工程地质实验

土工试验目录一、密度试验 (1)二、含水量试验 (3)三、液限试验 (5)四、塑限试验 (8)五、压缩试验 (10)六、抗剪强度试验 (15)七、击实试验 (21)八、综合性分析试验：静力触探试验 (25)1一、 密度试验土的密度是指土的单位体积的质量。

（一）试验目的测定土的密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其它物理性质指标和工程设计，以及控制施工质量之用。

这里指的密度是湿密度ρ，其它还有干密度ρ'、饱和密度sat ρ等。

（二）试验方法与适用范围一般粘性土，宜采用环刀法；易破碎，难以切削的土，可采用蜡封法；对于砂土与砂砾土，可用现场的灌砂法或灌水法。

（三）环刀法密度试验1、仪器设备(1)环刀（内径6.18cm ，面积30cm 2，高20mm ，壁厚1.5mm ）； (2)天平（感量为0.1g ，称量为500~1000g ）； (3)其他：修土刀，钢丝锯，凡士林等。

2、操作步骤(1)按工程需要取原状土或人工制备所需要状态的扰动土样，其直径和高度大于环刀尺寸，修平两端放在玻璃板上。

(2)称量环刀质量。

(3)在环刀内壁涂一薄层凡士林油，并将其刃口向下放在试样上。

(4)用修土刀削去部分环刀外缘土样，并将环刀垂直下压，边压边修，至土样上端伸出环刀为止。

(5)用修土刀仔细削平两端余土，注意刮平时不得使土样扰动或压密。

(6)擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量，准确至0.1g 。

3、计算按下式计算土的密度：Vm m m V m 00)(-+==ρ 式中：ρ——土的密度，（g/cm 3）；0m ——环刀质量，（g ）；2 )(0m m ——环刀加土的质量，（g ）； V ——环刀容积，（cm 3）。

计算至0.01g/cm 3，同一土样，需进行两次平行测定，取其算术平均值，平行差不得大于0.03g/cm 3。

4、试验记录密度试验 (环刀法)工程编号： 试验者： 钻孔编号： 计算者：5、思考题(1)若两次测定的值有较大误差，试分析其原因。

(2)测定土密度还有其它什么方法？适用于什么情况？3二、含水量试验土的含水量（率）是土在105~110℃下烘到恒重时所失去的水分质量与达到恒量的干土质量的比值，以百分数表示。

土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率。

（一）试验目的测定土的含水量，以了解土的干湿程度，是计算土的孔隙比、液性指数、塑性指数、饱和度和其他物理性质指标不可缺少的基本指标。

（二）试验方法与适用范围烘干法：室内试验的标准方法，一般粘性土都可以采用；酒精燃烧法：适用于快速简易测定细粒土的含水率。

比重法：适用于砂类土。

（三）烘干法含水量试验1、仪器设备(1)烘箱（能保持温度在105~110℃的电热烘箱或其它能源烘箱）； (2)天平（感量为0.01g ）；(3)其他：称量铝盒，干燥器等。

2、操作步骤(1)将称量盒擦净，放在天平上称量，准确至0.01g ，并记下盒号。

(2)取代表性试样，粘性土为15~30g ，砂性土、有机质土为50g ，放入称量盒中，立即盖好盒盖。

放于天平上称量，准确至0.01g 。

(3)打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105~110℃下烘至恒重，然后将试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温。

(4)从干燥器中取出试样，盖好盒盖，称重，精确至0.01g 。

3、计算按下式计算土的含水量：%1000221⨯--=m m m m ω 式中：ω——土的含水量，（%）；0m ——称量盒质量，（g ）； 1m ——称量盒加湿土质量，（g ）；m——称量盒加干土质量，（g）。

2计算至0.1%。

本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允4、试验记录含水量试验（烘干法）工程编号：试验者：钻孔编号：计算者：5、思考题(1)测得土的密度与含水量后，若已知该土的相对密度d s=2.73，试问该土的其它几种密度及孔隙比为多少？45三、液限试验土的液限是指土的可塑状态和流动状态的界限含水量。

