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1、土工部分1土是由土颗粒（固相）、水（液相）及气体（气相）三种物质组成，具有分散性、复杂性、易变性。固相物质分为无机矿物颗粒（原生矿物和次生矿物）和有机质（腐殖质和泥炭）。液相：土孔隙中存在的水。液态水分为存在于矿物颗粒内部的水和表面的水。内部水指化学结构水和化学结晶水，表面水指结合水和自由水，包括毛细水和重力水。气相：指土孔隙中中冲天的空气。土中气体可分为两类：与大气相连通的自由气体和与大气隔绝的封闭气体（气泡）。在受到外力作用时，自由气体能很快从孔隙中被挤出，一般不影响土的工程性质。封闭气体在受到外力作用时，随着压力的增大，气泡可被压缩或溶解于水中，压力减小时，气泡会恢复原状或重新游离出来。
2、气泡的存在增加土体的弹性，减小土的渗透性。这种含气体的土成为非饱和土。所以，土孔隙中的含气量与含水量有密切关系，无论谁占优势，对土的性质影响很大。三项物理指标：土粒相对密度、天然密度、含水量。2土工试验项目：物理性质：含水量、密度、比重、颗粒分析、相对密度。水理性质：界限含水量、稠度、膨胀、收缩、毛细上升高度。力学性质：击实、渗透性、压缩性、黄土湿陷性、土基承载比及回弹模量。化学性质：酸碱度、烧失量。反映土含水程度的指标有：含水量、饱和度。3土的含水量试验：常用方法：烘干法（标准法）、酒精燃烧法、比重瓶法等。含水量定义：土颗粒表面以外的水分，工程上定义为土中水的质量与土粒质量之比的百分数。反映
3、土含水程度的指标有：含水率、饱和度。烘干法：适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类；设备：烘箱、天平、干燥器、称量盒。步骤：取样，细粒土15-30g，砂类土、有机土50g，放入称量盒立即称量；揭开盒盖，将试样和盒盖放入烘箱，在105-110度烘干。时间：细粒土不少于8h，砂类土不少于6h，含有机质超5%的土，温度65-70；取出放入干燥器冷却0.5-1h，盖上盖称量，精确至0.01g；计算。要进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值0.3%、1%（含水量5%、40%以下）。酒精燃烧法：适用于快速简易测细粒土，三次燃烧。设备：称量盒、天平、酒精、滴管、火柴、调土刀。步骤：取样粘土5-10
4、g，砂类土20-30g称量；用滴管将酒精注入放有试样的称量盒，至没过土样；点燃至熄灭；冷却后重新燃烧两次；第三次熄灭后，盖好盖称干土重，准确至0.01g；计算。同上。特殊土：含石膏土和有机质土：烘干温度在110时，含石膏土会失去结晶水，有机质土中有机成分会燃烧，测试结果将与含水量定义不符。这时宜用真空干燥箱在近乎1个大气压作用下将土干燥，或将烘箱温度控制在60-70，干燥12-15h以上。无机结合料稳定土：水泥与水拌合就要发生水化作用，在较高温度下水化作用发生较快，如将水泥混合料放在原为室温的烘箱内再升温，升温过程中发生放热反应，使得出的含水量偏小，所以要提前将烘箱升温到110，在规定的时间内
5、完成，并且在烘干后冷却时应用硅胶做干燥剂。4土的密度试验方法：环刀法、封蜡法、灌砂法等。环刀法：适用于细粒土，原理：用环刀的体积代替土体积。仪器：环刀、天平、修土刀、钢丝锯、凡士林。步骤：选点整平；环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去余土，使与环刀口面齐平，做剩余土样含水量测定；擦净外壁，称环刀与土质量m1，准确至0.1g；计算。要进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值0.03%。封蜡法：适用于易破裂土和形态不规则的坚硬土（一般蜡的密度采用0.92g/cm3）原理：蜡封土体体积减去蜡体积，获得土体体积。设备：天平、烧杯、细线、石蜡、针、削土刀；步骤：用削土刀取体积大于3
