土样采集和试样制备.doc

土样采集和试样制备
1、土样采集
用于室内土工试验的土样，其颗粒粒径均需小于60cm，土样有原状土与扰动土之分：保持土的原状结构及天然含水率，并使土样的采集不受扰动的土称为原状土，反之则为扰动土。
土样可在试坑、平洞、竖井、天然地面及钻孔中采集。在试坑中或天然地面下挖取原状土时，可用有上、下盖的铁皮取土筒，打开下盖，扣在欲取土样的土层上，边挖筒周围土，边压取土筒，直至筒内装满土样，然后挖断筒底土层（或左右轻轻晃动即断），取出土筒，翻转削平筒内土样与筒平齐，若周围有空隙可用原土填满，盖好下盖，密封取土筒；若用钻机取土时，土样直径不得小于10cm，并应使用专门的薄壁取土器；采用扰动土时，应先清除表层土，然后分层用四分法取样。
试验所需土样的数量，宜符合表1-1的规定，并应附取土记录表及现场土样描述。原状土样应符合下列要求：
A． 土样蜡封应严密，保管和运输过程中不得受震、受热、受冻；
B． 土样取样过程中不得受压、受挤、受扭；
C． 土样应充满取土筒。
原状土样和需要保持天然含水率的扰动土样在试验前应妥善保管，并应采取防止水分蒸发的措施。
随土样运到试验单位的同时，该附送试验委托书，其中各栏应根据取样的实际情况填写，若还有其它试验要求，可在委托书内说明，分类试验人员在接受土样时，应进行清点核对工作，按要求逐项试验并整理出试验报告。
2、试样制备
2.1根据力学性质试验项目要求，原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm3；扰动土样同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于±0.01g/cm3。，一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1％。
2.2 试样制备所需的主要仪器设备，应符合下列规定：
1 细筛：孔径0.5mm、2mm；
2 洗筛：孔径O．075mm；
3 台秤和天平：称量lOkg，最小分度值5g；称量5000g，最小分度值lg；称量1000g，最小分度值O.5g；称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值O.Olg。
4 环刀：不锈钢材料制成，内径61．8mm和79．8mm，高20mm；
内径61．8mm，高40mm。
5 击样器：如图1-1所示。
6 压样器：如图1-2所示。
7 抽气设备：应附真空表和真空缸。
8 其他：包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。
图1-1击样器 图1-2 压样器
2．3 原状土试样制备，应按下列步骤进行：
（1）将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取出土样。检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。
（2）根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。
（3）从余土中取代表性试样测定含水率、比重、颗粒分析、界限含水率等项试验的取样，应按相应标准规定进行。
（4）切削试样时，应细心观察并对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。
2.4 扰动土试样的备样，应按下列步骤进行：
（1）将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。
（2）对均质和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样，置于通风处晾干至可碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110~C温度下烘干，对有机质含量超过5％的土、含石膏和硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘干。
（3）将风干或烘干的土样放在橡皮板上用木碾碾散，对不含砂和砾的土样，可用碎土器碾散(碎土器不得将土粒破碎)。
（4）对分散后的粗粒土和细粒土，应按要求过筛。对含细粒土的砾类土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后按不同试验项目的要求进行过筛。
2.5 扰动土试样的制样，应按下列步骤进行：
(1)试样的数量视试验项目而定，应有备用试样1～2个。
(2)将碾散的风干土样通过孔径2mm或5mm的筛，取筛下足够试验用的土样，充分拌匀，测定风干含水率，装入保湿缸或塑料袋内备用。
(3)根据试验所需的土量与含水率，制备试样所需的加水量应按下式计算：

式中——制备试样所需要的加水量(g)；
——湿土(或风干土)质量(g)；
——湿土(或风干土)含水率(％)；
——制样要求的含水率(％)。
(4)称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜，砂土的润湿时间可酌减。
(5)测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，含水率差值应不大于1%。
(6)根据环刀容积及所需的干密度，制样所需的湿土量应按下式计算：

