对土工试验中实验方法的探讨

杨忠琴

摘 要：为了确保地基基础施工的质量和安全，必须对土的物理性质和力学性能作出判断，土工试验的主要目的就是为了得出这两者的对应指标，以便于工程的顺利进行。土工试验包括三十多种试验方法，其中有试样制备和饱和、含水率试验、密度试验、比重瓶法、浮称法等。分别从试验概念和试验方法两方面对含水率试验、土粒比重试验这两种方法进行具体说明。

关键词：土工试验；含水率；土粒比重；试样制备

中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0052-02

1 土工试验的概述

土工即土料工程性能，土工试验就是针对土料工程性能而进行的试验。在建筑工程中，为了使工程质量能够得到保障，就需要对土质含水率、土粒比重等一系列参数进行物理和化学方面的检测。土工试验分原位测试（现场勘察测试）和室内试验两类。当地基土壤不易采取试样或不宜做室内试验时，则进行原位测试。原位测试有直接测试和间接测试之分。直接测试方法有十字板剪切试验、荷载试验、旁压试验、动弹性模量试验以及抽水、压水、注水试验等；间接测试方法有静、动力触探试验，标准贯入试验，同位素测定密度和含水量试验等。室内试验分常规试验和专门试验。常规试验包括物理性指标试验（比如颗粒分析试验、液限和塑限试验，含水量、容重、比重试验等）和力学性指标试验（比如压缩试验、抗剪强度试验等）；专门试验有渗透、固结系数、前期固结压力、灵敏度、烧灼失重等指标的试验。一般工程不要求做关于土的化学和矿物分析。

2 含水率试验

2.1 含水率的相关概念分析

土的含水率是土在105～110 ℃的温度下烘干至恒量时所失去水的质量与恒量后干土质量的比值，用百分数表示。含水率反映的是土的物理状态，其变化会使土的物理性质、力学性能随之发生变化，土可以因此形成多种形态——形态不同，压缩性和稳定性也不同。除此之外，土的孔隙比、干湿密度等都必须以含水率为依据进行测量，含水率同样也是衡量许多工程质量的重要指标。含水率试验方法很多，其标准方法为烘干法。

2.2 含水率试验方法分析

含水率试验有以下三种方法：①酒精燃烧法。这种方法并适用于不含有机质的砂类土、粉土和黏性土。②运用化学原理，利用过量碳化钙与土中游离水混合生成乙炔气体的碳化钙减量法。以乙炔气体减少的质量，计算出土的含水率。这种试验方法对于任何土都适用。③测定填料为细粒土和砂类土的含水率方法。这种方法通常用于现场原位。

含水率试验所需要的仪器包括温度为105～110 ℃的电热烘箱和天平。

含水率的推算公式为：

d=g·100/[V·（100+W）]. （1）

式（1）中：d——土壤容重，g/cm3；

g——环刀内湿土重，g；

V——环刀容积，cm3；

W——样品含水量，%.

在含水率试验中经常因取土不标准或器材、运输、存放问题等多种原因造成含水量不稳定，这就要求试验人员在各个环节严格按要求进行；同时，必须保证所取样本具有代表性，成分均匀，在运输和保存过程中要采取应有的防范措施。此外，试验中的土样盒在多次使用后有可能受到损坏，因而试验时如果不谨慎确认土样的质量，也会导致试验的失误，从而致使结果出现偏差。试验中为了确保结果的准确性，应该将同一个试验进行两次，并确保最后平均值的公正性。

3 土粒比重试验

3.1 土粒比重相关概念

土粒比重是土的基本物理指标之一，它的变化幅度比一般无机物矿物颗粒、有机质、泥炭的比重变化幅度小，因此具有相对稳定性。基于密度因素，我们通常在试验中取用同一地区、同一种类型的土壤作为试验的样本。土粒比重值通常在2.5～2.9之间，相对稳定，不过，在测土本的比重时也常受矿质和土体颗粒大小的影响。土壤中的有机质与土体密度呈负相关——有机质越多，土体密度反而越小。测试土粒比重常采用比重瓶法、浮称法和虹吸筒法。

