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土力学试验指导书

1概述

土工试验包括的内容很多，本讲义主要介绍室内试验的一部分；{建筑地基基础设计规范》GBJ7—89规定的试验项目为：

一、粘性土：颗粒分析，天然密度，天然含水率、比重、可塑性及抗剪强度。

二、砂土：颗粒分析，天然密度，天然含水率，比重及自然休止角。

三、碎石土：必要时可作颗粒分析。对含粘性土较多的碎石土，宜测定天然土的天然含水量和可塑发生。必要时，可作现场大体积密度试验。

四、岩石：必要时，应测定饱和状态的无侧限抗压强度。

土木工程，教学大纲规定的试验项目为：天然密度，天然含水量，流塑限试验，压缩试验和抗剪强度试验。

本试验指导书按《土工试验方法标准》编写，试验最后结果为SI单位。

2密度试验

密度试验的目的是测定土的单位体积的质量（称为密度），以便了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理力学指标和设计之用。对一般粘牲土，多采用环刀法，即用一定体积的环刀切土，然后称重，得出环刀内土的体积和质量即可算出土的密度。如果土样易碎裂，难以切削，可改用蜡封法。现场条件下，对粗颗粒土，可用灌砂法或灌水法。

环刀法

1．仪器设备

（1）环刀，内径61.8mm和79.8mm，高度20mm。（体积分别为60cm3和100cm3

（2）天平：称量500g，最小分度值0.18或称量200g，最小分度值0.018。

（3）其它：修土刀、刮刀、凡士林油等。

2．操作步骤

（1）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在土样上。

（2）用修土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下压，边压边削，到土样伸出环刀为止。

（3）用刮土刀仔细刮平两端余土，注意刮平时不得使土样扰动或压密。

（4）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量，准确至0.01g。

（5）按下式计算土的密度

——土的密度（）

——环刀加土的质量（g）

V——环刀体积（cm3）

3．试验记录与计算

测量时，为了减小误差，要求测两次，且两次平行测定的允许值，不得超过0.03g/cm3

密度试验

（环刀法）

工程编号：试验者：

钻孔编号：计算者：

试样说明：校核者：

试验

日期

土样

编号

环刀

号码

环刀质量

（g）

环刀+土

质量（g）

环刀体积

（cm3）

湿土质量（g）

试样密度

（g/cm3）

m0

m0+m

V

m

结果分析：

附：

1．当土样坚硬、易碎或含有粗颗不易修成很规则形状，采用环刀法有困难时，一般采有蜡封法——将要测定密度的土样，称出质量后浸入刚熔化的石蜡中，使试样表面包上一层蜡膜，分别称量蜡加土在空气及水中的质量，已知蜡的密度，通过简单的计算便可求得土的密度。也可采用水银排出法一将土样称量后，压入盛满水银的器皿中，根据排出水银体积便可换算求得土的密度。

2．在野外现场遇到砂或砂卵石不能取原状土样的，一般可采用灌砂法进行现场密度测定—在测定地点挖一小坑，称量挖出来的砂卵石质量，然后将事先率定（知道质量和体积关系）的风干标准砂轻轻倒入小坑，根据倒入砂的质量可以计算出坑的体积，从而计算出砂卵石的密度。

思考题

1．测定土的密度方法有哪几种，各适用于什么情况?

2．测定密度用的环刀直径和高度比过大过小对密度测定会产生什么影响?

3含水率试验

土的含水率是指土在100—105℃下烘到质量恒定时所失去的水分质量和达到恒定后干土质量的比值，以百分数表示。在实验室通常用烘干法测定土的含水率——

1．仪器设备

（1）烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持在是100—105℃的其它能源烘箱。

（2）天平：称量100g，最小分度值0.01g。

（3）其它：称量盒、干燥器（内有硅胶或氯化钙作为干燥剂）等。

2．试验步骤

（1）取代表性土样15—30g，放入称量盒内，立即盖好盒盖。

（2）放天平上称量，准确至0.01g。

（3）揭开盒盖，套在盒底，放入烘箱，在温度100—150℃下烘至质量恒定。

（4）将烘干后的土祥和盒从烘箱中取出，盖好盒盖收入干燥器内冷却至室温，称干土质量（准确至0.01g）。

（5）按下式计算含水量

式中：w——含水率（%）