土木工程实验.docx

1、土木工程实验土木工程试验一 含水量试验土的含水率是土在105110温度下烘干至恒量时所失去水的质量与干土质量的比值。以百分数表示。含水率是土的基本物理指标之一。它反映了土的干、湿状态。土的含水率是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据和评价土的工程性质的重要依据，是研究土的物理力学性质的重要指标。含水率的试验方法较多，由于烘干法试验简便，结果稳定，故以此法作为测定含水率的标准方法。如果测试条件不能满足采用烘干法或需快速测定含水率时，可分别用如下方法： 酒精燃烧法：适用于不含有机质的砂类土、粉土和粘性土。 碳化钙减量法：本方法的原理是用过量碳化钙与土中游离水混合接触产生化学反应，生

2、成乙炔气体。根据乙炔气体逸出失去的质量，计算求得土的含水率。此方法适用于各类土。 核子射线法：适用现场原位测定填料为细粒土和砂类土的含水率。一.烘干法适用范围：标准方法，适用于黏质土、粉质土、砂类土、砂砾土、有机土和冻土。1、试验步骤取代表性土样，细粒土15g30g；砂类土、有机土为50g；放入称量盒中，盖好盖，称取质量；揭开盒盖，将试样放入烘箱中，在温度105110下烘干，烘干时间对细粒土不得少于8h10h；对于砂类土不得少于6h8h；对于有机质含量超过5%的土或含石膏的土，将温度控制在6070以下烘干，以12h15h为好。将烘干后的试样和盒子取出，放入干燥器中冷却，冷却后盖好盒盖，称取质量

3、2、计算 W=(m-ms)/ms3、精度及允许差 本试验必须平行试验两次含水率%允许平行差%含水率%允许平行差%5以下0.340以上=240以下=1层状和网状结构的冻土3二.酒精燃烧法适用于快速测定细粒土的含水率1、取样数量：黏质土510g；砂类土2030g。2、注意事项：酒精纯度95%；对于黏性土测得的含水率通常小于烘干法。二 密度试验土的密度是质量密度的简称，指单位体土体的质量，即土的总质量（m）与其体积（V）之比，以符号表示，单位为g/cm3。重力密度（重度）由于涉及到作用于质量上的重力，所以表示为单位体积的力，以符号表示（重度原称容重），单位为kN/cm3。两者有以下的换算关系：=g=

4、9.8110土的密度是土的基本物理性指标之一，用它可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙率等指标。在工程设计中，主要用于判断土的工程性质、计算土压力、土体稳定性及地基压缩时的沉降量等。测定土的密度常用的方法主要有： 环刀法：适用于粉土和粘性土； 蜡封法：适用于环刀难以切削并且易碎裂的土； 灌砂法、灌水法、气囊法：适用于砾类土； 核子射线法：适用于砂类土、粘性土。下面仅介绍环刀法、灌砂法、核子射线法。 测定土体密度的难度在于测定土体的体积，环刀法、蜡土封法、灌砂法等均是针对测定土体体积进行的。1、环刀法1、使用范围及目的：适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度、干密度。2、环刀规格：环刀（直径6mm8m

5、m、高2mm5.4mm、壁厚1.5mm2.2mm）。径高比一般为1 1.5。3、精度及允许差：进行两次平行测定，取算术平均值，平行差不得大于0.03g/cm3。2、蜡封法适用范围：适用于测定易碎裂的土和形状不规则的坚硬土的密度。1、试验步骤：（1）取体积大于30cm3的试件，出去表面松、浮土及尖锐棱角，称其质量m，并取代表性土样进行含水率测定；（2）将石蜡加热至刚过熔点，用细线系好试件浸入石蜡中，使试件表面覆盖一层石蜡，取出试件，待冷却后称其质量m1；（3）用细线将蜡封试件置于天平一端，时其浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中，称蜡封试件水中质量m2；（4）将蜡封试件从水中取出，擦干净表面，称其质量，与浸

6、水前蜡封试件质量进行比较，若质量差超过0.03g，试验重做。2、计算 =m/(m1-m2)/wt-(m1-m)/n) d=w/(1+0.01w)3、灌砂法1、适用范围：适用于现场测定细粒土、砂类土、砾类土的密度。试样最大粒径被不得大于15mm，测定层的厚度为150mm20mm。2、试验准备 量砂为粒径为0.25mm0.5mm清洁干净的均匀砂。（1）灌砂筒下部锥体内砂的质量在灌砂筒高度上，向筒内装砂质距筒定15mm，称其质量m1；将开关打开，让砂自由流出，并使流出砂体积与工地所挖试坑容积形同当，然后关上开关，称剩余砂质量m5；不晃动储砂筒的砂，将灌砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内