3.2 土粒比重试验方法

不同的试验方法对土的要求标准不同，分界线是由5 mm土颗粒组成的土，小于分界线的土体适合比重瓶法；恰好是由5 mm土颗粒组成的土则应用浮称法；大于分界线的应该选择虹吸筒法。计算公式为：

GS=WS/WS+W2-W1×GW. （2）

式（2）中：GS=土粒比重WS=干土重W2=比重瓶+水重W1=比重瓶+水重+干土GW=查表求温度T ℃蒸馏水比重。

WS+W2-W1=排开土粒同体积的水重。

采用比重瓶法进行试验时需要长颈比重瓶和短颈比重瓶各一只，一个准确度在±1 ℃间的恒温水槽，以及调节温度的砂浴、天平和温度计。

试验首先应该将比重瓶烘干，这样才不会影响试样的质量，避免实验误差；然后将比重瓶中的半瓶纯水用砂浴煮沸，并用真空抽气法对其抽气；接着将再次倒入冷却后纯水的比重瓶置于恒温水槽，测瓶内温度；最后依据试验所得数据求比重值。

在试验中采用浮称法时，要确保粒径大于20 mm的土质量不能达到总质量的10%. 在这个试验中，需要用到铁丝框、盛水容器和浮称天平。

虹吸筒法对粒径大于20 mm的土质所占比重要求与浮称法相反，即要大于或等于总质量的10%.在这个试验中，最主要的装置就是虹吸筒，虹吸筒是由吸筒、吸管、橡皮管、管夹和量筒这五部分组成。

由于土粒比重试验过程复杂，对于仪器的精密度要求也非常高，往往难以得到精确的结论。因此，对精密度要求较高的试验，应该采取多次试验取平均值的方法，并对试验中的仪器进行仔细检查。在煮沸过程中，液体不能装得太多，凝结后的土块尽量分成小块，同时确保排气时水汽彻底排出。

除了含水率试验、土粒比重试验这两种方法外，还有用于判断土地工程性质、土体稳定性和地基压缩沉降量的密度试验方法。该方法也用于计算土压力，包含环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法四种。包含筛析法、密度计法、移液管法的颗粒分析法。分为液、塑限联合测定法，碟式仪液限试验，滚搓法塑限试验，收缩皿法塑限试验几种方法的界限含水率试验。我们在试验时应该根据不同的基地、土样，有针对性地选择更好的试验方法，以使试验结果更加准确。

摘 要：为了确保地基基础施工的质量和安全，必须对土的物理性质和力学性能作出判断，土工试验的主要目的就是为了得出这两者的对应指标，以便于工程的顺利进行。土工试验包括三十多种试验方法，其中有试样制备和饱和、含水率试验、密度试验、比重瓶法、浮称法等。分别从试验概念和试验方法两方面对含水率试验、土粒比重试验这两种方法进行具体说明。

关键词：土工试验；含水率；土粒比重；试样制备

中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0052-02

1 土工试验的概述

土工即土料工程性能，土工试验就是针对土料工程性能而进行的试验。在建筑工程中，为了使工程质量能够得到保障，就需要对土质含水率、土粒比重等一系列参数进行物理和化学方面的检测。土工试验分原位测试（现场勘察测试）和室内试验两类。当地基土壤不易采取试样或不宜做室内试验时，则进行原位测试。原位测试有直接测试和间接测试之分。直接测试方法有十字板剪切试验、荷载试验、旁压试验、动弹性模量试验以及抽水、压水、注水试验等；间接测试方法有静、动力触探试验，标准贯入试验，同位素测定密度和含水量试验等。室内试验分常规试验和专门试验。常规试验包括物理性指标试验（比如颗粒分析试验、液限和塑限试验，含水量、容重、比重试验等）和力学性指标试验（比如压缩试验、抗剪强度试验等）；专门试验有渗透、固结系数、前期固结压力、灵敏度、烧灼失重等指标的试验。一般工程不要求做关于土的化学和矿物分析。

