土工实验报告.docx
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土工实验报告
二密度试验
2.1基本原理：
土（体）的密度是指土的单位体积的质量，单位是g/cm3或kg/m3，土的密度可分为天然密度（湿密度）和干密度两种。
2.2试验方法及适用围
⑴环刀法：
一般适用于原状样中的细粒土，未受扰动的砂土，以及形状规则的土体。
⑵蜡封法：
适用于具有不规则形状的易碎裂的难以切割的土体。
⑶灌砂法，灌水法：
用于对粗粒土密度的测试，主要用于施工现场的测试。
2.3仪器设备
⑴环刀法：
环刀，天平，切土刀，钢丝锯，凡士林等
⑵蜡封法：
架盘天平（最大称量500克，感量0.01克），蜡，烧杯，细线，针，切土刀等
⑶灌水法：
台称（最大称量20千克，感量1克，最大称量50千克，感量5克），水平尺，铁铲，塑料薄膜，盛水桶，装土器具等
2.4试验步骤（环刀法）
⑴称量所使用环刀的质量和体积。
⑵取待测试的土样，整平其两端，在环刀壁均匀地涂上一薄层凡士林，然后将环刀刀口向下放在土样上。
⑶将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀向下压，边压边削，至土样露出环刀为止，将两端余土削平修平，并取剩余代表土样测定含水率。
⑷擦干环刀外壁，称量环刀和土的总质量。
⑸计算ρ0=m/vρd=ρ0/（1+0.01w）
⑹本试验需进行两次平行测定，其平行差值应不大于0.03g/cm3，否则应重新测定，取两次的平均值作为该土样的密度值。
实验数据的计算过程
环刀号：
315环刀质量：
42.92g环刀＋土重：
160.98g
环刀体积60cm3密度：
（160.98g－42.92g）／60cm＝1.97g／cm3
环刀号：
280环刀质量：
42.91g环刀＋土重：
164.19g
环刀体积60cm3密度：
（164.19g－42.91g）／60cm＝2.02g／cm3
平均密度：
（1.97+2.02）／2=1.995g/cm3
指标应用：
（1）密度是土的基本物理指标之一，可用来计算土的干密度，孔隙比指标等。
（2）用来计算土的自重应力。
（3）用来计算地基稳定性和地基承载力。
三比重试验（土颗粒）
3.1基本原理
土颗粒的比重是指土颗粒在105-110℃下烘干至恒重时的质量与同体积4℃时纯水质量的比值。
它是一个比值，没有单位。
3.2试验方法和适用围
⑴.比重瓶法。
适用于颗粒粒径小于5mm的土颗粒
⑵.虹吸筒法。
适用于颗粒粒径大于5mm的土颗粒
⑶.浮称法。
适用于颗粒粒径等于5mm的土颗粒
3.3仪器设备
⑴.比重瓶法:
比重瓶（50，100）天平（最大称量200克，感量0.001克）恒温水槽电炉温度计（0-50℃，最小刻度0.5）
⑵.虹吸筒法：
虹吸筒（含虹吸管和虹吸筒）天平（最大称量1000克，感量0.1克）量筒（大于50ml）
⑶.浮称法：
铁丝框盛水容器浮称天平（最大称量2000克，感量0.5克）
3.4试验步骤
㈠比重瓶法
①将比重瓶洗净，和待测土颗粒一起放入烘箱中烘干，然后置于干燥器，冷却后称比重瓶的质量（空瓶）。
②称取烘干土样装入比重瓶，称试样和瓶的总质量。
100ml比重瓶装入约15克烘干土，50ml比重瓶装入约10克烘干土
③向比重瓶注入半瓶纯水，摇动比重瓶，然后放在带有细砂的电炉上煮沸，粘性土，粉土沸腾时间不小于1小时，砂土沸腾时间不小于30分钟。
④将煮沸冷却的纯水注入已煮好的比重瓶，要求将瓶塞插入后要有多余的水分能从瓶塞的毛细管中溢出。
然后将比重瓶放入恒温水槽，直至水温稳定为止。
当比重瓶中上部悬液澄清时，取出比重瓶，擦干瓶的外壁，称量比重瓶，水，和试样的总质量，并测定瓶的水温。
⑤查表找出该水温下装满水的瓶的质量。
6计算：
Gs=md/（mbw+md-mbws）*Git
Gs:
土颗粒的比重md:
干土的质量（克）
Git：
某温度时纯水或中性液体的比重（可查表）
mbw：
注满水时瓶的质量（克）
mbws：
试验结束时比重瓶，土和水的总质量（克）
实验数据及计算过程
比重瓶号
128
温度
（1）
23
液体比重
（2）
1
比重瓶质量（g）
（3）
23.820
瓶＋干土质量（g）
（4）
33.488
干土质量（g）
（5）
（4）－（3）
