土工试验1含水率,密度

1、2q土工试验是对土的工程性质进行测试，并获得土的物理性指标和力学性指标的实验工作q为工程设计和施工提供可靠的参数3q土是自然界的产物，其形成过程、物质成分以及工程特性是极为复杂q且随其受力状态、应力历史、加载速率和排水条件等的不同而变得更加复杂。4q各类工程的成败，在很大程度上取决于土体能否提供足够的承载力，取决于工程结构不至于遭受超过设计限度的地基沉降和差异变形等q而地基承载力确定和地基变形计算中的参数又主要是由土工试验来确定的q由此可见，土工试验对于各类工程项目建设的成功与否是至关重要的。 5q从土力学的发展历史、发展过程来看,可以说土力学土力学是土的实验力学v库仑(Couloreb)定律

2、v达西(Darcy)定律v普洛特(Proctor)压实理论v描述土的应力应变关系的双曲线模型q都是通过对土的各种试验而建立起来的 6q原位测试?q室内土工试验?7q原位测试可以避免钻孔取土时对土的扰动和取土卸荷时土样回弹等对试验结果的影响，试验结果可以直接反映原位土层的物理状态，某些不易采取原状样的土层(如深层的砂)，只能采用原位测试的方法。 q但其边界条件较为复杂，在计算分析时，有时还需作不少假定方能进行v如十字板剪切试验结果整理中的竖向和水平向抗剪强度相等的假定-实际并不是这样的q且有些指标还不能用原位测试直接测定v如应力路径、时间效应及应变速率等对土的性状的影响。 8q室内土工试验由于能

3、进行各种模拟控制试验以及进行全过程和全方位的量测和观察，在某种程度上反而能满足土的计算或研究的要求。q因此，室内土工试验又是原位测试所代替不了的。 9q其实，当土样从钻孔中取出时，就已产生两种效应使该土样偏离了实际情况v一是取土、搬运及试验切土时的机械作用扰动了土的结构，降低了土的强度；v二是改变了土的应力条件，土样产生回弹膨胀。q这两种效应统称为扰动，扰动使试验指标不符合原位土体的工程性状。10q试样的数量有限v一层土一般只能取几个或十几个试样，试样总体积与其所代表的土层体积相比，相差悬殊q土各向异性v在垂直方向上与在水平方向上，其性质指标是不相同的。q室内土工试验的应力条件是相对理想和单一

4、化的v如固结试验是在完全侧限条件下进行的，三轴压缩试验也仅是轴对称的，这些条件均与实际土层的受力条件不尽相符11q另外，土工试验成果因试验方法和试验技巧熟练程度的不同，也可能会有较大差别，这种差别在某种程度上甚至大于计算方法所引起的误差。121314第1章 试样制备和饱和15一、一、试样制备试样制备q土样在试验前必须经过制备程序q土样和试样的制备程序土样和试样的制备程序是试验工作的第一个质量要素q试样的制备是获得正确的试验成果的前提q为保证试验成果的可靠性和试验数据的可比性，必须统一土样和试样的制备方法和程序。16试样间试样间的允许误差的允许误差q原状土原状土样同一组试样间密度的允许差值小于规

5、定标准；q扰动土扰动土，一般用含水率和密度控制，误差值小于规定标准。v土工试验方法 GBT 50123-1999v公路土工试验规范JTG E40-200717试样制备的主要仪器设备：试样制备的主要仪器设备：q1细筛：孔径0.5mm、2mm。q2洗筛：孔径0.075mm。q3台秤和天平：v称量10kg，最小分度值5g；v称量5000g，最小分度值1g；v称量1000g，最小分度值0.5g；v称量500g，最小分度值0.1g；v称量200g，最小分度值0.0lg。q4环刀：不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm；内径61.8mm，高40mm。18q7抽气设备：附真空表和真空缸。

6、q8其他：v切土刀、钢丝锯v碎土工具、烘箱v保湿缸、喷水设备等。19土样的要求与管理土样的要求与管理q采样数量应满足试验项目和试验方法的需要，并应附取土记录及土样现场描述。q采样的数量按下表规定采取20试验取样数量和过土筛标准 粘土 砂土 土类 原状土(筒) 扰动土 原状土(筒) 扰动土 过筛标准 试验项目 10cm20cm g 10cm20cm g mm 含水率 800 500 比重 800 500 颗粒分析 800 500 界限含水率 500 0.5 密度 1 1 固结 1 2000 2.0 黄土湿陷 1 三轴压缩 5000 5000 2.0 膨胀、收缩 2 2000 8000 2.0 直

7、接剪切 1 2000 2.0 击实/承载比 轻型15000 重型30000 5.0 无侧限抗压强度 1 反复直剪 1 2000 2.0 相对密度 2000 渗透 1 1000 2000 2.0 化学分析 300 2.0 离心含水当量 300 0.5 21过筛过筛q根据试验所需土样数量，将碾散的土样过筛。q物理性试验物理性试验土样过0.5mm筛；q力学性试验力学性试验土样过2mm筛；q击实试验击实试验土样过5mm筛。22q过筛后用四分对角取样法，方法如下：v将土样拌匀，倒在纸上成圆锥形图 (a)，v然后用尺以圆锥顶点为中心，向一定方向旋转图 (b)使圆锥成为12cm厚的圆饼状。v继而用尺划两条相

8、互垂直的直线，使土样分成四等份，取走相同的两份图 (c)，图 (d)将剩下的两份样拌匀；v重复上述步骤，直到剩下的土样约等于需要量为止。 23原状土试样制备步骤：原状土试样制备步骤：q原状土的土样制备原状土的土样制备包括开启、描述、切取。q1v将土样筒按标明的上下方向放置。v检查土样结构(若土样已受扰动，不应制备力学性质试验的试样)。q2v切削试样前，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述243v根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边边压边削压边削至土样高出环刀，根据试样的软

