工程地质勘察-土工试验（地基与基础工程施工）

土工试验二土的含水量试验（烘干法）1含水量土中水的质量与土粒质量之比（以百分数表示）2实验目的测定土的天然含水量

3仪器设备烘箱：应能控制温度为105-110℃；称量铝盒；天平（感量0.01g，称量200g）；削土刀；干燥器等。1)取代表性试样，粘性土约15～20g，砂性土，约50g，放入称量盒内，盖好盒盖，立即称盒加湿土质量，准确至0.01g。2)打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110摄氏度的恒温下烘干。（烘干时间对于粘性土不得少于8h，对砂性土不得少于6h）。3)将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，精确至0.01g。4)按下式计算含水量(计算至0.01g)式中：——含水量（%）

——湿土质量（g）

——干土质量（g）4、操作步骤5、成果整理5)本试验需进行两次平行测定，取两次测值的平均值。允许平行差值：含水率＜40％时，允许平行差值不得大于1％；含水率≥40%，允许平行差值不得大于2％。

否则需重新测试（按表1-5进行数据处理）。土样编号盒号盒质量/水质量/

干土质量/

含水量平均含水量

(1)(2)(3)(4)=(1)－(2)12（湿土＋盒）质量/

（干土＋盒）质量//

/编写试验报告：主要由试验名称、试验目的、试验原理、试验仪器设备、试验步骤、试验记录与结果、试验者姓名等内容组成。土工试验一土的密度试验（环刀法）1土的密度是指单位体积土的质量，用ρ表示2实验目的测定土在天然状态下的密度3仪器设备环刀：内径61.8mm，高20mm；天平（感量0.1,称量200）；切土刀；钢丝锯；凡士林等。1）将环刀内壁涂一薄层凡士林油，并将其刃口向下放在土样上；2）切土时用钢丝锯（硬土用刮土刀），沿环刀外壁将土样削成略大于环刀外径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，直至试样凸出环刀为止；3）用钢丝锯将环刀两端余土削去，再用刮土刀刮平两端，将试样余土留作含水量试验用；4）擦净环刀外壁，称环刀和试样的质量，准确至0.1；5）计算土的湿密度：4、操作步骤5、成果整理编写试验报告：主要由试验名称、试验目的、试验原理、试验仪器设备、试验步骤、试验记录与结果、试验者姓名等内容组成。土的基础知识贵州遵义一公路开挖出露的地质剖面举例：常见的工程地质土岩石分类：按岩体完整程度划分按岩体完整程度划分碎石土土质分布广差异大土的基本物理性质指标指标名称符号单位物理意义表达式附注密度t/m3单位体积土的质量，又称质量密度ρ=m/V由试验方法（一般用环刀法）直接测定重度γkN/m3单位体积土所受的重力，又称重力密度γ=W/V或γ=ρg由试验方法测定后计算求得相对密度ds土粒单位体积的质量与时蒸馏水的密度之比ds=ms/Vsρw由试验方法（用比重瓶法）测定干密度ρdt/m3土的单位体积内颗粒的质量ρd==ms/V由试验方法测定后计算求得干重度γdkN/m3土的单位体积内颗粒的质力γd=Ws/V由试验方法直接测定含水量ω%土中水的质量与颗粒质量之比w=(mw/ms)×100由试验方法（烘干法）测定饱和密度ρsatt/m3土中孔隙完全被水充满时土的密度ρsat=(ms+Vv·ρw)/V由计算求得饱和重度γsatkN/m3土中孔隙完全被水充满时土的重度γsat=ρsat·g由计算求得有效重度γ´kN/m3在地下水位以下，土体受到水浮力作用时土的重度，又称浮重度γ'=γsat-γw由计算求得孔隙比e土中孔隙体积与土粒体积之比e=Vv/Vs由计算求得孔隙率n%土中孔隙体积与土粒体积之比n=(Vv/V)×100由计算求得饱和度sr%土中孔隙体积与土粒体积之比sr=(Vw/Vv)×100由计算求得土的物理性质指标表1-6粘性土的可塑性指标

表1-7指标名称符号单位物理意义表达式附注塑限wp%土由因态变到塑性状态时的分界含水量由试验直接测定（通常用“搓条法”进行测定）液限wL%土由塑性状态变到流动状态时的分界含水量由试验直接测定（通常用锥式液限仪来测定）塑性指标IP液限与塑限之差IP=wL-wp由计算求得。是进行粘土分类的重要指标液性指标IL土的天然含水量与塑限之差对塑性指数之比IL=(w-wp)/IP由计算求得。是判别粘性土软硬程度的指标含水量α土的天然含水量与液限的比值α=w/wL由计算求得砂土的密实指标

