交通部公路水運試驗檢測員考試復(fù)習(xí)資料

交通部公路水運試驗檢測員考試復(fù)習(xí)資料

枝臉臉蒯園圉冽熨測《陶測澄臉聞舜

一:土工試驗

a,土的三相組成（固相，液相汽相）

土的物理性質(zhì)指標(biāo)：

1土的密度：是指土體單位體積的質(zhì)量土的密度變化范圍一般

在16-22kN/m3

2土顆粒比重（或土粒密度）Gs:是指土的固體顆粒的單位體積的質(zhì)量

與水在40c時單位體積的質(zhì)量之比

土的比重取決于土的礦物成分，其變化范圍一般在26.0-27.5之

間.

3土的含水量w:是指土中水的質(zhì)量與固體顆粒的質(zhì)量之比,通常以百

分?jǐn)?shù)表示.

含水量是表示土濕度的指標(biāo).土的天然含水量變化范圍很大，從干

砂接近于零一直到飽和粘土的百分之幾百.

4干密度：是指土的固體顆粒質(zhì)量與土的總體積之比.

土的干密度越大，土越密實.所以干密度常常用作土壓實的控制指

標(biāo).

5飽和密度：是指土空隙中全部被水充滿時土的密度.

式中是水的密度，=9.81KN/m3=9.81*10-3N/cm3

6浮密度或稱浸水密度：是指土浸在水中受到水的浮力作用時的

單位體積的質(zhì)量

7孔隙比e:是土中孔隙的體積與固體顆粒體積之比

孔隙比是一個應(yīng)用十分廣泛的指標(biāo)，可以用來評價土的緊密程度.

8孔隙率n:是指土中孔隙體積與總體積之比：

孔隙比與孔隙率之間存在下述換算關(guān)系

9飽和度Sr:是指孔隙中水的體積與孔隙體積之比.

飽和度用來描述土中水充滿孔隙的程度,Sr=O時，土是完全干燥的,

Sr=l時,則土為完全飽和的.按飽和度可以把砂土劃分為三種狀態(tài):

0<SrWO.5稍濕的

0.5<SrW0.8潮濕的

0.8<SrW1.0飽和的

指標(biāo)符號物理表達(dá)式換算關(guān)系式

土的物理性質(zhì)試驗：

含水量試驗：

烘干法:烘干法是測定含水量的標(biāo)準(zhǔn)方法，適用于粘質(zhì)土,粉質(zhì)土，砂類

土和有機質(zhì)土

儀器設(shè)備：

1,烘箱:可采用點熱烘箱或溫度能保持105-110的其他能源烘箱.

2,天平:感量0.01g.

3,其他:干燥器，稱量盒等.

試驗步驟

1，取具有代表性試樣，細(xì)粒土15-30g,砂類土，有機土50g,放入稱量盒內(nèi),

立即蓋好盒蓋，稱其質(zhì)量.稱量時,可在天平一端放上與該稱量盒等質(zhì)

量的祛碼,移動天平游碼，平衡后稱量結(jié)果即為濕土質(zhì)量.

2,揭開盒蓋，將試樣和盒放入烘箱內(nèi)，在溫度105-H0恒溫下烘干.對于

細(xì)粒土不得少于8h,對含有機質(zhì)超過5%的土，應(yīng)將溫度控制在65-70

下恒溫烘干.

3,將烘干后的試樣和盒取出，放入干燥器內(nèi)冷卻（一般只需0.5-lh）冷卻

后蓋好盒蓋稱質(zhì)量精確到0.01g.

酒精燃燒法

在土樣中加入酒精，利用酒精能在土上燃燒，使土中水分蒸發(fā),將土樣

烘干，一般應(yīng)燒三次.

儀器設(shè)備

1稱量盒

2天平:感量0.01g

3酒精:純度95%

4滴管，火柴，調(diào)土刀等

實驗步驟

1,取代表性試樣（粘質(zhì)土5-10g砂類土20-30g）放入稱量盒內(nèi)，稱濕土

質(zhì)量.

2,用滴管將酒精注入放有試樣的稱量盒中，直至盒中出現(xiàn)自由液面為

止.為使酒精在試樣中充分混合均勻，可將盒在桌上輕輕敲擊.

3,點燃盒中究竟，燃燒至火焰熄滅.

4,將試樣冷卻數(shù)分鐘，按2和3步重新燃燒兩次.

5,待第三次火焰熄滅后，蓋好盒蓋，立即稱干土質(zhì)量,準(zhǔn)確至0.01g

本法適用于無粘性土，一般粘性土.不適用于含有機質(zhì)土，含鹽量較多

的土和重粘土.

含水量的其他測試方法：

1,紅外線照射法:紅外線照射法是將土樣置于紅外線燈光之下烘干，通

常將土樣放于距光源5-15cm距離內(nèi)照射約lh左右即可干燥.試驗證

明，此法所的結(jié)果較烘干含水量略大1%左右.

2,比重法:將土樣放入一定容積的玻璃瓶中，算出土粒在水中的浮重，進

一步求出土的含水量.適用于砂類土.

3,微波加熱法:經(jīng)試驗對比多數(shù)土的測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)烘干法相對誤差

小于1.5%但對一些含金屬礦物質(zhì)的土不適用.

4碳化鈣氣壓法：碳化鈣為吸水劑.將一定量的濕土樣和碳化鈣放與體

積一定的密封容器中，吸水劑與土中的水發(fā)生發(fā)應(yīng)，產(chǎn)生乙快氣體,

乙快氣體在密封容器中產(chǎn)生的壓強與土中水分子質(zhì)量成正比.

特殊土的含水量測試方法：

1,含石膏土和有機質(zhì)土的含水量測試法

含石膏土和有機質(zhì)土的烘干溫度在110時,對含石膏土?xí)ソY(jié)晶水,

對含有機質(zhì)土其有機成分會燃燒，測試結(jié)果將與含水量定義不符.這種

試樣的干燥宜用真空干燥箱在近乎1個大氣壓力作用下將土干燥，或

將烘箱溫度控制在60-70,干燥8h以上為好.

2,無機結(jié)合料穩(wěn)定土的含水量測試法

無機結(jié)合料在國外常稱為水硬性結(jié)合料,它主要指水泥，石灰，粉煤灰

和石灰或水泥粉煤灰，所用術(shù)語水泥穩(wěn)定土，石灰穩(wěn)定土，石灰粉煤灰

穩(wěn)定土等總稱無機結(jié)合料穩(wěn)定土.

無機結(jié)合料含水量用烘干法測定時，應(yīng)提前將烘箱溫度提升到110,使

放入的無機混合料一開始就能在105-110的環(huán)境下烘干.另外烘干后

應(yīng)用硅膠作為干燥劑.

如不將烘箱溫度先提升到110,則測得的含水量往往偏小.

密度試驗方法

測定密度常用的方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌砂法、灌水法等.環(huán)刀法

操作簡便而準(zhǔn)確，在室內(nèi)和野外普遍采用；不能用環(huán)刀削的堅硬、易

碎、含有粗粒、形狀不規(guī)則的土，可用蠟封法；灌砂法、灌水法一般

在野外應(yīng)用.

