土工試驗
教學指導書
姓名學號
年級專業
西南科技大學環資學院中心實驗室
2011.10
目錄試驗一含水量試驗1）
試驗二界限含水量試驗4）
試驗三固結試驗8）
試驗四直接剪下試驗10）
試驗一含水量試驗
1 含水量及常用測定方法
1.1 含水量
含水量是土在100~150攝氏度下烘乾到恒量時所失去的水分質量和達恒量后土的質量的比值，以百分數表示，是描述土的乾濕程度的重要指標。
1.2 常用測定方法
（1）烘乾法：室內試驗的標準方法；
（2）酒精燃燒法：精度要求不高時常使用此方法，所需時間較短；
（3）比重法：適用於砂性土；
（4）炒乾法：適用於含礫較多的土。
1.3試驗目的
測定土樣的含水量。
1.4試驗原理
首先稱量含水土樣的質量，然後稱量去除水分後乾土的質量，將兩者的差作為土樣中所含水分的質量。去除水分的方法直接決定測量結果，理論上土樣中所含水的質量是指其中自由水的質量，當溫度在100~150攝氏度範圍時，一般不會破壞結合水，所以要求精確測量時溫度應控制在100~150攝氏度的範圍內。
2 試驗步驟
2.1 儀器裝置
（1）烘箱：真空電熱烘箱，溫度保持100~150攝氏度；
（2）天平：稱量500g。感量0.01g；
（3）其它輔助工具，如稱量盒等。
2.2 操作步驟
（1）稱量裝土樣的稱量盒的質量；
（2）取適量代表性試樣放入稱量盒內，迅速蓋好盒蓋，稱量得；
（3）去掉盒蓋後，將盛有試樣的稱量盒放入烘箱，在100~150攝氏度下烘到恒量，（一般土質量為15g~30g時，砂土約需1h~2h；粉土約需6h~8h；粘土約需10h）；
（4）烘乾後取出試樣，蓋好盒蓋冷卻至室溫後稱量其質量；
（5）按下式計算含水量：
2.3 試驗資料整理
含水量試驗
工程名稱試驗者
試驗方法計算者
試驗日期校核者
3思考題
（1）測定含水量試驗中，烘乾溫度為什麼要控制在100~150攝氏度的範圍內？
（2）稱量濕土質量時，為什麼迅速蓋好盒蓋？
（4）測定含水量試驗中，同一土樣的兩個試樣含水量差值超過2%，問測量結果是否合理？若合理，請說明理由。若不合理，請試述可能出現錯誤的操作。
試驗二密度試驗
1 密度及常用測定方法
1.1 密度
1.1. 1天然密度
土的密度是土的單位體積質量。對天然土求得的密度稱為天然密度。
1.1.2幹密度
土的幹密度是土的固相質量與土的總體積之比可由下式表示：
（g/）
土的幹密度越大，土越密實，強度也越高，水穩定性也越好。幹密度常用做填土密實度的施工控制指標。
1.1.3飽和密度
土的飽和密度是當土的孔隙中全部充滿水時的密度，由下式表示：
1.2 常用測定方法
對一般粘質土採用環刀法。如果土樣易碎裂，難以切削，可用蠟封法。在現場條件下，對粗粒土，可用灌砂法和灌水法。
1.3試驗目的
測定土樣的密度。
1.4試驗原理
試驗原理即密度計算公式，其關鍵是體積的測定。
2 環刀法試驗步驟
2.1儀器裝置
（1）環刀：內徑6~8cm，高2~3cm；
（2）天平：稱量500g。感量0.01g；
（3）其它輔助工具，如切土刀、鋼絲鋸、凡士林等。
2.1.2 操作步驟
（1）按工程需要取原狀土樣或製備所需狀態的擾動土樣；
（2）稱量並計算得土樣質量；
（3）計算土樣體積；
（4）測定土樣的含水量；
（5）按下式計算土樣的天然密度及幹密度：
2.1.3 試驗資料整理
密度試驗
工程名稱試驗者
土樣說明計算者
試驗日期校核者
3思考題
（1）測定密度試驗中，試述製備擾動土樣的步驟。
（2）測定密度試驗中，粘土和砂性土的土樣是如何取得的？
（3）測定密度試驗中，試述砂性土體積的測定方法及步驟
（4）試推導幹密度計算公式：。
（5）自行設計一種幹密度測定方法，或在現有方法的基礎上加以改進。
（6）測定密度試驗中，試述可能導致誤差產生的操作並加以改進。
（7）土樣的幹密度、天然密度、飽和密度三個指標在土力學及實際工程中所起的作用是什麼。
試驗二界限含水量試驗
1 界限含水量及常用測定方法
1.1 界限含水量
1.1.1界限含水量
細粒土由於含水量的不同，分別處於流動狀態、可塑狀態、半固體狀態和固體狀態。液限是細粒土呈可塑狀態的上限含水量，即土體含水量若超過液限，土體則處於流動狀態；
