铁路工程土工试验讲义.doc

铁路工程土工试验讲义
杨德平
2011年6月
一、概述
本章内容以《铁路工程试验与检测》为准。
1、土的形成
土是岩石风化的产物。
物理风化------岩石暴露在大气层内，受风、霜、雨、雪的侵蚀，以及受温度升降变化的影响，裂隙水结冰等原因，使岩石崩解成块。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
化学风化-------这些碎块再与水、二氧化碳、氧气接触发生化学作用。
生物风化-------岩石在风化过程中与自然界的生物发生相互作用。
2、土与工程的关系
地基-----作为建筑物(桥涵、楼房等)或构筑物(路基等)的地基；
填料-----作为土工构筑物(路基、堤坝等)的填料；
介质-----作为构筑物(渠道、黄土隧道等)的周围介质。
3、土工试验的重要意义
土用于地基，会出现地基的变形和稳定问题；用作填料，存在土的压实和变形问题；用于介质，需考虑土的渗流和抗渗稳定性问题。研究解决以上问题，涉及到土的物理、力学、化学性能。要评价土的以上性能，须通过土工试验来获取土的各项性能指标。尤其在研究不良地基处理方案时，实测的实验指标是优选技术措施的重要依据。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
4、对土工试验人员的要求
由于土工试验成果因试验方法和试验技巧的熟练程度不同，会有较大的差别，这种差别远大于计算方法引起的误差。为了使土工试验比较正确地反映实际土的性状，要求试验人员了解和掌握以下五个问题：残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
①.试验的目的和所依据的原理；
②.使用的仪器设备性能和操作方法；
③.试验应获得哪些数据、分析出什么结论；
④.试验中的注意事项、误差的初步分析；
⑤.分析试验设计与实际问题的联系
概括地说土工试验人员要具备：一有基本理论，二有基础知识，三有基本技能。