式中——试样的干密度(g/cm3)；
V——试样体积(环刀容积)(cm3)。
(7)扰动土制样可采用击样法和压样法。
A.击样法：将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内，击实到所需密度。
B.压样法：将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的压样器内，以静压力通过活塞将土样压紧到所需密度。
(8)取出带有试样的环刀，称环刀和试样总质量，对不需要饱和，且不立即进行试验的试样，应存放在保湿器内备用。
3 试样饱和
试样饱和宜根据土样的透水性能，分别采用下列方法：粗粒土采用浸水饱和法；渗透系数大于10-4cm/s的细粒土，采用毛细管饱和法；渗透系数小于、等于10-4cm／s的细粒土，采用抽气饱和法。
毛细管饱和法，应按下列步骤进行：
1、选用框式饱和器(图1-3)，试样上、下面放滤纸和透水板，装入饱和器内，并旋紧螺母。
2、将装好的饱和器放入水箱内，注入清水，水面不宜将试样淹没，关箱盖，浸水时间不得少于两昼夜，使试样充分饱和。
3、取出饱和器，松开螺母，取出环刀，擦干外壁，称环刀和试样的总质量，并计算试样的饱和度。当饱和度低于95%时，应继续饱和。
抽气饱和法，应按下列步骤进行
1、选用叠式或框式饱和器和真空饱和装置（图1-4）。在叠式饱和器下夹板的正中，依次放置透水板、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水板，如此顺序重复，由下向上重叠到拉杆高度，将饱和器上夹板盖好后，拧紧拉杆上端的螺母，将各个环刀在上下夹板间夹紧。
2、将装有试样的饱和器放入真空缸内，真空缸和盖之间涂一薄层凡士林，盖紧。将直空缸与抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压力值时（抽气时间不少于1h），微开管夹，使清水徐徐注入真空缸，在注水过程中，真空压力表读数宜保持不变。
3、 待水淹没饱和器后停止抽气。开管夹使空气进入真空缸，静止一段时间，细粒土宜为10h，使试样充分饱和。
4、 打开真空缸，从饱和器内取出带环刀的试样，称环刀和试样总质量。当饱和度低于95%时，应继续抽气饱和。

图1-3 饱和器 图1-4 真空饱和装置

试验采集数量和过筛标准 表1-1

粘性土（g）
砂性土(g )
过筛标准
原状土
扰动土
原状土
扰动土

含水率

>300

>500

比重

>300

>500

颗粒分析

>300

>500

界限含水率

>500

<0.5
密度
1

1

固结
1

>2000

<0.5
黄土湿陷
1

三轴压缩
2
>5000

>5000
<2.0
膨胀收缩
2
>2000

<2.0
直剪
1
>2000

>3000
<2.0
击实、
承载比

轻型>15000
重型>30000

<5.0
无侧限单轴抗压
1

反复直剪
1
>2000

<2.0
相对密度

>2000

渗透
1
>1000

>2000
<2.0

（一） 各项试验指标的取值范围及精度要求
我们在试验或计算中，会遇到各种土工参数，这些指标在表达时，应符合一定的精度要求，为运用的方便，现将部分常用指标的精度要求列于下表：
指标类型
单位
精度要求
举例
密度
g/cm3
二位小数
1.75
含水率
%
一位小数
32.1
土粒比重Gs

三位小数
2.682
孔隙比e

三位小数
0.687
饱和度Sr
%
整数
84
液限
%
一位小数
36.5
塑限
%
一位小数
17.5
塑性指数IP

一位小数
13.4
液性指数IL
%
二位小数
66.2
压缩系数av
MPa-1
二位小数
0.45
压缩模量Es
MPa
一位小数
5.2
内摩擦角
度
一位小数
25.8
粘聚力c
KPa
一位小数
32.5
粒径组成百分数
%
一位小数
76.2

(三)土工试验课及报告的格式要求
1、学生试验前，应首先预习将要进行的试验项目，如试验目的、试验原理、试验方法、操作步骤及注意事项。
2、按老师安排的时间进入试验室，不得迟到早退，在试验完毕后，经过老师检查、签字后，方可离开。
3、上课时，不得大声喧哗，扰乱课堂秩序，试验应遵循操作规程，严肃认真，团结合作，尊重科学。
4、试验数据应经过老师签字，格式如指导书中所列，数据涂改无效，应将原始记录附于试验报告中。
5、实验报告内容：
一份完整的实验报告应包括以下几个部分：1、试验名称；2、试验目的；3、实验仪器；4、试验原理及操作步骤；5、试验数据整理；6、结论；7、误差分析。