简易土工知识讲座

简易土工简易土工大纲了解：土的组成、基本物理性质、术语定义；土的分类及简易鉴别方法；土基本物理性能指标的物理意义、计算公式；利用土的基本物理参数指标换算；土样制备和饱和方法；土粒比重试验；土颗粒试验（筛析法）、不均匀系数及曲率系数计算、绘制颗粒大小分布曲线。熟悉：密度试验（灌水法）；界限含水率试验（液、塑限联合测定法及滚搓法）、液限、塑限的确定方法及计算；砂相对密度试验、结果计算评定；回填土的取样方法及数量。掌握：含水率试验；密度试验（环刀法、灌砂法）；击实试验；最大干密度、最优含水率的确定方法；压实系数的计算评定。1、土的概述土是地壳表层的物质,在长期风化、搬运、磨蚀、沉积作用的过程中，形成的大小不等，未经胶结的一切松散物质。搬运、沉积风化土的三相固相：土的矿物颗粒，是土的主体，是土的骨架液相：指土的孔隙中存在的水气相：指土的孔隙中的空气2、土的组成土的三相图土的相系之间的存在关系固相与液相两相并存固相与气相两相并存固液气三相并存称为饱和土称为干土称为湿土两相体系三相体系土的分类及简易鉴别方法我国的分类方法至今尚未统一，不同的部门根据各自行业特点建立了各自的分类标准。一般对粗粒土主要按颗粒组成进行分类，粘性土则按塑性指数分类。建筑工程土的分类一般参照《土的分类标准》（GB/T50145-2007）、《建筑地基基础##》(GB50007—2002)。（1）《土的分类标准》（GB/T50145-2007）的分类《土的分类标准》（GB/T50145-2007）规定土的分类应根据下列指标确定：①土颗粒组成及其特征。②土的塑性指标：液限ωl、塑限ωp和塑性指数Ip。③土中有机质含量。《土的分类标准》（GB/T50145-2007）规定土的粒组应根据表4-6-2规定的土颗粒粒径范围划分：粒组划分表2006020520.50.250.0750.005巨粒组粗粒组细粒组漂石(块石)块石(碎石)砾(角砾)砂粉粒粘粒粗中细粗中细《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)的分类方法《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)将作为建筑地基的岩土分成6大类：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土。《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)的分类①岩石岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。未风化、微风化完整的硬质岩石是最优良的地基，强风化和全风化破碎的软质岩石工程性质较差。②碎石土碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％的土。碎石土的密实度可分为松散、稍密、中密和密实。碎石土的强度大，压缩性小、渗透性大，为良好的地基。③砂土砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50％、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50％的土。砂土按粒组含量可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。砂土按其密实度分为密实、中密、稍密和松散。砂土的潮湿程度可按饱和度分为饱和、很湿和稍湿三种状态。常见的砾砂、粗砂、中砂为良好地基，粉、细砂要具体分析，如为饱和疏松状态则为不良地基。④粉土塑性指数Ip小于或等于10，且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50％的土称为粉土，其性质介于砂土与粘性土之间。粉土的密实度根据孔隙比划分为密实、中密和稍密；其湿度根据含水量划分为稍湿、湿和很湿，密实状态的粉土性质好，强度高，是良好的地基；饱和稍密的粉土地震时易产生液化，为不良地基。⑤粘性土粘性土为塑性指数Ip大于10的土，可按塑性指数Ip分为粘土和粉质粘土。粘性土的状态按液性指数分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑五种状态。粘性土随其含水量的大小变化处于不同的状态，密实硬塑状态的粘性土为良好地基，疏松流塑状态的粘性土为软弱地基。⑥特殊土人工填土、软土、膨胀土、红土、湿陷性黄土和红粘土等，它们具有特殊的性质，所以称为特殊土。土简易鉴别方法土的简易鉴别方法是指用目测法代替筛分法确定土粒组成及其特征，用干强度、手捻、搓条、韧性和摇振反应等定性方法代替用液限仪定细粒土塑性等指标的方法。