土工测试技术试验课件

《土工测试技术》实验《土工测试技术》1课程简介《土工测试技术》是土木工程专业岩土工程方向的专业课。我国地域辽阔，自然地理环境复杂多样，土的工程性质也千变万化，随着工程建设发展，需要对土的工程性质更全面更深入地研究，因此如何通过有效的土工实验技术正确的测定土的工程性质指标，对各类工程建设项目至关重要，是岩土工程勘察中重要内容。通过本课程的学习使学生掌握常用的土工测试方法和理论，了解土体物理力学性质指标的工程应用，学会编制实验方案和实验数据整理的方法，增强学生实践动手能力和综合分析能力，培养学生认真工作习惯。课程简介2目录实验一含水率实验实验二密度实验实验三比重实验实验四颗粒分析实验实验五界限含水量实验实验六相对密度实验实验七天然休止角·目录

·目录·目录·目录·目录·实验八渗透实验实验九击实实验实验十固结（压缩）实验实验十一直接剪切实验实验十二无侧限抗压强度实验实验十三三轴剪切实验目录实验一含水率实验·目录·目3实验一含水率实验·实验一含水率实验·一、实验目的测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度及其它物理性质指标不可缺少的一个基本指标。二、实验原理土样含水率是指土样在105℃至110℃的温度下烘干至恒重拾所失去的水分质量与烘干土质量的比值，用百分数表示。即：（1-1）式中w—含水率'﹪;m1—称量盒加湿土质量(g);m2—称量盒加干土质量(g);m0—称量盒质量(g);

实验一含水率实验·实验一含水率实验·一、实验目的4实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法

1、烘干法1）仪器设备（1）恒温烘箱；（2）分析天平感量0.01g；（3）附属设备、称量盆（铝盒）、干燥器、温度计等。2）操作步骤（1）从土样中选取具有代表性的试样15～30g（对于砾类土，取100g以上试样），放在称量盒中，立即盖好盒盖，称盒加湿土质量m1，准确至0.01g。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法1、5实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法

2）操作步骤（2）打开盒盖，将盒放入烘箱中在温度105℃～110℃下烘至恒重；对于有机质含量超过5%的有机质土和有机土，或含石膏和硫酸盐矿物的土采用65℃～70℃温度，将土烘干至恒量。一般砂土约需1～2小时，粉土、粉质粘土约需6～8小时，粘土约需10小时，有机土约需48小时以上，然后取出放在干燥器内冷却至室温。（3）将盒从干燥器内取出，盖好盒盖，称盒加干土质量，准确至0.01g。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法6实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法3）实验成果整理含水率计算见式(1-1)。含水率实验应进行两次平行实验，当两次测定含水率的差值在允许的范围内时，取两个测值的算术平均值作为该土样的含水率。当含水率小于40%时，允许的平行测定差值不大于1%；当含水率≥40%时，允许的平行测定差值不大于2%。4）注意事项（1）使用称量盒前，应先检查盒盖与盒底号码是否一致，发现不一致时应另相符者进行称量；（2）烘干土从烘箱内取出时，切勿外露在空气中，以免干土吸收水蒸气。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法7实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法2、酒精燃烧法酒精燃烧法是将土试样和酒精拌合，点燃酒精，随着酒精的燃烧使试样中水分蒸发的方法。该方法简易快速，适用于测定无机的细粒土含水率，尤其现场没有烘箱或土样较少的情况。酒精燃烧法实验同样应进行两个试样平行测定，允许平行差值与烘干法相同，含水率计算见式(1-1)。操作步骤从略。注意事项：①应采用滴管加酒精，酒精瓶用后应随时加盖，远离称量盒。②燃烧的称量盒应放在瓷盘内。③第二次加酒精于土中时，应等火焰完全熄灭后进行。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法2、酒8实验一含水率实验·实验一含水率实验·四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。五、思考题1、为什么有机质土应采用较低温度烘干？2、酒精燃烧法适用范围？实验一含水率实验·实验一含水率实验·四、实验报告要求9实验二密度实验·实验二密度实验·一、实验目的土的密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一。土的密度反映了土的疏密程度，是计算土的其它物理性质指标的依据，也是填土压实施工密实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的湿密度ρ，除此以外还有土的干密度ρd

、土的饱和密度ρsat和土的有效密度ρ’。

二、实验方法及原理密度实验方法有环刀法、蜡封法、灌砂法和灌水法等。对于细粒原状土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可采用蜡封法；对于现场粗粒土，可采用灌水法或灌砂法。实验二密度实验·实验二密度实验·一、实验目的土10实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理

1、环刀法1）仪器设备（1）环刀；（2）分析天平，感量0.01g；（3）修土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。2）操作步骤（1）按工程需要取原状土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。（2）将环刀的刀口向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，将两端余土削去修平，并及时在两端盖上平滑的圆玻璃片。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理11实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理2）操作步骤（3）擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0.01g

。3）实验成果整理计算土的密度（2-1）式中ρ—密度(g/cm3),准确至0.01(g/cm3);m—土的质量(g);V—环刀的体积(cm3);m1—环刀加土的质量(g);m0—环刀质量(g)。

密度实验应进行平行实验，当平行实验的差值≤0.03g/cm3,取其两次测值的算术平均值。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理212实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理

2、蜡封法1）仪器设备（1）熔蜡加热器；机械式天平；（2）削土刀；蜡；温度计；烧杯；细线；针等。2）操作步骤（1）从原状土样中切取体积不小于30cm3的代表性试样，清除表面浮土及尖锐棱角，用细线系上，称试样质量，准确至0.01g

。（2）持线将试样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，检查试样表面的蜡膜，当有气泡时应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封试样质量，准确至0.01g

。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理13实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理2）操作步骤（3）将蜡封试样挂在天平的一端，浸没于盛有纯水的烧杯中，称蜡封试样在纯水的质量，并测定纯水的温度。（4）取出试样，揩干拉面上的水分，再称量蜡封试样质量。当浸水后试样质量增加时，应另取试样重做实验。

