山东交通学院：《土质与土力学》课程试验指导书（共七个）

土质与土力学试验指导书

土质与土力学试验指导书

试验目录试验一颗粒分析试验试验二含水率试验试验三密度试验试验四界限含水率试验试验五固结试验试验六直剪试验试验七击实试验

试验目录 试验一 颗粒分析试验 试验二 含水率试验 试验三 密度试验 试验四 界限含水率试验 试验五 固结试验 试验六 直剪试验 试验七 击实试验

试验一土的颗粒分析试验（筛分法）颗粒分析试验方法可分为筛分析法和静水沉降分析法，静水沉降分析法又有比重计法、移液管法。工程上对地基土检测时，对于粒径大于0.075mm小于60mm的土，采用筛分析法；对于粒径小于0.075mm的土，采用静水沉降分析法（密度计法）：对于混合类土，则联合使用筛分析法与密度计法。一，试验原理筛分析法是测定土的粒度成分的最简单的一种方法。其原理是将土样通过逐级减小孔径的一组标准筛子，对于通过某一筛孔的主粒，可以认为其粒径恒小于该筛的孔径，反之，遗留在筛上的颗粒，可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颗粒按筛孔大小加以分组，并分别计算出各级粒组占总质量的百分数，再根据所占百分数进行归并和分类。二。适用范围本试验适用于粒径大于0.075mm小于60mm的土。三，仪器设备1.标准筛：粗筛（圆孔）：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm，5mm、2mm细筛：孔径为2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm。2.天平：称量5000g，感量5g；称量1000g，感量1g；称量200g，感量0.2g。3.摇筛机（带震动、拍打功能）。4.其他：烘箱、筛刷、烧杯、木碾、研钵等。四．试样将土样风干，使其土中水分蒸发。从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样：1.小于2mm颗粒的土100~300g；2.最大粒径小于10mm的土300~900g；3.最大粒径小于20mm的土1000~2000g；4.最大粒径小于40mm的土2000～4000g5.最大粒径大于40mm的土4000g以上。五。试验步骤（一）对于无凝聚性的土1.按规定称取试样，将试样分批过2mm筛。2.将大于2mm的试样按从大到小的次序，通过大于2mm的各级粗筛，并将留在筛上的土分别称量。3.2mm筛下的土如数量过多，则按四分法缩分至100～800g。将试样按从大到小的顺序通过小于2mm各级细筛。可用摇筛机进行振摇，振摇时间一般为10～15min。4.由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻摇，至每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的1%为止。漏下的土粒应全部放入下一级筛内，并将留在各筛上的王

试验一 土的颗粒分析试验（筛分法） 颗粒分析试验方法可分为筛分析法和静水沉降分析法，静水沉降分析法又有比重计法、 移液管法。工程上对地基土检测时，对于粒径大于0.075mm小于60mm的土，采用筛分析法； 对于粒径小于0.075mm的土，采用静水沉降分析法（密度计法）；对于混合类土，则联合使 用筛分析法与密度计法。 一．试验原理 筛分析法是测定土的粒度成分的最简单的一种方法。其原理是将土样通过逐级减小孔径 的一组标准筛子，对于通过某一筛孔的土粒，可以认为其粒径恒小于该筛的孔径，反之，遗 留在筛上的颗粒，可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颗粒按筛孔大 小加以分组，并分别计算出各级粒组占总质量的百分数，再根据所占百分数进行归并和分类。 二．适用范围 本试验适用于粒径大于0.075mm小于60mm的土。 三．仪器设备 1. 标准筛：粗筛（圆孔）：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm，5mm、2mm； 细筛：孔径为2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm。 2. 天平：称量 5000g，感量 5g；称量 1000g ,感量 1g；称量 200g，感量 0.2g。 3. 摇筛机（带震动、拍打功能）。 4. 其他：烘箱、筛刷、烧杯、木碾、研钵等。 四．试样 将土样风干，使其土中水分蒸发。从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出 具有代表性的试样： 1. 小于 2mm 颗粒的土 100～300g； 2. 最大粒径小于 10mm 的土 300～900g； 3. 最大粒径小于 20mm 的土 1000～2000g； 4. 最大粒径小于 40mm 的土 2000～4000g； 5. 最大粒径大于 40mm 的土 4000g 以上。 五．试验步骤 （一） 对于无凝聚性的土 1.按规定称取试样，将试样分批过 2mm 筛。 2.将大于 2mm 的试样按从大到小的次序，通过大于 2mm 的各级粗筛，并将留在筛上 的土分别称量。 3.2mm 筛下的土如数量过多，则按四分法缩分至 100～800g。将试样按从大到小的顺 序通过小于 2mm 各级细筛。可用摇筛机进行振摇，振摇时间一般为 10～15min。 4.由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，至每分钟筛下数量 不大于该级筛余质量的 1%为止。漏下的土粒应全部放入下一级筛内，并将留在各筛上的土

