河北科大土工实验指导书-2.doc

三、土的含水率、密度试验（一）土的含水率实验一、实验目的和实验要求测定土的含水率二、实验原理：土的含水率是指土在105~110℃下烘干到恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值，以百分数表示土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率三、实验方法含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等其中以烘干法为室内试验的标准方法，适用于粗粒土、细粒土、有机质土、冻土在教学中我们仅介绍烘干法四、实验步骤 1、取代表性试样15g左右,放入质量为m0的铝盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m1，精确至0.01g.2、打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105~110℃的恒温下烘干烘干时间与土的类别及取土数量有关粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘至恒量注：在教学实验中，我们采用红外线烘箱，对于粘性土要求烘干时间45min 3、将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量m2，精确至0.01g注意：含有有机质土在105～110℃温度下经长时间烘干后，有机质特别是腐植酸会在烘干过程中逐渐分解而不断损失，使测得的含水率比实际的含水率大，土中有机质含量越高误差就越大。

故该实验对有机质含量超过5%的土，规定在65～70℃的恒温下进行烘干4、计算含水率：按下式计算—水的质量—干土的质量五、所需仪器设备1、烘箱：采用电热烘箱，应能控制温度为105~110℃2、天平：称量200g,分度值0.01g3、其他：干燥器，称量盒（铝盒）六、实验过程中注意事项要求：（1）计算准确至0.1%；（2）本实验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定含水率（%）小于1010—40大于40允许平行差值（%） 0.5 1.0 2.0七、思考题1．根据试验室测定的土粒密度、土的密度、含水量，如何计算干密度、孔隙比、饱和度？2．干密度能够实测吗？八、参考文献1、《土工试验规程》（SL237—1999）2、《土工实验方法标准》（GB/T50123—1999）3、《土力学地基基础》九、处理结果见实验报告将实验数据记录于下表中含水率试验记录试验名称盒号盒+湿土(g)盒+干土(g)盒(g)湿土(g)干土(g)水(g)含水率(g)平均含水率(g)1234=1-35=2-36=1-27=6/58（二）密度试验一、实验目的和实验要求测定土的密度，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。

二、实验原理，式中—土样的质量，g —土样的体积，cm3 —土样的密度，g/ cm3三、实验方法实验方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌沙法本实验采用环刀法，环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度环刀法操作简便且准确，在室内和野外均普遍采用，但环刀法只适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度四、实验步骤1、按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上2、在天平上称量环刀的质量在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削周围土样，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用修土刀将两端余土削去修平，擦净环刀外壁3、在天平上称取环刀加土质量，准确至0.1g4、成果整理按式（3-1）或式（3-2）分别计算湿密度和干密度： （3-1） （3-2）式中 —湿密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；—干密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；—湿土质量（g）；—环刀加湿土质量（g）；—环刀质量（g）；—含水率（%）；—环刀容积（cm3）。

五、所需仪器设备（1）恒质量环刀，内径6.18cm(面积30cm2)或内径7.98cm（面积50cm2），高20mm，壁厚1.5mm2）天平：称量500g、最小分度值0.1g，称量200g,最小分度值0.01g3）其它：调土刀、钢丝锯、凡士林等六、实验过程注意事项环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03g/cm3 并取其两次测值的算术平均值七、参考文献1、《土工试验规程》（SL237—1999）2、《土工实验方法标准》（GB/T50123—1999）3、《土力学地基基础》八、处理结果见实验报告将实验数据记录于下表中密度试验记录试验名称试验日期环刀号码环刀(g)环刀+土(g)土(g)环刀容积(g)密度(g)平均密度(g)123=2-145=3/46四、土的液、塑限试验一、实验目的和实验要求实验目的：测定细粒土的液限、塑限，计算塑性指数、给土分类定名，供设计、施工使用实验要求：适用于粒径小于0.5mm颗粒组成及有机质含量不大于干土质量5%的土二、实验原理细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。

