土工试验方法.

……………………………………⊙……装…………………………⊙……订………………………⊙……线……………………………………17.4含水率试验 17.4.1试验目的和方法土的含水率是土在105~110℃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。

以下仅介绍烘干法，核子射线法在土的密度试验中介绍。

17.4.2烘干法17.4.2.1试验用仪器设备● 电热干燥箱：温度能保持在105~110℃。

● 天平：称量200g ，分度值0.01g ；称量1000g ，分度值0.02g 。

● 其它：干烘器、称量盒等。

17.4.2.2主要试验步骤：1）选取有代表性试样（粘性土15~30g ，砂类土30~50g ，砾石类土不少于250g ，碎石类土不少于500g ），放于称量盒内称量湿土质量。

2）打开盒盖，将装有试样的盒放入烘箱内，在105~110℃温度下烘干。

各类土的烘干时间见表17.28。

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ρ表示，单位为g/c m3。

重力密度（重度）由于涉……………………………………⊙……装…………………………⊙……订………………………⊙……线……………………………………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γ表示（重度原称容重），单位为k N /c m 3。

两者有以下的换算关系：γ=g ×ρ=9.81×ρ≈10×ρ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。

17.5.2环刀法环刀法测定土体密度的原理在于，用确定体积的环刀切削土体，使在尽量少的扰动下，使土灌满环刀，从而达到测定密度的目的。

17.5.2.1试验所用主要仪器设备和器具1)环刀：目前常用的环刀内径为61.8±0.15mm 和79.8±0.15m m 两种，高度为20±0.016m m ，。

环刀的质量、容积须定期校验；2)天平：称量500g ，分度值0.1g ；称量200g ，分度值0.01g ； 3)其它：切土刀、钢丝锯等。

17.5.2.2主要试验步骤1）在环刀的内壁涂上一薄层凡士林，刀口向下放在土样上，垂直下压环刀，同时旋转切削土样至环刀从土样另一端伸出为止。

用钢丝锯或切土刀去掉环刀周围的土，使环刀与土柱分离，然后削去环刀两端的多余土（用做含水率试验），并将环刀两端修平。

2）将环刀与所切土同时称量，然后再称环刀质量，从而称得试样质量，准确至0.1g 。

17.2灌砂法密度测定1)将标准砂灌满容砂瓶，称测定器和标准砂的质量（m3）。

图17.3核子湿度密度仪示意图……………………………………⊙……装…………………………⊙……订………………………⊙……线……………………………………②附件：标准块、导板、钻杆、充电器。

③技术指标：● 测量范围：含水量0~0.64g /c m3；密度 1.12～2.73 g /c m3。

● 准确度：含水量±0.004 g /c m3；密度±0.004 g /c m3。

● 仪器应按J J G 128-91《核子湿度密度测试仪检定规程》检定合格，检定周期二年。

17.5.4.2试验要点1)标准计数和统计试验：将标准块放在坚硬的材质表面，按规定将仪器放置在标准块上，仪器手柄设置在安全位置。

周围10m 以内无其他放射源，3m 以内的地面上不得堆放其他材料。

按下启动键，开始进行标准计数或统计试验。

操作人员应退到离仪器2m 以外区域。

当仪器发出结束信号后，检查含水量、密度的标准计数或统计分析结果，如果其数值在规定的范围内，即可开始检测。

2)输入设定参数①测量计数时间（不宜小于30s ）； ②选择计量单位g /c m3或k g /c m3；③密度、含水量的偏移量，当无偏移量时输入“0”； ④测点记录号。

3)平整被测材料表面，必要时可用少量细粉颗粒铺平，然后用导板或钻杆造孔。

孔深必须大于测试深度，孔应垂直，孔壁光滑，不得坍塌。

4)按规定方法将仪器就位，并将放射源定位到预定的测试深度，按下启动键开始测试，操作人员退到离仪器2m 以外的区域1。

5)当仪器发出结束信号后，储存或记录检测结果，并将放射源退回到安全位置。

6)试验误差应满足以下规定要求本试验在同一测点，仪器在初始位置进行第一次读数，然后将仪器绕测孔旋转180º进行第二次读数，含水量及密度应分别取两次读数的平均值。

其含水率的允许平行差值应符合本章第四节表17.4的规定；密度的平行差值不应大于0.03 g /c m 3。

如果两次测定的平行差值（含水率或密度）超过允许差值，则应将仪器再绕测孔旋转到90º和270º的位置进行两次读数，取其四次读数的算术平均值。

1①如果被测材料中含有硼、氡等吸收中子的元素成非水氢元素时，其检测结果应用其他方法求出偏移量进行校正。

②在基坑边缘或沟中测试时，仪器的侧面与坑壁的距离不宜小于0.6m ，采用将特殊补偿功能对测试结果进行校正的不受距离限制2)浮称法：适用于粒径等于或大于5m m的土，且其中粒径大于20m m的土质量应小于土总体质量的10%。

