土工質(zhì)量檢測

1、土 工 質(zhì) 量 檢 測,目 錄,第一章 概述 第四章 土樣取樣和制備 第五章 土的物理力學(xué)指標(biāo)及其室內(nèi)測定 （含水率、密度、比重、顆粒分析、界限含水率、擊實(shí)試驗(yàn)） 第七章 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測定 第三節(jié) 土的直剪試驗(yàn) 第八章 土工試驗(yàn)的原始記錄和報(bào)告編寫 第九章 土工實(shí)驗(yàn)室管理,第一章 概述,第一節(jié) 水利工程質(zhì)量檢測的目的和意義,一、 水利工程質(zhì)量的意義 水利工程是一種特殊的產(chǎn)品。 水利工程位置險(xiǎn)要，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的影響大。 水利工程地處江、河、湖、庫等水域，水文條件、地質(zhì)條件復(fù)雜，工程的地理位置險(xiǎn)要，而且影響范圍大，建設(shè)時(shí)效長，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的影響大。無論是灌溉、防洪，還是蓄水發(fā)電，都與人民的

2、財(cái)產(chǎn)和安全息息相關(guān)，關(guān)系到國計(jì)民生的大事。 工程質(zhì)量是水利的生命。,水利工程質(zhì)量管理和質(zhì)量檢測的目的和意義 目的：發(fā)現(xiàn)問題， 減少偏差； 防止缺陷； 將以上三項(xiàng)內(nèi)容從速解決。 對(duì)于水利工程而言，質(zhì)量管理的目的是通過對(duì)施工全過程的質(zhì)量控制，使工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，建造出符合要求的高質(zhì)量產(chǎn)品，從而為人民大眾謀利益。,作用： 提高水利工程質(zhì)量 不符合質(zhì)量要求的缺陷改正在產(chǎn)品形成過程中，提交合格的工程 提高工程的效益 準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，為工程質(zhì)量的優(yōu)劣提供可靠的依據(jù)。 使管理者增強(qiáng)緊迫感和危機(jī)感，采取切實(shí)有效的措施，把產(chǎn)品質(zhì)量、工程質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量提高到一個(gè)新的水平。 土工測試為工程提供設(shè)計(jì)需

3、要的數(shù)據(jù)。,土工測試是探測各種土工程性質(zhì)的重要途徑 土工測試是建筑物基礎(chǔ)和地基承載力設(shè)計(jì)的依據(jù)，是保證巖土工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性及經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)。 土工測試是土力學(xué)理論發(fā)展的基礎(chǔ)。,四 土工測試的局限性 土是天然形成的材料，其性質(zhì)受諸多因素影響，規(guī)律性差； 土是一種古老而普通的建筑材料，是天然的大自然的產(chǎn)物，其性質(zhì)受密度、濕度、粒度、粘土礦物及孔隙水中化學(xué)成分等多種因素的影響；當(dāng)土體與建筑物共同作用時(shí)，其力學(xué)性狀又會(huì)因受力狀態(tài)、應(yīng)力歷史、加載速率和排水條件等的不同而變化。,土工試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵褜?duì)諸多影響因素進(jìn)行了簡化； 適合各種情況的土工試驗(yàn)是有困難或者是不經(jīng)濟(jì)的，為此，應(yīng)將試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)化。所以說，作為設(shè)計(jì)

4、依據(jù)的土的各種參數(shù)，均是在高度簡化條件下測定的。,試驗(yàn)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)土工測試的作用和局限性及規(guī)范操作的重要性。并掌握試驗(yàn)原理、儀器設(shè)備、方法步驟、誤差分析和與實(shí)際問題的聯(lián)系等。, 根據(jù)試驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法時(shí)，所預(yù)想的情況也是多種多樣的。例如土的強(qiáng)度試驗(yàn)，如何選定試驗(yàn)方法，包括剪切類型（不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪和固結(jié)排水剪）、試驗(yàn)方式（直剪、單剪、三軸）、控制形式（應(yīng)力控制、應(yīng)變控制）等,所以要求試驗(yàn)人員既要學(xué)習(xí)和理解試驗(yàn)原則，又要訓(xùn)練和掌握試驗(yàn)方法，并能熟悉和使用儀器設(shè)備，綜合起來就是要掌握土工試驗(yàn)基本理論，基本知識(shí)和基本技能，在此基礎(chǔ)上向測試技術(shù)的深度和廣度發(fā)展。,第二節(jié) 土工測試和地

5、基工程檢測項(xiàng)目,室內(nèi)土工試驗(yàn) 原位測試 原型觀測,一、室內(nèi)土工試驗(yàn) （1）土的物理性試驗(yàn) 土的密度、比重、含水率、界限含水率（液限、塑限、縮限）、顆粒大小分析等，這些試驗(yàn)用于土的工程分類及判斷土的狀態(tài)。 （2）土的力學(xué)性試驗(yàn) 滲透性、壓縮性和強(qiáng)度試驗(yàn)等，主要目的是提供設(shè)計(jì)參數(shù)，如滲透系數(shù)，固結(jié)系數(shù)，變形參數(shù)，抗剪強(qiáng)度參數(shù)等。,（3）土的化學(xué)性試驗(yàn) 土的礦物鑒定，易溶鹽，中溶鹽和難溶鹽，有機(jī)質(zhì)，酸堿度等，這些試驗(yàn)用于分析土的物質(zhì)成份（化學(xué)成份，礦物組成），土粒與介質(zhì)溶液間的物理化學(xué)作用以及土的結(jié)構(gòu)對(duì)其力學(xué)性質(zhì)的影響。,表1 室內(nèi)巖土物理性和力學(xué)性試驗(yàn)項(xiàng)目及其成果的應(yīng)用,續(xù)表1 室內(nèi)巖土物理性和力

6、學(xué)性試驗(yàn)項(xiàng)目及其成果的應(yīng)用,續(xù)表1 室內(nèi)巖土物理性和力學(xué)性試驗(yàn)項(xiàng)目及其成果的應(yīng)用,續(xù)表1 室內(nèi)巖土物理性和力學(xué)性試驗(yàn)項(xiàng)目及其成果的應(yīng)用,二、原位測試 （1）特點(diǎn)：不用取樣，擾動(dòng)??； 測定范圍大，能反映微觀，宏觀結(jié)構(gòu)對(duì)土性的影響，有些測試方法能連續(xù)測試獲得土層的完整剖面。 缺點(diǎn)是只能測定天然應(yīng)力狀態(tài)下的參數(shù)。有限的測試技術(shù)還不能測得加荷、卸荷條件下參數(shù)的變化;邊界條件也不明確。,（2）試驗(yàn)方法 靜載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)及波速試驗(yàn)等。 這些測試可提供以下幾類土特性指標(biāo)。,土類的判別及剖面分層： 孔壓靜力觸探可較準(zhǔn)確的判定土類并提供剖面分層，可分

7、辨薄夾層；靜力觸探也可判定土類。,強(qiáng)度特性參數(shù)： 十字板剪切試驗(yàn)適用于測定飽和軟粘土及一般粘土的天然強(qiáng)度。但不適用于粉土或細(xì)砂土。 載荷試驗(yàn)可判定粘性土的不排水強(qiáng)度，屬半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法。 動(dòng)力觸探，靜力觸探及孔壓靜力觸探試驗(yàn)可由經(jīng)驗(yàn)關(guān)系間接評(píng)定強(qiáng)度指標(biāo)。,固結(jié)特性：孔壓靜力觸探試驗(yàn)可測定水平向固結(jié)系數(shù)，自鉆旁壓試驗(yàn)可測定固結(jié)系數(shù)。 變形特性：載荷試驗(yàn)可測定承荷板影響范圍的不排水楊氏模量及砂土的楊氏摸量。波速試驗(yàn)可測定小應(yīng)變（10-5）的剪切模量，僅限于水平層的場地。自鉆旁壓試驗(yàn)可測定土的水平向剪切模量。,承載力： 載荷試驗(yàn)及旁壓試驗(yàn)可以測定此項(xiàng)系數(shù)。 判別是否液化： 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和孔壓靜力試