5、现行铁路土工试验有关标准
序
号
标准名称
标准代号
实施日期
备注
1
铁路路基设计规范
TB 10001-2005
2005-04-25

2
铁路工程地质勘查规范
TB 10012-2001
2001-12-01

3
铁路工程物理勘探规程
TB 10013-2004
2004-04-01

4
铁路工程地质钻探规则
TB 10014-1998
1998-07-01

5
铁路工程地质原位测试规程
TB 10018-2003
2003-06-01

6
铁路工程不良地质勘察规程
TB 10027-2001
2001-12-01

7
铁路工程岩土分类标准
TB 10077-2001
2001-12-01

8
铁路工程土工试验规程
TB 10102-2010
2010-11-21

9
铁路工程岩土化学分析规程
TB 10103-2008
2009-01-07

10
铁路工程水质分析规程
TB 10104-2003
2003-06-01

11
铁路工程地基处理技术规程
TB 10106-2010
2010-08-03

12
铁路工程岩石试验规程
TB 10115-1998
1998-07-01

13
铁路路基施工规范
TB 10202-2002
2002-07-01

14
铁路路基工程施工质量验收标准
TB 10414-2003
2004-01-01

15
高速铁路设计规范(试行)
TB 10621-2009
2009-12-01

16
高速铁路路基工程施工质量验收标准
TB 10751-2010
2010-12-08

6、练习题
①.(填空)工程试验工作的依据是( )。
②. (填空)铁路工程土的物理力学性能检测标准(代号)为（ ）,化学性能检测标准(代号)为( )。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
二、土工试验项目
本章内容以《铁路工程试验与检测》为准。
土工试验项目应根据土的用途决定：
1、室内实验。
①.土的物理性能试验：含水率、密度、颗粒密度、界限含水率、颗粒分析、渗透、击实等、粗粒土的最大干密度等。试验成果用于土的工程分类，土的状态的判定，渗透计算，填土工程施工方法的选择和碾压质量控制。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
②.砂的相对密度试验：包括砂的最大和最小孔隙比的测定，由此确定砂的相对密度，判定砂的疏密状态。
③.土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷性和膨胀性等。这些试验为工程设计提供变形参数：压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数、膨胀率、膨胀力等。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
④.土的强度试验：包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等。这些试验为设计提供土的抗剪指标参数(粘聚力、内摩擦角)、无侧限抗压强度、灵敏度等。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
⑤.土的化学性试验：包括粘土矿物鉴定、有机质和盐渍土试验等。粘土矿物成分是决定土的物理化学性质的重要因素；有机质试验提供土中有机质含量，供施工选择土料之用；盐渍土是土中易溶盐含量大于5%的土，盐渍土试验指标供地基评价、采取工程措施或选料之用。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
⑥.级配碎石：粒径级配、破碎面含量、针状及片状颗粒含量、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。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
⑦.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
2、路基现场压实质量检测。
①.路基压实密度、含水率检测。常用的方法有环刀法、灌砂法、灌水法、气囊法、核子射线法等。
②.路基地基系数K30检测。
③.路基动态变形模量Evd检测。
④.路基静态变形模量Ev2检测。
3、土工原位测试
①.静力载荷试验。试验成果用于确定地基承载力、变形模量等。
②.静力触探试验。适用于软土、粘性土、砂类土以及含少量碎石的土层。试验成果用于确定地基承载力、判定砂土液化和提供地基物理力学参数等。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
③.动力触探试验。适用于粘性土、砂类土和碎石类土。试验成果用于确定地基承载力、评定土的抗剪强度和变形模量等。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
④.标准贯入试验。适用于一般粘性土、粉性土和砂类土。可判定砂土的密实程度、粘性土的塑性状态、判别饱和砂土及粉土的液化等。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
⑤.十字板剪切试验。适用于测定饱和粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等。
⑥．旁压试验。
4、练习题
①.(填空)土的抗剪强度可以用库仑公式( )表达，其中( )表示摩擦角，( )表示凝聚力。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
②.(填空)黄土湿陷性是指黄土在( )、( )共同作用下产生的变形。
③.(填空)用动力触探确定地基承载力，轻型动力触探的锤重为( )kg，以贯入深度每( )cm的锤击数计；重型动力触探的锤重为( )kg，以贯入深度每( )cm的锤击数计。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
