土力学实验指导书解析

一、含水率试验（烘干法）

（一）试验目的

测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。

（二）试验原理

含水率反映土的状态，含水率的变化将使土的一系列物理力学性质指标随之而异。这种影响表现在各个方面，如反映在土的稠度方面，使土成为坚硬的、可塑的或流动的；反映在土内水分的饱和程度方面，使土成为稍湿、很湿或饱和的；反映在土的力学性质方面，能使土的结构强度增加或减小，紧密或疏松，构成压缩性及稳定性的变化。测定含水率的方法有烘干法、酒精燃烧法、炒干法、微波法等等。

（三）仪器设备

1．烘箱：采用温度能保持在105～110℃的电热烘箱。 2．天平：称量500g ，分度值0.01g 。

3．其它：干燥器、称量盒等。

（四）操作步骤

1．湿土称量：选取具有代表性的试样15～20g ，放入盒内，立即盖好盒盖，称出盒与 湿土的总质量。

2．烘干冷却：打开盒盖，放入烘箱内，在温度105～110℃下烘干至恒重后，将试样 取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却，称出盒与干土质量。烘干时间随土质不同而定，对粘质土不少于8h ；砂类土不少于6h 。

（五）试验注意事项

1．刚刚烘干的土样要等冷却后才称重； 2．称重时精确至小数点后二位。

（六）计算公式

按下式计算土的含水率：

%100%1000

22

1⨯--=⨯=

m m m m m m s ωω

式中：ω—含水率，计算至0.1%

m o —盒质量，g ；

m 1—盒加湿土质量，g ； m 2—盒加干土质量，g ； m 1－m 2—土中水质量，g ； m 1－m o —干土质量，g

含水率试验需进行二次平行试验，其平行差值不得大于2％，取其算术平均值。

（七）试验记录（见附表3－1）

含水率试验记录表（烘干法）

附表3－1

试验者吴煌峰校核者黄国怡试验日期2003年3月20日

二、密度试验（环刀法）

（一）试验目的

测定土的湿密度，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。

（二）试验原理

土的湿密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm 3。环刀法是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与体积之比即为土的密度。密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。

（三）仪器设备

1．环刀：内径6～8cm ，高2～3cm 。 2．天平：称量500g ，分度值0.01g 。 3．其它：切土刀、钢丝锯、凡士林等。

（四）操作步骤

1．量测环刀：取出环刀，称出环刀的质量，并涂一薄层凡士林。

2．切取土样：将环刀的刀口向下放在土样上，然后用切土刀将土样削成略大于环刀直 径的土柱，将环刀垂直下压，边压边削使土样上端伸出环刀为止，然后将环刀两端的余土削平。

3．土样称量：擦净环刀外壁，称出环刀和土的质量。

（五）试验注意事项

1．称取环刀前，把土样削平并擦净环刀外壁；

2．如果使用电子天平称重则必须预热，称重时精确至小数点后二位。

（六）计算公式

按下列计算土的湿密度：

V m m V m 2

1-=＝

ρ

式中：ρ—密度，计算至0.01g/cm 3

； m —湿土质量，g ； m 1—环刀加湿土质量，g ； m 2—环刀质量，g ； V —环刀体积，cm 3

。

密度试验需进行二次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm 3

，取其算术平均值。

（七）试验记录（见附表2－1）

密度试验记录表（环刀法）

附表2－1

试验者张芳枝校核者黄国怡试验日期2003年3月18日

三、液限、塑限联合测定法

（一）试验目的

测定粘性土的液限ωL 和塑限ωp ，并由此计算塑性指数I p 、液性指数I L ，进行粘性土的定名及判别粘性土的软硬程度。

（二）试验原理

液限、塑限联合测定法是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 所对应得含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm 所对应的含水率即为塑限。

（三）试验设备

1．液塑限联合测定仪：如附图5－1，有电磁吸锥、测读装置、升降支座等，圆锥质 量76g ，锥角30°，试样杯等；

2．天平：称量200g ，分度值0.01g ；

3．其它：调土刀、不锈钢杯、凡士林、称量盒、烘箱、干燥器等。

（四）操作步骤

1．土样制备：当采用风干土样时，取通过0.5mm 筛的代表性土样约200g ，分成三份， 分别放入不锈钢杯中，加入不同数量的水，然后按下沉深度约为4～5mm ，9～11mm ，15～17mm 范围制备不同稠度的试样。

2．装土入杯：将制备的试样调拌均匀，填入试样杯中，填满后用刮土刀刮平表面，然 后将试样杯放在联合测定仪的升降座上。

3．接通电源：在圆锥仪锥尖上涂抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。 4．测读深度：调整升降座，使锥尖刚好与试样面接触，切断电源使电磁铁失磁，圆锥 仪在自重下沉入试样，经5秒钟后测读圆锥下沉深度。

5．测含水率：取出试样杯，测定试样的含水率。重复以上步骤，测定另两个试样的圆 锥下沉深度和含水率。

（五）试验注意事项

1．土样分层装杯时，注意土中不能留有空隙。

2．每种含水率设三个测点，取平均值作为这种含水率所对应土的圆锥入土深度，如三 点下沉深度相差太大，则必须重新调试土样。

（六）计算公式

1．计算各试样的含水率：

%100%1000

22

1⨯--=⨯=

m m m m m m s ωω

式中符号意义与含水率试验相同。

2．以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线，