土的含水量試驗(yàn)操作規(guī)程

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

測定土的含水量，是指土在溫度105110C下烘到恒量時(shí)所失去的水質(zhì)量與

達(dá)到恒量后干土質(zhì)量的百分比。本次實(shí)驗(yàn)的目的為學(xué)會(huì)用烘箱法測定土的含水量。

二、試驗(yàn)方法

含水量試驗(yàn)方法有烘干法、酒精燃燒法、比重法、碳化鈣氣壓法、炒干法等，

其中以烘干法為室內(nèi)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法。

三、試驗(yàn)步驟(烘箱烘干法)

1.儀器設(shè)備

烘箱；天平：稱量280g,感量0.01g；稱量盒；干燥器等。

2.操作步驟

(1)取代表性土樣15~30g,放入稱量盒內(nèi)，即將蓋好盒蓋，放天平上稱

量,準(zhǔn)確至0.01g；

(2)揭開盒蓋，套在盒底，放入烘箱，在溫度105、10。下烘至質(zhì)量恒定；

(3)將烘干后的土樣，蓋好盒蓋收入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱干土質(zhì)量(準(zhǔn)

確至0.01g)；

(4)按下式計(jì)算含水量：

mdnno/m-m……

c.i=wx100%=12x100%

mm-m

s20

式中；6)一含水量；

m。一盒質(zhì)量，g；

m1一盒加濕土質(zhì)量，g；

一盒加干土質(zhì)量，g；

m[—m2一土中水質(zhì)量，g；

m。-T土質(zhì)量，g?

(5)本試驗(yàn)需進(jìn)行2次平行測定，取其算術(shù)平均值。

3.試驗(yàn)數(shù)據(jù)及成果整理

1

土的密度試驗(yàn)操作規(guī)程

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

測定土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

二、試驗(yàn)方法：

試驗(yàn)方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。對(duì)于細(xì)粒土，宜采用環(huán)刀

法；對(duì)于易碎裂、難以切削的土，可用蠟封法；對(duì)于現(xiàn)場粗粒土，可用灌水法或

者

灌砂法。

三、試驗(yàn)步驟(環(huán)刀法)

1.儀器設(shè)備

環(huán)刀；天平：稱量2000g,感量0.1g；修土刀，刮刀，凡士林油等。

2.操作步驟

(1)在環(huán)刀內(nèi)壁涂一層薄薄的凡士林油，并將其刃口向下放在試樣上。

(2)用修土刀沿環(huán)刀外緣將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后慢慢將

環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，到土樣伸出環(huán)刀為止。

(3)用刮土刀子細(xì)刮平兩端余土，注意刮平時(shí)不得使土樣擾動(dòng)或者壓密。

(4)擦凈環(huán)刀外壁，稱量環(huán)刀加土的質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。

(5)按下式計(jì)算土的密度：

mm-m

K=____=12

VV

式中：p—密度，g/cm3；

m—濕土質(zhì)基g；

m1一環(huán)刀加濕土質(zhì)量，g；

一環(huán)刀質(zhì)量，g；

V一環(huán)刀體積，cnP。

密度試驗(yàn)需進(jìn)行2次平行測定，其平行差值不得大于0.03g/cm3,取其算術(shù)

平均值。

3.試驗(yàn)數(shù)據(jù)及成果整理(見表2-1)

2

土的液限試驗(yàn)操作規(guī)程

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

液限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量，測定土的液限主要有

圓錐儀法、碟式儀法等試驗(yàn)方法，也可采用液塑限聯(lián)合測定法測定土的液限。這

里介紹圓錐儀液限試驗(yàn)。

二、試驗(yàn)方法：

圓錐儀液限試驗(yàn)：

圓錐儀液限試驗(yàn)就是將質(zhì)量為76g圓錐儀輕放在試樣的表面，使其在自重作

用下沉入土中，若圓錐體經(jīng)過5s恰好沉入土中10mm深度，此時(shí)試樣的含水量就

是液限。

三、儀器設(shè)備

圖3-1錐式液限儀(單位：mm)

1-錐身：2-手柄：3?平衡裝置：4試杯；5■底座

(1)圓錐液限儀(圖3-1),主要有三個(gè)部份：①質(zhì)量為76g且?guī)в衅胶庋b置

的圓錐，錘角30°,高25mm,距錐尖10mm處有環(huán)狀刻度；②用金屬材料或者

有機(jī)玻璃制成的試樣杯，直徑不小于40mm,高度不小于20mm；③硬木或者金

屬制成的平穩(wěn)底座；

(2)稱量200g、最小分度值0.01g的天平；

(3)烘箱、干燥器；

(4)鋁制稱量盒、調(diào)土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹風(fēng)機(jī)、孔徑為0.5mm