9、硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。v用环刀切取试样时，要防止扰动防止扰动，否则会影响测试结果。254v从余土中取代表性试样测定含水率。v对低塑性和高灵敏度的软土，制样时特别注意：不得扰动。26扰动土试样的制备步骤：q扰动土的土样制备扰动土的土样制备包括v土的风干、碾散、过筛、匀土、分样和贮存等预备程序v击实、饱和等试样制备程序。q将块状扰动土放在橡皮板上用木碾碾散，或用碎土机碾散(不得破坏土粒结构)。27q试样的数量视试验项目而定，应有备用试样12个。q将碾散的风干土样通过孔径2mm或5mm的筛，取筛下足够试验用的土样，充分拌匀，测定风干含水率，装入保湿缸

10、或塑料袋内备用。2829q根据试验所需的土量与含水率，制备试样所需的加水量应按下式计算：式中 制备试样所需要的加水量(g)； 风干土质量(g)； 风干土含水率(%)； 制样要求的含水率()。wmmhw1whhwwwwmm101. 001. 013031q称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜，砂土的润湿时间可酌减。q测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，含水率差值应符合本标准的规定。(不得大于不得大于1)32二、试样饱和二、试样饱和q土有三相组成：固相固相、液相液相、气相气相q土的孔隙逐渐被水填充的过程称为饱和，当孔隙被水充满时

11、的土，称为饱和土。v完全饱和则为二相：固相固相、液相液相33试样饱和宜根据土样的透水性能，分别采用下列方法：r1粗粒土采用浸水饱和法浸水饱和法。q2渗透系数大于10-4cms的细粒土（较易透水)，采用毛细管饱和法毛细管饱和法；q渗透系数小于、等于10-4cms的细粒土（不易透水) ，采用抽气饱和法抽气饱和法。如土的结构性较弱，抽气可能发生扰动，不宜采用真空饱和法。二氧化碳和反压力饱和是目前较好的饱和方法34第第2章章 含水率试验含水率试验35一、一、概念概念长期以来，在岩土工程领域中将含水率和含水量两个意义不同的名词相互混淆，统称含水量。q实际上含水量含水量应该是土体中所含水的量，单位为克(g

12、)。q而含水率含水率的定义是试样在105110温度下烘至恒量时所失去的水质量和恒量后干土质量的比值，以百分率表示。计算公式如下： 36式中w0试样含水率(%)； 干土质量(g)； 湿土质量(g)。 - 这才是“含水量”10000ddmmmwdm0m0mdm37国家标准中采用含水率这个名词更符合定义。q含水率是土的基本物理性指标之一。它反映土的状态v含水率的变化将使土的一系列物理力学性质随之而异。38q这种影响表现在各个方面v如反映在土的稠度方面，使土成为坚硬的、可塑的或流动的；v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；v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

13、或疏松，构成压缩性及稳定性的变化。q因此，土的含水率是研究土的物理力学性质必不可少的一项指标。q同时，土的含水率也是土工建筑物施工质量控制的依据。 39二、试验方法二、试验方法测定含水率的方法多种多样，如烘干法、酒精燃烧法、炒干法、比重法、实容积法、微波法和核子射线法等等。 401.烘干法：烘干法：n将试样放入温度能保持在105110的电热烘箱中烘至恒值。p这是测定含水率的通用标准方法，精度高，试验简便，结果稳定。q此法为室内测定含水率的标准方法，列入国家标准。在野外无烘箱设备或要求快速测定含水率，则可根据土的性质和工程情况分别采用下列方法。412.酒精燃烧法酒精燃烧法q在试样中加入酒精，利用

14、酒精在试样上燃烧，使土中水分蒸发，将土烤干。q是快速测定法中较准确的一种，适用于没有烘箱或土样较少的情况。v由于此法难以控制105110的恒温条件，与定义不完全符合，故一般在现场使用，或者在制备试样时测定风干土样的含水率，供制样参考。v酒精燃烧法测得的含水率略低于烘干法所测的含水率。 423.炒干法炒干法用火炉或电炉将试样炒干，在炒干过程中，随时翻拌试样，至试样表面完全干燥。此法适用于砂性土及含砾较多的土，在工地使用。此法也不符合定义所规定的105110，炒干法温度在100150，所测的含水率略大于烘干法。434.比重法：比重法：q该法是根据比重试验，测定湿土体积，估计土粒比重，间接计算土的含

15、水率。由于试验时没有考虑温度的影响，所测得的结果准确度较差。q土内气体能否充分排出，直接影响试验成果的精度，故此法仅适用于仅适用于砂性土砂性土。445.实容积法：实容积法：q根据波义尔马略特定律设计的速测含水率仪。它是通过测定土中固相和液相的体积，取土的经验比重值，换算出土的含水率。v该法的原理是波义尔马略特定律，首先要求气温基本保持不变，这在填筑工地上是很难达到的。若以标准温度为20，那么气温变化1，实容积的变化就达到5，相应含水率的变化也约5，为此，目前很少使用。456.微波法：微波法：q微波加热是近十几年来才发展的一门新技术。v微波是一种超高频的电磁波。微波加热就是通过微波发生器产生微波

16、能，然后用波导(传送线)将微波能输送到微波加热器中，加热器中的试样受到微波的照射后就发热，使水分蒸发。46q由于微波具有一定的穿透深度，使被加热物体里外同时加热，因此具有均匀、快速的优点。q显然，快速干燥工艺在土工试验中具有重要的意义。q但微波加热的温度如何控制、烘干时间采用多长等，都是有待进一步研究的。美国于1998年将此列入ASTM标准。477.核子射线法：核子射线法：利用核子法测定土石等材料原位密度和含水率是一项迅速发展的无损、快速检测新技术。q水利部已制定核子水分密度仪现场测试规程。v用表层型核子水分密度仪测定材料密度和含水率是一种间接的物理测量方法。48q测量依据：v仪器所记录到的射

