土工试验作业指导书

为确保土工试验结果的准确性和可靠性，使试验工作程序化、规范化，并符合职业安全健康、环境管理要求，特编制此检测作业指导书。

1 主要内容与使用范围

1.1 本指导书规定了建材试验人员具备的资格。所用的仪器、试验标准、评定标准的内容。

1.2 包括土工的试验方法、合格指标。

1.3 本指导书依据GB/T50123-1999、TB10102-2004标准规程的要求编写，适用于工业与民用建筑、水利、交通、铁路等各类工程的地基土及填筑土料的基本性能试验。 2.引用标准

2.1 GB/T50123-1999《土工试验方法标准》 2.2 TB10102-2004《铁路土工试验方法》 2.3 JTJ053-1993《公路土工试验规程》 3.检测人员

3.1检测人员必须经过专业技术培训取得省、部级建材试验员资格证书。同时取得上岗合格证的检测人员从事试验,由授权签字人、技术监督人进行质量教育和试验交底, 授权签字人、技术监督人进行操作质量监督,发现问题及时纠正. 3.2检测人员的配备如下表

试验项目 含水率 密度 比重 颗粒分析 界限含水率 相对密度 击实 渗透 固结 剪切 收缩 膨胀率 序号 职务及工种 人数 备注 1 授权签字人 1人 2 技术监督人 1人 3 试验员 3人 4 仪器设备：

4.1 试验试验使用的设备及计量器具必须在其检定合格证有效期内使用,并按

照操作规程作好设备使用记录，发现问题及时处理。

4.2 试验设备在运转过程中，严禁进行检修、调试、润滑和保养。 4.3 试验所需主要仪器设备见表4.3。

表4.3 主要仪器设备一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 仪器设备名称 恒温干燥箱 分析天平 液塑限联合测定仪 电子天平 数显多功能电动击实仪 气体压缩仪 等应变这直剪仪 土壤筛 收缩仪 膨胀仪 比重瓶 粘土渗透仪 砂土渗透仪 环刀 灌砂筒 规格型号 HWX-L TG604 FG-Ⅲ LD DJS QY1-6 ZDJ-1 SS-1 WZ-1 ST-70 ST-55 Φ79.8×20 Φ150 单位 台 台 台 台 台 台 台 套 台 台 个 个 个 个 套 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20 1 5 土工试验的一般规定

5.1 土工的试验应经过建设单位（或监理工程师）见证取样。

5.2 土工的试验均由委托单位指定检测依据，试验方法按委托单位提供的检测依据进行试验。

6 试样制备和饱和

6.1 试样制备：

6.1.1 本试验方法适用于颗粒粒径小于60mm的原状土和扰动土。

6.1.2 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差值不得大于±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%。 6.1.3 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0.075mm。

3 台秤和天平：称量10kg，最小分值5g；称量5000g，最小分度值1g；称量1000g，最小分度值0.5g；称量500g，最小分值0.1g；称量200g，最小分值0.01g。

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 击实器、压样器

6 抽气设备：应附真空表和真空缸。

7 其他：包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。 6.1.4 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，剥去腊封和胶带，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土样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，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，应按第6.1.5条2款步骤的规定进行。

4 切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑性和高灵敏度的软土，制样时不得扰动。 6.1.5 扰动土试样的备样，应按下列步骤进行：

1 土样从筒或包装袋中取出，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 对均匀和含有机质的土样，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，置于通风处凉干至可碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110℃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 的土样，可用碎土器碾散（碎土器不得将土粒破碎）。

4 散后的粗粒土和细粒土，应按GB/T50123—1999中B.0.1的要求过筛。对含细粒土的砾质土，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。

6.1.6 扰动土试样的制作，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，制备试验所需的加水量应按下式计算：

mw=m0/ (1+0.01w0)×0.01(w1-w0) （6.1.6-1）

式中：mw——制备试样所需的加水量（g）；

m0——湿土（或风干土）质量（g）； w0——湿土（或风干土）含水率（%）； w1——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，湿润一昼夜，砂土的湿润时间可酌减。

5 测定湿润土样不同位置处的含水率，不应少于两点，含水率差值应符合本标准6.1.2条的规定。

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：

m0=(1+0.01w0)ρd V （6.1.6-2）

式中： ρd——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。

1）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。

2）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击样器内，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。

6.2 试样饱和

6.2.1 试样饱和宜根据土样的透水性能，分别采用下列方法：

1 采用浸水饱和法。

2 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。 6.2.2 毛细管饱和法，应按下列步骤进行：

1 选用框式饱和器，试样上、下放滤纸和透水板，装入饱和器内，并旋转螺母。

2 将装好的饱和器放入水箱内，注入清水，水面不宜将试样浸没，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。 6.2.3 试样的饱和度应按下式计算：

Sr=（ρsr-ρd）Gs/ρd·e （6.2.3-1）

或

Sr=wsrGs/e （6.2.3-2）

式中： Sr——试样饱和度（%）；

wsr——试样饱和后的含水率（%）；

ρsr——试样饱和后的密度（g/cm3）； Gs——土粒比重； e——试样的孔隙比。

6.2.4 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。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，由上向下重叠到拉杆高度，将饱和器上夹板盖好后，拧紧拉杆上的螺母，将各环刀在上、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。将真空缸与抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压时（抽气时间不得少于1h），微开夹管，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，称环刀和试样的总质量，并计算饱和度。当饱和度低于95%时，应继续抽气饱和。

7 试验方法和步骤 7.1 含水率试验

7.1.1 本方法适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。 7.1.2 试验步骤：

1 取具有代表性的试样15～30g或用环刀中的试样，有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。

2 打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对粘土、粉土不得少于8h，对砂土不得少于6h，对含有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65～70℃的恒重下烘至恒重。

