土力学试验报告

系部专班 业级 学号 学生姓名

一、含水率试验

1、目的和合用范围

本实验方法合用于测定黏质土、粉质土、砂类土、砂砾石、有机质土和冻土土 类的含水率。 2、仪器设备

1)烘箱：可采用电热烘箱或者温度能保持 105~110℃的其他能源烘箱。 2)天平：称量 200g，感量 0.01g；称量 1000g，感量 0.1g 。 3)其他：干燥器、称量盒等。 3、试验步骤

1)取具有代表性试样，细粒土 15~30g，砂类土、有机质土为 50g，砂砾石 为 1~2kg，放入称量盒内，即将盖好盒盖，称质量。称量时，可在天平一端放上 与该称量盒等质量的砝码， 挪移天平游码， 平衡后称量结果减去称量盒质量即为 湿土质量。

2)揭开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度 105~110℃恒温下烘干。烘 干时间对细粒土不得小于 8h，对砂类土不得小于 6h，有机质超过 5%的土或者含石 膏的土，应将温度控制在 60~70℃的恒温下，干燥 12~15h。

3)将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内泠却(普通只需0.5~1h 即可)。 泠却后盖好盒盖，称质量，准确至 0.01g。 4、结果整理

1)按着下式计算含水率

m 一 m

= s 100

m

s

式中： ——含水率(%)，计算至 0.1；

m ——湿土质量(g)； m ——干土质量(g)。 s

2)试验记录格式

盒号

1

2

3

4 20

盒质量(g) (1)

20

20

20 40.65

盒+湿土质量(g) (2) 盒+干土质量(g) (3) 水分质量(g) 干土质量(g) 含水率(%) 平均含水率(%)

38.87

40.54 36.76

40.45 35.94

35.45

36.16

(4) = (2) - (3)

3.42

3.78

4.49 16.16

4.51

(5) = (3) - (1) (6) = (4) / (5) (7)

15.45

16.76 22.6

15.94

22.1 27.8

28.3 28.1

22.4

3)精密度和允许差。

本试验进行二次平行测定，取其平均值，允许平行差值应符合下表规定。 含水率 5 以下 40 以下 40 以上

允许平行差值(%)

0.3

小于等于 1 小于等于 2

试验数据记录表格

盒号

1

(1)

2 3 4

盒质量(g)

盒+湿土质量(g)

(2) (3)

盒+干土质量(g)

水分质量(g)

(4) = (2) - (3)

干土质量(g)

(5) = (3) - (1)

含水率(%)

(6) = (4) / (5)

平均含水率(%)

(7)

二、环刀法测土的密度试验

1、目的和使用范围

本试验方法合用于细粒土。 2、仪器设备

1)环刀：内径 6~8cm，高 2~5.4cm，壁厚 1.5~2.2mm。

2)天平：感量 0.1g 。3)其他：修土刀、钢丝锯、凡士林等。 3、试验步骤

1)按工程需要取原状土货制备所需状态的扰动土样，整平两端，环刀内壁 涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。

2)用修土刀或者钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀 垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去两端余土，使土样与环刀 口面齐平，并用剩余土样测定含水率。

3)擦净环刀外壁，称环刀与土合质量 m ，准确值 0. 1g。

1

4、结果整理

1)按下列公式计算湿密度

1 2

m m

V

式中： ——湿密度(g/cm3 )，计算至 0.01 ；m ——环刀与土合质量(g)；

1

m ——环刀质量(g)； V ——环刀体积(cm3 )；

2

2)本试验记录格式表格

土样编号 环刀号

1

2

3

1

2

3

4

5

6 100

环刀容积(cm3 ) 环刀质量(g) 土+环刀质量(g) 土样质量(g) 湿密度(g/cm3 )

(1) (2) (3) (4) (5)

100

100 100

100 100

(3) - (2) 178.6

181.4 1.81

193.6

194.8 1.95

205.8

207.2

(4) / (1) 1.79 1.94 2.06 2.07

3)精密度和允许差

本试验进行二次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得大于 0.03 g/cm3

试验记录表格

土样编号

1

2

环刀号

1 2 3 4

环刀容积(cm3 )