（1）目测法鉴别：将研散的风干试样摊成一薄层，凭目测估计土中巨、粗、细粒组所占的比例确定土的分类。（2）干强度试验：将一小块土捏成土团，风干后用手指捏碎、掰断及捻碎。根据用力的大小区分为：①很难或用力才能捏碎或掰断为干强度高；②稍用力即可捏碎或掰断为干强度中等；③易于捏碎和捻成粉末为干强度低。注：当土中含碳酸盐、氧化铁等成分时会使土的干强度增大，其干强度宜再用湿土作手捻试验，予以校核。土简易鉴别方法（3）手捻试验：将稍湿或硬塑的小土块在手中揉捏，然后用拇指和食指将土捻成片状，根据手感和土片光滑度可区分为：①手感滑腻，无砂，捻面光滑为塑性高；②稍有滑腻感，有砂粒，捻面稍有光滑为塑性中等；③稍有粘性，砂感强，捻面粗糙为塑性低。（4）搓条试验：将含水率略大于塑限的湿土块在手中揉捏均匀，再在手掌上搓成土条，根据土条不断裂而能达到的最小直径可区分为：①能搓成直径小于1mm土条为塑性高；②能搓成直径为1～3mm土条为塑性中等；③搓成直径大于3mm的土条为塑性低。土简易鉴别方法（5）韧性试验：将含水率略大于塑限的土块在手中揉捏均匀,然后在手掌中搓成直径为3mm的土条，再揉成土团，根据再揉成土团或搓条的可能性，可区分为：①能揉成土团，再搓成条，捏而不碎者为韧性高；②可再揉成团，捏而不易碎者为韧性中等；③勉强或不能再揉成团，稍捏或不捏即碎者，为韧性低。（6）摇震反应试验：将软塑至流动的小土块捏成土球，放在手掌上反复摇晃，并以另一手掌振击此手掌，土中自由水将渗出，球面呈现光泽；用二手指捏土球，放松后水又被吸入，光泽消失。根据上述渗水和吸水反应快慢，可区分为：①立即渗水及吸水者为反应快；②渗水及吸水中等者为反应中等；③渗水、吸水慢为反应慢；④不渗水、不吸水者为无反应。土的基本物理性能指标分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水率、密度和土粒比重，称为直接指标；另一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标。一、试验直接测定的物理性质指标（1）土的含水率土中水的质量与土粒质量的百分比，称为土的含水率，用表示，即：土的含水率用烘干法测定。（2）土的密度单位体积土的质量，称为土的质量密度，简称密度，用表示。（g/cm3或t/m3）（3）土粒密度和土粒相对密度（土粒比重）单位体积土粒的质量，称为土粒密度，用表示。（g/cm3或t/m3）土粒密度与4ºC时纯水的密度之比，称为土粒的相对密度（土粒比重），用表示。——水的密度，一般取=1t/m3。2、换算指标除了上述三个试验指标外，还有五个可以通过计算求得的指标，称为换算指标。包括土的干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。（1）土的干密度单位体积土中，土粒质量称为土的干密度。（g/cm3或t/m3）工程上常用干密度来评价土的密实程度，通常用作填方工程，包括土坝、路基和人工压实地基等土体压实质量控制标准。（2）土的饱和密度土中孔隙完全被水充满时土的密度，称为土的饱和密度。（g/cm3）（3）土的孔隙率n土的孔隙率是指土中孔隙体积与土总体积之比的百分率。（4）土的孔隙比e土的孔隙比是指土中孔隙体积与土粒体积之比。（5）土的饱和度Sr土的饱和度是指土中水的体积与孔隙体积之比。土各物理性能指标之间的换算关系物理性质指标间的换算常用的土的物理指标共有八个。已知其中任意三个，通过换算可以求出其余的五个。（一）孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为1，则可知，孔隙的体积Vv为e，土体的体积V为（1＋e），于是有：或三相示意图（a）（二）干密度与湿密度和含水率的关系设土体的体积V为1，则ρd=ms/V，土体内土粒的质量ms为ρd，由w=mw/ms水的质量mw为wρd。于是，可得：或（1-22）（三）孔隙比与比重和干密度的关系设土体内土粒的体积为1，则按，孔隙的体积Vv为e；由ρs＝ms/Vs得土粒的质量ms为ρs。于是，按ρd的定义可得：整理得：(1-23)（四）饱和度与含水率、比重和孔隙比得关系设土体内土粒的体积为1，则按e=Vv/Vs得体积vv=e；由ρs＝ms/Vs得土粒的质量ms=ρs。按w=mw/ms，水得质量mw=wρs，则水得体积vw=mw/ρw=wρs/ρw。于是，S当土饱和时，即Sr为100％，则：式中：wsat——饱和含水率。例某原状土样经试验测得土的密度=1.83g/cm3，土粒的相对密度=2.70，含水率=20%，则该土的空隙比为______。