在密度測試中，m較易獲得，難的是V值。V值的檢測操作受人為

因素和土的粒度成分影響很大。

環(huán)刀法：

此法采用一定體積的環(huán)刀切削土樣，使土按環(huán)刀形狀充滿其中，

測環(huán)刀中土重，根據(jù)已知環(huán)刀的體積就可按定義計算土的密度。有不

同型號的環(huán)刀可供選用。室內(nèi)測試時，應(yīng)結(jié)合我國儀器設(shè)備情況，可

選用剪切、壓縮、滲透儀環(huán)刀。施工現(xiàn)場檢查填土密度時，因每層土

壓實程度上下不均，而每一層壓實厚度達(dá)20-30cm,環(huán)刀容積過小，

取土深度稍有變化，所測密度誤差較大，為此可選用大容積環(huán)刀提高

測試精度。

1.儀器設(shè)備

(1)環(huán)刀：內(nèi)徑6-8cm,高2-3m,壁厚1.5-2mm。

(2)天平：感量O.lgo

(3)其他：修土刀、鋼絲鋸、凡士林等。

2.試驗步驟

(1)按工程需要取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動土樣，整平兩端,

環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡土林，刀口向下放在土樣上。正比。通過測氣體

壓強就可換算出相應(yīng)的含水量。

(2)用修土刀或鋼絲鋸將土樣上部削成略大子環(huán)刀直徑的土柱，

然后將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀上部為止，削去兩

端余土，使與環(huán)刀口面齊平，并用剩余土樣測定含水量。

(3)擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀與土合質(zhì)量叫，準(zhǔn)確至0.1g。

3.結(jié)果整理

4.精密度和允許差

本試驗須進行二次平行測定，取其算術(shù)平均值，其平行差值不得

大于0.03g/cm3o

(三)蠟封法

此法系將不規(guī)則的土樣(體積不小于5cm3)稱其自然質(zhì)量后，浸

人熔化的石蠟中，使土樣被石蠟所包裹，而后稱其在空氣中重與在水

中重，并按公式計算土樣密度。

此法所得密度值恒較其方法大，這是因為在任何情況下難以避免

熔蠟浸人士內(nèi)孔隙中的緣故。

1.儀器設(shè)備

(1)天平：感量0.01分

(2)燒杯、細(xì)線、石蠟、針、削上刀等。

2.試驗步驟

(1)用削土刀切取體積大于30”試件，削除試件表面的松、浮

土以及尖銳棱角，在天平上稱量，準(zhǔn)確至0.01g。取代表性上樣進行

合水量測定。

(2)將石蠟加熱至剛過熔點，用細(xì)線系住試件侵入石蠟中，使試

件表面覆蓋一薄層嚴(yán)密的石蠟，若試件蠟?zāi)ど嫌袣馀?，需用熱針刺?/p>

氣泡，再用石蠟填充針孔，涂平孔口。

（3）待冷卻后，將蠟封試件在天平上稱量，準(zhǔn)確至0.01g。

（4）利用細(xì)線將蠟封試件置于天平一端，使其浸浮在盛有蒸儲水

的燒杯中，注意試件不要接觸燒杯壁，稱蠟封試件的水下質(zhì)量，準(zhǔn)確

至0.01g,并測量蒸儲水的溫度。

（5）將蠟封試件從水中取出，擦干石蠟表面水分，在空氣中稱其質(zhì)

量，將其與③）中所稱質(zhì)量相比，若質(zhì)量增加，表示水分進入試件中；

若浸人水分質(zhì)量超過0.03g,應(yīng)重做。

3結(jié)果整理

按下式計算濕密度

現(xiàn)場坑試法：

對含有碎礫石的上層或人工填上層無法用環(huán)刀取樣，則可在現(xiàn)場測點

挖一測坑，挖的同時測其挖出土石的質(zhì)量和含水量，挖出的土質(zhì)量一

般不少于300kg對不規(guī)則的試坑體積測、量，可用不透水的薄膜袋放

在坑內(nèi)，然后向袋中灌水并測所灌水的體積，并按定義計算土的密度。

也可按灌砂法測定體積

比重試驗：

土的比重試驗?zāi)康模菏乔笸猎?05-110下烘干至恒重時的質(zhì)量，然后

與同體積4度時蒸鐳水的質(zhì)量的比值。

比重瓶法：比重瓶法適用于土粒小于5mm的土。

浮稱法：浮稱法適用于土粒大于5mm的土，其中20mm的土質(zhì)量應(yīng)

小于總質(zhì)量的10%

土的工程分類及命名；土粒級配指標(biāo)Cu、Cco

自然界中的各種土，從直觀上顯然可以分為兩大類：一類是由肉眼可

以見的松散顆粒所堆成，顆粒通過接觸點直接接觸。另一類是由肉眼

難以辨別的微細(xì)顆粒所組成。工程上以土中顆粒直徑大于0.075mm

（有的規(guī)范用0.1mm）的質(zhì)量占全部土粒質(zhì)量的50%作為第一個分類

界限。大于50%的稱為粗粒土，小于50%的稱為細(xì)粒土。

交通部頒布的《公路土工試驗規(guī)程》所列的土的分類標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為：

1,土顆粒組成特征

2,土的塑性指標(biāo)：液限W1塑限Wp和塑性指數(shù)Ip。

3,土中有機質(zhì)存在情況。

2006020520.50.25

0.0740.002

巨粒土粗粒土細(xì)粒土

漂石卵石礫（角礫）砂

（塊（小塊粉粒粘粒

粗中細(xì)粗中細(xì)

石）石）

粒組劃分圖

一、巨粒土的分類

巨粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土稱巨粒土。根據(jù)巨粒組的具體含量，

可細(xì)分為漂（卵）石、漂（卵）石夾土及漂（卵）石質(zhì)土。

（1）巨粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量75的土稱漂（卵）石。其中漂石粒

組質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土稱為漂石，記為B；漂石粒組質(zhì)

量少于或等于50%的土稱卵石，記Cb。

（2）巨粒組質(zhì)量為總質(zhì)量75-50%的土稱漂（卵）石夾土。其中

漂石粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土稱漂石夾土記為BS1,漂

石粒組質(zhì)量少于或等于50%的土稱卵石夾土記為CbSl

（3）巨粒組質(zhì)量為總質(zhì)量50-15%的土稱漂（卵）石質(zhì)土。其中

漂石粒多于卵石粒的土稱漂石質(zhì)土，記為S1B；其中漂石粒

少于或等于卵石粒的土稱為卵石質(zhì)土記為SICbo

（4）巨粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量15%的土，可扣除巨粒，按粗粒土或

細(xì)粒土的相應(yīng)規(guī)定分類定名。

（二）粗粒土的分類粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土稱為粗粒

土。

1,粗粒土中礫粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土稱礫類土，礫

類土應(yīng)根據(jù)其中細(xì)粒含量和類別以及粗粒組的級配進行分

類，其中：

a：當(dāng)Cu25Cc=l-3時:稱級配良好礫，記為GW

b：不同時滿足上述條件時，稱級配不良砂，記為GP

礫類土中細(xì)粒組質(zhì)量為總質(zhì)量5-15%的土稱含細(xì)粒土礫，記為

GF

礫類土中細(xì)粒組質(zhì)量大于總質(zhì)量15%,并小于或等于總質(zhì)量的

50%時，按細(xì)粒土的塑性圖中的位置定名。

A,當(dāng)細(xì)粒土位于塑性圖A線以下時，稱粉土質(zhì)礫，記GM

B,當(dāng)細(xì)粒土位于塑性圖A線以上時，稱粘土質(zhì)礫，記GC。

2,粗粒土中礫粒組質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量50%的土稱砂

類土，砂類土應(yīng)根據(jù)其中細(xì)粒含量和類別以及粗粒組的級

配進行分類，其中：

砂類土中細(xì)粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量5%的土稱砂，按下列級配指

標(biāo)定名：

a,當(dāng)Cu25,Cc=l-3時，稱級配良好砂，記SW

b,當(dāng)級配不滿足上述條件時，稱級配不良砂，記SP

砂類土中細(xì)粒組質(zhì)量為總質(zhì)量5-15%時的土稱含細(xì)粒土

砂,記SF

砂類土中細(xì)粒組質(zhì)量大于總質(zhì)量的15%并小于或等于總質(zhì)