7、砂不在下流为止，关上开关，并细心地取走灌砂筒；收集并称留在试样板上砂的质量，或称量筒中的质量，求的下部锥体砂的质量m2，重复试验三次，取平均值（2）量砂标定用水确定标定灌得容积V；在储砂灌中装入m1的砂，并将灌砂筒放在标灌上，将开关打开，让砂流出，直到砂不在下流为止，称管砂筒中砂质量m3。（3）注意事项：标定灌深度减2.5cm，砂质量降低1%。灌砂筒中砂面高度降低5cm，砂的密度约降低1%。4、灌水法本试验现场测定粗粒土和巨粒土的密度，测试试样的最大粒径为200mm。三 土地比重试验1、定义土颗粒在100105，烘干至恒重时的重量与同体积4的蒸馏水重量的比重2、试验方法及适用范围：比重瓶法：适

8、用于测定粒径小于5mm的土的比重。浮称法、浮力法：适用于粒径大于或等于5mm的土，且粒径大于等于20mm的土质量小于总质量的10%的土粒的比重；虹吸筒法：适用于粒径大于或等于5mm的土，且粒径大于等于20mm的土质量大于或等于总质量的10%的土粒的比重；试验平行差不得大于0.023、土的比重试验（比重瓶法）1、试验步骤：（1）将比重瓶烘干，将15g烘干土装入比重瓶内，称其质量；（2）往装有土样的比重瓶内注入蒸馏水至一半，摇动比重瓶，将瓶放在沙浴中煮沸，砂及底液限土不少于30min，高液限不少于1h；（3）如用长颈比重瓶，用滴液管调整液面至刻度线，擦干表面，称其重量（4）根据测得温度，从绘制的温

9、度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶水总质量，如瓶未校正，则倾取悬液，洗净比重瓶，向瓶中注水，至刻度线，称其质量；（5）如是沙土，煮沸时砂易跳出，允许用真空抽气法代替；（6）对于有一定可溶盐、不亲性胶体或有机土，必须用中性液体测定；（7）本试验称重精确到0.001g2、计算 Gs=msGwt/(m1+ms-m2)Gs土比重 ms土干质量 m1瓶、水质量m2瓶、土、水质量 Gwt蒸馏水比重四.土的比重试验（浮力法）1、试验步骤:（1）其代表性土样5001000g（ms），彻底冲洗；（2）称取烧杯及杯中水的质量m1，将网篮缓缓浸没于水中，在称烧杯、水、和悬没于水中网篮总质量，计算出网篮的浮力质量m2；

10、（3）将试样浸在水中一昼夜取出，放入网篮缓缓浸没于水中；（4）称量烧杯，杯中水、网篮、试样的总质量m3；（5）取出试样烘干，称其质量。2、计算 Gs=msGwt/(m3+m1-m2)5、土的比重试验（浮称法）1、试验步骤：（1）其代表性土样5001000g（ms），彻底冲洗；（2）将试样浸在水中一昼夜取出，放入网篮缓缓浸没于水中；（3）称金属网篮及试样在水中的质量m2；（4）取出试样烘干，称其质量ms；（5）称金属网篮在水中的质量m12、计算 Gs=msGwt/(ms+m2+m1)四 土颗粒分析方法1、颗粒分析试验（筛分法）1、适用范围 筛分法适用于分析粒径大于0.075mm的土的土粒组成。对

11、于粒径大于60mm，本方法不适用。2、仪器设备（1）标准筛：粗筛（圆孔）：60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm； 细筛：2mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm。（2）天平、摇筛机、烘箱等。3、试样数量（1）小于2mm颗粒的土100300g；（2）最大粒径小于10mm颗粒的土300900g；（3）最大粒径小于20mm颗粒的土10002000g；（4）最大粒径小于40mm颗粒的土20004000g；（5）最大粒径大于40mm颗粒的土4000g以上。4、试验步骤（1）对于无黏聚性土按规定称取试样，过2mm筛。将大于2mm的试样按次序过大于2mm的筛，并称量留在筛上土的质量