3 将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，准确至0.01g。

7.1.3 试验的含水率ω0，按下式计算，准确至0.1%；

ω0=(m0/md-1)×100 （7.1.3）

式中： md——干土质量（g）；

m0——湿土质量（g）。

7.1.4 对层状和网状构造的冻土含水率试验应按下列步骤进行：用四分法切取200～500g试样（视冻土结构均匀程度而定，结构均匀少取，反之多取）放入搪瓷盘中，称盘和试样质量，准确至0.1g。待冻土试样融化后，调成均匀糊状（土太湿时，多余的水分让其自然蒸发或用吸球吸出，但不得将土粒带出；土太干时，可适当加水），称土糊和盘质量，准确至0.1g。从糊状土中取样测定含水率，其试验步骤和计算按本标准1.0.3、1.0.4条进行。

7.1.5 层状和网状冻土的含水率ω，应按下式计算，准确至0.1%。

ω=[(m1/m2)(1+0.01wh)-1]×100 （7.1.5）

式中： ω——含水率（%）；

m1——冻土试样质量（g）； m2——糊状试样质量（g）； ωh——糊状试样的含水率（%）。

7.1.6 本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当含水率小于40%时为1%；当含水率等于、大于40%时为2%，对层状和网状构造的冻土不大于3%。取两个测值的平均值，以百分数表示。

7.2 密度试验

7.2.1 环刀法：

1 本试验方法适用于细粒土。

2 主要仪器设备：

1）环刀：内径61.8mm和79.8mm，高度20mm。

2）天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。 3 环刀法测定密度，应按本指导书6.1.4条2款的步骤进行。 4 湿密度计算，按下式计算：

ρ0=m0/V （7.2.1-1）

式中 ρ0—试样的湿密度（g/cm3），准确到0.01 g/cm3。

5 干密度计算，按下式计算：

ρd=ρ0/(1+0.01w0) （7.2.1-2）

6 本试验应进行两次平均测定，两次测定的差值不得大于0.03 g/cm3，取两次测定的平均值。 7.2.2 灌砂法

1 本试验方法适用于现场测定粗粒土的密度。 2 主要仪器设备 1） 密度测定器：由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成（如图）。灌砂漏斗高135mm、直径165mm，尾部4154砂瓶和灌砂漏斗之间用螺纹接头联结。底盘承托灌砂漏斗和容砂瓶。

2） 天平：称量10kg，最小分度值5g，称量500g，最小分度值0.1g。 2353 标准砂密度的测定，应按下列步骤进行： 1）标准砂应清洗洁净，粒径宜选用0.25～0.50mm，密度宜选用1.47～1.61 g/cm3。 2）组装容砂瓶与灌砂漏斗，螺纹联结处应旋紧，称其质量。

3）将密度测定器竖立，灌砂漏斗口向下，关阀门，向灌砂漏斗中注满标准砂，打开阀门使灌砂漏斗内的标准砂漏入容砂瓶内，继续向漏斗中注砂漏入瓶内，当砂停止流动时迅速关闭阀门，倒掉漏斗中多余的砂，称容砂瓶、灌砂漏斗和标准砂的总质量，准确至5g。试验中应避免震动。

4）倒出容砂瓶内的标准砂，通过漏斗向容砂瓶内注水至水面高出阀门，关阀门，倒掉漏斗中多余的水，称容砂瓶、漏斗和水的总质量，准确至5g，并测定水温，准确至0.5℃。重复测定3次，3次测定之间的差值不得大于3mL，取3次测定的平均值。

4 容砂瓶的容积，应按下式计算：

Vr=(mr2-mr1)/ ρwr （9）

式中 Vr——容砂瓶容积（mL）；

mr2——容砂瓶、漏斗和水的总质量（g）；

11653001-底盘；2-灌砂漏斗；3-螺纹接头；4-容砂瓶；5-阀门135210有孔径为13mm的圆柱形阀门；容砂瓶容积为4L，容

mr1——容砂瓶和漏斗的质量（g）；

ρwr——不同水温时水的密度（g/cm3），如表（7.2.2）。

表7.2.2 -1 水 的 密 度

温度（℃） 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 水的密度（g/cm） 1.0000 1.0000 0.9999 0.9999 0.9999 0.9998 0.9997 0.9996 0.9995 0.9994 0.9992 3温度（℃） 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 水的密度（g/cm） 0.9991 0.9989 0.9988 0.9986 0.9984 0.9982 0.9980 0.9978 0.9975 0.9973 0.9970 3温度（℃） 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 水的密度（g/cm3） 0.9968 0.9965 0.9962 0.9959 0.9957 0.9953 0.9950 0.9947 0.9944 0.9940 0.9937 5 标准砂的密度，应按下式计算：

ρs=(mrs-mr1)/Vr （7.2.2-1）

式中 ρs——标准砂的密度（g/cm3）；

mrs——容砂瓶、漏斗和标准砂的总质量（g）。 6 灌砂法试验，应按下列步骤进行：

1）根据试样的最大粒径，确定试坑尺寸见表7.2.2-2。

表7.2.2-2 试坑尺寸（mm）

试样最大粒径 5（20） 40 60 试坑尺寸 直径 150 200 250 深度 200 250 300 2）将选定的试验处的试坑地面整平，除去表面松散的土层。

3）按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度，边挖边将坑内的试样装入盛土容器内，称试样质量。

4）向容砂瓶内注满砂，关阀门，称容砂瓶、漏斗和砂的总质量，准确至10g。 5）将密度测定器倒置（容砂瓶向上）于挖好的坑口上，打开阀门，使砂注入使坑。在注砂过程中不应震动。当砂注满试坑时关闭阀门，称容砂瓶、漏斗和余砂的总质量，准确至10g，并计算注满试坑所用的标准砂质量。

