1、 Sr0.8 潮湿的0.8 Sr1.0 饱和的指标符号物理表达式换算关系式土的物理性质试验:含水量试验:烘干法:烘干法是测定含水量的标准方法,适用于粘质土,粉质土,砂类土和有机质土仪器设备:1,烘箱:可采用点热烘箱或温度能保持105-110的其他能源烘箱.2,天平:感量0.01g.3,其他:干燥器,称量盒等.试验步骤1,取具有代表性试样,细粒土15-30g,砂类土,有机土50g,放入称量盒内,立即盖好盒盖,称其质量.称量时,可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝码,移动天平游码,平衡后称量结果即为湿土质量.2,揭开盒盖,将试样和盒放入烘箱内，在温度105-110恒温下烘干.对于细粒土不得少于8h
2、,对含有机质超过5%的土,应将温度控制在65-70下恒温烘干.3,将烘干后的试样和盒取出,放入干燥器内冷却（一般只需0.5-1h）冷却后盖好盒盖称质量精确到0.01g.酒精燃烧法在土样中加入酒精,利用酒精能在土上燃烧,使土中水分蒸发,将土样烘干,一般应烧三次.仪器设备1称量盒2天平:感量0.01g3酒精:纯度95%4滴管,火柴,调土刀等实验步骤1,取代表性试样（粘质土5-10g砂类土20-30g）放入称量盒内，称湿土质量.2,用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中,直至盒中出现自由液面为止.为使酒精在试样中充分混合均匀,可将盒在桌上轻轻敲击.3,点燃盒中究竟,燃烧至火焰熄灭.4,将试样冷却数分钟,
3、按2和3步重新燃烧两次.5,待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖,立即称干土质量,准确至0.01g本法适用于无粘性土,一般粘性土.不适用于含有机质土,含盐量较多的土和重粘土.含水量的其他测试方法:1,红外线照射法:红外线照射法是将土样置于红外线灯光之下烘干,通常将土样放于距光源5-15cm距离内照射约1h左右即可干燥.试验证明,此法所的结果较烘干含水量略大1%左右.2,比重法:将土样放入一定容积的玻璃瓶中,算出土粒在水中的浮重,进一步求出土的含水量.适用于砂类土.3,微波加热法:经试验对比多数土的测试结果与标准烘干法相对误差小于1.5%但对一些含金属矿物质的土不适用.4碳化钙气压法: 碳化钙为吸水剂.
4、将一定量的湿土样和碳化钙放与体积一定的密封容器中, 吸水剂与土中的水发生发应，产生乙炔气体,乙炔气体在密封容器中产生的压强与土中水分子质量成正比.特殊土的含水量测试方法:1,含石膏土和有机质土的含水量测试法含石膏土和有机质土的烘干温度在110时,对含石膏土会失去结晶水,对含有机质土其有机成分会燃烧,测试结果将与含水量定义不符.这种试样的干燥宜用真空干燥箱在近乎1个大气压力作用下将土干燥,或将烘箱温度控制在60-70,干燥8h以上为好.2,无机结合料稳定土的含水量测试法无机结合料在国外常称为水硬性结合料,它主要指水泥,石灰,粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰,所用术语水泥稳定土,石灰稳定土,石灰粉煤灰稳定
5、土等总称无机结合料稳定土.无机结合料含水量用烘干法测定时,应提前将烘箱温度提升到110,使放入的无机混合料一开始就能在105-110的环境下烘干.另外烘干后应用硅胶作为干燥剂.如不将烘箱温度先提升到110,则测得的含水量往往偏小.密度试验方法测定密度常用的方法有环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法等. 环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍采用；不能用环刀削的坚硬、易碎、含有粗粒、形状不规则的土，可用蜡封法；灌砂法、灌水法一般在野外应用.在密度测试中，m较易获得，难的是V值。V值的检测操作受人为因素和土的粒度成分影响很大。 环刀法：此法采用一定体积的环刀切削土样，使土按环刀形状充满其中，测环刀中土重
