土工試驗方法

1、裝訂線17.4含水率試驗17.4.1試驗目的和方法土的含水率是土在105110溫度下烘干至恒量時所失去水的質量與干土質量的比值。以百分數(shù)表示。含水率是土的基本物理指標之一。它反映了土的干、濕狀態(tài)。土的含水率是計算干密度、孔隙比、飽和度、液性指數(shù)等指標的基本數(shù)據(jù)和評價土的工程性質的重要依據(jù)，是研究土的物理力學性質的重要指標。含水率的試驗方法較多，由于烘干法試驗簡便，結果穩(wěn)定，故以此法作為測定含水率的標準方法。如果測試條件不能滿足采用烘干法或需快速測定含水率時，可分別用如下方法：l 酒精燃燒法：適用于不含有機質的砂類土、粉土和粘性土。l 碳化鈣減量法：本方法的原理是用過量碳化鈣與土中游離水混合接觸

2、產(chǎn)生化學反應，生成乙炔氣體。根據(jù)乙炔氣體逸出失去的質量，計算求得土的含水率。此方法適用于各類土。l 核子射線法：適用現(xiàn)場原位測定填料為細粒土和砂類土的含水率。以下僅介紹烘干法，核子射線法在土的密度試驗中介紹。17.4.2烘干法17.4.2.1試驗用儀器設備l 電熱干燥箱：溫度能保持在105110。l 天平：稱量200g，分度值0.01g；稱量1000g，分度值0.02g。l 其它：干烘器、稱量盒等。17.4.2.2主要試驗步驟：1）選取有代表性試樣（粘性土1530g，砂類土3050g，礫石類土不少于250g，碎石類土不少于500g），放于稱量盒內稱量濕土質量。2）打開盒蓋，將裝有試樣的盒放入烘

3、箱內，在105110溫度下烘干。各類土的烘干時間見表17.28。表17.28各類土烘干時間土類烘干時間（h）砂類土6粘性土8礫石類或礦石類土4有機質土的烘干溫度在6570。烘干步驟為：在真空干燥箱中烘7小時；在電熱干燥箱中烘18小時。3）按規(guī)定時間烘干后，取出稱量盒，蓋好盒蓋，放入干燥器內冷卻至室溫時稱干土質量。4）含水率試驗應進行兩次平行測定，兩次測定的差值應符合表17.29的規(guī)定，取兩次平行試驗結果的算術平均值為最終試驗結果。表17.29含水率平行差值土的類別含水率平行差值（%）w1010< w40w>40砂類土、有機質土、粘性土0.51.02.0碎石土1.02.05)按下式計

4、算試樣的含水率（計算至0.1%）： 17.5密度試驗17.5.1試驗的目的和方法土的密度是質量密度的簡稱，指單位體土體的質量，即土的總質量（m）與其體積（V）之比，以符號表示，單位為g/cm3。重力密度（重度）由于涉及到作用于質量上的重力，所以表示為單位體積的力，以符號表示（重度原稱容重），單位為kN/cm3。兩者有以下的換算關系：=g×=9.81×10×土的密度是土的基本物理性指標之一，用它可以換算土的干密度、孔隙比、孔隙率等指標。在工程設計中，主要用于判斷土的工程性質、計算土壓力、土體穩(wěn)定性及地基壓縮時的沉降量等。測定土的密度常用的方法主要有：l 環(huán)刀法：適用

5、于粉土和粘性土；l 蠟封法：適用于環(huán)刀難以切削并且易碎裂的土；l 灌砂法、灌水法、氣囊法：適用于礫類土；l 核子射線法：適用于砂類土、粘性土。下面僅介紹環(huán)刀法、灌砂法、核子射線法。 測定土體密度的難度在于測定土體的體積，環(huán)刀法、蠟土封法、灌砂法等均是針對測定土體體積進行的。17.5.2環(huán)刀法 環(huán)刀法測定土體密度的原理在于，用確定體積的環(huán)刀切削土體，使在盡量少的擾動下，使土灌滿環(huán)刀，從而達到測定密度的目的。17.5.2.1試驗所用主要儀器設備和器具1)環(huán)刀：目前常用的環(huán)刀內徑為61.8±0.15mm和79.8±0.15mm兩種，高度為20±0.016mm，。環(huán)刀的質

