含水量试验.docx

1、含水量试验试验一 含水量试验1含水量及常用测定方法1.1含水量含水量是土在 100150 摄氏度下烘干到恒量时所失去的水分质量和达恒量 后土的质量的比值，以百分数表示，是描述土的干湿程度的重要指标。1.2常用测定方法（1）烘干法：室内试验的标准方法；（2）酒精燃烧法：精度要求不高时常使用此方法，所需时间较短；（3）比重法：适用于砂性土；（4）炒干法：适用于含砾较多的土。1.3试验目的测定土样的含水量。1.4试验原理首先称量含水土样的质量， 然后称量去除水分后干土的质量， 将两者的差作 为土样中所含水分的质量。 去除水分的方法直接决定测量结果， 理论上土样中所 含水的质量是指其中自由水的质量，

2、当温度在 100150摄氏度范围时， 一般不会 破坏结合水，所以要求精确测量时温度应控制在 100150 摄氏度的范围内。2试验步骤2.1烘干法2.1.1仪器设备（1）烘箱：真空电热烘箱，温度保持 100150 摄氏度；（2）天平：称量 500g。感量 0.01g；（3）其它辅助工具，如称量盒等。2.1.2操作步骤（1）称量装土样的称量盒的质量 m ；（2）取适量代表性试样放入称量盒内，迅速盖好盒盖，称量得 mz ；（3）去掉盒盖后，将盛有试样的称量盒放入烘箱，在 100150 摄氏度下烘 到恒量，（一般土质量为 15g30g 时，砂土约需 1h2h；粉土约需 6h8h；粘土 约需 10h）；

3、4）烘干后取出试样，盖好盒盖冷却至室温后称量其质量 mz ；5）按下式计算含水量：mz mzz z 100mz m2.1.3 试验数据整理含水量试验工程名称试验者试验方法计算者试验日期校核者土样编号土样说明盒号盒质量盒+湿 土质量盒+干 土质量湿土质量干土质量含水量平均值2.2酒精燃烧法2.1.1仪器设备（1）酒精：纯度 95%以上；（2）天平：称量 200g。感量 0.01g；（3）其它辅助工具，如称量盒、滴管、调土刀、火柴等。2.1.2操作步骤（1）称量装土样的称量盒的质量 m ；（2）取适量代表性试样放入称量盒内，迅速盖好盒盖，称量得 mz ；（3）去掉盒盖后，滴入酒精直至出现自由液面为

4、止， 点燃酒精完全燃烧 （燃 烧次数为三次）；（4）盖好盒盖冷却至室温后称量其质量 mz ；5）按下式计算含水量：土样编号土样说明盒号盒质量盒+湿 土质量盒+干 土质量湿土质量干土质量含水量平均值工程名称试验方法试验日期试验者计算者校核者3思考题（1）测定含水量试验中，烘干温度为什么要控制在 100150 摄氏度的范围内？（2）烘干法与酒精燃烧法相比，各自的优缺点是什么？（3）称量湿土质量时，为什么迅速盖好盒盖？（4）测定含水量试验中， 同一土样的两个试样含水量差值超过 2%，问测量 结果是否合理？若合理，请说明理由。若不合理，请试述可能出现错误的操作。（5）自行设计一种含水量测定方法，或在现

5、有方法的基础上加以改进。试验二 密度试验1密度及常用测定方法1.1密度1.1.1天然密度土的密度 是土的单位体积质量。对天然土求得的密度称为天然密度1.1.2干密度土的干密度 d 是土的固相质量 ms与土的总体积 V 之比可由下式表示：d ms /V (g/cm3 )土的干密度越大，土越密实，强度也越高，水稳定性也越好。干密度常用做 填土密实度的施工控制指标。1.1.3饱和密度土的饱和密度是当土的孔隙中全部充满水时的密度，由下式表示：1.2 常用测定方法 对一般粘质土采用环刀法。如果土样易碎裂，难以切削，可用蜡封法。在现 场条件下，对粗粒土，可用灌砂法和灌水法。1.3试验目的 测定土样的密度。

6、1.4试验原理试验原理即密度计算公式，其关键是体积的测定。2环刀法试验步骤2.1仪器设备（1）环刀：内径 68cm，高 23cm；（2）天平：称量 500g。感量 0.01g；（3）其它辅助工具，如切土刀、钢丝锯、凡士林等。2.1.2 操作步骤（1）按工程需要取原状土样或制备所需状态的扰动土样；（2）称量并计算得土样质量 m ；（3）计算土样体积 V ；4）测定土样的含水量 ；5）按下式计算土样的天然密度及干密度：m/Vd1 0.012.1.3 试验数据整理度试土样编号土样类别环刀号湿土质量体积天然密度平均天然密度干土质量干密度平均干密度工程名称 土样说明 试验日期试验者计算者校核者3思考题（