④.(填空)静力触探试验中多功能探头可测得( )、( )和( )等指标。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
⑤.(单选)标准贯入试验中，其装置的锤重为(C)
A.4.5kg B.2.5kg C.63.5kg D.100g
⑥.(单选)土的压缩试验中试样体积的变化是：( )
A.空气体积压缩 B.水体积压缩
C.孔隙体积的减小 D.土颗粒体积压缩
⑦.(多选)土工原位测试试验有：( )
A.击实试验 B.压缩试验
C.十字板剪切试验 D.标准贯入试
⑧.(判断)一般对粘性土地基用液性指数和天然孔隙比确定地基的容许承载力。( )
三、土的工程分类
本章内容以《铁路工程试验与检测》为准。
工程土按用途主要有两种：一是作为建筑物地基的原状土；二是作为建筑材料的扰动土。
1、 我国土的工程分类标准有：
①. 国家标准《土的工程分类标准》GB 50145-2007
《土工试验方法标准》GB/T50123-1999
②.水利部《土的工程分类》 SL237-001-1999；
②. 交通部《公路土工试验规程》 JTG E40-2007；
《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007
④.铁道部《铁路工程岩土分类标准》 TB10077-2001。
《铁路工程土工试验规程》 TB10102-2010
2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类
1）. 一般土
①.分类定名
A.土的颗粒分类。讲义表17.1
把土颗粒按颗粒形状和粒径大小分成了7类15种。
B.碎石类土。讲义表17.2
大于2mm的颗粒超过总质量的50%。按颗粒形状和级配分为4类8个名称。
C.砂类土。讲义表17.3
大于2mm的颗粒不超过总质量的50%，而大于0.075mm的颗粒超过总质量的50%。按颗粒级配分为1类5个名称。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
D.粉土。
粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过全部质量50%的土，且塑性指数等于或小于10。按塑性指数和颗粒级配分为1类1个名称。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
E.粘性土。讲义表17.4
按塑性指数分为1类2个名称。
②.密实程度
A.碎石类土。讲义表17.5
根据结构特征、天然坡和开挖情况、钻探情况分为：密实、中密、稍密和松散4种。
B.砂类土。讲义表17.6
根据标准贯入锤击数N和相对密度Dr分为：密实、中密、稍密和松散4种。
C.粉土。讲义表17.7
根据孔隙比e的大小分为密实、中密、稍密3种。
D.粘性土。讲义表17.8
根据压缩系数a0.1~0.2分为高、中、低压缩性土3种。
③.潮湿程度
A.碎石类和砂类土。讲义表17.9
根据饱和度分为稍湿、潮湿、饱和3种。
B.粉土。讲义表17.10
根据天然含水率分为稍湿、潮湿、饱和3种。
C.粘性土。讲义表17.11
根据液性指数分为坚硬、硬塑、软塑、流塑4种。
2）.特殊土
①. 黄土。
第四纪以来，在干旱、半干旱气候条件下形成的，土颗粒成分以粉粒为主、含碳酸钙及少量易溶盐、并具大孔隙和垂直节理、抗水性能差、易崩解和潜蚀、上部多具湿陷性等工程地质特征的土，应判定为黄土。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
黄土按堆积时代、塑性指数、湿陷系数分类。
②. 红粘土。
颜色呈棕红、褐黄色，覆盖于碳酸盐系岩层之上，且液限等于或大于50%的高塑性粘土，应判定为红粘土。红粘土经搬运、沉积后仍保留残积粘土的基本特征，且液限大于45%，应判定为次生红粘土。红粘土具有遇水软化、失水收缩强烈、裂隙发育、易剥落等工程地质特征。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
红粘土根据塑性状态、裂隙状态和界限液塑比和液塑比关系分类。
③. 膨胀土。
土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，具有吸水显著膨胀软化，失水急剧收缩开裂，并能产生往复胀缩变形的粘性土，应判定为膨胀土。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
膨胀土分类首先根据地貌、土的颜色、结构、土质情况、自然地质现象和土的自由膨胀率等特征，作初期判定；然后按自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量三项指标可对膨胀土详细判定。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
④. 软土。
天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水率大于或等于液限，压缩系数大于或等于0.5，不排水抗剪强度小于30kPa的粘性土，可判定为软土。软土一般含有机质，具有压缩性高、强度低、灵敏度高和排水固结缓慢的特点。软土的结构受到扰动后，强度会极大地下降。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
软土根据物理力学性质、成因类型、无侧限抗压强度试验或现场十字板剪切试验、软土的灵敏度分类。
⑤.盐渍土。
易溶盐含量大于0.5%的土，可判定为盐渍土。某地区或场地地表以下1.0m深度内易溶盐的平均含量大于0.5%时，应定为盐渍土地区或场地。盐渍土具有较强的吸湿、松涨、溶陷及腐蚀等工程地质特性。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
盐渍土按含盐性质、盐渍程度的分类。
⑥.填土.
人为活动堆填的土应判定为填土，一般具有成分复杂和固结时间短等特点。根据物质组成和堆填方式，填土分为杂填土、素填土、冲填土、填筑土4类。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。