样用软毛刷刷净，分别称量。5.筛后各级筛上和筛底土的总质量与筛前试样总质量之差，不应大于1%。6.如2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析：如2mm筛上的土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析。（二）对于含有粘土粒的砂砾土1.将土样放在橡皮板上，用木碾将粘结的土团充分碾散，拌匀、烘干、称量。如土样过多时，用四分法称取代表性主样。2.将试样置于盛有清水的瓷盆中，浸泡并搅拌，使粗细颗粒分散。3.将浸润后的混合液过2mm筛，边冲边洗，过筛，直至筛上仅留大于2mm以上的土颗粒为止。然后，将筛上洗净的砂砾风干，称量。按以上方法进行粗筛分析。4.通过2mm筛下的混合液存放在盆中，待稍沉淀，将上部悬液过0.075mm洗筛，用带橡皮头的玻璃棒研磨盆内浆液，再加清水，搅拌、研磨、静置、过筛，反复进行，直至盆内悬液澄清。最后，将全部土粒倒在0.075mm筛上，用水冲洗，直至筛上仅留大于0.075mm净砂为止。5.将大于0.075mm的净砂烘干称量，并进行细筛分析。6.将大于2mm颗粒及2~0.075mm的颗粒质量从原称量的总质量中减去，即为小于0.075mm颗粒质量。7.如果小于0.075mm颗粒质量超过总质量的10%，有必要时，将这部分土烘干，取样，再做密度计或移液管分析。六．试验记录工程名称试验者工程编号计算者试验日期校核者筛分前总土质量=小于2mm取试样质量=小于2mm土质量=小于2mm土占总土质量=粗细析筛分析筛分孔径累计留小于该小于该孔径累计留小于该小于该占总土筛孔径孔径筛孔径孔径质量百(mm)(mm)土的质的土质土的质的土质土质量分比土质量量量量量百分比百分比(%)(g)(%)()(%)(g)(g)2601400.5200.25100.150.0752筛底