12、；如果2mm筛下土较多，用四分法缩分至100g800g。再过小于2mm的各级筛；再从上自下，分别用手筛至每分钟筛下质量不大于筛余质量的1%为止，再分别称取筛余质量如果2mm以上的质量小于总质量的10%，可省略粗筛；如果2mm以下的质量小于总质量的10%，可省略细筛。（2）对于有黏性土粒的砂砾石用木碾将土充分碾散，拌匀、烘干、称重；将试样置于盛有清水的搪瓷盘中，浸泡，并搅拌；将浸泡后的试样混合液过2mm筛，然后将筛上的砂砾风干，称重；2mm以下的混合液待稍沉淀后，将上部悬液通过0.075mm洗筛，用带有橡皮头的玻璃棒研磨盆内浆液，再加清水，搅拌、研磨、静置、过筛，反复进行，直到盆内悬液澄清为止，

13、将全部土粒倒在0.075mm筛上，用水冲洗，直到筛上仅留大于0.075mm净啥为止；将大于0.075的净砂烘干称重，进行细筛分析；将大于2mm颗粒剂2mm0.075mm的颗粒质量从原称重的重量重减去，即为小于0.075mm的颗粒质量；如果小于0.075mm的颗粒质量超过总质量的10%，有必要时，将这部分土烘干、取样、另作密度计分析或移液管分析。2、密度计法适用于粒径小于0.075mm的土。砂的相对密度1、概述1、砂土越密实，其抗剪强度越大，压缩变形小，承载能力高。2、相对密实度： Dr=(emax-e)/(emax-emin)emax最大孔隙比 emin最小孔隙比 e天然孔隙比注：相对密实度D

14、r=1/3时土属于疏松状态；相对密实度1/3Dr1/3时土属于密实状态。2、砂的相对密度试验1、适用范围 本方法适用于粒径小于5mm的土，且粒径25mm的试样质量大于试样总质量的15%。2、仪器设备（1）量筒：容积500cm3及1000cm3两种；（2）长颈漏斗、锥形塞、砂面拂平器等。3、试验步骤（1）最大孔隙比测定取试样约1.5kg，充分干燥，并将试样碾散，并拌合均匀。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，一起放入1000cm的量筒中，使其下端与量筒底相接；取试样700g，均匀倒入漏斗中，将漏斗与塞提高，移动塞杆使略离开管口，管口应高处砂面1cm2cm，使试样缓缓落入量筒

15、中；试样全部落入量筒后取出漏斗与锥形塞，整平砂面，然后读取砂样体积；以手掌或橡皮塞堵住量筒口，将量筒倒转，并回到原来位置，如此重复几次，计下体积最大值，孤独到5mL。取上述方法得到的最大体积值，计算最大孔隙比；（2）最小孔隙比取代表性试样约4kg，按本方法最大孔隙比测定步骤处理。分次倒入容器进行振击，先去上述试样600800g倒入1000mL容器内，用振动仪以150200次/min的速度敲打容器两侧，并同一时间内用击锤在试样表面锤击3060次/min，直到砂样体积不变为止最后一次振毕，用削土刀削去多余土样，称重，计算其最小孔隙比。4、计算（1）干密度 dmin=m/Vmax dmax=m/Vm

16、in （2）孔隙比 emax=wGs/dmin-1 emax=wGs/dmax-1Gs土粒比重（3）相对密实度：Dr=(emax-e)/(emax-emin) Dr=(d-dmin)dmax/(dmax-dmin)/d5、精度和允许差： 干密度必须进行两次平行测定，取算术平均值，其平行差值不得超过0.03g/cm3。五 黏性土的界限含水率1、概念（1）塑性指数Ip（Ip=WL-Wp）：反映土体处于可塑状态下含水率变化的最大区间；（2）液限指数IL=(W-Wp)/(WL-Wp)：当IL1时土呈流塑状态；当IL=01时土呈可塑状态。（3）天然稠度=(WL-W)/Ip2、液塑限联合测定法1、适用范围

17、 本方法适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于试样总质量的5%的土。2、仪器设备 LP-100液塑限联合测定仪：锥体质量100g，锥角30。3、试验主要步骤（1）取有代表性的天然或风干土样进行试验，如土样中含有大于0.5mm的土粒或杂物，应将土样压碎，过0.5mm的筛，去代表性土样200g，分开放入三个盛土皿中，加不同数量的蒸馏水，使试样含水率控制在液限、略大于塑限、及两者之间。将土样调匀，密封放置18h以上；（2）将调配好的土样分层装入试样杯中，刮平表面；（3）给圆锥仪涂少量凡士林，经盛有土样的试样杯放在联合测定以上，使圆锥与土样便面接触，开动下落开关，测记5s锥入深度h；（4）取除凡

