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一:土工试验
一、土壤的三相组成(固相、液相和气相)
土壤物理性质指数:
1土的密度:指单位体积土的质量土的密度变化范围，一般为16-22kN/m？0?六
2土壤颗粒的比重(或土壤颗粒的密度)Gs:指在4℃时，单位体积的土壤固体颗粒的质量与单位体积的水的质量之比。
土壤的比重取决于土壤的矿物成分，其变化范围一般在26.0 ~ 27.5之间。
土壤含水量w:指土壤中水的质量与固体颗粒质量的比值，通常用百分数表示。
含水量是土壤湿度的指标。土壤的自然含水量变化很大，从接近零的干沙到百分之几百的饱和粘土。
干密度:指土壤的固体颗粒质量与土壤总体积的比值。
干密度越大，土就越密实，所以常把干密度作为土压实的控制指标。
饱和密度:指当所有空隙都被水填满时，土壤的密度。
式中，水的密度，=9.81KN/m？0?6=9.81*10-3N/cm？0?六
6漂浮密度或浸没密度:指土壤浸没在水中，受到水的浮力时，单位体积的质量。
7孔隙比E:它是土壤中孔隙的体积与固体颗粒体积的比值。
孔隙比是一个应用广泛的指标，可以用来评价土的密实度。
8孔隙度n:指土壤中孔隙体积与总体积的比值；
空隙率和孔隙率之间存在以下换算关系。
饱和度Sr:指孔隙中的水体积与孔隙体积的比值。
饱和度用来描述水填充土壤孔隙的程度。Sr=0时，土壤完全干燥，Sr=1时，土壤完全饱和。根据饱和度，沙子可以分为三种状态:
0 & ltSr≤0.5微湿
0.5 & ltSr≤0.8潮湿
0.8 & ltSr≤1.0饱和
指标符号物理表达的转换关系
土壤物理性质测试:
含水量测试:
干燥法:干燥法是测定含水量的标准方法，适用于粘土、粉土、沙土、有机土。
仪器和设备:
1，烤箱:点火烤箱或其他能量烤箱，温度105-110均可。
2、天平:灵敏度0.01g。
3.其他:烘干机、称重箱等。
测试步骤
1，取有代表性的样品，包括15-30g细粒土、50g沙土、50g有机土，放入称重箱中，立即盖上箱盖，称出其质量。称重时，在天平的一端放一个与称重盒质量相同的砝码，移动天平移码，称重结果就是湿土质量。
2.揭开盒盖，将样品和盒子放入烘箱，105-110恒温干燥。对于细粒土，不得少于8h，对于有机质含量超过5%的土，应在65-70℃恒温干燥。
3.取出烘干后的样品和盒子，放入烘干机中冷却(一般只有0.5-1h)。冷却后，盖上箱盖，精确称量质量，精确至0.01g。
酒精燃烧法
在土样中加入酒精，可以在土壤上燃烧，使土壤中的水分蒸发，土样要烘干，一般要烧三次。
仪器和设备
1称重箱
2天平:灵敏度0.01g
3酒精:纯度95%
4滴管、火柴、土刀等。
实验步骤
1，取一个有代表性的样品(粘土5-10g沙土20-30g)放入称重箱称湿土。
2.用滴管将酒精注入装有样品的称量盒中，直到盒中出现自由液面。为了使酒精在样品中充分均匀地混合，轻敲桌子上的盒子。
3、点燃盒子，一直烧到火焰熄灭。
4.将样品冷却几分钟，并在步骤2和3中重新燃烧两次。
5.第三次火焰熄灭后，盖上盖子，立即称量干土，精度为0.01g。
该方法适用于无粘性土，一般为粘性土，但不适用于含有机质的土、含盐量高的土和重粘土。
含水量的其他测试方法:
1、红外照射法:红外照射法是将土样在红外光下进行干燥，通常土样在距离光源5-15cm处照射1h左右即可干燥。实验证明，该方法的含水量比干燥法略高约65438±0%。
2.比重法:将土样放入一定体积的玻璃瓶中，计算出土颗粒在水中的漂浮重量，进而计算出土含水量。它适用于沙土。
3.微波加热法:与标准干燥法相比，大多数土壤的相对误差小于65438±0.5%，但对某些含金属矿物的土壤不适用。
4电石气压法:电石是一种吸水物质。将一定量的湿土样和电石放入一定体积的密封容器中，吸水剂与土壤中的水反应生成乙炔气体。乙炔气体在密封容器中产生的压力与土壤中水分子的质量成正比。
特殊土壤含水量的测试方法；
1，含石膏土壤和有机土壤含水量的试验方法
