土工试验基础知识培训
目前工程地质勘察中，室内土工试验及野外原位测试是取得地基基础设计参数的主要手段，由于野外施工条件与设备等的限制，往往只能靠室内土工试验的指标供基础设计。所以，对于岩土勘察工程来说，土工实验数据的准确性是至关重要的，土工实验数据包括了密度、含水量、液限、塑限压缩性、抗剪强度以及压缩系数等等，其中每一项数据的准确性都和工程勘察的质量有着直接的关系。 本次土工试验基础知识培训主要分为两大块：一是各项试验的原理、试验方法及步骤、另一个是关于如何合理安排土的试验项目。主要目的是大家相互学习、相互交流、提高，有不对的地方希望各位同事能够及时指正。
1. 各项试验的试验步骤及原理 1.1含水率试验（烘干法）
本试验方法适应于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。 试验步骤：
⑴称取有代表性的样品15～30g或用环刀中的试样，对于砂类土、淤泥（质）土或有机质土应适当增加取样质量。用调土刀将土样搅拌均匀，同时应剔除样品中不具代表性的少数粗大颗粒，如大块姜石、卵石、碎石、结核、碎贝壳等。放入铝盒内，盖上盒盖，称湿土质量，准确至0.01g。
⑵打开称量过的试样铝盒盖，将试样和铝盒一起放入烘箱，在105℃～110℃温度下烘至恒重。粘性土烘干时间不少于8～10小时，砂类土、粉土烘干时间不少于6小时。对有机质土，应将温度控制在65℃～70℃的恒温下烘干至恒重，烘干时间不少于10小时。
⑶将烘干样品从烘箱中取出稍冷后，盖上铝盒盖放入干燥器中冷却（空气湿度较低时，亦可待盖好铝盒后置于空气中冷却）。试样冷却至室温后，用天平准确称取铝盒中干土质量，方法和精度应与湿土称量一致。
计算方法：ω=(m0/ma-1)×100
式中：m0—湿土质量(g)；ma—干土质量(g)；ω—土的含水率（%）。 试验室现有图片：
铝盒 电子天平 1.2密度试验（环刀法）
本试验方法适用于细粒土。 试验步骤：
⑴取有代表性试样，高度3cm左右，用钢丝锯切平其两端，并将试样削成略大于环刀直径的土柱。将环刀刀口向下放在试样上。
⑵将环刀垂直下压，边压边削，直至土样完全伸出环刀为止。将环刀两端余土切去修平，将环刀外壁擦拭干净。
⑶在天平放砝码的一端放一等重量环刀，直接称量出湿土质量，准确至0.1g ，做好记录。如果用电子天平或其连接数据采集系统称量，先将等重量环刀质量放在电子天平上去皮清零，再直接称量出湿土质量，准确至0.1g ，记录好试样质量。 计算方法：
按下式计算试样密度与干密度： ??mV
? ?d?1?0.01w
式中：? —密度，准确至0.01 g/cm3 ； ?d —干密度，准确至0.01 g/cm3 ； m —湿土， g ； V —环刀体积， cm3； w —含水率， ％。 按下式计算试样重度与干重度：
???*g ?d??d*g
?d —干重度，准确至0.1 kN/m3； g —取9.80 m/s 。
试验室现有图片：
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钢丝锯 环刀 1.3颗粒分析试验
本试验方法适用于粒径≤60mm，＞0.075mm的土；对于最大粒径不同的各种土样采样应具备代表性，建议取样数量如下表：
土的最大粒径(mm) ≤2 ≤10 ≤20 ≤40 ＞40 建议取样量(g) 100～300 300～1000 1000～2000 2000～4000 ≥4000 试验步骤：
1．对无粘性的砂类土的筛分析按下列步骤进行：
⑴按上表要求称取风干土样，准确至0.1g，试样数量超过500g时，准确至1g。
⑵将试样分批过2mm筛。当筛下试样质量小于总质量的10%时，可不作细筛分析；当筛上试样质量小于试样总质量的10%时，可不作粗筛分析。
⑶取2mm筛上试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中；取2mm筛下试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行筛析,并称量记录各级筛的留筛质量。