7、1）测定密度试验中，试述制备扰动土样的步骤。（2）测定密度试验中，粘土和砂性土的土样是如何取得的？（3）测定密度试验中，试述砂性土体积的测定方法及步骤（4）试推导干密度计算公式： d 。d 1 0.01（5）自行设计一种干密度测定方法，或在现有方法的基础上加以改进。（6）测定密度试验中，试述可能导致误差产生的操作并加以改进。（7）土样的干密度、天然密度、饱和密度三个指标在土力学及实际工程中 所起的作用是什么。试验三 土粒密度试验1土粒密度及常用测定方法1.1土粒密度土粒密度 s是干土粒的质量 ms与其体积 Vs的比值，可由下式表示：3s ms /Vs （g/cm3 ）土粒密度过去称为比重， 主

8、要取决于土的矿物成分， 不同土类的土粒密度变 化幅度不大。 土粒相对密度是指土的质量与 4 摄氏度时同体积水的质量之比， 其 值与土粒密度相同， 但没有单位， 在土的三相指标计算时必须乘以水的密度才能 平衡量纲。1.2常用测定方法（1）对粒径小于 5mm 的土，采用比重瓶法进行；（2）对粒径大于 5mm 的土，其中含大于 20mm 颗粒小于 10%时，采用浮 称法；含大于 20mm 颗粒大于 10%时，采用虹吸筒法，粒径小于 5mm 的部分采 用比重瓶法进行，然后加权平均。1.3试验目的测定土样的土粒密度。1.4试验原理试验原理即土粒密度计算公式， 其关键是土粒体积的测定。 土粒体积的测定 方

9、法直接决定测量结果2比重瓶法试验步骤2.1仪器设备（1）比重瓶：容量 100ml 或 50ml；（2）天平：称量 200g。感量 0.001g；（3）恒温水槽：灵敏度 1 C ；（4）砂浴；（5）真空抽气设备；（6）温度计：测量范围 050，精确至 0.5；（7）其它：烘箱、纯水、漏斗、滴管等。2.1.2操作步骤（1）选择液体：一般土采用纯水测定，若土中含有可溶盐、亲水性胶体或 有机质须用中性液体（如煤油等）测定；（2）烘干比重瓶后，将 ms 15g 的烘干土装入 100ml 比重瓶中，称得瓶与土的总质量 mpt ；（3）将纯水注入已装有干土的比重瓶中（控制水量至比重瓶的一半处，以 防煮沸时土

10、粒溢出），摇动比重瓶，并将比重瓶放在砂浴上煮沸，砂质土不少于 30min，粘性土不少于 60min；（4）将纯水注入比重瓶，略低于比重瓶的刻度；（5）待比重瓶内悬液温度稳定及瓶上部悬液澄清，用滴管调整液面恰至刻 度处；（6）擦干比重瓶后，称量瓶、水及土的总质量 mpst（7）按下式计算土样的土粒密度：s mssm （mpst mpt ）式中：4时纯水的密度； m 4时 100ml 纯水的质量。2.1.3 试验数据整理工程名称土粒密度试验试验者试验方法计算者试验日期校核者土样编号比重瓶号液体密度瓶+干 土质量瓶土液总质量液体温度瓶质量液体质量土粒密度平均土粒密度3思考题（1）测定土粒密度试验中，

11、若土中含有可溶盐、亲水性胶体或有机质为什 么须用中性液体测定。（2）测定土粒密度试验中，如果不烘干比重瓶测量结果会发生什么样的变 化，试用计算公式说明？（3）测定土粒密度试验中，试述土粒体积的测定方法及步骤（4）试推导土粒密度计算公式： s ms 。m （mpst mpt ）（5）自行设计一种土粒密度测定方法，或在现有方法的基础上加以改进。（6）测定土粒密度试验中，试述可能导致误差产生的操作并加以改进。（7）土样的土粒密度指标在土力学及实际工程中所起的作用是什么。（8）测定土粒密度试验中，将比重瓶放在砂浴上煮沸的目的是什么。试验四 界限含水量试验1界限含水量及常用测定方法1.1界限含水量1.1