6、量、容積須定期校驗；2)天平：稱量500g，分度值0.1g；稱量200g，分度值0.01g；3)其它：切土刀、鋼絲鋸等。17.5.2.2主要試驗步驟1）在環(huán)刀的內壁涂上一薄層凡士林，刀口向下放在土樣上，垂直下壓環(huán)刀，同時旋轉切削土樣至環(huán)刀從土樣另一端伸出為止。用鋼絲鋸或切土刀去掉環(huán)刀周圍的土，使環(huán)刀與土柱分離，然后削去環(huán)刀兩端的多余土（用做含水率試驗），并將環(huán)刀兩端修平。2）將環(huán)刀與所切土同時稱量，然后再稱環(huán)刀質量，從而稱得試樣質量，準確至0.1g。3）應進行兩次平行測定，其平行差值不得大于0.03g/cm3。4）按公式（17-13）和（17-14）分別計算土的濕密度和干密度。17.5.3灌砂

7、法利用在確定的灌入狀態(tài)下，砂的密度（可以在相同灌入條件下事先測得）不會發(fā)生變化的原理，測定試坑中砂子質量，從而計算試坑的體積，達到測定土體密度的目的。17.5.3.1試驗所用主要儀器設備和工具 圖17.2灌砂法密度測定儀1)灌砂法密度測定儀：如圖17.2所示；2)天平：稱量10kg，分度值5g；稱量500g，分度值0.1g；3)其它：小鐵鍬、小鐵鏟、盛土容器等。17.5.3.2標準砂密度測定1)選取一定量的粒徑為0.250.50mm，密度為1.471.61g/cm3的潔凈干燥砂。2)稱量組裝好的密度測定儀質量（m1）。3)將密度測定儀豎立（漏斗向上），向容砂瓶內注滿清水（用小玻璃板封口，以玻璃

8、板下氣泡最小為準），稱測定器和水的質量（m2），同時測記水溫。再重復測定兩次。將三次測定結果換算為該溫度下水的體積，三次結果最大差值不得大于3ml，取三次測定值的平均值作為密度測定儀容砂瓶的體積。4)按上述步驟將水換為標準砂，測定標準砂充滿容量瓶后密度測定儀和標準砂的質量（m3）。5)按公式（17-15）計算容砂瓶的容積不同溫度下，水的密度不同，在計算密度測定儀容砂瓶容積時，要根據(jù)測定時的溫度使用不同的，其值見表17.30。表17.30不同溫度下每克水的體積水溫（）121416182022每克水體積（ml）1.000481.000731.001031.001381.001771.00221水溫

9、（）2426283032每克水體積（ml）1.002681.003201.003751.004351.00497按公式（17-16）計算標準砂的密度：17.5.3.3 測定灌滿漏斗所需標準砂的質量1)將標準砂灌滿容砂瓶，稱測定器和標準砂的質量（m3）。將測定器倒置于潔凈的平面上（漏斗朝下），打開閥門，待砂停止流動后迅速關閉閥門，稱剩余砂和測定器質量（m4），計算流失砂的質量（m5）。2)按式計算灌滿漏斗所需標準砂的質量：17.5.3.4灌砂法試驗要點1)將測定儀倒置（漏斗朝下）于整平的地面上，沿灌砂漏斗外緣畫一輪廓線，在所畫輪廓線內挖坑，試坑大小應根據(jù)土的最大粒徑確定。見表17.31。2)將挖

10、出的土全部裝入容器稱出濕土總質量，同時取代表性試樣測定含水率。表17.31試坑最小體積和測定含水率試樣質量土的最大粒徑（mm）試坑尺寸（mm）測定含水率應取試樣質量（g）直徑高度52515020010025502002503003)將容砂瓶內充滿砂，稱標定器和標準砂質量（m3），將測定器倒置（漏斗朝下）于挖好的坑口上（如坑口土質較松軟，要采用底版，當使用底板。當使用底板時，應把底板空洞視為灌砂漏斗的一部分），打開閥門，使標準砂流入試坑內，當砂停止流動時關閉閥門，稱測定器和剩余砂質量（m6）。4）按式（17-18）計算充滿試坑所需砂質量：5）按式(17-19)、（17-20）計算密度和干密度：