⑷如果2mm筛下土量过多，可将其混和均匀再用四分法缩分至100～300g。将试样倒入依次叠好的最上层筛中，进行筛析,并称量记录各级筛的留筛质量。
⑸各细筛上及底盘内土的质量总和与筛前所取2mm筛下试样质量之差不得大于1% 。并且粗筛上及2mm筛的土质量总和与筛前试样总质量的误差也不大于1%。
⑹按下式计算小于某粒径的试样质量占样品总质量的百分数： x=
mA mB ?dX
式中，x--小于某粒径的试样质量占样品总质量的百分数； mA --小于某粒径的试样质量(g)；mB --试样总质量(g)；dX --小于2mm的试样占试样总质量的百分数；
⑺以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，粒径（mm）为横坐标，绘制粒度分析曲线，并按下列公式计算土的不均匀系数和曲率系数： Cu=d60/d10 Cc=d302/(d60×d10)
式中，Cu—不均匀系数，Cc—曲率系数；d60—限制粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量占总土质量的60%的粒径；d10—有效粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量占总土质量的10%的粒径；d30—中间粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量占总土质量的30%的粒径；
2．对含细粒土的砂砾土按下列步骤进行： ⑴按表中规定的取样数量称取风干样品。
⑵将试样置于盛有清水的容器中，充分搅拌，使粗细颗粒完全分离。 ⑶将容器中的试样悬液通过2mm筛，并用清水反复冲洗，至筛上仅剩大于2mm的颗粒为止，将筛上试样烘干称重，然后进行粗筛分析。
⑷将2mm筛下的土悬液用研杵研磨，充分研散后，并通过0.075mm筛。反
复冲洗研磨，至筛上仅剩大于0.075mm的颗粒。将筛上土烘干至恒重，称量烘干试样的质量并记录，再进行细筛分析。
⑸当粒径小于0.075mm的试样质量超过试样总质量的10%时，应用密度计法测定小于0.075mm的颗粒组成。
⑹计算、绘制曲线。 3．密度计法
⑴取代表性风干样品约200g碾散。
⑵若土中大于2mm的颗粒质量超过试样总质量的10%时，应先进行筛分析。 ⑶按规范称取经风干或烘干土样（若采用风干样品，则需要测定其风干含水率）。将试样倒入容积500mL锥形烧瓶中，加入200～300mL蒸馏水，浸泡过夜。然后将其置于恒温砂浴烘箱或其它煮沸设备上煮沸，煮沸时间持续40分钟到60分钟。（粘粒较高的样品宜适当延长煮沸时间，砂性土可适当缩短至30分钟左右）。
⑷将冷却后的试样悬液通过0.075mm筛移入1000mL试验标准量筒，并用橡皮研杵反复研磨，用蒸馏水反复冲洗至筛上仅余粒径大于0.075mm的颗粒。多次冲洗过筛后，悬液总量不能超过990mL。将筛上土移至蒸发皿中，沉淀后倒去清水。放入烘箱中烘干至恒重，称量后进行细筛分析，并计算各级颗粒占试样总质量的百分比。
⑸向量筒中加入4%的六偏磷酸钠10mL，再注入蒸馏水至1000mL刻线。 ⑹用搅拌器从量筒液面至筒底上下搅拌约1分钟，往返约30次，取出搅拌器，立即开动秒表计时。在规定读数的前20秒左右，将密度计轻轻放入悬液中，并使密度计相对静止，不能接触筒壁。测定记录密度计历时1、5、30、120、1440分钟时密度计的读数，并测定当时悬液温度，估读至0.1℃。每次读数完毕立即取出密度计放入盛有纯水的量筒中。每次放入或取出密度计时，应尽量减少悬液的扰动。
注：a.TM85密度计读数以弯液面上缘为准.
b.根据试样情况或客户实际需要，可增加密度计读数或缩短最后一次
读数的时间。
⑺按下式计算小于某粒径的试样质量占总土质量的百分数：