17、线或热中子计数率分别与被测材料密度和含水率有确定的相关性。v通过预先建立适合仪器进行密度或水分测量的标定曲线，则可根据仪器现场测量所记录的射线或热中子计数率，按相对应的标定曲线，确定被测材料的密度或含水率。q深层型核子仪利用探棒通过钻孔或测量导管放至地面下预定深度，分别用射线散射法和快中子被氢原子慢化法测定材料原位密度和含水率变化。 49三、三、检测依据检测依据 土 工 试 验 方 法 标 准 G B T 501231999本试验方法适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。 50四、四、仪器设备及环境仪器设备及环境q天平：v称量200g，精度0.01g；v称量600g，精度0.1g；v称量600

18、0g，精度lg。q烘箱：能控制温度在105110。q铝盒：大小适当。q料盘：大小适当。q环境：在室内常温条件下进行。51四、四、取样及制备要求取样及制备要求q素土、灰土等细粒土每份一般取1530g，二灰碎石等粗粒土由于含大颗粒，每份宜取1000g以上。q取样要有代表性代表性，宜采用四分法四分法取样。当取样后不立即进行称量测定时，必须密封防止水分损失。52q当采用抽样法测定含水率时，必须抽取两份样品进行平行测定，平行测定两个含水率的差值应符合以下要求：v含水率40，差值1；v含水率40，差值2；v冻土，差值3；53五、五、操作步骤操作步骤q(1)v素土、灰土取代表性试样或环刀中试样1530g，放

19、入已称重的铝盒，称重精确至0.01g；v二灰碎石等粗粒土取代表性试样1000g左右，称重精确至1g，放在已称重的料盘中；v整体法测定环刀中土的含水率时，称重精确至0.1g。54q(2)v将打开盖的铝盒或存料盘放入烘箱，在105110下烘至恒量(恒量的概念一般为间隔2小时质量差不大于0.1)。v烘干时间对黏土、粉土不得少于8小时对砂土不得少于6小时对有机质含量超过5的土，应在6570恒温下烘至恒量，时间需更长一些。55q(3)v将铝盒或料盘从烘箱中取出，铝盒盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，用 天 平 称 量 ， 精 确 至 相 应 的 精 度0.01g(素土)、0.1g(整体法) 或1g(二

20、灰碎石)。56六、六、数据处理与结果判定数据处理与结果判定试样的含水率应按下式计算，准确至0.1。式中 md 干土质量； m0湿土质量； m2盒与干土质量之和； m1盒与湿土质量之和； m3盒质量。100/00ddmmmw 100/32210mmmmw57或：或：式中md干土质量(g)； m0湿土质量(g)。 100100dmmw58q本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：v当含水率小于40时1%；v当含水率等于、大于40时为2 %v对层状和网状构造的冻土不大于3 %。q取两个测值的平均值，以百分数表示。592.8含水率试验的记录格式含水率试验的记录格式60公路工程无机结合料稳定材公路

21、工程无机结合料稳定材料试验规程料试验规程JTG E51-2009qT 08012009 含水量试验方法(烘干法)q本方法源自原规程 T08011994，增加了关于水泥、石灰、粉煤灰含水率测定的内容，同时主要改变了对称量仪器的技术要求。对于有机质土尽量采用烘干法，并酌情降低烘箱温度。611适用范围适用范围q本方法适用于测定水泥、石灰、粉煤灰及无机结合料稳定材料的含水量。622仪器设备仪器设备q2.1水泥、粉煤灰、生石灰粉、消石灰和消石灰粉、稳定细粒土v2.1.1烘箱：量程不小于110，控温精度为2。v2.1.2铝盒：直径约50mm，高2530mm。v2.1.3电子天平：量程不小于150g，感量0

22、.0lg。v2.1.4干燥器：直径200250mm，并用硅胶做干燥剂。用指示硅胶做干燥剂，而不用氯化钙。因为许多黏土烘干后能从氯化钙中吸收水分。63q电子天平的优点：v加入荷载后能迅速地平衡，并自动显示所称物体的质量，单次样品的称量时间大大缩短，“去皮”功能使其称量更为简便、快速。q使用电子天平注意事项：v由于电子天平自重较轻，使用中容易因碰撞而发生位移，进而可能造成水平改变，故使用过程中动作要轻。v如被称试样或容器上的静电影响称量(读数不稳定)，则应用防静电秤盘代替一般秤盘。v要求进行通电预热一定时间后再进行称量。64q将原规程中台秤删除v对称量要求在4000g以内的，统一采用感量为0.01

23、g的电子天平；v对称量要求在4000g以上的，统一采用感量为0.1g的电子天平。q考虑到当前大量试验室还沿用原规程中的仪器，对中粒土和粗粒土的测试天平感量放宽到0.1g，在满足精度要求的条件下，原有仪器还可以使用。但鼓励相关单位采用相对高精度的天平测量，以减少试验误差。652.2稳定中粒土设备稳定中粒土设备q2.2.1烘箱：量程不小于110，控温精度为2。q2.2.2铝盒：能放样品500g以上。q2.2.3电子天平：量程不小于1000g，感量0.1g。q2.2.4干燥器：直径200250mm，并用硅胶做干燥剂。662.3稳定粗粒土设备稳定粗粒土设备q2.3.1烘箱：量程不小于110，控温精度为