標(biāo)準(zhǔn)篩、研體等設(shè)備。

四、操作步驟

(1)選取具有代表性的天然含水量土樣或者風(fēng)干土樣，若土中含有較多大

于

3

0.5mm的顆?；蛘邐A有多量的雜物時(shí)，應(yīng)將土樣風(fēng)干后用帶橡皮頭的研杵研碎或

者用木棒在橡皮板上壓碎，然后再過0.5mm的篩；

(2)當(dāng)采用天然含水量土樣時(shí)，取代表性土樣250g,將試樣放在橡皮板上用

純水將土樣調(diào)成均勻膏狀，然后放入調(diào)土皿中，蓋上濕布，浸潤過夜；

(3)將土樣用調(diào)土刀充分調(diào)拌均勻后，分層裝入試樣杯口，并注意土中不能

留有空隙，裝滿試杯后刮去余土使土樣與杯口齊平，并將試樣放在底座上；

(4)將圓錐儀擦拭干凈，并在錐尖上抹一薄層凡士林，兩指捏住圓錐儀手柄，

保持錐體垂直，當(dāng)圓錐儀錐尖與試樣表面正好接觸時(shí)，輕輕松手讓錐體自由沉入

土中；

(5)放錐后約經(jīng)5s,錐體入土深度恰好為10mm的圓錐環(huán)狀刻度線處，此時(shí)

土的含水量即為液限；

(6)若錐體入土深度超過或者小于10mm時(shí)，表示試樣的含水量高于或者低

于液限，應(yīng)該用小刀挖去粘有凡士林的土，然后將試樣全部取出，放在橡皮板

或者毛玻璃板上，根據(jù)試樣的干、濕情況，適當(dāng)加純水或者邊調(diào)邊風(fēng)干重新拌和,

然后重復(fù)(3)~(5)試驗(yàn)步驟；

(7)取出錐體，用小刀挖去粘有凡士林的土，然后取錐孔附近土樣約10-15g,

放入稱量盒內(nèi)，測定其含水量。

五、成果整理

按式(4-1)計(jì)算液限：

w=nt-mxioo%

Lm—m

10(3-1)

式中：wL一一液限(％),精確至0.1%；

m1-----干土加稱量盒質(zhì)量(g)；

m2——濕土加稱量盒質(zhì)量(g)；

mo——稱量盒質(zhì)量(g)。

液限試驗(yàn)需進(jìn)行兩次平行測定，并取其算術(shù)平均值，其平行差值不得大于2%。

六、試驗(yàn)記錄

圓錐儀液限試驗(yàn)記錄見表3-1o

4

土的塑限試驗(yàn)操作規(guī)程

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

塑限是區(qū)分粘性土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水量。

二、試驗(yàn)方法：

測定土的塑限的試驗(yàn)方法主要是搓條法。

搓條法塑限試驗(yàn)就是用手在毛玻璃板上滾搓土條，當(dāng)土條直徑達(dá)3mm時(shí)產(chǎn)生

裂縫或者斷裂，此時(shí)試樣的含水量即為塑限。

三、儀器設(shè)備

(1)200mm義300mm的毛玻璃板；

(2)分度值0.02mm的卡尺或者直徑3mm的金屬絲；

(3)稱量200g＞最小分度值0.01g的天平；

(4)烘箱、干燥器；

(5)鋁制稱量盒、滴管、吹風(fēng)機(jī)、孔徑為0.5mm的篩等。

四、操作步驟

(1)取代表性天然含水量試樣或者過0.5mm篩的代表性風(fēng)干試樣100g,放

在盛土皿中加純水拌勻，蓋上濕布，濕潤靜止過夜。

(2)將制備好的試樣在手中揉捏至不粘手，然后將試樣捏扁，若浮現(xiàn)裂縫，

則表示其含水量已接近塑限。

(3)取接近塑限含水率的式樣8~10g,先用手捏成手指大小的土團(tuán)(橢圓形

或者球形)，然后再放在毛玻璃上用手掌輕輕滾搓，滾搓時(shí)應(yīng)以手掌均勻施壓于土

條上，不得使土條在毛玻璃板上無力滾動(dòng)，在任何情況下土條不得有空心現(xiàn)象,

±條長度不宜大于手掌寬度，在滾搓時(shí)不得從手掌下任何一邊脫出。

(4)當(dāng)土條搓至3mm直徑時(shí)，表面產(chǎn)生許多裂縫，并開始斷裂，此時(shí)試樣

的含水量即為塑限。若土條搓至3mm直徑時(shí)，仍未產(chǎn)生裂縫或者斷裂，表示試樣

的含水量高于塑限；或者土條直徑在大于3mm時(shí)已開始斷裂，表示試樣的含水

量低于塑限，都應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。

(5)取直徑3mm且有裂縫的土條3?5g,放入稱量盒內(nèi)，隨即蓋緊盒蓋，測

定土條的含水量。

五、成果整理

按式(3-2)計(jì)算塑限：

5

m-m

w=21xioo%

pm-m

1o(3-2)

式中：wp——塑限(%),精確至0.1%；

mi---干土加稱量盒質(zhì)量(g)；

m2——濕土加稱量盒質(zhì)量(g)；

mo---稱量盒質(zhì)量(g)o

塑限試驗(yàn)需進(jìn)行2次平行測定，并取其算術(shù)平均值，其平行差值不得大于2%。

六、試驗(yàn)記錄

6

土的滲透試驗(yàn)操作規(guī)程

(砂質(zhì)土)

1、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

測定土的滲透系數(shù)。

2、試驗(yàn)方法和合用范圍

土的滲透系數(shù)變化范圍很大，滲透系數(shù)測定應(yīng)采用不同的方法。

(1)常水頭法：合用于粗粒土(砂質(zhì)土)；

(2)變水頭法：合用于細(xì)粒土(粘質(zhì)土和粉質(zhì)土)。

3、常水頭滲透試驗(yàn)