(1)

环刀质量(g)

(2)

土+环刀质量(g)

(3)

土样质量(g)

(4)

(3) - (2)

湿密度(g/cm3 ) (5)

(4) / (1)

三、筛分法测颗粒分析试验

1、目的和合用范围

本试验合用于分析粒径大于 0.075mm 的土颗粒组成。对于粒径大于 60mm 的土样，本试验方法不合用。 2、仪器设备

1) 标准筛： 粗筛 (圆孔) 孔径为 60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm； 细筛孔径为 2.0mm 、1.0mm 、0.5mm 、0.25mm、0.075mm。

2) 天平： 称量 5000g，感量 5g；称量 1000g，感量 1g；称量 200g，感量 0.2g。

4)其他：烘箱、筛刷、木碾、研钵及杵等。 3、试样

从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的式样： 1) 小于 2mm 颗粒的土 100~300g。 2) 最大粒径小于 10mm 的土 300~900g。 3) 最大粒径小于 20mm 的土 1000~2000g。 4) 最大粒径小于 40mm 的土 2000~4000g。 5) 最大粒径大于 40mm 的土 4000g 以上。 4、试验步骤

1)对于无凝结性的土

(1)按规定称取试样，将试样分批过 2mm 筛。

(2)将大于 2mm 的式样按从大到小的次序，通过大于 2mm 的各级粗筛。 将留在筛上的土分别称量。

(3) 2mm 筛下的土如数量过多， 可用四分法缩至 100~800g。将试样按从大 到小的次序通过小于 2mm 的各级细筛。可用摇筛机进行振摇。振摇时间普通为 10~15min。

(4)由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，至 每分钟筛下数量不大与该级筛余质量的 1%为止。筛下的土粒应全部放入下一级 筛内，并将留在个筛上的土样用软毛刷刷净，分别称量。

(5)筛后各级筛上和筛底土总质量与筛前试样质量之差，不应大于 1%。 3)摇筛机

(6) 如 2mm 筛下的土不超过试样总质量的 10%，可省略细筛分析； 如 2mm 筛上的土不超过试样总质量的 10%，可省略粗筛分析。

2)对于含有黏土粒的砂砾土 1)将土样放在橡皮版上，用木碾将黏结的土团充分碾散，拌匀、烘干、称 量。如土样过多时，用四分法称取代表性土样。

2)将试样置于盛有清水的瓷盆中，浸泡并搅拌，使粗细颗粒分散。 3)将浸润后的混合液过 2mm 筛，边冲边洗过筛，直至筛上仅留大于 2mm 以上的土粒为止。 然后，将筛上洗净的砂砾风干称量。 按以上方法进行粗筛分析。

4)通过 2mm 筛下的混合液放在盆中，待稍沉淀，将上部悬液过 0.075mm 洗筛，用带橡皮带头的玻璃棒研磨盆内浆液，再加清水、搅拌、研磨、静置、过 筛，反复进行，直至盆内悬液澄清。最后，将全部土粒倒在 0.075mm 筛上，用 水冲洗，直到筛上仅留大于 0.075mm 净砂为止。

5)将大于 0.075mm 的净砂烘干称量，并进行细筛分析。

6)将大于 2mm 颗粒及 2~0.075mm 的颗粒质量从原称量的总质量中减去， 即为小于 0.075mm 颗粒质量。

7)如果小于 0.075mm 颗粒质量超过总土质量的 10%，有必要时，将这部份 土烘干、取样，另做密度计或者移液管分析。 5、结果整理

1)按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数：

A

X 100

B

式中： X——小于某粒径颗粒的质量百分数(%)，计算至 0.01；

A——小于某粒径的颗粒质量(g)；B——试样的总质量(g)。

2) 当小于 2mm 的颗粒如用四分法缩分取样时， 按下式计算试样中小于某粒 径的颗粒质量占总土质量的百分数：

aX 

p 100 b

式中： X——小于某粒径颗粒的质量百分数(%)，计算至 0.01

a——通过 2mm 筛的试样中小于某粒径的颗粒质量(g)；b——通过 2mm 筛的土样中所取试样的质量(g)

p——粒径小于 2mm 的颗粒质量百分数(%)。

3)在半对数坐标纸上，以小于某粒径的颗粒质量百分数为纵坐标，以粒径 (mm)为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线，求出各粒组的颗粒质量百分数，以 整数(%)表示。