24、2。q2.3.2大铝盒：能放样品2000g以上。q2.3.3电子天平：量程不小于3000g，感量0.1g。q2.3.4干燥器：直径200250mm，并用硅胶做干燥剂。673试验步骤试验步骤q3.1水泥、粉煤灰、生石灰粉、消石灰和消石灰粉、稳定细粒土q3.1.1取清洁干燥的铝盒，称其质量m1，并精确至0.01g；取约50g试样(对生石灰粉、消石灰和消石灰粉取100g)经手工木锤粉碎后松放在铝盒中，应尽快盖上盒盖，尽量避免水分散失，称其质量m2，并精确至0.01g。68q3.1.2对于水泥稳定材料，将烘箱温度调到110；对于其他材料，将烘箱调到105。v注：某些含有石膏的土在烘干时会损失其结晶水，

25、用此方法测定对其含水量有影响。每1石膏对含水量的影响约为0.2。如果土中有石膏，则试样应该在不超过80的温度下烘干，并可能要烘更长的时间。69q待烘箱达到设定的温度后，取下盒盖，并将盛有试样的铝盒放在盒盖上，然后一起放入烘箱中进行烘干，需要的烘干时间随试样种类和试样数量而改变。当冷却试样连续两次称量的差(每次间隔4h)不超过原试样质量的0.1时，即认为样品已烘干。v注：对于大多数土，通常烘干1624h就足够了。但是，某些土或试样数量过多或试样很潮湿，可能需要烘更长的时间。烘干的时间也与烘箱内试样的总质量、烘箱的尺寸及其通风系统的效率有关。70q水泥与水拌和就要发生水化作用，在较高温度下水化作用

26、发生得较快。如先将混合料放入烘箱中，再启动烘箱升温，则在升温过程中水泥与水的水化作用发生得较快。而烘干法又不能除去已与水泥发生水化作用的水，这样得出的含水量往往偏小。q所以应提前将烘箱升温到110，使含水泥的混合料一开始就能在110的环境下进行烘干。71q3.1.3烘干后，从烘箱中取出盛有试样的铝盒，并将盒盖盖紧。q3.1.4将盛有烘干试样的铝盒放入干燥器内冷却。然后称铝盒和烘干试样的质量m3，并精确至0.01g。v注：如铝盒的盖密闭，而且试样在称量前放置时间较短，则可以不放在干燥器中冷却。723.2稳定中粒土稳定中粒土q3.2.1取清洁干燥的铝盒，称其质量m1，并精确至0.1g。取500g试

27、样(至少300g)经粉碎后松放在铝盒中，盖上盒盖，称其质量m2，并精确至0.1g。73q3.2.2对于水泥稳定材料，将烘箱温度调到110；q对于其他材料，将烘箱调到105。q待烘箱达到设定的温度后，取下盒盖，并将盛有试样的铝盒放在盒盖上，然后一起放入烘箱中进行烘干，需要的烘干时间随土类和试样数量而改变。q当冷却试样连续两次称量的差(每次间隔4h)不超过原试样质量的0.1时，即认为样品已烘干。74q3.2.3烘干后，从烘箱中取出盛有试样的铝盒，并将盒盖盖紧，放置冷却。q3.2.4称铝盒和烘干试样的质量m3，并精确至0.1g。753.3稳定粗粒土稳定粗粒土q3.3.1取清洁干燥的铝盒，称其质量m1

28、，并精确至0.1g。取2000g试样经粉碎后松放在铝盒中，盖上盒盖，称其质量m2，并精确至0.1g。q在没有大铝盒时，也可以将这些样品分成两盒进行烘干。试验结果应满足平行试验的误差要求，然后取其平均值。76q3.3.2对于水泥稳定材料，将烘箱温度调到110；对于其他材料，将烘箱调到105。q待烘箱达到设定的温度后，取下盒盖，并将盛有试样的铝盒放在盒盖上，然后一起放入烘箱中进行烘干，需要的烘干时间随土类和试样数量而改变。q当冷却试样连续两次称量的差(每次间隔4h)不超过原试样质量的0.1时，即认为样品已烘干。q3.3.3烘干后，从烘箱中取出盛有试样的铝盒，并将盒盖盖紧，放置冷却。q3.3.4称铝

29、盒和烘干试样的质量m3，并精确至0.1g。774计算计算q用下式计算无机结合料稳定材料的含水量。785结果整理结果整理q本试验应进行两次平行测定，取算术平均值，保留至小数点后两位。允许重复性误差应符合下表的要求。796记录记录q本试验的记录格式见下表。80T08021994含水量试验方法含水量试验方法(砂浴法砂浴法)q1适用范围q本方法适用于在工地快速测定无机结合料稳定材料的含水量。当土中含有大量石膏、碳酸钙或有机质时，不应使用本方法。81q砂浴可加热到350。一般将干燥的细砂平铺在铁盘中，把容器半埋入砂中(底部的砂层要薄些)，在铁盘下加热。因砂导热效果较差、温度分布不均匀，所以砂浴的温度计水

30、银球要靠近反应器。v由于砂浴温度不易控制，故在试验中使用较少。砂浴法测定含水量的精度较差，为现场施工过程中快速测定提供参考数据，正式数据应以烘干法为准。q本次修订，对称量仪器的要求进行了调整，并增加了平行试验的精度要求，其余和T08021994一样。 822仪器设备仪器设备q2.1稳定细粒土设备v2.1.1铝盒：直径约50mm，高2530mm。v2.1.2电子天平：量程不小于150g，感量0.01g。v2.1.3砂浴：直径约200mm、深至少25mm的砂浴1个，其中放有清洁的砂。也可以使用更大的砂浴，一次烘干几个试样。v2.1.4加热砂浴的设备：1套。v2.1.5调土刀：刀片长100mm，宽2

31、0mm。832.2稳定中粒土稳定中粒土设备设备q2.2.1天平：量程不小于l000g，感量0.1g。q2.2.2方盘：边长约200mm、深约50mm白铁皮方盘。q2.2.3砂浴：能放入方盘的砂浴1个，砂深至少25mm。q2.2.4加热砂浴的设备：1套。q2.2.5调土刀：刀片长100mm，宽20mm。q2.2.6长方盘：长约200mm，宽约100mm。842.3稳定粗粒土稳定粗粒土设备设备q2.3.1天平：量程不小于3000g，感量0.1g。q2.3.2方盘：边长约250mm，深5070mm。q2.3.3砂浴：能放入方盘的砂浴1个，砂深至少25mm。q2.3.4加热砂浴的设备：1套。q2.3.