(1)儀器設(shè)備

70型滲透儀；天平；溫度計(jì)；木錘；秒表等。

圖4一170型滲透儀

1一試樣筒；2一金屬孔板：3—測壓孔；4一玻璃測壓管；5—溢水孔；6—滲水孔:

7

7—調(diào)節(jié)管：8—滑動(dòng)支架：9一容量為5000ml的供水管：10—供水管；11一止水夾：

12—容量為500ml的量筒；13一溫度計(jì)；14一試樣；15—礫石層

（2）操作步驟

1）安裝好儀器。

2）取具有代表性的風(fēng)干試樣3?4kg,稱量準(zhǔn)確至1.0g,并測定試樣的風(fēng)干含水

量。

3）將試樣分層裝入圓筒，每層厚2~3cm,用木錘輕輕擊實(shí)到一定厚度，以控制

其孔隙比。如試樣含粘粒較多'應(yīng)在金屬板上加鋪厚約2cm的粗砂過度層，以防

止試驗(yàn)時(shí)細(xì)料流失，并量出過度層厚度。

4）每層試樣裝好后，連接供水管和調(diào)節(jié)管，并由調(diào)節(jié)管中進(jìn)水，微開止水夾，

使試樣逐漸飽和。當(dāng)水面與試樣頂面齊平，關(guān)止水夾。飽和時(shí)水流不應(yīng)過急，以

免沖動(dòng)試樣。

5）以上述步驟逐層裝試樣，至試樣高出上測壓管3~4cm止。在試樣上端鋪2cm

礫石作緩沖層。待最后一層試樣飽和后，繼續(xù)使水位徐徐上升至溢水孔。當(dāng)有水

溢出時(shí)，關(guān)止水夾。

6）量測試樣頂部至儀器上口的剩余高度，計(jì)算試樣凈高。稱剩余試樣質(zhì)量（準(zhǔn)

確至1.0g）,計(jì)算裝入試樣總質(zhì)量。

7）靜置數(shù)分鐘后，檢查各測壓管水位是否與溢水孔齊平。如不齊平，用吸水

球進(jìn)行吸水排氣。

8）提高調(diào)節(jié)管使其高于溢水孔，然后將調(diào)節(jié)管與供水管分開'并將供水管置

于金屬圓筒內(nèi)。開止水夾，使水由上部注入金屬圓筒內(nèi)。

9）降低調(diào)節(jié)管管口，使位于試樣上部1/3處，造成水位差，水滲過試樣經(jīng)調(diào)節(jié)

管流出。注意溢水孔應(yīng)始終有余水溢出，以保持常水頭。

10）測壓管水位穩(wěn)定后，記錄測壓管水位，計(jì)算各測壓管間的水位差。

11）開動(dòng)秒表，同時(shí)用量筒接取經(jīng)一定時(shí)間的滲透水量，并重復(fù)1次。接取水

量時(shí)，調(diào)節(jié)管管口不可沒入水中。

12）測記進(jìn)水與出水的水溫，取其平均值。

13）降低調(diào)節(jié)管管口至試樣中部及下部1/3處，以改變水力坡降，按9）~12）

要求重復(fù)進(jìn)行測定。

（3）計(jì)算

①按下列公式計(jì)算試樣的干密度和孔隙比：

曰mmG

m=------------n=s-n11_i

s1+0.01W'dAh'ep-

d

式中：A—試樣的斷面積，cm2；

8

h—試樣的高度，CITo

②按下列公式計(jì)算滲透系數(shù)勺及k2G:

..vQL

k=kkK-...

20TVTAAHt

20

式中：勺一水溫ToC時(shí)試樣的滲透系數(shù)，cm/s；

1^0一標(biāo)準(zhǔn)溫度(200C)時(shí)的滲透系數(shù)，cm/s；

Q—時(shí)間t秒內(nèi)的滲透水量，cm3；

L一兩測壓孔中心間的試樣高度，10cm；

H一平均水位差，即(乩+%)/2,cm；

I寸間，s；

n-ToC時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，kPjS(lOf),查《規(guī)程》表3.4.2；

n2G—200C時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，kPa.s(10-6)o

(4)要求

在測得的結(jié)果中取3~4個(gè)在允許差值范圍以內(nèi)的數(shù)值，取其平均值，作為試

樣在該孔隙比e時(shí)的滲透系數(shù)(允許差值不得大于2*10ncm/s).

(5)本試驗(yàn)記錄格式

9

土的滲透試驗(yàn)操作規(guī)程

(粘質(zhì)土和粉質(zhì)土)

1、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

測定土的滲透系數(shù)。

2、試驗(yàn)方法和合用范圍

土的滲透系數(shù)變化范圍很大，滲透系數(shù)測定應(yīng)采用不同的方法。

(1)常水頭法：合用于粗粒土(砂質(zhì)土)；

(2)變水頭法：合用于細(xì)粒土(粘質(zhì)土和粉質(zhì)土)。

3、變水頭滲透試驗(yàn)