3）计算试样的密度（2-2）式中mn—蜡封试样质量(g);mnw—蜡封试样质量(g);ρwT—纯水在T℃时的密度(g/cm3);ρn—蜡的密度(g/cm3)。

实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理14实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理

3、灌水法1）仪器设备（1）储水筒：直径均匀，并具有刻度即出水管；（2）台秤：称量50㎏，最小分度值10g；（3）其他设备：铁镐、铁铲、水平尺、塑料薄膜袋等。2）操作步骤（从略）3）实验成果整理试坑的体积VP=（H1-H2）×Aw–V0试样的密度ρ=mp/VP

式中H1—储水筒内初始水位高度(cm);H2—储水筒内注水终了水位高度(cm);Aw—储水筒内断面积(cm2);V0—套环体积(cm3)。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理15实验二密度实验·实验二密度实验·三、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。四、思考题1、为什么说灌水法比灌沙法测量密度的精度高？实验二密度实验·实验二密度实验·三、实验报告要求16实验三比重实验·实验三比重实验·一、实验目的土的比重是指土在温度105℃～110℃下烘至恒重时的质量与土粒同体积4℃时纯水质量的比值。土的比重也称土粒相对密度，土的比重主要取决于土的矿物成分，是土的基本物理性质指标之一。测定土的比重，可为土的孔隙比、饱和度计算及颗粒分析密度计实验、压缩实验等提供必需的数据。

实验三比重实验·实验三比重实验·一、实验目的土17实验三比重实验·实验三比重实验·二、实验方法及原理按照土粒粒径的不同，土的比重实验可分为比重瓶法、浮称法或虹吸筒法。对于粒径小于5mm的土，应采用比重瓶法；对于粒径大于等于5mm的土，且其中粒径大于20mm颗粒小于总质量的10％时，采用浮环法.对于粒径大于等于5mm的土，且其中粒径大于20mm颗粒大于总质量的10％时，采用虹吸同法。对于小于、等于和大于5mm土颗粒组成的土，则应分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法测定，并取其加权平均值作为该土的比重。排除土中空气可用煮沸法和真空抽气法两种方法，当土样内有机质含量超过10%时必须用真空抽气法测定。实验三比重实验·实验三比重实验·二、实验方法及原理18实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理

1、比重瓶法比重瓶法的实验原理是有称好质量的干土放入装满纯水的比重瓶前后质量差异，计算出土粒的体积，进一步计算出土的比重。用纯水测定时，按下式计算比重：

（3-1）式中Gs——土的比重;m1—瓶土质量(g);m2—瓶水质量(g);m3—瓶、水、土质量(g);m0—比重瓶质量(g);GWT—T℃时纯水的比重，准确至0.001。实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理19实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理1）仪器设备（1）比重瓶、天平、温度计、恒温水槽、砂浴；（2）烘箱、牛角匙、玻璃漏斗、滴管、真空抽气设备。2）操作步骤（1）将比重瓶烘干，称烘干试样15g（当用50L的比重瓶时，称烘干试样10g）装入比重瓶，称试样和瓶的总质量，准确至0.001g

。（2）向比重瓶内注纯水，使土和水约占容积的1/3左右。摇动比重瓶，并放在砂浴上煮沸，砂土大于30min，粘性土、粉土大于1h。沸腾后应调节砂浴温度。对含有可溶盐和亲水性胶体的土用中性液体代替纯水，用真空抽气排气。真空表读数宜接近一个大气负压值，抽气时间不得少于1h

。实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理120实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理（3）将煮沸经冷却的纯水注入比重瓶。当用长颈比重瓶时注纯水至刻度处；当用短颈比重瓶时应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水分自瓶塞毛细管中溢出并使瓶内无气泡。将比重瓶置于恒温水槽内至温度稳定，且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g；并应测定瓶内的水温，准确至0.5℃

。（4）从关系曲线中查得各实验温度下的瓶、水总质量m3，关系曲线见图3-1。如果无此曲线，则立即倾去悬液，洗净比重瓶，注入与实验同温度的纯水至相同刻度处，并把瓶塞塞紧，多余的水分从瓶塞的毛细管中溢出，擦去小孔上的比重瓶外的水，称量瓶、水总质量，准确至0.001g

。实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理21实验三密度实验·实验三密度实验·3）实验数据整理按式（3-1）计算土的比重。比重瓶法实验应进行平行实验，平行差值不得大于0.02，取其算术平均值。三、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。四、思考题1、比重实验的关键是测量哪个值？2、哪些因素容易导致比重实验误差？实验三密度实验·实验三密度实验·3）实验数据整理三、22实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·一、实验目的天然土是由大小颗粒所组成的，土粒的粒径从细到粗变化时，土的性质也随之发生变化。工程上常把粒径大小且性质相近的一定范围的土粒划为一组，称为粒组。图利大及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对百分含量来表示，称为土的颗粒级配。颗粒分析实验的目的是测定土中各种粒组所占该土总质量的百分数，以便了解土粒组成情况，并作为砂类土分类的依据以及供给土工构筑物选料之用。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·一、实验目23实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·二、实验方法颗粒分析实验可分为筛析法和沉降分析法，其中沉降分析法分为密度计法、移液管法等对于粒径大于0.075mm的土可联合使用筛分法与密度计法。筛析法在建筑材料实验中已做过，因此本课程实验不再重复。以下仅介绍密度计（又称比重计）分析法。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·二、实验方24实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步骤（1）宜采用风干土试样。当试样中易溶盐含量大于0.5%时，应洗盐。易溶盐含量的检验方法可用电导法或目测法。（2）取代表性风干试样200～300g，放入瓷体内，用橡皮头研棒研散，然后过0.075mm筛，如土中含有大于0.075mm的颗粒，则需求出占试样总质量的百分数，如数量多，则还要用筛分法进行大于0.075mm的颗粒分析。（3）测定风干试样的含水率，并根据风干试样的含水率，称取一定数量的试样（称量准确至0.01g）;风干试样质量为：ms=30g，作为分析之用。当采用天然含水率为w的土样作为试样时，所需的天然含水量的土质量为m=ms(1+0.01w)

