土工试验讲座

土工试验我们普通建筑都是修筑在地球上的，地表陆地上覆盖有几米到几公里的土层，所以绝大多数的建筑物都是修筑于地表土层上，特别是公路。

土做为应用量最大的路基填筑材料被广泛应用，所以土的材料性能试验一直是一个比较重要的试验，如国家和各行业都有相应的国标和行业试验方法，比如国标GB50123，水利SL237，公路JTG E40，铁路TB10102。

感谢监理检测网提供这个机会，我在此与各位同仁就最常见的土工试验项目进行分享。

在路基施工设计、技术规范中，对路基施工填料的性能要求有几个，路基施工技术规范，液塑限不大于50，塑性指数不大于26， CBR，以及压实度要求，相应的试验有液塑限、击实度、CBR、含水率等。

在土使用前，我们应对土进行命名。

在土工试验规程里面，主要以（土的颗粒组成、塑性指标、土中有机质存在情况）进行分类。

本分类将土分为4类（巨粒组≥60mm、粗粒组60~0.075mm、细粒组≤0.075mm、特殊土），大类下又分6个小类（≥200mm漂石、200~60mm 卵石、60~2mm砾、2~0.075mm砂、0.075~0.002mm粉粒、≤0.002mm黏粒），所以必须进行土的颗粒分析。

土的颗粒分析方法有筛分法（适用于粗料组60~0.075mm）、密度计法、移液管法（适用于细粒组≤0.075mm），这个比较简单，就不讲了。

1.液塑限试验，又称界限含水率试验，液塑限主要用于划分土类，计算天然稠度和塑性指数，供公路工程设计和施工使用。

一般国内的常用的试验方法为液限和塑限联合测定法（因为这个试验方法可以同时测出土的液限和塑限），其它如液限碟式仪法（仅测液限）、塑限滚搓法（仅测塑限）、缩限试验（缩限）仅能测一种指标，不如联合测定法方便。

T0118-2007液塑限试验（锥质量为100g或者76g），设备比较简单，有液塑限仪（用来测锥入深度）、盛土杯（盛放土样）、天平（0.01g，用于测含水率）、其它辅助设备（筛、调土刀、调土皿、称量盒、研钵、干燥器、吸管、凡士林等）。

一般我们采用的是光电式或数字式液塑限仪，其构造图如下。

最上面1是显示屏，下面2是电磁铁，3是带标尽的圆锥，4是试样杯，5是控制开关，6是升降座。

它的工作原理是这样的，在圆锥的顶部，有铁质的圆头，当电源开启时，锥尖与试样杯中的试样没有接触前， 2电磁铁通电，把圆锥吸起，圆锥上部有标尺，标尺的数字显示在显示屏1上，可以对它进行调零操作等；试验时把盛有土样的试样杯放置在升降座6上面，旋动升降座的螺旋，升降座和土样一同上升，即圆锥不动，试样动。

当试样与圆锥顶端接触时因为金属材料可以导电，346部分形成电流回路，电磁铁2断电，圆锥落下，5秒后控制开关部分的指示灯亮，读取显示屏显示的锥入深度h。

1.1液塑限联合测定法试验应按下列步骤进行：，应将风干试样用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过0.5mm的筛。