4)本试验记录格式如表 筛前总土质量= 3000 g 小于 2mm 土质量= 810g

粗筛分析

小于 2mm 取试样质量=810g 小于 2mm 土占总土质量=27%

细筛分析

小于该

孔径

孔径

累计留

小于该 孔径的

累计留

小于该

小于该

占总土 质量百

(mm)

筛土质 量(g)

孔径土 (mm)

质量百

分比

(%)

筛土质

孔径的

孔径土 质量百

土质量 (g)

量(g)

土质量 (g)

分比 (%)

分比 (%)

2

2190 2410

810

27.0

27 19.7

60

1 0.5

590

72.8

40 20 10

0

3000 2650 2080 1400 810

100

2740 2920

260

32.1

8.7 2.7

350

88.3

0.25 0.075

80

9.9 2.5

920

69.3

2980 20 0.7

5 2

1600

46.7

2190

27.0

试验记录表格

筛前总土质量= 小于 2mm 土质量=

小于 2mm 取试样质量= 小于 2mm 土占总土质量=

细筛分析

粗筛分析

孔径 (mm)

累计留 筛土质 量(g)

小于该 孔径的 土质量 (g)

小于该 孔径土

孔径

累计留 筛土质 量(g)

质量百 (mm) 分比(%)

小于该 孔径的 土质量 (g)

小于该 孔径土

占总土 质量百

质量百

分比(%)

分比(%)

绘制级配曲线，判断土体级配的优良。

四、液限和塑限联合测定法

1、目的和合用范围

1)本试验的目的是联合测定土的液限和塑限，用于划分土类、计算天然稠 度和塑性指数，供公路工程设计和施工使用。

2)本试验合用于粒径不大于 0.5mm、有机质含量不大于试样总质量 5%的 土。 2、仪器设备

1)圆锥仪：锥质量为100g 或者 76g，锥角为 30°，读数显示形式宜采用光电 式、数码式、游标式、百分表式。

2)盛土杯：直径 50mm，深度 40~50mm。

3)天平：称量 200g，感量 0.01g。

4)其他：筛(孔径0.5mm)、调土刀、调土皿、研钵(附带橡皮头研杵或者橡 皮板、木棒)、干燥器、吸管、凡士林等。 3、试验步骤

3.1 取有代表性的天然含水率或者风干土样进行试验。 如土中含大于 0.5mm 的 土粒或者杂物时，应将风干土样用带橡皮头的研杵研碎或者用木棒在橡皮版上压碎， 过 0.5mm 的筛。

取 0.5mm 筛下的代表性土样 200g，分开放入三个盛土皿中，加不同数量的蒸 馏水，土样的含水率分别控制在液限(a 点)略大于塑限(c 点)和二者的中间 状态(b 点)。用调土刀调匀，盖上湿布，放置 18h 以上。测定 a 点的锥入深度， 对于 100g 锥应为 20mm±0.2mm，对于 76g 锥应为 17mm。测定 c 点的锥入深度， 对于 100g 锥应控制在 5mm 以下， 对于 76g 锥应控制在 2mm 以下。对于砂类土， 用 100g 锥测定 c 点的锥入深度可大于 5mm，用 76g 锥测定 c 点的锥入深度可大 于 2mm。

3.2 将制备的土样充分搅拌均匀， 分层装入盛土杯， 用力压密， 使空气逸出。 对于较干的土样，应充分搓揉，用调土刀反复压实。试杯装满后，刮成与杯边齐 平。

3.3 当用游标式或者百分表示液限塑限联合测定仪试验时，调平仪器，提起锥 杆(此时游标或者百分表读书为零)、锥头上涂少许凡士林。

3.4 将装好土样的试杯放在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，待锥尖 与土样表面刚好接触时住手升降，扭动锥下降旋钮，同时开动秒表，经 5s 时， 松开旋钮，椎体住手下落，此时游标读数即为锥入深度 h1。