7.4温度和瓶、水质量关系曲线)/()(℃:3cm g T wT 的密度油时水在ρ图17.5浮称天平12b )2717()(12-⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯--=wT b bb m m m m ρρ图17.6虹吸筒示意图（单位：c m ）(a ρ)饱和面干密度(b ρ)和吸着含水率(x W )。

度和含水率，并计算求出干密度。

17m m液限和10m m液限的含义和用途，避免发生混淆。

……………………………………⊙……装…………………………⊙……订………………………⊙……线……………………………………17.8.3碟式仪法液限试验17.8.3.1试验用仪器设备和器具1)碟式液限仪：由土碟、支架及底座组成。

并配专用划刀。

2)天平：称量200g ，分度值0.01g 。

3)其他：同联合测定法。

17.8.3.2试验要点1)调整铜碟底与底座间距为10m m 。

2)在铜碟前半部放入制备好的试样，制成水平状，使其厚度为10mm 。

用划刀自蜗心轴中心沿铜碟直径将试样划开成“V ”型槽。

3)转动手柄，速率为每秒两转，使铜碟上下起落至沟槽两边试样在振动下合拢约13m m 时为止，记录此时的击数。

4)用4～5个不同含水率的试样重复进行试验，槽底试样合拢所需的击数宜在15～35之间。

5)测定各击次下试样的相应含水率。

6)在单对数座标纸上以含水率为纵座标，以击数为横座标，绘制含水率与击数关系曲线，曲线上击数25次所对应的含水率。

即为该试样的液限。

17.8.4搓条法塑限试验将土调至接近塑限状态（揉捏不沾手），取8～10g 在毛玻璃板上用手掌轻轻滚搓，手掌要均匀适宜地施加压力在试样上，土条不能有空心现象。

当土条直径达3m m 时产生裂缝并开始断裂，取直径符合3m m 断裂土条3～5g 测定含水率，此含水率即为塑限p W 。

试验应进行平行测定，平行差值与17.4含水率试验的平行差值相同。

定每次读数时的悬液温度。

密度计读数以悬液面上缘为准，甲种密度计准确至0.5，乙种密度计准确至0.0002。

……………………………………⊙……装…………………………⊙……订………………………⊙……线……………………………………17.10击实试验17.10.1试验的目的和方法土作为路堤填筑材料，就需要对土的压实性进行试验。

由于土质、含水率及压实的工艺不同，土的压实效果也会不一样。

为了提高土体的强度，降低路堤土体的可压缩性和渗透性，改善其工程性质，控制现场施工质量，均需在室内模拟现场施工条件，在给定的击实功的条件下，求得干密度与含水率的关系，从而求出压实填土所能达到的最大干密度和相应的最优含水率。

击实试验的目的就是利用标准化的击实仪器和规定的标准方法，测出土的最大干密度及最优含水率，达到控制施工的目的。

17.10.2试验所需主要仪器设备1)击实仪：由击实锤、击实筒、护筒组成； 2)推土器；3)天平：称量200g ，分度值0.01g ； 4)台秤：称量15k g ，分度值5g ； 5)标准筛：孔径5m m 、20m m 、40m m ；6)其他：碾土设备、切土刀、称量盒，烘箱等。

17.10.3试验要点1)试样制备：分为干法和湿法两种。

①干法：取代表性试样20k g （小直径筒）或50k g （大直径筒）风干，碾碎，过5m m 、20m m 或40m m 筛，将筛下土样拌合均匀，并测定土样的风干含水率。

根据土的塑限预估最优含水率，分别制备5个不同含水率的一组试样，其中两个含水率大于塑限，2个小于塑限，1个接近塑限，相邻两个试样的含水率差值宜为2%。

②湿法：取天然含水率的代表性试样碾碎过5m m 、20m m 或40mm 筛，将筛下土样拌均匀，并测定天然含水率。

根据土样的塑限预估最优含水率，取5份试样，其中一份保持天然含水率，其余4份分别风干或加水达到所要求的含水率。

7)在直角坐标纸上以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含……………………………………⊙……装…………………………⊙……订………………………⊙……线……………………………………水率关系曲线（如图17.7）。

曲线上峰值点的纵横坐标分别表示该试样的最大干密度和最优含水率。