2 含水率试验

2.1 含水率的相关概念分析

土的含水率是土在105～110 ℃的温度下烘干至恒量时所失去水的质量与恒量后干土质量的比值，用百分数表示。含水率反映的是土的物理状态，其变化会使土的物理性质、力学性能随之发生变化，土可以因此形成多种形态——形态不同，压缩性和稳定性也不同。除此之外，土的孔隙比、干湿密度等都必须以含水率为依据进行测量，含水率同样也是衡量许多工程质量的重要指标。含水率试验方法很多，其标准方法为烘干法。

2.2 含水率试验方法分析

含水率试验有以下三种方法：①酒精燃烧法。这种方法并适用于不含有机质的砂类土、粉土和黏性土。②运用化学原理，利用过量碳化钙与土中游离水混合生成乙炔气体的碳化钙减量法。以乙炔气体减少的质量，计算出土的含水率。这种试验方法对于任何土都适用。③测定填料为细粒土和砂类土的含水率方法。这种方法通常用于现场原位。

含水率试验所需要的仪器包括温度为105～110 ℃的电热烘箱和天平。

含水率的推算公式为：

d=g·100/[V·（100+W）]. （1）

式（1）中：d——土壤容重，g/cm3；

g——环刀内湿土重，g；

V——环刀容积，cm3；

W——样品含水量，%.

在含水率试验中经常因取土不标准或器材、运输、存放问题等多种原因造成含水量不稳定，这就要求试验人员在各个环节严格按要求进行；同时，必须保证所取样本具有代表性，成分均匀，在运输和保存过程中要采取应有的防范措施。此外，试验中的土样盒在多次使用后有可能受到损坏，因而试验时如果不谨慎确认土样的质量，也会导致试验的失误，从而致使结果出现偏差。试验中为了确保结果的准确性，应该将同一个试验进行两次，并确保最后平均值的公正性。

3 土粒比重试验

3.1 土粒比重相关概念

土粒比重是土的基本物理指标之一，它的变化幅度比一般无机物矿物颗粒、有机质、泥炭的比重变化幅度小，因此具有相对稳定性。基于密度因素，我们通常在试验中取用同一地区、同一种类型的土壤作为试验的样本。土粒比重值通常在2.5～2.9之间，相对稳定，不过，在测土本的比重时也常受矿质和土体颗粒大小的影响。土壤中的有机质与土体密度呈负相关——有机质越多，土体密度反而越小。测试土粒比重常采用比重瓶法、浮称法和虹吸筒法。

3.2 土粒比重试验方法

不同的试验方法对土的要求标准不同，分界线是由5 mm土颗粒组成的土，小于分界线的土体适合比重瓶法；恰好是由5 mm土颗粒组成的土则应用浮称法；大于分界线的应该选择虹吸筒法。计算公式为：

GS=WS/WS+W2-W1×GW. （2）

式（2）中：GS=土粒比重WS=干土重W2=比重瓶+水重W1=比重瓶+水重+干土GW=查表求温度T ℃蒸馏水比重。

WS+W2-W1=排开土粒同体积的水重。

采用比重瓶法进行试验时需要长颈比重瓶和短颈比重瓶各一只，一个准确度在±1 ℃间的恒温水槽，以及调节温度的砂浴、天平和温度计。

试验首先应该将比重瓶烘干，这样才不会影响试样的质量，避免实验误差；然后将比重瓶中的半瓶纯水用砂浴煮沸，并用真空抽气法对其抽气；接着将再次倒入冷却后纯水的比重瓶置于恒温水槽，测瓶内温度；最后依据试验所得数据求比重值。