3、铁路工程路基填料的分类

铁路路基填料分类是根据原《铁路路基设计规范》 TB10001-99中的“填料分类”为基础，进行了局部的修订，在“一级定名”上与《铁路工程岩土分类标准》 TB10077-2001进行了统一，并以铁建设[2004]148号文发布。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
①.巨粒土、粗粒土(包括砂类土)
根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，按讲义表17.26进行定名和分组。
②.细粒土
根据土的塑性指数Ip和液限含水率wL，按讲义表17.27进行定名和分组。
3、练习题
⑴. (问答)铁路工程土的分类标准，砂粒、粉粒、粘粒的含义是什么？
⑵. (问答)铁路路基填料巨粒土、粗粒土和砂类土，他们是怎样分类的？需要做什么试验？
⑶. (问答)铁路路基填料细粒土是怎样分类的？需要做那些试验？
⑷. (问答)路基填料分类中“细粒含量”的含义是什么？
⑸. (问答)路基填料分类中颗粒级配“良好”与“不良”是怎样区分的？
⑹. (问答)路基填料分类中硬块石于软块石是怎样区分的？
⑺. (问答)细粒土填料分类标准规定液限含水率试验采用圆锥仪法，圆锥仪总质量多少？入土深度多少？
⑻.(问答)土样定名时，如果同时符合2个或2个以上名称时，怎样处理？
⑼.(填空)路基普通填料按颗粒粒径大小可以分为三大类（ ）、（ ）、（ ）。
⑽.(填空)巨粒土、粗粒土填料依据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等分为（ ）组。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
⑾.(填空) 细粒土填料分为粉土、粘性土和有机土。粉土、粘性土按照液限含水率进行分组，当WL<40%时为( )组，当WL≥40%时为( )组，有机土为( )组。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
⑿.(单选) 湿陷性黄土的判定，湿陷性系数为：( )
A、≥0.010；B、≥0.015；
C、≥0.020；D、≥0.025
⒀.(单选)膨胀土的自由膨胀率Fs（%）( )。
A、≥10%；B、≥20%；
C、≥30%；D、≥40%。
⒁.(多选)软土的判定:（ ）
A、e0≥1.0； B、W0≥WL；
C、a0.1～0.2≥0.5；D、不排水抗剪强度<30kPa。
⒂.(多选)渗水土的判定：( )
A、细粒土含量≤10%；B、细粒土含量<10%；
C、渗透系数<10-3cm/s；D、渗透系数>10-3cm/s。
四、土的组成及基本物理指标
本章内容以《铁路工程试验与检测》为准。
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。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

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。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
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/cm3）。

②. 颗粒密度
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。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。

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。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。

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%.氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
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。

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（%）。

孔隙比与孔隙率之间存在着式(17-9)或（17-10）的关系。

⑥.饱和度Sr
土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比，称为饱和度（%）。

⑦.干密度
表示单位体积内土粒的质量（g/cm3）。

⑧.饱和密度
当土体的孔隙完全为水所充满时，土体的密度（g/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：