32、5调土刀：刀片长100mm，宽20mm。q2.3.6长方盘：长约200mm，宽约l00mm。853试验步骤试验步骤q3.1稳定细粒土v3.1.1取清洁干燥的铝盒，称其质量m1，并精确至0.01g。至少取30g试样，经粉碎后松放在铝盒中，盖上盒盖，称其质量m2，并精确至0.01g。v3.1.2取下盒盖，将盛有试样的铝盒放在正在加热的砂浴内，但需注意勿使砂浴温度太高。在加热过程中，应经常用调土刀搅拌试样，以促使水分蒸发。注：避免稳定材料过分加热。将一小张白纸片放在土中拌和，如纸变成焦黄色，就表示加热过分。86q3.1.3当加热一段时间(通常1h足够)使试样干燥后，从砂浴中取出铝盒，盖上盒盖，并放置

33、冷却。q3.1.4称铝盒和烘干试样质量m3，并精确至0.01g。v注：烘干时间随土类、试样的数量及野外条件而变。当对某种土要做大量含水量测定时，应使用不同的干燥时间，以确定烘干所需要的最短时间。如将试样再烘1min后，其质量损失不超过0.1g(对于细粒土)、0.5g(对于粗粒土)时，即认为土已被烘干。873.2稳定中粒土和粗粒土稳定中粒土和粗粒土q3.2.1取清洁干燥的方盘，称其质量m1，并精确至0.1g。稳定中粒土的试样至少要300g，稳定粗粒土的试样至少要2000g。将试样粉碎并均匀地撒布在方盘内，称方盘和试样的合质量m2，并精确至0.1g。q3.2.2将方盘放在正在加热的砂浴内，应注意砂

34、浴温度不要过高。在加热过程中，应经常用调土刀搅拌试样，以促使水分蒸发。q3.2.3当加热一段时间(通常1h足够)后，从砂浴中取出方盘，并让其冷却。q3.2.4当方盘冷却后，立即称方盘和烘干试样的合质量m3，并精确至0.1g。884计算计算q用下式计算无机结合料稳定材料的含水量。895结果整理结果整理q本试验应进行两次平行测定，取算术平均值，保留至小数点后两位。允许重复性误差应符合下表的要求。906记录记录q本试验的记录格式见下表。91T0803-1994含水量试验方法含水量试验方法(酒精法酒精法)ql目的和适用范围q本方法适用于在工地快速测定无机结合料稳定材料的含水量。当土中含有大量黏土、石膏

35、、石灰质或有机质时，不应使用本方法。92q考虑到现场试验的需要，本次修订中增加了对粗粒土的酒精法测含水量的试验方法。本次修订，对称量仪器的要求进行了调整，并增加了平行试验的精度要求，其余和T0803-1994一样。v酒精法测定含水量的精度较差。酒精法适用于施工现场即时测定混合料的含水量，为施工质量控制提供参考数据。由于现在工地都有试验室，因此应尽量采用烘干法。若酒精法与烘干法试验结果严重不符，应重做试验，查明原因；若仍不符合，以烘干法试验数据为准。932仪器设备仪器设备q2.1蒸发皿：硅石蒸发皿。对于细粒土，采用直径100mm的；对于中粒土，采用直径150mm的；对于粗粒土，可用方盘。q2.2

36、刮土刀：长100mm，宽20mm。q2.3搅拌棒：长200250mm，直径约3mm。q2.4天平：量程不小于150g，感量0.01g。q2.5天平：量程不小于1000g，感量0.1g。q2.6天平：量程不小于3000g，感量0.1g。q2.7酒精：乙醇体积分数大于或等于95。v禁止使用固体酒精。943试验步骤试验步骤q3.1将蒸发皿洗净、烘干，称其质量ml，并精确至0.0lg。q3.2对于细粒土，取试样30g左右放在蒸发皿内；对于中粒土，取试样300g左右放在蒸发皿内；对粗粒土，取2000g放在蒸发皿或方盘中。称蒸发皿和试样的合质量m2，对细粒土精确至0.01g，对中粒土、粗粒土精确至0.1g

37、。95q3.3对于细粒土，取约25mL酒精；对于中粒土，取约200mL酒精；对于粗粒土，取约1500mL酒精。将酒精倒在试样上，使其浸没试样。用刮土刀搅拌酒精和土样，并将大土块破碎。q3.4将蒸发皿放在不怕热的表面上，点火燃烧。q3.5在酒精燃烧过程中，用搅拌棒经常搅拌试样，但应注意勿使试样损失。对细粒土，至少燃烧3遍；对中、粗粒土，一般需烧23遍。q3.6酒精燃烧完后，使蒸发皿冷却。当蒸发皿冷却至室温时，称蒸发皿和试样的合质量m3，细粒土精确至0.01g，中、粗粒土精确至0.1g。964计算计算q用下式计算无机结合料稳定材料的含水量。975结果整理结果整理q本试验应进行两次平行测定，取算术平

