土工试验检测技术1.doc

第一章 土的物理性质及试验检测方法第一节 概述一、土的三相组成体系本章主要介绍土的三相组成体系，土的物理性质指标的概念及表达式，重点讲述土的含水率、密度、比重、颗粒分析、界限含水率、砂土相对密度试验的试验方法。 土的物理性质指标可分为两类： 直接指标：必须通过试验确定的，如含水率、密度、土粒比重等； 间接指标：根据直接指标换算得到的，如孔隙比、孔隙率、饱和度、干密度等。 为了说明这些物理性质的定义和它们之间的换算关系，常用土的三相图表示土体内三相的相对含量。二、常用的指标：1、土粒比重Gs： 土在105110下烘至恒量时的质量与土粒同体积4纯水的质量的比值。为无因次量。2、含水率 ：土在105110下烘至恒量时所失水分的质量和达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。3、天然密度 在天然状态下土体单位体积质量。4、干密度 ：土的固体颗粒质量与土的总体积之比。5、饱和密度 ：土中孔隙全部被水充满时的密度。6、浮密度 ：土浸在水中受到水的浮力作用时的单位体积的质量。或 7、孔隙比e：土中孔隙体积与固体颗粒体积之比。8、孔隙率n：土中孔隙体积与总体积之比的百分数。9、饱和度Sr：土的孔隙中水的体积占孔隙总体积的百分数。10、液限含水率wL：土处在可塑状态的上限含水率。11、塑限含水率ws：土处在可塑状态的下限含水率。12、塑性指数Ip:土处在可塑状态的含水率变化范围。13、液性指数IL:土的天然含水率与塑限含水率的差同塑性指数的比值。14、砂土的相对密度Dr：最大孔隙比和天然孔隙比的差与最大孔隙比和最小孔隙比差值的比值三、07规程修订的主要内容1、增加了“术语、符号”一章。对各章内容及条文说明 2、 进行了局部修改和有效性确认，并将条文说明分别列在各试验之后，便于查阅。3、土的工程分类中，对塑性图进行了部分调整4、将“含水量”名称修改为“含水率” ,删除了“碳化钙气压法”5、“粘土”改称“黏土”6、比重试验增加了浮力法7、颗粒分析试验增加了对密度计法的“刻度及弯月面的校正”依据标准8、界限含水率试验增加了76g锥入土17mm的液限试验方法和液限碟式仪试验方法9、渗透试验修订了变水头渗透试验方法10、规定了击实试验的土类和击实筒的匹配以及击实功能。11、增加了标准吸湿含水率试验方法12、黄土湿陷试验方法中增加了自重湿陷系数试验、溶滤变形系数试验和湿陷起始压力试验13、增加了冻土密度试验、冻结温度试验、冻土导热系数试验、未冻含水率试验、冻胀率试验和冻土融化压缩试验的冻土类试验方法14、增加了湿化试验方法15、在土的直接剪切试验中增加了排水反复直接剪切试验方法16、在细粒土三轴压缩试验的固结不排水试验中，增加了固结后的土样几何尺寸计算方法；增加了“一个试样多级加荷三轴压缩试验”17、增加了粗粒土直接剪切试验第二节 土的含水率试验一、目的和意义 含水率是土的基本物理性质指标之一。含水率的变化将使土的一系列物理力学性质发生变化。反映在土的稠度方面，可能呈现出硬塑、可塑、流动状态；反映在力学性质方面，能使土的结构强度增加或减小，紧密或疏松，造成土的压缩性与稳定性上的差异。 含水率又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度的必需指标。含水率也是现场施工质量控制的指标之一。所以，含水率的测试是非常重要的。二、含水率的测试方法：（一）烘干法 烘干法是测试含水率的标准方法。适用于各类土，包括有机质土。1、仪器设备：恒温干燥箱，1/100g天平，铝盒，干燥器等。2、取样数量标准： 细粒土 1530g 砂类土及有机质土 50g 砂砾石为12kg3、温度控制方法： 一般土 105110 含有机质超过5%的土或含石膏的土 607075804、烘干时间： 细粒土8h；砂类土 6h；含有机质超过5%的土或含石膏的土1215h 5、操作方法：（1）取代表性土样，放入称量盒（即铝盒）中，立即盖好盒盖，称其质量，准确至0.01g。（2）打开盒盖，将已称量过的盒及试样放入烘箱。在温度105110恒温下烘干。（烘干温度及时间如前所述。）（3）将烘干后的试样及铝盒取出，扣好盒盖，放入盛有干燥剂的干燥器内冷却0.51h左右，称其质量，准确至0.01g6、结果整理： 按下式计算含水率，准确至0.1 。