6、0cm3试件，称量，准确至0.01g；加热石蜡至刚过熔点，用细线系住试件浸入石蜡；冷却后称量；用细线将蜡封试件浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中，称试件水下质量；取出试样，擦干，在空气中称量，与冷却后称量值比较，若增加，表示水分进入试件，若浸入水分超过0.03g，应重做。计算湿密度及干密度（计算到0.01）。=m(m1-m2)wt(m1-m) nd=(1+0.01) 式中：湿密度； d：干密度； m：试件质量；m1：蜡封试件质量 m2：蜡封试件水中质量wt：蒸馏水在t时密度，准确至0.001；n：石蜡密度，一般为0.92gcm3； ：含水量；(m1-m2)wt：蜡封试样体积 (m1-m) n：蜡体积灌砂
7、法适用于现场测定细粒土、砂类土、砾类土密度，原理：用已知材料的密度间接获得体积。灌水法：适于现场测定粗粒土和巨粒土。5相对密度（比重）试验目的：是求土在105110下烘干至恒重时的质量，与同体积4时蒸馏水的质量的比值。试验方法及适用范围：比重瓶法（粒径5mm）、浮称法（粒径5mm，其中粒径20mm土质量总质量20%）、虹吸筒法（粒径5mm，其中粒径20mm土质量总质量20%）。比重瓶法：土中不含水溶盐时，用蒸馏水；含盐时，用中性液体。步骤： 将比重瓶烘干，将15g烘干土装入lOOmL比重瓶内(若用50mL比重瓶，装烘干土约12g)，称量。为排除土中空气，将已装有干土的比重瓶，注蒸馏水至瓶的一半
8、处，摇动比重瓶，并将瓶在砂浴中煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及低液限粘土应不少于30min，高液限粘土应不少于1h，使土粒分散。注意沸腾后调节砂浴温度，不使土液，溢出瓶外。如系长颈比重瓶，用滴管调整液面恰至刻度，擦干瓶外及瓶内壁刻度以上部分的水，称瓶、水、土总质量。如系短颈比重瓶，将纯水注满，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水分擦干后，称瓶、水土总质量，称量后立即测出瓶内水的温度，准确至05。 根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶水总质量。如比重瓶体积事先未经温度校正，则立即倾去悬液，洗净比重瓶，注人事先煮沸过且与试验时同温度的蒸馏水至同一体积刻度处，短颈比重瓶
9、则注水至满，按本试验第步骤调整液面后，将瓶外水分擦干，称瓶、水总质量。如系砂土，煮沸时砂粒易跳出，允许用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气，其余步骤同上。 对含有某一定量的可溶盐、不亲性胶体或有机质的土，必须用中性液体（如煤油）测定，并用真空抽气法排除土中气体。真空压力表读数宜为100kpa，抽气时间12h，（直至悬液内无气泡为止）其余步骤同上。计算：称量精确0.001g。公式如下。精度要求：要进行二次平行试验，取算术平均值，以2位小数表示，允许平行差值不大于0.02。用蒸馏水测定时：Gs=ms(m1+ms-m2)Gwt用中性液体测定时：Gs=ms(m1+ms-m2)Gkt（ms：干土质量；m1
10、：瓶、水总质量；m2：瓶、水、土总质量； Gwt：t时蒸馏水相对密度； m1：瓶、中性液体总质量m2：瓶、中性液体、土总质量；Gkt：t时中性液体相对密度）6土的粒组划分：土粒的大小称为粒度；把大小相近的土粒合并为组，称为粒组；土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示）。常用的粒度成分表示方法有表格法、累计曲线法、三角形坐标法。土的分类依据及获得途径：1、土颗粒组成特征（通过颗粒分析实验）；2、土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数（也称为反映土吸附结合水能力指标）通过液塑限试验；3、土中有机质存在情况（通过化学实验）。颗粒分析目的、意义：测定土的粒径大小和级配状况，为土
