土工試驗
1 概述
土工試驗包括的內容很多，本講義主要介紹室內試驗的一部分；{建築地基基礎設計規範》gbj7—89規定的試驗專案為：
一、粘性土：顆粒分析，天然密度，天然含水率、比重、可塑性及抗剪強度。
二、砂土：顆粒分析，天然密度，天然含水率，比重及自然休止角。
三、碎石土：必要時可作顆粒分析。對含粘性土較多的碎石土，宜測定天然土的天然含水量和可塑發生。必要時，可作現場大體積密度試驗。
四、岩石：必要時，應測定飽和狀態的無側限抗壓強度。
土木工程，教學大綱規定的試驗專案為：天然密度，天然含水量，流塑限試驗，壓縮試驗和抗剪強度試驗。
本試驗指導書按《土工試驗方法標準》編寫，試驗最後結果為si單位。
2 密度試驗
密度試驗的目的是測定土的單位體積的質量（稱為密度），以便了解土的疏密和乾濕狀態，供換算土的其他物理力學指標和設計之用。對一般粘牲土，多採用環刀法，即用一定體積的環刀切土，然後稱重，得出環刀內土的體積和質量即可算出土的密度。如果土樣易碎裂，難以切削，可改用蠟封法。
現場條件下，對粗顆粒土，可用灌砂法或灌水法。
環刀法1．儀器裝置
（1）環刀，內徑61.8mm和79.8mm，高度20mm。（體積分別為60cm3和100cm3）。
（2）天平：稱量500g，最小分度值0.18或稱量200g，最小分度值0.018。
（3）其它：修土刀、刮刀、凡士林油等。
2．操作步驟
（1）在環刀內壁塗一層薄薄的凡士林油，並將其刃口向下放在土樣上。
（2）用修土刀沿環刀外緣將土樣削成略大於環刀直徑的土柱，然後慢慢將環刀垂直下壓，邊壓邊削，到土樣伸出環刀為止。
（3）用刮土刀仔細刮平兩端餘土，注意刮平時不得使土樣擾動或壓密。
（4）擦淨環刀外壁，稱量環刀加土的質量，準確至0.1g。
（5）按下式計算土的密度
——土的密度（）
——環刀加土的質量（g）
v——環刀體積（cm3）
3．試驗記錄與計算
測量時，為了減小誤差，要求測兩次，且兩次平行測定的允許值，不得超過0.03g/cm3
密度試驗
（環刀法）
工程編號試驗者：
鑽孔編號計算者：
試樣說明校核者：
結果分析：
附：1．當土樣堅硬、易碎或含有粗顆不易修成很規則形狀，採用環刀法有困難時，一般採有蠟封法——將要測定密度的土樣，稱出質量後浸入剛熔化的石蠟中，使試樣表面包上一層蠟膜，分別稱量蠟加土在空氣及水中的質量，已知蠟的密度，通過簡單的計算便可求得土的密度。也可採用水銀排出法一將土樣稱量後，壓入盛滿水銀的器皿中，根據排出水銀體積便可換算求得土的密度。
2．在野外現場遇到砂或砂卵石不能取原狀土樣的，一般可採用灌砂法進行現場密度測定—在測定地點挖一小坑，稱量挖出來的砂卵石質量，然後將事先率定（知道質量和體積關係）的風乾標準砂輕輕倒入小坑，根據倒入砂的質量可以計算出坑的體積，從而計算出砂卵石的密度。
思考題1．測定土的密度方法有哪幾種，各適用於什麼情況?
2．測定密度用的環刀直徑和高度比過大過小對密度測定會產生什麼影響?