式中：m湿土质量（g） ms 干土质量（g）7、含水率测试的精度和允许误差： 试验应进行二次平行测定，取其算数平均值，允许平行差应符合下表：含水率 （）允许平行差值（）50.354014028、含水率测试中的注意事项（1）取样要有代表性。击实试验时，应在土柱的整个高度的新鲜面上切取；灌砂法测基层压实度时，应尽量将所有从试坑内挖出的混合料全部带回实验室测含水率。（2）及时称量。包括湿土和烘干后的干土要及时称量，防止湿土水分蒸发和干土吸水，影响含水率的准确性。（3）烘干温度视不同类土严格控制，恒温时间视土样多少、含水率大小、土的液限及塑性指数的大小而定，并且不低于规程要求。对于大多数土烘干1624h足够。（4）应做两次平行试验，取其平均值。不能用增加取样质量的方法来减少取样次数。（5）注意扣盒盖。往土样盒里面装好土样后，若不马上称量，应先将盒盖扣好，待称量质量之前再把盒盖打开；在将土样从烘箱里取出后应先将盒盖扣好。（6）注意冷却。如果铝盒的盖密闭，而且在称量前放置时间较短，可以不需要放在干燥器中冷却。将土样从烘箱里取出后，如果马上放在天平上称量，会发现天平所显示的质量不是固定值，而是随着时间的延长而不断增长的数，开始增长的快，而后增长的慢。这是由于天平上面的空气被加热后气压小于大气压造成的。所以，应将土样从烘箱里取出后扣好盒盖放进干燥器里面冷却近一小时，然后再称量干土质量。 干燥器内应事先放入烘干过的干燥剂，如变色硅胶，干燥时呈天蓝色，若呈粉红色时应烘干。（7）土样盒和天平应定期标定。（8）若有条件最好将铝盒标定成恒重，这样既方便于试验，也方便于记录和计算。（9）对于恒重铝盒，使用时应认真核对盒与盖是否配套。（二）酒精燃烧法 1、酒精燃烧法是快速测定含水率的方法之一，多用于现场测试。在土中加入酒精，利用酒精在土上燃烧，使土中水分蒸发，将土样烘干。一般应燃烧三次。 2、主要仪器及用具：称量盒、1/100天平、搅拌棒、酒精（纯度应在95以上）等。 3、操作步骤：（1）取代表性土样（黏质土510g，砂类土2030g）放入称量盒内称取湿土质量。打开盒盖，向试样中滴入适量的酒精（土中能见自由液面为宜）。（2）点燃盒中酒精，燃烧至试样表面呈干燥状态时，用一金属搅拌棒轻轻搅拌试样至酒精燃烧完毕。（3）将燃烧过的试样冷却数分钟，按上述方法再燃烧两次。（4）待第三次燃烧火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土质量，准确至0.01g。（5）结果计算等同烘干法。4、酒精燃烧法注意事项：（1）燃烧次数为三次；（2）每次倒入的酒精数量不能太多，以出现自由液面为准；（3）搅拌方法：对于一些含水率较大的、塑性指数较大的土样在燃烧结束后不容易烧干，应在燃烧过程中，当土面出现干燥时用铁丝钩子稍微搅拌才能烧干，注意搅拌时不要将土样溅出盒外；（4）在第二、三次倒酒精之前，应先用书、记录本等连续两次将铝盒盖严并轻压几秒钟，以防酒精火焰未灭，引燃瓶或桶中酒精，造成不必要的伤害。（三）比重法 比重法含水率测试仅适用于砂类土。1、主要仪器设备：广口瓶（500ml以上）、1/100天平、漏斗、小勺、吸水球、玻璃片、玻璃棒等。2、试验方法：（1）取代表性砂样200300g，放入土样盘中。向广口瓶中注入清水至1/3左右，然后用漏斗将盘中的试样倒入瓶中，用玻璃棒搅拌2min，直到所含气体完全排出为止。（2）向瓶中注入清水至瓶满，静置1min后用吸水球吸去泡沫，再加清水至液面高出瓶口，盖上玻璃片，擦干瓶外壁，称瓶+水+试样质量。（3）倒去瓶中混合液，洗净，再向瓶中注满清水，盖上玻璃片，擦净外壁，称瓶+清水质量，准确至0.5g。（4）结果整理： 按下式计算含水率： 式中：m湿土质量（g） m1 瓶+水+土+玻璃片质量（g） m2 瓶+水+玻璃片质量（g） Gs 砂类土的比重。 比重法测试砂类土的含水率因未考虑温度的影响，其结果准确度较差。土内气体能否完全排出，直接影响试验结果的精度，故此法仅适用于砂类土。（四）特殊土的含水率测试方法 一般土的测试温度是105110，对于一些特殊的土应采取相应的温度和方法。 1、有机质土的含水率测试方法 当温度达到110时，有机质土中的有机成分会燃烧，所测结果偏大，与含水率的定义不符，所以在测有机质土的含水率时，温度应控制在6070，恒温至8小时以上。