6、，根据已知环刀的体积就可按定义计算土的密度。有不同型号的环刀可供选用。室内测试时，应结合我国仪器设备情况，可选用剪切、压缩、渗透仪环刀。施工现场检查填土密度时，因每层土压实程度上下不均，而每一层压实厚度达20-30cm，环刀容积过小，取土深度稍有变化，所测密度误差较大，为此可选用大容积环刀提高测试精度。1仪器设备（1）环刀：内径6-8cm，高2-3m，壁厚1.5-2mm。（2）天平：感量0.1g。（3）其他：修土刀、钢丝锯、凡士林等。 2试验步骤（1）按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平两端，环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。正比。通过测气体压强就可换算出相应的含水量。（
7、2）用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大子环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止，削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。（3）擦净环刀外壁，称环刀与土合质量叫，准确至0.1g。3结果整理4精密度和允许差本试验须进行二次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得大于0.03g/cm3。（三）蜡封法此法系将不规则的土样（体积不小于5cm3）称其自然质量后，浸人熔化的石蜡中，使土样被石蜡所包裹，而后称其在空气中重与在水中重，并按公式计算土样密度。此法所得密度值恒较其方法大，这是因为在任何情况下难以避免熔蜡浸人土内孔隙中的缘故。1.仪器设备（1）天平：感量0
8、01分（2）烧杯、细线、石蜡、针、削上刀等。2试验步骤（1）用削土刀切取体积大于30”试件，削除试件表面的松、浮土以及尖锐棱角，在天平上称量，准确至0.01g。取代表性上样进行合水量测定。（2）将石蜡加热至刚过熔点，用细线系住试件侵入石蜡中，使试件表面覆盖一薄层严密的石蜡，若试件蜡膜上有气泡，需用热针刺破气泡，再用石蜡填充针孔，涂平孔口。（3）待冷却后，将蜡封试件在天平上称量，准确至0.01g。（4）利用细线将蜡封试件置于天平一端，使其浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中，注意试件不要接触烧杯壁，称蜡封试件的水下质量，准确至0.01g，并测量蒸馏水的温度。（5）将蜡封试件从水中取出，擦干石蜡表面水分，在空
9、气中称其质量，将其与）中所称质量相比，若质量增加，表示水分进入试件中；若浸人水分质量超过0.03g，应重做。3结果整理按下式计算湿密度现场坑试法：对含有碎砾石的上层或人工填上层无法用环刀取样，则可在现场测点挖一测坑，挖的同时测其挖出土石的质量和含水量，挖出的土质量一般不少于300kg对不规则的试坑体积测、量，可用不透水的薄膜袋放在坑内，然后向袋中灌水并测所灌水的体积，并按定义计算土的密度。也可按灌砂法测定体积比重试验：土的比重试验目的：是求土在105-110下烘干至恒重时的质量，然后与同体积4度时蒸馏水的质量的比值。比重瓶法：比重瓶法适用于土粒小于5mm的土。浮称法：浮称法适用于土粒大于5mm
10、的土，其中20mm的土质量应小于总质量的10%土的工程分类及命名；土粒级配指标Cu、Cc。自然界中的各种土，从直观上显然可以分为两大类：一类是由肉眼可以见的松散颗粒所堆成，颗粒通过接触点直接接触。另一类是由肉眼难以辨别的微细颗粒所组成。工程上以土中颗粒直径大于0.075mm（有的规范用0.1mm）的质量占全部土粒质量的50%作为第一个分类界限。大于50%的称为粗粒土，小于50%的称为细粒土。交通部颁布的公路土工试验规程所列的土的分类标准依据为：1， 土颗粒组成特征2， 土的塑性指标：液限Wl塑限Wp和塑性指数Ip。3， 土中有机质存在情况。 200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.0
11、74 0.002 | | | | | | | | |巨粒土粗粒土细粒土漂石（块石）卵石（小块石）砾（角砾）砂粉粒粘粒粗中细粒组划分图一、 巨粒土的分类巨粒组质量多于总质量50%的土称巨粒土。根据巨粒组的具体含量，可细分为漂（卵）石、 漂（卵）石夹土及漂（卵）石质土。（1） 巨粒组质量多于总质量75的土称漂（卵）石。其中漂石粒组质量多于总质量50%的土称为漂石，记为B；漂石粒组质量少于或等于50%的土称卵石，记Cb。（2） 巨粒组质量为总质量75-50%的土称漂（卵）石夹土。其中漂石粒组质量多于总质量50%的土称漂石夹土记为BSl，漂石粒组质量少于或等于50%的土称卵石夹土记为CbSl（3） 巨