A0.57B0.67C0.77D0.87扰动土试样的制样步骤过筛测风干含水率–计算土质量、加水量–加水拌匀-润湿一昼夜–测定湿土样含水率–试样制备①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，并测定风干含水率，然后装入保湿缸或塑料袋内备用。②根据环刀容积及所要求的干密度，计算试样制备所需的风干土质量：m0—制备试样所需的土样质量（g）；ω0—风干含水率（%）；ρd—试样所要求的干密度（g/cm3）；V—试样体积（cm3）。③根据试样所要求的含水率，按下式计算制备试样所需的加水量：mω—制备试样所需要的加水量（g）；mw—风干土（或湿土）质量（g）；ω0—风干土（或湿土）含水率（%）；ω1—试样所要求的含水率（%）；扰动土试样的制样步骤④称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，计算得到的加水量，用量筒量取，并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。⑤测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。扰动土试样的制备注意事项：①同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于±0.01g/cm3。②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。例题：现需将一质量为4500g的风干土试样制备成含水率为16％的击实试样，已知该风干土试样的含水率为5％，试问制备试样需加水多少克？解：需加水量：试样饱和土的孔隙逐渐被水填充的过程称为饱和，当土中孔隙全部被水充满时，该土则称为饱和土。根据土样的透水性能，试样的饱和可分别采用浸水饱和法、毛细管饱和法和真空抽气饱和法三种方法。（1）对于粗粒土，采用直接在仪器内对试样进行浸水饱和法的方法；（2）对于渗透系数大于10-4cm/s的细粒土，采用毛细管饱和法；（3）对于渗透系数小于、等于10-4cm/s的细粒土，采用真空抽气饱和法。试验培训含水率密度土粒比重土颗粒分析界限含水率砂相对密度土击实设备：1、热烘箱：应能控制温度为105-110℃。2、天平：称量200g,最小分度值0.01g；称量1000g,最小分度值0.1g。3、干燥器。4、恒质量的称量盒。含水率试验含水率试验步骤称取称量盒质量–称取称量盒+湿土质量–烘干–冷却-称取称量盒+干土质量1、取具有代表性试样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℃的恒温下烘至恒量。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，应将温度拧制在65～70℃的恒温下烘至恒量。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。层状和网状构造的冻土含水率试验步骤四分法取样并称重-融化调成糊状并称重-称取称量盒质量–称取称量盒+湿土质量–烘干–冷却-称取称量盒+干土质量1、四分法取200-500g试样放入搪瓷盘中，称盘和试样质量，准确至0.1g。2、待冻土试样融化后，调成均匀糊状,称土糊和盘质量，准确至0.1g。从糊状土中取样测定含水率，含水率试验步骤及计算同其他土。3、计算公式：式中：-冻土含水率（%）；m1-冻土试样质量（g）；m2-糊状试样质量（g）；-糊状试样含水率。含水率（量）试验演示土的含水率土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：或-含水率；md-干土质量（g）；m0-为湿土质量（g）。例题试样编号盒号盒质量（g）盒加湿土质量（g）盒加干土质量（g）水分质量（g）干土质量（g）含水率（%）平均含水率（%）08-01（1）（2）（3）（4）=（2）-（3）（5）=（3）-（1）（6）=（4）/（5）×100（7）111.3029.4327.561.8716.2611.511.68512.0032.0529.952.1017.9511.7注意事项及试验精密度要求：（1）含水率试验必须对两个试样进行平行测定，取两个测值的平均值，以百分数表示，结果精确至0.1%。当含水率小于40%时，允许的平行测定差值为1%；当含水率等于、大于40%时，允许的平行测定差值为2%；对层状和网状构造的冻土不大于3%。（2）打开试样后应立即称湿土质量，以免水分蒸发。（3）已装好土样的称量盒在称重前应立即盖好盒盖。（4）根据不同类试验土样，应保证其烘至恒重时所需的最少时间，土样必须按要求烘至恒重，否则会影响测试精度。