土的三個(gè)基本物性指標(biāo)試驗(yàn).doc

土的三個(gè)基本物性指標(biāo)試驗(yàn)第一節(jié) 土粒比重試驗(yàn)（比重瓶法）一、試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定土粒比重，為計(jì)算土的孔隙比、飽和度以及為土的其他物理力學(xué)試驗(yàn)（如顆粒分析的密度計(jì)法試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)等）提供必要的數(shù)據(jù)。二、基本原理土粒比重是指土在溫度100105C下烘至恒重時(shí)的質(zhì)量與同體積純水在4C時(shí)質(zhì)量的比值。土粒的質(zhì)量可用精密天秤測(cè)得。土粒的體積一般應(yīng)用排出與土粒同體積之液體的體積方法測(cè)得，通常用比重瓶法。此法適用于粒徑小于5mm或者含有少量5mm顆粒的土。粒徑大于5mm的土，則用虹吸筒法。對(duì)于砂土，可用大型的李氏比重瓶法，其原理均與比重瓶法相似。在用比重瓶法測(cè)定土粒體積時(shí)，必須注意，所排開(kāi)的液體體積必須能代表固體顆粒的真實(shí)體積。土中含有氣體，試驗(yàn)時(shí)必須把它排盡，否則影響測(cè)試精度?？捎弥蠓蟹ɑ虺闅夥ㄅ懦羶?nèi)氣體。所用的液體一般為純水。若土中含有大量的可溶鹽類(lèi)、有機(jī)質(zhì)、膠粒時(shí)，則可用中性液體，如煤油、汽油、甲苯和二甲苯，此時(shí)必須用抽氣法排氣。三、儀器設(shè)備1、比重瓶：容量為100cm3或50cm3, 有短頸式與長(zhǎng)頸式兩種(圖2-1)；2、分析天秤：稱(chēng)量200g，最小分度值0.001g；3、恒溫水槽；準(zhǔn)確度應(yīng)為1C；4、砂?。耗苷{(diào)節(jié)溫度；5、真空抽氣設(shè)備(圖2-2)；6、溫度計(jì)：測(cè)定范圍為050C，精確至0.5C；7、其它：烘箱、純水、中性液體、小漏斗、干毛巾、小洗瓶、磁缽及研棒、孔徑為2mm篩等。圖2-1 比重瓶a-短頸式 b-長(zhǎng)頸式圖2-2 抽氣裝置示意圖1-壓力表 2-真空缸 3-比重瓶接真空泵四、操作步驟1、土樣的制備取有代表性的風(fēng)干土樣約100g, 充分研散，并全部過(guò)2mm的篩。將過(guò)篩風(fēng)干土及洗凈的比重瓶在100105C下烘干；取出后置于干燥器內(nèi)，冷卻至室溫稱(chēng)量后備用。2、測(cè)定干土的質(zhì)量稱(chēng)烘干土15g, 通過(guò)漏斗裝入已知質(zhì)量的烘干比重瓶中，然后在分析天平上稱(chēng)得瓶加土的質(zhì)量(精確至0.001g)，減去瓶的質(zhì)量即得土粒質(zhì)量ms。3、煮沸(或抽氣)排氣(1) 煮沸排氣：注純水于盛有土樣的比重瓶中至半滿(mǎn)；輕搖比重瓶，使土粒分散；將瓶置于沙浴上煮沸，煮沸時(shí)間自懸液沸騰起，砂土不應(yīng)少于30min，粘土、粉土不得少于1h，以排除氣體。(2) 抽氣排氣：將盛有土樣及半滿(mǎn)純水的比重瓶放在真空抽氣缸內(nèi)，如圖2-2所示；接上真空泵，真空度應(yīng)接近一個(gè)大氣壓，直至搖動(dòng)時(shí)無(wú)氣泡逸出為止，時(shí)間一般不少于1h。4、測(cè)定瓶加水加土的質(zhì)量若用煮沸排氣法時(shí)，煮沸完畢后，取出比重瓶冷卻至室溫，注純水于比重瓶中。當(dāng)用長(zhǎng)徑比重瓶，應(yīng)加純水于刻度處；當(dāng)用短頸比重瓶時(shí)，應(yīng)注純水至瓶口，塞上瓶塞，使多余的水自毛細(xì)管中溢出；瓶塞塞好后，瓶?jī)?nèi)不應(yīng)留有空氣，如有，應(yīng)再加水重新塞好。然后將比重瓶置于恒溫水槽內(nèi)。