取0.5mm筛下代表性土样200g，分开放入三个盛样皿中，加不同数量的蒸馏水，土样的含水率分别控制在液限A点、略大于塑限C点和二者的中间状态B点。

用调土刀调匀，盖上湿布，放置18h以上。

测定A点的锥入深度，对于100g锥应为20±0.2mm，对于76g 锥应为17mm。

测定C点的锥入深度，对于100g锥应控制在5mm以下，对于76g 锥应控制在2mm以下。

对于砂类土，用100g锥测定C点锥入深度可大于5mm，用76g锥测定C点的锥入深度可大于2mm。

，分层装入试样杯中，用力压密，使空气逸出。

对于较干的土样，应充分搓揉，用调土刀反复压实。

试杯装满后，刮成与杯边齐平。

，调平机身，提上锥杆，调整读数为零，锥头上涂少许凡士林。

，转动升降旋钮，试杯上升，待锥尖与土样表面刚好接触时停止升降，指示灯亮，锥体立刻自行下沉，5s时，自动停止下沉，读数窗上或数码管上显示锥入深度h1。

，重复本试验3、4步骤，得锥入深度h2。

h1、h2允许平等误差为0.5mm，否则，应重做。

取h1、h2平均值作为该点的锥入深度h。

,取10g以上土样两个，分别装入称量盒内，称质量（准确至0.01g，测定含水率w1、w2（计算到0.1%）。

计算含水率平均值。

，对其它两个含水率土样进行试验，测其锥入深度和含水率。

，以含水率w为横坐标，锥入深度h为纵坐标，点绘A、B、C三点含水率的h-w图。

连此三点，应呈一条直线。

如三点不在同一直线上，要通过A点与B、C两点连成两条直线，根据液限（A点含水率）在hp-wl图上查得hp，以此hp再在h-w的AB及AC两直线上求出相应的两个含水率。

当两个含水率的差值小于2%时，以该两点含水率的平均值与A点连成一直线。

当两个含水率的差值不小于2%时，应重做试验。

，则在h-w图上，查得纵坐标入土深度h=17mm所对应的横坐标的含水率w，即为该土样的液限wl；若采用100g锥做液限试验，则在h-w图上，查得纵坐标入土深度h=20mm所对应的横坐标的含水率w，即为该土样的液限wl。

，通过76g锥入土深度h与含水率w的关系曲线，查得，锥入土深度2mm所对应的含水率即为该土样的塑限wp；使用100g锥求出的液限，通过液限wl与塑限时入土深度hp的关系曲线查得h，再由h-w图求出深度为hp时所对应的含水率，即为该土样的塑限wp。

查hp-wl关系图时，须先通过简易鉴别法及筛分法把细粒土与是砂类土区别开来。

再按这两种土分别采用相应的h P-w L关系曲线；对于细粒土，用双曲线确定h p=w L/(0.524w L-7.606)；对于砂类土，使用多项式来确定（h P=29.6-1.22 w L2+0.017 w L -0.0000744 w L3）。

要点：，一般细粒土一夜（约10h)即可，不一定要达到18h，因为如果经验不足，当时感觉还可以，但浸润了18h后，土吸水比较多，含水率不是达到液限，测得的锥入深度不是20±0.2mm，有时只有17左右，这样又要重新加水浸润，浪费挺多时间了，影响工作效率。

如果是重黏土，可能是要18h。

对于一般的砂粒土，因为它孔隙比较大，七八个小时就可以了。

所以这个土的浸润（调水量），要多做多试才行，接近液限时，调土搅拌的阻力给人的感觉基本偏差不大。

最好先加液限那个土样的水A点，记下它所需要的加水量，第二个是C 点，尽量干些，但也不能太干，保证水能在一定时间内扩散均匀，第三个才调B点，基本比C点加水量稍多一些就可以了，一般小于A点和C点的平均值，这样我们结果连出来的线比较靠下，塑限含水率不易超差。

，这样边出来的线夹角会尽量小，两根线延到塑限时两个含水率会更不易超过2，可以提高试验成功率。

因为这个A点的锥入深度不是20±0.2mm，所以液限也用锥入深度与含水率h-w关系线计算得来。

计算方法很简单，因为这个图是双对数坐标（就是说横坐标、纵坐标都是对数关系），所以三个点的锥入深度与含水率都是不成线性关系，没法计算。

可以把锥入深度与含水率都取对数（不管底数，不为1都成），然后就可以按下线方程进行处理。

相应的把液限（20）和塑限（hp）取对数后，就可以求出相应的液限状态的含水率和塑限状态的含水率。

如果这样算出来的AC和AB塑限差值没有超过2，就取其平均值。

如果超过，，应加风干土或者继续加水，重新浸润处理。

含水率过大用电吹风吹干或者含水率过小马上加水就测都是不可取的，因为时间太短两种方法都不能保证土样含水率均匀，不均匀会导致当时测出来的含水率差异特别大，超差，导致试验失败。

