各类土工试验的操作步骤

土工试验的操作步骤实验一、含水量试验一、概述1．土的含水量是指土在105～110℃下烘至恒量时所失去的水质量和干土质量的比值，用百分数表示。

2．测定土的含水量，用作计算孔隙比、饱和度和干密度等指标。

测定风干土含水量，用作各项试验由风干土质量换算为烘干土质量的指标。

3．本试验规定采用烘干法为测定土的含水量的标准方法。

在野外如无烘箱设备或求快速测定含水量时，可采用酒精燃烧或炒干法等。

本试验介绍烘干法。

二、实验仪器设备1．烘箱：可采用电热烘箱或能控制温度105～110℃的其他能源烘箱；2．天平：称量200g，感量0.01g；3．其他：干燥器，称量盒（为简化计算手续，可将盒重定期（3～6个月）调整为恒重值）等。

三、操作步骤1．取其代表性试样：粘性土为15～20g；砂类土，有机土为50g以上，放入称量盒内，盖上盒盖，称量。

称量时可在天平的一端放上与盒等量的砝码或称量盒，可直接称得土的质量。

准确至0.01g。

2．打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘至试样质量不变为止，对含有有机质超过5%的土，应在65～75℃的恒温下烘至试样质量不变为止。

3．将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却至室温，称干土质量，准确至0.01g。

四、计算及记录1．按下式计算含水量式中——含水量，%；m——湿土质量，g；m s——干土质量，g。

计算至0.1%。

2．本试验需进行两次平行测定，其平行差值，含水量小于40%为1%，大于40%为2%，记录并举例如下：含水量试验（烘干法）工程名称试验者试验方法计算者试验日期校核者实验二、密度试验一、概述1．土的密度是指土的单位体积质量。

本试验目的是测定土的密度，用以计算孔隙比、干密度等指标，从而了解土体结构密实情况。

2．试验根据土的特性、结构及取样难易规定分别采用环刀法（适用于粘性土）、蜡封法（适用于易破裂或坚硬难以切削的土）、灌水法和灌砂法（适用于现场采用的难以取成原状的砂、砾质土）本试验介绍环刀法。

二、仪器设备1．环刀内径61.8mm（面积30cm2）或79.8mm（面积50cm2），高度为20mm。

2．天平：称量500g，感量0.1g；称量200g，感量0.01g。

3．其他：削土刀、钢丝锯、玻璃板等。

三、操作步骤1．将原状土样或根据需要制备成重塑土样，两端修平，在环刀内壁涂一薄层凡土林，刃口向下放在土样上。

2．用削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，边压边削，当环刀全部压入土中，细心削去环刀两端余土，削土时要从环刀边缘开始，不得在试样表面来回压抹，对软的土样宜先用钢丝锯将土样截成段，再用环刀切取。

3．擦净环刀外壁附土，称环刀与土总质量。

若有与环刀等量的砝码，称量时将其放在天平另一端可直接称得土的质量，称量准确至0.1g。

四、计算及记录1．按下式计算土的密度及干密度其中——土的湿密度，g/cm3；——土的干密度，g/cm3；m——湿土质量，g；V——试样体积，cm3；——含水量，%。

计算至0.01。

2．本试验需要进行两次平行测定，平均差值不得大于0.03 g/cm3，取算术平均值，本试验记录格式如下：密度试验（环刀法）工程名称8705 试验者钻孔编号ZK7 计算者土样说明原状土校核者试验日期实验三、液限和塑限试验一、概述1．细粒土由于含水量不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固态和固体状态，液限（流限）是细粒土呈可塑态的上限含水量，塑限是细粒土呈可塑态的下限含水量。

