二、土工试验项目
土工试验项目应根据土的用途决定： 1、原状土。
通过检测结果判定土的工程性质。
①.物理性质：含水率、密度、颗粒密度（比重）、界限含水率、颗粒分析、渗透、相对密度等。
②.力学性质：压缩、直剪、三轴压缩、湿陷性和膨胀性等。 ③.化学性质：矿物鉴定、有机质、含盐量等。
④.原位测试：静载试验、静力触探、动力触探、标准贯入、旁压、十字板剪切等。 2、路基填料。
通过检测结果判定路基填料的性质，用于指导路基填土压实质量控制。
①.物理性质：含水率、密度、相对密度、颗粒密度（比重）、界限含水率、颗粒分析、击实、有机质、含盐量等。
②.现场检测：密度、含水率、K30、Evd、Ev2等。
③.级配碎石：粒径级配、破碎面含量、洛杉矶磨耗率、硫酸钠浸泡损失率、液塑限、塑性指数、粘土团及其他杂质含量、毛体积密度。
④.改良土：液塑限、塑性指数、颗粒分析、击实(重型)、含灰剂量、无侧限抗压强度
三、土的组成及基本物理指标
1、土的三相体概念
土是由固体颗粒、水分和空气三相组成。其中每种成分的质量、体积的相对比例有所增减，都会引起土的物理力学性质的变化。图1是土的三相图。
图1土的三相图 2、土的基本物理指标及换算关系
土的基本物理指标有九项,他们是：密度、颗粒密度、含水率、干密度、饱和密度、有效重度、孔隙比、孔隙率及饱和度。其中前三项是直接检测出来的，后六项是计算出来的。
①. 密度ρ
单位体积土的质量（包括孔隙中水的质量在内）称为土的密度（g/cm）。
5
3
m??????????????(17?1)v其中:
???:密度;m:质量;v:体积②. 颗粒密度?s
土体内的固体颗粒质量与颗粒体积之比值，称为颗粒密度（g/cm3）,颗粒密度关注的是土体固体颗粒的视密度，也是以前的比重的概念。
?s?ms?????????????????????????(17?5)Vs其中:Vs:为土固体颗粒的体积(cm3)
③. 含水率w
土中水的质量与土固体颗粒质量的比值称为土的含水率，以百分数计。在有的标准中，如公路用标准，含水率又称为含水量。
mw?100?????????????????????????(17?6)ms 其中:w?w：土的含水率（%）mw:土体水的质量不同的土其含水率的变化范围很大。干燥坚硬的土，含水率只有2～10%.而软粘土的含水率可达50～200%.
④.孔隙比e
土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。
Vv??????????????????????????????????????????(17?7)Vs 其中:e?e:孔隙比;Vv:孔隙体积(cm3);孔隙比是土的重要指标之一，它反映了土的松软和紧密程度。 ⑤.孔隙率n
土中孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率（%）。
Vv?100?????????????????????????(17?8)V 其中:n?n:孔隙率(%);V:土体体积(cm3)孔隙比与孔隙率之间存在着式(17-9)或（17-10）的关系。
100?e ???????????????????????(1?9)1?ene????????????????????????(17?10)100?nn?⑥.饱和度Sr
6
土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比，称为饱和度（%）。
Sr?Vw?100???????????????????????????(17?11) Vv其中:Sr:饱和度(%)Vw:土体中水的体积(cm3);⑦.干密度?d
表示单位体积内土粒的质量（g/cm3）。
?d?ms?????????????????????????(17?4) V⑧.饱和密度?sr
当土体的孔隙完全为水所充满时，土体的密度（g/cm3）
?sr?其中:ms?Vr?w?????????????????????????(17?2)V
?sr:饱和密度(g/cm3);ms:土体固体颗粒质量;Vr:土体孔隙体积(cm3);?w:水密度,一般可取1g/cm3;V:土体体积(cm3)⑨.浮密度?
表示地下水位以下的土体，且它的孔隙完全为水所充满，但又整个受到地下水的浮力作用。因此有：
'?'??sr??w???????????????????????????(17?3)
3、练习题
1、(填空)一般情况下，土是由（土粒）、（水）、（空气）三相组成。 2、(单选)土粒比重的定义式为：(A)
A、
msVS??W B、
mV?W C、
msV?? D、
mVS??W
3、(单选)干密度的定义为：（B）
mA、
VS B、
mSV C、
msVS D、
mV
4、(单选)土粒比重的单位是：（C）
A、kN/m3 B、kg/m3 C、无 D、kPa 5、(单选)对于砾石土、碎石土和级配碎石，宜采用（B）计算孔隙率n 。 A、颗粒密度 B、毛体积密度 C、表观密度 D、堆积密度 6、(多选)土可能由（ BC ）组成。
A、单相体 B、两相体 C、三相体 D、四相体
7、(多选)在土的三相体比例指标中，可以直接测出的指标有（ACD） A、湿密度 B、干密度 C、颗粒密度 D、含水率
8、(判断)毛体积密度是材料质量除以材料的实体积与闭口孔隙体积的和。（×） 9、(判断)孔隙率n是土样中的孔隙体积占土样总体积的百分率。 （√）
7
10、(判断)土中的空气体积为零时，土的密度最大。（×）
11、(计算)已知土样面积30cm2，高2cm，湿土质量128.8g，含水率W＝13.6%，土的颗粒密度ρs＝2.71，求该土样的孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。
解：
①计算体积: 总体积=30×2=60 cm
干土质量：128.8/(1+0.136)=113.4g 土粒体积：113.4/2.71=41.8cm 空隙体积：60-41.8=18.2cm 水的质量：113.4×13.6%=15.4g 水的体积：15.4cm
②计算参数: 孔隙比e=空隙体积/土粒体积=18.2/41.8=0.44
孔隙率n=空隙体积/总体积=18.2/60=0.30 饱和度Sr=水的体积/空隙体积=15.4/18.2=0.85
四、土工试验方法
1、含水率
①、取样：取扰动土100-300g ②、检测方法：
a.烘干法：适用于各类土。本法为测定含水率的标准方法，粘性土、粉土烘干时间不少于8h，砂类土不少于6h，砾、碎石类土不少于4h。但当土中有机质含量超过5%或含石膏或硫酸盐时，应控制温度在65-70℃。
b酒精燃烧法：适用于不含有机制的砂类土、粉土和粘性土。 c.碳化钙减量法：适用于各类土。
d.核子射线法：适用于现场原位测定填料为细粒土和砂类土的含水率 ③、检验标准：《铁路工程土工试验规程》 TB10102-2004 ④、烘干法数据处理：
ω=m-ms/ms×100%
ω—含水率，%；计算至0.1% m—湿土质量，g，称量至0.01g ms—干土质量，g，称量至0.01g ⑤、允许偏差：
细粒土：含水量10%以下为0.5%；含水量40%以下为≤1%；含水量40%以上为≤2%。 粗粒土：含水量10%以下为1%；含水量40%以下为≤2%；含水量40%以上为≤3%。 练习题
1、(多选)含水量测定的方法有(ABC)
A、烘干法 B、酒精燃烧法 C、碳化钙法 D、比重法
2、(问答)常用的测试含水量的方法有哪些？并说明各自的适用范围。 答：1、烘干法(适用于各种土)
2、酒精燃烧法（适用于除含有机质和含结晶水的土）
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