壹:土工試驗
a,土的三相組成(固相,液相,氣相)
土的物理性質指標:
1 土的密度 :是指土體單位體積的質量 土的密度變化範圍壹般在16-22kN/m?0?6
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量與水在4oC時單位體積的質量之比
土的比重取決於土的礦物成分,其變化範圍壹般在26.0-27.5之間.
3土的含水量w:是指土中水的質量與固體顆粒的質量之比,通常以百分數表示.
含水量是表示土濕度的指標.土的天然含水量變化範圍很大,從幹砂接近於零壹直到飽和粘土的百分之幾百.
4幹密度 :是指土的固體顆粒質量與土的總體積之比.
土的幹密度越大,土越密實.所以幹密度常常用作土壓實的控制指標.
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/m?0?6=9.81*10-3N/cm?0?6
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
孔隙比是壹個應用十分廣泛的指標,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=0時,土是完全幹燥的, Sr=1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:
0< Sr≤0.5 稍濕的
0.5< Sr≤0.8 潮濕的
0.8< Sr≤1.0 飽和的
指標 符號 物理表達式 換算關系式
土的物理性質試驗:
含水量試驗:
烘幹法:烘幹法是測定含水量的標準方法,適用於粘質土,粉質土,砂類土和有機質土
儀器設備:
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:幹燥器,稱量盒等.
試驗步驟
1,取具有代表性試樣,細粒土15-30g,砂類土,有機土50g,放入稱量盒內,立即蓋好盒蓋,稱其質量.稱量時,可在天平壹端放上與該稱量盒等質量的砝碼,移動天平遊碼,平衡後稱量結果即為濕土質量.
2,揭開盒蓋,將試樣和盒放入烘箱內，在溫度105-110恒溫下烘幹.對於細粒土不得少於8h,對含有機質超過5%的土,應將溫度控制在65-70下恒溫烘幹.
3,將烘幹後的試樣和盒取出,放入幹燥器內冷卻(壹般只需0.5-1h)冷卻後蓋好盒蓋稱質量精確到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,將土樣烘幹,壹般應燒三次.
儀器設備
1稱量盒
2天平:感量0.01g
3酒精:純度95%
4滴管,火柴,調土刀等
實驗步驟
1,取代表性試樣(粘質土5-10g砂類土20-30g)放入稱量盒內，稱濕土質量.
2,用滴管將酒精註入放有試樣的稱量盒中,直至盒中出現自由液面為止.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,將試樣冷卻數分鐘,按2和3步重新燃燒兩次.
5,待第三次火焰熄滅後，蓋好盒蓋,立即稱幹土質量,準確至0.01g
本法適用於無粘性土,壹般粘性土.不適用於含有機質土,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於紅外線燈光之下烘幹,通常將土樣放於距光源5-15cm距離內照射約1h左右即可幹燥.試驗證明,此法所的結果較烘幹含水量略大1%左右.
2,比重法:將土樣放入壹定容積的玻璃瓶中,算出土粒在水中的浮重,進壹步求出土的含水量.適用於砂類土.
3,微波加熱法:經試驗對比多數土的測試結果與標準烘幹法相對誤差小於1.5%但對壹些含金屬礦物質的土不適用.
4碳化鈣氣壓法: 碳化鈣為吸水劑.將壹定量的濕土樣和碳化鈣放與體積壹定的密封容器中, 吸水劑與土中的水發生發應，產生乙炔氣體,乙炔氣體在密封容器中產生的壓強與土中水分子質量成正比.
特殊土的含水量測試方法:
1,含石膏土和有機質土的含水量測試法
含石膏土和有機質土的烘幹溫度在110時,對含石膏土會失去結晶水,對含有機質土其有機成分會燃燒,測試結果將與含水量定義不符.這種試樣的幹燥宜用真空幹燥箱在近乎1個大氣壓力作用下將土幹燥,或將烘箱溫度控制在60-70,幹燥8h以上為好.
2,無機結合料穩定土的含水量測試法
無機結合料在國外常稱為水硬性結合料,它主要指水泥,石灰,粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰,所用術語水泥穩定土,石灰穩定土,石灰粉煤灰穩定土等總稱無機結合料穩定土.
無機結合料含水量用烘幹法測定時,應提前將烘箱溫度提升到110,使放入的無機混合料壹開始就能在105-110的環境下烘幹.另外烘幹後應用矽膠作為幹燥劑.
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刀法、蠟封法、灌砂法、灌水法等. 環刀法操作簡便而準確，在室內和野外普遍采用；不能用環刀削的堅硬、易碎、含有粗粒、形狀不規則的土，可用蠟封法；灌砂法、灌水法壹般在野外應用.
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。
環刀法：
此法采用壹定體積的環刀切削土樣，使土按環刀形狀充滿其中，測環刀中土重，根據已知環刀的體積就可按定義計算土的密度。有不同型號的環刀可供選用。室內測試時，應結合我國儀器設備情況，可選用剪切、壓縮、滲透儀環刀。施工現場檢查填土密度時，因每層土壓實程度上下不均，而每壹層壓實厚度達20-30cm，環刀容積過小，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刀提高測試精度。
1．儀器設備
（1）環刀：內徑6-8cm，高2-3m，壁厚1.5-2mm。
（2）天平：感量0.1g。
（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的擾動土樣，整平兩端，環刀內壁塗壹薄層凡士林，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的含水量。
（2）用修土刀或鋼絲鋸將土樣上部削成略大子環刀直徑的土柱，然後將環刀垂直下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環刀上部為止，削去兩端余土，使與環刀口面齊平，並用剩余土樣測定含水量。
（3）擦凈環刀外壁，稱環刀與土合質量叫，準確至0.1g。
3．結果整理
4．精密度和允許差
本試驗須進行二次平行測定，取其算術平均值，其平行差值不得大於0.03g/cm3。
（三）蠟封法
此法系將不規則的土樣（體積不小於5cm3）稱其自然質量後，浸人熔化的石蠟中，使土樣被石蠟所包裹，而後稱其在空氣中重與在水中重，並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土內孔隙中的緣故。
1.儀器設備
（1）天平：感量0．01分
（2）燒杯、細線、石蠟、針、削上刀等。
2．試驗步驟
（1）用削土刀切取體積大於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，用細線系住試件侵入石蠟中，使試件表面覆蓋壹薄層嚴密的石蠟，若試件蠟膜上有氣泡，需用熱針刺破氣泡，再用石蠟填充針孔，塗平孔口。
（3）待冷卻後，將蠟封試件在天平上稱量，準確至0.01g。
（4)利用細線將蠟封試件置於天平壹端，使其浸浮在盛有蒸餾水的燒杯中，註意試件不要接觸燒杯壁，稱蠟封試件的水下質量，準確至0.01g，並測量蒸餾水的溫度。
（5）將蠟封試件從水中取出，擦幹石蠟表面水分，在空氣中稱其質量，將其與③）中所稱質量相比，若質量增加，表示水分進入試件中；若浸人水分質量超過0.03g，應重做。
3結果整理
按下式計算濕密度
現場坑試法：
對含有碎礫石的上層或人工填上層無法用環刀取樣，則可在現場測點挖壹測坑，挖的同時測其挖出土石的質量和含水量，挖出的土質量壹般不少於300kg對不規則的試坑體積測、量，可用不透水的薄膜袋放在坑內，然後向袋中灌水並測所灌水的體積，並按定義計算土的密度。也可按灌砂法測定體積
……
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