3、练习题
⑴、(填空)一般情况下，土是由（）、（）、（）三相组成。
⑵、(单选)土粒比重的定义式为：( )
A、 B、 C、 D、
⑶、(单选)干密度的定义为：（ ）
A、 B、 C、 D、
⑷、(单选)土粒比重的单位是：（）
A、kN/m3 B、kg/m3 C、无 D、kPa釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
⑸、(单选)对于砾石土、碎石土和级配碎石，宜采用（）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
⑹、(多选)土可能由（ ）组成。
A、单相体 B、两相体 C、三相体 D、四相体
⑺、(多选)在土的三相体比例指标中，可以直接测出的指标有（）
A、湿密度 B、干密度 C、颗粒密度 D、含水率
⑻、(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。 （）
⑼、(判断)土中的空气体积为零时，土的密度最大。（）
⑽、(计算)已知土样面积30cm2，高2cm，湿土质量126.4g，含水率W＝14.8%，土的颗粒密度ρs＝2.73，求该土样的孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
⑾、普通铁路路基基床底层用碎石土填筑， ，室内测定填料的颗粒密度为2.73g/cm3, 毛体积密度为2.68g/cm3，现场测定压实后的干密度分别为：2.00、1.95、1.90、1.85、1.80、1.75g/cm3，要求孔隙率n<35%,计算并判断该六个点的孔隙率n是否合格。谚辞調担鈧谄动禪泻類。
五、土工试验方法
本章内容以TB10102-2010为准。
1、含水率
①、试验目的：土的基本物理指标之一，是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据，用于评价土的工程性质。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
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℃,真空干燥像7h或电热干燥箱18h。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
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粗粒土的含水率
③、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
④、平行试验允许偏差：
砂类土、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%。
砾石类、碎石类土：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()
A、烘干法 B、酒精燃烧法 C、碳化钙法 D、比重法
2、(判断)现场平行测定细粒土的含水量为26.5%及27.9%，则含水量的平均值为：27.2%。()
3、(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。
2、密度
①、试验目的：测定土的密度，用于计算土的干密度、压实度、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。
②、检测方法及适用范围：
a、环刀法：适用于粉土和粘性土。
b、蜡封法：适用于环刀难以切削并易碎裂的土。
c、灌砂法：适用于现场测定最大粒径小于75mm的土密度。
d、气囊法：适用于现场测定最大粒径小于40mm的土密度。
e、灌水法：适用于现场测定最大粒径小于200mm的土密度。
f、核子射线法：适用于现场测定填料为细粒土、粗粒土的压实密度。
③、检验标准：《铁路工程土工试验规程》 TB10102-2010
④、灌砂法注意事项
a.允许偏差：两次平行误差不得超过0.03 g/cm3。
b、灌砂筒下部圆锥体内砂的质量必须进行标定；标准砂的密度也必须进行标定，并保持干燥状态，受潮或重新进样必须重新标定。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
c、灌砂法测试表面必须清理干净、平坦；试坑必须垂直，不能鼓肚。
练习题
⑴、(单选)灌砂法测定土的密度之前，要求标定的内容有（）。
A、一项 B、二项 C、三项 D、四项
⑵、(多选)密度测定方法有（）
A、环刀法 B、腊封法 C、比重法 D、灌砂法
⑶、(判断)灌砂法测定密度应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.05g/cm3。 （ ）纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
⑷、灌砂法适用于最大粒径( )的土，灌水法适用于最大粒径( )的土。
A.20mm；B.60mm；C.75mm；D.200mm
⑸、灌砂法测试压实密度，已知灌入的砂重1200g，量砂的单位重为1.35g/cm3，挖出的湿土重1750g，含水率18.0%。请计算ρ和ρd。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。
3、颗粒密度
①、检测目的：测定土的颗粒密度，用于计算土的孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。（土体内固体颗粒质量与颗粒体积之比值，即为颗粒密度）濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
②、检测方法及适用范围：
a、量瓶法：粒径小于5mm的土；
b、浮称法：粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应小于总土质量的10%。
c、虹吸法：粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应大于总土质量的10%。
d、当土中含有小于5mm和大于5mm的颗粒时，则分别用量瓶法、浮称法或虹吸法测定不同粒径时的颗粒密度，平均颗粒密度按下式计算：銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。
ρsm=1/(P1/ρs1+P2/ρs2)
其中：ρsm 平均颗粒密度（g/cm3）
P1、P2 大于和小于5mm粒径的土粒质量占总质量的质量分数
ρs1、ρs2 大于和小于5mm粒径的颗粒密度
③、检验标准：《铁路工程土工试验规程》 TB10102-2010
④、量瓶法试验操作步骤
a．一般土的颗粒密度应采用纯水测定；当土中含有可溶盐、亲水性胶体或有机质，应采用中性液体（如煤油）测定。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。
b.量瓶在使用前必须进行量瓶和水（或中性液体）总质量的校正，其校正方法应按附录A规定进行。
c.将量瓶烘干，取烘干土15 g装入100 mL量瓶内（若用50 mL量瓶，宜取10 g），称量瓶和土的总质量，准确至0.001g。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。
d.向已装有干土的量瓶内注入纯水至量瓶的一半处，摇动量瓶，然后将量瓶放在砂浴上煮沸。煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂土及粉土不少于30 min，黏土及粉质黏土不少于1h。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。
e.煮沸完毕，取下量瓶，冷却至接近室温，将事先煮沸并冷却的纯水注入量瓶至近满（有恒温水槽时，可将量瓶放于恒温水槽内）。待瓶内悬液温度稳定及悬液上部澄清时，塞好瓶塞，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外壁上的水分擦干后，称量瓶、水和土总质量，准确至0.001g。并测定量瓶内水的温度，准确至0.5℃。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。
f.根据测得的温度，从已绘制的“温度与量瓶和水的总质量关系曲线”中查得量瓶和水的总质量。
g.本试验称量应准确至0.001 g。
h. 结果处理