18、士林，测定杯中土样的含水率w；（5）重复上述步骤，对其他两个土样含水率进行测定。4、结果整理（1）液限确定方法若采用76g锥，h=17mm对用的含水率为液限；若采用100g锥，h=20mm对用的含水率为液限；（2）塑限确定若采用76g锥，h=2mm对用的含水率为液限；细粒土塑限入土深度：hp=WL/(0.524WL-7.606)砂类土塑限入土深度：hp=29.6-1.22WL+0.017WL2-0.0000744WL3六 土的击实1、土的击实特征含粗粒土越多的土，其最大干密度 值越大，而最佳含水率越小。、2、影响压实的因素（1）粉粒和黏粒含量愈多，土的塑性指数愈大，土的最佳含水率愈大，同时其最

19、大干密度愈小，因此砂性土的最佳含水率小于黏性土，而最大干密度大于黏性土。（2）击实功愈大，土的最大干密度愈大，而土的最佳含水率愈小。3、击实试验1、使用范围 适用于细粒土，小试筒：适用于粒径不大于20mm的土，大试筒：适用于 粒径不大于40mm的土。2、仪器设备（1）标准击实仪：试验方法类型锤直径锤质量落高试样尺寸层数每层及时次数击实功最大粒径内径高容积轻型I-1I-252.5301015.212.712997217732759598.22040重型-1-254.5451015.212.7129972177327982687.02677.22040（2）圆孔筛：38mm、25mm、19mm、5

20、mm各一个（3）烘箱及干燥器（4）台秤3、试样准备使用方法类型试筒内径最大颗粒试样用量（kg)干土法b1015.22040至少5个试样，每个3至少5个试样，每个6湿土法c1015.22040至少5个试样，每个3至少5个试样，每个64、试验方法（1）根据工程要求，选择试击实仪型号及试验方法；（2）将击实筒放在坚硬地面上，将制备土样分次装入筒内，整平表面，按规定次数进行第一次击实，第一层击实结束后，拉毛表面，然后再装入套筒，进行其余各层击实。小试筒击实后，试样不得高于筒顶5mm大击实筒，试样不得高于筒顶6mm。（3）用修土刀削平试样，除去底板，称其质量（4）用推土器推出筒内试样，从试样中心取样测定

21、含水率，最大粒径试样质量个数最大粒径试样质量个数1；（2）正常固结状态：PC等于rz,OCR=1；（3）欠固结状态：PC小于rz,OCR1；4、强度指标 （砂性土）f=tan （黏性土）f=C+tanf土的抗剪强度 C土的黏聚力土的内摩擦角 剪切活动面法向应力八 固结试验一、适用范围：饱和黏土，只进行压缩试验时允许用非饱和土二、试验步骤：1、切好土的环岛外壁涂凡士林，并将刀口向下，放入护环；2、将底板放入容器中，底板放透水石，将环刀及护环放入容器中，上覆透水石，放下加压导环己传压活塞，是其严密接触；3、将容器置于加压框架上，预加1kpa的压力，装好百分表，并将读数调至0；4、去掉预加荷载，立即

22、加第一级荷载，同时计时，荷载等级为50kpa、100kpa、300kpa、400kpa；5、如为饱和试样，在施加第一级荷载后，立即向容器内注水至满，非饱和试样，需用湿棉纱围住上下透水面四周；6、如确定先期固结压力，荷载率宜小于1。最后一级荷载应大于1000kpa，使e-lgp曲线下端出现直线。7、如需测定沉降速率、固结系数，0s、15s、1min、2min、4min、23h、24h，直至稳定，最后一小时变形量不超过0.01mm。8、施加每级荷载24h后，侧记试样高度变化九 土的直剪试验1、黏质土的慢剪试验1、适用范围：本方法适用于测定黏质土的抗剪强度。2、仪器设备：环刀,内径61.8mm,高2

