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材料

《材料试验》

1、土的含水量试验

1）含水量试样烘干法

（1）取具有代表性试样，细粒土15-30g，砂类土、有机土50g，放入称量盒，立即盖好盒盖，称质量。

称量时，可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝码，移动天平游码，平衡后称量结果即为湿土质量。

（2）揭开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105-110℃恒温下烘干。

（3）将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却后盖好盒盖，称质量。

准确至0.01g。

含水量计算w=（m-ms）/ms×100%

2）酒精燃烧法

（1）取代表性试样放入称量盒内，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。

为使酒精在试样中充分混合均匀可将盒底在桌面上轻轻敲击。

（3）点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。

（4）将试样冷却数分钟按

（2）（3）步骤重新燃烧两次（5）待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即盛干土质量准确值0.01g。

3）特殊土的含水量测试方法

1、含石膏土和有机质土的含水量测试法

含石膏土和有机质土的烘干温度在110℃时，对含石膏土灰失去结晶水，对含有机质土其有机成分会燃烧，测试结果将与含水量定义不符。

这种试样的干燥宜用真空干燥箱在近乎1个大气压的作用下将土干燥，或将烘箱温度控制在60-70℃，干燥8h以上为好。

2、无机结合稳定土的含水量测试法

提前将烘箱温度升温到110℃，使无机结合料一开始就能在105-110℃的环境下烘干。

烘干后用硅胶作干燥剂。

含水量的其他方法：

红外线照射法，比重法，微波加热法，碳化钙气压法

2、密度试验：

环刀法

（1）按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，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）用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边削边压，至土样深处环刀上部为止。

削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用生于土样测定含水量。

（3）擦净环刀外壁，称环刀与土合质量，准确至0.1g。

3、比重试验

（1）将比重瓶烘干，将15g烘干土装入100ml比重瓶内，称量。

（2）未排除土中空气，将已装有干土的比重瓶，注蒸馏水至瓶的一半处，摇动比重瓶，并将瓶在砂浴中煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及第液限粘土应不少于30min，高液限粘土应不少于1h，使土粒分散。

注意沸腾后调节沙浴温度，不使土液溢出瓶外。

（3）如系长颈比重瓶，用滴管调整液面恰至刻度（以弯液面下缘为准），擦干瓶外及瓶内壁刻度以上部分的水，称瓶、水、土总质量。

如系短颈比重瓶，将纯水住满，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水分擦干后，称瓶、土总质量，称量后立即测出水的温度，准确至0.5℃。

（4）根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶水总质量。

如比重瓶体积事先未经温度校正，则立即倾去悬液，洗净比重瓶，注入事先煮沸过且与试验时同温度的蒸馏水至同一体积刻度处，短颈比重瓶则注水至满，按本试验7.1.4.3步骤调整液面后，经瓶外水分擦干，称瓶、水总质量。

（5）如系砂土，煮沸时沙砾易跳出，允许用真空充气法代替煮沸法排除土中空气，其余步骤与本规程7.1.4.3至7.1.4.4相同。

（6）对含有某一定质量的可溶盐、不亲性胶体或有机质的土必须用中性液体测定，并用真空抽气法排除土中气体。

真空压力表读数易为100KPa，抽气时间1-2h，其余步骤同3、4。

（7）本试验称量应准确至0.001g。

4、颗粒分析试验

1、对于无凝聚性的土

（1）按规定称取试样，将试样分批过2mm筛。

（2）将大于2mm的式样从大到小的次序，通过大于2mm的各级粗筛。

将留在筛上的土分别称量。

（3）2mm筛下的土如数量过多，可用四分法缩分至100-800g,将试样从大到小的次序通过小于2mm的各级细筛。

可用摇筛机进行振摇。

振摇时间一般为10-15min。

（4）由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻扣摇晃，至每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的1%为止。