8、驗(yàn)均可應(yīng)用。,三、原型觀測 進(jìn)行土工原型觀測除了能及時(shí)掌握建筑物的工作性態(tài)，確保其安全外，還在驗(yàn)證設(shè)計(jì)與施工，預(yù)測未來工程性況，確定工程事故的法律責(zé)任及進(jìn)行科學(xué)研究各方面均是十分必要的。,原型觀測的必要性 （1） 檢測的需要 原型觀測資料可以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性,評(píng)價(jià)工程施工質(zhì)量，評(píng)估和驗(yàn)證施工新技術(shù)的優(yōu)越性，對(duì)不安全跡象及險(xiǎn)情進(jìn)行檢測、診斷并確定合理的加固方案。通過不斷取得的觀測資料證明建筑物的運(yùn)行狀況。,（2）預(yù)測的需要 運(yùn)用長期積累的觀測資料分析其變化規(guī)律，對(duì)土工建筑物的未來性態(tài)作出評(píng)價(jià)及預(yù)報(bào)。 （3）法律的需要 對(duì)由于工程事故而引起的責(zé)任和賠償問題，觀測資料有助于確定其原因和責(zé)任，

9、以使法庭作出公正的裁決。,（4） 研究的需要 觀測資料是建筑物工作性態(tài)的真實(shí)反映，研究這些資料能為未來的設(shè)計(jì)提供定量的信息，可改進(jìn)施工技術(shù)，有利于對(duì)建筑物破壞機(jī)理的了解及設(shè)計(jì)概念的更新。,原型觀測的項(xiàng)目： 表面變形觀測：垂直位移和水平位移； 內(nèi)部變形觀測：內(nèi)部沉降觀測，內(nèi)部 水平位移觀測； 孔隙水壓力觀測和土壓力觀測。,第四章 土樣取樣和試樣制備,第一節(jié) 土樣的取樣和管理,一、概述 取樣方法：天然土層作用的土壓力，應(yīng)采取原狀土；土壩等填土作用的土壓力，應(yīng)采取擾動(dòng)土 取樣地點(diǎn)：試坑、平洞、豎井、天然地面及鉆孔中 取樣原則： 原狀土不擾動(dòng)、具有代表性 擾動(dòng)土具有代表性,二、取土儀器 1 采樣質(zhì)量

10、土試樣采取的質(zhì)量可按下表4.1-1分為四個(gè)等級(jí)。 表4.1-1 土試樣質(zhì)量等級(jí),2 取樣工具和取樣方法 采取原狀土試樣的取樣工具和方法可按表4.1-2選擇。 注意: 采取砂土試樣應(yīng)有防止試樣失落的補(bǔ)充措施； 有經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可用束節(jié)式取土器代替薄壁取土器。,土樣的采取、包裝及運(yùn)輸 1、土樣的采取 數(shù)量：是否足夠 質(zhì)量：選用的取土器是否合適，土樣是否具有代表性，是否符合要求 信息量：是否記錄和提供了足夠的采樣信息,土樣的包裝及運(yùn)輸 密封取土筒、沒取滿的土與筒 包裝： 之間的縫隙 裝箱 運(yùn)輸：避免在運(yùn)輸過程中受震、受凍以及雨水淋濕造成土樣損壞。,第二節(jié) 土樣和試樣的制備,一、 目的和適用范圍,1、目的：

11、 土樣和試樣制備是試驗(yàn)工作的第一個(gè)質(zhì)量要素，為了保證試驗(yàn)成果的可靠性和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可比性，必須統(tǒng)一土樣和試樣的制備方法和程序，方法和程序正確與否，直接影響試驗(yàn)成果。,2、適用范圍： 適用于顆粒粒徑小于60的擾動(dòng)土樣的預(yù)備程序。不同試驗(yàn)中原狀土試樣和擾動(dòng)土試樣的制備程序，分別在相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目中進(jìn)行敘述。,二、土樣的驗(yàn)收和管理 1、土樣的接收和驗(yàn)收 試驗(yàn)單位接收委托方土樣時(shí),應(yīng)作以下檢查： 檢查是否附有送樣單及試驗(yàn)委托書及其他有關(guān)資料。 明確試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)組數(shù)和試驗(yàn)方法。 接收的土樣數(shù)量和土樣狀態(tài)。,試驗(yàn)委托書至少應(yīng)包括：委托單位、委托試驗(yàn)項(xiàng)目、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法、工程名稱、工程項(xiàng)目、試驗(yàn)方法及要求。

12、 送樣單： 應(yīng)有原始記錄和編號(hào)。內(nèi)容應(yīng)包括工程名稱、試坑或鉆孔編號(hào)、高程、 取土深度、取樣日期等。原狀土送樣單的原始記錄上還應(yīng)有地下水位高程、土樣現(xiàn)場鑒別、描述及定名、取土方法等。,（2）按送樣單和委托書進(jìn)行驗(yàn)收 土樣的數(shù)量是否足夠 原狀土筒外包裝質(zhì)量是否符合合同或試驗(yàn)委托書的要求； 驗(yàn)收、登記并對(duì)土樣進(jìn)行標(biāo)識(shí)后，將土樣按順序妥善存放，保持天然含水率的擾動(dòng)土應(yīng)置于陰涼的地方，盡量防止擾動(dòng)和水分蒸發(fā)。土樣從取樣之日起至開始試驗(yàn)的時(shí)間一般不應(yīng)超過3周,（3）土樣的貯存和管理 樣品標(biāo)識(shí) 樣品接收后，應(yīng)對(duì)樣品進(jìn)行唯一性編號(hào)，以使樣品在貯存、流轉(zhuǎn)和試驗(yàn)過程中不發(fā)生混淆。 樣品貯存 接收后的樣品，應(yīng)貯存于

13、樣品室，樣品室的環(huán)境條件應(yīng)能確保在貯存期不改變土樣原有的物理力學(xué)性狀。,樣品管理 樣品室還應(yīng)有一定的管理制度，有專人管理，以保證樣品貯存的安全。 樣品進(jìn)、出庫 對(duì)于樣品進(jìn)庫和出庫都應(yīng)有記錄，并有責(zé)任人簽字。,（4）土樣的處置 土樣留樣：土工試驗(yàn)往往為破壞性試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)后的土不能再重復(fù)使用，為了保證試驗(yàn)成果能符合要求和被委托方接受，試驗(yàn)前，應(yīng)預(yù)先保留一部分土樣（即留樣）貯存于留樣室保管。 試驗(yàn)后土的處置 ：應(yīng)注意不要污染環(huán)境,（5）注意事項(xiàng) 原狀土樣除小心搬運(yùn)和妥善存放外，試驗(yàn)前不應(yīng)開啟。 開啟原狀土筒時(shí)，應(yīng)按土樣筒標(biāo)明的上下方向放置，小心開啟后檢查土樣結(jié)構(gòu)，描述它的層次、氣味、顏色、有無雜質(zhì)、

14、土質(zhì)是否均勻、有無裂縫等。 當(dāng)確定原狀土樣已受擾動(dòng)或取土質(zhì)量不符合要求時(shí)，應(yīng)盡快與委托方溝通，妥善處理并記錄處理過程。同時(shí)不應(yīng)制備力學(xué)性試驗(yàn)試樣。,三、 土樣制備程序 1、土樣制備內(nèi)容 擾動(dòng)土的土樣制備包括土的風(fēng)干、碾散、過篩、勻土、分樣和貯存等預(yù)備程序和擊實(shí)（擊樣法和壓樣法）、飽和等試樣制備程序。 原狀土的土樣制備包括開啟試樣筒和切樣等。,注意點(diǎn)： 要對(duì)土樣進(jìn)行描述（如顔色、土類、氣味及夾雜物等）。 碾土?xí)r應(yīng)注意不要把土顆粒碾碎，應(yīng)將擾動(dòng)土置于橡皮板上用木碾碾散。,2、擾動(dòng)土試樣的預(yù)備程序 土樣描述和碾散應(yīng)先進(jìn)行土樣狀態(tài)描述，如顏色，氣味、夾雜物等，并初步對(duì)土進(jìn)行分類。測定其含水率。 然后將