。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步25实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步骤（4）在盛有试样的三角烧瓶中，注入纯水，使悬液体积约200ml，将瓶稍加摇荡后，放在煮沸设备上，进行煮沸。从沸腾时开始记时，沸煮1小时左右，冷却至室温。（5）试样冷却后，倒入1000ml量筒，将烧杯中土洗净并全部倒入量筒中后，加入10ml的4%的六偏磷酸钠溶液，然后加纯水至1000ml。（6）准备好秒表、记录纸等，用搅拌器在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌1分钟（约上下30次），使悬液均匀分布。在取出搅拌器的同时，立即开动秒表，将密度计小心放回悬液中，测定经0.5、1、2、5、15、30、60、120、1440分钟时的密度计读数。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步26实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步骤（7）密度计读数均以弯液面顶为准。每次读数前均应在规定读数时间前10～20秒，将密度计放入悬液中，并注意密度计浮泡应保持在量筒中心线附近，不得贴近筒壁，取出或放入密度计时勿扰动悬液。每次取出后均应放入盛有纯水的量筒中，并测定密度计清水读数。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步27实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·五、思考题1、密度计法的理论依据是什么？2、哪些因素容易导致颗粒分析实验误差？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·五、思考题28实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实验目的测定土的液限含水率，可用以计算土的塑性指数和液性指数，并作为粘性土分类以及估算地基土承载力等的一个依据。

二、实验方法液限实验有电动落锥式、手提落锥式、联合测定法和手摇落碟式等实验方法。现介绍手摇落锥法和摇落碟法。（一）液限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实29实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实验数据整理计算土的液限（%）

式中

m1——湿土加称量盒质量(g);m2—干土加称量盒质量(g)m0—称量盒质量(g)

。实验需进行2次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值一般不得大于2%。（一）液限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实30实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实验目的测定土的塑限，并与液限实验和含水率实验结合，可用来计算土的塑性指数和液性指数，并作为粘性土的分类以及估算地基土承载力的一个依据。

二、实验方法土的塑限实验采用滚搓法。（一）塑限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实31实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实验数据整理计算土的塑限（%）

式中

m1——湿土加称量盒质量(g);m2—干土加称量盒质量(g)m0—称量盒质量(g)

。实验需进行2次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值一般不得大于2%。（一）塑限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实32实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·五、思考题1、锥式液限仪法和碟式液限仪法哪个更合理？2、液、塑限联合测定仪法有何优点？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·五、思33实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·一、实验目的相对密实度实验的目的就是得到砂土的最大干密度、最小干密度（或最大孔隙比、最小孔隙比）

。

二、实验方法本实验方法适用于粒径不大于5mm的土，且粒径2～5mm的试样质量不大于试样总质量的15%。砂土的最小干密度实验采用漏斗法和量筒法；砂土的最大干密度实验采用振动锤击法。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·一、实验目34实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内容

1、最小干密度（最大孔隙比）实验1）实验仪器设备（1）量筒、长颈漏斗、锥形塞、砂面拂平器、称重设备，感量1g等。

2）操作步骤（1）将锥形塞杆自长颈漏斗下口穿入，并向上提起，使锥底堵住漏斗管口，一并放入1000cm3的量筒内，使其下端与量筒底接触。取烘干代表性土样约700～800g拌匀、疏松地注入漏斗。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内35实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（2）试样应均匀缓慢地通过长颈漏斗漏入量筒，边注边调节管口高度，转动塞杆，使锥体略离开管口，使试样落高为10～20mm，使试样缓慢且均匀分布地落入量筒中。待试样全部落入量筒后，用砂面拂平器将试样拂平，测记试样体积，估读至5cm3

。（3）称量筒+试样质量m1，量筒质量m0，计算出试样质量md=m1-m0。（4）实验平行进行两次，干密度平行差在0.02g/cm3范围内时，取算术平均值作为土样的，计算出最大孔隙比。当平行差过大时，重新进行实验并查出原因。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（2）试样36实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（5）最小干密度实验还可以用量筒法测试，操作步骤为：取代表性土样200-300g称量精确干土质量md后到入量筒，用橡皮板堵住量筒口，将量筒倒置，缓缓地转动量筒内的试样，并回到原来的位置，重复数次，记下试样在量筒内的最大体积Vmax，精确至5cm3

。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（5）最小37实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内容

2、最大干密度（最小孔隙比）实验1）实验仪器设备（1）金属容量（量筒）、振动叉、击锤等。

2）操作步骤（1）取烘干的代表性土样4kg，分成两份备用。（2）将试样分三次倒入容器内分层振击，每层试样宜为圆筒容积的1/3。试样倒入圆筒后，用振动叉以往返150～200次/分钟的速度敲打容器两侧，同时用击锤在试样表面以30～60次/分钟的速度捶击，直至试样体积不变为止（一般振击5～10min）。如此完成第二层、第三层。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内38实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（3）取下护筒，刮平试样，称量筒和试样总质量，计算出试样质量。（4）实验平行进行两次，当平行差小于0.03g/cm3时，取算术平均值作为实验结果，否则，重新进行实验并查出产生过大误差的原因。四、注意事项1、应进行平行实验，干密度平行差在0.02g/cm3范围内时，取算术平均值。当平行差过大时，重新进行实验并查出原因。2、实验过程中注意安全，小心砸伤手指。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（3）取下39实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·六、思考题1、相对密度实验的主要影响因素有哪些？五、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·六、思考题40实验七天然休止角实验·实验七

