《土工试验规程》(SL237-1999)土力学简版要点

土力学实验指导书目录土力学实验的目的 (1)一、颗粒分析试验 (1)[附1-1]筛析法 (1)[附1-2]密度计法（比重计法） (2)二、密度试验（环刀法） (5)三、含水率试验（烘干法） (5)四、比重试验（比重瓶法） (6)五、界限含水率试验 (8)液限、塑限联合测定 (8)六、击实试验 (10)七、渗透试验 (11)[附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (11)[附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (12)八、固结试验（快速法） (13)九、直接剪切试验 (15)十、相对密度试验 (16)十一、无侧限抗压强度试验 (18)十二、无粘性土休止角试验 (19)十三、三轴压缩试验 (20)土力学实验指导书《土力学实验》的目的土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。

根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。

试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。

《土力学实验》的内容及要求土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。

根据教学大纲要求，安排下列实验项目。

也可根据实验学时选做。

一、颗粒分析试验[附1－1] 筛分法（一）试验目的测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。

供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。

（二）试验原理土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。

颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。

筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。

（三）仪器设备1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm；2．天平：称量1000g，分度值0.1g；3．台称：称量5kg，分度值1g；4．其它：毛刷、木碾等。

（四）操作步骤1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性的试样。

2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。

3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。

振摇时间一般为10～15分钟。

4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。

（五）试验注意事项1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。

2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。

3．称重后干砂总重精确至 2g。

（六）计算及制图1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：%100⨯=BAm m X式中：X —小于某颗粒直径的土质量百分数，％； m A —小于某颗粒直径的土质量，g ；m B —所取试样的总质量（500g ）。

2．用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径（mm ）的对数值为横坐标，绘 制颗粒大小分配曲线。

（七）试验记录颗粒分析试验记录表（筛析法）土样编号 14－2 干土质量 500g 试验者 土样说明 粗砂 试验日期 校核者[附1－2] 密度计法（比重计法）（一）试验目的测定小于某粒径的颗粒占土总质量的百分数，以便了解土粒的大小分配情况，并作为粘性土分类的依据及土工建筑选材之用。

（二）试验原理密度计法，是将一定量的土样（粒径<0.075mm ）放在量筒中，然后加蒸馏水，经过搅拌，使土的大小颗粒在水中均匀分布，当土粒在液体中靠自重下沉时，较大的颗粒下沉较快，而较小的颗粒下沉则较慢。

让土粒沉降过程中，用密度计测出在悬液中对应于不同时间的不同悬液密度，根据密度计读数和土粒的下沉时间，就可计算出粒径小于某一粒径d （mm ）的颗粒占土样的百分数。

（三）仪器设备1．密度计：目前通常采用的密度计有甲、乙两种，现介绍甲种密度计。

甲种密度计 刻度自0～60，最小分度单位为1.0；如附图1－1所示。

2．量筒：容积1000ml ；3．天平：称量200g ，分度值0.01g ； 4．搅拌器：轮径50mm ，孔径3mm ； 5．煮沸设备：电热器、三角烧瓶等； 6．分散剂：4％六偏磷酸钠或其它分散剂；7．其它：温度计、蒸馏水、烧杯、研钵和秒表等。

（四）操作步骤1．称取试样：取有代表性的风干或烘干土样100～ 200g ，放入研钵中，用带橡皮头的研棒研散，将研散后的土过0.075mm 筛，均匀拌和后称取试样30g 。

2．浸泡试样：将称好的试样小心倒入烧瓶中，注入 200ml 蒸馏水对试样进行浸泡，浸泡时间不少于18小时。

3．煮沸分散：将浸泡好后的试样稍加摇荡后，放在电 热器上煮沸。

煮沸时间从沸腾时开始，粘土约需要1小时，附图1－1 甲种比重计其它土不少于半小时，对教学试验，浸泡试样及煮沸分散均由实验室准备。

4．制备悬液：土样经煮沸分散冷却后，倒入量筒内。

然后加4％浓度的六偏磷酸钠约 10ml 于溶液中，再注入蒸馏水，使筒内的悬液达到1000ml 。

5．搅拌悬液：用搅拌器在悬液深度上下搅拌1分钟，往复各30次，使悬液内土粒均 匀分布。

6．定时测读：取出搅拌器，立即开动秒表，测定经过1、5、30、120、1440分钟时 的密度计数读。

每次测读完后，立即将密度计取出，放入盛水量筒中，同时测记悬液温度，准确至0.5℃。

（五）试验注意事项1．5分钟时的读数是包括1分钟读数的时间，其余30、120、1440分钟的读数时间也 是如此累加。

2．读数后甲种密度计必须立即从量筒里取出，否则会阻碍土粒下沉速度。

（六）计算及制图1．由于刻度、温度与加入分散剂等原因，密度计每一次读数须先经弯液面校正后，由 实验室提供的R －L 关系图，查得土粒有效沉降距离，计算颗粒的直径d ，按简化公式计算：t LKd =式中：d —颗粒直径，mm ；K —粒径计算系数（由实验室提供的资料查得）；L —某时间t 内的土粒沉降距离（由实验室提供的资料查得）； t —沉降时间，s 。