12、.1界限含水量细粒土由于含水量的不同， 分别处于流动状态、 可塑状态、 半固体状态和固 体状态。液限 L 是细粒土呈可塑状态的上限含水量， 即土体含水量若超过液限， 土体则处于流动状态；塑限 P 是细粒土呈可塑状态的下限含水量，即土体含水量若低于塑限，土 体则处于半固体状态；缩限 s 是细粒土从半固体状态过渡固体状态时体积不在收缩的含水量。1.1.2塑性指数、液性指数塑性指数 I P 用来描述土的塑性大小，习惯上用不带百分号的数值表示，由 下式计算：I P L P液性指数 I L 用来表示天然含水量与界限含水量的关系，由下式计算：1.2常用测定方法常用的方法有搓条法、 蝶式液限仪、 平衡锥式液

13、限仪、 液塑限联合测定等方 法。此次试验采用液塑限联合测定的方法。1.3试验目的测定细粒土的液限、塑限含水量及其塑性指数 I P 、液性指数 I L 的确定。1.4试验原理液塑限联合仪的圆锥下沉深度 h与含水量 % 在对数坐标中呈线性关系， 即： lg h k lg( 0.01 ) b2液塑限联合试验步骤2.1仪器设备（1）光、电式液塑限联合测定仪；（2）天平：称量 200g。感量 0.01g；（3）式样杯：内径 40mm，高 30mm（4）其它：烘箱、干燥缸、铝盒、调土刀、筛网（ 0.5mm）、凡士林或润滑 油、纯水等。2.2操作步骤（1）液塑限联合试验原则上采用天然含水量的土样制备式样，但

14、也可用干 土制备式样。首先取土并去除土样中大于 0.5mm 的土颗粒。；（2）按下沉深度约为 45mm，910mm 和 1618mm 范围制备不同稠度的 土膏，静置在保湿缸中，静置时间视含水量大小而定，一般为 24h；（3）将土膏用调土刀充分调拌均匀，密实的填入式样杯中，刮平表面后放 在仪器底座上；（4）取出圆锥仪，在锥体表面涂上凡士林或润滑油；（5）接通电源，使电磁铁吸稳锥体；（6）调节屏幕准线，使初始读数位于零刻度处；（7）调节升降座，使锥体刚好接触土面；（8）断开电磁铁电源，使圆锥仪在自重下沉入土内， 5s 后读取下沉深度并 记录；（9）将试样取出 10g 左右，测定其含水量；（10）重

15、复（ 3）（9）步，做完其余两个试样。2.3试验数据整理2.3.1制图 将三个含水量与相应的圆锥下沉深度绘于双对数坐标纸上，三点连一直线。如果三点不在同一直线上， 通过高含水量与其余两点连两根直线， 在圆锥下沉深 度为 2mm处查得相应两个含水量，如果差值小于 2%，用平均值点与高含水量点 作一直线。如果差值大于 2%，应补做试验。在此处粘贴对数坐标纸2.3.2记录液塑限联合试验工程名称试验方法试验日期试验者计算者校核者试样编号圆锥下沉深度盒号湿土质量干土质量含水量液限塑限塑性指数液性指数3思考题（1）测定界限含水量试验中，各种测量方法的优缺点是什么。（2）测定界限含水量试验中，如果土膏搅拌不

16、均匀，会出现什么情况，应 该从那几方面加以改进？（3）测定界限含水量试验中，试述液限的测定方法及步骤（4）自行设计一种界限含水量测定方法， 或在现有方法的基础上加以改进（5）测定界限含水量试验中，试述可能导致误差产生的操作并加以改进。（6）土样的界限含水量指标在土力学及实际工程中所起的作用是什么。（8）测定界限含水量试验中，将土膏放置在保湿缸中静置的目的是什么。试验五 固结试验1固结及试验方法1.1固结 固结：土的压缩随时间增长的过程叫固结。1.2常用试验方法 常用的方法有室内侧限压缩试验和现场荷载试验。1.3试验目的 固结试验的目的在于通过测定变形和压力的关系或者孔隙比与压力的关系、变形和时

17、间的关系，进而计算单位沉降量 si 、压缩系数 v 、压缩指数 Cc 、回弹 指数 C s 、压缩模量 E s 、固结系数及原状土的先期固结压力 Pc等。测定项目根据 工程而定。1.4试验原理 试验基于构成土骨架的矿物颗粒在土体变形过程中保持刚性且竖向 变形是连 续的假设前提。2室内侧限压缩试验步骤2.1仪器设备（1）固结仪：试样面积 30cm2 或 50cm2 ，高为 2cm；（2）加压设备：称量 500kg1000kg。感量为 0.2kg0.5kg 的磅秤或杠杆式 加压设备；（3）百分表：量程 10mm，分度值为 0.01mm；（4）其它：钢丝锯、天平、刮土刀等。2.2操作步骤（1）制备式

