土的界限含水率试验

第三章土的界限含水率试验第一节锥式仪液限试验一、试验目的测定土的液限，并与塑限试验和含水率试验结合，用以计算土的塑性指数和液性指数，作为粘性土的分类以及判别土的状态之用。二、基本原理土的液限是粘性土从可塑状态转到流动状态的界限含水率。圆锥液限仪是根据一定重量和固定角度的平衡锥沉入土中一定深度时的含水率恰为液限这一原理制作的。前苏联A.M.瓦西里耶夫经过多次试验认为锥体重量为0.75N，锥角为30º，锥体沉入深度为10mm时，土的抗剪强度是8.232kPa，此时土的含水率即为液限。三、仪器设备1、铝盒、调土杯及调土刀；2、锥式液限仪(图3-1)；3、天平：感量为0.01g；4、筛：孔径为0.5mm；5、磁钵和橡皮头研棒；6、烘箱：应能控制温度105～110ºC；7、干燥器。四、操作步骤1、制备土样取天然含水率的土样约50g，捏碎过筛；若天然土样己风干，则取样80g研碎，并过0.5mm筛；加纯水调成糊状，盖上湿布或置保湿器内12h以上，使水分均匀分布。2、装土样于调土杯中将备好的土样再仔细拌匀一次，然后分层装入试杯中；用手掌轻拍试杯，使杯中空气逸出；待土样填满后，用调土刀抹平土面，使土面与杯缘齐平。3、放锥(1)在平衡锥尖部分涂上一薄层凡士林，以拇指和食指执锥柄，使锥尖与试样面接触，并保持锥体垂直，轻轻松开手指，使锥体在其自重作用下沉入土中；注意放锥时要平稳，避免产生冲击力。(2)放锥15s后，观察锥体入土中的深度，以土样表面与锥接触处为准；若恰为10mm(锥上有刻度标志),则认为这时的含水率就为液限。若锥体入土深度大于或小于10mm时，表示试样含水率大于或小于液限，此时，应挖去沾有凡士林的土，取出全部试样放在调土杯中，图3-1锥式液限仪1-锥身；2-手柄；3-平衡装置；4-试杯；5-底座使水分蒸发或加纯水重新调匀，直至锥体下沉深度恰为10mm时为止。4、测液限含水率将所测得的合格试样，挖去沾有凡士林的部分，取锥体附近试样少许(约15～20g)放入铝盒中测定其含水率，此含水率即为液限。五、成果整理1、计算土的液限，方法参见第二章含水率的计算方法。2、本试验须做两次平行测定,其平行测定差值不得大于2%，取两个测值的平均值。3、填写试验报告。六、注意事项1、若调制的土样含水率过大，只许在空气中晾干或用吹风机吹干，也可用调土刀搅拌或用手搓捏散发水量，切不能加干土或用电炉烘烤。2、放锥时要平稳，避免产生冲击力。3、从调土杯中取出土样时，必须将沾有凡士林的土弃掉，方能重新调制或者取样测含水率。七、思考题l、为何不能随意将平衡锥放入土中？2、放锥后土面发生什么样的变化？注：测定粘性土液限的另一种方法是蝶式仪法,美国、加拿大等国广为采用。两种方法测同一土样的液限时,所得结果是不同的。研究表明,蝶式仪所测液限值（wLC）大于锥式仪所测液限值(wLv),锥入土深度为17mm时的土的含水量相当于蝶式仪所测土的液限值。两者之间关系一般可表示为wLc=(wLv-0.5)/0.7。蝶式仪测定粘性土液限法可参阅我国土工试验标准及规程。第二节滚搓法塑限试验一、试验目的测定土的塑限，并与液限试验和含水率试验结合，用来计算土的塑性指数和液性指数，为粘性土的分类以和估算地基承载力提供依据。二、基本原理土的塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水率。塑限的测定方法主要根据土处于塑态时可塑成任意形状也不产生裂纹,处于固态时很难搓成任意形状,若勉强搓成时,土面要发生裂纹或断折等现象,这两种物理状态特征作为塑态和固态的界限。当粘性土搓成直径为3mm粗细的土条表面开始出现裂纹时的含水率，即为土的塑限。三、仪器设备1、铝盒、调土刀、调土杯、滴瓶；2、毛玻璃板：约300mm×200mm；3、磁钵及橡皮头研棒；4、天平：最小分度值0.01g；5、筛：孔径0.5mm；6、烘箱、干燥器、电热吹风器；7、卡尺：分度值0.02mm。四、操作步骤1、制备土样按液限试验制备试样，但加的水分要少，使土团不沾手。2、搓条取一小块试样在手中揉捏至不沾手，用手指捏成椭球形，置于毛玻璃板上，用手掌轻轻滚搓，手掌用力要均匀，土条长度不能超过手掌宽度，土条不能出现空心现象。当土条被搓至直径为3mm,且产生裂纹并开始断裂时，此时的含水率恰为塑限。若土条被搓至3mm仍未产生裂纹，表示该试样含水率高于塑限，应将土条重新揉捏，再滚搓。