量的50%時，按細(xì)粒土在塑性土中的位置定名：

A,當(dāng)細(xì)粒土位于塑性圖A線以下時、稱粉土質(zhì)砂，記SM

B,當(dāng)細(xì)粒土位于塑性圖A線以上時，稱粘土質(zhì)砂，記SC

（三）細(xì)粒土的分類細(xì)粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50%以上的土稱細(xì)

粒土，細(xì)粒土應(yīng)該按規(guī)定劃分為細(xì)粒土，含粗粒的細(xì)粒土和有機質(zhì)土。

1,細(xì)粒土中粗粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量25%的土稱細(xì)粒

±o細(xì)粒土應(yīng)按塑性圖分類。

A,在B線以右，稱高液限粘土，記CH

B,在B線以左，Ip=10線以下，稱低液限粉土，記ML

2,細(xì)粒土中粗粒組質(zhì)量為總質(zhì)量25-50%的土稱含粗

粒的細(xì)粒土，含粗粒的細(xì)粒土應(yīng)先確定細(xì)粒土部分的名

稱，再按以下規(guī)定最終定名：

A,當(dāng)粗粒土中礫粒組占優(yōu)勢時，稱含礫細(xì)粒土，應(yīng)在

細(xì)粒土代號后綴代號G

B,當(dāng)粗粒土中砂粒組占優(yōu)勢時，稱含砂細(xì)粒土，應(yīng)在

細(xì)粒土代號后綴代號S

3,含有機質(zhì)的細(xì)粒土稱有機質(zhì)土。土中有機質(zhì)包括未

完全分解的動物殘骸和植物殘骸和完全分解的無定形

物質(zhì)。后者多呈黑色、青黑色或暗色；有臭味；有彈性

和海綿感。當(dāng)不能判定時，可采用下列方法：將試樣在

105-110的烘箱中烘烤。烘烤24h后試樣的液限小于烘

前的3/4,該試樣為幼有機質(zhì)土。

有機質(zhì)土應(yīng)根據(jù)塑性圖規(guī)定命名：

1,位于塑性圖A線以上：

A,在B線以右，稱有機質(zhì)高液限粘土，記為CHO

B,在B線以左，Ip=10線以上，稱有機質(zhì)低液限粘

±,記為CLO

2,位于塑性圖A線以下：

A,在B線以右，稱有機質(zhì)高液限粉土，記為MHO

B,在B線以左，Ip=10線以下，稱有機質(zhì)低液限粉

士，記為MLO

顆粒分析試驗方法

（一）概述

組成土體的顆粒是大小不同粒徑的集合體，土粒粒徑的大小和級

配與土的工程性質(zhì)緊密相關(guān)，土的顆粒分析試驗就是測定土的粒徑大

小和級配狀況，為土的分類、定名和工程應(yīng)用提供依據(jù)。分析的方法

有直接法和間接法,對于粒徑大于0.O74mM的土用篩析法直接測試;

