1、一、密度試驗(yàn)(環(huán)刀法)（一）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定土的濕密度，以了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其它物理性質(zhì)指標(biāo)和工程設(shè)計(jì)以及控制施工質(zhì)量之用。（二）試驗(yàn)原理土的濕密度是指土的單位體積質(zhì)量，是土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，其單位為g/cm3。環(huán)刀法是采用一定體積環(huán)刀切取土樣并稱土質(zhì)量的方法，環(huán)刀內(nèi)土的質(zhì)量與體積之比即為土的密度。密度試驗(yàn)方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。對(duì)于細(xì)粒土，宜采用環(huán)刀法；對(duì)于易碎裂、難以切削的土，可用蠟封法；對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)粗粒土，可用灌水法或灌砂法。（三）儀器設(shè)備1環(huán)刀：內(nèi)徑68cm，高23cm。2天平：稱量500g，分度值0.01g。3其它：切土刀、鋼絲鋸、凡士林等。（四）操作步

2、驟1量測(cè)環(huán)刀：取出環(huán)刀，稱出環(huán)刀的質(zhì)量，并涂一薄層凡士林。2切取土樣：將環(huán)刀的刀口向下放在土樣上，然后用切土刀將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削使土樣上端伸出環(huán)刀為止，然后將環(huán)刀兩端的余土削平。3土樣稱量：擦凈環(huán)刀外壁，稱出環(huán)刀和土的質(zhì)量。（五）試驗(yàn)注意事項(xiàng)1稱取環(huán)刀前，把土樣削平并擦凈環(huán)刀外壁；2如果使用電子天平稱重則必須預(yù)熱，稱重時(shí)精確至小數(shù)點(diǎn)后二位。（六）計(jì)算公式按下列計(jì)算土的濕密度： 式中：密度，計(jì)算至0.01g/cm； m濕土質(zhì)量，g； m1環(huán)刀加濕土質(zhì)量，g； m2環(huán)刀質(zhì)量，g； V環(huán)刀體積，cm。密度試驗(yàn)需進(jìn)行二次平行測(cè)定，其平行差值不得大于0.03g/cm

3、，取其算術(shù)平均值。密度試驗(yàn)(灌砂法)（一）試驗(yàn)?zāi)康默F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粗粒土的密度。（二）試驗(yàn)儀器1 密度測(cè)定器：由容砂瓶、灌砂漏斗和底盤組成（1-1）。灌砂漏斗高135mm、直徑165mm，尾部有孔徑為13mm的圓柱形閥門；容砂瓶容積為4L，容砂瓶和灌砂漏斗之間用螺紋接頭聯(lián)接。底盤承托灌砂漏斗和容砂瓶。1-1密度測(cè)定器2 天平：稱量10kg，最小分度值5g，稱量500g，最小分度值0.1g。（三）操作步驟：1 按規(guī)定挖好試坑尺寸，并稱試樣質(zhì)量。2 向容砂瓶?jī)?nèi)注滿砂，關(guān)閥門，稱容砂瓶，漏斗和砂的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至10g。3 將密度測(cè)定器倒置（容砂瓶向上）于挖好的坑口上，打開閥門，使砂注入試坑。在注砂過程中不應(yīng)

4、震動(dòng)。當(dāng)砂注滿試坑時(shí)關(guān)閉閥門，稱容砂瓶、漏斗和余砂的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至10g，并計(jì)算注滿試坑所用的標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量。（四）計(jì)算公式 容砂瓶的容積，應(yīng)按下式計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)砂的密度，應(yīng)按下式計(jì)算：試樣的密度，應(yīng)按下式計(jì)算：試樣的干密度，應(yīng)按下式計(jì)算，準(zhǔn)確至0.01g/cm3。試驗(yàn)二、含水率試驗(yàn)（烘干法）（一）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定土的含水率，以了解土的含水情況，是計(jì)算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度和其它物理力學(xué)性質(zhì)不可缺少的一個(gè)基本指標(biāo)。（二）試驗(yàn)原理含水率反映土的狀態(tài)，含水率的變化將使土的一系列物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)隨之而異。這種影響表現(xiàn)在各個(gè)方面，如反映在土的稠度方面，使土成為堅(jiān)硬的、可塑的或流動(dòng)的；反映在土內(nèi)水分的飽和程度