7 试样的密度，应按下式计算：

ρ0=mp/(ms/ρs) （7.2.2-2）

式中 ms——注满试坑所用标准砂的质量（g）。

8 试样的干密度，应按下式计算，准确至0.01 g/cm3。

ρd=mp/(1+0.01w1)/(ms/ρs) （7.2.2-3）

7.3 土粒比重试验（比重瓶法）

7.3.1 一般规定：

1 本试验方法适用于粒径小于5mm的各类土。 2 土颗粒的平均比重，应按下式计算：

Gsm=1/（P1/GS1+P2/GS2） （7.3.1-1）

式中 Gsm ——土颗粒平均比重；

GS1——粒径大于、等于5mm的土颗粒比重； GS2——粒径小于5mm土颗粒比重；

P1 ——粒径大于、等于5mm的土颗粒质量占试样总质量的百分比（%）； P2 ——粒径小于5mm的土颗粒质量占总质量的百分比（%）。

3 本试验必须进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.02，取两次测值的平均值。 7.3.2 主要仪器设备：

1 比重瓶：100mL或50mL； 2 恒温水浴：准确度为±1℃； 3 砂浴：可调节温度；

4 天平：称量200g,精度0.001g；

5 温度计：刻度为0～50℃,最小分度值为0.5℃； 7.3.3 比重瓶的校准：

1 将比重瓶洗净、烘干，置于干燥箱内，冷却后秤量，准确至0.001g。 2 将煮沸经冷却的纯水注入比重瓶。对长颈比重瓶注水至刻度处；对短颈比重瓶应注满纯水，塞紧瓶塞，多余水自瓶塞毛细管中溢出，将比重瓶放入恒温水槽直至瓶内水温稳定。取出比重瓶，檫干外壁，称瓶水总质量，精确至0.001g，测定恒温水槽内水温，精确至0.5℃

3 调节数个恒温水槽内的温度，温度差宜为5℃，测定不同温度下的瓶、水总质量。每个温度时均应进行量词平行测定，两次测定的差值不得大于0.002g，取两次测值的平均值，绘制温度与评、水总质量的关系曲线。 7.3.3 试样制备，按照本指导书第6.1.5条1、2款的步骤进行。 7.3.4 试验步骤：

1 将比重瓶烘干。称取烘干试样15g（当用50mL的比重瓶时，称取试样10g）装入比重瓶，称试样和瓶的总质量，准确至0.001g。

2 向比重瓶内注入半瓶纯水，摇动比重瓶，并在砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾起砂土不少于30min，粘土、粉土不得少于1h。沸腾后调节砂浴温度，比重瓶内悬液不得溢出。对砂土宜用真空抽气法；对含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土必须用中性液体（煤油）代替纯水，采用真空抽气法排气，真空表读数宜接近当地一个大气负压值，抽气时间不少于1h。

注：用中性液体，不能用煮沸法。

3 将煮沸经冷却的纯水（或抽气后的中性液体）注入装有试样悬液的比重瓶。将比重瓶置于恒温恒温水浴内至温度稳定，且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶，擦干凭外壁，称比重瓶、水、试样总质量，精确至0.001g；并应测定瓶内的水温，准确至0.5℃。

4 从温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得各试验温度下的瓶、水总质量。 7.3.5 土的比重Gs，按下式计算：

Gs=md·GiT/(mbw+md-mbwa) (7.3.5)

式中 mbw——比重瓶、水总质量（g）； mbwa——比重瓶、水、试样总质量（g）；

GiT——T℃时纯水或中性液体的比重； md——试样质量（g）。

7.4 颗粒分析试验

7.4.1 本试验方法适用于粒径小于、等于60mm，大于0.075mm的土。 7.4.2 仪器设备：

1 分析筛：

1）粗筛：孔径为60、40、20、10、5、2mm。

2）细筛：孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm。

2 天平：称量5000g，最小分度值1g；称量1000g，最小分度值0.1g；称量200g，

最小分度值0.01g。

颗粒尺寸（mm） ＜2 ＜10 ＜20 ＜40 ＜60 3 振筛机：筛析过程中应能上下震动。 4 其他：烘箱、研钵、瓷盘、毛刷等。 7.4.3筛析法的取样数量，应符合表7.4.3的规定

表7.4.3 取样数量

7.4.4 试验步骤：

1 按本标准表7.4.3的规定称取试样的质量，应精确到0.1g，试样数量超过500g时，应精确至1g。

2 将试样过2mm筛，称筛上和筛下的试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不作细筛分析；筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗筛分析。

3 取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中，筛下的试样倒入依次叠好的细筛中，进行筛析。细筛宜置于振筛机上震筛，振筛时间宜为10~15min。再按由上而下的顺序将各筛取下，称各级筛上及底盘内试样的质量，应精确到0.1g。

4 筛后各级筛上和筛底上的试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不

取样数量（g） 100～300 300～1000 1000～2000 2000～4000 4000以上 得大于试样总质量的1%。

7.4.5 含有细粒土颗粒的砂土的筛析法试验，应按下列步骤进行：

1 按本标准上表的规定称取代表性试样，置于盛水容器中充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。

2 将容器中的试样悬液通过2mm筛，取筛上的试样烘至恒重，称烘干试样质量，应准确到0.1g，并按本标准1.1.4条3、4款的步骤进行粗筛分析，取筛下的试样悬液，用带橡皮条的研杆研磨，再过0.075mm筛，并将筛上试样烘至恒重，称烘干试样质量，应准确至0.1g，然后按本标准1.1.4条3、4款的步骤进行细筛分析。

3 当粒径小于0.075mm的试样质量大于试样总质量的10%时，应按本标准密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成。

7.4.6 小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，应按下式计算：

X=ma/mb·dx （7.4.6）

式中 X—小于某粒径的试样质量占总质量的百分比（%）；

ma—小于某粒径的试样质量（g）；

mb—细筛分析时为所取的试样质量；粗筛分析时为试样总质量（g）； dx—粒径小于2mm的试样质量占试样总质量的百分比（%）。

7.4.7 以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标，颗粒粒径为横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。 7.4.8 必要是计算级配指标：不均匀系数和曲率指数。