15、土樣風(fēng)干并碾散，碾土?xí)r應(yīng)將塊狀土置于橡皮板上用木碾碾壓，直到碾散為止；如用碎土器，則應(yīng)注意不要將土顆粒碾碎。,過篩：一般規(guī)定物理性試驗(yàn)土樣過0.5mm篩；力學(xué)性試驗(yàn)（直剪、無側(cè)限壓縮、三軸剪切等）土樣過2mm篩；擊實(shí)試驗(yàn)土樣過5mm篩。,勻土：用四分對(duì)角取樣法，取出足夠數(shù)量的代表性土樣，用標(biāo)簽加以標(biāo)識(shí)。 配制一定含水率的土樣：取過2mm篩的風(fēng)干土15，平鋪于不吸水的盤內(nèi)，計(jì)算所需的加水量，均勻加入預(yù)計(jì)水量后拌勻，裝入密封容器，濕潤備用。,測定含水率 制樣時(shí)或試驗(yàn)前對(duì)配制好的土樣測定其含水率，在不同位置平行測定不少于兩個(gè)含水率，其差值不應(yīng)大于1%。,3、擾動(dòng)土試樣的制備程序 1）按委托要求進(jìn)行試

16、驗(yàn)設(shè)計(jì) 2）試樣控制指標(biāo)：規(guī)定同一組試樣的密度與要求的密度之差不應(yīng)大于0.02g/cm3；同一組試樣含水率與要求的含水率之差不應(yīng)大于1%。同時(shí)預(yù)留12個(gè)備用樣 。,3）試樣制備方法 擊樣法：根據(jù)環(huán)刀容積及要求的干密度所需要的濕土倒入裝有環(huán)刀的擊樣器內(nèi)，擊實(shí)到所需密度。 壓樣法：根據(jù)環(huán)刀容積及要求的干密度所需要的濕土倒入裝有環(huán)刀的壓樣器內(nèi)，通過活塞用靜力將土樣壓實(shí)到所需密度。,擊實(shí)法：根據(jù)試樣所需要的干密度和含水率，配制相應(yīng)質(zhì)量的土樣，按照擊實(shí)試驗(yàn)的方法，完成試樣擊實(shí)，并將試樣從擊實(shí)筒中推出并切成所需試樣。 擊實(shí)法往往因分層擊實(shí)造成試樣密度上下不一致，土體結(jié)構(gòu)狀況也不好，所以，如用擊實(shí)法制備試樣

17、，最好采用單層擊實(shí)為佳。擊樣和壓樣兩種方法對(duì)土樣的密度影響不大。,4、 原狀土試樣制備程序 首先應(yīng)將土樣筒按標(biāo)明的上下方向放置，剝?nèi)ハ灧夂湍z帶，小心開啟土樣筒取出土樣，整平試樣兩端。檢查土樣結(jié)構(gòu)，并描述它的層次、氣味、顏色、有無雜質(zhì)、土質(zhì)是否均勻、有無裂縫等。為了保證試驗(yàn)成果的可靠性、當(dāng)確定土樣已受擾動(dòng)或取土質(zhì)量不符合要求時(shí)，不應(yīng)制備力學(xué)性試驗(yàn)的試樣；同時(shí)應(yīng)與委托方取得聯(lián)系，告知土樣筒開啟情況，并商討解決辦法。,2）根據(jù)試驗(yàn)要求切取試樣，應(yīng)注意環(huán)刀下壓時(shí)一定要垂直。根據(jù)力學(xué)性試驗(yàn)項(xiàng)目要求，原狀土樣同一組試樣間密度的允許差值為0.03g/cm3；切取的試樣如不馬上進(jìn)行飽和或試驗(yàn)時(shí)， 應(yīng)小心地將試

18、樣保存在保濕缸內(nèi)。 3）從余土中取代表性的試樣測定含水率，并進(jìn)行比重、顆粒分析、界限含水率等物理性試驗(yàn)。將剩余土樣密封包裝好，置于保濕缸內(nèi)，以備補(bǔ)充試驗(yàn)之用。,實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)認(rèn)定評(píng)審準(zhǔn)則5.6抽樣和樣品處置中規(guī)定： 5.6抽樣和樣品處置 5.6.1實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有用于檢測和/或校準(zhǔn)樣品的抽取、運(yùn)輸、接收、處置、保護(hù)、存儲(chǔ)、保留和/或清理的程序，確保檢測和/或校準(zhǔn)樣品的完整性。 5.6.2實(shí)驗(yàn)室應(yīng)按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施樣品的抽取、制備、傳送、貯存、處置等。沒有相關(guān)的技術(shù)規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)的，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法制定抽樣計(jì)劃。抽樣過程應(yīng)注意需要控制的因素，以確保檢測和/或校準(zhǔn)結(jié)果的有效性。,5.6.3

19、實(shí)驗(yàn)室抽樣記錄應(yīng)包括所用的抽樣計(jì)劃、抽樣人、環(huán)境條件、必要時(shí)有抽樣位置的圖示或其他等效方法，如可能，還應(yīng)包括抽樣計(jì)劃所依據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法。 5.6.4實(shí)驗(yàn)室應(yīng)詳細(xì)記錄客戶對(duì)抽樣計(jì)劃的偏離、添加或刪節(jié)的要求，并告知相關(guān)人員。 5.6.5實(shí)驗(yàn)室應(yīng)記錄接收檢測或校準(zhǔn)樣品的狀態(tài)，包括與正常（或規(guī)定）條件的偏離。 5.6.6實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有檢測和/或校準(zhǔn)樣品的標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，避免樣品或記錄中的混淆。 5.6.7實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有適當(dāng)?shù)脑O(shè)備設(shè)施貯存、處理樣品，確保樣品不受損壞。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保持樣品的流轉(zhuǎn)記錄。,第三節(jié) 試樣飽和 1、浸水飽和適用于粗粒土，可直接在儀器上飽和。 2、毛細(xì)管飽和適用于滲透系數(shù)大于10-4cm/s的細(xì)粒土

20、，選用框式飽和器。將飽和器放入水箱內(nèi)，注入清水，水面不宜將試樣淹沒，使土中氣體得以排出。關(guān)上箱蓋，防止水分蒸發(fā)，借土的毛細(xì)管作用，使試樣飽和。浸水時(shí)間不少于兩晝夜。,3、抽氣飽和 適用于滲透系數(shù)小于、等于10-4cm/s的細(xì)粒土，選用框式或疊式飽和器和真空飽和裝置。,真空飽和裝置 1、飽和器，2、真空缸，3、橡皮塞，4、接抽氣機(jī)，5、排氣管，6、二通閥，7、管夾，8、引水管，9、盛水器,飽和器（a）疊式（b）框式 1、夾板，2、透水板，3、環(huán)刀，4、拉桿,4、二氧化碳飽和由于二氧化碳比空氣重且易溶于水，從試樣底部注入二氧化碳后，試樣孔隙中的空氣逐漸從試樣頂端排出。二氧化碳是氣體，用一種氣體驅(qū)趕

21、另一種氣體，不會(huì)出現(xiàn)氣泡阻滯現(xiàn)象。又因二氧化碳在水中的溶解度遠(yuǎn)比空氣大（約60倍），因而，當(dāng)試樣孔隙充滿二氧化碳后，用水頭飽和法飽和時(shí)，試樣孔隙中的二氧化碳?xì)馀莺芸烊苡谒商妓?，繼續(xù)水頭飽和時(shí)，又可以成為一種液體（水）驅(qū)趕另一種液體（稀碳酸），最后使試樣孔隙中充滿純凈水，達(dá)到飽和的目的。,5、反壓力飽和對(duì)試樣施加反壓力以使試樣飽和已成為一種常用的飽和方法。反壓力飽和是人為地在試樣內(nèi)增加孔隙水壓力，使試樣內(nèi)的孔隙氣體在壓力作用下完全溶解于水中，在增大孔隙水壓力的同時(shí)，等量地對(duì)試樣增加周圍壓力，以保證作用于試樣的有效壓力或試樣的內(nèi)外應(yīng)力差不變。這個(gè)在孔隙水和壓力室液體中同時(shí)作用的力即為反壓力。,第