11、17.5.4核子射線法核子射線法廣泛用于路基填土壓實工程中檢測土的密度和含水率。核子濕度密度儀的原理是根據(jù)不同密度的土對射線（銫137源，半衰期為33.2年）的反射，間接地求出該材料的密度；根據(jù)土中游離水中的氫離子對中子（镅241/鈹中子源，半衰期為458年）的反射，測出氫離子含量，進而推算出游離水的含量，即計算出含水率。17.5.4.1驗所用主要儀器設備1）核子濕度密度儀：由主機和附件組成。主機：由放射源、探測器、微處理器、測深定位裝置等組成，見圖17.3所示。1）放射源：銫137源，輻射活性3.7×108Bq镅241/鈹中子源，輻射活性1.85×109Bq。l 探測器：

12、蓋革密勒計數(shù)管，接收射線；氫3探測管，接收中子射線。l 微處理器：將探測器接收到的射線信號轉換成數(shù)據(jù)，并經(jīng)運算后顯示檢測結果。l 測深定位裝置：將放射源放置到預定的測試深度。圖17.3核子濕度密度儀示意圖附件：標準塊、導板、鉆桿、充電器。技術指標：l 測量范圍：含水量00.64g/cm3；密度1.122.73 g/cm3。l 準確度：含水量±0.004 g/cm3；密度±0.004 g/cm3。l 儀器應按JJG128-91核子濕度密度測試儀檢定規(guī)程檢定合格，檢定周期二年。17.5.4.2試驗要點1)標準計數(shù)和統(tǒng)計試驗：將標準塊放在堅硬的材質表面，按規(guī)定將儀器放置在標準塊上

13、，儀器手柄設置在安全位置。周圍10m以內無其他放射源，3m以內的地面上不得堆放其他材料。按下啟動鍵，開始進行標準計數(shù)或統(tǒng)計試驗。操作人員應退到離儀器2m以外區(qū)域。當儀器發(fā)出結束信號后，檢查含水量、密度的標準計數(shù)或統(tǒng)計分析結果，如果其數(shù)值在規(guī)定的范圍內，即可開始檢測。2)輸入設定參數(shù)測量計數(shù)時間（不宜小于30s）；選擇計量單位g/cm3或kg/cm3；密度、含水量的偏移量，當無偏移量時輸入“0”；測點記錄號。3)平整被測材料表面，必要時可用少量細粉顆粒鋪平，然后用導板或鉆桿造孔?？咨畋仨毚笥跍y試深度，孔應垂直，孔壁光滑，不得坍塌。4)按規(guī)定方法將儀器就位，并將放射源定位到預定的測試深度，按下啟動

14、鍵開始測試，操作人員退到離儀器2m以外的區(qū)域 如果被測材料中含有硼、氡等吸收中子的元素成非水氫元素時，其檢測結果應用其他方法求出偏移量進行校正。在基坑邊緣或溝中測試時，儀器的側面與坑壁的距離不宜小于0.6m，采用將特殊補償功能對測試結果進行校正的不受距離限制。5)當儀器發(fā)出結束信號后，儲存或記錄檢測結果，并將放射源退回到安全位置。6)試驗誤差應滿足以下規(guī)定要求本試驗在同一測點，儀器在初始位置進行第一次讀數(shù)，然后將儀器繞測孔旋轉180º進行第二次讀數(shù)，含水量及密度應分別取兩次讀數(shù)的平均值。其含水率的允許平行差值應符合本章第四節(jié)表17.4的規(guī)定；密度的平行差值不應大于0.03 g/cm3