三、实验方法液、塑限的测定方法有：液塑限联合测定法、碟式仪液限试验、滚搓法塑限试验法我们采用液、塑限联合测定法四、实验步骤1、本试验宜采用天然含水率试样，当土样不均匀时，采用风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时,应过0.5mm筛当采用天然含水率土样时,取代表性土样250g；采用风干试样时,取0.5mm筛下的代表性土样200g,将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状,放入调土皿,浸润过夜2、分别将试样在毛玻璃板上调制成3~4种不同含水率的土样（用滴管加水及电吹风的方法）使其中一种的圆锥入土深度控制在17mm左右，另一种控制在3~4mm，其他的入土深度可较均匀分布在3~17mm的范围内3、将制备好的土膏用调土刀调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上4、取圆锥仪，将圆锥擦净，在锥尖部分涂以薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪5、调节屏幕准线，使初读数为零调节升降座，使圆锥仪锥角接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内，经5秒后立即在屏幕上读出锥体入土深度重复4、5步骤2、3次，取其平均值6、取下试样杯，用小刀刮去沾有凡士林的土后，将锥尖附近的土分别装入两个铝盒，每个铝盒土样不得少于10g，烘干法测定含水率。

7、计算与制图（1）绘制圆锥下沉深度与含水率的关系曲线以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制~的关系曲线如图所示①三点连一条直线②当三点不在一直线上，通过高含水率的一点分别与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水率，当两个含水率的差值小于2%，应以该两点含水率的平均值与高含水率的点连成一线③当两个含水率的差值大于或等于2%时，应补做试验2）确定液限、塑限在圆锥下沉深度与含水率关系图上，查得下沉深度为17mm所对应的含水率为液限L；查得下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限P，以百分数表示，准确至0.1%3）计算塑性指数和液性指数塑性指数： 液性指数： （4）按规范规定确定土的名称五、所需仪器设备1、液塑限联合测定仪：包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯圆锥质量为76g，锥角30°；读数显示光电式2、试样杯：直径40~50mm，高30~40mm；3、天平：称量200g，分度值0.01g；4、其他：烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径0.5mm的筛、凡士林、碗、滴管、电吹风、研钵等六、实验过程中注意事项液限、塑限联合试验，原则上采用天然含水率的土样制备试样，但也允许采用风干土制备试样。

适用于粒径小于0.5mm颗粒组成及有机质含量不大于干土质量5%的土七、思考题1、什么是液限、塑限？测定土的液限和塑限有什么用处？2、什么是液性指数？液性指数的大小反映什么问题？3、要知道某种粘性土的天然稠度状态必须要做哪几个实验？4、液、塑限联合测定试验的基本原理？与手动圆锥仪和搓条法测定液、塑限比较各具的优、缺点？八、参考文献1、《土工试验规程》（SL237—1999）2、《土工实验方法标准》（GB/T50123—1999）3、《土力学地基基础》九、本试验记录76克单位第一点第二点第三点实测落锥深度ｍｍ平均落锥深度ｍｍ含水量（%）盒号盒重(g)盒+湿土重(g)盒+干土重(g)水质量(g)干土质量(g)含水率ω(%)平均含水率(%)五、土的压缩试验一、试验目的和试验要求用试验结果绘制孔隙比e和压力p之间的关系曲线，从而确定土的压缩系数和压缩模量，对于饱和粘性土的压缩试验可得到变形与时间的关系，从而估算固结系数和渗透系数用以确定地基承载力和计算基础的沉降量二、试验原理地基土在外荷载作用下，水和空气逐渐被挤出，土的颗粒骨架之间相互挤紧，封闭气体的体积减小，从而引起土的压缩变形压缩试验就是将天然状态下的原状土样或扰动土样，制备成一定规格的试件，然后置于固结仪中，在不同荷载和有限条件下测定其压缩变形。

三、试验方法快速固结试验四、试验步骤1、首先称量环刀质量，准确至0.1g根据工程需要，切取原状土试样或制备给定密度与含水量的扰动土样削平其两端在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上2、用切土刀和钢丝锯削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削周围土样，直至土样上端伸出环刀顶面为止，修平两端土样表面，修平时，不得用刀反复涂抹土面，以免堵塞孔隙，影响试验效果3、擦净环刀外壁称环刀加土的质量准确至0.1g，记下环刀号码计算出土的密度，并取环刀两端的土样测定其含水率、密度4、在固结仪底座上顺次加上洁净而湿润的透水石（大于环刀内径）、滤纸、套上护环，装上百分表支架，将装有试样的环刀放入护环中（环刀刀口向下），上覆滤纸和洁净湿润的透水石（略小于环刀直径）、加上导环，最后放上加压盖，使各部分密切接触，保持平稳5、将压缩仪置于加压框下，对准框架的正中将导杆穿过加压横梁的中心小孔、与钢球底部接触，在支架上安装百分表，将表的短针调至4~5mm处后拧紧螺丝，检查百分表是否灵活垂直6、施加1kPa的预压压力（相当于磅秤游码重量3N），使试样与仪器上下各部分之间接触良好，然后调整量表，。