5、方面，使土成為稍濕、很濕或飽和的；反映在土的力學(xué)性質(zhì)方面，能使土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加或減小，緊密或疏松，構(gòu)成壓縮性及穩(wěn)定性的變化。測(cè)定含水率的方法有烘干法、酒精燃燒法、炒干法、微波法等等。（三）儀器設(shè)備1烘箱：采用溫度能保持在105110的電熱烘箱。2天平：稱量500g，分度值0.01g。3其它：干燥器、稱量盒等。（四）操作步驟1濕土稱量：選取具有代表性的試樣1520g，放入盒內(nèi)，立即蓋好盒蓋，稱出盒與濕土的總質(zhì)量。2烘干冷卻：打開盒蓋，放入烘箱內(nèi)，在溫度105110下烘干至恒重后，將試樣取出，蓋好盒蓋放入干燥器內(nèi)冷卻，稱出盒與干土質(zhì)量。烘干時(shí)間隨土質(zhì)不同而定，對(duì)粘質(zhì)土不少于8h；砂類土不少于6h。

6、（五）試驗(yàn)注意事項(xiàng)1剛剛烘干的土樣要等冷卻后才稱重；2稱重時(shí)精確至小數(shù)點(diǎn)后二位。（六）計(jì)算公式按下式計(jì)算土的含水率： =（ m1m2）/（ m1mo）式中：含水率，計(jì)算至0.1%mo盒質(zhì)量，g；m1盒加濕土質(zhì)量，g；m2盒加干土質(zhì)量，g；m1m2土中水質(zhì)量，g；m1mo干土質(zhì)量，g含水率試驗(yàn)需進(jìn)行二次平行試驗(yàn)，其平行差值不得大于2，取其算術(shù)平均值。酒精燃燒法酒精燃燒法是將試樣和酒精拌合，點(diǎn)燃酒精，隨著酒精的燃燒使試樣水分蒸發(fā)的方法。酒精燃燒法是快速簡(jiǎn)易且較準(zhǔn)確測(cè)定細(xì)粒土含水率的一種方法，適用于沒有烘箱或土樣較少的情況。（一）儀器設(shè)備（1）恒質(zhì)量的鋁制稱量盒；（2）稱量200g、最小分度值0.0

7、1g的天平；（3）純度95%的酒精；（4）滴管、火柴和調(diào)土刀。（二）操作步驟（1）從土樣中選取具有代表性的試樣（粘性土510g，砂性土2030g），放入稱量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋，稱盒加濕土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。（2）打開盒蓋，用滴管將酒精注入放有試樣的稱量盒內(nèi)，直至盒中出現(xiàn)自由液面為止，并使酒精在試樣中充分混合均勻。（3）將盒中酒精點(diǎn)燃，并燒至火焰自然熄滅。（4）將試樣冷卻數(shù)分鐘后，按上述方法再重復(fù)燃燒二次，當(dāng)?shù)谌位鹧嫦绾?，立即蓋上盒蓋，稱盒加干土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。（三）成果整理酒精燃燒法試驗(yàn)同樣應(yīng)對(duì)兩個(gè)試樣進(jìn)行平行測(cè)定，其含水率計(jì)算同前，含水率允許平行差值與烘干法相同。 試驗(yàn)三：界

8、限含水率試驗(yàn)（液限、塑限聯(lián)合測(cè)定法）（一）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定粘性土的液限L和塑限p，并由此計(jì)算塑性指數(shù)Ip 、液性指數(shù)IL，進(jìn)行粘性土的定名及判別粘性土的軟硬程度。（二）試驗(yàn)原理液限、塑限聯(lián)合測(cè)定法是根據(jù)圓錐儀的圓錐入土深度與其相應(yīng)的含水率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上具有線性關(guān)系的特性來進(jìn)行的。利用圓錐質(zhì)量為76g的液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)得土在不同含水率時(shí)的圓錐入土深度，并繪制其關(guān)系直線，在上查得圓錐下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)得含水率即為液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水率即為塑限。（三）試驗(yàn)設(shè)備1液塑限聯(lián)合測(cè)定儀：如圖31，有電磁吸錐、測(cè)讀裝置、升降支座等，圓錐質(zhì)量76g，錐角30°，試樣杯等；2天