38、均值，保留至小数点后两位。允许重复性误差应符合下表的要求。986记录记录q本试验的记录格式见下表。99七、七、 含水率试验中的问题含水率试验中的问题1001、代表性试样的选取和试样数量、代表性试样的选取和试样数量q进行含水率试验时，常因土层不均匀，试样数量过少，扰动土样(风干土)拌合不匀，钻探取样时，取土器和筒壁的挤压，土样在运输和存放期间保持不当等等因素而影响试验结果。101试验取土的数量试验取土的数量q对于烘干法，为使试验结果准确可靠，同时考虑到烘培时间的长短，粘质土粘质土取1530克；砂质土砂质土或砾质土因持水性差，颗粒大小相差悬殊，水含量宜于变化，所以试样应多取一些，规定50克。q酒精

39、燃烧法大多为施工质量控制所采用，为使酒精用量不致过大，根据实践经验，粘性土的数量为510克。1022、烘干温度和烘干时间、烘干温度和烘干时间国家标准中规定测试含水率时的烘干温度采用105110，这取决于土的水理性质。(如美国ASTM、英国BS、日本JIS、德国DIN标准规定的烘干温度多数采用105110)q粘性土中水一般分为强结合水、弱结合水和自由水三种，为不使强结合水不断析出及有机质不断损失，保证测得的结果稳定，烘干温度不宜过高。q烘干还需注意：v(1)烘土期间，不频繁开烘箱，以免影响烘箱内温度v(2)水分多的土，与接近烘干的土，不在一个烘箱内混烘v(3)烘箱底部温度高，土样与之有一定距离v

40、(4)称量盒质量，长期使用后，需校正 。103q烘干时间与土的类别及取土数量有关。对粘性土取1530克，烘干时间不少于8小时是根据多年比较试验而确定的。对砂性土不少于6小时，由于砂性土持水性差，水含量易于变化。q对烘干、炒干、烧干的试样应先冷却后再称重，v一是避免因天平受热不均匀影响称量精度，v二是防止热土吸收空气中的水份。v为此，试样应放在装有干燥剂的缸内冷却, 缸口涂以凡士林与外界空气隔绝，试样在干燥皿内冷却至室温再称量。1043、有机质土的含水率测定、有机质土的含水率测定在105110恒温下长期烘培有的有机质特别是腐植酸可在烘培过程中逐渐分解而不断的减轻其质量，使得测得的含水率比实际的含

41、水率大；有的有机质(如有机碳)在烘培中其质量因氧化而增加，使得测得的含水率比实际的含水率小。因此，标准规定有机质含量超过5的土，烘干温度采用6570。105 4、平行试验和平行差值、平行试验和平行差值q土工试验标准中规定采用平行试验的目的是为了避免操作中发生错误，对原状土通过平行试验可以进一步了解含水率的均匀程度。q为保证试验准确度，试验中规定平行差值是合理的，对烘干法，含水率在40以下，允许差值1；含水率大于等于40，允许差值2。而对于一些快速测定法，由于准确度较差，只能参考烘干法的规定，斟酌采用。 106第第3章章 密度试验密度试验 q土的密度定义为单位体积质量。它是土的主要物理性指标之一

42、。用它可以换算土的干密度、孔隙比、饱和度等指标。q无论室内试验或野外勘查以及施工质量控制中均要测定密度。107q测定密度的方法常用的有环刀法、蜡封法、灌砂法和灌水法等。q对粘性土用环刀法环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍采用。q不能用环刀切削的坚硬、易碎、含有粗粒、形状不规则的土可用蜡封蜡封法法。q灌砂法灌砂法和灌水法灌水法一般在野外应用，适用于砂、砾等。108一、环刀法一、环刀法室内1本试验方法适用于细粒土。2本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：v(1)环刀：内径61.8mm和79.8mm，高度20mm。v(2)天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.0

43、1g。1093v环刀法测定密度，根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。1104v试样的湿密度，应按下式计算： 式中 -试样的湿密度(gcm3)，准确到 0.01 gcm3。 Vm0001115v试样的干密度，应按下式计算： 0001. 01wd1126v本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03gcm3，取两次测值的平均值。 113环刀法试验的记录格式环刀法试验的记录格式 1148环刀法的

44、注意事项：环刀法的注意事项： q(1)v按土质均匀程度及土样尺寸选择不同容积的环刀。室内进行密度试验，考虑到与剪切、固结等项试验所用环刀相配合，一般选用内径为61.8mm，高为20mm即容积为60cm3的环刀。115q施工现场检查填土压实密度时，因每层土压实厚度达2030cm，土层上下压实程度不匀，而环刀容积过小，取土深度稍有变化，所测密度误差较大，一般采用增大环刀容积提高试验成果的精度。环刀容积可用200500cm3。q如果采用较小容积环刀，则应每层土的上、下部位分别测定密度，以了解土的压实程度。 116环刀径高比、环刀径高比、壁厚壁厚q环刀高度与直径之比对试验成果有影响，环刀高度过大时，土

45、与环刀内壁的摩擦就越大，同时增大取样的困难，为此，要控制径高比，根据国内外的资料，一般采用的径高比为2.53.5。q环刀壁越厚，压入时土样扰动程度越大，所以环刀壁越薄越好。但环刀压入土中时，受到相当的压力，壁过薄，则环刀容易变形和损坏，故一般壁厚采用2mm左右，刃口厚度0.3mm。 117(2)v用环刀切土时，要防止试样扰动，所以应先切成一个较环刀内径略大的土柱，然后将环刀垂直下压。为避免环刀下压时挤压四周土样，应边压边削，直至土样伸出环刀，将两端修平v因环刀容积较大，不易切成土柱，故施工现场可用直接压入法。 118环刀法测密实度环刀法测密实度(野外方法野外方法) 1.概念本法适用于测定细粒土