当含石膏土和有机土的干燥温度为110时，含石膏土会失去结晶水，有机成分会燃烧，测试结果与含水量定义不符。这类样品最好在接近1个大气压的作用下，在真空干燥箱中干燥，或者将烘箱温度控制在60-70，干燥8小时以上。
2、无机结合料稳定土含水量试验方法
无机结合料在国外常称为水硬性结合料，主要指水泥、石灰、粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰。使用的术语有水泥稳定土、石灰稳定土、二灰稳定土。
用干燥法测定无机结合料的含水率时，应提前将烘箱温度提高到110，使无机结合料在105-110开始干燥。另外，干燥后要用硅胶做干燥剂。
如果烘箱温度没有升高到110，测得的含水量往往很小。
密度测试方法
测量密度的常用方法有环刀法、封蜡法、灌砂法和灌水法等。环刀法简单、准确，广泛应用于室内外。坚硬、易碎、颗粒粗糙、形状不规则的土壤，无法用环刀割开的，可以用蜡封死；田间一般采用填砂法和灌溉法。
在密度测试中，m容易获得，但v的值很难获得。V值的检测操作受人为因素和土壤粒度组成的影响较大。
环刀法:
这种方法是用一定体积的环刀切割土样，使土壤按照环刀的形状被它填满。土的重量是在环刀中测量的，根据环刀的已知体积，就可以根据定义计算出土的密度。有不同类型的环刀可供选择。室内检测时要结合国内仪器设备情况，可以选择切割、加压、渗透环刀。在施工现场检查填土的密度时，由于每层土的压实度不均匀，每层压实厚度为20-30cm，环刀体积过小，土层深度略有变化，测得的密度误差较大。因此，可以选择大体积的环刀来提高测试精度。
1.仪器和设备
(1)环刀:内径6-8cm，高2-3m，壁厚1.5-2mm。
(2)天平:灵敏度0.1g。
(3)其他:土壤修剪器、线锯、凡士林等。
2.测试步骤
(1)根据工程要求，取所需状态的原状土或扰动土样，两端找平，在环刀内壁涂一薄层凡士林，边缘朝下放在土样上。成正比。相应的水含量可以通过测量气体压力来转换。
(2)用土壤修剪器或线锯将土样上部切割成略大于环刀直径的土柱，然后垂直压环刀，边压边切，直至土样伸出环刀上部，将两端残土切掉，使其与环刀表面齐平，用残土样测量含水量。
(3)擦拭环刀外壁，称量环刀和土壤的质量，精确到0.1g。
整理结果
4.精度和公差差
本试验应进行第二次平行测定，取算术平均值，平行差不得大于0.03g/cm3。
(3)蜡封法
在这个法律体系中，不规则的土壤样品(体积不小于5cm3)按其自然质量称重，然后浸入融化的石蜡中，使土壤样品被石蜡包裹，然后按空气重和水重称重，根据公式计算土壤样品的密度。
这种方法得到的密度值总是大于其他方法得到的密度值，因为在任何情况下都很难避免融化的蜡浸入人类土壤中的孔隙。
1.仪器和设备
(1)天平:灵敏度0.01。
(2)烧杯、细金属丝、石蜡、针、刀等。
2.测试步骤
(1)用切土刀切割体积大于30”的试件，去除试件表面的松土、浮土和尖锐棱角，在天平上称重，精度为0.01g。取一个有代表性的样品来测量水化量。
(2)将石蜡加热至刚好过熔点，用细线系住标本并侵入，使标本表面覆盖一层薄薄的致密石蜡。如果标本的蜡膜上有气泡，必须用热针刺破气泡，然后用石蜡填满针孔和涂平孔。
(3)冷却后，在天平上称量蜡封试样，准确度为0.01g。
(4)用细线将蜡封样品放在天平的一端，使其漂浮在装有蒸馏水的烧杯中。注意不要接触烧杯壁，称量蜡封样品的水下质量，精确到0.01g，并测量蒸馏水的温度。
(5)将蜡封试件从水中取出，擦干蜡表面的水，称量其在空气中的质量，并与(3)中提到的质量进行比较。如果质量增加，说明水进入了试件；如果浸泡水质超过0.03g，就要重做。
3结果整理
根据以下公式计算湿密度
现场坑试验方法:
如果上层含有碎砾石或人工填筑的上层无法用环刀取样，可以在现场挖一个测量坑，同时测量挖出的土石质量和含水量。开挖土体一般不小于300kg。对于不规则的测试坑，可以在坑内放一个不透水的薄膜袋，然后在袋内装满水并测量水的体积，根据定义计算土壤的密度。体积也可用填砂法测定。
……
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