對于粒徑為0.002-0.074mm的土一般用水析法間接測試。

（二）篩折法

1.試驗原理

篩析法是將土樣通過逐級減小孔徑的一組標(biāo)準(zhǔn)篩子。對于通過某

一篩孔的土粒，可以認(rèn)為其粒徑恒小于該篩的孔徑，反之，遺留在篩

上的顆粒，可以認(rèn)為其粒徑恒大于該篩的孔徑。這樣即可把土樣的大

小穎粒按篩孔徑大小逐級加以分組和分析。

2.適用范圍

粒徑d>0.074mm的土。

3.儀器設(shè)備

細(xì)篩：孔徑為2mm、0.5mm>0.25mm、0.074mmo

4.試驗步驟

將土樣放在橡皮板上風(fēng)干，用木碾將粘結(jié)的土團充分碾散拌勻，

用四分法取代表性土樣備用。

將四分法取出的代表性土樣稱取100-4000g（土樣的粒徑越大稱

取的數(shù)量越多）。

將試樣過孔徑為2mm的細(xì)篩，分別稱出篩上和篩下土的質(zhì)量。

取2mm篩上試樣倒人依次疊好的粗篩（孔徑為60mm、40mm、

20mm、10mm、5mm）的最上層篩中；取2mm篩下的土樣倒人依次

疊好的細(xì)篩（孔徑為2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm）的最上層

篩中進行篩析，若2mm篩下的土不超過試樣總質(zhì)量的10%,則可省

略細(xì)篩分析。同樣，2mm篩上的土如不超過試樣總質(zhì)量的10%,則

可省略粗篩分析，篩析時細(xì)篩可放在搖篩機上振搖，振搖時間、般為

10-15mino

依次將留在各篩上的士稱重。要求備細(xì)篩及底盤內(nèi)土質(zhì)量總和與

原來所取2mm篩下試樣質(zhì)量之差不得大于1%,同樣各粗篩及2mm

篩下的土質(zhì)量和與試樣質(zhì)量之差不得大于1%。

5.計算及繪圖

以小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，顆粒直徑的對數(shù)值為橫

坐標(biāo)，繪制顆粒大小分配曲線。

（三）比重計法和吸管法

1.試驗原理

比重計和吸管法分析是水析法的一種，實質(zhì)為靜水沉降法，其基

本原理認(rèn)為0.002-0.2mm粒徑的土粒在水或液體中靠自重下沉?xí)r應(yīng)作

等速運動，運動的規(guī)律符合斯托克斯定律。定律認(rèn)為土粒越大，在靜

水中沉降速度越快。反之，土粒越小、沉降速度越慢。設(shè)有一個圓球

在進行粒度成分分析時，先把一定重力Ws，的干土制成一定體

積的懸液，攪拌均勻后，各種粒徑的土在懸液中是均勻分布的，即各

種粒徑在懸液中的濃度在不同深度處都是相等的。

靜置一段時間L后，懸液中粒徑為&的顆粒以相應(yīng)的沉降速度

M在水中沉降占較粗的顆粒在懸液中沉降較快，較細(xì)的顆粒則沉降較

慢，在深度Li處，沉降速度為Ui=L"t”所以在L深度范圍內(nèi)，肯

定已沒有大子4的顆粒，則在Li深度一微小區(qū)段內(nèi)的懸液中只有等

于及小于di的顆粒，而且等于及小于&顆粒的濃度與開始均勻懸液

中等于及小于山的濃度相等。

從以上分析可看出，只要時間一定，則某一深度處等于及小于

di的粒徑就已知。同樣只要測出同一時間內(nèi)同深度處的懸液密度，

則?相應(yīng)的含量就已知。懸液的密度R可用比重計測讀，也可用吸管

吸取匕處的懸液測定。

2.適用范圍

1934年凡爾塞國際土壤物理學(xué)代表會議規(guī)定，斯托克斯公式只

適用于直徑為020.002mm的顆粒。當(dāng)顆粒直徑過大時，其沉降速度

超過公式所允許的速度，則顆粒在液體中沉降時會產(chǎn)生素流現(xiàn)象，而

不是等速運動。如顆粒直徑過小，則膠體顆粒遇水后成為懸浮物質(zhì)，

由于水分子的作用力而相互撞擊，永不停止，產(chǎn)生布朗運動，從而改

變了原顆粒在液體中沉降的特性，故不能正確地量測其下沉速度。

3.方法概述

對于比重計法，首先將一定體積液體中的土加以攪拌，使其均勻分散

于整個懸液內(nèi)。自此時算起，在其后某一時間（t）將比重計放入懸

液中，觀測液面所達(dá)到的比重計刻度。這樣，可以利用已知的t及L

算得相應(yīng)的等值粒徑d和推求在全部懸液中所含等于和小于d的顆粒

密度及其所占質(zhì)量百分比。以此兩項結(jié)果，在半對數(shù)紙上繪制顆粒大

小分配曲線。移液管法根據(jù)斯托克斯定律計算出某一粒徑的顆粒沉降

至某一深度所需要的時間，在此時刻內(nèi)用吸管在該深度處吸取一定體

積的懸液。將吸出的懸液烘干稱重；就可把不同粒級的質(zhì)量測定出來

以確定土的顆粒組成。

不均勻系數(shù)Cu,曲率系數(shù)(或稱級配系數(shù))Cc

Cu=d6o/dioCc=d23o/dio*d6o

式中：diO、d30、d60分別相當(dāng)于累計白分含量10%,30%,60%的

粒徑

diO有效粒徑d60限制粒徑

不均勻系數(shù)Cu反映大小不同粒徑的分布情況。Cu越大，表示土粒大

小分布范圍大，土的級配良好，曲率系數(shù)Cc則是描述累計曲線的范

圍，反映累計曲線的整體形狀。

一般認(rèn)為不均勻系數(shù)Cu<5時，稱為勻粒土，其級配不好；Cu>10時,

稱為級配良好的土。

當(dāng)同時滿足不均勻系數(shù)Cu>5和曲率系數(shù)Cc=l-3這兩個條件時，土

為級配良好土。

相對密度Dr的基礎(chǔ)概念：工程上為了更好的表明粗粒土所處的密度

狀態(tài)，采用將現(xiàn)場的孔隙比e與該種土所能達(dá)到最密實時的孔隙比

emm和最松時的孔隙比emax相對比的辦法來表示現(xiàn)場土孔隙比為e時

的密實度。這種度量密實度的指標(biāo)稱為相對密度Dr表示為：

(Cmax-Cmjn)

一般認(rèn)為DrWl/3時土屬疏松狀態(tài)；l/3〈DrW3/2時土屬中密狀態(tài)；

而Dr>2/3時土屬于密實狀態(tài)。相對密度的另一中等價表達(dá)式為：

Dr=(Pd-Pdmin)Pdmax/(Pdmax-Pdrain)Pd式中Pd—干密度

土從液體狀態(tài)向塑性體狀態(tài)過渡的界限含水量稱為液限WL

土有塑性狀態(tài)向脆性固體狀態(tài)過渡的界限含水量稱為塑限Wp

粘性土塑性大小，可用土處于塑性狀態(tài)的含水量變化范圍衡量。此范

圍即液限與塑限之差值，PdminP.n稱為塑性指數(shù)Ip=W「Wp。塑性指數(shù)

一般用不帶百分?jǐn)?shù)符號的數(shù)值表示，塑性指數(shù)越大，表示土越具有高

塑性。

土的天然含水量在一定程度上反映土中水量的多少。但僅僅天然含水

量并不能說明土處于什么物理狀態(tài)，因此還需要一個能夠表示天然含

水量與界限含水量關(guān)系的指標(biāo)，液性指數(shù)IL

IL=W-Wp/W-WpW-天然含水量

當(dāng)L_=LO,即亞=\^土處于液限

IL=O,即亞=亞工土處于塑限

按L.可區(qū)分土的各種狀態(tài)，在《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)

定：

IL<0為堅硬、半堅硬狀態(tài)

OWIKO.5為硬塑狀態(tài)一I可塑狀態(tài)

0.5WIKL0為軟塑狀態(tài)一I可塑狀態(tài)

為流塑狀態(tài)

當(dāng)土達(dá)塑限后繼續(xù)變干，土的體積隨含水量的減少而收縮。但達(dá)某一

含水量后，土的體積不再收縮，這個界限含水量稱為縮限Wso當(dāng)土

的含水量低于縮限時'，土將是不飽和的。

相對密度試驗方法

(-)概述

土的密實程度通常指單位體積中固體顆粒的含量。土顆粒含量多，

土就密實；土顆粒含量少，土就疏松。但對于無粘性土來說這種表示

密實度的方法有明顯缺點，主要是這種表示方法沒有考慮到粒徑級配

這一重要因素的影響。例如取兩種不同級配的砂土進行分析，假定第

一種砂是理想的均勻圓球，不均勻系數(shù)Cu=1.0o若這種砂處于最密

實的月：歹！J,理論上可以算出這時的孔隙比e=0.35。，”果砂的比重

Gs=2.65,則最密實時的干密度Pd=L96g/cm3。第二種砂是同樣的理

想圓球，但其級配中除大的圓球夕)，還有J、的圓球可以充填孔隙,

即不均勻系數(shù)Cu>1.0,顯然這種砂最密時的孔隙比eV0.35。這就是

說，。果兩種砂都具有同樣的孔隙比e=0.35,但對于第一種砂已處于

最密實狀態(tài)，而對第二種砂則不是最密實狀態(tài)。

工程上為了更好地表明粗粒土所處的密實狀態(tài)，采用將現(xiàn)場土的

孔隙比。與該種土所能達(dá)到最密實時的孔隙比emin和最松時的孔隙比

emax相對比的辦法來表示現(xiàn)場土孔隙比為。時的密實度。這種度量密

實度的指標(biāo)稱為相對密度Dr

公路路基填方工程用擊實試驗結(jié)果控制施工質(zhì)量，對粘性上來說

是很好的，但對于粗粒土，因其理論和實踐上不適用于一般粘性土所

表示的擊實關(guān)系曲線，所以用壓實度指標(biāo)控制粗粒土路基的壓實質(zhì)量

不盡合理，建議用Dr。作為壓實質(zhì)量控制指標(biāo)。

(二)儀器設(shè)備

(1)量筒：容積為500cm3及100cm'兩種，后者內(nèi)徑應(yīng)大子6cm.