2．将每一读数经过刻度与弯液面校正、温度校正、土粒比重校正和分散剂校正后，按 下列计算小于某粒径的土质量百分数：()()D t s sC n m R C m X -++=100%式中： X —小于某粒径的土质量百分数，％；m s —试样干土质量（30g ）；C s —土粒比重校正系数，可查甲种密度计的土粒比重校正值表（由实验室提供的资料查得）；R —甲种密度计读数；m t —温度校正值，可查甲种密度计的温度校正值表（由实验室提供的资料查得）； n —刻度及弯液面校正值（由实验室提供的图表中查得）；C D —分散剂校正值（由实验室提供资料）。

3．用小于某粒径的土质量百分数X （％）为纵坐标，粒径d （mm ）的对数为横坐标， 绘制颗粒大小级配曲线。

（七）试验记录颗粒分析试验记录表（密度计法）土样编号 密度计号 试 验 者干土质量g m s 30= 量 筒 号 校 核 者 土粒比重 比重计校正值 试验日期二、密度试验（环刀法）（一）试验目的测定土的湿密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其它物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。

（二）试验原理土的湿密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm 3。

环刀法是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与体积之比即为土的密度。

密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。

对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。

（三）仪器设备1．环刀：内径6～8cm ，高2～3cm 。

2．天平：称量500g ，分度值0.01g 。

3．其它：切土刀、钢丝锯、凡士林等。

（四）操作步骤1．量测环刀：取出环刀，称出环刀的质量，并涂一薄层凡士林。

2．切取土样：将环刀的刀口向下放在土样上，然后用切土刀将土样削成略大于环刀直 径的土柱，将环刀垂直下压，边压边削使土样上端伸出环刀为止，然后将环刀两端的余土削平。

3．土样称量：擦净环刀外壁，称出环刀和土的质量。

（五）试验注意事项1．称取环刀前，把土样削平并擦净环刀外壁；2．如果使用电子天平称重则必须预热，称重时精确至小数点后二位。

（六）计算公式按下列计算土的湿密度：V m m V m 21-=＝ρ式中：ρ—密度，计算至0.01g/cm 3； m —湿土质量，g ； m 1—环刀加湿土质量，g ； m 2—环刀质量，g ； V —环刀体积，cm 3。

密度试验需进行二次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm 3，取其算术平均值。

（七）试验记录密度试验记录表（环刀法）试验者 校核者 试验日期三、含水率试验（烘干法）（一）试验目的测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。

（二）试验原理含水率反映土的状态，含水率的变化将使土的一系列物理力学性质指标随之而异。

这种影响表现在各个方面，如反映在土的稠度方面，使土成为坚硬的、可塑的或流动的；反映在土内水分的饱和程度方面，使土成为稍湿、很湿或饱和的；反映在土的力学性质方面，能使土的结构强度增加或减小，紧密或疏松，构成压缩性及稳定性的变化。

测定含水率的方法有烘干法、酒精燃烧法、炒干法、微波法等等。

（三）仪器设备1．烘箱：采用温度能保持在105～110℃的电热烘箱。

2．天平：称量500g ，分度值0.01g 。

3．其它：干燥器、称量盒等。

（四）操作步骤1．湿土称量：选取具有代表性的试样15～20g ，放入盒内，立即盖好盒盖，称出盒与 湿土的总质量。

2．烘干冷却：打开盒盖，放入烘箱内，在温度105～110℃下烘干至恒重后，将试样 取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却，称出盒与干土质量。

烘干时间随土质不同而定，对粘质土不少于8h ；砂类土不少于6h 。

（五）试验注意事项1．刚刚烘干的土样要等冷却后才称重；2．称重时精确至小数点后二位。

（六）计算公式按下式计算土的含水率：%100%1000221⨯--=⨯=m m m m m m s ωω式中：ω—含水率，计算至0.1%m o —盒质量，g ；m 1—盒加湿土质量，g ； m 2—盒加干土质量，g ； m 1－m 2—土中水质量，g ； m 1－m o —干土质量，g含水率试验需进行二次平行试验，其平行差值不得大于2％，取其算术平均值。