待溫度穩(wěn)定和瓶?jī)?nèi)上部懸液澄清后，取出比重瓶。將瓶外水分擦干后稱(chēng)量，得瓶、水和土之質(zhì)量mbws。5、測(cè)定瓶加水的質(zhì)量倒掉瓶中懸液，洗凈比重瓶，灌滿(mǎn)純水加蓋，恒溫約15min，使瓶?jī)?nèi)純水溫度與懸液的溫度一致。檢查瓶?jī)?nèi)有無(wú)氣泡，若有，需排除；然后，擦干瓶外水分稱(chēng)量，得瓶加水的質(zhì)量mbw。五、成果整理1、計(jì)算按下式計(jì)算土粒的比重，準(zhǔn)確至0.01 g/cm3。 (2-1)式中，ms為土粒的質(zhì)量，g；mbws為瓶加水加土的質(zhì)量，g；mbw為瓶加水的質(zhì)量，g；Gwt為tC時(shí)純水的比重，可由表2-1查得。本試驗(yàn)須進(jìn)行兩次平行測(cè)定，其平行測(cè)定差值不得大于0.02g/cm3，取兩個(gè)測(cè)值的平均值。表2-1 不同溫度時(shí)水的比重水溫 (C)4.0-12.512.5-1919-23.523.5-27.527.5-30.530.5-33.0水的比重1.0000.9990.9980.9970.9960.9952、填寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告。六、注意事項(xiàng)1、煮沸(或抽氣)排氣時(shí)，必須防止懸液濺出瓶外，火力要小，并防止水煮干；必須將土中氣體排盡，否則影響試驗(yàn)成果。2、必須使瓶中懸液與純水的溫度一致。3、稱(chēng)量必須準(zhǔn)確，測(cè)定mbws及mbw時(shí)，必須將比重瓶外水分擦干。4、若用長(zhǎng)頸式比重瓶，液體灌滿(mǎn)比重瓶時(shí)，液面位置前后必須一致，以彎液面下緣為準(zhǔn)。七、思考題1、粒徑小于5mm的土為什么必須用比重瓶來(lái)測(cè)定其比重？2、土中空氣如不排除，所得土粒密度偏大，為什么？3、土的粘粒含量越多，土粒比重一般越大還是越??？土粒比重為什么通常按經(jīng)驗(yàn)取值？第二節(jié) 密度試驗(yàn)（環(huán)刀法、臘封法）土的密度是指土的單位體積的質(zhì)量。一般常用環(huán)刀法或蠟封法測(cè)定粘性土的密度，兩者的主要區(qū)別在于測(cè)定土的體積的方法不同。環(huán)刀法適用于較均一、可塑的粘性土。蠟封法適用于土中含有粗粒，或者堅(jiān)硬易碎難以用環(huán)刀切割的土，或者試樣量少，只有小塊、形狀不規(guī)則。對(duì)于飽和松散土、淤泥、飽和軟粘土，不易取出原狀樣的土，可采用放射性同位素在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定其天然密度。砂土、礫石土，可在現(xiàn)場(chǎng)挖坑用灌砂法測(cè)定。一、環(huán)刀法（一）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定土的密度，以了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其他物理性質(zhì)指標(biāo)和工程設(shè)計(jì)之用。（二）基本原理環(huán)刀法是用已知質(zhì)量及容積的環(huán)刀，切取土樣，使土樣的體積與環(huán)刀容積一致，這樣環(huán)刀的容積即為土的體積；土樣稱(chēng)量后，減去環(huán)刀的質(zhì)量就得到土的質(zhì)量。然后便可計(jì)算出土的密度。環(huán)刀法適用于較均一呈塑態(tài)的粘性土。（三）儀器設(shè)備1、環(huán)刀：內(nèi)徑68cm, 高2cm；2、天平：最小分度值0.1g；3、測(cè)徑卡尺；4、切土刀、鋼絲鋸、凡士林油及玻璃板等。