（5）烘干的试样应冷却后再称量，以防止热土吸收空气中的水分，避免天平受热不均影响称量精度。 密度试验概述土的密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的湿密度，除此以外还有土的干密度、饱和密度。密度试验试验方法密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。本节仅介绍环刀法、灌水法和灌砂法。a.天然密度▲（湿密度）:天然状态下土的单位体积的质量。ρ=m/V=（ms+mw）/V测定方法：环刀法、灌砂法★等。密度试验密度试验环刀法试验原理：环刀法是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与体积之比即为土的密度。环刀法操作简便且准确，在室内和野外均普遍采用，但环刀法只适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。依据：GB/T50123-1999《土工试验方法标准》试验设备：（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。密度试验环刀法试验步骤:(1)量测环刀：取出环刀，称出环刀的质量，并涂一薄层凡士林。(2)切取土样：将环刀的刀口向下放在土样上，然后用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，将环刀垂直下压，边压边削使土样上端伸出环刀为止，然后将环刀两端的余土削平。(3)土样称量：擦净环刀外壁，称出环刀和土的质量。密度试验环刀法试样的湿密度,按下式计算：—试样的湿密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；—湿土的质量g；—环刀加湿土质量g；—环刀质量g；V—环刀体积cm3。试样的干密度，按下式计算：—试样的干密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；—试样的湿密度（g/cm3）；—试样的含水率（g/cm3）本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取其算术平均值。密度试验环刀法试验注意事项：（1）称取环刀前，把土样削平并擦净环刀外壁；制备原状土样时，环刀内壁涂一薄层凡士林，用环刀切取试样时，环刀应垂直均匀下压，以防环刀内试样的结构被扰动，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，用切土刀或钢丝锯整平环刀两端土样。(2)夏季室温高时，应防止水分蒸发，可用玻璃片盖住环刀上、下面，但计算时应扣除玻璃片的质量。（3）修平环刀两端余土时，在试样表面往返压抹。对软土宜先用钢丝锯将土样锯成几段，然后用环刀切取。密度试验灌水法适用范围：现场测定粗粒土的密度。检测依据：GB/T50123-1999《土工试验方法标准》试验设备：（1）储水筒：直径应均匀，并附有刻度及出水管。（2）台秤：称量50kg,最小分度值10g。密度试验灌水法试验步骤：（1）根据试样最大粒径，确定试坑尺寸。试样最大粒径（mm）试坑直径（mm）试坑深度（mm）5（20）1502004020025060250300密度试验灌水法（2）将选定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，准确到10g,并应测定试样的含水率。（4）试坑挖好后，放上相应尺寸的套环，用水准尺找平，将大于试坑容积的塑料薄膜袋平铺于坑内，翻过套环压住薄膜四周。（5）记录储水筒内初始水位高度，拧开储水筒出水管开关，将水缓慢注入塑料薄膜袋中。当袋内水面接近套环边缘时，将水流调小，直至袋内水面与套环边缘齐平时关闭出水管，持续3-5min,记录储水筒内水位高度。当袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验。密度试验灌水法计算公式：式中：—取自试坑内的试样质量（g）；—试坑体积（cm3）,按下式计算：其中—储水桶内初始水位高度（cm）；—储水桶内注水终了时水位高度（cm）；—储水桶断面积（cm2）；—套环体积（cm3）。密度试验灌水法试验注意事项：（1）开挖试坑时，坑壁和坑底应规则，试坑直径与深度只能略小于薄膜塑料袋的尺寸。（2）铺设时应使薄膜塑料袋紧贴坑壁。密度试验灌砂法基本原理：灌砂法是利用粒径0.25～0.50mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积，并根据含水率来推算出试样的实测干密度。