(1)儀器設(shè)備

滲透容器：由環(huán)刀、透水板、套筒及上、下蓋組成；水頭裝置：長度為1.0m

以上，分度值為1.0mm；其他：切土器、100ml量筒、秒表、溫度計(jì)、削圖刀、凡

士林等。

(2)操作步驟

①根據(jù)需要用環(huán)刀在垂直或者水平土樣層面切取原狀土樣或者擾動(dòng)土制備成

給定密度的試樣，并進(jìn)行飽和。切土?xí)r，應(yīng)盡量避免擾動(dòng)土的結(jié)構(gòu)，并禁止用

削土刀反復(fù)涂抹試樣表面。

②將容器套筒內(nèi)壁涂一薄層凡士林，然后將盛有試樣的環(huán)刀推入套筒，并壓入

止水墊圈。把擠出的多余凡士林小心刮凈。裝好帶有透水石的上、下蓋，用螺絲

擰緊，不得漏氣漏水。

③把裝好試樣的滲透容器與水頭裝置連通。利用供水瓶中的水充滿進(jìn)水管，并

注入滲透容器。開排氣閥，將容器側(cè)立，排出滲透容器底部的空氣，直至溢出水

中無氣泡。關(guān)排氣閥，放平滲透容器。

④在一定水頭作用下靜置一段時(shí)間，待出水管口有水溢出時(shí)，可以開始進(jìn)行試

驗(yàn)測定。

⑤將水頭管充水至需要高度后，關(guān)止水夾，開動(dòng)秒表，同時(shí)測記起始水頭h1o

經(jīng)過時(shí)間t后，再測記終了水頭h2.如此連續(xù)測記2~3次以上，同時(shí)測記試驗(yàn)開始

與終止時(shí)的水溫。再使水頭管水位上升至需要高度，再連續(xù)測記數(shù)次，需6次以

上，試驗(yàn)終止。

10

4

1一變水頭管;2—滲透容器；3—供水瓶：4一接水源管;

5一進(jìn)水管夾；6一排氣管；7一出水管

(3)計(jì)算

按下式計(jì)算滲透系數(shù)g

k=2.3—lglL.

TAth

2

按下式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度下的滲透系數(shù)k:

k=k-

20TV

20

(4)要求

平均滲透系數(shù)的確定：在測得的結(jié)果中取3~4個(gè)在允許差值范圍以內(nèi)的數(shù)

值，取其平均值，作為試樣在該孔隙比e時(shí)的滲透系數(shù)(允許差值不得大于

2*10ncm/s)e

(5)本試驗(yàn)記錄格式

11

土的固結(jié)試驗(yàn)操作規(guī)程

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的性能。在工程中所遇到的壓力（通

常在16kg/cm2以內(nèi)）作用下，土的壓縮可以認(rèn)為只是由于土中孔隙體積的縮小所

致（此時(shí)孔隙中的水或者氣體將被部份排出），至于土粒與水兩者本身的壓縮性則

極弱小，可不考慮。

壓縮試驗(yàn)是為了測定土的壓縮性，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制出孔隙比與壓力的關(guān)系

曲線（壓縮曲線）,由曲線確定士在指定荷載變化范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)和壓縮模量。

二、儀器設(shè)備

1、小型固結(jié)儀：包括壓縮容器和加壓設(shè)備兩部份，環(huán)刀［內(nèi)徑①61.8mm,高

20mm,面積30cm2）,單位面積最大壓力4kg/cm2,杠桿比1：10；

2、測微表：量程10mm,精度0.01mm；

圖5-1固結(jié)儀示意圖

1?水槽2?護(hù)環(huán)3?環(huán)刀4?導(dǎo)環(huán)5?透水石

6?加壓上蓋7?位移計(jì)導(dǎo)桿8?位移計(jì)架9?試樣

3、天平，最小分度值0.01g及0.1g各一架；

4、毛玻璃板、濾紙、鋼絲鋸、秒表、烘箱、削土刀、凡士林、透水石等。

三、操作步驟

1、按工程需要選擇面積為30cm2的切土環(huán)刀，環(huán)刀內(nèi)壁涂上一薄層凡士林，

刀口應(yīng)向下放在原狀土或者人工制備的擾動(dòng)土上，切取原狀土樣時(shí)應(yīng)與天然狀態(tài)

時(shí)垂直方向一致；

12

2、小心邊壓邊削，注意避免環(huán)刀偏心入土，應(yīng)使整個(gè)土徉進(jìn)入環(huán)刀并凸出環(huán)

刀為止，然后用鋼絲鋸或者修土刀將兩端余土削去修平，擦凈環(huán)刀外壁；

3、測定土樣密度，并在余土中取代表性土樣測定其含水量，然后用圓玻璃片

將環(huán)刀兩端蓋上，防止水分蒸發(fā)；

4、在固結(jié)儀的固結(jié)容器內(nèi)裝上帶有試樣的切土環(huán)刀（刀口向下），在土樣兩

端應(yīng)貼上潔凈而潤濕的濾紙，放上透水石，然后放入加壓導(dǎo)環(huán)和加壓板以及定向

鋼球；

5、檢查各部份連接處是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈便；然后平衡加壓部份（此項(xiàng)工作由實(shí)驗(yàn)室