（四）操作步驟1、測(cè)定環(huán)刀的質(zhì)量及體積用測(cè)徑卡尺測(cè)量環(huán)刀的內(nèi)徑及高度, 計(jì)算得環(huán)刀的體積；然后，將環(huán)刀置于天平上稱(chēng)得環(huán)刀質(zhì)量m1, 準(zhǔn)確至0.01。2、切取土樣在環(huán)刀內(nèi)壁上涂以薄層凡士林，將環(huán)刀刃口向下放在土樣表面上，用切土刀把土樣削成略大于環(huán)刀的土柱，然后垂直向下輕壓環(huán)刀，邊壓邊削，至土樣高出環(huán)刀為止。先削平環(huán)刀上端之余土，使土面與環(huán)刀邊緣齊平，再置于玻璃板上；然后削環(huán)刀刃口一端的余土，使與環(huán)刀刃口齊平。若兩面的土有少量剝落，可用切下的碎土輕輕補(bǔ)上。3、測(cè)定環(huán)刀和土樣之質(zhì)量擦凈環(huán)刀外壁，稱(chēng)量環(huán)刀和土樣的質(zhì)量m2，準(zhǔn)確至0.01g。（五）成果整理1、按下式計(jì)算土的密度，準(zhǔn)確至0.01g/。 (2-2)式中，為土的密度，g/cm3；m2為環(huán)刀與土樣之質(zhì)量，g；m1為環(huán)刀的質(zhì)量，g；V為土的體積，cm3。本試驗(yàn)須進(jìn)行兩次平行測(cè)定，其平行測(cè)定差值不得大于0.03g/cm3，取兩個(gè)測(cè)值的平均值。2、填寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告。（六）注意事項(xiàng)1、用環(huán)刀切取土樣時(shí)，必須嚴(yán)格按試驗(yàn)步驟操作，不能急于求成，用力過(guò)猛或圖省事不削成土柱，這樣容易使土樣開(kāi)裂擾動(dòng)。2、修平環(huán)刀兩端余土?xí)r，不得在試樣表面往返壓抹。對(duì)于較軟的土，宜先用鋼絲鋸將土樣鋸成幾段，然后用環(huán)刀切取。二、蠟封法（一）試驗(yàn)?zāi)康模ㄍh(huán)刀法）（二）基本原理蠟封法是將已知質(zhì)量的土塊浸入融化的石蠟中，使試樣有一層蠟的外殼，保持其完整外形，通過(guò)分別稱(chēng)得帶有蠟殼的土樣在空氣中和水中的重量，根據(jù)阿基米德原理，計(jì)算出試樣體積，便可以求得土的密度。蠟封法適用于土中含有粗粒，或者堅(jiān)硬易碎難以用環(huán)刀切割的土，或者試樣量少，只有小塊、形狀不規(guī)則。（三）儀器設(shè)備1、石蠟及融蠟設(shè)備(電爐和鍋)；2、天平：最小分度值0.01g；3、其它：切土刀、燒杯、細(xì)線、溫度計(jì)和針等。（四）操作步驟1、切取土樣切取體積約30土樣，削去松浮表土和尖銳棱角，使其成為較整齊的形狀；系上細(xì)線，置于天平盤(pán)上稱(chēng)得試樣的質(zhì)量m，準(zhǔn)確至0.01g。2、封蠟圖2-3 水中稱(chēng)重裝置1-盛水杯 2-蠟試樣 3-細(xì)線 4-砝碼持線將試樣徐徐浸入剛過(guò)熔點(diǎn)(溫度為5070C)的蠟中，待全部浸沒(méi)后即將試樣提出，重復(fù)23次，使試樣表面復(fù)以一薄層蠟?zāi)ぁＷ⒁鈾z查蠟?zāi)ぶ杏袩o(wú)氣泡；若有用燒熱之針刺破，再用蠟涂平孔口。3、測(cè)定試樣體積(1)將封蠟試樣放在天平上稱(chēng)量，得該試樣的質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.01g。(2)用細(xì)線將試樣吊在天平之一端，并浸沒(méi)于盛純水的燒杯中(圖2-3)，稱(chēng)其在水中的質(zhì)量。將試樣從水中取出，擦干蠟封薄膜表面水分，置于天平上稱(chēng)量，檢查是否有水進(jìn)入土樣中。若此時(shí)試樣質(zhì)量大于浸水前之封蠟試樣質(zhì)量，并超過(guò)0.03g, 則試驗(yàn)應(yīng)重做。