9、平：稱量200g，分度值0.01g；3其它：調(diào)土刀、不銹鋼杯、凡士林、稱量盒、烘箱、干燥器等。（四）操作步驟1土樣制備：當(dāng)采用風(fēng)干土樣時(shí)，取通過0.5mm篩的代表性土樣約200g，分成三份，分別放入不銹鋼杯中，加入不同數(shù)量的水，然后按下沉深度約為45mm，911mm，1517mm范圍制備不同稠度的試樣。2裝土入杯：將制備的試樣調(diào)拌均勻，填入試樣杯中，填滿后用刮土刀刮平表面，然后將試樣杯放在聯(lián)合測(cè)定儀的升降座上。3接通電源：在圓錐儀錐尖上涂抹一薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸住圓錐。4測(cè)讀深度：調(diào)整升降座，使錐尖剛好與試樣面接觸，切斷電源使電磁鐵失磁，圓錐儀在自重下沉入試樣，經(jīng)5秒鐘后測(cè)讀圓錐下

10、沉深度。5測(cè)含水率：取出試樣杯，測(cè)定試樣的含水率。重復(fù)以上步驟，測(cè)定另兩個(gè)試樣的圓錐下沉深度和含水率。（五）試驗(yàn)注意事項(xiàng)1土樣分層裝杯時(shí)，注意土中不能留有空隙。2每種含水率設(shè)三個(gè)測(cè)點(diǎn)，取平均值作為這種含水率所對(duì)應(yīng)土的圓錐入土深度，如三點(diǎn)下沉深度相差太大，則必須重新調(diào)試土樣。（六）計(jì)算公式1計(jì)算各試樣的含水率：式中符號(hào)意義與含水率試驗(yàn)相同。2以含水率為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線，三點(diǎn)連一直線（如圖32中的A線）。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上，可通過高含水率的一點(diǎn)與另兩點(diǎn)連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應(yīng)的含水率。當(dāng)兩個(gè)含水率的差值2時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。當(dāng)兩個(gè)含水率的

11、差值<2時(shí)，用這兩個(gè)含水率的平均值與高含水率的點(diǎn)連成一條直線（如圖32中的B線）。3在圓錐下沉深度與含水率的關(guān)系上，查得下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水率為液限；查得下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水率為塑限。14 圖31 光電式液塑限儀結(jié)構(gòu)示意1水平調(diào)節(jié)螺絲；2控制開關(guān)；3指示燈；4零線調(diào)節(jié)螺釘；5反光鏡調(diào)節(jié)螺釘；6屏幕7機(jī)殼；8物鏡調(diào)節(jié)螺釘；9電池裝置；10光源調(diào)節(jié)螺釘；11光源裝置；12圓錐儀；13升降臺(tái)；14水平泡；15盛土杯 圖3-2 圓錐入土深度與含水率關(guān)系試驗(yàn)四、擊實(shí)試驗(yàn)（一）試驗(yàn)?zāi)康脑趽魧?shí)方法下測(cè)定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，是控制路堤、土壩和填土地基等密實(shí)度的重要指標(biāo)。（二）試

12、驗(yàn)原理土的壓實(shí)程度與含水率、壓實(shí)功能和壓實(shí)方法有密切的關(guān)系。當(dāng)壓實(shí)功能和壓實(shí)方法不變時(shí)，土的干密度隨含水率增加而增加，當(dāng)干密度達(dá)到某一最大值后，含水率繼續(xù)增加反而使干密度減小，能使土達(dá)到最大密度的含水率，稱為最優(yōu)含水率op，與其相應(yīng)的干密度稱為最大干密度dmax。（三）儀器設(shè)備1擊實(shí)儀：如圖41所示。錘質(zhì)量2.5kg，筒高116mm，體積947.4cm。2天平：稱量200g，分度0.01g。3臺(tái)稱：稱量10kg，分度值5g。4篩：孔徑5mm。5其它：噴水設(shè)備、碾土器、盛土器、推土器、修土刀等。（四）操作步驟1制備土樣：取代表性風(fēng)干土樣，放在橡皮板上用木碾碾散，過5mm篩，土樣量不少于20kg。