漏下的土粒颍全部放入下一级筛内，并将留在各筛上的土样用软毛刷刷净，分别称量。

（5）筛后各级筛上和筛底土总支力量与筛前质量之差，不应大于1%。

（6）如2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析。

如2mm筛上的土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析。

2、对于含有粘土粒的沙砾土

（1）将土样放在橡皮板上，用木碾将粘结的土团充分碾散，拌匀、烘干、称量。

如土样过多时，用四分法称取代表性土样。

（2）将试样置于盛有清水的瓷盆中，浸泡并搅拌，使粗细颗粒分散。

（3）将浸润后的混合液过2mm筛，边冲洗边过筛，直至筛上仅留大于2mmuosjamg土粒为止。

然后，将筛上洗净的沙砾风干称量。

按以上方法进行粗筛分析。

（4）通过2mm筛下的混合液存放在盆中，待稍沉淀，将上部悬液过0.074mm洗筛，用带橡皮头的玻璃棒研磨盆内浆液，再加清水，搅拌、研磨、净置、过筛，反复进行，直至盆内悬液澄清。

最后，将全部土粒倒在0.074mm筛上，用水冲洗，直到筛上仅留大于0.074mm净砂为止。

（5）将大于0.074mm的净砂烘干称量，并进行细筛分析。

（6）将大于2mm颗粒及2-0.074mm的颗粒质量从原称量的总质量中减去，即为小于0.074mm颗粒质量。

（7）如果小于0.074颗粒质量超过总土质量的10%,有必要时将这部分土烘干、取样，另作比重计或液管分析。

5、砂土的相对密度试验

最大孔隙比的测定：

（1）取代表性试样约1.5kg，充分风干（或烘干），用手搓揉或用圆木棍在橡皮板上碾散，并拌合均匀。

（2）将锥形塞杆自漏斗下口穿入，并向上提起，使锥体堵住漏斗管口，一并放入体积1000cm3量筒中，使其下端与量筒底相接。

（3）称取试样700g，均匀倒入漏斗中，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,是试样缓缓且均匀分布的落入筒内。

（4）试样全部落入量筒后取出漏斗与锥形塞，用砂面拂平器拂平砂面，勿使量筒震动，然后测读砂样体积。

（5）以手掌或橡皮塞堵住量筒口，将量筒倒转，缓慢的转动量筒内的试样，并回到原来的位置，反复几次，记下体积的最大值。

最小孔隙比的测定

（1）取代表性试样约4kg，按最大孔隙比测定的步骤处理。

（2）分三次倒入容器进行振击，先取上述试样600-800g，倒入1000cm3容器内，用振动仪以150-200次/min的速度敲打容器两侧，并在同一时间内，用击锤与试样表面锤击，30-60次/min，直至砂样体积不变为止。

敲打时要用足够的力量是试样处于振动状态。

振击时，粗砂可用较少击数，细砂用较多击数。

（3）用电动最小孔隙比试验仪时，当试样同上法装入容器后，开动电机，进行振击试验。

（4）按上述方法进行后两次振动和加土的振动和锤击，第三次加土时应先在容器口上安装套环。

（5）最后一次振毕，取下套环，用修土刀齐容器顶面削去多余试样，称量，准确至1g，计算其最小孔隙比。

6、击实试验

试样制备：

（1）干法制样：

将代表性土样风干或在低于50℃温度下烘干，放在橡皮板上用木碾碾散，过筛拌匀备用。

测定风干土样含水量w0,按土的塑限估计最佳含水量，并依次按相差约2%的含水量制备一组试样，其中有两个大于和两个小于最佳含水量，需加水量mw可按下式计算mw=m0/（1+0.01w0）×0.01（w-w0）m0为风干含水量时土样的质量。