它的缺点是需要携带较多量的砂，而且称量次数较多，因此它的测试速度较慢。适用于现场测定粗粒土的密度。检测依据：GB/T50123-1999《土工试验方法标准》密度试验灌砂法试验设备：（1）密度测定器：由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成。灌砂漏斗高135mm,直径165mm,尾部有孔径为13mm的圆柱形阀门,容砂瓶容积为4L,容砂瓶和灌砂漏斗之间用螺纹接头联接。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；（3）烘箱；（4）称量盒。密度试验灌砂法试验步骤：（1）根据试样最大粒径，确定试坑尺寸。（2）将选定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，准确到10g,并应测定试样的含水率。（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，使砂注入试坑。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。密度试验灌砂法标准砂密度的测定，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1.47～1.61g／cm3。（2）组装容砂瓶与灌砂漏斗，螺纹联接处应旋紧，称其质量。（3）将密度测定器竖立，灌砂漏斗口向上，关阀门，向灌砂漏斗中注满标准砂，打开阀门使灌砂橱斗内的标准砂漏入容砂瓶内，继续向漏斗内注砂漏入瓶内，当砂停止流动时迅速关闭阀门，倒掉漏斗内多余的砂，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，准确到5g，并测定水温，准确到0.5℃。重复测定3次，3次测值之间的差值不得大于3mL，取3次测值的平均值。密度试验灌砂法容砂瓶的容积按下式计算：式中：—容砂瓶容积（mL）；—容砂瓶、漏斗和水的总质量（g）；—容砂瓶、漏斗的质量（g）；—不同水温时水密度。标准砂的密度按下式计算：式中：—标准砂的密度（g/cm3）；—容砂瓶、漏斗和标准砂的总质量(g)；—容砂瓶、漏斗的质量（g）。密度试验灌砂法计算公式：（1）试样密度：式中：—取自试坑内的试样质量（g）；—注满试坑所用标准砂的质量（g)；—标准砂的密度（g/cm3）。（2）试样干密度：—试样的含水率（%）。密度试验灌砂法试验注意事项：（1）量砂要规则。量砂如果重复使用，一定要注意晾干，处理一致，否则影响量砂的密度。（2）每换一次量砂，都必须测定密度，漏斗中砂的数量也应该每次重做。因此量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂，又不作试验；仅使用以前的数据。（3）在挖坑时试坑周壁应笔直，避免出现上大下小或上小下大的情形：这样就会使检测密度偏大或偏小。密度试验例题：1、密度试验记录（环刀法）土样编号12环刀号1234环刀容积（cm3）（1）/100100100100环刀质量（g）（2）/////土+环刀质量（g）（3）////土样质量（g）（4）（3）-（2）178.60181.40193.60194.80湿密度（g/cm3）（5）1.791.811.941.95含水率（%）（6）/13.514.218.219.4干密度（g/cm3）（7）1.581.581.641.63平均干密度（g/cm3）（8）/1.581.64备注含水率为两次平行试验的平均值。土粒比重试验概述土粒比重是指土粒在温度105～110℃下烘至恒重时的质量与土粒同体积4℃时纯水质量的比值。在数值上，土的比重与土粒密度相同，但前者是没有单位的。土的比重是土的基本物理性质之一，是计算孔隙比、孔隙量、饱和度等的重要依据，也是评价土类的主要指标。土的比重主要取决于土的矿物成分，不同土类的比重变化幅度不大，在有经验的地区可按经验值选用，对于一般而言，其砂土比重约为2.65～2.69，砂质粉土比重约为2.70，粘质粉土比重约为2.71，粉质粘土比重约为2.72～2.73，粘土比重约为2.74～2.76。土粒比重试验试验方法根据土粒粒径的不同，土粒比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法。对于粒径小于5mm的土，采用比重瓶法进行，其中对于排除土中空气可用煮沸法和真空抽气法；对于粒径大于等于5mm的土，且其中粒径大于20mm颗粒小于10%时，采用浮称法进行；对于粒径大于等于5mm的土，但其中粒径大于20mm颗粒大于10%时，采用虹吸筒法进行；当土中同时含有粒径小于5mm和粒径大于等于5mm的土粒时，粒径小于5mm的部分用比重瓶法测定，粒径大于等于5mm的部分则用浮称法或虹吸筒法测定，并取其加权平均值作为土的比重。