(2)長頸漏斗：頸管內(nèi)徑約1.2cm,頸口磨平。

(3)錐形塞：直徑約1.5cm的圓錐體鑲于鐵桿上。

(4)砂面拂平器。

(5)電動最小孔隙比儀，如元此種儀器，可有下列(6)-(8)的設(shè)備。

(6)金屬容器，有以下兩種：

①容積250cm內(nèi)徑5cm,高度12.7cm。

②容積1000cm3,內(nèi)徑10cm,高度12.7cm。

⑺振動儀。

(8)擊錘：錘重1.25kg高度：150mm,錘座直徑50mm。

(三)試驗步驟

1.最大孔隙比的測定

(1)取代表性試樣約1.5kg,充分風(fēng)干(或烘于)，用手搓揉或

用圓木棉在橡皮板上碾散，并拌和均勻。

(2)將錐形塞桿自漏斗下口穿人，并向上提起，使錐體堵住漏斗

管口：一并放人體積lOOOcn?量筒中，使其下端與量筒底相接。

(3)稱取試樣700g,準(zhǔn)確至1g,均勻倒人漏斗中，將漏斗與塞

桿同時提高，移動塞桿使錐體略離開管口，管口應(yīng)經(jīng)常保持高出砂面

約l-2cm,使試樣緩緩且均勻分布地落人量筒中。

(4)試樣全部落人量筒后取出漏斗與錐形塞，用砂面拂平器將

砂面拂平，勿使量筒振動，然后測讀砂樣體積，估讀至5cm3。

(5)以手掌或橡皮塞堵住量筒口，將量筒倒轉(zhuǎn)，緩慢地轉(zhuǎn)動量筒

內(nèi)的試樣，并回到原來位置，如此重復(fù)兒次，記下體積的最大值，估

讀至5cm3o

(6)取上述兩種方法測得較大體積值，計算最大孔隙比。

2.最小孔隙比的測定

(1)取代表性試樣約4kg,按最大孔隙比測定的步驟處理。

(2)分三次倒入容器振擊，先取上述試樣600-800(其數(shù)量應(yīng)使

振擊后的體積略大于容器容積的1/3)倒人1000cm3容器內(nèi)，用振動

儀以各(150-200)次/min的速度敲打容器兩側(cè)，并在同一時間內(nèi)，

用擊錘于試樣表面錘擊30-60)次/min,直至砂樣體積不變?yōu)橹?一

般約5-10min時)。敲打時要用足夠的力量使試樣處于振動狀態(tài)。振

擊時，粗砂可用較少擊數(shù)，細(xì)砂應(yīng)用較多擊數(shù)。

(3)如用電動最小孔隙比試驗儀時、當(dāng)試樣同上法裝人睿器后,

開動電機，進行振擊試驗。

(4)按上述方法進行后兩次加上的振動和錘擊，第三次加上時

應(yīng)先在容器口上安裝套環(huán)。

(5)最后一次振畢，取下套環(huán)，用修上刀齊容器頂面削去多余

試樣，稱量，準(zhǔn)確至1g,計算其最小孔隙比。

(四)結(jié)果整理

計算最小與最大于密度

Pdnin=m/VmaxVmax試樣最大體積

Pdmax=m/VminVmin試樣最小體積精確0.01

計算最大與最小孔隙比

emax=(PwGs/Pdmin)T

emin=(PwGs/PMx)TGs土粒比重精確0.01

計算相對密度，計算至0.01

(五)精密度和允許差

最小與最大干密度，均須進行兩次平行測定，取其算術(shù)平均值，

其平行差值不得超過0.03g/cm3o

上述方法適用于顆粒直徑小于5mm的土，且粒徑2-5m的試樣質(zhì)量

不大于試樣總質(zhì)量的15%

液塑限試驗方法

(一)概述

細(xì)粒土隨著土中含水量的不同，分別處于各種不同的狀態(tài)。1911

年瑞典農(nóng)學(xué)家阿太堡將士從液態(tài)過渡到固態(tài)的過程分為五個階段，規(guī)

定了各個界限含水量，稱為阿大堡限度。土的界限含水量和土的機械

組成、土粒的礦物成分，比表面積、表面電荷強度等一系列因素有關(guān),

是這些因素的綜合反映。塑性高表示土中膠體粘粒含量大，同時也表

示粘土中可能含有蒙脫石或其他高活性的膠體粘粒較多。因此，界限

含水量尤其是液限、較好地反映出土的某些物理力學(xué)特性，如壓縮性、

脹縮性等，對工程來說，有實用意義的主要是土的液限、塑限和縮限。

液限是土可塑狀態(tài)的上限含水量，塑限是土可塑狀態(tài)的下限含水量。

含水量低于縮限，水分蒸發(fā)時土體積不再縮小。事實上，上從粘滯流

動狀態(tài)到可塑狀態(tài)、從可塑狀態(tài)到半固體狀態(tài)的性質(zhì)和直觀變化都是

漸變的。因此，在兩者之間建立確定的界限都帶有一定的任意性。也

就是說，其他的物質(zhì)例如水從液態(tài)變到氣態(tài)或從液態(tài)變到固態(tài)有直觀

的溫度臨界點，而上隨含水量的變化從一狀態(tài)到另一狀態(tài)元明顯可見

的含水量臨界點，這就促使各國、各行業(yè)土木工程人員實行行業(yè)約定

和規(guī)范，先后發(fā)展用碟式儀法。圓錐儀法、搓條法以及聯(lián)合測定法來

區(qū)分和測定土的界限含水量。我國通用圓錐儀法測土的液限含水量，

搓條法測土的塑限含水量，或聯(lián)合法測土的液限和塑限含水量。但各

行業(yè)間由于歷史原因，用同樣方式測試時，所采用的儀器的具體尺寸、

質(zhì)量和測試標(biāo)準(zhǔn)不相同，這是測試工作者和應(yīng)用人員必須注意的問

題。

（二）液限塑限聯(lián)合測定法

1.儀器設(shè)備

LP-100型液塑限聯(lián)合測定儀；錐質(zhì)量為100g錐角為30°,讀數(shù)顯

示形式宜采用光電式、游標(biāo)式、百分表式。

2.試驗主要步驟

取有代表性的天然含水量或風(fēng)干土樣進行試驗。如上中含有大于

0.5mm的土?；螂s物時，應(yīng)將風(fēng)干土樣用帶橡皮頭的研杵研碎或用木

棒在橡皮板上壓碎，過0.5m的篩。取代表性上樣200g,分開放人三

個盛上皿中，加不同數(shù)量的蒸儲水，使土樣的含水量分別控制在液限

（a點）、略大于塑限（c點）和二者的中間狀態(tài)b點）附近。用調(diào)土

刀調(diào)勻，密封放置18h以上。

將制備好的土樣充分?jǐn)嚢杈鶆颍謱友b人盛土杯中，試杯裝滿后,

刮成與杯邊齊平。

給圓錐儀錐尖涂少許凡土林，將裝好土樣的試杯放在聯(lián)合測定儀

上，使錐尖與土樣表面剛好接觸，然后按動落錐開關(guān)，測記經(jīng)過5s

錐的人士深度ho

去掉錐尖人土處的凡土林，測盛土杯中土的含水量w。

重復(fù)以上步驟對制備被的其他兩個含水量的圖樣進行測試。

3.結(jié)果整理

在二級雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，以含水量w為橫坐標(biāo)，錐入深度h為縱

