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1、土工试验土是由地壳表面的岩石经过物理风化、化学风化和生物风化作用之后形成的松散的固体颗粒、水和气体的集合体。主要特征是：分散性、复杂性、易变性。在工程建设中有三种不同的功能：用来支承建筑物传来的荷载地基、用作建筑材料、作为建筑物周围的介质或环境。土是由土颗粒（固相）、水（液相）、气体（气相）三种物质组成的集合体。固相：固体物质分为无机矿物颗粒和有机物质。矿物颗粒由原生矿物和次生矿物组成。其中：次生矿物的成分和性质比较复杂，对土的工程性质影响较大。有机质成分对土的工程性质产生不利影响，在公路工程中不应采用。液相：指土孔隙中存在的水。以三种状态存在：固态、液态、气态。气态水在干旱和半干旱地区易引发
2、盐胀。液态水分为矿物颗粒内部水（化学结构水和化学结晶水）和矿物颗粒表面水（结合水和自由水（毛细水和重力水）。石膏在6065时化学结晶水开始逸出。强结合水密度可达成1.51.8g/cm3。仅在105110时才可完全释放。没有溶解能力不能使盐类迁移。减小了土孔隙的体积。弱结合水密度大于1g/cm3。能够由水膜薄处向水膜厚处移动。具有溶解和移动盐分的能力。难以冻结，冻结温度为-70-80。弱结合水可以使土具有塑性。毛细水在浸润引力和表面张力作用下可造成土层的聚冰体膨胀。重力水具有很强的溶解作用，在下行移动过程中逐渐扩散，转变为毛细水和弱结合水。固态水：冰。气相：指土孔隙中充填的空气。分为两类：与大气
3、相连通的自由气体各与大气隔绝的封闭气体。土的基本物理指标：（通过试验直接测定） 1、土的密度：是指土体单位体积的质量。（KN/m3）土的密度一般为1622 KN/m3，或1.572.16g/cm32、土颗粒的比重Gs（或土粒密度s）：是指土的固体颗粒的单位体积的质量与水在4时单位体积之比。 其变化范围一般在26.027.5之间。土的含水量w：是指土中水（结合水和自由水）的质量与固体颗粒质量之比。用百分数表示。 土的换算指标：干密度d：是指土的固体颗粒质量与土的总体积之比。 (KN/m3或g/cm3)干密度常用作土压实的控制指标。饱和密度sat：是指土孔隙中全部被充满水时土的密度。（KN/m3）
4、w是水的密度，=9.81 KN/m3=9.8110-3N/cm3。浮密度（或浸水密度）/：是指土浸在水中受到水的浮力作用时的单位体积的重量。 或 孔隙比e：是土中孔隙的体积与固体颗粒体积之比。用来评价土的紧密程度。孔隙率n：指土中孔隙体积与总体积之比。孔隙比与孔隙率之间存在下述关系：饱和度Sr：是指孔隙中水的体积与孔隙体积之比。饱和度用来描述土中水充满孔隙的程度。Sr=0时土是完全干燥的；Sr=1时土是完全饱和的。砂土按饱和度可划分为三种状态： 0Sr0.5 稍湿的；0.5Sr0.8潮湿的；0.8Sr1.0饱和的。三项指标的换算关系：指标符号物理表达式换算关系式孔隙比e孔隙率n干密度饱和密度浮
5、密度饱和度Sr已知土的三个指标s、w、e,试推算各有关指标。假定Vs=1,根据定义得：孔隙体积Vv=e,土粒质量为s,水的质量为sw,水的体积为sw/w。则： 已知土的试验指标s,w,;试推算各有关指标：假定V=1：则土的质量为；土粒质量为/（1+w）；水的质量为：w/（1+w）;土粒体积为：/s（1+w）;孔隙体积为1-/s（1+w）；水的体积为w/w (1+w)。则可推出各指标：（见上表）土工试验项目可分为：物理性质试验：含水量、密度、比重、颗粒分析、相对密度。水理性质试验：界限含水量、稠度、膨胀、毛细上升速度。力学性质试验：渗透性、击实性、压缩性、黄土湿陷性、直接剪切、三轴剪切、无侧限剪
6、切、土基承载比、回弹模量。化学性质试验：酸碱度、烧失量、有机质含量、可溶盐含量、阳离子交换量、矿物成份。土的物理性质试验一、含水量试验：有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法。烘干法是含水量测定的标准方法。适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。一般情况下烘箱温度为105110（有机质含量超过5%的土，应控制在6570）细粒土不少于8h，砂类土不少于6h。酒精燃烧法一般现场测试使用较多。适用于无粘性土和一般粘性土；不适用于含有机质土、含盐量较多的土和重粘土。碳化钙气压法适用性强，缺点对电石粉的稳定性要求高。比重法适用于砂类土。针对含石膏土和有机质土，温度控制在6070干革命燥8h以上。对
7、无机结合料宜先将烘箱提前升温到110在放入水泥结合料烘干。二、密度试验：有环刀法、 电动取土器法、蜡封法、灌砂（水）法。环刀法测试路基土压实度的方法：使用设备：人工取土器，其中：环刀：内径（d）68cm，高（h）23cm。天平：感量0.1g（用于取芯头内径小于70mm样品称量）或1.0g（用于取芯头内径100mm样品的称量）。其它：镐、小铁锹、直尺、修土刀、钢丝锯、凡士林等。试验步骤：1、按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度及最佳含水量。2、（1）擦净环刀，称取环刀重量M2，准确至0.1g。 （2）在试验地点，将面积约30cm30cm的地面清扫干净，并将压实层铲去表面
8、浮动及不平整的部分，达到一定深度，使环刀打下后，能达到要求的取土深度，但不得扰动下层。 （3）将定向筒齿钉固定于铲平的地面上，顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。 （4）将导杆保持垂直状态，用取土器落锤将环刀打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。 （5）去掉击实锤和定向筒，用镐将环刀及试样挖出。 （6）轻轻取下环盖，用修土刀自边至中削去环刀两端余土，用直尺检测直至修平为止。 （7）擦净环刀外壁，用天平称取出环刀及试样合计质量M1，准确至0.1g。 （8）自环刀中取出试样，取具有代表性的试样，测定其含水量（w）。3、进行两次平行试验，其平行差值不大于0.03g/cm3。求其算术平均值