1 不均匀系数按下式计算：

Cu=d60/d10 （7.4.8-1）

式中 Cu——不均匀系数；

d60——限制粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量

占总质量的60%；

d10——有效粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量

占总质量的60%。

2 曲率系数按下式计算：

Cc=d230/(d10·d60) （7.4.8-2）

式中 Cc——曲率系数；

d60——颗粒大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的

30%。

7.5 界限含水率试验

7.5.1 本试验方法适用于粒径小于0.5mm以及有机质含量不大于试样总质量

5％的土。

7.5.2 主要仪器设备：

1 光电式液塑限联合测定仪：圆锥质量为：76g，试样杯内径为40mm，高度为30mm。

2 天平：称量200g，精度0.01g。 7.5.3 试验步骤：

1 本试验宜采用天然含水率试样，当土样不均匀时，采用风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，应过0.5mm筛。

2 当采用天然含水率土样时，取代表性土样250g；采用风干试样时，取0.5mm筛下的代表性土样200g，将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，放入调土皿，浸润过夜。

3 将制备的试样充分调拌均匀，填入试样杯中，填样时不应留有空隙，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，填满后刮平表面。

4 将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。

5 调节零点，将屏幕上的标尺调在零点，调整升降座、使圆锥尖接触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重下沉试样，经5s后测读圆锥下沉深度（显示在屏幕上），取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于10g，放入称量盒内，测定含水率。

6 将全部试样再加水或吹干并调匀，重复本条3至5款的步骤分别测定第二点、第三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水率。液塑限联合测定应不少于三点。

7.5.4 试样的含水率应按标准式（7.1.3）计算。

7.5.5 以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制关系

曲线，三点应在一直线上。当三点不在一直线上时，通过高含水率的点和其余两点连成二条直线，在下沉为2mm处，查得相应的2个含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线，当两个含水率的差值大于、等于2%时，应重做试验。

7.5.6 在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17mm所对应的含水率为液限，查得下沉深度为10mm所对应的含水率为10mm液限，取值以百分数表示，准确至0.1%。

7.5.7 塑性指数应按下式计算： IP=ωL-ωP 式中 IP——塑性指数 ωL——液限（%） ωP——塑限（%） 7.5.8 液性指数应按下式计算： IL=（ωO-ωP）/ IP

式中 IL——液性指数，计算至0.01。

7.6 砂的相对密度试验

7.6.1 一般规定：

1 本试验方法适用于粒径不大于5mm，且粒径为 2~5mm的试样质量不大于试样总质量的15%的土。

2 砂的相对密度试验是进行砂的最大干密度和最小干密度试验，砂的最小干密度宜采用漏斗法和量筒法，砂的最大干密度试验采用振动锤击法。

3 本试验进行两次平行试验，两次测定的密度差值不得大于0.03kg/cm3，取得两次测值的平均值。 7.6.2 砂的最小干密度

1 仪器设备：

1）量筒：容积 500mL和 1000mL，后者内径应大于 60mm。 2）长颈漏斗：颈管的内径为 1.2cm，颈口应磨平。 3）锥形塞：直径为 1.5cm的圆锥体，焊接在铁杆上

4）砂面拂平器：十字形金属平面焊接在铜杆下端。 5）天平：称量 1000g，最小分度值为 1g。 6）电热干燥箱。 2 试验步骤：

1）将锥形塞杆自长颈漏斗下口穿入，并向上提起，使锥底堵住漏斗管口，一并放入1000mL的量筒内，使其下端与量筒底接触。

2）称取烘干的代表性试样 700g，均匀缓慢地倒入漏斗中，将漏斗和锥形塞杆同时提高，移动塞杆，使锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面 1~2cm，使试样缓慢且均匀分布地落入量筒中。

3）试样全部落入量筒后，取出漏斗和锥形塞，用砂面拂平器将砂面拂平、测记试样体积，估读至 5mL。

注：若试样中不含大于 2mm的颗粒时，可取试样 400g用 500mL的量筒进行试验。

4）用手掌或橡皮板堵住量筒口，将量筒倒转并缓慢地转回到原来位置，重复数次，记下试样在量筒内所占体积的最大值，估读至 5mL。

5）取上述两种方法测得的较大体积值计算最小干密度。 结果计算

4 最小干密度应按式（7.6.4-1）计算，准确至 0.01g/cm3 。

ρdmin =md/Vd (7.6.2-1)

式中 ρdmin——试样的最小干密度（g/cm3）。

5 最大孔隙比按下式计算：

еmax=ρd·Gs/ρdmin -1 (7.6.2-2)

式中 еmax——试样的最大孔隙比。 7.6.3 砂的最大干密度

1 仪器设备：

1）金属圆筒：容积 250mL，内径为 5cm；容积 1000mL，内径为10cm，高度均为 12.7cm， 2）振动叉；

3）击锤：锤质量 1.25kg，落高 15cm，锤直径 5cm 4）天平：称量 1000g，最小分度值为 1g。

5）电热干燥箱。

2 试验步骤：

1）取烘干的代表性试样 2000g，拌匀，分3 次倒入金属圆筒进行振击，每层试样宜为圆筒容积的 1/3，试样倒入筒后开动相对密度仪，振动叉以每分钟往返 150~200 次的速度敲打圆筒两侧，并在同一时间内用击锤锤击试样表面，每分钟 30~60次，直至试样的体积不变为止,如此重复第二层和第三层。

2）取下护筒，刮平试样，称圆筒和试样的总质量，计算出试样质量。 3 最大干密度按下式计算：

ρdmax=md/Vd (7.6.3-1)

式中 ρdmax——砂的最大干密度（g/cm3）。 4 最小孔隙比按下式计算：

еmax=ρw·Gs/ρdmax -1 (7.6.3-2)

式中 еmax——试样的最小孔隙比

5 砂的相对密度按下式计算：

Dr=(еmax-е0)/( еmax -еmim) (7.6.3-3)