18、样：取原状土或按规定的密度及含水量制备式样；（2）将带有环刀的试样小心装入护环，在装入固结仪容器内，然后放上透 水石和加压盖板，至于加压框下，对准加压框架的正中，安装量表。 （透水石的 湿度应尽量与试样保持一致） ；（3）为保证试样与仪器上下各部件之间接触良好，应施加 1KPa 的预压荷载，然后调整量表归零；（4）对试样施加压力，加压等级一般为 12.5、25.0、50.0、100、200、400、 800、1600、3200KPa ，最后一级压力应大于上覆土层的 100200KPa ；（5）需要确定原状土的先期固结压力时，加压率应小于 1，可采用 0.5 或0.25 倍。最后一级压力应大于

19、1000KPa ；（6）第一级压力的大小取决于土的软硬程度，可用 12.5、25、50 KPa 等， 注意要减去预压压力；（7）如果是饱和试样，则在施加第一级压力后，立即向水槽中注水至满。 如果是非饱和试样，需用湿棉纱围住加压盖板四周，避免水分蒸发；（8）如果需要测定沉降速率， 加荷后按下列时间顺序计量表读数： 6”、15”、 1、215、”4、615、”9、1215、”16、2015、”25、3015、”36、4215、” 49、64、100、200、400、23h和 24h，至稳定为止。如果不需要测定沉降速 率，可按下列时间顺序计量表读数； 10、20、60、120、23h 和 24h，至

20、稳定 为止；（9）固结稳定标准规定为每级压力下压缩 24h；（10）如果做回弹试验，可在某级压力下固结稳定后卸荷，直至卸完为止；（11）整理设备。2.3试验数据整理2.3.1计算、制图 按下式计算各级荷载下对应的孔隙比：按下式计算压缩系数 v ：e1 e2v 1 2 p2 p1按下式计算压缩模量 Es ：Es 1 e1svs（1 0） H s （1 0）e1H0按下式计算压缩指数 Cc ：在此处粘贴绘图纸2.3.2记录固 结 试 验工程名称 试 验 者土样编号 计 算 者试验日期 校 核 者试样原始高度试验前孔隙比加压历时压力试样总变形量压缩后试样高度孔隙比压缩系数压缩模量压缩指数024h24

21、h24h24h24h24h24h24h24h24h3思考题（1）在土的固结试验中，如何确定压缩系数、压缩模量。（2）在土的固结试验中，为什么透水石的湿度应尽量与试样保持一致；在 操作时是如何保证的？3）在土的固结试验中，确定加压等级的依据是什么。4）自行设计一种土的固结方法，或在现有方法的基础上加以改进5）在土的固结试验中，试述可能导致误差产生的操作并加以改进6）在土的固结试验中，如何确定原状土的先期固结压力。（7）试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量 与弹性模量，它们与材料力学中的杨氏模量有什么区别。（ 8）在土的固结试验中，“加压至试样稳定” 和“卸荷至试样稳定”

22、中的“稳定” 二字的含义是什么。试验六 直接剪切试验1土的 抗剪强度及试验方法1.1土的抗剪强度 土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。 直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用的方法。通常采用四个试样， 分别在不同的垂直压力 P 下，施加水平剪切力进行剪切， 求得破坏时的剪应力 ， 然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角 和凝聚力 C 。直接剪切试验分为快剪、 固结快剪和慢剪三种。 快剪是在试样上施加垂直压 力后，立即施加水平剪切力进行剪切； 固结快剪是在试样上施加垂直压力后， 待 排水固结稳定后， 施加水平剪切力进行剪切； 慢剪是在试样上施加垂直压力及水 平剪

23、切力的过程中均需排水固结。1.2试验目的 测定土体的内摩擦角 和凝聚力 C 。1.3试验原理库仑定律。四个试样要在四种不同的垂直压力 P下进行剪切试验： 一个要相 当于现场压力、一个要大于现场压力、另外两个要小于现场压力2 直接剪切试验步骤2.1仪器设备（1）应变控制直接剪切仪：试样面积 30cm2 或 50cm2 ，高为 2cm；（2）加压设备：称量 500kg1000kg。感量为 0.2kg0.5kg 的磅秤或杠杆式 加压设备；（3）百分表：量程 10mm，分度值为 0.01mm；（4）天平：称量 200g。感量 0.01g；（5）其它：环刀、直尺、刮土刀、秒表等。2.2操作步骤2.2.1