11、的分类、定名和工程应用提供依据，指导工程施工。常用的颗粒分析方法有两种：直接法和间接法。粒径大于0.075mm的土粒采用筛分（筛析）法直接测定；0.002-0.075mm的土粒采用水析法间接测定（或比重计法）；粗细皆有联合用筛分法和沉降分析法；粒径小而比重大的土用移液管法。筛分法：筛析法：设备：标准筛：粗筛（圆孔）：孔径60、40、20、10、5、2mm；细筛：2、1、0.5、0.25、0.075mm。步骤：按规定取样，分批过2mm筛；大于2mm试样从大到小逐级过粗筛，分别称量筛余； 2mm筛下试样从大到小逐级过细筛；筛后各级筛底土总质量与原质量之差，不大于1%；如2mm筛下土不超过试样总质量
12、的10%，可省略细筛分析，如2mm筛上土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析（以求在筛分过程中尽量减少过程减少损失）；结果整理：在半对数坐标纸上，以小于某粒径的颗粒质量百分数为纵坐标，以粒径为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线，求出各个粒组的颗粒质量百分数。必要时计算不均匀系数。筛分注意事项：要求各细筛及底盘内土质量总和与原来所取2mm筛下试样质量之差不大于1%，各粗筛及2mm筛下土质量与试样质量之差不大于1%；筛后总质量之差不大于1%；对含有粘土粒的砂砾土，用水析法，如果小于0.075mm的土超过10%，要做水析法。比重计法：粒径小于0.075mm。原理：颗粒越大，下降越快。土粒级配指标有两个
13、：Cc和Cu。不均匀系数Cu=d60d10，反映大小不同粒组的分布范围，曲率系数Cc=(d30)2(d60d10),描述累计曲线的分布形状。Cu越大，表示土粒大小分布范围大，土的级配良好。一般认为1、Cu5时为均匀土，级配不好；Cu10时为级配良好土。2、不能单独用Cu，要和Cc同时考虑。同时满足Cu5，Cc=1-3时，级配良好；否则级配不良。粒度成分累计曲线有三种情况：比较陡：颗粒均匀；比较平缓：级配良好；有起伏（阶梯）：用级配好坏的评价指标判断。如何从累计曲线上判断及配好坏？1、做颗粒分析实验；2、绘制累积曲线；3、从累积曲线上查到d60、d30、d10值；4、计算Cu、Cc；5、判断：C
14、u5，Cc=1-3时，级配良好；否则级配不良。7.以土的以下特征作为分类依据：土颗粒组成特征；土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数（也称为反映土吸附结合水能力的指标）；土中有机质存在情况。8土的成分代号：砂S；粉土M；粘土C；有机质土O；高液限H；低液限L。 塑 B线 CH（高液粘） 性 CL（低液粘） CHO A线 指 CLO 数 7 4 ML（低粉）MH（高粉） MLO MHO（有机质） 液限 50塑性图土的工程分类遇搭界情况时，怎样确定土名？土中粗细粒组质量相同时，为细粒土土正好落在A线上为粘土正好落在B线上，当其在A线以上为高液限粘土，在A线以下为高液限粉土总原则是从工程安全角度考虑在A
15、B交叉点为高液限粘土在虚线之间为粘土到粉土的过渡段。9、土的天然稠度：土的液限与天然含水量之差和塑性指数之比。土所能达到最密实时的孔隙比emin和最松时的孔隙比emax相对比可用来表示现场土孔隙比为e时的密实度，称为相对密实度Dr。即：Dr=(emax-e)(emax-emin)土从液体状态向塑性状态过渡的界限含水量称为液限；由塑性状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限；到达塑限后继续变干，土的体积随含水量的减少而收缩，当达到某一含水量后，土体积不再收缩，这个界限含水量称为缩限。W=0 缩限 塑限 液限 坚硬 半坚硬 可塑 流动界限含水量与土状态的关系塑性指数IL=(wwp)(wLwp)= (wwp)IPIL 与颗粒表面的水有关，含水量越大，值越大；IP与粘土矿物（结合水）有关，粘土矿物多，结合水多，值越大。IL=1，土处于液