天然休止角实验·一、实验目的实验天然休止角（或称坡度角）是指无凝聚土在天然堆积时，坡面与水平面所成的最大倾斜角，相当于凝聚土在松散状态时的内摩擦角。可用于粗略地估计砂、砾土的内摩擦角。实验目的测定砂土天然休止角。

二、实验方法天然坡度角实验适用于不含粘性土或粉土的砂土或纯砂砾土。无粘性土天然休止角室内实验常用圆盘法测定。实验七天然休止角实验·实验七天然休止角实验·一、实41实验七天然休止角实验·实验七

天然休止角实验·三、实验设备

圆盘法天然坡度角测定装置见图7-1，图中的圆盘直径分两种：直径为10cm的通用于粒径小于2mm的无凝聚性土；直径为20cm适用于粒径小于5mm的无凝聚性土。

图7-1圆盘式天然坡度角测定仪1-底盘；2-圆盘；3-铁杆；4-制动器；5-水平螺丝实验七天然休止角实验·实验七天然休止角实验·三、实42实验七天然休止角实验·实验七

天然休止角实验·四、实验步骤

（1）选取代表性充分风干的试样若干千克，将圆盘放在底盘中央，用勺将试样小心地沿圆盘杆四周倾倒，直至圆锥土体外缘盖满圆盘为止。勺离试样表面应始终保持1cm左右。（2）缓慢地提起圆盘，直至离开底盆内的试样。（3）测试样锥顶与圆盘杆接触处的刻度（即锥体的高度），计算干燥状态的天然坡角。（4）测水下状态的天然坡度角时，将盛满土样的圆盘全部浸入水中后，待充分饱和后，缓慢提起圆盘直至锥顶露出水面1cm左右。计算水下状态的天然坡度角。实验七天然休止角实验·实验七天然休止角实验·四、实43实验七天然休止角实验·实验七

天然休止角实验·六、思考题1、天然休止角实验的主要影响因素有哪些？2、干燥状态下与水下状态下的砂土的天然休止角有何区别？五、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验七天然休止角实验·实验七天然休止角实验·六、思44实验八渗透实验·实验八渗透实验·一、实验目的测定土的渗透系数k。由土的渗透系数评价土的渗透性大小，计算基坑降水、水工建筑物渗流量等。

二、实验方法室内渗透实验分为常水头实验和变水头渗透实验。常水头实验装置用来测定渗透系数k比较大的无凝聚性土的渗透系数；变水头渗透实验装置用来测定渗透系数k较小的凝聚性土的渗透系数。实验八渗透实验·实验八渗透实验·一、实验目的45实验八渗透实验·实验八渗透实验·三、实验内容1）仪器设备（1）改进南55型渗透仪见图7-2，试样高L=4cm，试样横截面积A=30cm2；（2）辅助设备：供水瓶、变水头管、切土器、秒表、温度计、削土刀、凡士林等。2）实验数据整理（1）由变水头管内断面积a、试样截面积A、试样高度L、每次实验记录的（t1i，h1i）、（t2i，h2i）代入下式（7-4）计算出水温T℃时渗透系数kTi。由kTi代入公式（7-3）计算平均渗透系数kT。

实验八渗透实验·实验八渗透实验·三、实验内容146实验八渗透实验·实验八渗透实验·1．测压管2.试样和容器3.供水瓶4.接水源5.止水夹6.排气管7.出水口图7-2变水头实验装置实验八渗透实验·实验八渗透实验·1．测压管473）室内变水头渗透实验计算出水温T

oC时渗透系数kTi实验八渗透实验·实验八渗透实验·4）20℃时的渗透系数k20由kT代入下式计算出20℃时的渗透系数k20（7-4）3）计算渗透系数平均值2）计算出水温T

oC时渗透系数kTi（7-2）（7-3）3）室内变水头渗透实验实验八渗透实验·实验八渗透48实验八渗透实验·实验八渗透实验·五、思考题1、为什么渗透实验中，土的渗透系数随时间变化？2、为什么要将渗透系数换算成20℃时的标准渗透系数？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验八渗透实验·实验八渗透实验·五、思考题49实验九击实实验·实验九击实实验·一、实验目的在标准击实方法下测定土的最大干密度和最优含水率，是控制路堤、土坝或填土地基等密实度的重要指标。

二、实验设备1.击实仪2.天平（感量0.01g）；3.台秤（称量10kg，感量1g）；4.筛（孔径5mm）；5.其他（喷雾器、盛土容器、修土刀及碎土设备等）。实验九击实实验·实验九击实实验·一、实验目的50实验九击实实验·实验九击实实验·三、实验内容1.计算干密度3.计算饱和含水率2.绘制干密度与含水率的关系曲线实验九击实实验·实验九击实实验·三、实验内容1.51实验九击实实验·实验九击实实验·五、思考题1、击实实验中击实能量对实验结果有何影响？2、为什么粘性土的密实度会随含水率变化？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验九击实实验·实验九击实实验·五、思考题52实验十固结（压缩）实验

·实验十固结（压缩）实验·一、实验目的土的固结实验可测定土的压缩系数a、压缩模量Es、体积压缩系数mv、压缩指数Cc、回弹指数Cs、竖向固结系数Cv、水平向固结系数Ch以及先期固结压力Pc

。

二、实验方法标准固结实验法，以24小时作为固结稳定条件。砂性土固结时间为1小时，粘性土固结时间宜用2小时，然后施加下一级荷重。最后一级荷重延长至24小时，并以等比例综合固结度进行修正。先期固结压力实验的最后一级荷重，应大于估算先期固结压力或自重压力的五倍以上。实验十固结（压缩）实验·实验十固结（压缩）实验·53实验十固结（压缩）实验