2、含石膏土的含水率测试方法 当温度达到110时，石膏中的结晶水会失去，所测结果偏大，与含水率的定义不符，所以在测含石膏土的含水率时，温度应控制在6070，恒温至8小时以上。3、无机结合料稳定土的含水率测试方法水泥是水硬性胶凝材料，水泥与水拌和后就发生水化作用，在较高温度下水化作用发生较快。若将混合料放在原为室温的烘箱中，再启动烘箱升温，在升温过程中水泥与水的水化作用发生较快，而烘干法又不能去除已发生水化作用的水，所测得的含水率偏小。所以应事先将烘箱温度升至110 ，使放入的混合料试样一开始就能在105110的温度下烘干。烘干后应放入带有干燥剂的干燥器中冷却。第三节 土的密度试验一、概述1、密度和容重的关系 在国际单位制中 密度是单位体积内土的质量，用表示，又叫质量密度； 容重是单位体积内土的重量，用 表示，又叫重力密度； g为重力加速度g9.8110m/s22、意义 测定土的密度，是为了了解土体结构的密实程度，除了计算土的自重压力、干密度、孔隙比以外，挡土墙土压力的计算，边坡稳定性的设计与核算，地基承载力和沉降量的估算，以及路基路面施工时填土压实度的控制等，均与土的密度有关。3、重点和难点 密度测试的重点和难点问题是如何准确测量土体的体积。密度测试的方法就是围绕如何测试土体的体积而设计的。二、试验方法：（一）环刀法1、适用条件：环刀法适用于土质均匀，不含砾石颗粒的细粒土的密度。2、对环刀的要求：室内测试一般采用302或502两种规格的环刀，其容积分别为60cm3和100cm3，韧口完好； 野外现场检测一般采用200500cm3的环刀，环刀壁厚应控制在1.52.0mm，内壁光滑，韧口完整，一旦变形就应该更换。3、试验操作方法（1）室内试验 将待测土体表面修平，环刀内壁涂以润滑脂（凡士林），韧口向下轻轻用力使环刀韧口稍微切入土中，用削土刀沿环刀外壁削土，将土体削成截头土台形状，然后轻轻用力垂直压环刀。一边切削一边压环刀。直到土面最低点高出环刀上沿后，从环刀韧口处将土体切断（视土的软硬程度，适用钢丝锯、削土刀等），然后将环刀两端土样削平（削土时应始终保持向一个方向削，不可反复来回刮土，以免土体加密），擦净环刀外余土，称其环刀与土的质量。取削下的余土测含水率。计算湿密度和干密度。（2）野外现场检测 将待测压实层的上部2/3的土层铲去，下1/3的土层表面铲平，环刀韧口朝下垂直放在土面上，再在环刀上口放上环刀盖，用手扶好环刀盖，用锤头轻轻敲击环刀盖上的把柄，使土样进入环刀内。注意在敲击的过程中，要始终保持环刀与土面相垂直，避免环刀入土过程中改变方向。从环刀盖的气孔中观察土面高度，当土面高出环刀23mm时停止敲击，以免人为加密。用铁锨或铁铲将环刀挖出，慢慢转动并卸下环刀盖，将环刀两端的土面削平，称量环刀+土的质量。将环刀内的土样推出，测其含水率。计算湿密度和干密度。注意：（1）现场用环刀测定密度时应垂直入土，避免环刀入土过程中改变方向。（2）当土面高出环刀23mm时应停止锤击，以免人为加密。（3）本试验须进行二次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得大于0.03g/cm3。（二）电动取土器法1、使用范围：适用于硬塑土密度的快速测定。2、仪器设备：电动取土器、天平等。3、试验步骤： 装上所需规格的取芯头。在施工现场，取芯前，选择一块平整的路段，将四只行走的轮打起，四根定位销钉采用人工加压的方法，压入路基土层中。松开锁紧手柄，旋动升降手轮，使取芯头刚好与土层接触，锁紧手柄。将电瓶与调速器接通，调速器的输出端接入取芯机电源插口。指示灯亮，显示电路已通；启动开关，电动机工作，带动取芯机构转动。根据土层含水率调节转速，操作升降手柄、上提取芯机构，停机。移开机器。 由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起，切下的土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表，因此，将取芯套筒套在切削好的土芯立柱上，摇动即可取出样品。取出样品，立即按取芯套筒长度用手刀或钢丝锯修平两端，制成所需规格土芯，如拟进行其他试验项目，装入铝盒，送实验室备用。用天平称量土芯带套筒质量，从土芯中心部分取试样测定含水率。4、结果整理：按下式计算湿密度和干密度：5、注意： 电动取芯机采用电瓶供电，驱动直流电机，使取芯头转动，并配备有调速器。