2．本试验的目的是测定土的液限和塑限，为划分土类，计算液性指数（天然稠度）。

塑性指数，供工程设计和施工之用。

3．本试验适用于粒径小于0.5mm，有机质含量小于5%的土。

4．液限用圆锥仪测定，塑限用滚搓法测定。

二、仪器设置1．园锥仪：如图3-1所示。

锥体、手柄和平衡球的总质量76g，锥角30°，包括试杯、底座，见图3-1。

2．天平：称量200g，感量0.01g。

3．称量盒（土盒）。

4．毛玻璃板。

5．其他：烘箱、干燥器、秒表、调土皿、凡士林、润滑油、蒸镏水、滴管、擦布等。

图3-1 锥式液限仪三、操作步骤1．液限试验（1）原则上应采用天然含水量的土样制备试样，若土样相当干燥时，允许用风干土样进行制备。

（2）取有代表性且具有天然含水量的土样约180g，放在调土皿中，加蒸镏水调成均匀土膏，若土中含有大于0.5mm颗粒时，应将土膏过0.5mm 筛。

如用过0.5mm筛的风干土，可取约150g。

放在调土皿中，加蒸馏水调成均匀浓糊状，用玻璃板盖住，静置一昼液，天然含水量土样的静置时间，可按其原含水量大小而定，含水量较高时可不静置（本步骤可由试验室完成）。

（3）取已制备好的试样的一大半（另一小半留作塑限试验用）加少许水调拌均匀，分层装入试杯中，填装时勿使土内留有空隙或气泡，然后齐杯口刮去多余的土。

刮去余土时，不得用刀在土面上反复涂抹，把杯放在杯座上。

（4）用擦布擦净锥体并涂以薄层凡士林或润滑油，提住锥体上端手柄对准试样表面的中部，至锥尖与试样接触时，松开手指，使锥体在自重下沉入土中，放锥时要平稳，避免冲击，同时亦防止台面受震动，有条件宜采用电磁放锥。

（5）当锥体约经15秒沉入土中深度恰为10mm（以土与锥体实际接触线为准）时，表示土的含水量即为液限。

若锥体入土深度大于或小于10mm，表示该试样含水量高于或低于液限，这时，应挖去有凡士林或润滑油的部分，取出全部试样放回调士皿中，重新吹干或加蒸馏水调制，再按本试验（3）、（4）条步骤操作，至锥体下沉深度恰为10mm为止。

（6）将测得的合格试样，挖去有凡士林或润滑油部分，取锥体附近试样测定其含水量，此含水量即为液限。

本试验需进行两次平行测定取算术平均值，精确至0.1%，平行差不得大于2%。

2．塑限试验（1）取代表性土样100g，按液限试验制备样方法制备试样，或从液限试验制备好的试样中取约30g备用。

（2）将制备好的试样，在手中捏揉至不粘手，或用吹风机稍微吹干，然后将试样捏扁，如出现裂缝，表示含水量接近塑限。

（3）取接近塑限含水量的试样一小块，用手搓成椭圆形，然后用手掌在毛玻璃上搓滚，搓液时手掌的压力要均匀地施加在土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动，土条长度不宜超过手掌宽度，土条不得有空心现象。

（4）土条搓成直径3mm时未产生裂缝及断裂，表示试样含水量高于塑限含水量。

应将土条揉捏、搓滚，直至土条直径3mm时产生裂缝并开始断裂为止。

若干条过早断裂，表示试样含水量低于塑限含水量，则应弃去，重新取较湿润的试样进行搓滚。

如土条在任何情况下始终搓不到3mm的直径即开始断裂，则认为该土无塑限。

每搓一块土后，应将毛玻璃板擦净，再搓下一块土。

（5）取合格的断裂土条放入土盒内，随即盖紧盒盖，待收集约3～5g后测定其含水量，即为塑限。

（6）本试验需进行两次平行测定，取算术平均值，精确到0.1%，平行差值中，当时不得大于2%，W L<50%时不得大于1%。

四、计算及记录1．按下式计算液限式中W L——液限，%；m——湿土质量，g；m s——干土质量；g。

计算至0.1%。

2．按下式计算塑限式中W P——塑限，%其余符号同上式，计算至0.1%。

3．本试验记录格式如下：液限、塑限试验工程名称土样编号试验日期试验者计算者校核者五、试验说明1．试验方法的选择问题，国家标准《土工试验规程》规定以圆锥仪联合测定液限塑限为标准方法，碟式仪测定液限，滚搓法测定塑限为辅助方法。