15、。如果兩次測定的平行差值（含水率或密度）超過允許差值，則應將儀器再繞測孔旋轉到90º和270º的位置進行兩次讀數(shù)，取其四次讀數(shù)的算術平均值。7)干密度和含水率按公式(17-21)和(17-22)計算：干密度含水率： 17.6顆粒密度試驗17.6.1試驗目的和方法土的顆粒密度是指土體內固體顆粒的質量與顆粒體積之比值，單位g/cm3。粒徑大于5mm的礫石、碎（卵）石等粗顆粒，因顆粒間存在空隙?？障队址址忾]的與開敞的兩部分，當浸水時，開敞部分為水所填充，封閉部分則不能浸入。因此，粗顆粒土顆粒密度通常以下列三種方法表示：視密度（也稱表觀密度）：土粒干質量與土粒實體積（包括固體顆粒和

16、封閉空隙體積）的比值。它與細粒土的顆粒密度在實用上是一致的，因為一般指的空隙，事實上是指能被水充填的空隙。通常情況下，粗粒土的顆粒密度就是指視密度。毛體積密度：土粒干質量與土?？傮w積（包括固體顆粒、封閉空隙和開敞空隙全部體積）的比值。飽和面干密度（簡稱表干密度）：當土粒呈飽和面干狀態(tài)時的土粒總質量與土?？傮w積的比值。顆粒密度是計算孔隙比、孔隙度、飽和度等指標的重要數(shù)據(jù)。毛體積密度用于擊實試驗中對超粒徑（5mm或20mm或40mm顆粒在530%）土的最大干密度校正及計算粗顆粒填料壓實后的孔隙率。土的顆粒密度試驗按土粒的不同粒徑可分別采用：1)量瓶法：適用于粒徑小于5mm的土；2)浮稱法：適用于粒

17、徑等于或大于5mm的土，且其中粒徑大于20mm的土質量應小于土總體質量的10%。3)虹吸管法：適用于粒徑等于或大于5mm的土，且其中粒徑大于20mm的土質量應等于、大于土總體質量的10%。4)如果土含有小于和大于5mm的顆粒，則應分別用量瓶法和浮稱法或虹吸筒法測定不同粒徑的顆粒密度，并按公式(17-23)計算土的平均顆粒密度：17.6.2量瓶法17.6.2.1試驗所需主要儀器設備和器具1)量瓶：容積100（或50）ml；2)天平：稱量200g，分度值0.001g；3)恒溫水槽：準確度±1.0；4)砂浴：應能調節(jié)溫度；5)溫度計：測量范圍050，分度值0.5；6)真空抽氣設備；7)其他

18、：烘箱、純水或中性液體（煤油）等。17.6.2.2量瓶校正1)將量瓶洗凈，烘干后稱其質量，準確至0.001g。2)將煮沸經(jīng)冷卻的純水（或抽氣后的煤油）注入量瓶，對長頸量瓶注水（油）至刻度處，對短頸量瓶注水（油）至毛細管口。將量瓶放入恒溫水槽直至瓶內水（油）溫度穩(wěn)定。取出量瓶，擦凈外壁，稱瓶、水（油）總質量，準確至0.001g。測定恒溫水槽內水溫，準確至0.5。3)按5間隔調節(jié)恒溫水槽內水的溫度，測定不同溫度下的瓶、水（油）總質量。每個溫度需進行兩次測定，平行差值不大于0.002g，取兩次測值的平均值。繪制溫度與瓶、水（油）總質量的關系曲線，如圖17.4所示。圖17.4溫度和瓶、水質量關系曲線1

19、7.6.2.3試驗要點1)在烘干的100ml量瓶內裝入試樣15g（50ml量瓶裝10g），稱量瓶和試樣質量，準確至0.001g。2)向已裝有試樣的量瓶內注入半瓶純水，搖動量瓶，并放在砂浴上煮沸，煮沸時間：砂性土不少于30min，粘性土不少于60min。煮沸后為防止瓶內懸液溢出，應隨時注意調節(jié)砂浴溫度。3)將煮沸并冷卻的純水注入裝有試樣懸液的量瓶（液面高度與量瓶校正時相同），并放置于恒溫水槽內，直至溫度穩(wěn)定，瓶內懸液上部澄清，取出量瓶，擦凈外壁，稱量瓶、水、試樣總質量，準確至0.001g。測定量瓶內的水溫，準確至0.5。4)根據(jù)測得的溫度，從已繪制的“溫度與量瓶和水總質量關系曲線”中查得量瓶和水