12、粒组质量为总质量50-15%的土称漂（卵）石质土。其中漂石粒多于卵石粒的土称漂石质土，记为SlB；其中漂石粒少于或等于卵石粒的土称为卵石质土记为SlCb。（4） 巨粒组质量少于总质量15%的土，可扣除巨粒，按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名。（二）粗粒土的分类 粗粒组质量多于总质量50%的土称为粗粒土。1， 粗粒土中砾粒组质量多于总质量50%的土称砾类土，砾类土应根据其中细粒含量和类别以及粗粒组的级配进行分类，其中：a：当Cu5 Cc=1-3时，称级配良好砾，记为GWb：不同时满足上述条件时，称级配不良砂，记为GP砾类土中细粒组质量为总质量5-15%的土称含细粒土砾，记为GF砾类土中细粒组质量
13、大于总质量15%，并小于或等于总质量的50%时，按细粒土的塑性图中的位置定名。A，当细粒土位于塑性图A线以下时，称粉土质砾，记GMB，当细粒土位于塑性图A线以上时，称粘土质砾，记GC。2， 粗粒土中砾粒组质量少于或等于总质量50%的土称砂类土，砂类土应根据其中细粒含量和类别以及粗粒组的级配进行分类，其中：砂类土中细粒组质量少于总质量5%的土称砂，按下列级配指标定名：a， 当Cu5，Cc=1-3时，称级配良好砂，记SWb， 当级配不满足上述条件时，称级配不良砂，记SP砂类土中细粒组质量为总质量5-15%时的土称含细粒土砂，记SF 砂类土中细粒组质量大于总质量的15%并小于或等于总质量的50%时，
14、按细粒土在塑性土中的位置定名：A， 当细粒土位于塑性图A线以下时，称粉土质砂，记SMB， 当细粒土位于塑性图A线以上时，称粘土质砂，记SC（三）细粒土的分类 细粒组质量多于总质量50%以上的土称细粒土，细粒土应该按规定划分为细粒土，含粗粒的细粒土和有机质土。1， 细粒土中粗粒组质量少于总质量25%的土称细粒土。细粒土应按塑性图分类。A， 在B线以右，称高液限粘土，记CHB， 在B线以左，Ip=10线以下，称低液限粉土，记ML2， 细粒土中粗粒组质量为总质量25-50%的土称含粗粒的细粒土，含粗粒的细粒土应先确定细粒土部分的名称，再按以下规定最终定名：A， 当粗粒土中砾粒组占优势时，称含砾细粒土
15、，应在细粒土代号后缀代号GB， 当粗粒土中砂粒组占优势时，称含砂细粒土，应在细粒土代号后缀代号S3， 含有机质的细粒土称有机质土。土中有机质包括未完全分解的动物残骸和植物残骸和完全分解的无定形物质。后者多呈黑色、青黑色或暗色；有臭味；有弹性和海绵感。当不能判定时，可采用下列方法：将试样在105-110的烘箱中烘烤。烘烤24h后试样的液限小于烘前的3/4，该试样为幼有机质土。有机质土应根据塑性图规定命名：1， 位于塑性图A线以上：A， 在B线以右，称有机质高液限粘土，记为CHOB， 在B线以左，Ip=10线以上，称有机质低液限粘土，记为CLO2， 位于塑性图A线以下：A， 在B线以右，称有机质高
16、液限粉土，记为MHOB， 在B线以左，Ip=10线以下，称有机质低液限粉土，记为MLO颗粒分析试验方法（一）概述组成土体的颗粒是大小不同粒径的集合体，土粒粒径的大小和级配与土的工程性质紧密相关，土的颗粒分析试验就是测定土的粒径大小和级配状况，为土的分类、定名和工程应用提供依据。分析的方法有直接法和间接法，对于粒径大于0.O74mM的土用筛析法直接测试；对于粒径为0.002-0.074mm的土一般用水析法间接测试。（二）筛折法1试验原理筛析法是将土样通过逐级减小孔径的一组标准筛子。对于通过某一筛孔的土粒，可以认为其粒径恒小于该筛的孔径，反之，遗留在筛上的颗粒，可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样
17、即可把土样的大小颖粒按筛孔径大小逐级加以分组和分析。2适用范围粒径d0.074mm的土。3仪器设备细筛：孔径为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm。4试验步骤将土样放在橡皮板上风干，用木碾将粘结的土团充分碾散拌匀，用四分法取代表性土样备用。将四分法取出的代表性土样称取100-4000g（土样的粒径越大称取的数量越多）。将试样过孔径为2mm的细筛，分别称出筛上和筛下土的质量。取2mm筛上试样倒人依次叠好的粗筛（孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm）的最上层筛中；取2mm筛下的土样倒人依次叠好的细筛（孔径为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm）的最上层筛中进