3 含水率試驗
土的含水率是指土在100—105℃下烘到質量恆定時所失去的水分質量和達到恆定後乾土質量的比值，以百分數表示。在實驗室通常用烘乾法測定土的含水率——將土樣放在烘箱內烘至質量恆定，在野外如無烘箱裝置或要求快速測定含水率時，可根據土的性質和工程情況分別採用；紅外線燈烘乾法；酒精燃燒法；烘乾法等。烘箱烘乾法
1．儀器裝置
（1）烘箱：可採用電熱烘箱或溫度能保持在是100—105℃的其它能源烘箱。
（2）天平：稱量100g，最小分度值0.01g。
（3）其它：稱量盒、乾燥器（內有矽膠或氯化鈣作為乾燥劑）等。
2．試驗步驟
（1）取代表性土樣15—30g，放入稱量盒內，立即蓋好盒蓋。
（2）放天平上稱量，準確至0.01g。
（3）揭開盒蓋，套在盒底，放入烘箱，在溫度100—150℃下烘至質量恆定。
（4）將烘乾後的土祥和盒從烘箱中取出，蓋好盒蓋收入乾燥器內冷卻至室溫，稱乾土質量（準確至0.01g）。
（5）按下式計算含水量
式中：w——含水率（%）
m0——盒質量（g）
（m0+m）——盒加濕土質量（g）
（m0+ms）——盒加乾土質量（g）
3．試驗記錄
密度試驗
（環刀法）
工程編號試驗者：
鑽孔編號計算者：
試樣說明校核者：
附：酒精燃燒法——取代表性的土樣（粘性土5—10g，砂性土20—30g），放入稱量盒內稱量，然後用滴管將酒精注入盒內，直到盒內出現自由液面為止，為使酒精和土樣混盒均勻，可將盒在桌上輕輕敲擊，點燃盒中酒精，燒至火焰熄滅，重複二次，蓋好盒蓋立即稱乾土質量，便可計算出含水率。
思考題含水率試驗烘箱溫度為什麼要在100—105℃間，高了、低了有什麼影響?
4 液限試驗
粘性土由於其含水量的變化，其狀態可呈固定、半固態、可塑態及流動態等。粘性土由一種狀態轉到另一種狀態的分界含水率叫界限含水率。界限含水率對粘性土的工程分類及其性質評價都具有重要意義。
液限，就是指土由可塑狀態轉到流動狀態時的界限含水率。如果從強度來考慮，也可以說是土體的抗剪強度「從無到有」的分界點，液限用符號wi表示。
液限用圓錐式液限儀測定。在試驗時，當其它條件不變時，僅改變含水量，則液限儀的圓錐入土深度必將隨著土樣中的含水量的增加而增加。經過多次反覆進行無側限抗壓強度和圓錐儀的對比試驗中，發現當圓錐的入土深度達到l0mm時，土樣的抗剪強度最小。
因此，在工程上取圓錐的入土深度為l0mm時，土樣的含水率作為液限。
錐形液限儀法
1．儀器裝置
重76g的液限儀、秒錶、鋁盒、切土刀、凡士林等。
2．試驗步驟
（1）應盡可能採用天然含水量的土樣進行測定。如為風乾土時，應預先進行研碎並過0．5mm篩。再噴灑適當的水拌和後放在有蓋的玻璃瓶中濕潤靜止24小時。
（2）取製備好的土樣180g左右於磁碗中，加蒸餾水或清水用調土刀調成均勻的粘糊狀。然後用刮土刀分層裝入試驗杯中，填裝時勿使土內留有空隙或氣泡。再刮去多餘的土，使與杯口平齊。
注意，刮去多餘土時，不得用刮土刀在土面上反覆塗抹。
（3）將盛滿土樣的試驗杯連同底面的玻璃一起拿起，檢查底部有無孔隙，同時檢查液限儀的錐尖是否在平衡環的正中並保持垂直狀態。
（4）用布擦淨錐式液限儀，並在錐尖上塗一薄層凡士林，提住錐體上端手柄，放在試樣表面中部，至錐尖與試樣表現接觸時，放開手指，使錐體在其自重作用下下沉入土中。
