土的三個基本物性指標(biāo)試驗.doc

土的三個基本物性指標(biāo)試驗第一節(jié) 土粒比重試驗（比重瓶法）一、試驗?zāi)康臏y定土粒比重，為計算土的孔隙比、飽和度以及為土的其他物理力學(xué)試驗（如顆粒分析的密度計法試驗、壓縮試驗等）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下烘至恒重時的質(zhì)量與同體積純水在4C時質(zhì)量的比值。土粒的質(zhì)量可用精密天秤測得。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。在用比重瓶法測定土粒體積時，必須注意，所排開的液體體積必須能代表固體顆粒的真實體積。土中含有氣體，試驗時必須把它排盡，否則影響測試精度?？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、有機質(zhì)、膠粒時，則可用中性液體，如煤油、汽油、甲苯和二甲苯，此時必須用抽氣法排氣。三、儀器設(shè)備1、比重瓶：容量為100cm3或50cm3, 有短頸式與長頸式兩種(圖2-1)；2、分析天秤：稱量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：測定范圍為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2mm的篩。將過篩風(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)，冷卻至室溫稱量后備用。2、測定干土的質(zhì)量稱烘干土15g, 通過漏斗裝入已知質(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；輕搖比重瓶，使土粒分散；將瓶置于沙浴上煮沸，煮沸時間自懸液沸騰起，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)接近一個大氣壓，直至搖動時無氣泡逸出為止，時間一般不少于1h。4、測定瓶加水加土的質(zhì)量若用煮沸排氣法時，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)用長徑比重瓶，應(yīng)加純水于刻度處；當(dāng)用短頸比重瓶時，應(yīng)注純水至瓶口，塞上瓶塞，使多余的水自毛細管中溢出；瓶塞塞好后，瓶內(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)定和瓶內(nèi)上部懸液澄清后，取出比重瓶。將瓶外水分擦干后稱量，得瓶、水和土之質(zhì)量mbws。5、測定瓶加水的質(zhì)量倒掉瓶中懸液，洗凈比重瓶，灌滿純水加蓋，恒溫約15min，使瓶內(nèi)純水溫度與懸液的溫度一致。檢查瓶內(nèi)有無氣泡，若有，需排除；然后，擦干瓶外水分稱量，得瓶加水的質(zhì)量mbw。五、成果整理1、計算按下式計算土粒的比重，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時純水的比重，可由表2-1查得。本試驗須進行兩次平行測定，其平行測定差值不得大于0.02g/cm3，取兩個測值的平均值。表2-1 不同溫度時水的比重水溫 (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、填寫試驗報告。六、注意事項1、煮沸(或抽氣)排氣時，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，否則影響試驗成果。2、必須使瓶中懸液與純水的溫度一致。3、稱量必須準(zhǔn)確，測定mbws及mbw時，必須將比重瓶外水分擦干。4、若用長頸式比重瓶，液體灌滿比重瓶時，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測定其比重？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?。客亮１戎貫槭裁赐ǔ０唇?jīng)驗取值？第二節(jié) 密度試驗（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)刀法或蠟封法測定粘性土的密度，兩者的主要區(qū)別在于測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)場測定其天然密度。砂土、礫石土，可在現(xiàn)場挖坑用灌砂法測定。一、環(huán)刀法（一）試驗?zāi)康臏y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；土樣稱量后，減去環(huán)刀的質(zhì)量就得到土的質(zhì)量。然后便可計算出土的密度。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、測定環(huán)刀的質(zhì)量及體積用測徑卡尺測量環(huán)刀的內(nèi)徑及高度, 計算得環(huán)刀的體積；然后，將環(huán)刀置于天平上稱得環(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上。3、測定環(huán)刀和土樣之質(zhì)量擦凈環(huán)刀外壁，稱量環(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。本試驗須進行兩次平行測定，其平行測定差值不得大于0.03g/cm3，取兩個測值的平均值。2、填寫試驗報告。（六）注意事項1、用環(huán)刀切取土樣時，必須嚴(yán)格按試驗步驟操作，不能急于求成，用力過猛或圖省事不削成土柱，這樣容易使土樣開裂擾動。2、修平環(huán)刀兩端余土?xí)r，不得在試樣表面往返壓抹。對于較軟的土，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?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，通過分別稱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、細線、溫度計和針等。（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；系上細線，置于天平盤上稱得試樣的質(zhì)量m，準(zhǔn)確至0.01g。2、封蠟圖2-3 水中稱重裝置1-盛水杯 2-蠟試樣 3-細線 4-砝碼持線將試樣徐徐浸入剛過熔點(溫度為5070C)的蠟中，待全部浸沒后即將試樣提出，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氣泡；若有用燒熱之針刺破，再用蠟涂平孔口。3、測定試樣體積(1)將封蠟試樣放在天平上稱量，得該試樣的質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.01g。(2)用細線將試樣吊在天平之一端，并浸沒于盛純水的燒杯中(圖2-3)，稱其在水中的質(zhì)量。將試樣從水中取出，擦干蠟封薄膜表面水分，置于天平上稱量，檢查是否有水進入土樣中。若此時試樣質(zhì)量大于浸水前之封蠟試樣質(zhì)量，并超過0.03g, 則試驗應(yīng)重做。（五）成果整理1、計算試樣的體積： (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時的密度，g/cm3；n為石蠟的密度，常采用0.92g/cm3。2、計算土的密度,計算精確至0.01 g/cm3。 (24)本試驗須做兩次平行測定，其平行測定誤差不得大于0.03g/cm3, 取兩個測值的平均值。3、填寫試驗報告（六）注意事項1、在封蠟時，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。2、稱封蠟土樣時，應(yīng)在另一砝碼盤中放入一條與縛土樣長度相等的細線，以平衡線的質(zhì)量。3、在稱封蠟土樣水中質(zhì)量時，應(yīng)注意勿使封蠟試樣與燒杯壁接觸，同時應(yīng)排除附在其周圍的氣泡。（七）思考題1、什么情況下用環(huán)刀法測定土的密度？什么情況下用蠟封法？2、在環(huán)刀法中影響試驗準(zhǔn)確性的因素有哪些？第三節(jié) 含水率試驗(烘干法)一、試驗?zāi)康牧私馔恋暮闆r，用來計算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度等其他物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。含水率是一個不可缺少的基本實測指標(biāo)。二、基本原理含水率是指土在溫度105110C下烘到恒重時失去的水分質(zhì)量與到達恒重后干土質(zhì)量之比值，以百分數(shù)表示。測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及施工等大量測定含水率的情況。酒精燃燒法的測定速度較快，故又稱快速法。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，測其含水率。三、儀器設(shè)備1、鋁盒2個；2、天平：稱量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、測濕土的質(zhì)量先稱得鋁盒的質(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，稱鋁盒加濕土的質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.01g。2、烘干土樣打開盒蓋，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、按下式計算含水率，計算準(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