22、五章 土的物理、化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測定,第一節(jié) 土的密度試驗(yàn),一、概述 密度和比重在巖土工程中廣泛應(yīng)用，有時(shí)容易混淆。其實(shí)這兩個(gè)名詞在巖土工程中的含義是不同的。 密度是單位體積的質(zhì)量，用表示。容重是單位體積土的重力，用表示。（重力等于質(zhì)量乘以重力加速度，即=g。而比重是土顆粒的質(zhì)量與4蒸餾水（即同體積無氣水）的質(zhì)量的比值。它是一個(gè)無因次的量。,1、定義：土的單位體積質(zhì)量。是土的基本物理性指標(biāo)。 2、試驗(yàn)原理：土樣密度是采用測定試樣體積和試樣質(zhì)量而求取。試驗(yàn)時(shí)，將土充滿給定容積的容器，然后稱取該體積土的質(zhì)量；或者測定一定質(zhì)量的土所占的體積。,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)直接測量的密度為濕密度，對(duì)原狀土也稱為天然密

23、度，用表示；可用下式進(jìn)行計(jì)算： 3、檢測方法： 環(huán)刀法適用于容易成型的粘性土試樣，環(huán)刀的尺寸就是試樣的尺寸。 蠟封法易碎裂、難以切削的土。 灌砂法、灌水法現(xiàn)場測試,二、環(huán)刀法 1、試驗(yàn)儀器：環(huán)刀、天平等。 2、操作步驟：首先在環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林待用。按需要取原狀土或制備的擾動(dòng)土樣，兩端整平，將準(zhǔn)備好的環(huán)刀刃口向下放在土樣上； 用切土刀（或鋼絲鋸）沿環(huán)刀外側(cè)，削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，將環(huán)刀垂直下壓，邊削邊壓，至土樣頂面伸出環(huán)刀為止。將兩端余土削去修平，取剩余的代表性土樣測定含水率。擦凈環(huán)刀外壁并稱量。,3、計(jì)算： d= （1+0.01）,注意問題: （1） 環(huán)刀的尺寸 室內(nèi)試驗(yàn)中,考慮到與

24、剪切、壓縮等項(xiàng)試驗(yàn)所用環(huán)刀相配合，規(guī)定環(huán)刀容積為601503。一般可依土質(zhì)均勻程度及土樣尺寸選取不同容積的環(huán)刀尺寸。原位密度測量所用的環(huán)刀尺寸一般為2005003。,（2）切削方法 在用環(huán)刀切取土樣時(shí)，為防止土樣擾動(dòng)，沿環(huán)刀外側(cè)削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，將環(huán)刀垂直下壓，為避免環(huán)刀下壓時(shí)擠壓四周土樣，邊削邊壓，至土樣頂面伸出環(huán)刀為止。但在野外施工現(xiàn)場，環(huán)刀容積較大，將土切成土柱耗時(shí)太長，一般采用直接壓入法。對(duì)含水率較高的土，在刮平環(huán)刀兩面時(shí)要細(xì)心，最好一次刮平，防止水分損失。另外環(huán)刀一定要購買符合要求的產(chǎn)品，同時(shí)要定期校驗(yàn)，以保證試驗(yàn)準(zhǔn)確度。,三、蠟封法 1、適用范圍：堅(jiān)硬、易碎、含有粗顆粒、形

25、狀不規(guī)則和難以切削的試樣 。 2、試驗(yàn)儀器： 蠟封法所需用的主要儀器設(shè)備有天平等 機(jī)械式天平見下圖,天平1、盛水杯，2、蠟封試樣，3、細(xì)線，4、砝碼,3、操作步驟；切取303的試樣，削去松浮表土及尖銳棱角后，系于細(xì)線上稱量得m，并測定含水率。持線將試樣慢慢浸入剛過熔點(diǎn)的蠟中，待全部沉浸后，立即將試樣提出，并檢查試樣表面的涂蠟是否存有氣泡，若有，則用熱針刺破并涂平孔口。冷卻后稱土加蠟質(zhì)量m1 。 用線將試樣吊在天平一端，并使試樣浸沒于純水中稱量得m2，取出試樣，擦干蠟表面的水分后再稱量一次，檢查試樣中是否有水浸入，如有水浸入，應(yīng)重做。,4、計(jì)算,5、注意事項(xiàng)： 1）蠟封法適用于不能用環(huán)刀切取的堅(jiān)

26、硬、易碎或形狀不規(guī)則的土樣。 2）蠟的溫度 蠟的溫度過高，會(huì)對(duì)土樣的含水率和結(jié)構(gòu)造成一定影響；溫度太低，蠟熔解不均勻，不易封好蠟皮。故規(guī)程規(guī)定剛過蠟的熔點(diǎn)。 3）涂蠟方法 試樣表面和蠟之間是否產(chǎn)生氣泡及試樣的體積測量是否準(zhǔn)確都將影響試驗(yàn)的誤差。 4）試驗(yàn)前應(yīng)測量蠟的密度。,四、灌砂法 1、適用范圍：適用于礫類填土。 2、儀器設(shè)備：灌砂法密度試驗(yàn)儀，包括漏斗、套環(huán)、臺(tái)稱、量砂等。,灌砂法密度試驗(yàn)儀 1、漏斗，2、漏斗架， 3、防風(fēng)筒，4、套環(huán),3、操作步驟：（不用套環(huán)時(shí)）在試驗(yàn)地點(diǎn)，將面積約40cm40cm的一塊地面鏟平，在檢查填土壓實(shí)密度時(shí)，應(yīng)將表面未壓實(shí)的土層清除掉，并將壓實(shí)土層鏟去一部分（

27、其深度視需要而定），使試坑底能達(dá)到規(guī)定的深度。 在刮平的地面上按規(guī)定的尺寸挖試坑。挖坑時(shí)應(yīng)將已松動(dòng)的試樣全部取出，放入盛試樣的容器內(nèi)，將蓋蓋好，稱容器加試樣的質(zhì)量，并取代表性試樣測定含水率。,稱盛量砂容器加量砂質(zhì)量，在試坑上放置防風(fēng)筒和漏斗，將量砂經(jīng)漏斗灌入試坑內(nèi)，量砂下落速度應(yīng)大致相等，直至灌滿試坑。試坑灌滿量砂后，去掉漏斗和防風(fēng)筒，用直尺刮平量砂表面，使與原地面齊平，將多余的量砂倒回量砂容器，稱量砂容器加剩余量砂質(zhì)量。,4、計(jì)算按公式計(jì)算濕密度和干密度。,用套環(huán),不用套環(huán),5、注意事項(xiàng)： 1）量砂粒徑的選擇 量砂密度較穩(wěn)定的粒徑0.250.5。 2）試坑大小必須與粒徑相配合，使所采取的試樣

28、有足夠的代表性。規(guī)程給出了試坑體積與最大粒徑關(guān)系（如P324表2.3.4)。,3）灌砂法操作中應(yīng)注意的問題： 操作時(shí)應(yīng)盡量避免擾動(dòng)周圍砂粒，對(duì)試坑內(nèi)已松動(dòng)的顆粒須全部取出，如試坑坍塌應(yīng)重新開挖。 試坑面必須刮平。 灌砂條件 應(yīng)盡量使每次灌砂條件（如灌砂落距、速度等）與測定量砂密度時(shí)一致。 當(dāng)試坑體積過大時(shí)，可在坑內(nèi)放一已知體積的木箱，以減少砂的用量。,五、灌水法 1、適用范圍：適用于礫類填土。 2、儀器設(shè)備：直徑均勻附刻度的儲(chǔ)水筒 臺(tái)秤 聚乙烯塑料薄膜 鏟土工具、水準(zhǔn)尺、直尺等。,灌水法密度試驗(yàn)示意圖,3、操作步驟：與灌砂法類似。是在挖好的試坑內(nèi)，先鋪一層或兩層厚0.1mm塑料薄膜,然后向試坑