样用软毛刷刷净，分别称量。 5.筛后各级筛上和筛底土的总质量与筛前试样总质量之差，不应大于 1%。 6.如 2mm 筛下的土不超过试样总质量的 10%，可省略细筛分析；如 2mm 筛上的土不 超过试样总质量的 10%，可省略粗筛分析。 （二） 对于含有粘土粒的砂砾土 1.将土样放在橡皮板上，用木碾将粘结的土团充分碾散，拌匀、烘干、称量。如土样过 多时，用四分法称取代表性土样。 2.将试样置于盛有清水的瓷盆中，浸泡并搅拌，使粗细颗粒分散。 3.将浸润后的混合液过 2mm 筛，边冲边洗，过筛，直至筛上仅留大于 2mm 以上的土 颗粒为止。然后，将筛上洗净的砂砾风干，称量。按以上方法进行粗筛分析。 4.通过 2mm 筛下的混合液存放在盆中，待稍沉淀，将上部悬液过 0.075mm 洗筛，用带 橡皮头的玻璃棒研磨盆内浆液，再加清水，搅拌、研磨、静置、过筛，反复进行，直至盆内 悬液澄清。最后，将全部土粒倒在 0.075mm 筛上，用水冲洗，直至筛上仅留大于 0.075mm 净砂为止。 5.将大于 0.075mm 的净砂烘干称量，并进行细筛分析。 6.将大于 2mm 颗粒及 2~0.075mm 的颗粒质量从原称量的总质量中减去，即为小于 0.075mm 颗粒质量。 7.如果小于 0.075mm 颗粒质量超过总质量的 10%，有必要时，将这部分土烘干，取样， 再做密度计或移液管分析。 六．试验记录 工程名称 试验者 工程编号 计算者 试验日期 校核者 筛分前总土质量= 小于 2mm 取试样质量= 小于 2mm 土质量= 小于 2mm 土占总土质量= 粗 筛 分 析 细 筛 分 析 孔径 (mm) 累计留 筛 土的质 量 (g) 小于该 孔径 的土质 量 (g) 小于该 孔径 土质量 百分比 (%) 孔径 (mm) 累计留 筛 土的质 量 (g) 小于该 孔径 的土质 量 (g) 小于该 孔径 土质量 百分比 (%) 占总土 质量百 分比 (%) 2 60 1 40 0.5 20 0.25 10 0.1 5 0.075 2 筛底

七。试验结果整理1.按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数：X=4×100B式中：X一一小于某粒径颗粒的质量百分数，%；A——小于某粒径的颗粒质量，g；B——试样总质量，g。2.当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时，试样中小于某粒径的颗粒质量占总土质量的百分数：Y-a=xpx100b式中：a一一通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量，g;b一一通过2mm筛的土样中所取试样的质量，g;p一一粒径小于2mm的颗粒质量百分数。3在半对数坐标纸上，以小于某粒径的颗粒质量百分数为纵坐标，以粒径（mm）为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线，求出各粒组的颗粒质量百分数，以整数（%）表示。4.计算不均匀系数和曲率系数。大于粒径之土质量百分数（%）0.001-0.010.1（）10100小于粒径之土质量百分数（%）

七．试验结果整理 1. 按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数：  100 B A X 式中：X——小于某粒径颗粒的质量百分数，%； A——小于某粒径的颗粒质量，g； B——试样总质量，g。 2. 当小于 2mm 的颗粒如用四分法缩分取样时，试样中小于某粒径的颗粒质量占总土质 量的百分数：   p 100 b a X 式中： a—— 通过 2mm 筛的试样中小于某粒径的颗粒质量，g； b —— 通过 2mm 筛的土样中所取试样的质量，g； p —— 粒径小于 2mm 的颗粒质量百分数。 3. 在半对数坐标纸上，以小于某粒径的颗粒质量百分数为纵坐标，以粒径（mm）为横 坐标，绘制颗粒大小级配曲线，求出各粒组的颗粒质量百分数，以整数（%）表示。 4. 计算不均匀系数和曲率系数。 大于粒径之土质量百分数（%） 0.001 0.01 0.1 1 10 100 小于粒径之土质量百分数（%） 土粒直径（mm）

试±样的粗粒土（>0.075mm）细粒土（60(%)砾(%)砂(%)Cc = dgo / dsodio0.075~0.050.05~0.05<0.05Cu= do /do

试 样 编 号 粗粒土（>0.075mm） 土 的 分 类 细粒土（60(%) 砾(%) 砂(%) 60 10 Cu  d /d 60 10 2 30 Cc  d / d d 0.075~0.05 0.05~0.05 <0.05