3.5 改变锥尖与土接触位置 (锥尖两次锥入位置距离不小于 1cm)，重复本试 验 3.3)和 3.4 步骤，得锥入深度 h2 。h1 、h2 允许平行误差为 0.5mm，否则应重 做，取 h1 、h2 平均值作为该点的锥入深度 h。

3.6 去掉锥尖入土处的凡士林， 取 10g 以上的土样两个， 分别装入称量盒内，

称质量(准确至0.01g)，测定其含水率 、 (计算到 0.1%)。计算含水率平均

1 2

值 。

3.7 重复本试验 3.2~3.6 步骤， 对其他两个含水率土样进行试验， 测其锥入深 度和含水率。

3.8 用光电式或者数码式液限塑限联合测定仪测定时，接通电源，调配机身， 打开开关，提上椎体(此时刻度或者数码显示为零)。将装好土样的试杯放在升降 座上，转动升降旋钮，试杯徐徐上升，土样表面和锥尖刚好接触，指示灯亮，停 止转动旋钮，锥体立刻自行下降， 5s 时，自动住手下落，读数窗上或者数码管上 显示键入深度。试验完毕，按动复位按钮，锥体复位，读数显示为零。 4 结果整理

在双对数坐标上，以含水率 为横坐标，锥入 深度 h 为纵坐标，点绘a、b、c 三点含水率的h — 图(图 4.1)。连次三点，应呈一条直线。 如三点不在同向来线上，要通过 a 点与b、c 两 点连成两条直线，根据液限( a 点含水率)在 h 图上查的 h ，以此 h 再在 h— 的 ab

p L p p

及 ac 两直线上求出相应的两个含水率。当两个 含水率的差值小于 2%时， 以该两点含水率的平 均值与 a 点连成向来线。当两个含水率的差值 不小于 2%时，应重作试验。

图 4.1 锥入深度与含水率(h— )关系

4.2 液限的确定方法

4.2.1 若采用 76g 锥做液限试验，则在 h— 图上，查的纵坐标入土深度

h=17mm 所对应得横坐标的含水率 ，即为该土样的液限 。

L

4.2.2 若采用 100g 锥做液限试验，则在 h— 图上，查的纵坐标入土深度

h=20mm 所对应的横坐标的含水率 ，即为该土样的液限 。

L

4.3 塑限的确定方法

4.3.1 根据本试验 4.2.1 求出的液限， 通过 76g 锥入土深度 h 与含水率 的关

系曲线图(图 1)，查得锥入土深度 2mm 所对应的含水率即为该土样的塑限 。

p

4.4 本试验记录格式如下表

试验次数

试验项目 入 土 深 度

1

2

3

h

4.68

9.81

19.88

= 27.2

p

1

h

4.73

9.79

19.12

2

1

(h h ) 2 1 2

4.71

9.80

20

I =14.0

P

盒号 盒质量(g)

20

液限 =41.2

L

盒+湿土质量(g) 25.86 27.49

30.62

含水率盒+干土质量(g) 24.51

25.52

27.53

本试验须进行两次平行测定取其算术平均值， 以整数 (%) 表示。 其允许差值为： 高液限土小于或者等于 2%，低液限土小于或者等于 1%。

水分质量(g) 干土质量(g) 含水率(%)

1.35

1.97

3.09

4.51

5.52

7.53

29.9 35.7 41.04

4.5 精密度和允许差

试验记录表格

试验次数 试验项目

1 2 3

h 1

入土深度

h 2

1

(h h ) 2 1 2

盒号 盒质量(g) 盒+湿土质量(g)

p

I

P

含水率

盒+干土质量(g) 水分质量(g) 干土质量(g) 含水率(%)