29、內(nèi)灌滿水,量測試坑體積，推算土的密度。其試驗(yàn)要點(diǎn)如下： 在試驗(yàn)地點(diǎn)，整平地面，面積要大于套環(huán)面積。 放上套環(huán)，在套環(huán)內(nèi)鋪塑料薄膜，灌水量測參考水平面至地面間的體積。 在套環(huán)內(nèi)挖試坑，應(yīng)將松動(dòng)的試樣全部取出，放入盛試樣的容器內(nèi)，稱容器加試樣質(zhì)量。,重新鋪設(shè)塑料薄膜，使塑料薄膜與坑壁貼緊，再灌水量測參考水平面至試坑的體積。 按規(guī)定公式計(jì)算濕密度和干密度。,4、注意問題： 灌水法試驗(yàn)比較簡單，但由于塑料薄膜順從性較差，由于坑壁凹凸不平，鋪設(shè)塑料薄膜 時(shí)若不注意，薄膜不能緊貼坑壁，可能會(huì)產(chǎn)生塑料薄膜與坑壁脫空，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)折、皺紋等現(xiàn)象，使測量的試坑體積偏小，導(dǎo)致密度變大。,六 核子射線法測定原位密度

30、 1、測試原理：利用放射性物質(zhì)中的高速中子和土體中氫原子撞擊損失能量測定土中體積含水量；利用-射線通過土中時(shí)與土顆粒的原子沖擊散射的特性，測定到達(dá)土中的-射線計(jì)數(shù)換算土的密度。 2、注意問題： 儀器開機(jī)后應(yīng)預(yù)熱1015分鐘，否則，測量結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)較大的誤差；每次測試前應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)塊上檢查其儀器儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)；所測試的地面應(yīng)鏟平，以保證儀器底部與地面有良好的接觸；測量時(shí)應(yīng)保證源桿插入測孔既定深度，并根據(jù)測量要求規(guī)定測量時(shí)間。,七 、密度試驗(yàn)中的誤差 密度試驗(yàn)中的誤差主要是在體積測量中產(chǎn)生的。例如，試樣修整的尺寸不準(zhǔn)確；涂蠟時(shí)試樣表面形成氣泡等。各種方法之間的誤差約達(dá)2%。為要提高測量的準(zhǔn)確性，宜采

31、用較大尺寸的試樣。,第二節(jié) 土的含水率試驗(yàn) 一、概述 1、定義：土樣在105110溫度下烘至恒量時(shí)所失去的水質(zhì)量和恒量后干土質(zhì)量的比值，以百分率表示。含水量這個(gè)術(shù)語不準(zhǔn)確。 含水率是土的基本物理性指標(biāo)之一，它反映土的狀態(tài)。含水率的變化將使土的一系列物理力學(xué)性質(zhì)隨之而異。,2、 土中水的狀態(tài) 粘性土中，水作為土的組成部分存在于土孔隙中，一般以以下幾種狀態(tài)處于土顆粒周圍，可以用模型圖進(jìn)行說明，如圖,1吸取,吸附水靜電吸力吸附于土顆粒表面的薄層水，110不能烘掉，認(rèn)為是固體顆粒一部分。 第2層水與土顆粒聯(lián)結(jié)的不很緊，可以烘掉，但不能用風(fēng)干方法除掉。 第3層水由毛管力與土顆粒聯(lián)結(jié)，一般可以用風(fēng)干方法除

32、掉。 重力水在土顆粒孔隙中可以移動(dòng)，用重力方法即可除掉。 化學(xué)結(jié)合水晶體結(jié)構(gòu)中水，烘干法一般不能排除。,3、試驗(yàn)方法： 測定含水率的方法較多，如烘干法、酒精燃燒法、炒干法、比重法、實(shí)容積法、微波法和核子射線法等等。 4、適用范圍：有機(jī)質(zhì)含量低于5%的土。其試驗(yàn)原理為：土中的自由水在105110溫度加熱下，逐漸變成水蒸氣蒸發(fā)，經(jīng)過一段時(shí)間后，土中的自由水全部蒸發(fā)掉，然后土的質(zhì)量不再變化，這時(shí)土的質(zhì)量即為干土質(zhì)量。,二、烘干法 1、特點(diǎn)：試驗(yàn)簡便，準(zhǔn)確度高，結(jié)果穩(wěn)定 。 其方法是將試樣放入溫度能保持在105110的電熱烘箱中烘至恒值。是測定含水率的標(biāo)準(zhǔn)方法，準(zhǔn)確度高，試驗(yàn)簡便，結(jié)果穩(wěn)定。故此法為室

33、內(nèi)測定含水率的標(biāo)準(zhǔn)方法，列入國家標(biāo)準(zhǔn)。在野外無烘箱設(shè)備或要求快速測定含水率，則可根據(jù)土的性質(zhì)和工程情況分別采用其他方法。,2、主要儀器設(shè)備：天平（稱量200g，0.01g）、烘箱、稱量盒等 天平應(yīng)送法定計(jì)量檢定單位進(jìn)行檢定，取得檢定證書后方可使用，同時(shí)必須在有效的檢定周期內(nèi)。,3、操作步驟 1）取代表性試樣1530g，放入稱量盒內(nèi)，立即蓋好盒 蓋，稱量得濕土質(zhì)量m； 2）揭開盒蓋，放入烘箱烘至恒量； 3）將烘干后的試樣連盒取出，于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱干土質(zhì)量md。,4、計(jì)算 =(m/md 1)100 試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行二次平行測定，取其算術(shù)平均值，允許平行差值應(yīng)符合下表規(guī)定。,5、記錄 原始記錄是試

34、驗(yàn)成果和檢測報(bào)告的基礎(chǔ)，必須認(rèn)真做好，應(yīng)在正式的預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格上填寫；原始記錄表格的信息量應(yīng)充分，衡量是否充分的標(biāo)準(zhǔn)是試驗(yàn)?zāi)芊裨佻F(xiàn)。 一般包括樣品編號(hào)、工程名稱、環(huán)境條件、儀器名稱及編號(hào)、責(zé)任人等,三、酒精燃燒法： 1、原理：在試樣中放入酒精，利用酒精在試樣上燃燒，使土中水分蒸發(fā)，將土烤干。是快速測定法中較準(zhǔn)確的一種，適用于沒有烘箱或土樣較少的情況。 由于此法難以控制105110的恒溫條件，與定義不完全符合，故一般在現(xiàn)場使用，或者在制備試樣時(shí)測定風(fēng)干土樣的含水率，供制樣參考。酒精燃燒法測得的含水率略低于烘干法所測的含水率。,2、主要儀器設(shè)備： 天平、稱量盒、滴管等 3、操作步驟： 1）取代表

35、性試樣并稱盒加濕土質(zhì)量。 2）用滴管將酒精注入試樣。 3）點(diǎn)燃酒精，燒至火焰熄滅。 4）冷卻數(shù)分鐘，重復(fù)進(jìn)行2次，火焰熄滅后，立即蓋好盒蓋，稱盒加干土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.0 1 g。,四、比重法： 1、原理：該法是根據(jù)比重試驗(yàn)，測定濕土體積，估計(jì)土粒比重，間接計(jì)算土的含水率。由于試驗(yàn)時(shí)沒有考慮溫度的影響，所測得的結(jié)果準(zhǔn)確度較差。土內(nèi)氣體能否充分排出，直接影響試驗(yàn)成果的精度，故此法僅適用于砂性土。,2、主要儀器設(shè)備：天平等 3、試驗(yàn)步驟： 1）取代表性砂質(zhì)土樣200g300g，放入土樣盤內(nèi)； 2）注清水入玻璃瓶至瓶容積1/3左右，試樣倒入瓶中，攪拌排氣。 3）再注清水入玻璃瓶至全部充滿，蓋上玻璃片，

36、靜止1 min，吸去泡沫，補(bǔ)滿清水，蓋上玻璃片，擦干瓶外壁，稱瓶加水加土加玻璃片質(zhì)量。 (4）倒掉混合液，洗凈，瓶中注滿清水，稱瓶加水加玻璃片質(zhì)量。,4、計(jì)算：,5、記錄,五 其他含水率測定方法 1 、炒干法 用火爐或電爐將試樣炒干，在炒干過程中，隨時(shí)翻拌試樣，至試樣表面完全干燥。此法適用于砂性土及含礫較多的土，在工地使用。此法也不符合定義所規(guī)定的105110，炒干法溫度在100150，所測的含水率略大于烘干法。,2、 實(shí)容積法 根據(jù)波義爾一馬略特定律設(shè)計(jì)的速測含水率儀。它是通過測定土中固相和液相的體積，取土的經(jīng)驗(yàn)比重值，換算出土的含水率。該法的原理是波義爾一馬略特定律，首先要求氣溫基本保持不