（5）在鬆開手指的同時，開啟秒錶，當錐體經約15秒鐘深入土中的深度恰等於
l0mm時，表示土的含水率剛好為液限。如果錐尖在15秒內入土深度大於或小於
l0mm時，則說明試樣的含水率高於或低於液限，須重新試驗。此時，應先用調土刀將錐體深入處沽有凡士林的土樣挖去後將全部土樣挖出，放入磁碗中，如含水量過高，則放子紅外線烘箱中適當烘烤或用電吹風吹乾，降低含水量。含水量小時，加適量清水後再行調拌，如此直至試錐尖沉入度剛好是l0mm時為止。
（6）將所得合格試樣挖去沾有凡士林的那部分土，取試杯**約15g放入盒中，蓋好盒蓋稱重，精確至0.0lg，而後在105℃下烘乾至恒重，冷卻後稱得其乾土重，測定含水率。
3．試驗記錄與計算
液限試驗
（環刀法）
工程編號試驗者：
鑽孔編號計算者：
試樣說明校核者：
天然含水率 w=
液性指數
根據液性指數此土處於狀態。
結果分析：
5 塑限試驗
塑限是指粘性土可塑狀態的界限含水率。試驗目的是測定塑限。並與液限試驗結合計算的塑性指數，作為粘土分類以及估計地基承栽力的依據。塑限試驗的方法一般採用搓條法。
1．儀器裝置
（1）毛玻璃板約20×30cm
（2）卡尺：分度值為0.02mm
（3）天平：稱量200g，最小分度值0.01g
（4）其它：稱量盒等。
2．操作步驟
（1）按做液限試驗製備土樣（100g）
（2）為使試驗土樣的含水量接近塑限，可將土樣放在手中捏揉至不粘手，或用吹風機稍吹乾些，然後將土樣捏成扁餅狀如出現裂縫，表示土樣含水量接近塑限。
（3）取接近塑限土樣的一小塊，先用手搓成橄欖狀，然後再用手掌在毛玻璃上輕輕地搓滾，搓滾時手掌要均勻施加壓力於土樣條上，不得使土樣條在毛玻璃上無力滾動。土條長度不宜超過手掌寬度。在滾動時，不應從手掌下任一邊脫出，土樣條在任何情況下，不得產生中空現象。
（4）若土條搓至直徑3mm時。
（5）取合格的斷裂土樣條放入稱量盒中，隨即蓋緊盒蓋，待收集約3—5g後（至少10條以上）稱量，測定其含水率，即得該土的塑限。
土工實驗指導書
攀枝花學院土木實踐教學中心 目錄實驗總則 一 土樣採取 二 密度實驗 三 含水率實驗 四 界限含水率實驗 五 相對密度實驗 六 擊實試驗 七 壓縮試驗 八 直接剪下試驗 九 滲透試驗 實驗總則 一 土工試驗成績單獨評定,佔理論課比重大概在20 左右。二 實驗注意事項 1 實驗前學生必須預習實驗原理實...
土工實驗指導書
長春工程學院 岩土工程測試實驗室 2006.4 目錄實驗一含水率試驗 烘乾法 實驗二密度試驗 環刀法 實驗三土粒密度 比重 試驗 實驗四土的液限 塑限試驗 實驗五土的固結試驗 快速法 實驗六土的直接剪下試驗 快剪 實驗七土的擊實試驗 實驗一含水率試驗 烘乾法 基本原理 土的含水量是試樣在105 11...
土工實驗指導書 1
土力學實驗指導書 浙江科技學院建築工程學院 2004年5月 學時 2學時 一 目的要求 測定土在天然狀態下單位體積的質量。二 試驗方法適用範圍 一般粘性土，宜採用環刀法 易破碎，難以切削的土，可採用蠟封法 對於砂土與砂礫土，可用現場的灌砂法或灌水法。三 儀器裝置 符合規定要求的環刀，精度為0.01g...