液限

L

五、击实试验

1 目的和合用范围

本试验分轻型击实和重型击实。 小试筒合用于粒径不大于 25mm 的土， 大试 筒合用于粒径不大于 38mm 的土。 2 仪器设备

2.1 标准击实仪(见图 5.1 和图 5.2)。轻、重型试验方法和设备的主要参数应符合表 5.1 的规定。

图 5.1 击实筒 (单位： mm)

a)小击实筒： b)大击实筒 1—套筒： 2—击实筒： 3—底板： 4—垫块

击实试验方法种类 表 5.1

图 5.2 击锤和导杆(单位： mm)

a)2.5kg 击锤(落高 30cm)：b)4.5kg 击锤(落高 45cm)

1—提手； 2—导筒； 3—硬橡皮垫； 4—击锤

2.2 烘箱及干燥器、天平。 2.3 天平：感重 0.01g。 2.4 台秤：称量 10kg，感量 5g。

2.5 圆孔筛：孔径 38mm 、25mm 、19mm 和 5mm 各 1 个。 2.6 拌合工具： 400mm×600mm、深 70mm 的金属盘、土铲

2.7 其他：喷水设备、碾土器、盛土盘、量筒、推土器、铝盒、修土刀、平 直尺等。 3 试样

本试验可分别采用不同的方法准备试样。各方法可按表 5.2 准备试料。 3.1 干土法 (土重复使用) 将具有代表性的风干或者在 50℃温度下烘干的土样 放在橡皮板上，用圆木棍碾散，然后过不同孔径的筛(视粒径大小而定)。对于 小试筒，按四分法取筛下的土约 3kg；对于大试筒，同样按四分法取样约 6.5kg.

估计土样风干或者天然含水量， 如风干含水量低于开始含水量太多时， 可将土 样铺于一不吸水的盘上， 用喷水设备均匀地喷洒适当用量的水， 并充分拌合， 闷 料一夜备用。

试料用量 表 5.2

3.2 干土法(土不重复使用)按四分法至少准备5 个试样，分别加入不同水 分(按 2~3%含水量递增)，拌合后闷料一夜备用。

3.3 湿土法(土不重复使用)对于高含水量土，可省略过筛步骤，用手拣大 于 38mm 的粗石子即可。保持天然含水量的第一个土样，可即将用于击实试验。 其余几个试样，将土分成小土块，分别风干，使含水量按 2%~3%递减。 4 试验步骤

4.1 根据工程要求，选择轻型或者重型试验方法。根据土的性质(含易击碎风 化石数量多少，含水量高低)，选用干土法(土重复或者不重复使用)或者湿土法。

4.2 将击实筒放在坚硬的地面上，取制备好的土样分 3~5 次倒入筒内。小筒 按三层法时，每次约800~900g(其量应使击实后的试样等于或者略高于筒高的1/3)； 按五层法时，每次约400~500g(其量应使击实后的土样等于或者略高于筒高的1/5)。 对于大试筒，先将垫块放入筒内底板上，按五层法时，每层需试样约 900g (细 粒土) ~1100g (粗粒土)；按三层法时，每层需试样 1700g 摆布。整平表面，并 稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层土的击实， 击实时击锤应自由垂直落下， 锤迹必须均匀分布于土样面，第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，然后再装 入套筒， 重复上述方法进行其余各层土的击实。 小试筒击实后， 试样不应高于筒

顶面 5mm；大试筒击实后，试样不应高出筒顶面 60mm。

4.3 用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至 1g。

4.4 用推土器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水量，计算至 0.1%。 测定含水量用试样的数量按表 5.3 规定取样(取出有代表性的土样)。

测定含水量用试样的数量 表 5.3

4.5 对于干土法 (土重复使用)，将试样搓散， 然后按本规程 3 的方法进行洒 水、拌合，但不需闷料，每次约增加 2%~3%的含水量，其中有两个大于和两个 小于最佳含水量，所需加水量按下式计算：