代做）。即轉(zhuǎn)動(dòng)平衡錘，目測上杠桿水平時(shí)，將裝有土樣的壓縮部件放到框架內(nèi)上

橫梁下，直至壓縮部件之球柱與上橫梁壓帽之圓弧中心微接觸；

6、橫梁與球柱接觸后，插入活塞桿，裝上測微表，使測微表表腳接觸活塞桿

頂面，并調(diào)節(jié)表腳，使其上的短針正好對(duì)準(zhǔn)6字，再將測微表上的長針調(diào)整到零，

讀測微表初讀數(shù)年；

7、加載等級(jí)：按教學(xué)需要本次試驗(yàn)定為0.5、1.0、2.0、3.0、4.0kg/cm2五級(jí)；

即50、100、200、300、400KPa五級(jí)荷重系累計(jì)數(shù)值），如第一級(jí)荷載0.5kg/cm2

需加祛碼1.5kg以后三級(jí)挨次計(jì)算準(zhǔn)確后加入祛碼，加祛碼時(shí)要注意安全，防止祛

碼放置不穩(wěn)定而受傷；

8、每級(jí)荷載經(jīng)10分鐘記下測微表讀數(shù)，讀數(shù)精確到0.01mm。然后再施加下

一級(jí)荷載，以此類推直到第五級(jí)荷載施加完畢，記錄測微表讀數(shù)Rq、RQ

R5;

9、試驗(yàn)結(jié)束后，必須先卸下測微表，然后卸掉祛碼，升起加壓框架，移出壓

縮儀器，取出試樣后將儀器擦洗干凈。

四、成果整理

e

1、按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比0：

（1-p（1+w）4

e=$卬（）-1

071

0（5-1）

d

式中：s—土粒比重；

幾w------水的密度，普通可取1g/cm3；

wo——試樣初始含水量（%）；

江o——試樣初始密度（g/cm3）o

h

2、按下式計(jì)算土樣凈高s：

13

h

h二o

s1+e

0(5-2)

式中：h0——試樣的起始高度，即環(huán)刀高度(mm)。

3、計(jì)算試樣在任一級(jí)壓力Pi(KPa)作用下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量

S=R—R—S

i0iie(5-3)

式中：Ro一一試驗(yàn)前測微表初讀數(shù)(mm)；

Ri一一試樣在任一級(jí)荷載Pi作用下變形穩(wěn)定后的測微表讀數(shù)(mm)；

sie一一各級(jí)荷載下儀器變形量(mm)。(由實(shí)驗(yàn)室提供資料)

4、計(jì)算各級(jí)荷載下的孔隙比年

e=e-+e)

i0h0/u

o(5-4)

式中：eo——試樣初始孔隙比；

ho——試樣的起始高度(即環(huán)刀高度)(mm)；

，一一第i級(jí)荷載作用下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量(mm)°

5、繪制e~p樂縮曲線

以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力P為橫坐標(biāo)，可以繪出e~p關(guān)系曲線，此曲線稱

為壓縮曲線。

6、按式(5-5)計(jì)算某一壓力范圍內(nèi)壓縮系數(shù)a(MPa-1)

14

△ep—p

a=——=C1c2

-

曲P2Pi(5-5)

式中：p1=0.1MPa,p2=0.2MPao

采用P=100、200kPa壓力區(qū)間相對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a來評(píng)價(jià)土的壓縮性。a

1-21-2

值是判斷土的壓縮性高低的一個(gè)重要指標(biāo)。a的大小將地基土的壓縮性分為以下

1-2

3類：

MDo—1

當(dāng)a<o.ira時(shí)，為低壓縮性土；

1-2

當(dāng)o.iwa<o.5MPa?時(shí)，為中等壓縮性土；

M

當(dāng)a'ogMPa時(shí),為高壓縮性十。

1-2

E

7、計(jì)算某一荷載范圍的R縮模量s：

1+e

E=i

sa

°(5-6)

式中：q一孔隙比；a—壓縮系數(shù)(MPa-)。

8、試驗(yàn)記錄與計(jì)算：

15

土的直接剪切試驗(yàn)操作規(guī)程

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)會(huì)使用單軸剪切儀測定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理、方法

直接剪切試驗(yàn)就是直接對(duì)試樣進(jìn)行剪切的試驗(yàn)，簡稱直剪試驗(yàn)，是測定土的

抗剪強(qiáng)度的一種常用方法，通常采用4個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力P下，施

加水平剪切力，測得試樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力丁,然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度

參數(shù)內(nèi)磨擦角。和粘聚力c。

三、儀器設(shè)備

圖6-1應(yīng)變控制式直剪儀

1一輪軸：2—底座；3—透水石；4一測微表；5-活塞；

6-上盒：7—土樣：8—測微表：9-量力環(huán)：10-下盒

1、直剪儀，采用應(yīng)變控制式直接剪切儀，由剪切盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳

動(dòng)裝置、測力計(jì)以及位移量測系統(tǒng)等組成，加壓設(shè)備采用杠桿傳動(dòng)；

2.測力計(jì)，采用應(yīng)變?nèi)?，量表為百分表?/p>

3、環(huán)刀,內(nèi)徑6.18cm,高2.0cm；

4、其他，切土刀、鋼絲鋸、濾紙、毛玻璃板、凡士林等,

四、操作步驟

1、將試樣表面削平，用環(huán)刀切取試件，測密度，每組試驗(yàn)至少取四個(gè)試樣，

各級(jí)垂直荷載的大小根據(jù)工程實(shí)際和土的軟硬程度而定，普通可按100kPa,

200kPa,300kPa,400kPa(即1.0kg/cm2,2.0kg/cm2,3.0kgzcm2,4.0kg/cm2)施

16

加;