18、行筛析，若2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，则可省略细筛分析。同样，2mm筛上的土如不超过试样总质量的10，则可省略粗筛分析，筛析时细筛可放在摇筛机上振摇，振摇时间、般为10-15min。依次将留在各筛上的土称重。要求备细筛及底盘内土质量总和与原来所取2mm筛下试样质量之差不得大于1，同样各粗筛及2mm筛下的土质量和与试样质量之差不得大于1%。5计算及绘图以小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径的对数值为横坐标，绘制颗粒大小分配曲线。（三）比重计法和吸管法比重计和吸管法分析是水析法的一种，实质为静水沉降法，其基本原理认为0.002-0.2mm粒径的土粒在水或液体中靠自重下沉时应作等速
19、运动，运动的规律符合斯托克斯定律。定律认为土粒越大，在静水中沉降速度越快。反之，土粒越小、沉降速度越慢。设有一个圆球在进行粒度成分分析时，先把一定重力WS，的干土制成一定体积的悬液，搅拌均匀后，各种粒径的士在悬液中是均匀分布的，即各种粒径在悬液中的浓度在不同深度处都是相等的。静置一段时间ti后，悬液中粒径为di的颗粒以相应的沉降速度ui在水中沉降占较粗的颗粒在悬液中沉降较快，较细的颗粒则沉降较慢，在深度Li处，沉降速度为uiLiti，所以在Li深度范围内，肯定已没有大子di的颗粒，则在Li深度一微小区段内的悬液中只有等于及小于di的颗粒，而且等于及小于di颗粒的浓度与开始均匀悬液中等于及小于山
20、的浓度相等。从以上分析可看出，只要时间一定，则某一深度处等于及小于di的粒径就已知。同样只要测出同一时间内同深度处的悬液密度，则相应的含量就已知。悬液的密度pi可用比重计测读，也可用吸管吸取Li处的悬液测定。1934年凡尔塞国际土壤物理学代表会议规定，斯托克斯公式只适用于直径为0.2-0.002mm的颗粒。当颗粒直径过大时，其沉降速度超过公式所允许的速度，则颗粒在液体中沉降时会产生素流现象，而不是等速运动。如颗粒直径过小，则胶体颗粒遇水后成为悬浮物质，由于水分子的作用力而相互撞击，永不停止，产生布朗运动，从而改变了原颗粒在液体中沉降的特性，故不能正确地量测其下沉速度。3方法概述对于比重计法，首
21、先将一定体积液体中的土加以搅拌，使其均匀分散于整个悬液内。自此时算起，在其后某一时间（t）将比重计放入悬液中，观测液面所达到的比重计刻度。这样，可以利用已知的t及L算得相应的等值粒径d和推求在全部悬液中所含等于和小于d的颗粒密度及其所占质量百分比。以此两项结果，在半对数纸上绘制颗粒大小分配曲线。移液管法根据斯托克斯定律计算出某一粒径的颗粒沉降至某一深度所需要的时间，在此时刻内用吸管在该深度处吸取一定体积的悬液。将吸出的悬液烘干称重；就可把不同粒级的质量测定出来以确定土的颗粒组成。不均匀系数Cu，曲率系数（或称级配系数）CcCu=d60/d10 Cc=d230/d10*d60式中：d10、d30
22、、d60分别相当于累计白分含量10%，30%，60%的粒径d10有效粒径 d60限制粒径不均匀系数Cu反映大小不同粒径的分布情况。Cu越大，表示土粒大小分布范围大，土的级配良好，曲率系数Cc则是描述累计曲线的范围，反映累计曲线的整体形状。一般认为不均匀系数Cu10时，称为级配良好的土。当同时满足不均匀系数Cu5和曲率系数Cc=1-3这两个条件时，土为级配良好土。相对密度Dr的基础概念：工程上为了更好的表明粗粒土所处的密度状态，采用将现场的孔隙比e与该种土所能达到最密实时的孔隙比emin和最松时的孔隙比emax相对比的办法来表示现场土孔隙比为e时的密实度。这种度量密实度的指标称为相对密度Dr表示
23、为：Dr=（emax-e）/（emax-emin）一般认为Dr1/3时土属疏松状态；1/32/3时土属于密实状态。相对密度的另一中等价表达式为：Dr=（d-dmin）dmax/（dmax-dmin） d 式中d干密度土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水量称为液限WL土有塑性状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限Wp粘性土塑性大小，可用土处于塑性状态的含水量变化范围衡量。此范围即液限与塑限之差值，dmindmin称为塑性指数Ip=WL-Wp。塑性指数一般用不带百分数符号的数值表示，塑性指数越大，表示土越具有高塑性。土的天然含水量在一定程度上反映土中水量的多少。但仅仅天然含水量并不能说明土处