13、2加水拌和：預(yù)定5個(gè)不同含水量，依次相差2，其中有兩個(gè)大于和兩個(gè)小于最優(yōu)含水量。所需加水量按下式計(jì)算：式中：mw所需加水質(zhì)量，g； mwo風(fēng)干含水率時(shí)土樣的質(zhì)量，g； o土樣的風(fēng)干含水率，；預(yù)定達(dá)到的含水率，。按預(yù)定含水率制備試樣，每個(gè)試樣取2.5kg，平鋪于不吸水的平板上，用噴水設(shè)備向土樣均勻噴灑預(yù)定的加水量，并均勻拌和。 3分層擊實(shí)：取制備好的試樣600800g，倒入筒內(nèi)，整平表面，擊實(shí)25次，每層擊實(shí)后土樣約為擊實(shí)筒容積1/3。擊實(shí)時(shí)，擊錘應(yīng)自由落下，錘跡須均勻分布于土面。重復(fù)上述步驟，進(jìn)行第二、三層的擊實(shí)。擊實(shí)后試樣略高出擊實(shí)筒（不得大于6mm）。4稱土質(zhì)量：取下套環(huán)，齊筒頂細(xì)心削平試

14、樣，擦凈筒外壁，稱土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。5測(cè)含水率：用推土器推出筒內(nèi)試樣，從試樣中心處取2個(gè)各約1530g土測(cè)定含水率，平行差值不得超過1。按24步驟進(jìn)行其它不同含水率試樣的擊實(shí)試驗(yàn)。圖41 擊實(shí)儀示意（五）試驗(yàn)注意事項(xiàng)1試驗(yàn)前，擊實(shí)筒內(nèi)壁要涂一層凡士林。2擊實(shí)一層后，用刮土刀把土樣表面刨毛，使層與層之間壓密，同理，其它兩層也是如此。3如果使用電動(dòng)擊實(shí)儀，則必須注意安全。打開儀器電源后，手不能接觸擊實(shí)錘。（六）計(jì)算及繪1按下式計(jì)算干密度：式中：d干密度，g/cm3； 濕密度，g/cm3； 含水率，。以干密度d為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率關(guān)系曲線（圖42）。曲線上峰值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的

15、縱橫坐標(biāo)分別為土的最大干密度和最優(yōu)含水率。如曲線不能繪出準(zhǔn)確峰值點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)。圖42 關(guān)系曲線 試驗(yàn)五、固結(jié)試驗(yàn)（快速法）（一）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的壓縮變形h和荷載P的關(guān)系，以便計(jì)算土的單位沉降量S1、壓縮系數(shù)av和壓縮模量Es等。（二）試驗(yàn)原理土的壓縮性主要是由于孔隙體積減少而引起的。在飽和土中，水具有流動(dòng)性，在外力作用下沿著土中孔隙排出，從而引起土體積減少而發(fā)生壓縮，試驗(yàn)時(shí)由于金屬環(huán)刀及剛性護(hù)環(huán)所限，土樣在壓力作用下只能在豎向產(chǎn)生壓縮，而不可能產(chǎn)生側(cè)向變形，故稱為側(cè)限壓縮。（三）儀器設(shè)備1固結(jié)儀：如圖51所示，試樣面積30cm2，高2cm。2量表：量程10mm，最小分

16、度0.01mm。3其它：刮土刀、電子天平、秒表。（四）操作步驟（1）切取試樣：用環(huán)刀切取原狀土樣或制備所需狀態(tài)的擾動(dòng)土樣。（2）測(cè)定試樣密度：取削下的余土測(cè)定含水率，需要時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行飽和。（3）安放試樣：將帶有環(huán)刀的試樣安放在壓縮容器的護(hù)環(huán)內(nèi)，并在容器內(nèi)順次放上底板、濕潤的濾紙和透水石各一，然后放入加壓導(dǎo)環(huán)和傳壓板。（4）檢查設(shè)備：檢查加壓設(shè)備是否靈敏，調(diào)整杠桿使之水平。（5）安裝量表：將裝好試樣的壓縮容器放在加壓臺(tái)的正中，將傳壓鋼珠與加壓橫梁的凹穴相連接。然后裝上量表，調(diào)節(jié)量表?xiàng)U頭使其可伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度不小于8mm，并檢查量表是否靈活和垂直（在教學(xué)試驗(yàn)中，學(xué)生應(yīng)先練習(xí)量表讀數(shù)）。（6）施加預(yù)壓：為