用纯水测定时
式中 ρs——颗粒密度(g/cm3),计算至0.01g/cm3；
mpw——量瓶和水的总质量（g）；
mpws——量瓶、水和土的总质量（g）；
md——干试样质量(g)；
ρwT——T℃时水的密度(g/cm3)。
⑤．浮称法试验操作步骤
a.取粒径大于5 mm的代表性试样约1000 g，用清水洗净后，将试样浸在15～25 ℃的水中，浸泡24h后取出，将试样放在湿毛巾上滚擦或擦干（以颗粒表面无发亮水膜为准），即得饱和面干试样，称饱和面干试样质量（mb）。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。
b.将铁丝筐浸入水中，称铁丝筐在水中的质量(m1).
C.将已知质量的饱和面干试样全部放入铁丝筐中，缓缓浸没于水中，并在水中摇晃至无气泡逸出为止，称铁丝筐和试样在水中总质量(m2)，并测定盛水容器内水温，准确至0.5℃。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。
d. 取出铁丝筐中的全部试样放于瓷盘中，吸去盘中余水，置于105~110℃烘箱中烘4~6h，取出冷却至室温，称烘干试样的质量（md）。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。
e.本试验称量应准确至0.2 g。
f.试验结果应按下列公式计算：
式中 mI——铁丝筐在水中的质量（g）;
m2——铁丝筐和试样在水中总质量（g）。