·实验十固结（压缩）实验·三、实验内容与资料整理实验十固结（压缩）实验·实验十固结（压缩）实验·54实验十固结（压缩）实验

·实验十固结（压缩）实验·实验十固结（压缩）实验·实验十固结（压缩）实验·55实验十固结（压缩）实验

·实验十固结（压缩）实验·五、思考题1、土的压缩与土的固结有何区别联系？2、土的压缩性受哪些因素影响？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验十固结（压缩）实验·实验十固结（压缩）实验·56实验十一直接剪切实验·实验十一直接剪切实验·一、实验目的直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，可提供地基强度计算和稳定分析所需的土的抗剪强度参数，内摩擦角φ和粘聚力c。二、实验方法直接剪切实验一般可分为慢剪、固结快剪和快剪法三种实验方法。三、实验内容计算每一试件的抗剪强度：实验十一直接剪切实验·实验十一直接剪切实验·一、实57实验十一直接剪切实验·实验十一直接剪切实验·四、注意要点1.快剪法和固结快剪法适用于渗透系数小于10-6cm/s的粘性土，它们的不同是，在快剪法中，当垂直压力施加以后，立即进行水平向剪切；2.快剪法和固结快剪法取峰值为破坏点，若没有峰值，则取剪切位移4mm为破坏点；3.快剪法最大垂直压力应控制在土体自重压力左右，结构扰动的土样不宜进行。实验十一直接剪切实验·实验十一直接剪切实验·四、注58实验十一直接剪切实验·实验十一直接剪切实验·五、思考题1、直接剪切实验结果受哪些因素影响？2、剪切破坏面上的剪应力实际分布情况如何？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验十一直接剪切实验·实验十一直接剪切实验·五、思59实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度实验·一、实验目的无侧限抗压强度，是指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限强度。用无侧限抗压强度来确定天然地基的强度参数和灵敏度。土的灵敏度是指原状土的无侧限抗压强度与重塑后的无侧限抗压强度之比值。无侧限抗压强度实验在一般情况下适用于粘性土类。

二、实验方法无侧限抗压强度实验采用应变控制式实验方法。实验仪器是无侧限抗压实验仪，如下图示。实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度60实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度实验·1-量力环;2-量表;3-上加压板;4-试样;5-下加压板;6-螺杆;7-加压框架;；8-手柄图17应变控制式无侧限压缩仪实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度61实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度实验·三、实验数据整理3.按下式计算实验过程中试样平均断面积（cm2）：2.按下式计算试样的轴向应变：1.按下式计算试件的平均直径实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度62实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度实验·三、实验数据整理6.按下式计算灵敏度：5.绘制应力应变曲线4.按下式计算轴向应力：7.按下式计算强度参数：当试样为粘性土时，根据量测滑动面与平面的夹角α可以按下式计算土的粘聚力c和内摩擦角φ。实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度63实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度实验·五、思考题1、无侧限抗压实验结果受哪些因素影响？2、试样破坏时破坏面形态如何？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验十二无侧限抗压强度实验·实验十二无侧限抗压强度64实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·一、实验目的本实验目的为提供地基土的天然强度参数。

二、计算与绘制曲线（1）按下式计算孔隙水压力系数：不固结不排水三轴实验（UU实验）（2）按下式计算轴向应变和剪切过程中平均断面积：实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·一65实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二、计算与绘制曲线（3）按下式计算主应力差：不固结不排水三轴实验（UU实验）（4）绘制应力-应变曲线及摩尔包络线不固结不排水剪强度包线实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二66实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·一、实验目的绘制应力～应变曲线应力路径图及摩尔包线

。

二、计算与绘制曲线（1）按下式计算孔隙水压力系数固结不排水实验法（CU）实验实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·一67实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二、计算与绘制曲线（2）按下式计算试样固结后的高度和面积：固结不排水实验法（CU）实验（3）按下式计算剪切过程中平均断面积和应变值：实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二68实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二、计算与绘制曲线（4）按下式计算主应力差：固结不排水实验法（CU）实验（5）按下式计算破坏时有效主应力：实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二69实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二、计算与绘制曲线（6）绘制应力～应变曲线应力路径图及摩尔包线：固结不排水实验法（CU）实验主应力差与轴向应变关系曲线孔隙压力与轴向应变关系曲线实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二70实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二、计算与绘制曲线（6）绘制应力～应变曲线应力路径图及摩尔包线：固结不排水实验法（CU）实验应力路径图固结不排水剪强度包线实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二71实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·一、实验目的固结排水剪亦称固结慢剪，土体在固结压力和剪应力的作用下不存在孔隙水压力的变化，或者说试件在有效应力条件达到破坏。排水剪实验对于砂性土或粉质土，由于渗透性较大，故可采用土样上端排水下端检测孔隙水压力是否在增长，从而调整剪切速率，对于渗透性较小的粘性土类土则采用土样两端排水，剪切速率可采用每分钟应变0.003%～0.012%，或按下式估算剪切速率。固结排水实验法（CD实验）实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·一72实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二、CD实验资料整理（1）剪切过程中主应力差的计算固结排水实验法（CD实验）（2）按绘制摩尔强度包线实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·二73实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·五、思考题1、为什么三轴前切实验是较完备的抗剪强度测试方法？2、试样破坏时破坏面形态如何？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验十三三轴剪切实验·实验十三三轴剪切实验·五74结束结束75《土工测试技术》实验《土工测试技术》76课程简介《土工测试技术》是土木工程专业岩土工程方向的专业课。我国地域辽阔，自然地理环境复杂多样，土的工程性质也千变万化，随着工程建设发展，需要对土的工程性质更全面更深入地研究，因此如何通过有效的土工实验技术正确的测定土的工程性质指标，对各类工程建设项目至关重要，是岩土工程勘察中重要内容。通过本课程的学习使学生掌握常用的土工测试方法和理论，了解土体物理力学性质指标的工程应用，学会编制实验方案和实验数据整理的方法，增强学生实践动手能力和综合分析能力，培养学生认真工作习惯。课程简介77目录实验一含水率实验实验二密度实验实验三比重实验实验四颗粒分析实验实验五界限含水量实验实验六相对密度实验实验七天然休止角·目录