20、的總質量。5)如試樣含有可溶鹽、親水性膠體或有機質，需用抽氣法以中性液體（如煤油）為介質進行測定。抽氣時真空壓力表讀數(shù)須接近100kPa，抽氣時間12h。6)按公式（17-24）計算顆粒密度： 17.6.3浮稱法17.6.3.1試驗所需主要儀器設備和器具1)鐵絲框：孔徑小于5mm，邊長1015cm，高1020cm；2)天平：稱量2000g，分度值0.2g；3)盛水容器：尺寸應能適合鐵絲框沉入；4)其他：烘箱、溫度計、孔徑5及20mm篩等。17.6.3.2試驗要點1)選取有代表性的試樣5001000g清洗干凈，浸入水中24h后取出，將試樣放在濕毛巾上擦干表面，即得飽和面干試樣，稱其質量（mb）。

21、2)將鐵絲框浸入水中，稱鐵絲框在水中的質量（m1），如圖17.5所示。圖17.5浮稱天平3)將已知質量的飽和面干試樣全部放入鐵絲框中，緩緩浸沒于水中，并在水中搖晃至無泡溢出為止，稱鐵絲框和試樣在水中的總質量（m2），測定盛水容器內水溫，準確至0.5。4)取出鐵絲框中的全部試樣烘干，并稱烘干試樣質量（md）。5)按公式(17-25)、(17-26)、(17-27)和(17-28)計算顆粒密度()毛體積密度()飽和面干密度()和吸著含水率()。17.6.4虹吸管法17.6.4.1試驗所需主要儀器設備和器具1)虹吸筒：見圖17.6。圖17.6虹吸筒示意圖（單位：cm）2)臺秤：稱量10kg，分度值1

22、g。3)量筒：容積2000ml。4)其他：同浮稱法。17.6.4.2試驗要點1)取粒徑大于5mm具代表性的試樣17kg徹底沖冼干凈，浸泡24h后取出，用濕毛巾滾擦顆粒表面水分后稱量，即得飽和面干試樣質量（mb）。2)向虹吸管內注入清水，至管口有水溢出為止。將已稱量的飽和面干試樣緩緩放入筒中，經(jīng)攪拌至無氣泡溢出為止。待虹吸筒中水面平靜后，使試樣排開的水通過虹吸管流入量筒內。3)稱量筒質量（mc）及量筒加水的總質量（mcw），同時測量筒內水溫。4)取出虹吸筒內試樣，烘干，稱干試樣質量。5)按公式(17-29)、(17-30)、(17-31)和(17-28)計算顆粒密度()毛體積密度()飽和面干密度

23、()和吸著含水率()。17.7孔隙率計算方法國家標準巖土工程基本術語標準（GB/T5027998）對孔隙率下的定義為：土的孔隙體積與總體積的比值，以百分數(shù)表示。由孔隙率定義式（17.7.1）可推導出如下實用計算公式：當土中既有粒徑大于5mm的土顆粒，又含有粒徑小于5mm的土顆粒時，工程中一般采用平均顆粒密度，取粗細顆粒密度的加權平均值。對這類土的孔隙率宜采用土的平均顆粒密度計算。秦沈客運專線粗粒土壓實檢測方法討論會會議紀要（秦沈總指200048號）提出：“對于礫石土，碎石類土和級配碎石，由于粒徑小于0.1mm的顆粒成分較少，宜采用毛體積密度計算孔隙率，并作為控制壓實度的指標之一?！蓖恋念w粒密度