⑥、允许偏差：平行测定的差值，不得大于0.02 g/cm3，取两次的算术平均值。
练习题
1、(问答)检测土的颗粒密度的目的是什么？
2、(问答)颗粒密度的常规检测方法有哪些？各适用于什么土？
3、(问答)当土中既含有小于5mm的土也含有大于5mm的土时，土的颗粒密度应怎样测定？
4、颗粒分析
①．试验目的：测定土的粒径级配，为土的分类定名洪成应用提供依据。
②．检验标准：《铁路工程土工试验规程》 TB10102-2010
③．检验方法和适用范围：
筛析法：≤200mm，>0.075mm的土
密度计法或移液管法：<0.075mm的土
当土中含有大于或小于0.074mm的土各超过总质量的10%时，应联合使用筛析法和密度计法或移液管法。
④．筛析法
1). 试验筛：
粗筛：孔径为200、150、100、75、60、40、20、10、5、2 mm
细筛：孔径为2、1、0.5、0.25、0.075 mm
2）.操作步骤
A..无凝聚性土的试验：
a.视土样颗粒大小，用四分对角线法按表7.2.2的规定取样数量，取代表性风干试样。当称量小于500 g时，应准确至0.1 g；当称量大于500 g时，应准确至1g。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。
b.将试样过2 mm筛，称筛上或筛下的试样质量，当筛下的试样质量小于试样总质量的10％时，不作细筛分析；当筛上的试样质量小于试样总质量的10％时，不作粗筛分析。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。
c.取过2 mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛最上层筛中；筛下的试样倒入依次叠好的细筛最上层筛中，进行筛析。细筛宜置于筛析机上震筛，震筛时间为10～15 min。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。
d.按由上而下的顺序将各筛取下，于白瓷盘上用手拍叩摇晃，检查各筛，直至筛净为止，筛下的试样应收放入下一级筛内，最后称各级筛上及底盘内试样的质量，应准确至0.1 g。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。
e.筛后各级筛上和底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1％。
B.含有黏土粒的砂类土的试验：
a.先将土样放在橡皮板上，用木碾充分碾散黏结的土团块，然后按本条1款要求称取试样，置于盛有清水的容器内充分搅拌，使试样中的粗细颗粒完全分离。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。
b.将容器中的试样悬液通过2 mm筛，边翻动、边冲洗、边过筛，直到筛上仅留大于2 mm的土粒为止。取筛上的试样风干后称量，准确至0.1 g，然后按本条1款3）～5）项各步骤进行粗筛分析。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。
c.取过2mm筛下的悬液，用带橡皮头的研杵研磨，使通过0.075 mm筛，筛上土粒反复加清水研磨过筛，直至悬液澄清为止，将筛上的试样烘干称量，准确至0.1 g，然后按本条1款3）～5）项各步骤进行细筛分析。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。
d.当小于0.075 mm试样质量超过试样总质量的10％时，应按本标准密度计法或移液管法测定小于0.075 mm的颗粒组成。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。
3).计算：小于某粒径的土的质量百分率 X=A/B *P
⑤.比重计法
1).仪器设备：
a.密度计：密度计应按本规程附录B校正。
甲种：刻度单位以摄氏20 ℃时每1000 ml悬液内所含试样质量的克数表示。刻度自－5～50，分度值为0.5。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。
乙种：刻度单位以摄氏20 ℃时悬液的相对密度表示。刻度自0.995～1.020，分度值为0.0002。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。
b.量筒：高约420mm，内径约60 mm，容积1000 ml，刻度0～1000 ml，分度值为10 ml。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。
c.细筛：孔径为2、0.5、0.25、0.075 mm。
d.洗筛：孔径为0.075 mm。
e.洗筛漏斗：上口直径略大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。
f.天平、烘箱等
2). 准备工作
a.试样制备：称取具有代表性风干试样200～300 g，过2 mm筛，求出筛上试样占试样总质量的百分数。取筛下试样测定风干含水率。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。
b.密度计温度校正
c.分散剂校正
d.分散剂处理(一般用氨水)
pH<6.5 NaOH
pH6.5～7.5 NaC204 草酸钠
pH >7.5 (NaPO3)6 六偏磷酸钠
3). 操作步骤
a.将称好的干土倒入锥形烧瓶，注入蒸馏水20ml浸泡一昼夜，加入分散剂。
b.摇荡后的烧瓶放在电炉上煮沸40min后，冷却。
c.倒入1000ml的量筒中，注入蒸馏水至刻度。
d.搅拌，1min往返30次。
e.取出搅拌器，开动秒表，测记0.5、1.0、5、15、30、60、120、240、1440min比重计读数钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。
4）数据处理。按讲义7.3.4.。求出小于某粒径的土的质量百分率 X=A/B *P
⑥．在半对数坐标纸上绘制粒径分布曲线
计算：不均匀系数Cu=d60/d10 曲率系数Cc=d230/(d60*d10)