或 Dr=ρdmax（ρd -ρdmin）/ρd（ρdmax -ρdmin） (7.6.3-4) 式中 е0——砂的天然孔隙比；

Dr——砂的相对密度（g/cm3）；

ρd——要求的干密度（或天然密度）（g/cm3）。

7.7 击实试验

7.7.1 本试验分轻型击实和重型击实。轻型击实试验适用于；粒径小于5mm的粘性土，重型击实试验适用于粒径不大于20mm的土。采用三层击实时，最大粒径不大于40mm。

7.7.2 轻型击实试验的单位体积实功约592.2kJ/m3，轻型击实试验的单位体积实功约2684.9kJ/m3。 7.7.3 主要仪器设备：

1）数显电动击实仪：主要部件规格见表7.7.3。

表7.7.3 击实仪主要部件规格表

试验 方法 轻型 重型 锤底直锤质量落高击实筒 3护筒高度（mm） 50 50 径（mm） （kg） 51 51 2.5 4.5 （mm） 内径（mm） 筒高（mm） 容积（cm） 305 457 102 152 116 116 947.4 2103.9 2）击实仪的击锤应配导筒，击锤与导筒间应有足够的间隙使锤能自由下落；电动操作的击锤必须有控制落距的跟踪装置和锤击点按一定角度（轻型53.5°，重型45°）均匀分布的装置（重型击实仪中心点每圈要加一击）。

3）天平：称量200g，最小分度值0.01g。 4）台称：称量10kg，最小分度值5g。 5）标准筛：孔径为20mm、40mm和5mm。

6）试样推出器：宜用螺旋式千斤顶或液压式千斤顶，但无此类装置，亦可用刮刀和修土刀从击实筒中取出试样。 7.7.4 试样制备分为干法和湿法两种。

1 干法制备试样应按下列步骤进行：用四分法取代表性土样20kg（重型为50kg），风干碾碎，过5mm（重型过20mm或40mm）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。根据土的塑性预估最优含水率，并按本标准第 条 款的步骤制备5个不同含水率的一组试样，相邻2个含水率的差值宜为2%。

注：轻型击实中5个含水率中应有2个大于塑性，2个小于塑性，1个接近塑性。

2 湿法制备试样应按下列步骤进行：取天然含水率的代表性土样20kg（重型为50kg），碾碎，过5mm筛（重型过20mm或40mm），将筛下土样拌匀，并测定土样的天然含水率。根据土样的塑性预估最优含水率，按本条第一款注的原则选择至少5个含水率的土样，分别将天然含水率的土样风干或加水进行制备，应使制备好的土样水分均匀分布。 7.7.5 试验步骤：

1 将击实仪平稳置于刚性基础上，击实筒于底座连接好，安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂一层润滑油。称取一定量试样，倒入击实筒内，分层击实，轻型击实试样为2～5kg，分3层，每层25击；重型击实试样为4～10kg，分5层，每层56击，若分3层，每层94击。每层试样高度宜相等，每层交界处的土面应刨毛。击实完成时。超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。

2 卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底版，试样底部若超出筒外，也应修平，擦净筒外壁，称筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。

3 用推土器将试样从击实筒中推出，取2个代表性试样测定含水率，2个含水率的差值应不大于1%。

4 对不同含水率的试样依次击实。 7.7.6 试样的干密度应按下式计算：

ρd=ρ0/(1+0.01wi) （7.7.6）

式中 wi—某点试样的含水率（%）。

7.7.7 干密度和含水率的关系曲线，应在直角坐标纸上绘制。并应取曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度，相应的横坐标为击实试样的最优含水率。当关系曲线不能绘出峰值点时，应进行补点，土样不宜重复使用。 7.7.8 气体体积等于零（即饱和度100%）的等值线应按下式计算，并应将计算值绘于本标准图的关系曲线上。

ωset=(ρw/ρd-1/Gs)×100 （7.7.8）

式中 ωset——试样的饱和含水率（%）；

ρw——温度4℃时水的密度（g/cm3）； ρd——试样的干密度（g/cm3）； Gs——土颗粒比重。

7.7.9 轻型击实试验中，当试样中粒径大于5mm的土质量小于或等于试样总质量的30%时，应对最大干密度和最优含水率进行校正。

1 最大干密度应按下式校正：

ρ＇dmax=1/[(1-P5)/ ρdmax+P5/(ρw·Gs2)] （7.7.9-1）

式中 ρ＇dmax——校正后试样的最大干密度（g/cm）；

P5——粒径大于5mm土的质量百分数（%）； Gs2——粒径大于5mm土粒的饱和面比重。

注：饱和面比重指当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量与相当土粒总体积的纯水4℃

时质量的比值。

3

2 最优含水率应按下式进行校正，计算至0.1%。

ω＇opt=ωopt(1-P5)+P5·ωab （7.7.9-2）

式中 ω＇opt——校正后试样的最优含水率（%）；

ωopt——击实试样的最优含水率（%）； ωab——粒径大于5mm土粒的吸着含水率（%）。

7.8 渗透试验

7.8.1 一般规定：

1 常水头试验使用于粗粒土，变水头试验适用于细粒土。

2 试验采用的纯水，应在试验前用抽气法或沸煮法脱气。试验时的水温宜略高于试验室温度3～4℃。 7.8.2 常水头渗透试验：

1 仪器设备：

1）70型渗透仪：圆柱形试样筒总高40cm，内径9.44cm(内截面积A=70cm2)，金属透水板顶面到圆筒顶面高32cm。三个测压管孔的相邻中心距L=10 cm。

2）附属设备：木锤、秒表、天平等。

2 试验步骤：

1）按标准图装好仪器，量测滤网至筒顶的高度。将调节管与供水管相连，从渗水孔向圆筒充水至高出滤网顶面。

2）取代表性风干土样3—4kg，称重精确至lg，测定风干含水率；将试样分层装入圆筒内，每层2～3cm,据要求的孔隙比控制试样厚度。当试样中含有粘粒时，在滤网上铺2cm厚的粗砂作为过滤层，防止细粒流失。每层装完后从渗水孔向圆筒充水至试样顶面。最后一层应高出上测压管孔3～4cm。并在试样顶面铺2cm厚砾石作为缓冲层。当水面高出试样顶面时，继续充水至溢水孔有水溢出。

