塞杆使锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面约1~2cm，使试样落入量筒中。
D、取出漏斗与锥形塞，将砂面拂平，测读砂样体积，估读至5㎝3。
E、用手掌堵住筒口，将量筒倒转，转动试验，回到原来位置，记下体积的最大值，估读至5㎝3。
（2）最小孔隙比的测定
A、取代表性试样4㎏，风干，并拌和均匀。
B、分3次倒入容器进行振击，先取试样600~800g倒入1000㎝3容器中，用振动仪敲打容器两侧，用击锤于试样表面锤击，直至砂样体积不变为止。
如用电动最小孔隙比仪则开动电机进行振击。
C、重复第B步骤进行后二次加土的振动和锤击，第三次加土时应先在容器口上安装套环。
D、最后一次振毕，取下套环，用倒削出多余试样，称量，准确至1g，计算其最小孔隙
升级会员 