23、0mm；3、试样：每组试样制备不得少于4个。4、试验步骤：（1）对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放入头谁是和滤纸，将试样环刀刀口向下，在试样上放滤纸及透水石，将试样压入剪切盒口；（2）移动传感装置，使上盒前端钢珠与测力计接触，依次加上传压板，加压框架，安装位移测量装置，记录初始读数；（3）根据情况施加各级垂直压力，然后向盒内注水；当试样为非饱和试样时，应在中压板周围加湿棉花；（4）施加垂直压力，每1h记录垂直变形一次，试样固结稳定时的垂直变形值为：黏质土垂直变形每1h不大于0.005mm；（5）拔去固定销，以小于0.02mm/min的速度进行剪切，并每隔一定时间记录百分表读数，直至减损

24、。（6）试样减损时间可按下式计算： tf=50t50tf达到减损所经历时间 t50固结度达到50%所需时间（7）当测力计百分表读数不变或后退时，继续剪切4mm时停止，记录下破坏值，当剪切过程中半分表无峰值时，剪切至剪切位移6mm时停止。（8）剪切结束，吸去盒内水，取出试样，测定含水率。5、计算（1）剪切位移 L=20n-RL剪切位移，计至0.1mm n手轮转速R百分表读数（2）剪应力 =CR剪应力（kpa) C测力计校正系数（3）以垂直压力P为横坐标，抗剪强度S为纵坐标，将各点绘制在坐标系上，连成一条直线，此直线倾角内摩擦角，横坐标截距为黏聚力C。（4）仪剪应力为纵坐标，剪切位移L为横坐标，绘

25、制-L。2、黏质土固结快剪、快剪试验1、使用范围：适用于固结系数大于10-6cm/s的黏质土。2、试验步骤：剪切速度0.8mm/min，其余与快剪相同3、砂类土的直剪试验1、适用于砂类土2、试样：（1）取过2mm筛的风干土样120g，并按规定方法制备砂样；（2）每个试样的质量按下式计算： m=VdV试样体积 d规定干密度 m每个试件所需风干砂质量十 无侧限抗压强度试验1、试验适用范围：用于测定饱和软黏土的无侧限抗压强度及灵敏度2、仪器设备：重塑筒，内径4cm,高10cm3、试件：直径4cm,高10cm；试件直径与高度之比应大于2，按软土硬度采用22.5。4、试验步骤;(1)取削下的土测定含水率

26、，用游标卡尺测量试件上中下各部位直径，D0=(D1+2D2+D3)/4(2)在试件端涂抹凡士林，防止水分蒸发；(3)将试件放在压缩仪上加压板上，转动手轮，使其与上加压板接触，调整半分表读数到0；(4)以轴向变形1%3%/min的速度转动手轮，使试验在8min20min内完成；(5)应变在3%以前，每隔0.5%应变记录百分表读数一次，应变达到3%以后，每隔1%应变记录百分表读数一次；(6)当百分表读数达到稳定或峰值时，在继续3%5%应变即可停止试验，如读数无稳定值，则轴向应变达20%的即可停止试验；(7)试验结束后，取下试件，描述试件破坏情况；(8)如需测定敏感度的，则去掉试件表面凡士林，再加少

27、许土，用重塑筒重塑，其余试验步骤与以上相同。5、结果整理（1）轴心应变 1=h/h0 h0=nL-R1轴向应变% h0 试件起始高度 h轴向变形n手轮转速 L手轮转动一圈，下压板上升高度 R百分表读数（2）试件平均断面积 Aa=A0/(1-1)Aa校正后试件断面积 A0试件起始面积（3）轴向压力 =10CR/Aa。（4）以轴向应力为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制应力-应变曲线。以最大轴向应力作无侧限抗压强度。若最大轴向应力不明显，取轴向应变15%处的应力作为该试件的无侧限抗压强度。 十一 CBR试验(承载比试验）1、含义指试料贯入量达2.5mm时，单位压力对标准碎石压入相同贯入量时标准强度的比

28、值2、使用范围：试样的最大粒径宜控制在20mm以内，最大不得超过40mm，且含量不的超过5%。3、仪器设备：（1）圆孔筛：孔径40mm、20mm、5mm各一个；（2）试筒：内径152mm，高170mm的金属圆筒；（3）击锤及导管：击锤砼重型击实试验相同，落距450mm；（4）贯入杆：直径50mm；（5）荷载板：直径150mm，中心孔径52mm，重量1.25kg，共4块；4、试样代表性风干土样，捣碎过5mm的筛；取代表性试料50kg，用40mm筛筛除大于40mm的颗粒，记录超尺寸粒径百分数，将过筛试样用四分法取约25kg，分成4份。5、试验步骤;润湿时间：重粘土不少于24h；轻黏土不少于12h；砂土不少