坐標(biāo)，點繪a、b、c三點含水量的h-w圖，連接三點，應(yīng)成一條直線。

如三點不在同一直線上，要通過a點與b、c兩點連成兩條直線，根

據(jù)液限（a點含水量）在h-WL圖上查得hp,以此hp再在h-w圖上的

ab及ac兩直線上求出相應(yīng)的兩個含水量，當(dāng)兩個含水量的差值小于

2%時，以該兩點含水量的平均值與a值連成一條直線。當(dāng)兩個含水

量的差大于2%時，應(yīng)重做試驗。

在h-w圖上，查得縱坐標(biāo)入土深度h=20mm所對應(yīng)的橫坐標(biāo)的含

水量W即為該土樣的液限含水量WL

對于細(xì)粒土，用下式計算塑性入土深度hp

hp=/0.524WL-7.606

對于砂類土，則用下式計算塑限入土深度hp

22

hp=29.6-1.22wL+0.017WL_0.0000744WL

（三）塑限舍水量的搓條試驗法

搓條法測土的塑限為國內(nèi)外過去常用的基本方法。雖然其標(biāo)準(zhǔn)不

易掌握，人為因素較大，但由于歷史原因，用其結(jié)果已設(shè)計建造了大

量工程，積累了許多經(jīng)驗，目前在確定塑限標(biāo)準(zhǔn)時仍以聯(lián)合測定法為

基本依據(jù)之一。

試驗按聯(lián)合測定法備土料，然后取含水量接近塑限的試樣一小塊，先

用手搓成橢圓形，然后用手掌在毛玻璃板上輕輕滾搓。當(dāng)土條搓至直

徑為3mm時，，其產(chǎn)生裂縫并開始斷裂，則這時土條的含水量即為土

的塑限含水量，收集3-5g滾搓后合格的土條測其含水量。

土的擊實特性

由擊實試驗結(jié)果可以得到土的含水量與干密度關(guān)系曲線。從圖中可以

看出：

1.擊實曲線有個峰點，這說明在一定擊

實功作用下，只有當(dāng)土的含水量為某一定

值（最佳含水量）時，土才能被擊實至最

大干密度。若土含水量小或大，則所得到

的干密度都小于最大值。

2.當(dāng)土含水量偏干時，含水量的變動對

干密度的影響要比含水量偏大時的影響

更為明顯。

擊實試驗

（一）概述

土作為筑路材料時，需要在模擬現(xiàn)場施工條件下，獲得路基土壓

實的最大干密度和相應(yīng)的最佳含水量。擊實試驗就是為了這種目的利

用標(biāo)準(zhǔn)化的擊實儀具，試驗土的密度和相應(yīng)的含水量的關(guān)系，所以擊

實試驗是控制路基壓實質(zhì)量不可缺少的重要試驗項目O

用擊實試驗?zāi)M現(xiàn)場土的壓實，這是一種半經(jīng)驗方法，由于土的

現(xiàn)場填筑碾壓和室內(nèi)擊

實試驗具有不同的工作條件，兩者之間的關(guān)系是根據(jù)工程實踐經(jīng)驗求

得的，但要求室內(nèi)試驗的擊實功應(yīng)相當(dāng)于現(xiàn)場施工的壓實功，因此很

多國家以及一個國家的不同部門就可能有其自用的擊實試驗方法和

儀器。

（二）試驗方法的類型

擊實試驗分輕型和重型兩類。

錘試筒尺寸最

試錘每

底落擊實大

驗類質(zhì)層層

直I，；J內(nèi)功粒

方別量高容積數(shù)擊

徑cm徑kj/m2徑

法kg數(shù)

cmmm

輕1.152.5301012.7997327598.225

型

1.252.53015.2122177359598.238

I法

重II.154.5451012.79975272687.025

型

IIIL254.54515.21221775982677.238

法

（三）試驗方法

1.試樣制備

試樣制備分子法和濕法兩種，對一般土，干法制樣和濕法制樣所

得擊實結(jié)果有一定差異，

對于具體試驗應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)選擇制備方法。

（1）干法制樣：將代表性土樣風(fēng)干或在低于50C溫度下烘干，

放在橡皮板上用木碾碾散，過篩（篩號視粒徑大小而定）拌勻備用。

測定土樣風(fēng)干含水量w。，按土的塑限估計最佳含水量，并依次

按相差約2%的含水量制備一組試樣（不少于5個），其中有兩個大

于和兩個小于最佳含水量。需加水量mw可按下式計算：

mw=（m0/1+0.01w0）*0.01（w-w0）m0風(fēng)干含水量時土樣的

質(zhì)量

按確定含水量制備試樣。將稱好的啊質(zhì)量的土平鋪于不吸水的平

板上，用噴水設(shè)備往

土樣上均勻噴灑預(yù)定m、v的水量，靜置一段時間后，裝人塑料袋內(nèi)靜

置備用。靜置時間對高液限粘土不得少于24h對低液限粘土不得少于

12ho

（2）濕法制樣：對天然含水量的土樣過篩（篩孔視粒徑大小而

定），并分別風(fēng)干到所需的兒組不同含水量備用。

2.試樣擊實

將擊實筒放在堅硬的地面上，取制備好的土樣按所選擊實方法分

3或5次倒入筒內(nèi)，每

層按規(guī)定的擊實次數(shù)進行擊實）要求擊完后余土高度不超過試筒頂面

5mm。

用修土刀齊筒頂削平試樣，稱筒和擊實樣土重后用推土器推出筒

內(nèi)試樣，測定擊實試樣的含水量和測算擊實后土樣的濕密度，依次重

復(fù)上述過程將所備不同預(yù)定含水量的上樣擊完。

3.結(jié)果整理

計算擊實后各點的干密度pdo

pd=p/l+0.01w

p擊實后的濕密度w擊實后的含水量

以干密度Pd為縱坐標(biāo)，含水量w為橫坐標(biāo)，繪p『w關(guān)系曲線，

曲線上峰值點的縱、橫坐標(biāo)分別為最大干密度和最佳含水量。

4.注意問題

當(dāng)土樣中大于5mm粒徑的土含量小于總含量的30%時，求出試

料中粒徑大于5mm顆粒含量的P值。取出大子5mm顆粒，僅把小

于5mm粒徑的土做擊實試驗。

（四）無機結(jié)合料穩(wěn)定土的擊實試驗方法

1.概述

無機結(jié)合料在國外常稱水硬性結(jié)合料，它主要指水泥、石灰、粉

煤灰和石灰或水泥粉煤灰。所用術(shù)語水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土、石灰

粉煤灰穩(wěn)定土等都是總稱。

水泥遇水就要開始水化作用，從加水拌和到進行擊實試驗間隔的時間

愈長，水泥的水化作用和結(jié)硬程度就愈大。水化作用會影響水泥混合

料所能達(dá)到的密實度，間隔時間愈長，影響愈大，所以，水泥不參與

上與其他混合料的浸潤過程，僅在擊實前l(fā)h內(nèi)將其和已浸潤過的料

進行拌和。另外，含水量的測試也應(yīng)采用元機結(jié)合料穩(wěn)定土的含水量

測試法。

2.試驗方法

試料的準(zhǔn)備可參照常規(guī)土擊實法進行。試件制備時，先將除水泥

以外的設(shè)計料按比例稱取并充分拌和均勻。

給試樣配水后將其裝人密封容器或塑料口袋內(nèi)浸潤備用。擊實前

1h內(nèi)將所需要的穩(wěn)定劑水泥加至浸潤后的試料中并且拌和均勻。

擊實過程類似于普通土擊實過程)擊實后含水量應(yīng)按元機結(jié)合料

穩(wěn)定土含水量的要求測定。資料整理過程也類同于普通土擊實方法。

當(dāng)試樣中大于規(guī)定最大粒徑的超尺寸顆粒的含量為5%-30%時，

按下式對試驗所得最大干密度和最佳含水量進行校正：

3.注意事項

(1)試驗集料的最大粒徑宜控制在25mm以內(nèi)，最大不得超過

40mm(圓孔篩)。

(2)試料浸潤時間：粘性土12-24h,粉性土6-8h,砂性土、砂

礫土、紅土砂礫、級配砂礫等4h左右，含土很少的未篩分碎石、砂

礫和砂等2ho

（3）試料浸潤后才加水泥，并應(yīng)在lh內(nèi)完成擊實試驗，拌和后

超過lh的試樣，應(yīng)予作廢。

石灰可與試料一起拌勻后浸潤。

（4）試料不得重復(fù)使用。

（5）應(yīng)做兩次平行試驗，兩次試驗最大子密度的差不應(yīng)超過

0.05g/cm3（穩(wěn)定細(xì)粒土）和0.08/cm3（穩(wěn)定中粒土和粗粒土）,

最佳含水量的差不應(yīng)超過0.5%（最佳含水量小于10%）和

1.0%（最佳含水量大于10%）。

承載比（CBR）試驗

一、目的和使用范圍

本試驗只適用于在規(guī)定的試筒內(nèi)制件后，對各種土和路面基

層、底基層材料進行承載比試驗。試件的最大顆?？刂圃?5mm以

內(nèi)，最大不得超過38mmo

CBR值是路基土或路面材料的強度指標(biāo)，它是指試料貫入量

達(dá)到2.5nlm時的單位壓力對標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入相同貫入量時標(biāo)準(zhǔn)荷載

強度的比值，CBR值越大，土基強度越高。

二、編寫依據(jù)

中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ051-93《公路土工試驗規(guī)程》。

三、技術(shù)要求及技術(shù)條件

路基填方材料最小強度和最大粒徑表:

項目分類填料最小強度(CBR)(%)填料最大

(路面底面高速公路及一級公二級公路及二級粒徑

以下深度)路以下公路(cm)