根据路基土的湿度调节电机转速，便可获得最佳效果。 取芯头有50mm50mm、 70mm70mm、 100mm100mm三种规格，可根据需要选用。（三）蜡封法1、适用范围：蜡封法适用于易破碎、坚硬或形态不规则的试样。2、仪器设备：1/100g天平、烧杯、细线、石蜡、针、削土刀等。3、试验步骤 用削土刀切取体积大于30cm3试件，削除试件表面的松、浮土以及尖锐棱角，在天平上称量质量m，准确至0.01g。取代表性土样进行含水率测定。 将石蜡加热至刚过熔点，用细线系住试件浸入石蜡中，使试件表面覆盖一薄层严密的石蜡。若试件蜡膜上有气泡，需用热针刺破气泡，再用石蜡填充针孔，涂平孔口。待冷却后，将蜡封试件在天平上称量质量m1，准确至0.01g。 用细线将蜡封试件挂在天平下面的挂钩上，使其浸浮在盛有蒸馏水的水槽中，注意试件不要接触水槽壁，称蜡封试件的水下质量m2，准确至0.01g，并测量蒸馏水的温度t，查取t时蒸馏水的密度。 将蜡封试件从水中取出，擦干石蜡表面水分，在空气中称其质量，将其与中所称质量m1相比，若质量增加，表示水分进入试件中；若浸入水分质量超过0.03g，应重做试验。结果整理。 按下式计算湿密度及干密度：式中：m试件质量，g； ml蜡封试件质量，g； m2蜡封试件水中质量，g； wt蒸馏水在t时密度，g/cm3，准确至0.001g/cm3； n 石蜡密度，g/cm3(应事先实测，准确至0.01g/cm3)；w 含水率，； 土的湿密度，g/cm3； d土的干密度，g/cm3。 其余同环刀法。4、蜡封法注意事项： 蜡液温度不可过高。温度过高一是对土的含水率和土的结构有影响，二是蜡液浸入大孔隙中，造成测试指标偏大。 浸入蜡液时应徐徐浸入。避免蜡膜产生较多气泡。 石蜡应保持纯净。 石蜡密度的测试方法：用细线系住一砝码称其质量m及水中质量m1，然后将砝码浸在熔好的石蜡中，取出冷却后称其质量m2和水中质量m3。按下式计算石蜡的密度：（三）灌砂法1目的和适用范围 本试验法适用于现场测定细粒土、砂类土和粒类土的密度，试样的最大粒径一般不得超过15mm，测定密度层的厚度为150200mm。用灌砂法测定密度时，应符合下列规定： （1）当集料的最大粒径小于15mm时，宜采用100mm的小型灌砂筒测试。 （2）当集料的最大粒径超过15mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸，例如粒径达4060mm的粗粒土，灌砂筒和现场试洞的直径应为150200mm。2仪具与材料 本试验需要下列仪具与材料： （1）灌砂筒：有大小两种，根据需要采用。型式和主要尺寸见图1及表1。当尺寸与表中不一致，但不影响使用时，亦可使用。储砂筒筒底中心有一个圆孔，下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口，直径与储砂筒的圆孔相同。漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接。在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关。开关为一薄铁板,一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起,另一端伸出筒身外。开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。 （2）金属标定罐：用薄铁板制作的金属罐，上端周围有一罐缘。灌砂仪的主要尺寸表结 构小型灌砂筒大型灌砂筒储砂筒直径（mm）100150容积（cm3）21204600流砂孔直径（mm）1015金属标定罐内径（mm）100150外经（mm）150200金属基板边长（mm）350400深度（mm）4050中孔直径（mm）100150（3）基板：用薄铁板制作的金属方盘，盘的中心有一圆孔。（4）玻璃板：边长约500600mm的方形板。（5）试样盘：小筒挖出的试样可用饭盒存放，大筒挖出的试样可用300mm500mm40mm的搪瓷盘存放。也可用聚氯乙稀方便袋代替。（6）电子天平或台秤：称量1015kg，感量不大于1g。用于含水率测定的天平精度，对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。（7）含水率测定器具：如铝盒、烘箱等。