土工试验原理

1、界限含水率试验

试验目的：测定细粒土的液限、塑限，计算塑性指数，并给土样定名。

试验方法: 液、塑限联合测定法，本试验方法适用于粒径小于0.5mm以及有机质含量不大于试样总质量5％的土。

基本原理：根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为17mm所对应的含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率即为塑限。

2、土粒比重试验

试验目的：测定砂土的比重。

定义：土中固体颗粒单位体积的质量与同体积水质量之比，称为土粒比重。

试验方法：比重瓶法，适用于粒径小于5mm的土。

基本原理：土的固体部分的质量，是土在100～105℃下烘至恒质时的质量，可用天平直接称得，而固体部分的体积，则是将其浸没于液体中，利用浮力原理而求得的。

3、颗粒分析试验

试验目的：测定干土中各粒组含量占该土总质量的百分数。

试验方法：筛析法

基本原理：利用一套不同孔径的筛子，将已知质量的土样，放入按孔径大小依次排好的筛子顶层，振动筛子，粗粒留在筛子上，细粒漏到下面去，将土分离成与上下两筛孔径相适应的粒组。然后称各筛留筛的土质量，即可计算出各粒组的百分含量。筛析法适用于粒径小于60mm，大于0.075mm的土。

4、密度试验

试验目的：测定土体的密度。

试验方法: 环刀法

基本原理：环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。

5、压缩试验

实验目的：测定粘土的压缩性指标，并评定土体的可压缩性。

试验方法：常规压缩试验

基本原理：压缩试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后在侧限与轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形。根据变形与压力的关系以及变形与时间的关系可以计算出土的单位沉降量、压缩系数、压缩模量、回弹指数、固结系数以及原状土的先期固结压力等，为工程设计提供依据。

6、直接剪切试验

试验目的：测定土体的抗剪强度参数：内聚力C和内摩擦角?。

试验方法：快剪

基本原理：库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力σ的线性函数。通常采用四个或四个以上的试样，分别在不同的法向压力p作用下，施加剪切力进行剪切，求得破坏时的最大剪应力τ，根据τ—p曲线确定土的抗剪强度参数：内摩擦角(υ)和内聚力(C)。7、三轴压缩试验（试验方法：一个试样多级加荷不固结不排水剪）

基本原理：三轴压缩是以摩尔—库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验。

?三轴压缩试验是测定土体抗剪强度的一种比较完善的室内试验方法，通常采用3～4个圆柱形试样，分别在不同的周围压力σ3作用下进行剪切，得到3～4 个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线，最终求得抗剪强度指标。

8、无侧限抗压强度试验

无侧限抗压强度试验是三轴试验的一种特殊情况，即周围压力σ3＝0的三轴试验，只施加轴向压力直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破坏时试样承受的最大轴向压力qu，称为无侧限抗压强度。在一般情况下适用于测定饱和粘性土的无侧限抗压强度及灵敏度。