·目录·目录·目录·目录·实验八渗透实验实验九击实实验实验十固结（压缩）实验实验十一直接剪切实验实验十二无侧限抗压强度实验实验十三三轴剪切实验目录实验一含水率实验·目录·目78实验一含水率实验·实验一含水率实验·一、实验目的测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度及其它物理性质指标不可缺少的一个基本指标。二、实验原理土样含水率是指土样在105℃至110℃的温度下烘干至恒重拾所失去的水分质量与烘干土质量的比值，用百分数表示。即：（1-1）式中w—含水率'﹪;m1—称量盒加湿土质量(g);m2—称量盒加干土质量(g);m0—称量盒质量(g);

实验一含水率实验·实验一含水率实验·一、实验目的79实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法

1、烘干法1）仪器设备（1）恒温烘箱；（2）分析天平感量0.01g；（3）附属设备、称量盆（铝盒）、干燥器、温度计等。2）操作步骤（1）从土样中选取具有代表性的试样15～30g（对于砾类土，取100g以上试样），放在称量盒中，立即盖好盒盖，称盒加湿土质量m1，准确至0.01g。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法1、80实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法

2）操作步骤（2）打开盒盖，将盒放入烘箱中在温度105℃～110℃下烘至恒重；对于有机质含量超过5%的有机质土和有机土，或含石膏和硫酸盐矿物的土采用65℃～70℃温度，将土烘干至恒量。一般砂土约需1～2小时，粉土、粉质粘土约需6～8小时，粘土约需10小时，有机土约需48小时以上，然后取出放在干燥器内冷却至室温。（3）将盒从干燥器内取出，盖好盒盖，称盒加干土质量，准确至0.01g。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法81实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法3）实验成果整理含水率计算见式(1-1)。含水率实验应进行两次平行实验，当两次测定含水率的差值在允许的范围内时，取两个测值的算术平均值作为该土样的含水率。当含水率小于40%时，允许的平行测定差值不大于1%；当含水率≥40%时，允许的平行测定差值不大于2%。4）注意事项（1）使用称量盒前，应先检查盒盖与盒底号码是否一致，发现不一致时应另相符者进行称量；（2）烘干土从烘箱内取出时，切勿外露在空气中，以免干土吸收水蒸气。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法82实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法2、酒精燃烧法酒精燃烧法是将土试样和酒精拌合，点燃酒精，随着酒精的燃烧使试样中水分蒸发的方法。该方法简易快速，适用于测定无机的细粒土含水率，尤其现场没有烘箱或土样较少的情况。酒精燃烧法实验同样应进行两个试样平行测定，允许平行差值与烘干法相同，含水率计算见式(1-1)。操作步骤从略。注意事项：①应采用滴管加酒精，酒精瓶用后应随时加盖，远离称量盒。②燃烧的称量盒应放在瓷盘内。③第二次加酒精于土中时，应等火焰完全熄灭后进行。实验一含水率实验·实验一含水率实验·三、实验方法2、酒83实验一含水率实验·实验一含水率实验·四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。五、思考题1、为什么有机质土应采用较低温度烘干？2、酒精燃烧法适用范围？实验一含水率实验·实验一含水率实验·四、实验报告要求84实验二密度实验·实验二密度实验·一、实验目的土的密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一。土的密度反映了土的疏密程度，是计算土的其它物理性质指标的依据，也是填土压实施工密实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的湿密度ρ，除此以外还有土的干密度ρd

、土的饱和密度ρsat和土的有效密度ρ’。

二、实验方法及原理密度实验方法有环刀法、蜡封法、灌砂法和灌水法等。对于细粒原状土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可采用蜡封法；对于现场粗粒土，可采用灌水法或灌砂法。实验二密度实验·实验二密度实验·一、实验目的土85实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理

1、环刀法1）仪器设备（1）环刀；（2）分析天平，感量0.01g；（3）修土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。2）操作步骤（1）按工程需要取原状土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。（2）将环刀的刀口向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，将两端余土削去修平，并及时在两端盖上平滑的圆玻璃片。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理86实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理2）操作步骤（3）擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0.01g

。3）实验成果整理计算土的密度（2-1）式中ρ—密度(g/cm3),准确至0.01(g/cm3);m—土的质量(g);V—环刀的体积(cm3);m1—环刀加土的质量(g);m0—环刀质量(g)。

密度实验应进行平行实验，当平行实验的差值≤0.03g/cm3,取其两次测值的算术平均值。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理287实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理

2、蜡封法1）仪器设备（1）熔蜡加热器；机械式天平；（2）削土刀；蜡；温度计；烧杯；细线；针等。2）操作步骤（1）从原状土样中切取体积不小于30cm3的代表性试样，清除表面浮土及尖锐棱角，用细线系上，称试样质量，准确至0.01g

。（2）持线将试样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，检查试样表面的蜡膜，当有气泡时应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封试样质量，准确至0.01g

。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理88实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理2）操作步骤（3）将蜡封试样挂在天平的一端，浸没于盛有纯水的烧杯中，称蜡封试样在纯水的质量，并测定纯水的温度。（4）取出试样，揩干拉面上的水分，再称量蜡封试样质量。当浸水后试样质量增加时，应另取试样重做实验。

3）计算试样的密度（2-2）式中mn—蜡封试样质量(g);mnw—蜡封试样质量(g);ρwT—纯水在T℃时的密度(g/cm3);ρn—蜡的密度(g/cm3)。

实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理89实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理

3、灌水法1）仪器设备（1）储水筒：直径均匀，并具有刻度即出水管；（2）台秤：称量50㎏，最小分度值10g；（3）其他设备：铁镐、铁铲、水平尺、塑料薄膜袋等。2）操作步骤（从略）3）实验成果整理试坑的体积VP=（H1-H2）×Aw–V0试样的密度ρ=mp/VP