9.668
瓶＋满瓶液体质量（g）
（6）
74.019
瓶＋液体＋土总质量（g）
（7）
80.135
与干土同体积液体的质量（g）
（8）
（5）＋（6）－（7）
3.552
土的比重
（9）
（5）／（5）＊
（2）
2.722
3.5注意事项：
①试样中所使用的纯水要煮沸以除去水中所含气体。
②如果土中含有盐分，要用中性液体代替纯水。
③比重瓶煮沸冷却后家纯水时要缓慢，插入瓶塞时也要缓慢。
④粗颗粒做比重时要先做饱和晾干，不能直接将烘干的土颗粒放入虹吸筒中。
3.6指标应用：
比重用于计算其它指标。
四．界限含水率试验
4.1基本原理：
①试验中的界限划分。
将土具有最小强度时的含水率作为液体和塑性体之间的界限值，称为液限（Wl），它是细粒土呈可塑状态的上限含水率。
当土中含水率继续减小，土就变成有脆性，区分塑性和脆性的界限含水率称为塑限（Wp），它是细粒土呈可塑状态的下限含水率。
饱和粘性土逐步干燥，土体积逐渐减缩，当土体不再收缩时的含水率称为缩限（WS）。
②含水率（W）与液限（Wl），塑限（Wp）之间的关系：
Ip（塑性指数）=Wl-Wp
Il（液性指数）=（W-Wp）/Ip
③工程上常根据塑性指数（Ip）对细粒土进行分类，根据液性指数（Il）确定土的状态。
4.2试验方法和适用围：
①液塑限试验方法：
光电（数显）液塑限联合测定法，碟式液限仪法，塑限搓条法。
该方法主要针对的是细粒土。
②缩限试验方法：
采用收缩皿法测定缩限。
该方法适用于细粒土。
4.3仪器设备：
①液限：
光电（数显）液塑限联合测定仪，碟市仪，装土杯，调土刀，电子天平，铝盒，烘箱等
②塑限：
毛玻璃板，游标卡尺
③缩限：
收缩皿，天平，蜡，烧杯，细线，针，卡尺等
4.4试验步骤：
㈠液限（光电联合测定法）
①将待测的细粒土粉碎，过0.5mm细筛，取筛下土200克用纯水调制成膏状，静置过夜，以确保试样含水均匀。
②充分调匀试样，密实地将试样填入试样杯中（试样中不得有孔隙），并刮平试样杯表面。
③放试样杯于液限测定仪的平台上，在圆锥仪的锥尖上抹一薄层凡士林，接通电源，使磁铁吸住圆锥仪。
④调节零点，使圆锥仪锥尖逐渐接触试样表面，指示灯亮时表示锥尖仪接触试样表面，按下测试健，5秒后测读圆锥下沉深度，取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附件试样不少于10克放入盒测定含水率。
⑤将全部试样再加水或吹干并调均匀，重复②-④步骤，液塑限联合测定至少要测定3个不同的深度及对应的含水率，经验表明，圆锥入土深度在4-5mm，9-11mm，16-18mm时效果较好。
㈡塑限
①取0.5mm筛下土100克，加纯水拌匀，湿润过夜。
②将制备好的试样房在手中，揉捏至不沾手，再捏扁，当出现裂缝时，表示其含水率接近塑限。
③将试样捏成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，要均匀用力，土条不得有空心，土条长度不宜大于手掌宽带。
④当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率已达到塑限含水率，取3-5克测定其含水率。
4.5计算与制图：
①以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线，三点应在一条直线上。
如果不再一条线上，应分别以最高含水率为起始点，分别引两条通过其余两点的直线，该二直线在下沉深度为2mm处查得的含水率的差值应不大于2%，以此二含水率的平均值与最高含水率的点连线作为最终直线。
②在双坐标纸上查圆锥下沉17mm10mm2mm对应的含水率就是17mm液限10mm液限和塑限
③液限塑限含水率的计算方法与天然含水率的计算方法一样。
实验数据及计算过程
1.下沉深度1:
5.0mm铝盒号：
278铝盒质量：
11.43g铝盒＋湿土重：
24.66g铝盒＋干土重：
21.82g含水率：
27.33%
2.下沉深度2:
7.4mm铝盒号：
145铝盒质量：
11.43g铝盒＋湿土重：
23.56g铝盒＋干土重：
20.87g含水率：
28.50%
3.下沉深度3:
10.7mm铝盒号：
129铝盒质量：
11.39g铝盒＋湿土重：
26.39g铝盒＋干土重：