2、檢查卜盒底卜兩滑槽內(nèi)鋼珠是否分布均勻，在上卜盒接觸面上涂抹少許潤

滑油，對(duì)準(zhǔn)剪切盒的上下盒，插入固定銷釘，在下盒內(nèi)按次放潔凈透水石一塊及

濕潤濾紙一張；

3、將盛有試樣的環(huán)刀平口朝下，刀口朝上，在試樣面放濕潤濾紙一張及透水

石一塊，對(duì)準(zhǔn)剪切盒的上盒，然后將試樣通過透水石徐徐壓入剪切盒底，移去環(huán)

刀，并按次加之傳壓板及加壓框架；

4、在量力環(huán)的安裝水平測微表，裝好后應(yīng)檢查測微表是否裝反，表腳是否靈

活和水平，然后按順時(shí)針方向徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒兩端的鋼珠恰好與量力環(huán)按

觸(即量力環(huán)中測微表指針被觸動(dòng));

5、按次小心地加之傳壓板、鋼珠，加壓框架和相應(yīng)質(zhì)量的祛碼(避免撞擊和

搖動(dòng))；

6、施加垂直壓力后應(yīng)即將拔去固定銷(此項(xiàng)工作切勿忘記)。開動(dòng)秒表，同

時(shí)以每分鐘4~12轉(zhuǎn)的均勻速度轉(zhuǎn)動(dòng)手輪(學(xué)生可用6轉(zhuǎn)/分)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程不應(yīng)中途

停頓或者時(shí)快時(shí)慢，使試樣在3~5分鐘內(nèi)剪破，手輪每轉(zhuǎn)一圈應(yīng)測記測微表讀數(shù)

一次，直至量力環(huán)中的測微表指針再也不前進(jìn)或者有后退，即說明試樣已經(jīng)剪

破，如測微表指針向來緩慢前進(jìn)，說明不浮現(xiàn)峰值和終值，則試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行至剪

切變形達(dá)到4mm(手輪轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn))為止；

7、剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去祛碼，加壓框架，

傳壓板等，取出試樣，測定剪切面附近土的剪后含水量；

8、另裝試樣，重復(fù)以上步驟，測定其它三種垂直荷載(200kPa,300kPa,400kPa)

下的抗剪強(qiáng)度。

五、成果整理

1、按式(6?1)計(jì)算抗剪強(qiáng)度：

T=CR(6-1)

式中：R—量力環(huán)中測微表最大讀數(shù)，或者位移4mm時(shí)的讀數(shù)。精確至。01mm。

C------量力環(huán)校正系數(shù)，(N/mm2/0.01mm)。

2、按式(6?2)計(jì)算剪切位移：

AL=0.2n—R(6-2)

式中：0.2——手輪每轉(zhuǎn)一周，剪切盒位移0.2mm；n——手輪轉(zhuǎn)數(shù)。

3、制圖

(1)以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)，繪制剪應(yīng)力T與剪切位移AL的

關(guān)系曲線，如試驗(yàn)圖6-2所示。取曲線上剪應(yīng)力的峰值為抗剪強(qiáng)度，無峰值時(shí)，取

剪切位移4mm所對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力為抗剪強(qiáng)度。

17

(2)以抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)

系曲線(圖6-3),直線的傾角為土的內(nèi)磨擦角0,在縱坐標(biāo)上的截距為土的粘聚

力c0

4、實(shí)驗(yàn)記錄與表格

根據(jù)試驗(yàn)原始記錄計(jì)算并完成表6-1和圖6-4o

18

土的擊實(shí)試驗(yàn)操作規(guī)程

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

擊實(shí)試驗(yàn)的目的是測定試樣在一定擊實(shí)次數(shù)下或者某種壓實(shí)功能下的含水率

與干密度之間的關(guān)系，從而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，為施工控制填

土密度提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在工程建設(shè)中，時(shí)常會(huì)遇到填土或者松軟地基，為了改善這些土的工程性質(zhì)，

常采用壓實(shí)的方法使土變得密實(shí)。擊實(shí)試驗(yàn)就是摹擬施工現(xiàn)場壓實(shí)條件，采用錘

擊方法使土體密度增大、強(qiáng)度提高、沉降變小的一種試驗(yàn)方法。

擊實(shí)試驗(yàn)分輕型擊實(shí)試驗(yàn)和重型擊實(shí)試驗(yàn)兩種方法。輕型擊實(shí)試驗(yàn)合用于粒

徑小于5mm的粘性土，其單位體積擊實(shí)功約為592.2kJ/m3；重型擊實(shí)試驗(yàn)合用于

粒徑不大于20mm的土，其單位體積擊實(shí)功約為2684.9kJ/m3c

三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段

土的壓實(shí)程度與含水率、壓實(shí)功能和壓實(shí)方法有著密切的關(guān)系，當(dāng)壓實(shí)功能

和壓實(shí)方法不變時(shí)，土的干密度先是隨著含水率的增加而增加，但當(dāng)干密度達(dá)到

某一最大值后，含水率的增加反而使干密度減小。能使土達(dá)到最大密度的含水率，

稱為最優(yōu)含水率W°p（或者稱最佳含水率），其相應(yīng)的干密度稱為最大干密度dmax。

土的壓實(shí)特性與土的組成結(jié)構(gòu)、土粒的表面現(xiàn)象、毛細(xì)管壓力、孔隙水和孔隙氣

壓力等均有關(guān)系，所以因素是復(fù)雜的。壓實(shí)作用使土塊變形和結(jié)構(gòu)調(diào)整并密實(shí)，

在松散濕土的含水率處于偏干狀態(tài)時(shí)，由于粒間引力使土保持比較疏松的凝結(jié)結(jié)