46、的密度和压实度。v密度为单位体积内物质的质量；v压实度为实测干密度与最大干密度之比。1192.检测依据检测依据土工试验方法标准GBT50123-19991203.仪器设备及环境仪器设备及环境(1)仪器设备q环刀：v体积60cm3，内径61.8mm，高度20mm；v体积100cm3，内径79.8mm，高度20mm；q手柄：与环刀相配套；q修土刀：刀口应锋利平整；q榔头：打击用；q天平：称量500g，精度0.1g；q称量200g，精度0.01g；q烘箱：室温300，精度2。121(2)环境要求：室内工作在常温下进行。1224.取样及制备要求取样及制备要求(1)建筑工程每组2点取平均值；市政工程路基

47、灰土每组1点，其他每组3点取平均值。(2)取样频率按验收规范执行，市政工程路基每1000m2每层取一组，沟槽回填每一井段每层取一组。(3)取样要有代表性。1235操作步骤操作步骤(1)环刀内壁涂一薄层凡士林，装在手柄内，刀口向下对准选好的取土部位。(2)用榔头垂直向下打击，直至环刀全部没入土内。(3)用铁锹挖去环刀四周的土，再用铁锹对准环刀下将整个环刀连同土一起铲出，注意不得扰动环刀内的土。124(4)用修土刀修去环刀四周多余的土，修平环刀上下表面土层，并与环刀口平齐。(5)擦净环刀外壁，放入铝盒带回称量，称铝盒、环刀和土的总质量m1，精确至0.1g。125q(6)测定环刀内土的含水量：可整个

48、在105110烘干称重m2测定，也可取样烘干测定。v一般大环刀宜用取样烘干测定含水量，在环刀土样中分别取两份土样，重约2030g，精确至0.01g，分别放入两个铝盒称重m4、烘干称重m5测定其平均值。126保证环刀法测量准确的操作要点：保证环刀法测量准确的操作要点：环刀体积准确。选取的测量部位要有代表性。挖出及修土时不得扰动环刀内的土，并修平。准确称量。烘干到位。1276.数据处理与结果判定数据处理与结果判定(1)计算q含水率vw=(m1-m2)(m2-m3-m6)q或vw1=(m4-1-m5-1)(m5-1-m6-1)vw2=(m4-2-m5-2)(m5-2-m6-2)vw=(w1+w2)/

49、2m1铝盒、环刀和土的总质量m2为m1烘干重m3为环刀重m4小铝盒+湿土重m5为m4烘干称重m6为铝盒重128q湿密度=(m1-m3-m6)vq干密度=(m2-m3-m6)vv式中，v为环刀的体积。q或干密度= (1+w)q平均干密度=( )3q或平均干密度=( )2q压实度= m1铝盒、环刀和土的总质量m2为m1烘干重m3为环刀重m4小铝盒+湿土重m5为m4烘干称重m6为铝盒重d321ddd21dd最大d129(2)结果判定v当干密度或平均干密度设计要求的干密度时为合格；v当干密度或平均干密度设计要求的干密度时为不合格；q或v当压实度设计要求的压实度时为合格；v当压实度设计要求的压实度时为不

50、合格。q建筑工程中设计要求是压实系数，市政工程中称为压实度。q压实度=干密度/最大干密度v最大干密度由击实试验测得。 1307.例题例题 已知所用环刀体积为60cm3，该素土的最大干密度为1.76gcm3，设计要求素土沟槽回填压实度85。试计算该组环刀的代表密度和压实度，并作评定。131解：解：q(1)干密度：(环刀+干土重)-环刀重环刀体积v=134.3-42.4/60=1.532g/cm3v=134.5-42.2/60=1.538g/cm3v=133.2-43.6/60=1.493g/cm3q(2)平均干密度v=(1.532+1.538)2=1.535gcm3q(3)压实度=平均干密度最大

51、干密度v=1.541.7687q(4)该组素土沟槽回填的压实度符合设计要求。 132二、蜡封法二、蜡封法 本试验方法适用于易破裂土和形状不规则的坚硬土。133本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：v1蜡封设备：应附熔蜡加热器。v2天平：应符合国标第5.1.2条2款的规定。 134蜡封法试验步骤：蜡封法试验步骤： 1从原状土样中，切取体积不小于30cm3的代表性试样，清除表面浮土，削去尖锐棱角，系上细线，称试样质量m0，准确至0.01g。2持线将试样缓缓浸入刚过熔点(5070)的蜡液中，浸没后立即提出，重复23次，使试样表面覆以一薄层蜡膜，检查试样周围的蜡膜有无气泡，当有气泡时应用烧热针刺破

52、，再用蜡液补平，冷却后称蜡封试样质量mn。 1353将蜡封试样挂在天平的一端，浸没于盛有纯水的烧杯中，称蜡封试样在纯水中的质量mnw ，并测定纯水的温度。4取出试样，擦干蜡面上的水分，再称蜡封试样质量。当浸水后试样质量增加时，应另取试样重做试验。136试样的密度计算：试样的密度计算： 式中 蜡封试样质量(g)； 蜡封试样在纯水中的质量(g)； 纯水在T时的密度(gcm3)； 蜡的密度(gcm3)。 nnwTnwnmmmmm000nmnwmwTn137试样的干密度，应按式(5.1.5)计算。 本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03gcm3，取两次测值的平均值。 0001. 01

53、wd138蜡封法试验的记录格式蜡封法试验的记录格式 139蜡封法的注意事项：蜡封法的注意事项： q1v关于蜡的温度规定刚过熔点，以蜡液达到熔点以后不出现气泡为准。蜡液温度过高，对试样的含水率和结构都会造成一定的影响，而温度过低，蜡溶解不均匀，不易封好蜡皮。v蜡封时为避免土样的扰动和有气泡封闭在试样与蜡之间，故需缓慢地将试样浸入蜡中。140q2v水的密度随温度而变化，故试验中应测定水温，其目的是为了消除因水密度变化而产生的影响。v各种蜡的密度不相同，所以试验前需测定蜡的密度。测定方法可将蜡块系于线上，称其在空气和水中的质量，求出其密度。 141三、灌砂法测密实度三、灌砂法测密实度 (一)国标方法