（一）试验目的测定土在液限时的含水量，用于计算土的塑性指数和液性指数，作为粘性土的分类及估算地基土承载力的依据。

（二）试验方法与适用范围有电动落锥法，手提落锥法，联合测定法和手摇落碟式液限仪试验方法，主要适用于粒径小于0.5mm 颗粒组成及有机质含量不大于干土质量5%的土。

（三）电动落锥法液限试验1、仪器设备(1)光电式液塑限联合测定仪，主要组成部分如图3-1。

图3-1 液塑限联合测定仪结构示意图①圆锥仪：锥体总质量76±0.2g(实验室为100±0.2g)，锥尖为30±0.2°，测微尺量程22mm ，刻线距离0.1mm ；②电磁铁部分，要求磁铁吸引力不小于100g ； ③光学投影放大部分；④升降座、试样杯等。

6(2)天平（感量为0.01g ）；(3)其他：称量盒，调土刀，调土盒，凡士林等。

2、操作步骤(1)土样制备：应尽可能采用天然含水量的土样来测定，若土样相当干燥，允许用风干土样进行制备。

取代表性风干土样150g ，放入研罐研碎后，通过0.5mm 筛子，取下土约100g ，放入调土皿并加水调成均匀浓稠状，静置一段时间。

(2)取出拌匀的土样，分层装入试杯中，边装边压不要使土样中留有空隙，装满试杯，刮去杯口多余的土与杯口齐平。

将试杯置于杯座上。

(3)取圆锥仪，在锥尖上涂以薄层凡士林油，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。

(4)调节屏幕准线，使初始读数位于零位刻度线上，调节升降座螺母，当锥尖刚好与土面接触时，计算指示灯亮，圆锥仪即可自由落下，延时5秒，读数指示管亮，即可读数。

如要手动操作，可把开关扳向“手动”一侧。

当锥尖与土接触旱，接触指示灯管亮，而圆锥仪不下落，需按手动按钮，圆锥仪自由落下。

读数后，要按仪器复位按钮，以便下次再用。

(5)当锥尖下沉正好20mm 时，这时土的含水量即为液限，若锥体入土深度大于或小于20mm 时，表示该土样含水量高于或低于液限，这时应挖去带有凡士林油部分的土，将剩余的土样放回调土盆中，重新吹干或加水调制。

直至锥体下沉深度为20mm 为止（允许误差±0.1mm ）。

(6)将测得合格的土样，挖出带有凡士林油部分，取锥体附近试样约10~15g 放入铝盒中，测取含水量，即为液限。

此试验需做两次平行测定，取其平均值，其平行差不大于2%。

3、计算按下式计算土的液限：1000221⨯--=g g g g L ω 式中：ω——土的含水量，（%）；1g ——盒加湿土质量，（g ）； 2g ——盒加干土质量，（g ）；g——铝盒质量，（g）。

4、试验记录液限试验工程编号：试验者：钻孔编号：计算者：5、思考题(1)影响液限大小的因素有哪些？(2)粘性土只根据其天然含水量ω，能否判别该土的软硬程度？为什么？78四、塑限试验土的塑限是指土的可塑状态和半固体状态的界限含水量。