（8）量砂：粒径0.300.60mm或0.250.50mm清洁干燥的均匀砂，约2040kg，使用前须洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与空气的湿度达到平衡。（9）盛砂的容器：塑料桶等。（10）凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷、塑料袋等。3仪器标定确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量，其步骤如下：在储砂筒内装满砂。筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm。称筒内砂的质量m1，准确至lg。每次标定及而后的试验都维持这个质量不变。将开关打开，让砂流出，并使流出砂的体积与工地所挖试洞的体积相当（或等于标定罐的容积）。然后关上开关，并称量筒内砂的质量m5，准确至1g。将罐砂筒放在玻璃板上。打开开关，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，关上开关，并细心地取走灌砂筒。收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满灌砂筒下部圆锥体的砂。重复上述测量，至少三次。最后取其平均值m2 ，准确至1g。4、确定量砂的密度 （g/cm3）用水确定标定罐的容积V（cm3），方法如下：将空罐放在台称上，使罐的上口处于水平位置，读记罐质量m7，准确至1g。向标定罐中注水，注意不要将水弄到台秤上或罐的外壁。将一直尺放在罐顶，当罐中水面快要接近直尺时，用滴管往罐中加水，直到水面接触直尺。移去直尺，读记罐和水的总质量m8，重复测量时，仅需用吸管从罐中取出少量水，并用滴管重新将水加满到接触直尺。标定罐的体积按下式计算： Vm8-m7在储砂筒中装入质量为m1的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。取下灌砂筒，称筒内剩余砂的质量，准确至1g。重复上述测量，至少三次，最后取其平均值m3 ，准确至1g。按下式计算填满标定罐所需砂的质量ma（g）： mam1-m2-m3 式中：m1装入灌砂筒内的砂的总质量（g） ； m2 灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）； m3灌砂入标定罐后,筒内剩余砂的质量(g）.按下式计算量砂的密度 （g/cm3）： 式中： V标定罐的体积（cm3）。5、试验步骤（1）在试验地点，选一块约40cm40cm的平坦表面，并将其清扫干净。将基板放在此平坦表面上。如果此表面的粗糙度较大，则将盛有量砂m5（g）的灌砂筒放在基板中间的圆孔上。打开灌砂筒开关，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称筒内砂的质量m6，准确至1g。（2）取走基板，将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。将基板放回清扫干净的表面上，沿基板中孔凿洞（洞的直径与灌砂筒一致）。在凿洞过程中，应注意不使凿出的试样丢失，并随时将凿松的材料取出，放在已知质量的塑料袋内，密封。试洞的深度应等于测定层厚度。凿洞毕，称此塑料袋中全部试样质量，准确至1g。减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量mt。（3）从挖出的全部试样中取有代表性的样品，放入铝盒中，测定其含水率。样品数量：对于细粒土，不少于100g；对于粗粒土，不少于500g。（4）将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂至恒量m1），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。打开灌砂筒开关，让砂流入试洞内。关闭开关。仔细取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4，准确至1g。（5）如果清扫干净的平坦的表面上，粗糙度不大，则不需放基板，将灌砂筒直接放在已挖好的试洞上。