按确定含水量制备试样，将称好的m0质量的土平铺于不吸水的平板上，用喷水设备往土样上均匀喷洒预定mw的水量拌匀后，静置一段时间，装入塑料袋内静置备用。

静置时间对高液限粘土不得少于24h，对低液限粘土不得少于12h。

（2）湿样制法：

对天然含水量的土样过筛，并分别风干到所需的几组不同含水量备用。

击实试样：

将击实筒放在坚硬地面上，取制备好的土样分三次或五次倒入筒内，每次按规定的击实次数进行击实，要求击完后余土高度不超过试筒顶面5mm。

用修土刀齐筒顶削平试样，称铜和击实试样重后用推土器推出筒内试样，测定击实试样的含水量和测算击实后土样的湿密度。

依次重复上述过程，将所备不同预定含水量的土样击完。

7、固结试验

（1）在切好土样的环刀外壁涂一薄层凡士林，然后将刀口向下放入护环内。

（2）将底板放入容器内，底板上放透水石，借助提环螺丝将土样环刀及护环放入容器中，土样上面覆盖透水石，然后放下加压导环和传压活塞，使各部密切接触，保持平衡。

（3）将压缩容器置于加压框架正中，密合传压活塞及横梁，预加1.0KPa压力，使固结仪各部分紧密接触，装好百分表，并调整读数至零。

（4）去掉预加荷载，立即加第一级荷载。

加砝码时应避免冲击和摇晃，在加上砝码的同时，立即开动秒表。

（5）如系饱和试样，则在施加第一次荷载后，立即向容器内注水至满。

如系非饱和试样，须以湿棉纱固住上下透水面四周，避免水分蒸发。

（6）如需确定原状土的先期固结压力时，荷载率宜小于1，可采用0.5或0.25倍，最后一级荷载应大于1000KPa，使e-lgp曲线下端出现直线段。

（7）如需测定沉降速率、固结系数等指标，一般按15s、1min、2min15s、4min、6min15smin、9min、12min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h，至稳定为止。

当不需测定沉降速度时，则施加每级压力后24h，测记试样高度变化作为稳定标准，当试样渗透系数大于10-5cm/s时，允许以主固结完成作为相对稳定标准。

按此步骤逐级加压至试验结束。

（8）试验结束后拆除仪器，小心取出完整土样，称其质量，并测定其终结含水量，并将仪器洗干净。

8、直接剪切试验

（1）对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水石和滤纸，将带有试样的环刀刃向上，对准剪盒口，在试样上方滤纸和透水石，将试样小心的推入剪切盒内。

（2）移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，一次加上传压板、加压框架，安装垂直位移量测装置，测记初始读数。

（3）根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，然后向盒内注水，当试样为非饱和试样时，应再加压板周围包湿棉花。

（4）施加垂直压力，每1h测记垂直形变一次。

试样固结稳定时的垂直变形值为：

粘质土垂直变形每1h不大于0.05mm。

（5）拔去固定销，以小于0.02mm/min的速度进行剪切，并每隔一定时间测记测力计百分表读数，直至剪损。

（6）试样剪损时间可在按下式计算：

tf=50t50.（7）当测力计百分表读数不变或后退时，继续剪切至剪切位移为4mm是停止，记下破坏值。

当剪切过程中测力计百分表无峰值时，剪切之剪切位移达6mm时停止。

（8）剪切结束，吸去盒内吸水，退掉剪切力和垂直压力，移动压力框架，取出试样，测定其含水量。

直接剪切试验分类

（1）快剪：

书香亚里士家后立即施加水平剪力进行剪切，而且剪切的速率也很快，一般从加荷到剪怀只用3-5min。

由于剪切速率快，可认为土样在这段时间内没有排水固结或者说模拟了“不排水”剪切情况。

（2）固结快剪：

竖直压力施加后，给以充分时间是土样排水固结，固结终了后再施加水平剪力，快速的把土样剪坏，即剪切时模拟不排水条件。

（3）慢剪：

竖直压力施加后，让土样排水固结，固结后以慢速施加水平剪力，使土样在受剪过程中一直有充分时间排水和产生体积变形。

9、无侧限抗压强度试验

（1）将切削好的试件立即称量，准确至0.1g。

同时切取削下的余土测定含水量。

用卡尺测量高度及上、中、下各部位直径，按下式计算其平均值D0:

D0=D1+2D2+d3/4

（2）在试件两端抹一薄层凡士林，如为防止水分蒸发，试件侧面也可抹一层薄凡士林。

（3）将制备好的试件放在允许膨胀压缩仪下加压板上，转动手轮，使其与上加压板刚好接触，调测力计百分表读数为零点（4）以轴向应变1%-3%/min的速度转动手轮，使试验在8-20min内完成（5）应变在3%以前，每0.5%应变记读百分表读数一次；应变达3%后，每1%应变记读百分表读数一次.（6）当百