24、()和土的毛體積密度()可按17.6相應方法測試。土的干密度()應按17.5密度試驗和17.4含水率試驗相應方法測定濕密度和含水率，并計算求出干密度。17.8液限、塑限試驗17.8.1試驗目的和方法液限是粘性土呈可塑狀態(tài)的上限含水率，是從可塑狀態(tài)過渡到流動狀態(tài)的界限含水率；塑限是粘性土呈可塑狀態(tài)的下限含水率，是土從可塑狀態(tài)過渡到半固體狀態(tài)的界限含水率。液限、塑限之差為塑性指數(shù)，表示粘性土呈可塑狀態(tài)時含水率的變化范圍，標志著土的可塑程度。液塑限的大小，反映了土的工程性質，是劃分土的類別及評價工程性質的重要指標，是粘性土物理性質的必測項目。液塑限試驗適用于粒徑小于0.5mm的粘性土。測定液、塑限的

25、方法有圓錐儀法、碟式儀法、液限塑限聯(lián)合測定法；測定塑限的方法有搓條法、液、塑限聯(lián)合測定法。我國采用的圓錐儀法有兩種：一種是圓錐儀質量76g，錐角30°，自錐尖起17mm、10mm處有刻度，當入土深度剛好到17mm、10mm刻度線時，測定試樣的含水率，此含水率即為土的液限，分別稱為17mm液限和10mm液限；另一種是公路土工試驗采用的圓錐儀，質量為100g，錐角30°，錐體入土深度為20mm測定的含水率為液限。它和上述76g錐入土深度17mm的液限基本相等。與76g錐入土10mm的液限換算關系為： 76g錐入土深度17mm和100g錐入土深度測定的液限與美國ASTM標準（碟式

26、液限儀測得的液限）是等效的。因此76g錐入土深度對應的含水率是確定界限含水率液限的標準。76g下沉10mm時測得的強度比下沉17mm時測得的強度高幾倍。實際上，10mm液限不是土的真正液限。但現(xiàn)行國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范（GB5007-2002）、行業(yè)標準鐵路工程巖土分類標準（TB10077-2001）都采用76g錐，入土深度10mm的液限計算塑性指數(shù)和液性指數(shù)，對粘性土進行工程分類，以及確定粘性土承載力值。實際使用中應區(qū)別17mm液限和10mm液限的含義和用途，避免發(fā)生混淆。17.8.2液、塑限聯(lián)合測定法17.8.2.1試驗所需儀器設備和器具1)液塑限聯(lián)合測定儀：包括讀數(shù)顯示器（有光電式

27、、游標式、百分表式）、圓錐儀（質量76g，錐角30°）、試樣杯（直徑4050mm，高3040mm）。2)天平：稱量200g，分度值0.01g。3)其他：烘箱、干燥器、稱量盒、調土刀等。17.8.2.2試驗要點1)按下沉深度35mm、911mm及1618mm制備不同稠度的土膏，靜置濕潤后，填滿試樣杯，放于聯(lián)合測定儀升降座上。2)接通電源，讓電磁鐵吸住圓錐儀，調整零點和升降座，使圓錐儀尖剛好接觸土面。電磁鐵斷電，圓錐儀在自重作用下，落入試樣中，經(jīng)5s后測讀下沉深度。取出試樣測定含水率。重復上述步驟，再測定另外兩個不同稠度試樣的圓錐儀入土深度和含水率。3)在雙對數(shù)座標紙上以圓錐下沉深度（h

28、）為縱座標，以含水率(W)為橫座標，繪制hw關系曲線。三點應連成一條直線，如三點不在一條直線上，則通過高含水率這一點與其余兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度2mm處可查得相應的兩個含水率，如果這兩個含水率的差值小于2%，用該兩點含水率平均值的點與高含水率的點連成一條直線。從直線上查得下沉深度為17mm所對應的含水率為液限，下沉深度為10mm所對應的含水率為10mm液限，下沉深度為2mm所對應的含水率為塑限。若兩個含水率的差值大于2%，則應重做試驗。4)按下公式(17-36)、(17-37)計算塑料性指數(shù)和液性指數(shù)。17.8.3碟式儀法液限試驗17.8.3.1試驗用儀器設備和器具1)碟式液限儀：由