17、確保壓縮儀各部位接觸良好，施加1kPa的預(yù)壓荷重，然后調(diào)整量表讀數(shù)至零處。（7）加壓觀測(cè)：1）荷重等級(jí)一般為50、100、200、400kPa。2）如系飽和試樣，應(yīng)在施加第一級(jí)荷重后，立即向壓縮容器注滿水。如系非飽和試樣，需用濕棉紗圍住加壓蓋板四周，避免水分蒸發(fā)。3）壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為每級(jí)荷重下壓縮24小時(shí)，或量表讀數(shù)每小時(shí)變化不大于0.005mm認(rèn)為穩(wěn)定（教學(xué)試驗(yàn)可另行假定穩(wěn)定時(shí)間）。測(cè)記壓縮穩(wěn)定讀數(shù)后，施加第二級(jí)荷重。依次逐級(jí)加荷至試驗(yàn)結(jié)束。4）試驗(yàn)結(jié)束后迅速拆除儀器各部件，取出試樣，必要時(shí)測(cè)定試驗(yàn)后的含水率。（五）試驗(yàn)注意事項(xiàng)1首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調(diào)至整數(shù)

18、位，大指針調(diào)至零，量表?xiàng)U頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2加荷時(shí)，應(yīng)按順序加砝碼；試驗(yàn)中不要震動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以免指針產(chǎn)生移動(dòng)。（六）計(jì)算及制1按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比：圖51 固結(jié)儀示意1水槽；2護(hù)環(huán)；3環(huán)刀；4加壓上蓋；5透水石；6量表導(dǎo)桿；7量表架；8試樣2下式計(jì)算各級(jí)荷重下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比ei： 式中：Gs土粒比重；w水的密度，g/cm3；o試樣起始含水率，；o試樣起始密度，g/cm3；hi在某一荷重下試樣壓縮穩(wěn)定后的總變形量，其值等于該荷重下壓縮穩(wěn)定后的量表讀數(shù)減去儀器變形量（mm）；ho試樣起始高度，即環(huán)刀高度（mm）。 圖52 ep關(guān)系曲線3繪制壓縮曲線以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓

19、力p為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線，如圖52所示。并求出壓縮系數(shù)av與壓縮模量Es。試驗(yàn)六、直接剪切試驗(yàn)（快剪法）（一）試驗(yàn)?zāi)康闹苯蛹羟性囼?yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。通常采用四個(gè)試樣為一組，分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪應(yīng)力進(jìn)行剪切，求得破壞時(shí)的剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角和凝聚力C 。直剪試驗(yàn)分為快剪（Q）、固結(jié)快剪（CQ）和慢剪（S）三種試驗(yàn)方法。在教學(xué)中可采用快剪法。（二）試驗(yàn)原理快剪試驗(yàn)是在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪切力，以0.81.2mm/min的速率剪切，一般使試樣在35min內(nèi)剪破?？旒舴ㄟm用于測(cè)定粘性土天然強(qiáng)度。圖61 應(yīng)變控制式直剪儀結(jié)構(gòu)示意1垂直變形百分表；2垂直加壓框架；3推動(dòng)座；4剪切盒；5試樣；6測(cè)力計(jì)；7臺(tái)板；8杠桿；9砝碼（三）儀器設(shè)備1應(yīng)變控制式直接剪切儀：如圖61，有剪力盒、垂直加壓框架、測(cè)力計(jì)及推動(dòng)機(jī)構(gòu)等。2其它：量表、砝碼等。（四）試驗(yàn)步驟1切取試樣：按工程需要用環(huán)刀切取一組試樣，至少四個(gè)，并測(cè)定試樣的密度及含水率。如試樣需要飽和，可對(duì)試樣進(jìn)行抽氣飽和。2安裝試樣：對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定銷釘。在下盒內(nèi)放入一透