在试验中采用浮称法时，要确保粒径大于20 mm的土质量不能达到总质量的10%. 在这个试验中，需要用到铁丝框、盛水容器和浮称天平。

虹吸筒法对粒径大于20 mm的土质所占比重要求与浮称法相反，即要大于或等于总质量的10%.在这个试验中，最主要的装置就是虹吸筒，虹吸筒是由吸筒、吸管、橡皮管、管夹和量筒这五部分组成。

由于土粒比重试验过程复杂，对于仪器的精密度要求也非常高，往往难以得到精确的结论。因此，对精密度要求较高的试验，应该采取多次试验取平均值的方法，并对试验中的仪器进行仔细检查。在煮沸过程中，液体不能装得太多，凝结后的土块尽量分成小块，同时确保排气时水汽彻底排出。

除了含水率试验、土粒比重试验这两种方法外，还有用于判断土地工程性质、土体稳定性和地基压缩沉降量的密度试验方法。该方法也用于计算土压力，包含环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法四种。包含筛析法、密度计法、移液管法的颗粒分析法。分为液、塑限联合测定法，碟式仪液限试验，滚搓法塑限试验，收缩皿法塑限试验几种方法的界限含水率试验。我们在试验时应该根据不同的基地、土样，有针对性地选择更好的试验方法，以使试验结果更加准确。

摘 要：为了确保地基基础施工的质量和安全，必须对土的物理性质和力学性能作出判断，土工试验的主要目的就是为了得出这两者的对应指标，以便于工程的顺利进行。土工试验包括三十多种试验方法，其中有试样制备和饱和、含水率试验、密度试验、比重瓶法、浮称法等。分别从试验概念和试验方法两方面对含水率试验、土粒比重试验这两种方法进行具体说明。

关键词：土工试验；含水率；土粒比重；试样制备

中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0052-02

1 土工试验的概述

土工即土料工程性能，土工试验就是针对土料工程性能而进行的试验。在建筑工程中，为了使工程质量能够得到保障，就需要对土质含水率、土粒比重等一系列参数进行物理和化学方面的检测。土工试验分原位测试（现场勘察测试）和室内试验两类。当地基土壤不易采取试样或不宜做室内试验时，则进行原位测试。原位测试有直接测试和间接测试之分。直接测试方法有十字板剪切试验、荷载试验、旁压试验、动弹性模量试验以及抽水、压水、注水试验等；间接测试方法有静、动力触探试验，标准贯入试验，同位素测定密度和含水量试验等。室内试验分常规试验和专门试验。常规试验包括物理性指标试验（比如颗粒分析试验、液限和塑限试验，含水量、容重、比重试验等）和力学性指标试验（比如压缩试验、抗剪强度试验等）；专门试验有渗透、固结系数、前期固结压力、灵敏度、烧灼失重等指标的试验。一般工程不要求做关于土的化学和矿物分析。

2 含水率试验

2.1 含水率的相关概念分析

土的含水率是土在105～110 ℃的温度下烘干至恒量时所失去水的质量与恒量后干土质量的比值，用百分数表示。含水率反映的是土的物理状态，其变化会使土的物理性质、力学性能随之发生变化，土可以因此形成多种形态——形态不同，压缩性和稳定性也不同。除此之外，土的孔隙比、干湿密度等都必须以含水率为依据进行测量，含水率同样也是衡量许多工程质量的重要指标。含水率试验方法很多，其标准方法为烘干法。

2.2 含水率试验方法分析

含水率试验有以下三种方法：①酒精燃烧法。这种方法并适用于不含有机质的砂类土、粉土和黏性土。②运用化学原理，利用过量碳化钙与土中游离水混合生成乙炔气体的碳化钙减量法。以乙炔气体减少的质量，计算出土的含水率。这种试验方法对于任何土都适用。③测定填料为细粒土和砂类土的含水率方法。这种方法通常用于现场原位。

含水率试验所需要的仪器包括温度为105～110 ℃的电热烘箱和天平。

含水率的推算公式为：

d=g·100/[V·（100+W）]. （1）

式（1）中：d——土壤容重，g/cm3；

g——环刀内湿土重，g；

V——环刀容积，cm3；

W——样品含水量，%.