，做过这个试验的朋友都知道，如果三个总共200g，分到三个调土皿里，最后装不满那个盛土杯，导致试验无法进行。

，比较容易达到，试锥的尖头用来判断锥尖是否与土样接触状态，如果不注意保护，比如说有时做完第一个土样，没有及时把升降座降下来，下一个土样装好后往上一放，马上形成电流回路，圆锥落下，锥头会被碰掉。

锥尖被碰掉后，接触状态的判别会不准确。

标尺上相同刻度的锥入体积比锥尖未被碰掉前测锥入体积要大，导致测出的液塑限偏大，影响对材料性能的判断。

有可能是低液限土就被判做高液限土了，高液限土一般不允许直接用来填筑，需要改性或者借方，造成经济上的损失。

所以试验仪器校验方法对锥尖的磨损量进行了规定，一般锥尖容许磨耗不得大于0.3mm。

，使用76g锥头绘制的曲线不需要再对砂性土还是细粒土进行区别，直接查得锥入土深度为2mm时的含水率即为塑限；100g锥的需要进行区别土性质，分别计算其塑限的锥入深度。

两个都可以采用，结果偏差不大。

，取其算术平均值做为结果，准确至整数。

2.T0131-2007击实试验，主要是求土的最大干密度，最大干密度时的含水率称为最佳含水率。

其目的是为了指导路基填筑，作为填筑时含水率控制及检测压实度的依据。

击实试验按击实功分为轻型和重型，按击实筒的容积分为1和2，一共四个类别，I-1，I-2，Ⅱ-1，Ⅱ-2，其区别详见土工试验规程T0131-1 击实试验方法种类。

击实试验所用的设备比较简单，有标准击实仪（有自动与手动）配大筒和小筒，烘箱及干燥器，天平（0.01g和30kg），圆孔筛（40mm,20mm,5mm），拌和工具，其它辅助工具等。

一般来讲，试验方法的选用应根据土的颗粒粒径来选择，轻型击实适用于粒径不大于20mm的土，重型击实适用于粒径不大于40mm的土，大于40mm的颗粒粒径质量含量大于5%时，则应使用大尺寸击实筒进行试验，或者按5.4进行最大干密度和最佳含水率修正。

试筒要求其尺寸大于土样中最大颗粒粒径的5倍以上，并且击实试验分层厚度应大于土样最大颗粒粒径的3倍以上。

单位体积击实功能控制在2677.2-2687.0kJ/m3范围内。

在一些地方，设计为了方便，都要求采用重型击实即Ⅱ-2试验方法来进行，这个也是考虑了CBR试验的要求，CBR要求的击实筒是大型击实筒，其夯锤的形式和尺寸和重型击实试验的尺寸相同。

例如四川省，基本上高速公路设计都采用重型击实，一般工地试验室都配有重型击实仪。

2.1试验步骤准备试样：按使用方法分为干土法和湿土法，一般高含水率试验，可采用湿土法，易于晒干的宜用干土法。

干土法，将试样过40mm筛，按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水份（按2-3%含水率递增），拌匀后闷料一夜备用。

，按表T0131-1规定选择轻型或重型试验方法。

根据土的性质（含易击碎风化石数量多少、含水率高低），按表T0131-2规定选用干土法或湿土法）。

，在筒壁上抹一薄层凡士林，并在筒底（小试筒）或垫块（大试筒）上放置蜡纸或塑料薄膜。

取制备好的土样分3-5次倒入筒内。

小筒按三层法时，每次约800-900g（其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的1/3）；按五层法时，每层约400-500g（其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的1/5）。