塑限是細粒土呈可塑狀態的下限含水量，即土體含水量若低於塑限，土體則處於半固體狀態；
縮限是細粒土從半固體狀態過渡固體狀態時體積不在收縮的含水量。
1.1.2塑性指數、液性指數
塑性指數用來描述土的塑性大小，習慣上用不帶百分號的數值表示，由下式計算：
液性指數用來表示天然含水量與界限含水量的關係，由下式計算：
1.2 常用測定方法
常用的方法有搓條法、蝶式液限儀、平衡錐式液限儀、液塑限聯合測定等方法。此次試驗採用液塑限聯合測定的方法。
1.3試驗目的
測定細粒土的液限、塑限含水量及其塑性指數、液性指數的確定。
1.4試驗原理
液塑限聯合儀的圓錐下沉深度h與含水量在對數座標中呈線性關係，即：
2 液塑限聯合試驗步驟
2.1 儀器裝置
（1）光、電式液塑限聯合測定儀；
（2）天平：稱量200g。感量0.01g；
（3）式樣杯：內徑40mm，高30mm
（4）其它：烘箱、乾燥缸、鋁盒、調土刀、篩網（0.5mm）、凡士林或潤滑油、純水等。
2.2 操作步驟
（1）液塑限聯合試驗原則上採用天然含水量的土樣製備式樣，但也可用乾土製備式樣。首先取土並去除土樣中大於0.5mm的土顆粒。；
（2）按下沉深度約為4~5mm，9~10mm和16~18mm範圍製備不同稠度的土膏，靜置在保濕缸中，靜置時間視含水量大小而定，一般為24h；
（3）將土膏用調土刀充分調拌均勻，密實的填入式樣杯中，刮平表面後放在儀器底座上；
（4）取出圓錐儀，在錐體表面塗上凡士林或潤滑油；
（5）接通電源，使電磁鐵吸穩錐體；
（6）調節螢幕準線，使初始讀數字於零刻度處；
（7）調節公升降座，使錐體剛好接觸土面；
（8）斷開電磁鐵電源，使圓錐儀在自重下沉入土內，5s後讀取下沉深度並記錄；
（9）將試樣取出10g左右，測定其含水量；
（10）重複（3）~（9）步，做完其餘兩個試樣。
2.3 試驗資料整理
2.3.1製圖
將三個含水量與相應的圓錐下沉深度繪於雙對數座標紙上，三點連一直線。如果三點不在同一直線上，通過高含水量與其餘兩點連兩根直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應兩個含水量，如果差值小於2%，用平均值點與高含水量點作一直線。如果差值大於2%，應補做試驗。
在此處貼上對數座標紙
2.3.2 記錄
液塑限聯合試驗
工程名稱試驗者
試驗方法計算者
試驗日期校核者
3思考題
（1）測定界限含水量試驗中，各種測量方法的優缺點是什麼。
（2）測定界限含水量試驗中，如果土膏攪拌不均勻，會出現什麼情況，應該從那幾方面加以改進？
（3）測定界限含水量試驗中，試述液限的測定方法及步驟
（4）自行設計一種界限含水量測定方法，或在現有方法的基礎上加以改進。
（5）測定界限含水量試驗中，試述可能導致誤差產生的操作並加以改進。
（6）土樣的界限含水量指標在土力學及實際工程中所起的作用是什麼。
（8）測定界限含水量試驗中，將土膏放置在保濕缸中靜置的目的是什麼。
試驗三固結試驗
1 固結及試驗方法
1.1 固結
固結：土的壓縮隨時間增長的過程叫固結。
1.2 常用試驗方法
常用的方法有室內側限壓縮試驗和現場荷載試驗。
1.3試驗目的
固結試驗的目的在於通過測定變形和壓力的關係或者孔隙比與壓力的關係、變形和時間的關係，進而計算單位沉降量、壓縮係數、壓縮指數、回彈指數、壓縮模量、固結係數及原狀土的先期固結壓力等。測定專案根據工程而定。
1.4試驗原理
試驗基於構成土骨架的礦物顆粒在土體變形過程中保持剛性且豎向變形是連續的假設前提。
2 室內側限壓縮試驗步驟
2.1 儀器裝置
（1）固結儀：試樣面積30或50，高為2cm；
（2）加壓裝置：稱量500kg~1000kg。感量為0.2kg~0.5kg的磅秤或槓桿式加壓裝置；
（3）百分表：量程10mm，分度值為0.01mm；
（4）其它：鋼絲鋸、天平、刮土刀等。
2.2 操作步驟
（1）製備式樣：取原狀土或按規定的密度及含水量製備式樣；
（2）將帶有環刀的試樣小心裝入護環，在裝入固結儀容器內，然後放上透水石和加壓蓋板，至於加壓框下，對準加壓框架的正中，安裝量表。（透水石的濕度應盡量與試樣保持一致）；
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