29、土碟、支架及底座組成。并配專用劃刀。2)天平：稱量200g，分度值0.01g。3)其他：同聯(lián)合測定法。17.8.3.2試驗要點1)調整銅碟底與底座間距為10mm。2)在銅碟前半部放入制備好的試樣，制成水平狀，使其厚度為10mm。用劃刀自蝸心軸中心沿銅碟直徑將試樣劃開成“V”型槽。3)轉動手柄，速率為每秒兩轉，使銅碟上下起落至溝槽兩邊試樣在振動下合攏約13mm時為止，記錄此時的擊數(shù)。4)用45個不同含水率的試樣重復進行試驗，槽底試樣合攏所需的擊數(shù)宜在1535之間。5)測定各擊次下試樣的相應含水率。6)在單對數(shù)座標紙上以含水率為縱座標，以擊數(shù)為橫座標，繪制含水率與擊數(shù)關系曲線，曲線上擊數(shù)25次所對

30、應的含水率。即為該試樣的液限。17.8.4搓條法塑限試驗將土調至接近塑限狀態(tài)（揉捏不沾手），取810g在毛玻璃板上用手掌輕輕滾搓，手掌要均勻適宜地施加壓力在試樣上，土條不能有空心現(xiàn)象。當土條直徑達3mm時產(chǎn)生裂縫并開始斷裂，取直徑符合3mm斷裂土條35g測定含水率，此含水率即為塑限。試驗應進行平行測定，平行差值與17.4含水率試驗的平行差值相同。17.9顆粒分析試驗17.9.1試驗目的和方法土是由大小不同，形狀各異的顆粒組成的集合體，為研究土的顆粒組成，將工程性質相近的顆粒歸并為一類，稱為粒組。將土按顆粒大小分成不同粒組的過程，稱為顆粒分析試驗。根據(jù)顆粒組成進行分類，可粗略地判定土的透水性，可

31、塑性，收縮及膨脹等物理性質。顆粒大小分析試驗的結果是級配曲線。在顆粒級配曲線上，可以找到顆粒含量小于10%、30%、60%粒徑分別為d10、d30、d60。d10稱為有效粒徑，對砂性土而言，d10越小，它的透水性越低；粘性土的d10越小，土的可塑性越高，且膨脹性顯著。d60為控制粒徑。這三個指標組成粗粒土的級配指標。不均勻系數(shù) 曲率系數(shù) 不均勻系數(shù)Cu越小，級配曲線越陡，表明土顆粒越均勻，反之，則說明土顆粒組成越不均勻；曲率系數(shù)Cc反映土顆粒分布范圍。根據(jù)工程經(jīng)驗，當Cu5時，屬級配均勻的土，Cu5時，屬級配不均勻的土。當Cc=13時屬級配良好，否則，是級配不良的。根據(jù)此來判定級配的優(yōu)劣情況。

32、目前，顆粒分析的主要方法有： 篩析法適用于粒徑0.075mm60mm的土； 密度計法或移液管法適用于粒徑小于0.075mm的土。當土中含有粒徑大于和小于0.075mm的顆粒，各超過10%時，應聯(lián)合篩析法和密度計法或移液管法。17.9.2篩析法篩析法是將土樣通過各種不同孔徑的篩子，將大小顆粒按篩的孔徑逐級加以分組，分別計算出各粒組質量占總質量的百分比，從而分析土的顆粒級配情況。17.9.2.1試驗所需主要儀器設備1)粗細篩各一套：粗篩，篩孔直徑為分別為60、40、20、10、5、2mm；細孔篩篩孔直徑分別為2.0、1.0、0.5、0.25、0.75mm。2)天平：稱量5000g，分度值1g。稱量

33、1000g，分度值0.1g，稱量200g，分度值0.01g。3)振篩機。4)其他：烘箱，瓷盤、研缽等。17.9.2.2試驗要點1)將土樣風干，碾散，拌勻，用四分法按表17.32取代表性試樣。表17.32篩析法取樣數(shù)量土粒粒徑(mm)210204060取樣數(shù)量(g)100300300100010002000200040004000以上2)將試樣先過2mm篩，分別稱篩上和篩下的試樣質量。當篩下的試樣質量小于試樣總質量的10%時，不作細篩分析；篩上的試樣質量小于試樣總質量的10%時，不作粗篩分析。3)將2mm篩上和篩下的試樣，分別倒入依次疊好的粗篩和細篩的最上層，分別進行篩析。篩后依次稱各篩上留下的