打开筒的开关，让砂流入试洞内。在此期间应注意勿碰动灌砂筒。直到灌砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4，准确至1g。（6）取出试洞内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应重新烘干，过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。（7）如果试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙时，则应按试洞外形，松弛地放入一层柔软的纱布。然后再进行灌砂工作。6、结果整理（1）按下式计算填满试洞所需的质量mb（g）：灌砂时试洞上放有基板的情况 mbm1-m4-（m5-m6） （4）灌砂时试洞上不放基板的情况 mbm1-m4- m2 （5）式中：m1灌砂入试洞前筒内砂的质量，g； m2灌砂筒下部圆锥体内砂的质量，g； m4、 m4灌砂入试洞后，筒内剩余砂的质量，g；（m5、-m6）灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量，g。（2）按下式计算试验地点土的湿密度（g/cm3）： （6）式中：mt试洞中取出的全部土样的质量，g； mb填满试洞所需砂的质量，g； s量砂的密度，g/cm3。（3）按下式计算土的干密度d（g/cm3）： （7）6、灌砂法方法步骤：（1）标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量；（2）标定量砂的密度（单位质量）；（3）现场灌砂：选择试验地点，并清扫干净；放好基板，测定试验地点粗糙面上砂的质量；取走基板回收并清理粗糙面上的砂；重新放好基板，沿基板中孔凿洞（洞的深度与压实层和标定灌深度相等，容积与标定灌容积一致。）。并随时将凿出的材料取出装入塑料袋中，称量总质量；从挖出的全部材料中取出有代表性的样品，测定其含水率；将基板安放在试坑上，灌砂筒安放在基板中央，打开开关让砂流入试坑内，当砂不留后关闭开关，称量筒内剩余砂的质量；仔细取出试坑内的量砂，去除杂质风干，以备下次使用。 （4)计算。7、说明与注意问题(1)用灌砂法测量试洞的容积时，其准确度和精度受下列几个因素的影响： 标定罐的深度对砂的密度有影响。标定罐的深度减2.5cm，砂的密度约降低1%。因此,标定罐的深度应与试洞的深度一致。由于试洞的深度应为压实层的厚度，所以标定罐的深度应与压实层的厚度一致，如果不一致，应调整标定罐的深度。 贮砂筒中砂面的高度对砂的密度有影响。贮砂筒中砂面的高度降低5cm砂的密度约降低1%。因此，现场测量时，贮砂筒中的砂面高度应与标定砂的密度时贮砂筒中的砂面高度一致。试洞的容积应与标定灌的容积一致。并且在标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量以及测定粗糙面上砂的质量的时候，应先称取质量为m1的砂，然后放掉相当于标定灌内质量的砂，再灌砂。 砂的颗粒组成对试验的重现性有影响。使用的砂应清洁干燥，否则，砂的密度会有明显变化。使用粒径0.30.6nm砂的重现性最好。实验室若没有0.3mm和0.6mm的筛，也可用0.25mm和0.5mm的筛子代替。(2)为使试验做得准确，应注意以下几个环节： 量砂要规则。量砂如果重复使用，一定要注意处理一致，否则影响量砂的松方密度。 处理方法： a、筛砂。用0.3和0.6的筛子罗在一起筛砂，收集0.3mm筛上部分。 b、洗砂。将筛好的砂放入塑料筒内，加水搅拌，倒去浑浊的液体，再加水搅拌，直到澄清为止。 c、风干。将洗过的砂放在朝阳通风处风干。 d、过0.3mm筛。最后将风干后的砂过0.3mm的筛，筛去由于冲洗和风干可能破碎的细颗粒。 每换一次量砂，都必须测定松方密度，灌砂筒下部圆锥体内砂的数量也应该每次重做。因此量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂，又不做试验，仅使用以前的数据。 地表面处理要平整。只要表面凸出一点（即使1mm)，使整个表面高出一薄层，其体积就算到试坑中去了，也会影响试验结果。因此本方法一般宜采用放在基板先测定一次粗糙表面消耗的量砂，计算填坑的砂量，只有在非常光滑的情况下方可省去此操作步骤。 