24、于什么物理状态，因此还需要一个能够表示天然含水量与界限含水量关系的指标，液性指数ILIL=W-Wp/WL-Wp W-天然含水量当IL=1.0，即W=WL 土处于液限 IL=0， 即W=WL 土处于塑限按IL可区分土的各种状态，在公路桥涵地基与基础设计规范中规定：IL0 为坚硬、半坚硬状态0IL0.5 为硬塑状态|可塑状态0.5IL1.0 为软塑状态|可塑状态IL1.0 为流塑状态当土达塑限后继续变干，土的体积随含水量的减少而收缩。但达某一含水量后，土的体积不再收缩，这个界限含水量称为缩限Ws。当土的含水量低于缩限时，土将是不饱和的。相对密度试验方法土的密实程度通常指单位体积中固体颗粒的含量。土
25、颗粒含量多，土就密实；土颗粒含量少，土就疏松。但对于无粘性土来说这种表示密实度的方法有明显缺点，主要是这种表示方法没有考虑到粒径级配这一重要因素的影响。例如取两种不同级配的砂土进行分析，假定第一种砂是理想的均匀圆球，不均匀系数CU=1.0。若这种砂处于最密实的爿：列，理论上可以算出这时的孔隙比e0.35。，”果砂的比重GS=2.65，则最密实时的干密度d=1.96gcm3。第二种砂是同样的理想圆球，但其级配中除大的圆球夕），还有J、的圆球可以充填孔隙，即不均匀系数Cu1.0，显然这种砂最密时的孔隙比e0.35。这就是说，。果两种砂都具有同样的孔隙比e=0.35，但对于第一种砂已处于最密实状态，
26、而对第二种砂则不是最密实状态。工程上为了更好地表明粗粒土所处的密实状态，采用将现场土的孔隙比。与该种土所能达到最密实时的孔隙比emin和最松时的孔隙比emax相对比的办法来表示现场土孔隙比为。时的密实度。这种度量密实度的指标称为相对密度Dr公路路基填方工程用击实试验结果控制施工质量，对粘性上来说是很好的，但对于粗粒土，因其理论和实践上不适用于一般粘性土所表示的击实关系曲线，所以用压实度指标控制粗粒土路基的压实质量不尽合理，建议用Dr。作为压实质量控制指标。（二）仪器设备 （1）量筒：容积为500cm3及100cm3两种，后者内径应大子6cm. （2）长颈漏斗：颈管内径约1.2cm,颈口磨平。
27、（3）锥形塞：直径约1.5cm的圆锥体镶于铁杆上。 （4）砂面拂平器。 （5）电动最小孔隙比仪，如元此种仪器，可有下列（6）-（8）的设备。 （6）金属容器，有以下两种： 容积250cm3，内径5cm，高度12.7cm。 容积1000cm3，内径10cm，高度12.7cm。（7）振动仪。（8）击锤：锤重1.25kg高度：150mm，锤座直径50mm。（三）试验步骤1最大孔隙比的测定 （1）取代表性试样约1.5kg，充分风干（或烘于），用手搓揉或用圆木棉在橡皮板上碾散，并拌和均匀。 （2）将锥形塞杆自漏斗下口穿人，并向上提起，使锥体堵住漏斗管口：一并放人体积1000cm3量筒中，使其下端与量筒底
28、相接。 （3）称取试样700g，准确至1g，均匀倒人漏斗中，将漏斗与塞杆同时提高，移动塞杆使锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面约1-2cm，使试样缓缓且均匀分布地落人量筒中。（4）试样全部落人量筒后取出漏斗与锥形塞，用砂面拂平器将砂面拂平，勿使量筒振动，然后测读砂样体积，估读至5cm3。 （5）以手掌或橡皮塞堵住量筒口，将量筒倒转，缓慢地转动量筒内的试样，并回到原来位置，如此重复几次，记下体积的最大值，估读至5cm3。（6）取上述两种方法测得较大体积值，计算最大孔隙比。 2最小孔隙比的测定（1）取代表性试样约4kg，按最大孔隙比测定的步骤处理。（2）分三次倒入容器振击，先取上述试样600-800（其数量应使振击后的体积略大于容器容积的1/3）倒人1000cm3容器内，用振动仪以各（150-200）次min的速度敲打容器两侧，并在同一时间内，用击锤于试样表面锤击30-60）次min，直至砂样体积不变为止（一般约5-10min时）。敲打时要用足够的力量使试样处于振动状态。振击时，粗砂可用较少击数，细砂应用较多击数。（3）如用电动最小孔隙比试验仪时、当试样同上法装人睿器后，开动电机，进行振击试验。（4）按上述方法进行后两次加上的振动和锤击，第三次加上时应先在容器口上安装套环。（5）最后一次振毕，取下套环，