在含水率试验中经常因取土不标准或器材、运输、存放问题等多种原因造成含水量不稳定，这就要求试验人员在各个环节严格按要求进行；同时，必须保证所取样本具有代表性，成分均匀，在运输和保存过程中要采取应有的防范措施。此外，试验中的土样盒在多次使用后有可能受到损坏，因而试验时如果不谨慎确认土样的质量，也会导致试验的失误，从而致使结果出现偏差。试验中为了确保结果的准确性，应该将同一个试验进行两次，并确保最后平均值的公正性。

3 土粒比重试验

3.1 土粒比重相关概念

土粒比重是土的基本物理指标之一，它的变化幅度比一般无机物矿物颗粒、有机质、泥炭的比重变化幅度小，因此具有相对稳定性。基于密度因素，我们通常在试验中取用同一地区、同一种类型的土壤作为试验的样本。土粒比重值通常在2.5～2.9之间，相对稳定，不过，在测土本的比重时也常受矿质和土体颗粒大小的影响。土壤中的有机质与土体密度呈负相关——有机质越多，土体密度反而越小。测试土粒比重常采用比重瓶法、浮称法和虹吸筒法。

3.2 土粒比重试验方法

不同的试验方法对土的要求标准不同，分界线是由5 mm土颗粒组成的土，小于分界线的土体适合比重瓶法；恰好是由5 mm土颗粒组成的土则应用浮称法；大于分界线的应该选择虹吸筒法。计算公式为：

GS=WS/WS+W2-W1×GW. （2）

式（2）中：GS=土粒比重WS=干土重W2=比重瓶+水重W1=比重瓶+水重+干土GW=查表求温度T ℃蒸馏水比重。

WS+W2-W1=排开土粒同体积的水重。

采用比重瓶法进行试验时需要长颈比重瓶和短颈比重瓶各一只，一个准确度在±1 ℃间的恒温水槽，以及调节温度的砂浴、天平和温度计。

试验首先应该将比重瓶烘干，这样才不会影响试样的质量，避免实验误差；然后将比重瓶中的半瓶纯水用砂浴煮沸，并用真空抽气法对其抽气；接着将再次倒入冷却后纯水的比重瓶置于恒温水槽，测瓶内温度；最后依据试验所得数据求比重值。

在试验中采用浮称法时，要确保粒径大于20 mm的土质量不能达到总质量的10%. 在这个试验中，需要用到铁丝框、盛水容器和浮称天平。

虹吸筒法对粒径大于20 mm的土质所占比重要求与浮称法相反，即要大于或等于总质量的10%.在这个试验中，最主要的装置就是虹吸筒，虹吸筒是由吸筒、吸管、橡皮管、管夹和量筒这五部分组成。

由于土粒比重试验过程复杂，对于仪器的精密度要求也非常高，往往难以得到精确的结论。因此，对精密度要求较高的试验，应该采取多次试验取平均值的方法，并对试验中的仪器进行仔细检查。在煮沸过程中，液体不能装得太多，凝结后的土块尽量分成小块，同时确保排气时水汽彻底排出。

除了含水率试验、土粒比重试验这两种方法外，还有用于判断土地工程性质、土体稳定性和地基压缩沉降量的密度试验方法。该方法也用于计算土压力，包含环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法四种。包含筛析法、密度计法、移液管法的颗粒分析法。分为液、塑限联合测定法，碟式仪液限试验，滚搓法塑限试验，收缩皿法塑限试验几种方法的界限含水率试验。我们在试验时应该根据不同的基地、土样，有针对性地选择更好的试验方法，以使试验结果更加准确。