试验二含水率试验土的含水率试验（烘干法）一。目的和适用范围烘干法试验适用于测定黏质土，粉质土，砂类土，砂砾土，有机质土和冻土体类的含水率。二、仪器设备1.烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105~110℃和其他能源烘箱。2.天平：称量200g，感量0.01g；称量1000g，感量0.1g。3.其他：干燥器，称量盒，（为化简计算手续，可将盒质量定期（3～6各月）调整为恒质量值）等。三，实验步骤1.取具有代表性式样，细粒土15～30g，砂类土，有机质土为50g，沙砾土为1～2kg，放入称量盒内，立即盖好盒盖，称质量。称量时，可在天平一端放上与该称量盒等质量的码，移动天平游码，平衡后称量结果减去称量盒质量即为湿土质量。2.揭开盒盖，将式样和盒放入烘箱内，在温度105~110℃恒温下烘干。烘干时间对细粒土不得少于8h，对砂类土不得少于6h。对含有机质超过5%的土或含石膏的土，应将温度控制在6070℃的恒温下，干燥12～15h为好。3.将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却（一般只需0.5～1h即可）。冷却后盖好盒盖，称质量，准确至0.01g。四．试验记录含水率试验记录平均含湿土盒加湿盒加干千±土样备试样盒盒质量水率含水率质量质量土质量土质量编号说明号注(g)(%)(%)(g)(g)(g)(g)四结果整理按下式计算含水率：m-mzx1000=m,五，注意事项1.试样烘干时，需要注意温度的控制及加热时间的控制。2.试样的冷却需要放入干燥器中

试验二 含水率试验 土的含水率试验（烘干法） 一．目的和适用范围 烘干法试验适用于测定黏质土，粉质土，砂类土，砂砾土，有机质土和冻土体类的含水 率。 二．仪器设备 1．烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持 105～110℃和其他能源烘箱。 2．天平：称量 200g，感量 0.01g；称量 1000g，感量 0.1g。 3．其他：干燥器，称量盒，〔为化简计算手续，可将盒质量定期（3～6 各月）调整为 恒质量值〕等。 三．实验步骤 1．取具有代表性式样，细粒土 15～30g，砂类土，有机质土为 50g，沙砾土为 1～2kg， 放入称量盒内，立即盖好盒盖，称质量。称量时，可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝 码，移动天平游码，平衡后称量结果减去称量盒质量即为湿土质量。 2． 揭开盒盖，将式样和盒放入烘箱内，在温度 105～110℃恒温下烘干。烘干时间对 细粒土不得少于 8h，对砂类土不得少于 6h。对含有机质超过 5％的土或含石膏的土，应将 温度控制在 60～70℃的恒温下，干燥 12～15h 为好。 3． 将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却（一般只需 0.5～1h 即可）。冷却后 盖好盒盖，称质量，准确至 0.01g。 四．试验记录 含 水 率 试 验 记 录 试样 编号 土样 说明 盒 号 盒质量 （g） 盒加湿 土质量 （g） 盒加干 土质量 （g） 湿土 质量 （g） 干土 质量 (g) 含水率 （%） 平均含 水率 （%） 备 注 四．结果整理 按下式计算含水率： 100   s s m m m  五．注意事项 1．试样烘干时，需要注意温度的控制及加热时间的控制。 2．试样的冷却需要放入干燥器中

土的含水率试验（酒精燃烧法）一。目的和适用范围酒精燃烧法试验适用于快速简易测定细粒土（含有机质的土除外）的含水率。二。仪器设备1.称量盒。2.天平：称量200g，感量0.01g；称量1000g，感量0.1g。3.酒精：纯度95%。4.滴管、火柴、调土刀。三，实验步骤1.取代表性式样（黏质土5-10g，砂类土20-30g），放入称量盒内，称湿土质量m，准确至0.01g。2.用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。为使酒精在试样中充分混合均匀，可将盒底在桌面上轻轻敲击。3.点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。4.将试样冷却数分钟，重新燃烧两次。5.待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土质量ms，准确至0.01g。四．试验记录含水率试验记录平均含盒加湿盒加干湿土干土备试样土样盒质量盒含水率水率土质量土质量质量质量号注编号说明(g)(%)(%)(g)(g)(g)(g)

