检测人员用土工作业指导书

检测人员专用土工试验指导书1目录一、含水量试验…………………………………………………………………1二、密度试验……………………………………………………………………3三、土粒比重试验……………………………………………………………5四、界限含水量试验………………………………………………………8五、颗粒分析试验……………………………………………………………18六、砂的相对密度……………………………………………………………22七、固结综合试验……………………………………………………………26八、直接剪切试验……………………………………………………………34九、三轴压缩试验…………………………………………………………….372试验一：含水量试验一、概述土的含水量是指土在温度105～110℃下烘到恒重时所失去的水质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。含水量是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水量的变化将使土物理力学性质发生一系列的变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水量还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。二、试验方法及原理含水量试验方法有烘干法、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。(一)烘干法烘干法是将试样放在温度能保持105～110℃的烘箱中烘至恒重的方法，是室内测定含水量的标准方法。1.仪器设备(1)保持温度为105～110℃的自动控制电热恒温烘箱或沸水烘箱、红外烘箱、微波炉等其他能源烘箱；(2)称量200g、最小分度值0.01g的天平；(3)装有干燥剂的玻璃干燥缸；(4)恒质量的铝制称量盒。2.操作步骤(1)从土样中选取具有代表性的试样15～30g(有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g)，放入称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。(2)打开盒盖，将试样和盒一起放入烘箱内，在温度105～110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8～10h，对于砂土宜烘6～8h。对于有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65～70℃的恒温下进行烘干。(3)将烘干后的试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却至室温。(4)将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0.01g。3.成果整理按式(1-1)计算含水量：%1000221mmmm（1-1）式中——含水量(%)，精确至0.1%；m1——称量盒加湿土质量(g)；m2——称量盒加干土质量(g)；m0——称量盒质量(g)。烘干法试验应对两个试样进行平行测定，并取两个含水量测值的算术平均值。当含水量小于40%时，允许的平行测定差值为1%；当含水量等于、大于40%时，允许的平行测定差3值为2%。4.试验记录烘干法测含水量的试验记录见表1-1。表1-1含水量试验记录表工程名称：试验者：工程编号：计算者：试验日期：校核者：盒加湿盒加干平均试土盒土质量土质量盒质量水质量干土质量含水量含水量样样(g)(g)(g)(g)(g)(g)(%)备注编说(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)号明号(1)-(2)(2)-(3)100)5()4(4试验二：密度试验一、概述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。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。当用国际单位制计算土的重力时，由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度，简称重度，其单位是KN/m3。重度由密度乘以重力加速度求得，即g。土的密度一般是指土的湿密度，相应的重度称为湿重度，除此以外还有土的干密度d、饱和密度sat和有效密度'，相应的有干重度d、饱和重度sat和有效重度'。二、试验方法及原理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。(一)环刀法环刀法就是采用一定体积环刀法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。1.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1.5mm；(2)称量500g、最小分度值0.1g的天平；(3)切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。2.操作步骤(1)按工程需要取原状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，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。(3)擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0.1g。3.成果整理按式(2-1)和式(2-2)分别计算湿密度和干密度：VmmVm12（2-1）501.01d（2-2）式中——湿密度(g/cm3)，精确至0.01g/cm3；d——干密度(g/cm3)，精确至0.01g/cm3；m——湿土质量(g)；V——环刀容积(cm3)；m2——环刀加湿土质量(g)；m1——环刀质量(g)；——含水量(%)。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。4.试验记录环刀法测密度的试验记录见表2-1。