所谓联合测定，就是用圆锥仪同时测定液限和塑限，方法是在不同含水量情况下，作圆锥仪入土试验，寻求入土深度与含水量的关系，此关系在双对数坐标上呈一条直线。

然后按液塑限时的入土深度标准，直接从图上查出土的液限和塑限值。

为了使放锥平稳，锥体沉入深度读数准确，不少单位研制了各式“液塑限联合测定仪”，这种仪器一般采用电磁法放锥，用光电式、游标式或百分表式等方法测读锥体入土深度。

联合测定法适用的土类范围广，操作方便，提高工效，其成果分散性一般较手搓法小，正是因为这些原因则被国际选为标准的方法，但从教学的角度看却以介绍滚搓法合适。

原因是：滚搓法作为判别粘土塑性下限的最基本、最原始且一直沿用至今的方法，通过它能使学生掌握一定操作技巧，并能从中获得粘性土塑性状态与半固态界限的生动、直观的概念；此外，联合测定法较易于掌握，但一般教学实验室的联合测定仪的数量却难于满足学生实验之用，建议教师讲授本实验的方法外，着重介绍液塑限联合测定法。

2．试验测定的技术标准问题《土工试验规程》（GB）规定采用圆锥仪联合测定液、塑限以76g锥体入土下沉17mm的含水量为液限，下沉深度2mm时的含水量为塑限，在此之前，我国多种部颁标准的土工试验规程都习惯用“76g锥15秒钟下沉10mm”作为液限标准。

从理论上说，液限是试样从粘滞液体状态变成粘滞塑状态，即试样从具有一定流动阻力变为具有最小可量度的剪切强度时的界限含水量，大量的试验表明，过去我国习惯用的液限标准，土体所处的状态不是真正的液限状态，而是极软塑状态。

因此，制订我国国家标准时进行了修正，规定了现行的标准。

至于塑限的标准问题，不少规程都作了说明，此处就不加重复。

实验四、土的颗粒大小分析试验（筛析法）一、仪器设备1．本试验方法适用于粒径小于、等于60mm，大于0.075mm的土。

2．本试验所用的仪器设备应符合下列规定：（1）分析筛：粗筛：孔径为60、40、20、10、5、2mm。

细筛：孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm。

（2）天平：称量5000g，最小分度值1g；称量1000g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。

（3）振筛机：筛析过程中应能上下震动。

（4）其他：烘箱、研钵、瓷盘、毛刷等。

3．筛析法的取样数量，应符合表1的规定：表1 取样数量二、操作步骤1. 按表1的规定称取试样质量，应准确至0.1g，试样数量超过500g时，应准确至1g。

2．将试样过2mm筛，称筛上和筛下的试样质量。

当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不作细筛分析；筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗筛分析。

3．取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中，筛下的试样倒入依次叠好的细筛中，进行筛析。

细筛宜置于振筛机上震筛，振筛时间宜为10～15min。

再按由上而下的顺序将各筛取下，称各级筛上及底盘内试样的质量，应准确至0.1g。

4．筛后各级筛上和筛底上试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1%。

注：根据土的性质和工程要求可适当增减不同筛径的分析筛。

5．含有细粒土颗粒的砂土的筛析法试验，应按下列步骤进行：（1）按表1的规定称取代表性试样，置于盛水容器中充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。

（2）将容器中的试样悬液通过2mm筛，取筛上的试样烘至恒量，称烘干试样质量，应准确到0.1g，并按上述3、4条，再过0.075mm筛，并将筛上试样烘至恒量，称烘干试样质量，应准确至0.1g，然后按操作步骤二中的3、4款的步骤进行细筛分析。