34、試樣質量。各級篩上及底盤內試樣質量總和與試驗前試樣質量的差值，不得大于試樣總質量的1%。4)對含有粘土粒的砂性土，應先將試樣在水容器內加水攪拌，使試樣充分浸潤，粗細粒分離后過2mm篩。篩上試樣烘干后稱其質量后進行粗篩分析。篩下試樣懸液用帶橡皮頭的研杵研磨后過0.075mm，將篩上試樣烘干稱其質量后進行細篩分析。5）如粒徑小于0.075mm試樣質量大于試樣總質量的10%時，則應將這部分細顆粒用密度計法或移液管法測定其小于0.075mm的顆粒組成。6)按公式（17-40）計算小于某粒徑的試樣質量占試樣總質量的百分比7）繪制顆粒級配曲線：在單對數(shù)座標紙上，以小于某粒徑的試樣質量占試樣總質量的百分比為

35、縱座標，顆粒粒徑為橫座標繪制顆粒大小分布曲線。17.9.3密度計法密度計法是根據(jù)司篤克斯定律測定的。利用土壤密度計通過測量不同深度處懸液的密度和土粒沉降的距離來計算不同粒徑所占的百分比。17.9.3.1試驗所用的主要儀器設備1)密度計：甲種刻度為550，分度值為0.5。刻度值表示在20時1000ml懸液內所含干土質量；乙種刻度為0.9951.020，分度值為0.002。刻度值表示20時懸液的密度。2)量筒：容積1000ml，刻度01000ml，分度值為10ml。3)細篩和洗篩(孔徑0.075mm)。4)天平：稱量1000g，分度值0.1g，稱量200g，分度值0.01g。5)其他；攪拌器、溫度

36、計、煮沸設備，秒表，錐形瓶等。17.9.3.2試驗要點1)取相當于30g干土質量的風干土或天然濕度的土倒入三角燒瓶中，加純水約200ml，浸泡過夜，然后置于煮沸設備上煮沸40min。2)將煮沸冷卻的懸液過0.075mm洗篩。取篩上試樣烘干，稱量、進行細篩分析，并計算各級顆粒占試樣總質量的百分比；將篩下懸液全部倒入量筒，加入4%六偏磷酸鈉10ml，再加入純水至1000ml。3)用攪拌器在懸液中上下攪拌1min，取出攪拌器，立即開動秒表，將密度計放入懸液中，測計0.5、1、5、30、120、1440min時的密度計讀數(shù)，同時測定每次讀數(shù)時的懸液溫度。密度計讀數(shù)以懸液面上緣為準，甲種密度計準確至0.

37、5，乙種密度計準確至0.0002。4)按公式(17-41)或(17-42)計算小于某粒徑試樣質量占試樣總質量的百分比：甲種密度計：乙種密度計：5)按公式(17-43)計算試樣顆粒粒徑：6)顆粒級配曲線繪制同篩析法。17.9.4移液管法移液管法也是根據(jù)司篤克定律的原理計算出某種粒徑的顆粒自液面下沉到一定深度所需的時間，在此預計的時間內用移液管自該深度處取出固定體積的懸液。烘干懸液中水分，然后稱干土質量，從而可計算出該粒徑土粒的百分比。17.9.4.1試驗所需主要儀器設備移液管：容積25ml；燒杯：容積50ml；天平：稱量200g，分度值0.001g；其他；與密度計法相同。17.9.4.2試驗要點1)制備土的懸液同密度計法。2)將裝置懸液的量筒置于恒溫水槽中至懸液溫度穩(wěn)定，測定懸液溫度。并按公式（17-43）計算粒徑小于0.05、0.01、0.005、0.002mm和其他所需粒徑下沉一定深度需要靜置的時