（五）成果整理1、計(jì)算試樣的體積： (23)式中，V為試樣體積，cm3；V1為封蠟試樣體積，cm3；V2為蠟?zāi)んw積，cm3；為封蠟試樣在水中的質(zhì)量，g；m1為封蠟試樣的質(zhì)量，g；m為試樣質(zhì)量，g；wt為純水在tC時(shí)的密度，g/cm3；n為石蠟的密度，常采用0.92g/cm3。2、計(jì)算土的密度,計(jì)算精確至0.01 g/cm3。 (24)本試驗(yàn)須做兩次平行測(cè)定，其平行測(cè)定誤差不得大于0.03g/cm3, 取兩個(gè)測(cè)值的平均值。3、填寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告（六）注意事項(xiàng)1、在封蠟時(shí)，應(yīng)將土樣徐徐浸入蠟中，并立即提上，以免蠟?zāi)ぎa(chǎn)生氣泡，并防止土樣擾動(dòng)。2、稱(chēng)封蠟土樣時(shí)，應(yīng)在另一砝碼盤(pán)中放入一條與縛土樣長(zhǎng)度相等的細(xì)線，以平衡線的質(zhì)量。3、在稱(chēng)封蠟土樣水中質(zhì)量時(shí)，應(yīng)注意勿使封蠟試樣與燒杯壁接觸，同時(shí)應(yīng)排除附在其周?chē)臍馀?。（七）思考題1、什么情況下用環(huán)刀法測(cè)定土的密度？什么情況下用蠟封法？2、在環(huán)刀法中影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性的因素有哪些？第三節(jié) 含水率試驗(yàn)(烘干法)一、試驗(yàn)?zāi)康牧私馔恋暮闆r，用來(lái)計(jì)算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度等其他物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。含水率是一個(gè)不可缺少的基本實(shí)測(cè)指標(biāo)。二、基本原理含水率是指土在溫度105110C下烘到恒重時(shí)失去的水分質(zhì)量與到達(dá)恒重后干土質(zhì)量之比值，以百分?jǐn)?shù)表示。測(cè)定含水率的方法很多，區(qū)別在于使土樣干燥的方法不同，常用的方法有下列幾種：1、烘干法：將土樣置于烘箱中烘烤除去水分。一般適用于有機(jī)質(zhì)含量小于5%的土。2、酒精燃燒法：將酒精倒入土樣中，燃燒除去其水分。此法適用于野外勘測(cè)及施工等大量測(cè)定含水率的情況。酒精燃燒法的測(cè)定速度較快，故又稱(chēng)快速法。3、砂土炒干法：砂土中結(jié)合水少，可以將它放在鋁盒中置于電爐上炒干，直至完全干燥，測(cè)其含水率。三、儀器設(shè)備1、鋁盒2個(gè)；2、天平：稱(chēng)量200g，最小分度值0.01g；3、烘箱；應(yīng)能控制溫度105110C；4、干燥器。四、操作步驟1、測(cè)濕土的質(zhì)量先稱(chēng)得鋁盒的質(zhì)量m0后, 選取代表性的土樣，粘性土為1530g, 砂性土約50g，放入鋁盒內(nèi)，蓋緊盒蓋，稱(chēng)鋁盒加濕土的質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.01g。2、烘干土樣打開(kāi)盒蓋，將盛有土樣的鋁盒放入烘箱內(nèi)，在溫度105110C下烘6h以上至恒重。3、測(cè)干土的質(zhì)量自烘箱中取出鋁盒蓋上盒蓋，立即放入干燥器中，冷卻后稱(chēng)盒加干土的質(zhì)量m2, 減去鋁盒質(zhì)量m0, 即得干土質(zhì)量。五、成果整理1、按下式計(jì)算含水率，計(jì)算準(zhǔn)確至0.1%。 (25)式中，w為土的含水率,；m1為鋁盒加濕土的質(zhì)量,g；m2為鋁盒加干土的質(zhì)量