3）量测试样顶面至筒顶余高，计算出试样高度。称量剩余土样，计算出装入土（试样）质量，计算试样干密度和孔隙比；

4）检查测压管水位，当测压管与溢水孔水位不平时，用吸水球调整测压管水位，直至两者平齐。

5）将调节管提高至溢水孔以上，将供水管放入圆筒内，开止水夹，使水由顶部注入圆筒，降低调节管至试样上部1/3高度处，形成水位差使水渗入试样，经过调节管流出。调节供水管止水夹，使进入圆筒的水量多余溢出的水量，溢水

孔始终有水溢出，保持圆筒内水位不变，试样处于常水头下渗透。

6）当测压管水位稳定后，测记水位。并计算各测压管之间的水位差。按规定时间记录渗出水量，接取渗出水量时，调节管口不得进入水中，测量进水和出水处的水温，取平均值。

7）降低调节管至试样的中部和下部1/3处，按本条5、6款的步骤重复测定渗出的水量和水温，当不同水力坡降下测定的数据接近时，结束试验。

8）根据工程需要，改变试样的孔隙比，继续试验。 3 常水头渗透系数按下式计算：

kT＝QL/AH （7.8.2-1）

式中： kT——水温为T℃使试样的渗透系数（cm/s）； Q——时间t秒内的渗出水量（cm3）； L——两测压管中心间的距离（cm）； A——试样的断面积（cm2）； H——平均水位差（cm）； t——时间（s）。

注：平均水位差H可按（H1+H2）/2公式计算。

4 标准温度下的渗透系数按下式计算：

k20=kTηT/η20

式中 k20——标准温度时试样的渗透系数（cm/s）； ηT——T℃时水的动力粘滞系数（kPa·s）； η20——20℃水的动力粘滞系数（kPa·s）。 7.8.3 变水头渗透试验

1 仪器设备：

1）南55型渗透仪：试样高L=4cm,试样横截面积A=30cm2；

2）辅助设备：变水头管、供水瓶、进水管、切土器、秒表、温度计、削土刀、凡士林等。

2 试验步骤：

1）将盛有试样的环刀套入渗透容器，装好各部位止水圈。注意试样上下透 水石和滤纸按先后顺序装好，盖上顶盖，拧紧顶部螺丝，不得漏水漏气。 2）把进水管口与供水装置连通，并通水排气放平容器,关闭进水夹。

3)向变水头管注纯水至预定高度，水头高度根据试样结构的疏松程度确定，

(7.8.2-2)

一般不应大于2m，待水位稳定后切断水源，开进水夹，使水通过试样，当出口有水溢出时开始记变水头管中起始水头高度和起始时间，按预定时间间隔测记水头和时间的变化，并测记出水口的水温。

4）将变水头管中的水位变换高度，待水位稳定再进行测记水头和时间变化，重复试验5～6次。当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时，结束试验。

3 变水头渗透系数按下式计算：

k2.3haLlog1 (7.8.3-1)

A(t2t1)h2式中 α——变水头管的断面积（cm2）； 2.3——ln和log的变化因数；

L——渗径，即试样高度(mm)；

t1、t2 ——分别为测读水头的起始和终止时间（s）; h1、h2 ——起始和终止水头。

4 标准温度下的渗透系数按式（7.8.2-2）计算。

7.9 固结试验（标准固结试验）

7.9.1 本试验方法适用于饱和的粘土。当只进行压缩时，允许用于非饱和土。 7.9.2 本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：

1 固结容器：由环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖组成 。 1) 环刀：内径为 61.8mm 和 79.8mm ，高度为 20mm 。环刀应具有一定的刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯。 2) 透水板：氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成，其渗透系数应大于试样的渗透系数。用固定式容器时，顶部透水板直径应小于环刀内径 O.2 ～ 0.5mm ；用浮环式容器时上下端透水板直径相等，均应小于环刀内径。 2 加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力，压力准确度应符合现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》GB／T15406 的规定。

3 变形量测设备；量程 10mm ，最小分度值为 0.01mm 的百分表或准

确度为全量程 O.2 ％的位移传感器。

7.9.3 固结仪及加压设备应定期校准，并应作仪器变形校正曲线，具体操作见有关标准。

7.9.4 试样制备应按本标准第 6.1.4 条的规定进行。并测定试样的含水率和密度，取切下的余土测定土粒比重。试样需要饱和时，应按本标准第 6.2.4 条步骤的规定进行抽气饱和。

7.9.5 固结试验应按下列步骤进行：

1 在固结容器内放置护环、透水板和薄型滤纸，将带有试样的环刀装入护环内，放上导环、试样上依次放上薄型滤纸，透水板和加压上盖，并将固结容器置于加压框架正中，使加压上盖与加压框架中心对准，安装百分表或位移传感器。

注：滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度。

2 施加 lkPa 的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调整到零位或测读初读数。

3 确定需要施加的各级压力，压力等级宜为 12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa 。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜用 12.5、 25kPa 或 50kPa 。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。只需测定压缩系数时，最大压力不小于 400kPa 。

4 需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于 1 ，可采用 0.5 或 0.25 。施加的压力应使测得的 e—logp 曲线下段出现直线段。对超固结土，应进行卸压，再加压来评价其再压缩特性。

5 对于饱和试样，施加第一级压力后应立即向水槽中注水浸没试样。非饱和试样进行压缩试验时，须用湿棉纱围住加压板周围。

6 需要测定沉降速率，固结系数时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为 6s、12s、1min、2min15s、4min、6min15s、 9min、12min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h ，至稳定为止。不需要测定沉降速率时，则施加加每级压力后 24h 测定试样高度变化作为稳定标准，只需测定压缩系数的试样，施加每级压力后，每小时变形达 0.01mm 时，测定试样高度变化