0.01( 一 ) (5.1) m = i

w 1 + 0.01 i

i

m

式中： m ——所需的加水量， g；m ——含水量 时土样的质量， g；

w i i

——土样原有含水量， % ； ——要求达到的含水量， %。

i

按上述步骤进行其他含水量试样的击实试验。

对于干土法(土不重复使用)和湿土法，按第3 条所备各个试样，分别按上 述步骤进行击实试验。 5 结果整理

5.1 按下式计算击实后各点的干密度：

p

p = (5.2)

d 1 + 0.001

式中： p ——干密度， g/cm3 ； p ——湿密度 g/cm3 ； ——含水量， %。

d

5.2 以干密度为总坐标，含水量为横坐标，绘制于密度与含水量的关系曲线 (图 5.3)，曲线上峰值点的纵、 横坐标分别为最大干密度和最佳含水量。 如曲线 不能绘出明显的峰值点，应进行补点或者重做。

图 5.3 含水量与干密度的关系曲线

5.3 按下式计算空气体积等于零的等值线，并将这根线绘在含水量与干密度 的关系图上，以资比较(图 5.3)

1 0.01V

a (5.3) d 1



G 100

s

式中： ——试样的干密度， g/cm3 ；V ——空气体积， % ；G——试样比重，

s d a 对于粗粒土，则为土中粗细颗粒的混合比重； ——试样的含水量， %。

5.4 当试样中有大于 38mm 颗粒时， 应先取出大于 38mm 颗粒， 并求得其百 分率 p，把小于 38mm 部份作击实试验，按下面公式分别对试验所得的最大干密 度和最佳含水量进行校正(合用于大于 38mm 颗粒的含水量小于 30%时)。 最大干密度按下式校正：

1

(5.4) dm (1 0.01p) 0.01p

G



dm s

式中： ——校正后的最大干密度， g/cm3；

dm



dm

——用粒径小于 38mm 的土样试验所得的最大干密度， g/cm3；

P——试样中粒径大于 38mm 颗粒的百分数， %； G ——粒径大于 38mm 颗粒的毛体积比重，计算至 0.01。

s

最佳含水量按下式校正：

0 0 2

(1 0.01P) 0.01p (5.5)

式中： ——校正后的最佳含水量， %；

0

——用粒径小于 38mm 的土样试验所得的最佳含水量， %；

0

p—— 同前

——粒径大于 38mm 颗粒的含水量， %。

2

5.5 本实验记录格式如表 5.4 所示。

击实试验记录 表 5.4

土样编号 土样来源

筒号 筒容积 击锤质量

落距 45cm

997cm3

4.5kg

每层击数 27

大于 5mm 颗粒含量

3 4

试验日期

试验次数 1

2 2981.8

5 3191.1

筒加土质量 (g) 2907.6 筒质量 (g) 1103

3130.9 3215.8 1103 1103

1103 1878.8

1103 2088.1

干密度

湿土质量 (g) 1804.6 湿密度 干密度 盒号

2027.9 2112.8 2.03 2.12

(g/cm3) 1.81

1.88 1.71

2.09

(g/cm3) 1.67

1.80 1.83

1.76

盒+湿土质量 (g) 盒+干土质量 (g)

33.45 33.27

35.60

35.44 32.88 33.13 33.13 34.09 34.02 31.40 31. 31.36 32.15

36.96 38.31

32.45 32.26

34.16 34.28 35.36

盒质量

(g)

20

20

20

20 20 20 20 20 1.42 1.48 1.49 1.77 1.94

20

20

含水量水质量

(g)

1.0

1.01

1.44

14.16

2.68 2.95

14.28 15.36

干土质量

(g)

12.45

12.26 14.02 11.40 11. 11.36 12.15

含水量

(%) (%)

8.0

8.2

10.3

10.1 13.0 12.8 15.6 16.0

13.0 15.8

18.8 19.2

含水量

8.1 10.2

19.0

最佳含水量=15.8% 最大干密度=1.83 g/cm3

试验记录表格

土样编号

筒号

落距 每层击数

土样来源

筒容积 击锤质量

试验日期

大于 5mm 颗粒含量

试验次数 筒加土质量

(g) (g) (g) (g/cm3) (g/cm3)

1 2 3 4

5

干 筒质量 湿土质量 湿密度 干密度 盒号 盒+湿土质量 盒+干土质量

密度

(g) (g) (g) (g) (g) (%) (%)

含水量盒质量 水质量 干土质量 含水量 含水量

最佳含水量=

最大干密度=