d10、d30、d60分别为颗粒级配曲线上10%、30%、60%含量的粒径。
判定级配：级配良好：Cu≥5，且Cc＝1～3；否则为级配不良。
⑦．注意事项：
a.四分法取样；
b.筛析法时，如2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析；2mm筛上的土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。
c.比重计在使用前必须进行校正。
练习题
1、(填空)土颗粒分析试验常用的方法包括（）、（）、（）。
2、(填空)评价土的级配指标有（）和（），前者的定义式为（），后者的定义式为（）。
3、（单选）以X表示小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数，以d表示土粒直径。土的颗粒分析数据表示在（）图形上。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。
A、X～d B、lgX～d C、lgX～lgd D、X～lgd
4、(判断).土颗粒分析筛析法适用于小于或等于200mm，大于0.075mm的土。（ ）
5．(计算)颗粒分析试验中，从级配曲线上求得d60=16.5mm，d30=8.1mm，d10=3.1mm，试判断该土样级配的好坏。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。
6、(多选)土的颗粒分析试验时，当小于0.075mm的颗粒含量小于总土质量10%时应当采用( )，当小于0.075mm的颗粒含量大于总土质量10%时应当采用( )。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。
A、筛析法；B、密度计法或移液管法。
7、用移液管法测定级配碎石小于0.02mm的颗粒含量，根据温度(20℃)和颗粒密度(2.70g/cm3)查表得粒径计算系数K=0.1044，请计算所需要的沉降时间t。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。
8、(问答)案例：某项目试验室测定粗粒土的粒经级配，他们的做法是：取5000g烘干土样，首先过0.075mm水筛，小于0.075mm的颗粒弃之，大于0.075mm的颗粒再烘干，称重为4000g,然后过筛，将通过各筛的数量按照总重为4000g计算小于某粒经的百分数，绘制颗粒分布曲线，找出d60、d30和d10，再计算Cu和Cc,最后判断颗粒级配良好与不良以及确定填料的组别。你认为他的做法对吗？如果不对错在哪里？应当怎么做？納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。
5、界限含水率
①．概述
a.液限。土从塑态向流态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的上限含水量。以“%”表示。
b.塑限。土从半固态向塑态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的下限含水量。以“%”表示
c.塑性指数。Ip=WL-WP,粘性土处于可塑状态时的含水量变化范围。Ip越大，可塑性越高，大压缩性土。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。
d.液性指数。IL,土的相对稠度。即土的天然含水量与界限含水量的关系。IL=（W-WP）/（WL-WP）灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。
e.缩限。当土达到塑限后继续变干，土的体积随之减小，当收缩达到某一含水量后土的体积不再收缩，此时的含水量为缩限。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。
②．试验的目的：根据WL、WP计算Ip、IL，为土的分类、工程设计、施工提供依据。
③．适用范围：粒径<0.5mm，有机质<5%。
④．检验标准：《铁路工程土工试验规程》 TB10102-2010
⑤．检测方法：液限：联合测定法、碟式仪法
塑限：联合测定法、搓条法
⑥．联合测定法仪器设备：试锥76g,锥角30°。
⑦．试验操作应按下列步骤进行：
a.本试验应采用保持天然含水率的土样制备试样。在无法保持土的天然含水率情况下，也可用风干土制备试样。
b.当采用天然含水率的土样时，应剔除大于0.5 mm的颗粒，然后分别按下沉深度为3~5 mm、9~11 mm及16~18 mm（或分别按接近液限、塑限和二者的中间状态）制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可根据含水率的大小而定。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。
c.当采用风干土样时，取过0.5 mm筛的代表性试样约200 g，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到本条第2款中所述的3种稠度状态，调成均匀土膏，然后用玻璃和湿毛巾盖住或放在密封的保湿器中，静置24h。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。
d.将制备好的土膏用调土刀加以充分调拌均匀，密实地填入试样杯中，尽量使土中空气逸出。高出试样杯的余土用调土刀刮平，将试样杯安放在仪器升降座上。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。
e.在圆锥仪锥体上涂以薄层凡士林。接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪（对于游标式或百分表式，提起锥杆，用旋钮固定）。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。
f.调节屏幕准线，使初始读数为零（游标尺或百分表读数调零）。调整升降台，使圆锥仪锥尖刚好接触土面，指示灯亮时圆锥仪在自重作用下沉入试样中（游标式或百分表式用手纽动旋纽，放开锥杆）。约经5 s后立即测读圆锥下