構(gòu)，土中孔隙大都相互連通，水少而氣多。因此，在一定的外部壓實(shí)功能作用下，

雖然土孔隙中氣體易被排出，密度可以增大，但由于較薄的強(qiáng)結(jié)合水水膜澗滑作

用不明顯，以及外部功能不足以克服粒間引力，土粒相對(duì)挪移便不顯著，所以壓

實(shí)效果就比較差。當(dāng)含水率逐漸加大時(shí)，水膜變厚、土塊變軟，粒間引力減弱，

施以外部壓實(shí)功能則土粒挪移，加之水膜的潤滑作用，壓實(shí)效果漸佳。在最佳含

水率附近時(shí)，土中所含的水量最有利于土粒受擊時(shí)發(fā)生相對(duì)挪移，以致能達(dá)到最

大干密度；當(dāng)含水率再增加到偏濕狀態(tài)時(shí)，孔隙中浮現(xiàn)了自由水，擊實(shí)時(shí)不可能

使土中多余的水溫和體排出，而孔隙壓力升高卻更為顯著，抵消了部份擊實(shí)功，

19

擊實(shí)功效反而下降。在排水不暢的情況下，經(jīng)過多次的反復(fù)擊實(shí)，甚至?xí)?dǎo)致土

體密度不加大而土體結(jié)構(gòu)被破壞的結(jié)果，浮現(xiàn)工程上所謂的“橡皮土”現(xiàn)象。

四、儀器設(shè)備

1、擊實(shí)儀，有輕型擊實(shí)儀和重型擊實(shí)儀兩類，其擊實(shí)筒、擊錘和導(dǎo)筒等主要

部件（見圖7-1、7-2所示）；

2、稱量200g的天平，感量0.01g；

3、孔徑為5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩；

（a）輕型擊實(shí)筒（b）重型擊實(shí)筒g）2.5kg擊錘（b）4.5kg擊錘

圖7-1擊實(shí)筒圖7-2擊錘與導(dǎo)筒

1?套筒2?擊實(shí)筒3?底板4?墊塊1.提手2.導(dǎo)椅3?硬橡皮墊4?擊錘

4、稱量10kg的臺(tái)秤，感量1g；制2

5、其他，如噴霧器、盛土容器、修土刀及碎土設(shè)備等。

五、操作步驟

1、將具有代表性的風(fēng)干土樣，對(duì)于輕型擊實(shí)試驗(yàn)為20kg,對(duì)于重型擊實(shí)試驗(yàn)

為50kge碾碎后過5mm的篩，將篩下的土樣拌勻，并測定土樣的風(fēng)干含水率；

2、根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水率，加水濕潤制備不少于五個(gè)含水率的試樣，

含水率挨次相差為2%,且其中有兩個(gè)含水率大于塑限，兩個(gè)含水率小于塑限，

一個(gè)含水率接近塑限；

按式（7-1）計(jì)算制備試樣所需的加水量：

20

m=mox0.01(w-w)

wl+0.01WQ。(7-1)

m

式中：W—所需的加水量(g)；w°一風(fēng)干含水率(%).

m。一風(fēng)干含水率w°時(shí)土樣的質(zhì)量，g；w一要求達(dá)到的含水率，％0

3、將試樣平鋪于不吸水的平板上，按預(yù)定含水率用噴霧器噴灑所需的加水量，

充分?jǐn)嚭筒⒎謩e裝入塑料袋中靜置24h；

4、將擊實(shí)筒固定在底座上，裝好護(hù)筒，并在擊實(shí)筒內(nèi)涂一薄層潤滑油，將攪

和的試樣分層裝入擊實(shí)筒內(nèi)。對(duì)于輕型擊實(shí)試驗(yàn)，分三層，每層25擊；對(duì)于

重型擊實(shí)試驗(yàn)，分五層，每層56擊，兩層接觸土面應(yīng)刨毛，擊實(shí)完成后，超

出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6mm；

5、取下導(dǎo)筒，用刀修平超出擊實(shí)筒頂部和底部的試樣，擦凈擊實(shí)筒外壁，稱

擊實(shí)筒與試樣的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g，并計(jì)算試樣的濕密度；

6、用推土器將試樣從擊實(shí)筒中推出，從試樣中心處取兩份一定量土料(輕型

擊實(shí)試驗(yàn)為15~30g,重型擊實(shí)試驗(yàn)為50-100g)測定土的含水率，兩份土樣的

含水率的差值應(yīng)不大于1%。

六、成果整理

1、按下式計(jì)算干密度：

71

71=________

d1+0.01W(7-2)

式中：7td—干密度(g/cm3)；兀一密度(g/cm3)；w—含水率(％)。

2、按式(6-3)計(jì)算飽和含水率：

w=(_L--L)x100%

satnG

de(7-3)

式中：W$at—飽和含水率(％)；其余符號(hào)同前。

3、以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲

線及飽和曲線，干密度與含水率的關(guān)系曲線上峰點(diǎn)的坐標(biāo)分別為土的最大密度

與最優(yōu)含水率，如不連成完整的曲線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)試驗(yàn)；

