土力学试验指导书

1一、含水量试验（一）试验仪器设备1．烘箱：能控制温度为105~110℃。2．天平：精度为0.01g。3．称量合（铝土合）：合盖和合体有相同的编号。（二）试验步骤1．取有代表性试样，粘性土为15~20g，砂性土、有机质土为50g，放入称量合内，盖上合盖，称湿土+称量合质量（m0）；2．打开合盖，将合置于烘箱内，在105~110℃的恒温下烘干。烘干时间对粘性土不得少于8h，对砂性土不得少于6h。对含有机质超过5%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘干；3．将称量合从烘箱中取出，盖上合盖，放入干燥容器内冷却至室温，称干土+称量合质量（md）。(三)含水量计算试样的含水量计算，按下式计算，精确至0.1%，mmmmdd00（1—1）式中，m—称量合的质量。含水量试验应进行两次平行测定，两次测定的差值，当含水量小于40%时不得大于1%；当含水量等于、大于40%时不得大于2%。取两次测值的平均值。2二、密度试验测定土的密度方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法，环刀法适用于粘土，蜡封法适用于和形状不规则的坚硬土，灌水法和灌砂法适用于现场测定原状砂和砾质土的密度。这里只介绍环刀法。（一）试验仪器设备1．环刀：内径为61.8±0.15mm和79.8±0.15mm，高度为20±0.016mm。2．天平：称量500g，感量0.1g；称量200g，感量0.01g。（二）试验步骤1．试样切取。根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，用钢丝锯整平环刀两端土样，擦净环刀外壁。2．称环刀和土的总质量，并取余土测定含水量。(三)密度计算试样的密度按下式计算：Vm00（2—1）试样的干密度按下式计算：101d（2—2）式（1）、（2）中，m0—湿土的质量（g）；V—土的体积(cm3)；ρ0—土的湿密度(g/cm3)；ρd—土的干密度（g/cm3）ω1—土的含水量。环刀法密度试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次测值的平均值。3三、颗粒分析试验土的颗粒分析方法有筛析法、密度计法和移液管法。筛析法适用于颗粒直径小于、等于60mm，大于0.078mm的土；密度计法适用于颗粒直径小于0.075mm的土；移液管法适用于颗粒直径小于0.074mm的土。这里只介绍密度计法。（一）试验仪器设备1．土壤密度计：（1）甲种土壤密度计：刻度为-5°~50°，最小分度值为0.5°。（2）乙种土壤密度计（20℃/20℃）：刻度为0.995~1.020，最小分度值为0.0002。2．量筒：容积为1000ml，内径为60mm，高度为350±10mm，刻度为0~1000ml。3．洗筛漏斗：上口直径大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。4．天平：称量1000g，感量0.1g，称量200g，感量0.01g。5．温度计：刻度为0~50℃，精度为0.5℃。6．煮沸设备：附冷凝管装置。7．搅拌器：底板直径为50mm，孔径为3mm。8．锥形瓶：容积为500ml。（二）试验步骤1．密度计法颗粒分析试验的试样，宜采用风干试样。当试样中易溶盐会计师大于0.5%，应洗盐。2．取代表性试样200~300g，风干并测定试样的风干含水量。3．称风干试样30g倒入锥形瓶，注入纯水200ml，浸泡过夜。4．将浸泡过夜的悬液煮沸，煮沸时间宜为40min，冷却后过0.075mm筛，把留在筛上的试样用水冲洗入蒸发皿内，倒去清水，烘干，称烘干试样质量，并对试样进行筛分析。5．将过筛后的悬液倒塌入量筒，将纯水注入量筒，加入4%浓度的六偏磷酸钠10ml，再注入纯水至1000ml。6．用搅拌器沿悬液深度上下搅拌15次，时间为1min。取出搅拌器，立即开动秒表，将密度计放入县液中，测计1，2，5，15，30，60，240和1440min时密度计读数。7．密度计读数均以弯液面上缘为准。甲种密度计应精确至0.5°，乙种密度计应精确至0.0002。每次读数后，应取出密度计放入盛有纯水的量筒中，并应测定相应的县液温度，精确至0.5℃。(三)计算1．颗粒的百分含量小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，按下式计算：1）甲种密度计：4)(100FmGdRTRCmX（3—1）式中：CG—比重校正系数，查附表2；Rm—密度计读数；RF—分散剂校正值；T—温度校正值，查附表1。2）乙种密度计：20]'')1'[('100wFmGsRTRCmX（3—2）式中：C’G—比重校正系数，查附表2；R’m—密度计读数；R’F—分散剂校正值；T’—温度校正值，查附表1；Ρw20—温度20时水的密度（g/cm3），查有关物理手册。2．土颗粒的粒径土颗粒的粒径按下式计算：tLgGGdWWTS4)(180（3—3）式中：d—试样颗粒粒径（mm）；η—纯净水的动力粘滞系数（10-6kPaS）；Gs—土颗粒比重；GwT—水的比重ρw4—温度4℃水的密度（g/cm3）；L—某一时间内土粒沉降距离（cm）；T—沉降时间（s）；g—重力加速度（cm/s2）。5附表1温度校正值悬液温度（℃）甲种土壤密度计温度校正值（T）乙种土壤密度计温度校正值（T）悬液温度（℃）甲种土壤密度计温度校正值（T）乙种土壤密度计温度校正值（T）10.0-2.0-0.001220.00.0+0.000010.5-1.9-0.001220.5+0.1+0.000111.0-1.9-0.001221.0+0.3+0.000211.5-1.8-0.001121.5+0.5+0.000312.0-1.8-0.001122.0+0.6+0.000412.5-1.7-0.001022.5+0.8+0.000513.0-1.6-0.001023.0+0.9+0.000613.5-1.5-0.000923.5+1.1+0.000714.0-1.4-0.000924.0+1.3+0.000814.5-1.3-0.000824.5+1.5+0.000915.0-1.2-0.000825.0+1.7+0.001015.5-1.1-0.000725.5+1.9+0.001