土的含水率试验（酒精燃烧法） 一．目的和适用范围 酒精燃烧法试验适用于快速简易测定细粒土（含有机质的土除外）的含水率。 二．仪器设备 1．称量盒。 2．天平：称量 200g，感量 0.01g；称量 1000g，感量 0.1g。 3．酒精：纯度 95%。 4. 滴管、火柴、调土刀。 三．实验步骤 1．取代表性式样（黏质土 5-10g,砂类土 20-30g）,放入称量盒内，称湿土质量 m，准 确至 0.01g。 2.用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。为使酒精在试 样中充分混合均匀，可将盒底在桌面上轻轻敲击。 3.点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。 4.将试样冷却数分钟，重新燃烧两次。 5.待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土质量 ms，准确至 0.01g。 四．试验记录 含 水 率 试 验 记 录 试样 编号 土样 说明 盒 号 盒质量 （g） 盒加湿 土质量 （g） 盒加干 土质量 （g） 湿土 质量 （g） 干土 质量 (g) 含水率 （%） 平均含 水率 （%） 备 注

试验三#密度试验土的密度试验（环刀法）密度是土的基本物理性指标之一，用它可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。土的密度试验有以下几种方法：1：环刀法：环刀法只能用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍采用。2.电动取土器法：适用于硬塑土密度的快速测定。3蜡封法：适用于易破裂土和形态不规则的坚硬土。4.灌水法：适用于现场测定粗粒土和巨粒土的密度。为粗粒土和巨粒土最大干密度试验提供施工现场检验密实度的手段。5，灌砂法：适用于现场测定细粒土、砂砾土、砾类土的密度。一般在野外应用。一。仪器设备1.环刀：内径6-8cm，高2-5.4cm，壁厚1.5-2.2mm2.天平：感量0.1g3.其它：修土刀、钢丝锯、凡士林等二。实验步骤1.按工程需要取原状土或制备所需状态的搅动土样，整平两端，环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。2.用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去两端余，使土样与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水率。3.擦净环刀外壁，称环刀与土合质量m，准确至0.1g。4.整理结果三．试验记录试土环刀环环刀湿土环刀平均平均样样加湿湿密度含水干密度刀质量质量容积湿密度干密度土质编类(g/cm*)率(%)(g/cm*)(cm’)(g)(g/cm)(g/cm)号(g)号别量(g)

试验三 密度试验 土的密度试验（环刀法） 密度是土的基本物理性指标之一，用它可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度 等指标。土的密度试验有以下几种方法: 1．环刀法：环刀法只能用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。环刀法操作简便而准 确，在室内和野外普遍采用。 2．电动取土器法：适用于硬塑土密度的快速测定。 3．蜡封法：适用于易破裂土和形态不规则的坚硬土。 4．灌水法：适用于现场测定粗粒土和巨粒土的密度。为粗粒土和巨粒土最大干密度试 验提供施工现场检验密实度的手段。 5，灌砂法：适用于现场测定细粒土、砂砾土、砾类土的密度。一般在野外应用。 一．仪器设备 1．环刀：内径 6-8cm，高 2-5.4cm，壁厚 1.5-2.2mm 2. 天平：感量 0.1g 3. 其它：修土刀、钢丝锯、凡士林等 二．实验步骤 1．按工程需要取原状土或制备所需状态的搅动土样，整平两端，环刀内壁涂一薄层凡 士林，刀口向下放在土样上。 2．用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压， 边压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去两端余，使土样与环刀口面齐平，并用剩余土样 测定含水率。 3．擦净环刀外壁，称环刀与土合质量 m1，准确至 0.1g。 4．整理结果 三．试验记录 试 样 编 号 土 样 类 别 环 刀 号 环刀 加湿 土质 量（g） 环刀 质量 （g） 湿土 质量 （g） 环刀 容积 （cm3） 湿密度 （g/cm3） 平 均 湿密度 （g/cm3） 含水 率（%） 干密度 （g/cm3） 平 均 干密度 （g/cm3）

四.按照下列公式计算湿密度及干密度：p=m-mVpPa=-1+0.010四.注意事项1.环刀法只能用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度

四．按照下列公式计算湿密度及干密度： V m1  m2      1 0.01 d  四．注意事项 1.环刀法只能用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度