上路床

(0?30c8.06.010

m)

下路床

(30?805.04.010

cm)

上路堤

(80~1504.03.015

cm)

下路堤

(>3.02.015

150cm)

零填及路塹

路床8.06.010

(0~30mm)

注：①二級公路及二級以下公路作高級路面時，應(yīng)按高速及一級

公路的規(guī)定;

②表列強度按《公路土工試驗規(guī)程》，對式樣浸水96h的CBR

試驗方法測定；

③黃土、膨脹土及鹽漬土的填料強度，分別按各章的規(guī)定辦理。

四、使用的儀器設(shè)備

1、圓孔篩，孔徑38mm、25mm及5mm各一個；

2、試筒，內(nèi)徑152mm,高170mm的金屬圓筒、環(huán)高50mm＞內(nèi)

墊塊直徑151mm,高50mm,夯擊底板；

3、路面材料強度儀，能量不小于50KN,能調(diào)節(jié)貫入速度至每

分鐘貫入1mm；

4、百分表；

5、試件頂面的多孔板；

6、多孔底板；

7、測膨脹量時支承百分表的架子；

8、荷載板，直徑150mm,中心孔眼直徑52mm；

9、水槽；

10、臺秤（感量為試件用量的0.1%）,直尺、修土刀、方盤、

濾紙、脫模器等與擊實試驗供用。

五、試樣制備

式樣在規(guī)定試筒內(nèi)制件后對各種土和路面基層、底基層材

料進行承載比試驗，式樣的最大粒徑宜控制在25mm以內(nèi)，最大

不得超過38mll1。采取有代表性試料50Kg,用四分法將試樣分成

9份，按擊實求出的最佳含水量進行加水悶樣一晝夜。

六、試驗步驟

1、將悶好的試樣制9個試件，每層擊實次數(shù)分別為30次、

50次和98次，按3層法擊實，每層需土1700g左右，擊實后

的試樣高出筒高1—2mm,卸下套環(huán)，用修土刀削平擊實后的試

件，并稱重。試筒放在多孔板上擰緊，在多孔板上加4塊荷載

板將試筒與多孔板一起放入水槽內(nèi)安裝百分表并讀初讀數(shù)，向

水槽注水，到試件頂部大約25mm，試件浸泡4晝夜后讀取百分

表終讀數(shù)，從水槽中取出試件靜置15min后，卸荷載板和多孔

板底板和濾紙稱重。

2、將泡水終了的試件放在試驗機上，底座與主機接觸放上荷

載板與位移傳感器。將力傳感器向下旋轉(zhuǎn)或按主機上升鍵。按

清除鍵PKN顯示為0,使力傳感器與位移傳感器輕微接觸觀察

PKN強度顯數(shù)即可，rmm現(xiàn)實數(shù)字后速率顯示0EEE按清零鍵，

按上升鍵(調(diào)速表不超過5),速度稍慢些承載比5mm以上時按

退出、打印、停止。

3、試驗完畢后將試件脫摸，清洗試筒、涂油。檢查設(shè)備完好

情況，并注汕。

七、計算

CBR值按下式計算：

CBR=P/7000X100

式中CBR一承載比，(%)；

P單位壓力,(Kpa)；

同時計算貫入量為5mm時的承載比:

CBR=P/10500X100

如貫入量為5mm時的承載比大于2.5mm時的承載比，則試驗

要重作，如果結(jié)果仍然如此，則采用5mm時的承載比。

泡水后的吸水量按下式計算：

W0=m3-m2

式中W0—泡水后試件的吸水量，（g）；

m3―泡水后試筒和試件的合量，（g）;

m2—試筒試件的合質(zhì)量，（g）;

八、報告

1、材料顆粒組成，最佳含水量（％）,最大干密度

（g/cn?）；

2、材料的承載比（％）承載比小于100,準(zhǔn)確到5%o承載

比大于100,準(zhǔn)確到10%；

3、材料的膨脹量（％）。

直剪試驗方法

（一）概述

土的抗剪強度是土的一個重要力學(xué)指標(biāo)。當(dāng)估算地基承載力、評

價地基穩(wěn)定性、計算邊坡穩(wěn)定性以及支擋結(jié)構(gòu)物的土壓力時都需用土

的抗剪強度指標(biāo)。

土的抗剪強度是土體在力系作用下抵抗破壞的極限剪切應(yīng)力。

（二）試驗方法

直接對試樣施加剪力的設(shè)備叫直剪儀，常用的直剪儀分應(yīng)力控制

式和應(yīng)變控制式兩種。應(yīng)力控制式是分級施加等量水平剪力于土樣使

之受剪，應(yīng)變控制式是等速推動剪切容器使土樣等速位移受剪。目前

普遍使用的是應(yīng)變式直剪儀。

為求得土的抗剪強度參數(shù)C、①值，通常至少需要4個以上土樣,

以同樣的方法分別在不同的法向壓力5、與、6、…作用下測出相應(yīng)

的破壞剪應(yīng)力Q、Q、n…的值，根據(jù)這些。、T值，即可在直角坐標(biāo)

圖中繪出抗剪強度曲線。

無論粘性土的抗剪強度試驗，還是天然粘性土地基加荷過程中孔

隙水壓力的消散，即荷載在土體中產(chǎn)生的應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，

均需要一定的固結(jié)時間來完成，因此，上的固結(jié)過程實質(zhì)上也是上體

強度不斷增長的過程，對于同一種土，即使是在同一法向壓力下，由

于剪切前試樣的固結(jié)過程和剪切時土樣的排水條件不同，其強度指標(biāo)

也不相同。為了近似地模擬現(xiàn)場土體的剪切條件，即按剪切前的固結(jié)

程度、剪切時的排水條件即加荷快慢情況，把直剪試驗分為快剪、固

結(jié)快剪和慢剪三種試驗方法。

1.快剪試驗

快剪試驗就是在對試樣施加法向壓力和剪力時，都不允許試樣產(chǎn)