37、變，這在填筑工地上是很難達(dá)到的。若以標(biāo)準(zhǔn)溫度為20，那么氣溫變化1，實(shí)容積的變化就達(dá)到5%，相應(yīng)含水率的變化也約5%，為此，目前很少使用。,3 微波法 微波加熱是近十幾年來才發(fā)展的一門新技術(shù)。微波是一種超高頻的電磁波。微波加熱就是通過微波發(fā)生器產(chǎn)生微波能，然后用波導(dǎo)（傳送線）將微波能輸送到微波加熱器中，加熱器中的試樣受到微波的照射后就發(fā)熱，使水分蒸發(fā)。由于微波具有一定的穿透深度，使被加熱物體里外同時(shí)加熱，因此具有均勻、快速的優(yōu)點(diǎn)。顯然，快速干燥工藝在土工試驗(yàn)中具有重要的意義。但微波加熱的溫度如何控制，烘干時(shí)間采用多長等，都是有待進(jìn)一步研究的。美國于1998年將此列入ASTM標(biāo)準(zhǔn)。,4、核子射線

38、法：利用核子法測定土石等材料原位密度和含水率是一項(xiàng)迅速發(fā)展的無損、快速檢測新技術(shù)。目前我國已有相當(dāng)數(shù)量各類進(jìn)口的和國產(chǎn)的核子水分一密度儀在各類工程中使用，并成為質(zhì)量檢測和控制的一種重要工具。水利行業(yè)已制定核子水分一密度儀現(xiàn)場測試規(guī)程。規(guī)程名為：核子水分密度儀現(xiàn)場測試規(guī)程SL275-2001,表面型核子水分密度儀示意圖,1、導(dǎo)桿，2、測桿，3、 放射源，4、健盤，5、中子源，6、中子檢測器，7、 檢測器,核子射線法測量依據(jù)是儀器所記錄到的射線或熱中子計(jì)數(shù)率分別與被測材料密度和含水率有確定的相關(guān)性。通過預(yù)先建立適合儀器進(jìn)行密度或水分測量的標(biāo)定曲線，則可根據(jù)儀器現(xiàn)場測量所記錄的射線或熱中子計(jì)數(shù)率，按

39、相對(duì)應(yīng)的標(biāo)定曲線，確定被測材料的密度和含水率。,注意問題: (同密度測試)儀器開機(jī)后應(yīng)預(yù)熱1015分鐘，否則，測量結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)較大的誤差；每次測試前應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)塊上檢查其儀器儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)；所測試的地面應(yīng)鏟平，以保證儀器底部與地面有良好的接觸；測量時(shí)應(yīng)保證源桿插入測孔既定深度，并根據(jù)測量要求規(guī)定測量時(shí)間。,六、含水率測定產(chǎn)生誤差的可能原因： 試樣取樣代表性不夠，特別對(duì)于成層土以及粗細(xì)混合的土樣。 試樣數(shù)量太少，如試樣數(shù)量較多，所得的結(jié)果準(zhǔn)確性高。 土樣在運(yùn)輸和存放期間保護(hù)不當(dāng)，形成稱土前水分蒸發(fā)或稱干土前吸水。,烘箱溫度不正確，或試樣尚未達(dá)到恒量而從烘箱中取出。 試樣容器稱量不準(zhǔn)。為了消除誤差，

40、所用設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行檢查，在操作中要細(xì)心。,第三節(jié) 土粒比重試驗(yàn),一、概述 1、定義：土粒比重是土在105 110下烘至恒值時(shí)的質(zhì)量與土粒同體積4 純水質(zhì)量的比值。 2、含義： 土是由固體顆粒組成的。固體顆?？梢允菃我坏牡V物，如干凈的石英砂。但一般是為不同比重的許多礦物的混合物。其比重是各種礦物比重的平均值。,3、比重的表示方式： 1）比重（或稱絕對(duì)比重） 2）視比重 自然界土的干質(zhì)量與同體 積在4 時(shí)無氣水質(zhì)量的比值。表示土粒中含有封閉型的孔隙。 3）容積比重 在土中既包含有封閉型孔隙，也有開敞型孔隙。用于礫石類土。 4） 飽和面干比重 土粒的開敞型或表面孔隙由水完全填充時(shí)的比重值。用于礫石類

41、土。,4、檢測方法： 比重瓶法適用于粒徑小于 5的土。 浮稱法 適用于粒徑大于 5的土，其中含粒徑大于20顆粒小于10%。 虹吸筒法適用于粒徑大于 5的土，其中含粒徑大于20顆粒大于10%。其中小于5的土用比重瓶法測定，取加權(quán)平均值。,二、 比重瓶法 1、儀器設(shè)備: 比重瓶,容量100ml或50ml 天平 恒溫水槽 真空抽氣設(shè)備 溫度計(jì)等 儀器的檢定/校驗(yàn)按相關(guān)規(guī)定/標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。,2、測試原理 比重瓶法測定土粒實(shí)體積的測試原理為:已知比重瓶的體積，一定質(zhì)量的烘干土倒入瓶中排開水的體積即為土粒的實(shí)體積。,3、操作步驟： 1）將烘干土裝入烘干的比重瓶內(nèi)； 2）注純水于比重瓶，并在砂浴上煮沸規(guī)定時(shí)間，

42、以排除土中空氣，注意土液不能溢出； 3）比重瓶內(nèi)注滿純水，靜置，稱瓶、水、土總質(zhì)量； 4）根據(jù)測得的溫度，從已繪制的瓶、水總量中查得瓶、水總質(zhì)量。 注：本試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行二次平行測定，其平行差值不得大于0.02,取其平均值。,3）計(jì)算： m Gs=Gwt m1+md-m2 式中： Gs土料比重 md干土質(zhì)量 m1瓶、水總質(zhì)量 m2瓶、水、土總質(zhì)量 Gwt t時(shí)純水的比重。,4、注意問題： 1）比重瓶大小的選擇 目前各單位都采用100ml的比重瓶，也有采用50ml的，經(jīng)過對(duì)這兩種比重瓶的比較試驗(yàn)，認(rèn)為，比重瓶的大小對(duì)所測比重成果影響很小。但由于100ml的比重瓶采取的試樣多，試樣的代表性可以提高。,2

43、）試樣狀態(tài)選擇 規(guī)程規(guī)定采用烘干土。認(rèn)為烘焙對(duì)土中膠體并無有害的影響，同時(shí)烘干土可減少計(jì)算中的累計(jì)誤差；但也有人認(rèn)為高溫烘干會(huì)引起膠體性質(zhì)的變化，也會(huì)引起有機(jī)質(zhì)中腐植物燒失，對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量高的土可以采用風(fēng)干土，用純水測定，等試驗(yàn)結(jié)束后再將土烘干。,3）干土質(zhì)量的測定 干土質(zhì)量的測定，規(guī)程中采用將瓶烘干后加土，稱量，這樣可以避免土的飛揚(yáng)和散失。當(dāng)然也可以先稱量后加土，可以提高比重瓶的周轉(zhuǎn)速度，但必須注意不能發(fā)生土的飛揚(yáng)和散失，確保試驗(yàn)質(zhì)量。,4）試驗(yàn)用水和排氣方法的選擇 試驗(yàn)用水采用純水，要求水中不含有任何溶解的固體物質(zhì)。 煮沸法排氣簡單易行，效果好；當(dāng)采用中性液體時(shí)，可采用真空抽氣法；砂粒容易