在挖坑时试坑周壁应竖直，避免出现上大下小或上小下大的情形，这样就会使检测密度偏大或偏小。 灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚，不能只取上部或者取到下一个碾压层中。（四）灌水法1、目的和适用范围本试验方法适用于现场测定粗粒土和巨粒土的密度。2、仪器设备座板（座板为中部开有圆孔，外沿呈方形或圆形的铁板，圆孔处设有环套，套孔的直径为土中所含最大石块粒径的3倍，环套的高度为其粒径的5%）、聚乙烯塑料薄膜、储水筒、台称、铁镐、铁铲、水准仪等3、试验步骤（1）根据试样最大粒径确定试坑尺寸；试样最大粒径（mm）试坑尺寸（mm）直 径深 度52015020040200250602503002008001000（2）按确定的试坑直径划出坑口轮廓线。将测点处的地表整平，地表的浮土、石块、杂物等应予清除，坑凹不平处用砂铺整。用水准仪检查地表是否水平。（3）在整平后的地表，将座板固定。将聚乙烯塑料膜沿环套内壁及地表紧贴铺好。记录储水筒初始水位高度，拧开储水筒的注水开关，从环套上方将水缓缓注人，至刚满不外溢为止。记录储水筒水位高度，计算座板部分的体积。在保持座板原固定状态下，将薄膜盛装的水排至对该试验不产生影响的场所，然后将薄膜揭离底板。（4）在轮廓线内下挖至要求深度，将落于坑内的试样装入盛土容器内，并测定含水量。（5）用挖掘工具沿座板上的孔挖试坑，为了使坑壁与塑料薄膜易于紧贴，对坑壁需加以整修。将塑料薄膜沿坑底、坑壁紧密相贴地铺好。在往薄膜形成的袋内注水时，牵住薄膜的某一部位，一边拉、松，一边注水，以使薄膜与坑壁间的空气得以排出，从而提高薄膜与坑壁的密贴程度。（6）记录储水筒内初始水位高度，拧开储水筒的注水开关，将水缓缓注入塑料薄膜中。当水面接近环套的上边缘时，将水流调小，直至水面与环套上边缘齐平时关闭注水管，持续35min，记录储水筒内水位高度。4、结果整理（1）细粒与石料应分开测定含水率，按下式求出整体的含水率：式中：wl细粒士部分的含水率，%； wc 石料部分的含水量，%； p l细粒料的干质量与全部材料干质量之比。细粒料与石块的划分以粒径60mm为界。（2）按下式计算座板部分的容积： 式中：V1座板部分的容积，cm3； Aw储水筒断面积，cm2； h1储水筒内初始水位高度，cm； h2储水筒内注水终了时水位高度，cm；3）按下式计算试坑容积：式中：V试坑容积，cm3； H1储水筒内初始水位高度，cm； H2储水筒内注水终了时水位高度，cm。（4）按下式计算试样湿密度： 式中：mv取自试坑内的试样质量，g。（5）按下式计算试样干密度： 注意：（1）本试验方法适用于测定粒经小于200mm的粗粒土和巨粒土；（2）灌水法密度试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次测值的平均值。（3）测含水率时，应现将土样过筛，分成细粒土和粗粒土（或粗粒土和巨粒土），分别算出各自的比例，然后分别从中称取一定质量的土样测含水率，然后计算总含水率。（五）核子密度仪法该法是利用放射性元素（通常是Y射线和中子射线）测量土或路面材料的密度和含水率。这类仪器的特点是测量速度快，需要人员少。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水率，有些仪器可贮存打印测试结果。它的特点是，放射性物质对人体有害，另外需要打孔的仪器，在打孔过程中使洞壁附近的结构遭到破坏，影响测定的准确性。对于核子密度仪法，可作施工控制适用，但需与常规方法比较，以验证其可靠性。这种方法适用于各种压实层的密度检测。第四节 土的比重试验 土的比重：土在105110下烘至恒量时的质量与土粒同体积4纯水的质量的比值。为无因次量。 土的比重是可以通过试验直接测定的，它是土的物理性质中三个基本指标之一。测定土的比重随土的粒经大小不同可采用不同的试验方法，分别介绍如下：一、比重瓶法（一）适用范围本试验法适用于粒径小于5mm的土。（二）仪器设备1、比重瓶：容量100（或50）mL。 2、天平：称量200g，感量0.001g。 3、恒温水槽：灵敏度 。 4、砂浴。 5、真空抽气设备。 6、温度计：刻度为050 ，分度值为0.5。 7、其它：如烘箱、蒸馏水、中性液体(如煤油）、孔径2mm及5mm筛、漏斗、滴管等。