生排水固結(jié)，由于在直剪儀上下盒之問存在縫隙，要嚴(yán)格控制不排出

一點水分是不可能的，為了消除這種影響，一般在試樣上下放置不透

水有機玻璃圓塊代替透水石，并在圓塊周邊涂抹凡士林以阻止水分從

縫隙中逸出。待施加預(yù)定法向壓力后，馬上施加水平推力，并用較快

的速率在3-5min內(nèi)將試樣剪損。對某些滲透性強、含水量高、密度

低的土要求在30-50S內(nèi)剪損。這種方法是用來模擬現(xiàn)場的土體較厚、

滲透性較小、施工速度較快、基本上來不及固結(jié)就迅速加載而剪切的

情況。

2.固結(jié)快剪試驗

先使試樣在法向壓力作用下達(dá)到完全圃結(jié)，然后施加水平荷載進

行剪切，在剪切時不讓孔隙水排出，即不允許試樣在剪切過程中發(fā)生

固結(jié)，則剪切時要求與快剪方法相同。這種試驗方法用來模擬現(xiàn)場土

體在自重和正常荷載作用下已達(dá)到完全固結(jié)狀態(tài)，以后又遇到突然施

加的荷載或因上層較薄、慘透注較小、施工速度較快的情況。

3.慢剪試驗

先使試樣在法向壓力作用下達(dá)到完全固結(jié)，然后按l-4h將土樣慢

速施加水平剪力直至土樣被剪損為止，這種試驗方法是模擬現(xiàn)場土體

已充分固結(jié)后才開始逐步緩慢地承受荷載的情況，此法所測定的強度

指標(biāo)可用于有效應(yīng)力分析。

（三）試驗的主要技術(shù)與要求

1.剪切速率的影響

剪切速率對砂土杭剪強度的影響很少，?？珊雎圆挥嫞珜φ承?/p>

土抗剪強度的影響則比較明顯，粘性上的抗剪強度一般情況都會隨剪

切速度加快而增大。較靈敏的土，剪切速率降低十倍時，其抗剪強度

則可降低5%-8%0

（一）壓縮試驗的基本原理

壓縮試驗是研究土體一維變形特性的測試方法，試驗系將試樣放

在限制側(cè)向變形的壓縮容器內(nèi)，分級施加垂直壓力，測記加壓后不同

時間的壓縮變形，直至各級壓力下的變形量趨予某一穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為止。

然后將各級壓力下最終的變形與相應(yīng)的壓強繪成曲線，從而求得壓縮

指標(biāo)值。

土的壓縮主要是孔隙體積的減小，所以關(guān)于土的壓縮變形常以其

孔隙比的變化來表示。試驗資料整理時，可根據(jù)試樣壓縮前后的體積

變化求出壓縮變形和孔隙比的關(guān)系，即e-p曲線，也可整理成e-lgp曲

線。

（二）壓縮試驗的資料分析

根據(jù)壓縮試驗所得的e-p和e-lgp曲線可整理出以下資料：

1.壓縮系數(shù)

2.壓縮指數(shù)

3.a和cc的關(guān)系

4.體積壓縮系數(shù)

5.壓縮模量

6.變形模量

7.先期固結(jié)壓力P

根據(jù)e-lgp曲線按規(guī)范方法確定。

（三）試驗的主要技術(shù)問題

1.荷重等級的影響

按固結(jié)試驗結(jié)果估算的沉降量一般與實測的沉降量相差較大，這

是由于固結(jié)理論和應(yīng)力計算與實際情況有所差異，以及土樣結(jié)構(gòu)受到

不同程度的擾動等原因所致，一般現(xiàn)場建筑物傳給地基內(nèi)部各部位的

壓力比較緩慢，而試驗室里的固結(jié)壓力則是很快地傳遞到試樣上。荷

重率小，則壓縮作用進行得緩慢，對土的觸變破壞較小，且其結(jié)構(gòu)強

度得以部分恢復(fù)，因而沉降量小；反之快速加荷或荷重率很大，則會

得到較大的沉降量。這種現(xiàn)象對塑性指數(shù)較大的粘上或結(jié)構(gòu)強度小、

密度低的軟土表現(xiàn)尤為明顯，一般情況下可按試驗規(guī)范確定的荷重率

加荷，對特別研究的具體工程也可按自定的荷重率加荷。

2.穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的影響

沉降的穩(wěn)定時間取決于試樣的透水性和流變性質(zhì)。上樣的粘性愈大，

達(dá)到穩(wěn)定所需的時間也愈長。某些軟粘土要達(dá)到完全穩(wěn)定，需幾天甚

至幾周時間，這是因為一般粉性土在荷重作用下產(chǎn)生的體積變化是由

兩部分組成，一部分是由于有效應(yīng)力的增加販產(chǎn)生的主固結(jié)，另一部

分是在不變的有效應(yīng)力作用下產(chǎn)生的次固結(jié)。規(guī)定不同的穩(wěn)定時間，

會得出不同的壓縮曲線?！豆吠凉ぴ囼炓?guī)程》(JTJ051-93)確定穩(wěn)定

時間為24h,但多數(shù)規(guī)程是以某一時間內(nèi)沉降差為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，而科研

工作則多以主次固結(jié)為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

（二）建筑材料

集料的定義：集料包括巖石天然風(fēng)化而成的礫石（卵石）和砂等，以

及巖石經(jīng)人工軋制的各種尺寸的碎石。凡粒徑小于5mm者稱為細(xì)集

料，大于5mm者稱為粗集料。

標(biāo)準(zhǔn)篩的定義：標(biāo)準(zhǔn)篩由一組多個不同大小孔徑的套篩組成。

1.瀝青路面及各類基層集料用標(biāo)準(zhǔn)篩均以方孔篩為準(zhǔn)，相應(yīng)的篩孔尺

依次為

75mm,63mm,53mm,37.5mm,31.5mm,26.5mm,l9mm,16mm,13.2mm,9.5

mm,4.75mm,2.36mm,1.18mm,0.6mm,0.3mm,0.15mm,0.075mm

2.水泥混凝土用集料標(biāo)準(zhǔn)篩的孔徑當(dāng)大于或等于2.5mm時，以圓孔篩

為標(biāo)準(zhǔn)

小于2.5mm時，以方孔篩為準(zhǔn)。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)篩的篩孔依次為：

100mm.,80mm,63mm,50mm,40mm,31.5mm,25mm,20mm,16mm,10mm,5mm,2

.5mm,1.25mm,0.63mm,0.315mm,0.16mm,0.075mm。

集料劃分方法：根據(jù)不同的方式可將集料劃分成不同的類型：

{1}根據(jù)集料形成的過程可分為經(jīng)自然風(fēng)化，地質(zhì)作用形成的卵石（礫

石）和人工機械加工而成的碎石。

{2}根據(jù)粒徑大小可分為粗集料和細(xì)集料（砂）

⑶根據(jù)化學(xué)成分分為酸性集料和堿性集料。

粗細(xì)集料最大粒徑和公稱最大粒徑概念

⑴集料最大粒徑指集料100%都要求通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。

⑵集料公稱最大粒徑是指集料可能全部通過或允許有少量篩余（篩

余量不超過10%）的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。

密度常用量綱為：g/cn?

不同密度適用條件：

真密度：石料在規(guī)定試驗條件下（溫度20）,單位真實體積（不包括

孔隙體積）的質(zhì)量。用于評價石料質(zhì)量。

毛體積密度：石料在規(guī)定試驗條件下，單位毛體積（包括礦質(zhì)實體和

閉口、開口孔隙的體積）的質(zhì)量。用于計算石料所占比例。

表觀密度試驗（容量瓶法）

{1}目的與適用范圍

用容量瓶法測定細(xì)集料?（天然砂，石屑，機制砂）在23度時對水的

表觀相對密度和表觀密度。本法適用于含有少量大于2.36mm部分的

細(xì)集料。

⑵儀器與材料

天平：稱量1kg,感量不大于1g

容量瓶:500ml

烘箱：能控溫在105±5度

燒杯：500ml

潔凈水

其他：干燥器，淺盤，鋁制料勺，溫度計等。

{3}試驗準(zhǔn)備

將縮分至650g左右的試樣在溫度為105±5度的烘箱中烘干至恒重，

并在干燥器內(nèi)冷卻至室溫，分成兩份備用。

⑷試驗步驟

I取烘干的試樣約300g（m。），裝入裝有半瓶潔凈水的容量瓶中。

II搖轉(zhuǎn)容量瓶，使試樣在已保溫至23±1.7度的水中充分?jǐn)噭右耘?/p>

除氣泡，塞緊瓶塞，在恒溫條件下靜止24h左右，然后用滴管添水，

使水面與瓶粳刻度線平齊，再塞緊瓶塞，擦干瓶外水分，稱其質(zhì)量（mJ

III倒出瓶中的水和試樣，將瓶的內(nèi)外表面洗凈，再向瓶內(nèi)注入同樣

溫度的潔凈水（溫差不超過2度）至瓶頸刻度線，緊塞瓶塞，擦干瓶

外水分，稱其總質(zhì)量（mD

細(xì)集料的表觀相對密度按下式計算至小數(shù)點后3位。

Ya=m0/m0+mi.m2丫，細(xì)集料的表觀相對密度，無量綱m（）試

樣的烘干質(zhì)量

mi水及容量瓶的總質(zhì)量m2試樣、水及容量瓶

的總質(zhì)量