116.0-1.0-0.000626.0+2.1+0.001316.5-0.9-0.000626.5+2.2+0.001417.0-0.8-0.000527.0+2.5+0.001517.5-0.7-0.000427.5+2.6+0.001618.0-0.5-0.000328.0+2.9+0.001818.5-0.4-0.000328.5+3.1+0.001919.0-0.3-0.000229.0+3.3+0.002119.5-0.1-0.000129.5+3.5+0.002220.0-0.0-0.000030.0+3.7+0.00236附表2土粒比重校正值土粒比重比重校正值甲重土壤密度计（CG）乙重土壤密度计（'GC）2.501.0381.6662.521.0321.6582.541.0271.6492.561.0221.6412.581.0171.6322.601.0121.6252.621.0071.6172.641.0021.6092.660.9981.6032.680.9931.5952.700.9891.5882.720.9851.5812.740.9811.5752.760.9771.5682.780.9731.5622.800.9691.5562.820.9651.5492.840.9611.5432.860.9581.5382.880.9541.5327四、液、塑限试验4—1液限试验本试验方法适用于颗粒直径小于0.5mm，以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。（一）试验仪器设备1．锥式流限仪：锥质量为76g，锥角为30°高25mm，距锥尖10mm处刻有环状刻度。2．天平：称量200g，感量0.01g。3．秒表一只。4．铝盒2只。（二）试验步骤1．液限测定法采用天然含水量试样和风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，就过0.5mm的筛。2．取0.5mm筛下的代表性试样200g，分成三份，放入盛土皿中，加不同数量的纯水，制成不同稠度的试样。将试样调匀，盖上湿布，湿润过夜。3．将制备的试样搅拌均匀，填入试样杯中，对较干的试样应充分搓揉，密实填入试样杯中，填满后刮平试样表面。4．将试样杯放在流限仪的底座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，使圆锥尖接触试样面，松开手指使圆锥在自重下沉入试样，同时开动秒表，经15s后观测圆锥下沉深度，若下沉深度小于（或大于）10mm，则表示土中的含水量小于（或大于）土的液限，取出试，从新调节土的含水量，然后重复步骤3、4，直到下沉深度为10mm，这时取部分试样测定含水量即得土的液限含水量。(三)液限含水量计算液限含水量含水量按下式计算，计算至0.1%：1000mmmmddL(4—1)图4-1液限仪示意图84—2塑限试验本试验方法适用于颗粒直径小于0.5mm，以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。这里介绍手搓法测定土的塑限含水量。（一）试验仪器设备1．天平：称量200g，感量0.01g。2．毛玻璃一块。3．铝盒2只。（二）试验步骤1．按液限测定的方法制备土样。2．将试样取出一小块在手中揉捏，至不沾手为止，再用两手心搓成椭圆状；然后将土样放在毛玻璃板上并用手掌轻轻搓滚，搓滚时要均匀施力，不能过猛，也不允许进行无压力的滚动，而且土条在搓滚过程中不因产生空心现象。3．若或未达到3mm就产生横向裂缝和断裂现象，则表示土中的含水量大于（或小于）土的塑限，应从新调节土的含水量，然后重复步骤2、3，直至土条搓滚至3mm发生横向裂缝和断裂现象，其相应的含水量即为土的塑限含水量。4．将合符标准的断裂土条立即装入铝盒中，盖紧盒盖，继续搓滚，使土条的质量累计3~5g左右为止。然后测定土的含水量。(三)计算1．塑限含水量按下式计算，计算至0.1%：1000ddpmmm（4—2）2．塑性指数按下式计算：PLPI（4—3）图4-2塑限试验示意图9附液、塑限联合测定法本试验方法适用于颗粒直径小于0.5mm以及有机质含量小于试样总质量5%的土。（一）试验仪器设备1．液、塑性联合测定仪：锥质量为76g，锥角为30°读数显示形式宜采用光电式、游标式、百分比式。2．天平：称量200g，感量0.01g。（二）试验步骤1．液、塑限联合测定法采用天然含水量试样和风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，就过0.5mm的筛。2．取0.5mm筛下的代表性试样200g，分成三份，放入盛土皿中，加不同数量的纯水，制成不同稠度的试样。试样的含水量宜分别接近液限、塑限和二者的中间状态。将试样调匀，盖上湿布。湿润过夜。3．将制备的试样搅拌均匀，填入试样杯中，对较干的试样应充分搓揉，密实填入试样杯中，填满后刮平试样表面。4．将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。5．调节零点，调整升降座，使圆锥尖接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经5s后测读圆锥下沉深度，取出试样杯，取部分试样测定含水量。6．以相同的步骤分别测定3个试样的圆锥下沉的深度和含水量。7．以含水量为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线，三点应在一条直线上。当三点不在一条直线上时，通过高含水量的点与其余两点连成两条直线，在下沉深度2mm处查得相应的两个含水量，当两个含水量的差值小于2%时，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连一直线。当两个含水量的差值大于、等于2%时，应重做试验。8．在含水量与圆锥下沉深度的关系图上，查得下沉深度为17mm所对应的含水量为液限，查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限，取值至整数。(三)计算1．含水量按下式计算，计算至0.1%：图4—3液、塑性联合测定仪101000mmmmddi（4—4）2．塑性指数按下式计算：PLPI（4—5）11五