（一）试验目的测定土的塑限，并与土的液限试验结合，计算土的塑性指数和液性指数，作为粘性土的分类及估算地基土承载力的依据。

（二）试验方法与适用范围有联合测定法，搓条法。

这里介绍搓条法。

（三）搓条法塑限试验1、仪器设备(1)毛玻璃（约20×30cm 2）； (2)天平（感量为0.1g ）；(3)其他：称量铝盒，烘箱，调土刀，调土盒等。

2、操作步骤(1)按液限试验制备土样方法制备土样（约50g ）。

(2)将制备好土样取出一小块在手中揉捏，至不粘手为止。

再用两手搓成椭圆状，然后将试样入在毛玻璃板上用手掌适当加压滚搓，搓条时要均匀施力，不得无力滚动，而且土条搓滚过程中不应产生空心现象。

(3)若土条滚搓到了3mm 直径时，表面产生许多龟裂同时开始断裂，这时土的含水量就是塑限。

将合格的土条迅速装入铝盒，盖上盒盖，接着进行第二个和第三个土条搓滚，使合格土条重量达3~5g 左右为止。

立即称量，然后放入烘箱烘至恒重。

(4)若搓滚的土条至3mm 直径时，仍未产生龟裂或断裂，则表示试样含水量高于塑限，应将其反应复揉捏或在空气中稍为晾干再重新搓滚。

若土条搓滚未达3mm 即出现横向裂途和断裂，则表示试样含水量已低于塑限，应适加水揉捏均匀，重新搓滚。

3、计算(1)土的塑限：1000221⨯--=g g g g P ω 式中：P ω——土的塑限，（%）；0g ——称量盒质量，（g ）； 1g ——称量盒加湿土质量，（g ）； 2g ——称量盒加干土质量，（g ）。

计算至0.1%。

本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值。

(2)土的塑限指数：P L P I ωω-=(3)土的塑限指数：PPL I I ωω-=式中：ω——土的天然含水量。

4、试验记录塑限试验工程编号： 试验者： 钻孔编号： 计算者：5、思考题(1)塑限的大小与哪些因素有关，工程上为什么按塑性指数对粘性土进行分类？(2)土的天然含水量越大，其塑性指数是否也越大？五、压缩试验土的压缩是指土体在外荷载作用下，水和空气逐渐被挤出，土颗粒间相互挤密，封闭气泡体积也缩小，从而引起土体积变小的现象。

（一）试验目的测定土样在侧限与轴向排水条件下，孔隙比和压力的关系，绘制压缩曲线，以便计算土的压缩系数a、压缩模量E、固结系数v C及原s状土的先期固结压力，估算渗透和控制建筑物沉降量。

（二）试验方法与适用范围侧限压缩试验。

（三）侧限压缩试验1、仪器设备(1)压缩仪（见图5-1）；图5-1 30cm2试样容器示意图1、表夹2、钢环3、小传压板4、透水石5、小导环6、土样7、小环刀 8、小护环 9、大护环 10、透水石 11、容器(2)环刀（面积为30cm2，高为2cm）(3)天平（感量为0.01g）；(4)测微表（最大量程10mm，精度0.01mm）(5)其他：秒表，烘箱，修土刀，铝盒，滤纸等。

2、操作步骤(1)用环刀切取土样，先将环刀内壁抹一薄层凡士林油以减少摩擦，切土时边修边压，尽是减少对土样的扰动，最后将上下两端刮平。

(2)擦净粘在环刀外壁上的土屑，称环刀与土的合重（准确至0.1g），求得土样在试验前的密度，同时取环刀四边修削下来的土样约10~15g装入铝盒，称得铝盒与土样之合重后，再放入烘箱烘至恒重，以测得试验前土的含水量（进行二次平行测定，取其平均值）。

(3)在压缩容器内，顺次入上底板，洁净润湿的透水石及滤纸，再将土样连同环刀一起，刃口向下小心地装入压缩仪内，套上导环，然后在土样顶面再入一润湿滤纸及透水石，最后加上传压板及钢球（如图5-1）。

(4)将装好土样的压缩仪放置到仪器的底板上（如图5-2）。

适当移动使传压板上钢球正好对中加压横梁。

将手轮逆时针方向旋转，使升降杆上升至顶点，然后使加压头对准钢球，调整杠杆下降螺帽，使横梁刚好与钢球接触（注意不能使其受力），随后先施加1kPa的小吊锤，将测微表固定在表夹上，并使测微表短指针正好对准“5”字，再将长指针调整到零，以5mm作为初读数，并记录。