表1-8指标名称符号单位物理意义试验方法取土要求最大干密度ρdmaxt/m3土在最紧密状态下的干质量击实法扰动土最小干密度ρdmint/m3土在最紧密状态下的干质量注入法扰动土土的力学性质指标1.压缩系数

土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。压缩系数按下式计算：

（1-1）

式中1000——单位换算系数；

a——土的压缩系数（MPa-1）;p1

、p2——固结压力（kPa）e1

、e2——相对应于p1、p2时的孔隙比。

评价地基压缩性时，按p1为100kPa，p2为200kPa，相应的压缩系数值以a1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：⑴当a1-2<0.1MPa-1时，为低压缩性土；⑵当0.1≤a1-2<0.5MPa-1时，为中压缩性土⑶当a1-2≥0.5MPa-1时，为高压缩性土2.压缩模量

工程上也常用室内试验求压缩模量Es作为土的压缩性指标。压缩模量按下式计算：

（1-2）式中

ES－土的压缩模量（MPa）

e0－土的天然（自重压力下）孔隙比

a－从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa-1）

用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可安表1-9规定

地基土按Es值划分压缩性等级的规定

表1-9室内压缩模量ES（MPa）压缩等级室内压缩模量ES（MPa）压缩等级<22～44.1～7.5特高压缩性高压缩性中高压缩性7.6～1111.1～15>15中压缩性中低压缩性低压缩性3.抗剪强度（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：

τf=σ·tgφ+c

（1-3）式中τf——土的.抗剪强度（kPa）σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）─土的内摩擦角，剪切试验法向应力于剪应力曲线的切线倾斜角

c─土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土

c=0（2）土的内摩擦角

和粘聚力的求法

同一土样切取不少于环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度

与法向应力

的相关直线，直线交

值的截距却为土的粘聚力

，砂土的

。直线的倾斜角即为土的内摩擦角

，见图1-4图1-4抗剪应力的关系曲线（a）砂土（b）粘性土土的分类

1土的基本分类（1）

岩石

岩石按按坚硬程度分为：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。

岩石按完整程度可分类：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。（2）碎石土

碎石土的密实度分为松散、稍密、中密、密实。（3）

砂土

砂土的密实度分为松散、稍密、中密、密实。（4）

粉土

粉土为塑性指数

、粒径大于

的颗粒含量不超过全重50%的土。（5）粘性土

粘性土按塑性指数分类见表1-16；按液性指数分类见表1-17。（6）人工填土

人工填土可分为素填土、压实填土、杂填土及冲填土。是由人类活动形成的堆积物。土的分类土的级别土的名称坚实系数密度开挖方法及工具一类土（松软土）Ⅰ砂土、粉土、冲积石砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）0.5～0.60.6～1.5用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土（普通土）Ⅱ粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵（碎）石；种植土、填土0.5～0.81.1～1.6用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土坚土）Ⅲ软及中等密实的粘土；重粉质粘土、砾石土、干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土0.8～1.01.75～1.9主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用橇棍四类土砂烁坚土）Ⅳ坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1.0～1.51.9整个先用镐、撬棍、后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土软石）Ⅴ～Ⅵ坚质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石1.5～4.01.1～2.7用镐或橇棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土（次坚石）Ⅶ～Ⅸ泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩4.0～10.02.2～2.9用爆破方法开挖，部分用风镐七类土（坚石）Ⅹ～ⅩⅢ大理石；辉绿岩；玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的石灰岩；砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；徽风化安山岩；玄武岩10.0～18.02.5～3.1用爆破方法开挖八类土（特坚石）ⅩⅣ～ⅩⅥ安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩、角闪岩18.0～25.0以上2.7～3.3用爆破方法开挖

土的工程分类表1-18土的工程性质1.土的可松性

土的可松性是土经挖掘以后，组织破坏，体积增加的性质，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。土的可松性程度一般以可松性系数表示，它是挖填土方时，计算土方机械成产率、回填土方量、运输机具数量、进行场地平整规划竖向设计、土方平衡调配的重要参数。2.土的压缩性

取土回填或移挖作填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩性以土的压缩率表示。3.土的休止角

土的休止角（安息角）是指在某一状态下的土体可以稳定的坡度。知识拓展——土的现场鉴别

碎石土的现场鉴别粘性土的现场鉴别人工填土、淤泥等的现场鉴别土工试验三土的直接剪切试验1．试验目的

测定土的抗剪强度，并提供计算地基强度、承载力和评价地基稳定性等的基本参数。2．试验仪器与设备应变控制式直剪仪，见下图1-5。仪器的主要组成部分：（