表2-1密度试验记录表(环刀法)工程名称：试验者：工程编号：计算者：试验日期：校核者：环刀号环刀加湿环刀湿土环刀平均湿平均试土土质量质量质量容积湿密度密度含水量干密度干密度样样(g)(g)(g)(cm3)(g/cm3)(g/cm3)(%)(g/cm3)(g/cm3)编说(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)号明(1)-(2))4()3()7(01.01)6(6试验三、比重试验一、概述土的比重是指土粒在温度105～110℃下烘至恒重时的质量与土粒同体积4℃时纯水质量的比值。在数值上，土的比重与土粒密度相同，但前者是没有单位的。土的比重是土的基本物理性质之一，是计算孔隙比、孔隙量、饱和度等的重要依据，也是评价土类的主要指标。土的比重主要取决于土的矿物成分，不同土类的比重变化幅度不大，在有经验的地区可按经验值选用，对于一般而言，其砂土比重约为2.65～2.69，砂质粉土比重约为2.70，粘质粉土比重约为2.71，粉质粘土比重约为2.72～2.73，粘土比重约为2.74～2.76。二、试验方法及原理根据土粒粒径的不同，土的比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法。对于粒径小于5mm的土，采用比重瓶法进行，其中对于排除土中空气可用煮沸法和真空抽气法；对于粒径大于等于5mm的土，且其中粒径大于20mm颗粒小于10%时，采用浮称法进行；对于粒径大于等于5mm的土，但其中粒径大于20mm颗粒大于10%时，采用虹吸筒法进行；当土中同时含有粒径小于5mm和粒径大于等于5mm的土粒时，粒径小于5mm的部分用比重瓶法测定，粒径大于等于5mm的部分则用浮称法或虹吸筒法测定，并取其加权平均值作为土的比重。(一)比重瓶法比重瓶法，其基本原理就是由称好质量的干土放入盛满水的比重瓶的前后质量差异，来计算出土粒的体积，从而进一步计算出土粒比重。1.仪器设备(1)容积100ml或50ml的比重瓶，有长颈和短颈两种形式；(2)称量200g、最小分度值0.001g的天平；(3)恒温水槽，准确度为+1℃；(4)能调节温度的砂浴；(5)真空抽气设备，包括真空抽气机、真空抽气缸、测压的水银柱或真空负压表；(6)刻度0～50℃、最小分度值0.5℃的温度计；(7)孔径2mm及5mm的筛；(8)烘箱、牛角匙、蒸发皿、玻璃漏斗、滴管、洗瓶、纯水、中性游人液体(如煤油)等。2.操作步骤(1)比重瓶校准①将比重瓶洗净、烘干，置于干燥器内，冷却至室温后，称比重瓶质量，精确至0.001g，比重瓶质量需称量两次，两次的差值不得大于0.002g，并取其算术平均值。②将纯水煮沸，冷却至室温后注入比重瓶内，当用长颈比重瓶时，应将纯水注到刻度处为止；当用短颈比重瓶时，则应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水从瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。③调节恒温水槽温度至5℃或10℃，然后将比重瓶放入恒温水槽内，待瓶内水温稳定后，将比重瓶取出，擦干瓶外壁，称瓶、水总质量，准确至0.001g。④以5℃温度的级差，调节恒温水槽的水温，然后逐级测定不同温度下的比重瓶、水总质量，直至达到本地区最高自然气温为止。每个温度均应进行两次平行测定，两次测定的7差值不得大于0.002g，并取其算术平均值。⑤记录不同温度下的比重瓶、水总质量，见表3-1，并以瓶、水总质量为横坐标，温度为纵坐标，绘制瓶、水总质量与温度的关系曲线，见图2-1。表3-1比重瓶校准记录表瓶号：校准者：瓶重：校准日期：校准者：温度℃瓶、水总质量(g)平均瓶、水总质量(g)(2)比重测定①将烘干土过5mm筛，然后15g，用玻璃漏斗装入预先洗净和烘干的100ml比重瓶内，若用50ml的比重瓶则取试样10g，称试样和瓶的总质量，准确至0.001g。②了排队土中的气体，将纯水注入已装有干土的比重瓶中至一半处，摇动比重瓶，然后将瓶放在砂浴上煮沸，煮沸时间自胰液沸腾时算起，砂及砂质粉土不应少于30min，粘土及粘质粉土不应少于1h，以使土粒分散。悬液沸腾后应调节砂浴温度，以避免瓶中悬液溢出瓶外。图3-1比重瓶校准曲线③对于砂土，宜采用真空抽气法排气，把注入纯水的比重瓶瓶塞拿去，放在真空干部器内用真空泵抽气，抽气时真空表读数应接近1大气压，并经常摇动比重瓶，抽气时间不应小于1h，直至土样内的气泡排净为止。④对于含有可溶盐、有机质和亲水胶体的土必须用中性液体(如煤油)代替纯水，并采用真空抽气法排所。⑤将纯水煮沸，冷却至室温后注入比重瓶内，当用长颈比重瓶时，应将纯水注到刻度处为止；当用短颈比重瓶时，则应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水会从瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。⑥将比重瓶置于恒温水槽内，待瓶内水温稳定，且瓶内上部悬液澄清，然后取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g。称量后应立刻测出瓶内水的温度，准确至0.5℃。⑦根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得瓶、水总质量。3.成果整理8(1)用纯水测定量，按式(3-1)计算比重：式中Gs——土的比重；mbs——比重瓶、试样总质量(g)；mbw——比重瓶、水总质量(g)；mbws——比重瓶、水、试样总质量(g)；mb——比重瓶质量(g)；GwT——T℃时纯水的比重(可查物理手册)，准确至0.001。(2)用中性液体测定时，按式(3-2)计算比重：yTbysbbsbybbssGmmmmmmG（3-2）式中mby——比重瓶、中性液体总质量(g)；mbys——比重瓶、中性液体、试样总质量(g)；GyT——T℃时中性液体的比重(应实测)，准确至0.001。比重瓶法试验应进行两次平行测定，两次测定的平等差值不得大于0.02，并取其两次测值的算术平均值。4.试验记录比重瓶法测比重的试验记录见表3-2。表3-2比重试验记录表(比重瓶法)工程名称：试验者：工程编号：计算者：试验日期：校核者：温度液体比重瓶瓶加干干土瓶加液瓶加液与干土同体平均试比比重质量土质量质量体质量体、干土总质量积的液体质量比重干密度样重(℃)(g)(g)(g)(g)(%)(g)(g/cm3)编瓶(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)号号查表(