4、輕型擊實(shí)試驗(yàn)中，當(dāng)試樣中粒徑大于5mm的土質(zhì)量小于或者等于試樣

總質(zhì)量的30%時(shí)，應(yīng)對(duì)最大干密度和最優(yōu)含水率進(jìn)行校正。

21

(1)按式(6-4)計(jì)算校正后的最大干密度：

1

兀，=_______________

dmax1—PP

5+5

兀兀G

dmaxws2

(7-4)

71p

式中：lax一校正后試樣的最大干密度(g/cm3)；5一粒徑大于5mm

土粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(％)；G‘2一粒徑大于5mm土粒的飽和面干比重，飽和面

干比重是指當(dāng)土粒呈飽和面干狀態(tài)時(shí)的土?？傎|(zhì)量與相當(dāng)于土?？傮w積的純

水4℃時(shí)質(zhì)量的比值。

(2)按式(7-5)計(jì)算校正后的最優(yōu)含水率

W'=W(1-P)+PW

op0p55ab

(7-5)

式中：W：一校正后試樣的最優(yōu)含水率(％)；w°p一擊實(shí)試樣的最優(yōu)含水

率(%)；

Wab—粒徑大于5mm土粒的吸著含水率(％)；其余符號(hào)同前。

5、試驗(yàn)記錄

根據(jù)試驗(yàn)原始記錄計(jì)算并完成表7-1o

22

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)操作規(guī)程

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

測定飽和軟黏土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及靈敏度。

二、試驗(yàn)原理

無側(cè)限抗壓試驗(yàn)是三軸壓縮試驗(yàn)的一個(gè)特例，將試樣置于不受側(cè)向限制的條

件下進(jìn)行的強(qiáng)度試驗(yàn)，此時(shí)試樣小主應(yīng)力為零，而大主應(yīng)力的極限值為無側(cè)限抗

壓強(qiáng)度。即周圍壓力。3=0的三軸試驗(yàn)。由于試樣側(cè)面不受限制，這樣求得的抗

剪強(qiáng)度值比常規(guī)三軸不排水抗剪強(qiáng)度值略小。

三、試驗(yàn)設(shè)備

1.應(yīng)變控制無側(cè)限壓縮儀，如圖8-1所示；

2.其它：量表、切土盤、重塑筒等。

四、試驗(yàn)步驟

1.試樣制備：按三軸試驗(yàn)中原狀試樣制備進(jìn)行。試樣直徑可采用3.5~4.0cm,

試樣高度與直徑之比按土樣的軟硬情況采用2.0?2.5：

圖8-1應(yīng)變控制式無側(cè)限壓縮儀示意圖

1一軸向加壓架；2—軸向測力計(jì)：3一試樣；4一上、下傳壓板;

5一手輪或者電動(dòng)轉(zhuǎn)輪；6—升降板：7—軸向位移計(jì)

23

2.安裝試樣：將試樣兩端抹一層凡士林，在氣候干燥時(shí)，試樣周圍亦需抹一

層薄凡士林，防止水分蒸發(fā)。將試樣放在底座上，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使底座緩慢上升，

試樣與傳壓板剛好接觸，將測力計(jì)調(diào)零；

3.測記讀數(shù)：每分鐘軸向應(yīng)變?yōu)?%~3%的速度轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使升降設(shè)備上升

而進(jìn)行試驗(yàn)。每隔一定應(yīng)變，測記測力計(jì)讀數(shù)，試驗(yàn)宜在8~10min內(nèi)完成。當(dāng)測

力計(jì)讀數(shù)浮現(xiàn)峰值時(shí)，住手試驗(yàn)，當(dāng)讀數(shù)無峰值時(shí)，試驗(yàn)進(jìn)行到應(yīng)變達(dá)20%為止；

4.重塑試驗(yàn)：當(dāng)需要測定靈敏度時(shí)，應(yīng)立即將破壞后的式樣除去涂有凡士林

的表面，加少許余土，包于塑料薄膜內(nèi)用手搓捏，破壞其結(jié)構(gòu)，放入重塑筒內(nèi)，

用金屬墊板，將試樣塑成與原狀土樣相同，然后按上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)。

五、試驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.測定無側(cè)限抗壓強(qiáng)度時(shí)，要求在試驗(yàn)過程中含水率保持不變；

2.在試驗(yàn)中如果不具有峰值及穩(wěn)定值，選取破壞值時(shí)按應(yīng)變15%所對(duì)應(yīng)的軸

向應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度；

3.需要測定靈敏度，重塑試樣的試驗(yàn)應(yīng)即將進(jìn)行。

六、計(jì)算及制圖

1.按下式計(jì)算軸向應(yīng)變：

1h

0

式中：n一軸向應(yīng)變，%；ho一試樣起始高度，cm：Z\h一軸向變形，emc

2.按下式計(jì)算試樣平均數(shù)面積：

式中：Aa一校正后試樣面積，cm3；Ao~試樣初始面積，cm3。

3.按下式計(jì)算試樣所受的軸向應(yīng)力：

式中：°一軸向應(yīng)力，kPa；C—測力計(jì)率定系數(shù)，N/0.01mm；

R—測力計(jì)讀數(shù)，0.01mm；10—單位換算系數(shù)。

4.按下式計(jì)算靈敏度：

S=

?qn

24

式中：qu一原狀試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa；

q-u重塑試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa。

5.繪制。~￡關(guān)系曲線

以軸向應(yīng)變T為橫坐標(biāo)，以軸向應(yīng)力a為縱坐標(biāo)，取曲線上最大軸向