土工试验

＝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m m1 m V V
3
2
式中：ρ—密度，计算至 0.01g/cm ； m—湿土质量，g； m1—环刀加湿土质量，g； m2—环刀质量，g； V—环刀体积，cm 。
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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 ，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
小于该孔径 的土质量 （g） 500.0 483.0 438.0 372.5 287.5 187.0 65.0 5.0
小于该孔径的 土质量百分数 （％） 100.0 96.6 87.6 74.5 57.5 37.4 13.0 1.0
[1－2] （一）试验目的
密度计法（比重计法）
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， 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。 附图 1－1 甲种比重计
式中： X—小于某粒径的土质量百分数，％； ms—试样干土质量（30g） ； Cs—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； mt—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） ； CD—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 干土质量 土粒比重 密度计号 量 筒 号 比重计校正值 试 验 者 校 核 者 试验日期
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（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 300-500g 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。 4 试验误差小于 1% 。 （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：
八、固结试验（快速法） 九、直接剪切试验
……………………………………………………………
十、三轴压缩试验 …………………………………………………………
一、颗粒分析试验 [1－1] 筛析法（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。
dK
式中：d—颗粒直径，mm；
L t
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：
X %
100 C s R mt n C D ms
4
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：
m s 30 g
5
下沉 时间
悬液 温度
密度计 温度 刻度弯液 分散剂 R m = R + m R H= 读数 校正值 面校正值 校正值 t + n - C D R m × C s
t
（ min) 1 5 30 120 1440
T （℃）
R
mt
n
CD
小于某孔 径的土质 量百分数 L （cm） d （mm） （％）
X
mA 100% mB
式中：X—小于某颗粒直径的土质量百分数，％； mA—小于某颗粒直径的土质量，g； mB—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 土样说明 粗砂 干土质量 试验日期 500g 试验者 校核者
三、含水率试验（烘干法）…………………………………………………… 四、比重试验（比重瓶法）…………………………………………………… 五、界限含水率试验…………………………………………………………… 六、击实试验 ………………………………………………………………… 七、渗透试验 ………………………………………………………………… ……………………………………………………
土 工 试 验 指 导 书
山东水利职业学院 2003.2
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目 一、颗粒分析试验 [附 1-1]筛析法
录
…………………………………………………………… ………………………………………………………………
[附 1-2]密度计法（比重计法）……………………………………………… 二、密度试验（环刀法） ……………………………………………………
土粒 落距
粒径
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 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/cm3。
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：
密度（g/cm³） 单值 平均值
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环刀加湿土质量 环刀质量 湿土质量 环刀体积 土样编号 环刀号
m 1（g）
m 2（g）
m （g） V （cm³）
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：
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孔径 （mm） 20 10 5 2 1 0.5 0.25 0.075 底盘总计
留筛土质量 （g） 0.0 17.0 45.0 65.5 85.0 100.5 122.0 60.0 5.0
累积留筛 土质量 （g） 0.0 17.0 62.0 127.5 212.5 313.0 435.0 495.0 500.0

m m m2 100 % 1 100 % ms m2 m0
式中：ω—含水率，计算至 0.1% mo—盒质量，g； m1—盒加湿土质量，g； m2—盒加干土质量，g；
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m1－m2—土中水质量，g； m1－mo—干土质量，g 含水率试验需进行二次平行试验，其平行差值：含水率<10%不得大于 0.5％，含水率 10～40%不得大于 1.0％，含水率>40%不得大于 2.0％，取其算术平均值。 （七）试验记录 试验者 含水率试验记录表（烘干法） 校核者 试验日期