作为稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。 注：测定沉降速率仅适用饱和土。

7 需要进行回弹试验时，可在某级压力下固结稳定后退压，直至退到要求的压力，每次退压至 24h 后测定试样的回弹量。

8 试验结束后吸去容器中的水，迅速拆除仪器各部件，取出整块试样，测定含水率。

7.9.6 试样的初始孔隙比，应接下式计算：

7.9.6)

式中 e0 —— 试样的初始孔隙比。

(

7.9.7 各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量，应按下式计算：

式中

（7.9.7）

—— 某级压力下的单位沉降量 (mm／m)

—— 试样的初始高度 (mm)

—— 某级压力下试样固结稳定后的总变形量 (mm)( 等于

该级压力下固结稳定读数减去仪器变形量 ) 103 —— 单位换算系数。

7.9.8 各级压力下试样固结稳定后的孔隙比，应按下式计算

式中 —— 各级压力下试样固结稳定后的孔隙比。 7.9.9 某一压力范围内的压缩系数，应按下式计算：

式中

—— 压缩系数 (MPa-1)

pi —— 某级压力值 (MPa)

7.9.10 某一压力范围内的压缩模量，应按下式计算：

式中

—— 某压力范围内的压缩模量 (MPa) 。

7.9.11 某一压力范围内的体积压缩系数，应按下式计算 :

式中：

—— 某压力范围内的体积压缩系数 (MPa-1) 。

7.9.12 压缩指数和回弹指数，应按下式计算：

或

式中： Cc —— 压缩指数； Cs —— 回弹指数。

7.10 天然坡角试验：

7.10.1 天然角是砂类土在堆积时其天然坡面和水平面所形成的最大倾角。 7.10.2 本试验的目的是测定砂类土在充分风干状态下和水下状态的天然坡角。 7.10.3 本试验采用圆盘提升法。适用于粒径小于5mm且不含粉粒的砂类土。 7.10.4 试验所需仪器：

1 天然坡角测定仪：圆盘直径10cm，适用于粒径小于2mm的砂类土，圆盘直径20cm，适用于粒径小于5mm的砂类土。 2 勺、水槽等。 7.10.5 试验步骤：

1 取代表性的充分风干试样若干。转动制动器，使圆盘落在底盘中。用勺沿铁杆四周倾倒试样，勺离试样表面的高度始终保持在1cm左右，直至圆盘的外缘完全蓄满为止。

2 徐徐转动制动器，使圆盘平稳升起，直至离开底盘内的试样为止。读取锥顶与铁杆接触处的刻度（tanαc）。

3 如需继续测定水下状态的天然坡角时，重复以上步骤测读锥顶与铁杆接

触处的刻度后，将盛满试样的圆盘缓缓地沉入水槽中。当锥体全部浸入水中后，停止下沉，待充分饱和，直至无气泡上升为止。

4 再徐徐转动制动器，使圆盘由水中升起。当锥体露出水面时，再读取锥顶与铁杆接触处的刻度（tanαw）。

5 根据已测得的值tanαc和tanαw，可从三角函数表中查得天然坡角。 6 试验进行两次平行测定，取算术平均值，以整数（度）表示。

7.11 膨胀率试验：

7.11.1 有荷载膨胀率试验：

1 本试验方法适用于测定原状土或扰动土粘土在特定荷载和有侧限条件下的膨胀率。 2 主要仪器：

1）固结仪：应附加载设备，试验前必须率定不同压力下的仪器变形量，加压上盖应为轻质材料并带护环。

2）环刀：内径为 61.8mm 或 79.8mm ，高度为 20mm 。

3）变形量测设备；量程 10mm ，最小分度值为 0.01mm 的百分表或准确度为全量程 O.2 ％的位移传感器。 3 试验步骤：

1）试样制备按本指导书第6.1.4条或第6.1.6条的步骤进行。

2）试样安装按本指导书第7.9.5条1、2条的步骤进行，并在试样和透水板之间加薄型滤纸。

3）分级或一次连续施加所要求的荷载（一般指上覆土质量或上覆土加上建筑物附加荷载），直至变形稳定，测记位移计读数，变形稳定标准为每小时变形不超过0.01mm，再自下而上向容器内注入纯水，并保持水面高出试样 5mm。

4）浸水后每隔 2h测记读数一次，直至两次读数差值不超过 0.01mm 时膨胀稳定，测记位移计读数。

5）试验结束，吸去容器中的水，卸除荷载，取出试样，称试样质量，并测定其含水率。

4 特定荷载下的膨胀率应按式（7.11.1）计算，准确至 0.01%。

δep＝（Ζp+λ-Ζ0）/h0 ×100 （7.11.1）

式中 δep——某荷载下的膨胀率（％）；

Ζp——某荷载下膨胀稳定后的位移计读数（mm）； Ζ0——加荷前位移计读数（mm）； λ——某荷载下的仪器压缩变形量（mm）； h0——试样的初始高度（mm）。 7.11.2 无荷载膨胀率试验：