44、在煮沸時(shí)跳出，故對(duì)于砂允許采用真空抽氣法。,三 浮稱法測定比重 1、浮稱法適用于粒徑大于5的土，其中含粒徑大于20顆粒應(yīng)小于10%。 2、主要儀器設(shè)備有浮稱天平，如圖。附帶有孔徑小于5、直徑約1015，高約1020的鐵絲筐和適合鐵絲筐沉入用的盛水容器。,圖5.3-1 浮稱天平1調(diào)平平衡砝碼盤；2盛水容器；3盛土鐵絲筐,3、試驗(yàn)步驟： 1）清洗試樣 取代表性試樣500 g1000 g，進(jìn)行清洗，直至顆粒表面無塵土和其他雜物。 2）浸泡排氣 試樣浸泡于水中24h后取出，立即放入鐵絲筐，緩緩沉沒于水中，并在水中輕輕搖晃，至沒有氣泡溢出為止。 3）稱量 稱鐵絲筐和試樣在水中的總質(zhì)量；取出試樣烘干，并稱

45、量。 4）稱量測水溫 稱鐵絲筐在水中質(zhì)量；同時(shí)立即測量盛水容器內(nèi)水溫。,4、計(jì)算,t時(shí)純水的比重，準(zhǔn)確至0.001。 干土質(zhì)量，g； 土粒比重 鐵絲筐在水中質(zhì)量，g； 鐵絲筐和試樣在水中的總質(zhì)量，g；,按下式計(jì)算土粒平均比重：,四 、 虹吸筒法測定比重 1、虹吸筒法適用于粒徑大于5的土，其中含粒徑大于20顆粒大于10%的土。 2、主要儀器設(shè)備有虹吸筒、臺(tái)秤、溫度計(jì)等，,圖5.3-2 虹吸筒（單位：cm） 1虹吸筒 ；2虹吸管 ；3橡皮管 ；4管夾 ； 5量筒,3、操作步驟： 1）取樣清洗至顆粒表面無塵土及其他雜物。 2）試樣浸泡24h后取出、晾干或擦干表面稱量。 3）注清水入虹吸筒至管中有水溢

46、出。無水溢出時(shí)關(guān)管夾。將試樣緩緩放入筒中，邊放邊攪，至沒有氣泡逸出時(shí)為止。 4）待虹吸筒中水面平靜后，打開管夾，讓試樣排開的水通過虹吸管流入量筒中。 5）稱量筒與水總質(zhì)量。測量筒內(nèi)水溫。 6）取出虹吸筒內(nèi)試樣，烘干后稱量。,4、計(jì)算：,五 土粒比重測定的誤差 土粒比重測試的誤差主要來源為： 1）溫度變化的影響 在比重計(jì)算公式推導(dǎo)時(shí),是假定在同一溫度下測量瓶加水質(zhì)量及瓶加水加土粒質(zhì)量的，實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，如果溫度不能控制（無恒溫水槽）時(shí)，則溫度的變化使比重瓶的體積和水的密度均改變。 2）封閉氣泡沒有完全排除 這是比重試驗(yàn)中誤差的主要來源。因此，在煮沸排氣或真空抽氣時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察，務(wù)必要排凈懸液中的氣泡。

47、,3）試樣的損失 裝樣或煮沸時(shí)發(fā)生了少些試樣的損失，因此，向比重瓶裝烘干試樣時(shí)不能有試樣撒落在瓶外或產(chǎn)生飛揚(yáng)；煮沸時(shí)，應(yīng)注意不能有土液溢出。 4）比重瓶加水、土等稱量不準(zhǔn)確 因?yàn)橥亮１戎厥歉鶕?jù)稱量的差值進(jìn)行計(jì)算的，該差值與實(shí)物本身相比較小，因此，稱量時(shí)應(yīng)采用與比重瓶體積校正時(shí)相同的天平，以減小誤差。 5）比重瓶不清潔的影響 因?yàn)槲酃父淖兞吮戎仄康馁|(zhì)量，同時(shí)校正曲線也不再有效。,六 注意問題 1）浮稱法和虹吸筒法測定比重時(shí)，由于需要將土洗凈，沖洗過程中會(huì)把細(xì)粒土沖掉，所以，只適用于不含細(xì)粒土的粗粒土。實(shí)際操作表明，虹吸筒法不易掌握，測試誤差較大，盡可能少用。 2）對(duì)于含有機(jī)質(zhì)、水溶鹽、親水性膠體

48、的土粒比重測定，由于含有機(jī)質(zhì)、水溶鹽、親水性膠體的土與水相互作用時(shí)，這類土的表面活性對(duì)水的影響，往往會(huì)額外增加比重值。所以需采用中性液體。,3）對(duì)于由粗、細(xì)顆?；旌系耐亮１戎販y定問題，則以不影響準(zhǔn)確度為原則，應(yīng)分別進(jìn)行測定。當(dāng)大于5的粗粒含量較少時(shí)，可直接用比重瓶法一次測定；當(dāng)大于5的粗粒含量較多時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況分別用浮稱法（或虹吸筒法）和比重瓶法測定，然后再求其加權(quán)平均值。,第四節(jié) 土的顆粒分析試驗(yàn),一、概述 1、目的：了解土的顆粒組成、顆粒組成中粘土、砂和礫中哪一種為主要成分，哪一種粒組可能控制土的工程性質(zhì)。 2、成果表達(dá)方式：累積分布圖，即通常稱作顆粒大小分布曲線。 3、定義：測定干土中

49、各粒組含量占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)的試驗(yàn)稱顆粒分析試驗(yàn)。,4、試驗(yàn)方法 1）機(jī)械分析法如篩析法， 2）物理分析法如密度計(jì)法和移液管法等。 5、試驗(yàn)原理 1)篩析法將一定質(zhì)量的土經(jīng)由從上到下孔徑自大至小的一套分析篩篩析后，得到不同孔徑篩上土質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出各粒組含量和累積含量。 2)密度計(jì)法利用土壤密度計(jì)在不同時(shí)間和某一深度處測量土懸液的密度，再利用司篤克斯公式來計(jì)算土粒粒徑和百分?jǐn)?shù)。,依據(jù)三個(gè)假定，一是司篤克斯定律適用于土懸液；二是試驗(yàn)開始時(shí)土顆粒均勻地分布于水中；三是所用量筒的直徑要比密度計(jì)的直徑大很多。,量筒中土樣和水的混合懸液，經(jīng)過攪拌，大小顆粒均勻地分布,懸液濃度上下一致。粒徑相同的土粒將

50、以等速下降，經(jīng)過t秒后所有粒徑為d的顆粒下降的距離L = t。如取L平面處一單位體積懸液觀察, 大于d的顆粒已下降到L平面以下，L平面以上則僅有小于d的顆粒。該部分懸液中不大于d的顆粒分布情況與試驗(yàn)開始時(shí)完全一樣。一部分顆粒降到L平面以下，同一時(shí)間內(nèi)又有一部分顆粒從上面降下來。因此，量得L深度處懸液的比重與原來懸液的比重相比較，即可求得粒徑小于d的顆粒占的百分?jǐn)?shù)。在不同時(shí)間內(nèi)量得不同L深度處懸液的比重，即可找出不同粒徑的數(shù)量，就可以繪成顆粒大小分布曲線。,6、特征粒徑 不均勻系數(shù)： 曲率系數(shù) ： 式中： 顆粒分布曲線上顆粒含量小于10%的粒徑，； 顆粒分布曲線上顆粒含量小于30%的粒徑，； 顆

51、粒分布曲線上顆粒含量小于60%的粒徑，。,二 篩析法 1、篩析法所需用的主要儀器設(shè)備有天平、粗篩、細(xì)篩、臺(tái)秤、天平等；用于顆粒分析用的振篩機(jī)，要求能在水平方向搖振、垂直方向定時(shí)拍擊。,2、試驗(yàn)步驟： 1）取樣 取代表性試樣，過2篩，分別稱出篩上和篩下土質(zhì)量。 2）搖振 將篩按孔徑由大到小疊放，取篩上土倒入粗篩的最上面篩中；篩下土倒入細(xì)篩的最上面篩中。用振篩機(jī)搖振15 min30 min。 3）稱量 從最上層篩開始，按由大至小的順序，分別稱取各留在篩上的土質(zhì)量。各篩上土質(zhì)量之和與總土質(zhì)量的差值不得大于總土質(zhì)量的1%。 4）計(jì)算畫圖 計(jì)算粒組含量和累積含量，畫出級(jí)配曲線，得到各特征粒徑，分析土的級(jí)