22.78g含水率：
31.69%
制图及实验成果
由图可知wp＝22.5%
17mm液限wl＝35%
10mm液限wl＝30%
Ip=wl-wp=35%-22.5%=12.5%
IL=（w-wp）/Ip=（0.23145-0.225）/0.125=0.0516
所以该为粉质粘土，处于硬塑状态。
4.6指标应用：
主要用于细粒土的定名分类，细粒土的状态划分，以及用来评价土的承载力。
五颗粒分析试验
5.1基本原理：
①颗粒分析是测定土中粒组及各粒组干土质量占该土总质量百分数的方法，目的是通过分析借以了解颗粒大小分布情况，提供土的分类依据，判断土的过程性质及建材选料之用。
②粒组划分：
a:
漂石组（块石组）和卵石组（碎石组）统称巨粒组
b:
砾石组（圆砾，角砾）和砂粒组统称粗粒组
c:
粉粒，粘粒和胶粒统称细粒组
5.2试验方法和适用围：
颗粒分析方法的分类：
①筛析法：
用于粗粒组及其以上粒组的分析。
②物理分析法：
用于细粒土的分析，包括密度计法和移液管法。
试样中如果粗细颗粒兼有，那么就应该采用联合测定法。
即土中粗粒组以上的土颗粒用筛析法，细粒组的土颗粒用密度计法或移液管法
5.3仪器设备：
①粗筛：
孔径分别是60mm40mm20mm10mm5mm2mm
②细筛：
孔径分别是2mm0.1mm0.5mm0.25mm0.075mm
③天平：
最大称量5000克最小分度1克
最大称量1000克最小分度0.1克
最大称量200克最小分度0.01克
④甲种比重计⑤量筒（容量1000ml径60mm）⑥搅拌器⑦温度计⑧秒表
⑨烧杯（500ml）⑩电炉
5.4试验步骤：
㈠筛析法
根据颗粒粒径的大小确定称取试样的质量.
最大试样粒径（mm）称取试样的质量（g）
<2100-300
<10300-1000
<201000-2000
<402000-4000
<604000
②将试样通过2mm的粗筛，称取筛上和筛下的质量，当筛下的质小于总质量的10%时，不做细筛分析，筛上质量小于总质量的10%时，不做粗筛的分析。
③将筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中筛析。
细筛宜置于振筛机上振筛，振动时间宜10-15分钟，然后称取各级晒上土的质量，并填写到记录表中。
实践表明：
筛前试样的总质量和筛后的总质量会有出入，以不大于1%为宜。
㈡含细粒土的砂土分析
①按粒径大小称取试样的质量，然后置于盛水容器中充分搅拌，使试样中粗细颗粒完全分开。
②将试样悬液过2mm的筛，筛上烘干至恒重，然后按粗颗粒筛析要求进行分析。
筛下的悬液用带橡皮头的研杆研磨，再过0.075mm的细筛，并将筛上的试样烘干至恒重，再将烘干土过0.25mm0.10mm的细筛。
并称重记录。
③当粒径小于0.075mm的质量大于总质量的10%时应作密度计法或移液管法的分析。
㈢密度计法
①称取一定质量的试样（30克）干土倒入烧瓶中，注入200ml的纯水，浸泡过夜。
②将烧瓶置于铺有细砂的电炉上煮沸（砂土不少于30分钟，粘性土不少于一小时），冷却后将煮沸的悬液通过0.075mm的细筛移入1000ml的量筒中，筛上的土用橡皮头研散，再加水冲洗，筛上的部分烘干至恒重，过筛称重并记录，多次冲洗后量筒中的悬液不得超过1000ml的刻度线。
③想量筒中加入4%的六偏磷酸钠（分散剂）10ml，再向量筒中注入纯水直至1000ml的刻度线。
④用搅拌器沿悬液深度上下搅动1分钟，取出搅拌器，立即开动秒表，将密度计放入悬液中，依次测定0.5，1，2，5，15，30，60，120，1400分钟的密度计的读数。
每次读数均应提前10-20秒将密度计放入悬液中，读数时，密度计的浮泡应处于量筒的中心，不得贴近量筒的壁。
⑤读数时，视线应与弯液面的上缘对齐。
甲种密度计应准确至0.5，每次读完后应将密度计取出，并放入装有纯水的量筒中，每次读数时还应该测定悬液的温度。
另外，放入或取出密度计时应小心，不得扰动悬液，以免影响颗粒的沉降。
5.5计算与成果整理：
①小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比
x=ma/mb
x:
小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比
ma:
小于某粒径的试样质量（克）
mb:
试样总质量（克）
该公式适用于任何土类。
2x=100/md*CG*（R+mT+n-CD）
x:
小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比
md:
试样干土质量（克）
CG:
土粒标准校正值。
R:
甲种密度计读数。
mT:
悬液温度校正值。
n:
弯液面校正值。
CD:
分散剂校正值。
说明：
该公式用于细粒土分析中密度计法的计算。
3颗粒粒径的计算：
d=k*（L/t）0.5
d:
试样颗粒粒径（mm）
k:
粒径计算系数
L:
某一时间土颗粒的沉降距离（cm）
L=a-b*R其中a,b是常数，比重计的说明书上均有注明。
T:
沉降时间（秒）
4不均匀系数
Cu=d60/d10
d60:
限制粒径，它是颗粒大小分布曲线上的某一粒径，小于该粒径的土粒质量占试样总质量的60%。
d10:
有效粒径，它是颗粒大小分布曲线上的某一粒径，小于该粒径的土粒质量占试样总质量的10%。
5曲率系数：
cc=d30*d30/d60/d10
d30:
颗粒粒径，它是颗粒大小分布曲线上的某一粒径，小于该粒径的土粒质量占试样总质量的30%。
Cu越大，颗粒分布曲线越平缓，土粒大小分布围越广，土粒不均匀，土的级配就好；反之则反。
一般认为Cu<5为均粒土，Cu>10为级配良好土，cc=1-3反映曲线没有突变。
所以规规定：
Cu>=5且cc=1-3为土粒不均匀，级配良好土
Cu<5或cc≠1-3为土粒均匀，级配不良土
⑥画图：
以颗粒粒径的对数为横坐标，以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，画颗粒分析曲线图。
颗粒粒径mm
<0.074
0.25-0.074
0.5-0.025
2-0.5
5-2
10-5
20-10
>20
粒组质量g
5
55
215
310
550
480
370
15
质量百分数％
0.25
2,75
10.75
15.50
27.50
24.00
18.50
0.75
颗粒分析曲线图（筛析法）
由上图可知：
d60=5.5mm,d10=0.4mm,d30=2.1mm
∴Cu=d60/d10=5.5/0.4=13.75Cc=2.1*2.1/5.5/0.4=2.00
由于Cu>5,Cc在1～3之间，所以，该砂的级配是良好的。
密度计法；总土重30g，各粒径土重如下表（g）
>20mm
20-10mm
10-5mm
5-2mm
2-0.5mm
0.5-0.25mm
0.25-0.075mm
<0.075mm
4.63
25.37
密度计法颗分干土重：
25.37g比重计编号：
a=21.29,b=0.287
mT=-2.0cD=0.4n=0cG=0.985K=0.1183
甲种比重计颗分计算
下沉时间
悬液温度℃
比重计读数R
土粒落距L（cm）
粒径d（mm）
小于某孔径的总土质量百分数％
1
10.0
26.5
13.6845
0.05650
93.6
5
10.0
11.0
18.133
0.02908
33.4
30
10.0
5.3
19.7689
0.01240
11.3
60
10.0
4.4
20.0272
0.00882
7.8
150
10.0
3.7
20.2281
0.00561
5.0
颗粒分析结果
粒径（mm）
>20
20～10
10～5
5～2
2～0.5
0.5～0.25
0.25～0.075
0.075～0.005
<0.005
含量％
15.4
80.5
4
注：
<0.05mm含量76.1%<0.01含量8.5%<0.002含量2.9%<0.02含量21.5%
注意事项：
①对于盐渍土，或者含盐份较多的土，沿海地带上取来的土做颗粒分析时一定要注意洗盐。
②土中含盐的判断：
一，K20>1000us/cm;二，目测法取3克风干样加纯水25ml煮沸放置过夜，如有凝聚现象时说明土中含盐
③洗盐的方法：
1.用纯水多次冲洗2.k20<1000us/cm或加5%AgNO3，5%酸性BacL2无白色沉淀产生。
5.6指标应用：
①对土进行分类和定名
②估算土的透水性。
③用于土的液化计算。
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