54、1.概念v所谓灌砂法是利用已知密度的砂灌入试坑来测得被测土样试坑的体积，从而测定土样密度的一种方法。v本法适用于测定粗粒土的密度和压实度，也可以测定细粒土的密度和压实度。v密度为单位体积内物质的质量；压实度为实测干密度与最大干密度之百分比。1422.检测依据土工试验方法标准GBT501231999 1433.仪器设备及环境仪器设备及环境 q密度测定器：由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成(见图)。 1-底盘； 2-漏斗； 3-漏斗口； 4-容砂瓶；5-阀门144q灌砂漏斗高135mm，直径165mm，底部有孔径为13mm的圆柱形阀门；容砂瓶容积为4升，容砂瓶与灌砂漏斗之间用螺纹接头连接；底盘承托灌砂漏

55、斗和容砂瓶。天平：称量15kg，精度5g(115kg)； 称量6000g，精度1g(10005000g)。烘箱：能控制温度在105110。料盘：大小适当。工具：挖土铲，料勺、尺等。环境：室内工作在常温下进行。 1454.取样及制备要求取样及制备要求 (1)每组1点。(2)取样频率按验收规范执行，市政工程路基每1000m2每层取一组。(3)取样要有代表性。1465.操作步骤操作步骤(1)标准砂密度的测定标准砂应清洗洁净并烘干，粒径宜选用0.250.50mm，密度宜选用1.471.61g/m3。组装容砂瓶与灌砂漏斗，螺纹连接处应拧紧，称其总质量。147标准砂密度的测定标准砂密度的测定将密度测定器竖

56、立，灌砂漏斗口向上，关阀门，向灌砂漏斗中注满标准砂，打开阀门使灌砂漏斗内的标准砂漏入容砂瓶中，继续向漏斗内注砂漏入容砂瓶中，当砂停止流动时迅速关闭阀门，倒掉漏斗内多余的砂，称容砂瓶与灌砂漏斗和灌满的标准砂的总质量，准确至5g，试验中应避免振动。148标准砂密度的测定标准砂密度的测定倒出容砂瓶内的标准砂，通过漏斗向容砂瓶内注水至水面高出阀门，关上阀门，去掉漏斗中多余的水，称容砂瓶与灌砂漏斗和灌满的水的总质量，准确至5g，并测定水温，准确至0.5。重复测定三次，三次测值之间的差值不得大于3mL，取三次的平均值。149容砂瓶的容积应按下式计算 式中 容砂瓶容积(mL)； 容砂瓶与灌砂漏斗和灌满的水的

57、总质量(g)； 容砂瓶与灌砂漏斗质量(g)； 不同温度时水的密度(gcm3)wrrrrmmV/12rV2rm1rmwr150不同温度下水的密度 温度() 水的密度(g/cm3) 温度() 水的密度(g/cm3) 温度() 水的密度(g/cm3) 4 1.0000 15 0.9991 26 0.9968 5 1.0000 16 0.9989 27 0.9965 6 0.9999 17 0.9988 28 0.9962 7 0.9999 18 0.9986 29 0.9959 8 0.9999 19 0.9984 30 0.9957 9 0.9998 20 0.9982 31 0.9953 10

58、0.9997 21 0.9980 32 0.9950 11 0.9996 22 0.9978 33 0.9947 12 0.9995 23 0.9975 34 0.9944 13 0.9994 24 0.9973 35 0.9940 14 0.9992 25 0.9970 36 0.9937 151标准砂的密度按下式计算标准砂的密度按下式计算 式中 标准砂的密度(gcm3)： 容砂瓶与灌砂漏斗和灌满的 标准砂的总质量(g) rrrssVmm/1srsm152(2)灌砂法试验步骤根据试样最大粒径，确定试坑尺寸见表。 试坑尺寸表 试坑尺寸(mm) 试样最大粒径(mm) 直径 深度 5(20) 15

59、0 200 40 200 250 60 250 300 153将选定试验处的表面整平，除去表面松散的土层。按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度，边挖边将坑内挖出的试样装入盛土容器中，称试样质量，精确至5g，带回后测定试样的含水率。向容砂瓶中注满砂，关上阀门，称容砂瓶与灌砂漏斗和灌满的标准砂的总质量m0，准确至5g。154将密度测定器倒置(容砂瓶向上)于挖好的坑口上，打开阀门，使砂注入试坑。在注砂过程中不得有震动。当砂注满试坑时关闭阀门，称容砂瓶与灌砂漏斗和余砂的总质量m1，准确至5g，并计算注满试坑所用的标准砂质量ms 。(实际上，仅通过上述方法还无法求得ms，m0-m1m

60、s。因为灌入试坑的量砂除了试坑表面以下部分ms外，由于灌砂漏斗的存在还在试坑表面以上形成一个量砂圆锥体，m0-m1必须减去该量砂圆锥体的质量才是我们所需要的ms。而该量砂圆锥体的质量只有通过在试坑未挖前的表面上先空灌一次量砂来获得) 1556.数据处理与结果判定(1)试样的密度应按下式计算 sspmm/0 标准砂的密度 注满试坑所用的标准砂质量 试坑内挖出土的质量ssmpm156(2)试样的干密度，应按下式计算，准确至0.01g/cm3。 101/wd157(3)试样的压实度，应按下式计算压实度= 最大100/d158(二二)交通方法交通方法 1.概念本法适用于测定粗粒土的密度和压实度，也可以