9、。4、计算：按计算湿密度 按计算干密度 5、按计算测试点的施工压实度（K） 6、报告：分别填写土的鉴定分类、土的含水量、湿密度、干密度、最大干密度、压实度等。简述灌砂法试验中灌砂筒下部圆锥体内砂的质量的标定过程使用设备：灌砂筒、金属标定罐、台称（感量不大于1g）、量砂（粒径0.30.6mm清洁干净的均匀砂）。标定过程：1、在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距筒顶15mm左右为止。称取装入筒内砂的质量m1,准确至1g。2、将开关打开，使灌砂筒筒底的流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及开关铁板中心的圆孔上下对准，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑的体积相当（等于标定罐的容积），然后关上开关
10、。3、不晃动储砂筒的砂，轻轻地将罐砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。4、收集并称量留在玻璃板上的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满筒下部圆锥体的砂(m2)重复上述测量三次，取其平均值。比重试验：有：比重瓶法、浮称法、虹吸筒法。颗粒分析试验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。粒组划分有两种方式：1） 任意划分的方式。即按一定的比例递减关系划分粒组的界限值。2） 考虑土粒性质变化的方式。即使划分的粒组界限值与粒组性质的变化相适应。颗粒分析常用两种方法：对大于0.074mm的土粒常用筛分析的方法。对小于0.074mm的
11、土粒则用沉降分析的方法。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），它可以用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特性。表示方法有：表格法、累计曲线法、三角形坐标法。由累计曲线可确定两个土粒的级配指标：不均匀系数：曲率系数（或称级配系数）：当同时同时满足不均匀系数5和曲率系数=13时为级配良好土。否则为级配不良土。粒度成分分析方法：筛分析法、沉降分析法（比重计法、移液管法）沉降分析法是利用司笃克斯定理：（土粒在液体中的沉降速度与粒径的关系成正比）进行。司笃克斯公式得的颗粒直径并不是实际土粒的尺寸，而是水力直径()。相对密度试验砂土的密实状态指标：孔隙比、相对密度、标准贯入击
12、数。孔隙比e没有考虑砂土的级配因素。相对密度：是砂紧密程度的指标。-为砂土以最松散状态时的孔隙比。为砂土天然状态下的孔隙比。为砂土以最紧密状态时的孔隙比标准贯入试验：是用标准的锤重（63.5kg），以一定的落距（76cm）自由下落把一标准贯入器打入土中的（30cm）的锤击数（）。液塑限试验土体从液体状态向塑性状态过渡的界限含水量称为液限wL。土体从塑性状态向固体状态过渡的界限含水量称为塑限wP。土的塑性状态的含水量变化范围即土的塑性大小，为土的塑性指数IP。液性指数：试验方法：液塑限联合测定法、碟式仪液限试验法、锥式仪液限试验法、滚搓法塑限试验法。土的工程分类的依据一般地对粗粒土主要按粒度成分
13、进行分类，粘性土则按塑性指数分类依据：1）土颗粒组成特征。2）土的塑性指标：液限、塑限、塑性指数。3）土中有机质存在情况。土的缩限是扰动的土粘质土在饱和状态下,因干革命燥收缩至体积不变时的含水量。天然稠度：土的液限与天然含水量和塑性指数之比。细粒土有机质O粘质土 CGSMHML粉土 M土的命名：符号：H-高 L-低 W-良好级配 P-不良级配 C-粘土M-粉土 S-砂土Y-黄土 O-有机质土 B-漂石 G砾石 Cb-卵石 E-膨胀土 R-红粘土 St-盐渍土CHO MHOCLO CLO粘土C 粉土CSGMHSMLSCHSCLSMHGMLGCHCLCHGCLG一、含水量试验A.烘干法（一） 定义
14、和适用范围1 土的含水量是在105110C下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示，本法是测定含水量的标准方法。2 本试验方法适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质（二） 仪器设备1 烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105一110的其它能源烘箱，也可用红外线烘箱。2 天平：感量0.01g。3 其它：干燥器、称量盒(为简化计算手续，可将盒质量定期(36个月)调整为恒质量值)等。（三） 试验步骤 1 取具有代表性试样，细粒土1530g，砂类土、有机质土为50g,放人称量盒内，立即盖好盒盖,称质量。称量时，可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝码，移动天平游码，平衡后称量结果即为湿土质量。2揭开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105110恒温下烘干。烘干时间对细粒上不得少于8h，对砂类土不得少于6h。对含有机质超过5的土，应将温度控制在6570的 3将烘干后的试样盒取出，放入干澡器内冷却（一般只需0.5h1.0h即可）。冷却后盖好盒盖,称质量,准确至0.01g.(四) 结果整理(五) 精密度和允许差本试验须进行二次