1 主要仪器设备与7.11.1相同。 2 试验步骤：

1）试样制备按本指导书第6.1.4条或第6.1.6条的步骤进行。 2）试样安装按本指导书第7.9.5条1、2条的步骤进行。

3）自下而上向容器内注入纯水，并保持水面高出试样 5mm，注水后每隔 2h 测记位移计读数一次，直至两次读数差值不超过 0.01mm 时，膨胀稳定。

4）试验结束后，吸去容器中的水，取出试样，称试样质量，测定其含水率和密度，并计算孔隙比。

3 任一时间的膨胀率应按式（7.11.2）计算，准确至 0.01%。

δe＝（Ζt -Ζ0）/h0 ×100 （7.11.2）

式中 δe——时间为t时的无荷载膨胀率（％）； Ζt——时间为t时的位移计读数（mm）； Ζ0——加荷前位移计读数（mm）； h0——试样的初始高度（mm）。

7.12 收缩试验：

7.12.1 本方法适用于原状土与击实粘土。 7.12.2 所需仪器设备：

1 收缩仪：多孔板上的面积应占整个板面积的50％以上。 2 环刀：内径为 61.8mm，高度为 20mm 。 3 百分表； 4 烘箱；

5 天平：精确至0.1g。

7.12.3 试验步骤：

1 试样制备按本指导书第6.1.4条或第6.1.6条的步骤进行。将试样推出环刀置于多孔板上，称试样和多孔板的质量，准确至0.1g。装好百分表，记下初始读数。

2 在室温不得高于30℃条件下进行收缩试验，根据试样含水率及收缩速度，每隔1～4h测记百分表读数，并称整套装置和试样质量，准确至0.1g，2d后，每隔6～24h测记百分表读数并称质量，至两次百分表读数基本不变。称质量时应保持百分表读数不变。在收缩曲线的Ⅰ阶段内，应取得不少于4个数据。

3 试验结束，取出试样，并在105～110℃下烘干。称干土质量，准确至0.1g。

7.12.4 试样在不同时间的含水率，按下式计算：

ωi＝（mi/md-1）×100 (7.12.4)

式中 ωi——某时刻试样的含水率（%）； mi ——某时刻试样的质量（g）； md ——试样烘干后的质量（g）。 7.12.5 线缩率按下式计算：

δsi＝（Ζt -Ζ0）/h0 ×100 （7.12.5）

式中 δsi——试样在某时刻的线缩率（％）； 7.12.6 体缩率按下式计算：

δsi＝（V0 –Vd）/V0 ×100 (7.12.6)

7.12.7 土的缩限按下列作图法确定：

以线缩率为纵坐标，含水率为横坐标，绘制关系曲线，延长第Ⅰ、Ⅲ阶段的直线段至相交，焦点E所对应的横坐标ωs即为原状土的缩限。 7.12.8 收缩系数按下式计算：

λn＝Δδsi/Δω (7.12.7)

式中 λn ——竖向收缩系数；

Δω——收缩曲线上第Ⅰ阶段两点间的含水率之差（％）； Δδsi——与ω相对应的两点线缩率之差（％）。

7.13 直接剪切试验：

7.13.1 目的: 测定土的抗剪强度。

7.13.2 基本原理: 土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部份土体对于另一部份土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破坏时的剪应力，然后根据库仑定律，确定土的抗剪强度指标：内摩擦角和凝聚力。 7.13.3 慢剪试验：

1 本试验方法适用于细粒土。

2 本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：

1）等应变控制式直剪仪：由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力 计、位移量测系统组成。

2）环刀：内径 61 ． 8mm ，高度 20mm 。

3）位移量测设备：量程为 10mm ，分度值为 0.01mm 的百分表或准确度为全量程 0.2 ％的传感器。

3 慢剪试验，应按下列步骤进行:

1） 原状土试样制备，应按本指导书第 6.1.4 条的步骤进行，扰动±试样制备按本标准第6.1.6 条的步骤进行，每组试样不得少于 4 个；当试样需要饱和时，应按本标准第 6.2.4 条的步骤进行。

2）对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内。

注：透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。

3）移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数。 4）根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，对松软试样垂直压力应分级施加，以防土样挤出。施加压力后，向盒内注水，当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉纱。

5）施加垂直压力后，每 1h 测读垂直变形一次。直至试样固结变形稳定。变形稳定标准为每小时不大于 0.005mm 。

6）拔去固定销，以小于 0.02mm／min 的剪切速度进行剪切，试样每产生剪切位移0.2 ～0.4mm 测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值 , 当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为 6mm 时停机 。

7)当需要估算试样的剪切破坏时间，可按下式计算：

tf=50t50 (7.13.3-1)

式中： tf—— 达到破坏所经历的时间 (min)

t50—— 固结度达 50％所需的时间 (min)

8)剪切结束，吸去盒内积水，退去剪切力和垂直压力，移动加压框架，取出试样，测定试样含水率 。

4 剪应力应按下式计算：

(7.13.3-2)

式中 —— 试样所受的剪应力 (kPa)

R —— 测力计量表读数 (0.01mm)

5 以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移

关系曲线 ，取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移 4mm 所对应的剪应力为抗剪强度。

6 以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标,绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，直线的倾角为摩擦角，直线在纵坐标上的截距为粘聚力。 7.13.4 砂类土的直剪试验

1 本试验方法适用于砂类土。

2 本试验所用的主要仪器设备，应与本指导书第 7.13.2条相同。 3 砂类土的直剪试验，应接下列步骤进行：

1）取过 2mm 筛的风干砂样 1200g ，按本指导书第 6.1.5 条的步骤制备砂样。

2）根据要求的试样干密度和试样体积称取每个试样所需的风干砂样质量，准确至 0.1g 。

3）对准剪切容器上下盒,插入固定销，放干透水板和干滤纸。将砂样倒八剪切容器内，拂平表面，放上硬术块轻轻敲打，使试样达到预定的干密度，取出硬木块，拂平砂面。依次放上千滤纸、干透水板和传压板。

4）安装垂直加压框架，施加垂直压力，试样的剪切速度为0.8mm/min，使试样在3～5min内剪损，其剪切步骤应按本指导书第 7.13.3 条3款6）、8）的规定进行。

4 砂类土直剪试验的计算，应按本标准第7.13.3条4款的规定进行。 5 砂类土直剪试验的绘图，应按本标准第 7.13.3条5、6款的规定进行。

6 砂类土直剪试验的记录格式与本标准第7.13.3条7款相同。 8 记录、报告和资料保管 8.1 记录

土工试验原始记录由试验人员填写，技术监督人审核。 8.2 报告

土工试验报告经授权签字人审核后发放。 8.3 试验报告和原始记录存档，期限为5年。