式中H1—储水筒内初始水位高度(cm);H2—储水筒内注水终了水位高度(cm);Aw—储水筒内断面积(cm2);V0—套环体积(cm3)。实验二密度实验·实验二密度实验·二、实验方法及原理90实验二密度实验·实验二密度实验·三、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。四、思考题1、为什么说灌水法比灌沙法测量密度的精度高？实验二密度实验·实验二密度实验·三、实验报告要求91实验三比重实验·实验三比重实验·一、实验目的土的比重是指土在温度105℃～110℃下烘至恒重时的质量与土粒同体积4℃时纯水质量的比值。土的比重也称土粒相对密度，土的比重主要取决于土的矿物成分，是土的基本物理性质指标之一。测定土的比重，可为土的孔隙比、饱和度计算及颗粒分析密度计实验、压缩实验等提供必需的数据。

实验三比重实验·实验三比重实验·一、实验目的土92实验三比重实验·实验三比重实验·二、实验方法及原理按照土粒粒径的不同，土的比重实验可分为比重瓶法、浮称法或虹吸筒法。对于粒径小于5mm的土，应采用比重瓶法；对于粒径大于等于5mm的土，且其中粒径大于20mm颗粒小于总质量的10％时，采用浮环法.对于粒径大于等于5mm的土，且其中粒径大于20mm颗粒大于总质量的10％时，采用虹吸同法。对于小于、等于和大于5mm土颗粒组成的土，则应分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法测定，并取其加权平均值作为该土的比重。排除土中空气可用煮沸法和真空抽气法两种方法，当土样内有机质含量超过10%时必须用真空抽气法测定。实验三比重实验·实验三比重实验·二、实验方法及原理93实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理

1、比重瓶法比重瓶法的实验原理是有称好质量的干土放入装满纯水的比重瓶前后质量差异，计算出土粒的体积，进一步计算出土的比重。用纯水测定时，按下式计算比重：

（3-1）式中Gs——土的比重;m1—瓶土质量(g);m2—瓶水质量(g);m3—瓶、水、土质量(g);m0—比重瓶质量(g);GWT—T℃时纯水的比重，准确至0.001。实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理94实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理1）仪器设备（1）比重瓶、天平、温度计、恒温水槽、砂浴；（2）烘箱、牛角匙、玻璃漏斗、滴管、真空抽气设备。2）操作步骤（1）将比重瓶烘干，称烘干试样15g（当用50L的比重瓶时，称烘干试样10g）装入比重瓶，称试样和瓶的总质量，准确至0.001g

。（2）向比重瓶内注纯水，使土和水约占容积的1/3左右。摇动比重瓶，并放在砂浴上煮沸，砂土大于30min，粘性土、粉土大于1h。沸腾后应调节砂浴温度。对含有可溶盐和亲水性胶体的土用中性液体代替纯水，用真空抽气排气。真空表读数宜接近一个大气负压值，抽气时间不得少于1h

。实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理195实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理（3）将煮沸经冷却的纯水注入比重瓶。当用长颈比重瓶时注纯水至刻度处；当用短颈比重瓶时应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水分自瓶塞毛细管中溢出并使瓶内无气泡。将比重瓶置于恒温水槽内至温度稳定，且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g；并应测定瓶内的水温，准确至0.5℃

。（4）从关系曲线中查得各实验温度下的瓶、水总质量m3，关系曲线见图3-1。如果无此曲线，则立即倾去悬液，洗净比重瓶，注入与实验同温度的纯水至相同刻度处，并把瓶塞塞紧，多余的水分从瓶塞的毛细管中溢出，擦去小孔上的比重瓶外的水，称量瓶、水总质量，准确至0.001g

。实验三密度实验·实验三密度实验·二、实验方法及原理96实验三密度实验·实验三密度实验·3）实验数据整理按式（3-1）计算土的比重。比重瓶法实验应进行平行实验，平行差值不得大于0.02，取其算术平均值。三、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。四、思考题1、比重实验的关键是测量哪个值？2、哪些因素容易导致比重实验误差？实验三密度实验·实验三密度实验·3）实验数据整理三、97实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·一、实验目的天然土是由大小颗粒所组成的，土粒的粒径从细到粗变化时，土的性质也随之发生变化。工程上常把粒径大小且性质相近的一定范围的土粒划为一组，称为粒组。图利大及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对百分含量来表示，称为土的颗粒级配。颗粒分析实验的目的是测定土中各种粒组所占该土总质量的百分数，以便了解土粒组成情况，并作为砂类土分类的依据以及供给土工构筑物选料之用。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·一、实验目98实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·二、实验方法颗粒分析实验可分为筛析法和沉降分析法，其中沉降分析法分为密度计法、移液管法等对于粒径大于0.075mm的土可联合使用筛分法与密度计法。筛析法在建筑材料实验中已做过，因此本课程实验不再重复。以下仅介绍密度计（又称比重计）分析法。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·二、实验方99实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步骤（1）宜采用风干土试样。当试样中易溶盐含量大于0.5%时，应洗盐。易溶盐含量的检验方法可用电导法或目测法。（2）取代表性风干试样200～300g，放入瓷体内，用橡皮头研棒研散，然后过0.075mm筛，如土中含有大于0.075mm的颗粒，则需求出占试样总质量的百分数，如数量多，则还要用筛分法进行大于0.075mm的颗粒分析。（3）测定风干试样的含水率，并根据风干试样的含水率，称取一定数量的试样（称量准确至0.01g）;风干试样质量为：ms=30g，作为分析之用。当采用天然含水率为w的土样作为试样时，所需的天然含水量的土质量为m=ms(1+0.01w)