24、快剪试验（1）制备式样：取原状土或按规定的密度及含水量制备式样；（2）对准上下盒， 插入固定销。 在下盒内放与透水石厚度相等的不透水板。 将装有试样的环刀平口向下， 对准剪切盒口， 在试样上放不透水板， 然后将试样 徐徐推入剪切盒内，移去环刀（透水石的湿度应尽量与试样保持一致） ；（3）转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触，调整量力环中量表归 零。顺次加上加压盖板、钢珠、压力框架、垂直量表并记录起始读数；（4）对试样施加垂直压力后，立即拔去固定销，开动秒表，以每分钟 412转的均匀速率旋转手轮，使试样在 35min 内剪坏。如果量力环中量表指针不再 前进或有显著后退，表示试样已剪坏。但一般

25、宜剪至剪切变形达到 4mm。如果量力环中量表指针继续前进，则剪切变形应达到 6mm 为止；（5）剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力， 框架，钢珠和加压板等。取出试样，测定剪切面附近土的含水量。2.2.2固结快剪试验（1）制备式样：取原状土或按规定的密度及含水量制备式样；（2）对准上下盒，插入固定销。在下盒内放透水石。将装有试样的环刀平 口向下，对准剪切盒口，在试样上放湿滤纸，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移 去环刀（透水石的湿度应尽量与试样保持一致） ；（3）转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触，调整量力环中量表归 零。顺次加上加压盖板、钢珠、压力框架、垂直量表并记录

26、起始读数；（4）对试样施加垂直压力后，待试样达到固结稳定。 （如果是饱和试样，则 在施加垂直压力 5min 后，向剪切盒内注水；如果是非饱和试样，只要在加压板 周围包以湿棉花，以防水分蒸发） ；（5）然后拔去固定销，开动秒表，以每分钟 412 转的均匀速率旋转手轮， 使试样在 35min 内剪坏。如果量力环中量表指针不再前进或有显著后退，表示 试样已剪坏。但一般宜剪至剪切变形达到 4mm。如果量力环中量表指针继续前 进，则剪切变形应达到 6mm 为止；（6）剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力， 框架，钢珠和加压板等。取出试样，测定剪切面附近土的含水量。2.2.3慢剪试验

27、（1）制备式样：取原状土或按规定的密度及含水量制备式样；（2）对准上下盒，插入固定销。在下盒内放透水石。将装有试样的环刀平 口向下，对准剪切盒口，在试样上放湿滤纸，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移 去环刀（透水石的湿度应尽量与试样保持一致） ；（3）转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触，调整量力环中量表归 零。顺次加上加压盖板、钢珠、压力框架、垂直量表并记录起始读数；（4）对试样施加垂直压力后，待试样达到固结稳定。 （如果是饱和试样，则 在施加垂直压力 5min 后，向剪切盒内注水；如果是非饱和试样，只要在加压板 周围包以湿棉花，以防水分蒸发） ；（5）然后拔去固定销，开动秒表，剪切速率应小

28、于 0.02mm/min ，直至试样 被剪坏；（6）剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力， 框架，钢珠和加压板等。取出试样，测定剪切面附近土的含水量。2.3试验数据整理2.3.1计算、制图按下式计算所测试样的剪应力及剪切位移：CRl 20n R式中：C 量力环定率系数， KPa / 0.01mm ； R 量力环量表读数， 0.01mml 剪切位移， 0.01mm； n 手轮转数。以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标绘剪应力与剪切位移关系曲线； 选取剪应力与剪切位移关系曲线上的峰值点或稳定值作为抗剪强度。 以抗剪强 度为纵坐标，垂直压力 P 为横坐标绘制图象，直线的倾角为土的

29、内摩擦角 ，直 线与纵坐标轴上的截距为凝聚力 C在此处粘贴绘图纸2.3.2记录直接剪切试验工程名称 试 验 者试验方法 计 算 者试验日期 校 核 者手 轮 转 数量力环量表读数剪切 位移剪应力垂直位移手 轮 转 数量力环量表读数剪切 位移剪应力垂直位移3 思考题（1）在直剪试验中，试述砂性土样的快剪试验步骤。（2）在直剪试验中，快剪试验、固结快剪试验、慢剪试验的主要区别是什 么？（3）在直剪试验中，通过什么来判断上盒前端钢珠刚好与量力环接触。（4）自行设计一种内摩擦角 和凝聚力 C 测定方法，或在现有方法的基础上加以改进。（5）在直剪试验中，试述可能导致误差产生的操作并加以改进。（6）土样的内摩擦角 和凝聚力 C 在土力学及实际工程中所起的作用是什 么。试验七 土的粒度成分分析试验