（三）比重瓶校正 1、将比重瓶洗净、烘干，称比重瓶质量，准确至0.001g。 2、将煮沸经冷却的纯水注入比重瓶。对长颈比重瓶注水至刻度处，对短颈比重瓶应注满纯水，塞紧瓶塞，多余水分自瓶塞毛细管中溢出。调节恒温水槽至5或10 ，然后将比重瓶放入恒温水槽内，直至瓶内水温稳定。取出比重瓶，擦干外壁，称瓶、水总质量，准确至0.001g。3、以5级差，调节恒温水槽的水温，逐级测定不同温度下的比重瓶、水总质量，至达到本地区最高自然气温为止。每个温度时均应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.002g，取两次测值的平均值绘制温度与瓶、水总质量的关系曲线。（四）试验步骤 1、将比重瓶烘干，将15g烘干土装入100mL比重瓶内(若用50mL比重瓶，装烘干土约12g)，称量。2、为排除土中空气，将已装有干土的比重瓶，注蒸馏水至瓶的一半处，摇动比重瓶，并将瓶在砂浴中煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及低液限粘土应不少于30min，高液限粘土应不少于1h，使士粒分散。注意沸腾后调节砂浴温度，不使土液溢出瓶外。 3、如系长颈比重瓶，用滴管调整液面恰至刻度(以弯液面下缘为准)，擦干瓶外及瓶内壁刻度以上部分的水，称瓶、水、土总质量。如系短颈比重瓶，将纯水注满，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水分擦干后，称瓶、水、土总质量，称量后立即测出瓶内水的温度，准确至0.5。4、根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶水总质量。如比重瓶体积事先未经温度校正，则立即倾去悬液，洗净比重瓶，注入事先煮沸过且与试验时同温度的蒸馏水至同一体积刻度处，短颈比重瓶则注水至满，按本试验第3步骤调整液面后，将瓶外水分擦干，称瓶、水总质量。 5、如系砂土，煮沸时砂粒易跳出，允许用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气，其余步骤与以上步骤相同。6、对含有某一定量的可溶盐、不亲性胶体或有机质的土，必须用中性液体(如煤油)测定，并用真空抽气法排除土中气体。真空压力表读数宜为100kPa，抽气时间12h(直至悬液内元气泡为止)，其余步骤同上。 7、本试验称量应准确至0.001g（五）结果整理1、用蒸馏水测定时，按下式计算比重： Gsms （m1+ms-m2） GW t式中：Gs土的比重； ms干土质量，g； m1瓶、水总质量，g； m2瓶、水、土总质量，g； Gwtt时蒸馏水的比重，准确至0.001。2、用中性液体测定时，按下式计算比重： Gsms （m1+ms-m2） Gk t 式中：m1瓶、中性液体总质量，g； m2瓶、中性液体、土总质量，g； Gktt时中性液体的比重（应实测），准确至0.001。（六）精度和允许差本试验必须进行二次平行测定，取其算术平均值，以两位小数表示，其平行差值不得大于0.02。（七）注意： 1、尽量用100mL的比重瓶，不要用50mL的； 2、一般用烘干土，也可用风干或天然含水率的土样； 3、有机质含量小于5时，用纯水测定。有机质含量大于或等于5时，用中性液体测定；4、除砂土外，用纯水测定时，用煮沸排气法。用中性液体测定时，用真空排气法； 5、煮沸时要用可调节温度的电炉或其它炉； 6、为防止煮沸时土液外溢，可在瓶塞上套一小段塑料管或胶管； 7、要及时测量纯水和土液的温度。二 浮力法1、目的和适用范围 目的是测定土颗粒的比重。适用于粒径大于或等于5mm的土，且其中粒径大于或等于20mm的土质量应小于总土质量的10%。试验原理 通过测定试样完全浸没在水中时的浮力质量确定其表观体积，进而确定其表观比重（即视比重）。试验步骤（1）取代表性试样5001000g(ms)。彻底冲洗试样,直至颗粒表面无尘土和其他污物。（2）称烧杯和杯中水的质量m1,将金属网篮缓缓浸没于水中,再称烧杯、杯中水和悬没于水中的金属网篮的总质量,并立即测量容器内水的温度,准确至0.5。计算出悬没于水中的金属网篮的浮力质量问。（3）将试样浸在水中一昼夜取出,立即放入金属网篮,缓缓浸没于水中,并在水中摇晃,至无气泡逸出时为止。（4）称烧杯、杯中水和悬没于水中的金