52、配。,3、計(jì)算,小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比，%； 小于某粒徑的試樣質(zhì)量，g； 細(xì)篩分析時(shí)為所取的試樣質(zhì)量；粗篩分析時(shí)為試樣總質(zhì) 量，g； 粒徑小于2的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比，%。,4、畫圖 在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比與顆粒粒徑的關(guān)系曲線，即顆粒大小分布曲線，,注意 對(duì)于含有細(xì)粒土的砂性土的篩析法試驗(yàn)，應(yīng)取代表性試樣，置于盛水容器中充分?jǐn)嚢?，使試樣的粗?xì)顆粒完全分離，然后將容器中的懸液過2篩，取篩上試樣烘干后進(jìn)行粗篩分析；篩下試樣懸液研磨后過0.075篩，將篩上的試樣烘干后進(jìn)行細(xì)篩分析；如篩下的試樣質(zhì)量大于試樣總質(zhì)量的10%時(shí)，還應(yīng)用密度計(jì)法

53、或移液管法測定小于0.075的顆粒組成。,三、密度計(jì)法 1、主要儀器設(shè)備： 1）密度計(jì) 甲種密度計(jì)，其刻度單位是以20時(shí)每10003懸液內(nèi)所含土粒質(zhì)量的克數(shù)表示的，刻度為550，分度為0.5； 乙種密度計(jì)，其刻度單位是以20時(shí)懸液的比重表示的，刻度為0.9951.020，分度值為0.0002。 2）量筒、試驗(yàn)篩、天平和其他輔助設(shè)施。如溫度計(jì)、攪拌器、煮沸設(shè)備（砂?。?、分散劑、純水、秒表及分散劑、水溶鹽檢驗(yàn)試劑等。,2、試驗(yàn)步驟： 1）易溶鹽含量的檢驗(yàn) 電導(dǎo)法：試樣配制成1：5的土水溶液，用電導(dǎo)率儀測定試樣溶液的電導(dǎo)率，并測定溶液的溫度，計(jì)算20時(shí)懸液的電導(dǎo)率。當(dāng)試樣中易溶鹽含量超過0.5%時(shí)應(yīng)

54、洗鹽。當(dāng)20時(shí)的電導(dǎo)率大于1000S/時(shí)，應(yīng)洗鹽。,2）取樣 取具有代表性的試樣200 g300 g過2篩，求出篩上試樣占試樣總質(zhì)量的百分比。取篩下試樣測定風(fēng)干含水率。 3）制樣 取干質(zhì)量為30 g的風(fēng)干試樣，倒入 500mL錐形瓶中，加純水200mL，浸泡過夜后于砂浴上煮沸約40min。 風(fēng)干試樣質(zhì)量計(jì)算公式: 4）過洗篩 將冷卻后的懸液靜止1min，將懸液通過洗篩漏斗過0.075篩。篩上砂粒進(jìn)行細(xì)篩分析，并計(jì)算各粒組占試樣總質(zhì)量的百分比。,5）將過篩懸液倒入量筒，加入分散劑，再注入清水使懸液達(dá)1000 mL。用攪拌器沿量筒上下攪拌1 min，往復(fù)大約30次，取出攪拌器，將密度計(jì)放入懸液內(nèi)，

55、同時(shí)啟動(dòng)秒表，按規(guī)定時(shí)間讀取讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)均以彎液面上緣為準(zhǔn)，每次讀數(shù)時(shí)還需測記相應(yīng)的懸液溫度。,6）按下式計(jì)算小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)： 甲種密度計(jì)： 其中 乙種密度計(jì)： 其中,7）按下式計(jì)算土顆粒粒徑，也可按土工試驗(yàn)規(guī)程（SL2370061999）中圖4.5.2確定。 式中： 粒徑計(jì)算系數(shù)， 亦可從教材表（5.4-5）中查得。,四 移液管法 1、主要儀器設(shè)備有移液管（如圖）、天平等 。,移液管示意圖1二通閥 2三通閥 3移液管 4接吸球 5放流口,2、試驗(yàn)步驟： 1）取樣 取代表性試樣（粘土為10 g15g，砂土為20g）制備成懸液，倒入量筒后置于恒溫水槽中，測記懸液溫度。計(jì)

56、算或從相關(guān)資料查閱小于0.05、0.01、0.005、0.0002等粒徑土粒在不同溫度靜水中下沉某一深度所需的靜置時(shí)間。 2）吸取懸液 懸液上下攪拌1min，根據(jù)各粒徑下沉某一深度所需的靜止時(shí)間讓懸液靜止，在靜止時(shí)間終止前10s將移液管放入設(shè)定的懸液深度處，規(guī)程采用10cm深度。移液管接上吸球吸取懸液，吸取量不少于25mL。,3）移懸液 將移液管下口放入燒杯內(nèi)，用吸球?qū)乙簲D入燒杯內(nèi)。每吸取一組懸液后必須重新攪拌，再吸取另一組粒徑的懸液。 4）烘干稱量 將燒杯中懸液蒸發(fā)至半干，放入烘箱，在105110溫度下烘至恒量，稱燒杯內(nèi)試樣質(zhì)量。,3、按下式計(jì)算小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比。

57、式中： 懸液總體積，mL； 吸取懸液的體積，mL； 吸取25mL懸液中試樣干質(zhì)量，g； 試樣干質(zhì)量，g。 4、繪制顆粒大小分析曲線。,五 密度計(jì)法和移液管法中幾個(gè)注意問題 1、試樣的狀態(tài)和用量 粘性土顆分結(jié)果主要取決于被分析的試樣狀態(tài)、制備方法和分析方法等因素。試樣通常有天然濕度、風(fēng)干和烘干三種狀態(tài)。實(shí)踐證明：用天然濕度的試樣比風(fēng)干和烘干試樣所測得的粘粒含量均偏高。因?yàn)檎惩林型蟹强扇苄缘哪z體物質(zhì)，經(jīng)過干燥后細(xì)顆粒能膠結(jié)成團(tuán)，難以再度分散，所以，用天然濕度狀態(tài)下的試樣分析更符合實(shí)際。但是在實(shí)際工作中，往往在土樣取出后，經(jīng)過長途運(yùn)送，歷時(shí)較長，無法保持其天然含水率，因此，建議采用風(fēng)干試樣，對(duì)于

58、同一地區(qū)同一工程用途應(yīng)采用相同狀態(tài)的土進(jìn)行分析，以便比較。,試樣的用量：根據(jù)對(duì)移液管法進(jìn)行研究結(jié)果表明，當(dāng)懸液濃度在0.5%3%范圍時(shí)，各粒組的含量沒有顯著出入，而當(dāng)懸液濃度增加至4%5%時(shí)，則0.250.05粒組含量增加，并相應(yīng)減少了粘粒含量。因此，用密度計(jì)法時(shí)，試樣用量規(guī)定為30g，而移液管法可酌情減少，規(guī)定用10g20g。,2、洗鹽 對(duì)于易溶鹽含量大于0.5%的試樣，未經(jīng)洗鹽的試樣和洗鹽后的試樣顆粒分析結(jié)果是不一樣的，前者粉粒含量高、粘粒含量低；后者粉粒含量低、粘粒含量高。因此，對(duì)于易溶鹽含量大于0.5%的試樣，應(yīng)進(jìn)行洗鹽。,洗鹽方法 電導(dǎo)率法具有方便、快速估計(jì)試樣含鹽狀況的優(yōu)點(diǎn)。其原理是根據(jù)電導(dǎo)率在低濃度溶液內(nèi)，與懸液中易溶鹽濃度成正比關(guān)系，電導(dǎo)率因鹽性不同而異。一般 ，當(dāng)電導(dǎo)率小于1000S/時(shí)，相應(yīng)的含鹽量不會(huì)大于0.5%，因此試驗(yàn)中規(guī)定用電導(dǎo)率法檢驗(yàn)洗鹽應(yīng)洗到溶液的電導(dǎo)率小于1000S/。而電導(dǎo)率大于1000S/時(shí)，應(yīng)將含鹽量計(jì)入，否