若土条直径大于3mm就断裂，表示其含水率低于塑限，应弃去，重新取土样揉捏滚搓，直至达到标准为止。取直径3mm且有裂纹的土条3～5g，放入铝盒内，随即盖上盒盖，避免水分蒸发。3、测塑限含水率将放在铝盒中的土条称重，烘干后再称干土的质量。计算含水率，准确至0.1%。五、成果整理1、计算土的塑限，方法参见第二章含水率的计算方法。2、本试验须做两次平行测定，并取其算术平均值，其平行测定允许误差值:当w10%时为1%；当w≥40%时为2%。3、用测得的液限与塑限值计算塑性指数，并按塑性指数分类定出土名。应用测得的液限、塑限、天然含水率计算液性指数，并评价土所处的稠度状态。4、填写试验报告。六、注意事项1、滚搓土条时，必须用力均匀，以手掌轻压，不得作无压滚动；应防止土条产生空心现象，滚搓前土团必须经过充分的揉捏。2、土条须在数处同时产生裂纹始达塑限；如仅有一条裂纹，可能是用力不均所致，产生的裂纹必须呈螺纹状。七、思考题1、为什么搓条规定为3mm粗细？为什么滚搓到规定状态即认为达到塑限？2、如土样含水率大于塑限而需吹风时，为什么不能向试样中加土以减小含水率？第三节液塑限联合测定试验一、试验目的测定粘性土的液限和塑限，并由此计算塑性指数和液性指数，进行粘性土的定名及判断粘性土的软弱程度。二、基本原理液、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度,并绘制其关系直线图,在图上查得圆锥下沉深度为10mm(或17mm)所对应的含水率即为液限,查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率即为塑限。联合液塑限仪法的优点是可以减少人为误差，免去搓条的环节。缺点是要测定三个不同的含水率，还要画图求液限和塑限，时间并不节省。此法为我国独创。本试验适用于粒径小于0.5mm，以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。二、仪器设备1、联合液塑限测定仪(图3-2)；锥质量为76g，锥角为30º，读数显示形式为光电式；2、其他设备与测液限同。三、操作步骤1、制备土样：按液限试验制备土样的要求，取代表性土样约200g,分别放在三个调土皿中，加纯水调制成三种不同含水率的土膏，并盖上湿布，静置12h以上。三种不同含水率分别控制圆锥入土深度大致在3～4mm、7～9mm、15～17mm。2、装土进杯：将任一含水率的调土皿中的土膏用调土刀充分搅拌均匀后,填入调土杯中,填满后刮平表面；将杯放在联合测定仪的升降杯座上。3、放锥入土：在圆锥上抹一薄层凡士林,接通电源,使电磁铁吸住圆锥；调整升降座,使圆锥尖接触试样面。调节读数零点,关断电源,使圆锥失磁而自重下沉土中。约5s后,测读圆锥入土深度。旋转土杯，改变锥尖与土体接触位置，重复两次。要尽量使三个点相隔最远，得到h1，h2，h3，相互误差不得超过0.5mm。4、测含水率：取下调土杯,取锥体附近的试样不少于10g，放入称量铝合内，测定含水率。重复以上步骤,再测定另两试样的圆锥入土深度及含水率。5、填写试验报告。四、成果整理1、计算三次试验试样的含水率w及相应的圆锥平均入土深度h。2、绘制曲线：以含水率w为横坐标,以圆锥入土深度h为纵坐标,在双对数坐标纸上绘制w-h关系曲线,三点应在一直线上。当三点不在一直线上时,将高含水率的点与其余两点连成直线,并在入土深度为2mm处查得相应两个含水率。当两个含水率差值小于2％时,应以该两点含水率的平均值与高含水率的点连成一直线，作为关系图3－2联合液塑限测定仪图3-3锥入深度与含水率关系图A线—三点在同一直线上B线—三点不在同一直线上直线(图3-3)，否则应重做试验。3、确定液、塑限：在w-h关系图上查得入土深度为10mm所对应的含水率为10mm液限（即习惯的锥式仪液限）,查得深度为2mm所对应的含水率为塑限,取值以百分数表示，准确至0.1%。4、用测得的液限、塑限、天然含水率，计算土的塑性指数，液性指数，并进行土的定名，评价土所处的稠度状态。五、注意事项1、对于较干的土样，应先充分揉搓、搅拌。2、每次提起锥杆时都要擦拭锥头，涂少许凡士林。3、接通电源打开开关后，应注意数码显示是否为零。六、思考题1、土的液限、塑限物理意义是什么？2、液、塑限联合测定仪法有哪些优缺点？