。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步100实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步骤（4）在盛有试样的三角烧瓶中，注入纯水，使悬液体积约200ml，将瓶稍加摇荡后，放在煮沸设备上，进行煮沸。从沸腾时开始记时，沸煮1小时左右，冷却至室温。（5）试样冷却后，倒入1000ml量筒，将烧杯中土洗净并全部倒入量筒中后，加入10ml的4%的六偏磷酸钠溶液，然后加纯水至1000ml。（6）准备好秒表、记录纸等，用搅拌器在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌1分钟（约上下30次），使悬液均匀分布。在取出搅拌器的同时，立即开动秒表，将密度计小心放回悬液中，测定经0.5、1、2、5、15、30、60、120、1440分钟时的密度计读数。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步101实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步骤（7）密度计读数均以弯液面顶为准。每次读数前均应在规定读数时间前10～20秒，将密度计放入悬液中，并注意密度计浮泡应保持在量筒中心线附近，不得贴近筒壁，取出或放入密度计时勿扰动悬液。每次取出后均应放入盛有纯水的量筒中，并测定密度计清水读数。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·三、操作步102实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·五、思考题1、密度计法的理论依据是什么？2、哪些因素容易导致颗粒分析实验误差？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验四颗粒分析实验·实验四颗粒分析实验·五、思考题103实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实验目的测定土的液限含水率，可用以计算土的塑性指数和液性指数，并作为粘性土分类以及估算地基土承载力等的一个依据。

二、实验方法液限实验有电动落锥式、手提落锥式、联合测定法和手摇落碟式等实验方法。现介绍手摇落锥法和摇落碟法。（一）液限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实104实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实验数据整理计算土的液限（%）

式中

m1——湿土加称量盒质量(g);m2—干土加称量盒质量(g)m0—称量盒质量(g)

。实验需进行2次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值一般不得大于2%。（一）液限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实105实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实验目的测定土的塑限，并与液限实验和含水率实验结合，可用来计算土的塑性指数和液性指数，并作为粘性土的分类以及估算地基土承载力的一个依据。

二、实验方法土的塑限实验采用滚搓法。（一）塑限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·一、实106实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实验数据整理计算土的塑限（%）

式中

m1——湿土加称量盒质量(g);m2—干土加称量盒质量(g)m0—称量盒质量(g)

。实验需进行2次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值一般不得大于2%。（一）塑限实验实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·三、实107实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·五、思考题1、锥式液限仪法和碟式液限仪法哪个更合理？2、液、塑限联合测定仪法有何优点？四、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验五界限含水量实验·实验五界限含水量实验·五、思108实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·一、实验目的相对密实度实验的目的就是得到砂土的最大干密度、最小干密度（或最大孔隙比、最小孔隙比）

。

二、实验方法本实验方法适用于粒径不大于5mm的土，且粒径2～5mm的试样质量不大于试样总质量的15%。砂土的最小干密度实验采用漏斗法和量筒法；砂土的最大干密度实验采用振动锤击法。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·一、实验目109实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内容

1、最小干密度（最大孔隙比）实验1）实验仪器设备（1）量筒、长颈漏斗、锥形塞、砂面拂平器、称重设备，感量1g等。

2）操作步骤（1）将锥形塞杆自长颈漏斗下口穿入，并向上提起，使锥底堵住漏斗管口，一并放入1000cm3的量筒内，使其下端与量筒底接触。取烘干代表性土样约700～800g拌匀、疏松地注入漏斗。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内110实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（2）试样应均匀缓慢地通过长颈漏斗漏入量筒，边注边调节管口高度，转动塞杆，使锥体略离开管口，使试样落高为10～20mm，使试样缓慢且均匀分布地落入量筒中。待试样全部落入量筒后，用砂面拂平器将试样拂平，测记试样体积，估读至5cm3

。（3）称量筒+试样质量m1，量筒质量m0，计算出试样质量md=m1-m0。（4）实验平行进行两次，干密度平行差在0.02g/cm3范围内时，取算术平均值作为土样的，计算出最大孔隙比。当平行差过大时，重新进行实验并查出原因。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（2）试样111实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（5）最小干密度实验还可以用量筒法测试，操作步骤为：取代表性土样200-300g称量精确干土质量md后到入量筒，用橡皮板堵住量筒口，将量筒倒置，缓缓地转动量筒内的试样，并回到原来的位置，重复数次，记下试样在量筒内的最大体积Vmax，精确至5cm3

。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（5）最小112实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内容

2、最大干密度（最小孔隙比）实验1）实验仪器设备（1）金属容量（量筒）、振动叉、击锤等。

2）操作步骤（1）取烘干的代表性土样4kg，分成两份备用。（2）将试样分三次倒入容器内分层振击，每层试样宜为圆筒容积的1/3。试样倒入圆筒后，用振动叉以往返150～200次/分钟的速度敲打容器两侧，同时用击锤在试样表面以30～60次/分钟的速度捶击，直至试样体积不变为止（一般振击5～10min）。如此完成第二层、第三层。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·三、实验内113实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（3）取下护筒，刮平试样，称量筒和试样总质量，计算出试样质量。（4）实验平行进行两次，当平行差小于0.03g/cm3时，取算术平均值作为实验结果，否则，重新进行实验并查出产生过大误差的原因。四、注意事项1、应进行平行实验，干密度平行差在0.02g/cm3范围内时，取算术平均值。当平行差过大时，重新进行实验并查出原因。2、实验过程中注意安全，小心砸伤手指。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·（3）取下114实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·六、思考题1、相对密度实验的主要影响因素有哪些？五、实验报告要求1、实验报告内容完整，主要包括实验目的、实验仪器、实验步骤、实验数据整理及实验结果分析；2、要求独立完成实验报告，书写整齐；3、按照科学方法整理实验数据，并对实验结果进行分析。实验六相对密度实验·实验六相对密度实验·六、思考题115实验七天然休止角实验·实验七

天然休止角实验·一、实验目的实验天然休止角（或称坡度角）是指无凝聚土在天然堆积时，坡面与水平面所成的最大倾斜角，相当于凝聚土在松散状态时的内摩擦角。可用于粗略地估计砂、砾土的内摩擦角。实验目的测定砂土天然休止角。

二、实验方法天