土粒比重试验土颗粒平均比重按下式计算：式中：Gsm—土颗粒平均比重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的土颗粒质量占试样总质量的百分比；Gs1—粒径大于等于5mm的土颗粒比重；Gs2—粒径小于5mm的土颗粒比重。土粒比重试验应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.02，并取其两次测值的算术平均值。土粒比重试验比重瓶法试验设备：容积100ml或50ml的比重瓶，有长颈和短颈两种形式；称量200g、最小分度值0.001g的天平；恒温水槽，准确度为+1℃；能调节温度的砂浴；真空抽气设备，包括真空抽气机、真空抽气缸、测压的水银柱或真空负压表；刻度0～50℃、最小分度值0.5℃的温度计；孔径2mm及5mm的筛；烘箱、牛角匙、蒸发皿、玻璃漏斗、滴管、洗瓶、纯水、中性液体(如煤油)等。土粒比重试验比重瓶法比重瓶校准将比重瓶洗净、烘干，置于干燥器内，冷却至室温后，称比重瓶质量，精确至0.001g。将纯水煮沸，冷却至室温后注入比重瓶内，当用长颈比重瓶时，应将纯水注到刻度处为止；当用短颈比重瓶时，则应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水从瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。调节恒温水槽温度至5℃或10℃，然后将比重瓶放入恒温水槽内，待瓶内水温稳定后，将比重瓶取出，擦干瓶外壁，称瓶、水总质量，准确至0.001g。以5℃温度的级差，调节恒温水槽的水温，然后逐级测定不同温度下的比重瓶、水总质量，直至达到本地区最高自然气温为止。每个温度均应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.002g，并取其算术平均值。记录不同温度下的比重瓶、水总质量，见表4-6-4，并以瓶、水总质量为横坐标，温度为纵坐标，绘制瓶、水总质量与温度的关系曲线，见图4-6-7。表4-6-4瓶号：校准者：瓶重：校准日期：校准者：温度℃瓶、水总质量(g)平均瓶、水总质量(g)图4-6-7比重瓶校准曲线土粒比重试验比重瓶法比重测定①将烘干土过5mm筛，然后15g，用玻璃漏斗装入预先洗净和烘干的100ml比重瓶内，若用50ml的比重瓶则取试样10g，称试样和瓶的总质量，准确至0.001g。②排出土中的气体，将纯水注入已装有干土的比重瓶中至一半处，摇动比重瓶，然后将瓶放在砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及砂质粉土不应少于30min，粘土及粉土不应少于1h，以使土粒分散。悬液沸腾后应调节砂浴温度，以避免瓶中悬液溢出瓶外。③对于砂土，宜采用真空抽气法排气，把注入纯水的比重瓶瓶塞拿去，放在真空干燥器内用真空泵抽气，抽气时真空表读数应接近1大气压，并经常摇动比重瓶，抽气时间不应小于1h，直至土样内的气泡排净为止。对于含有可溶盐、有机质和亲水胶体的土必须用中性液体(如煤油)代替纯水，并采用真空抽气法排气。④将纯水煮沸，冷却至室温后注入比重瓶内，当用长颈比重瓶时，应将纯水注到刻度处为止；当用短颈比重瓶时，则应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水会从瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。⑤将比重瓶置于恒温水槽内，待瓶内水温稳定，且瓶内上部悬液澄清，然后取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g。称量后应立刻测出瓶内水的温度，准确至0.5℃。　⑥根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得瓶、水总质量。土粒比重试验比重瓶法计算公式：式中:—土的比重；—试样质量(g)；—比重瓶、水总质量(g)；—比重瓶、水、试样总质量(g)；—T℃时纯水或中性液体的比重。(水的比重可查物理手册，中性液体的比重应实测，准确至0.001g)土粒比重试验浮称法仪器设备：（1）铁丝筐：孔径小于5mm，边长为10-15cm，高为10-20cm。（2）盛水容器：尺寸应大于铁丝筐。（3）浮秤天平：称量2000g,最小分度值0.5g。土粒比重试验浮称法试验步骤：（1）取代表性试样将试样500-1000g,表面清洗洁净,浸入水中一昼夜后取出,放入铁丝筐,并缓慢地将铁丝筐浸没于水中,在水中摇动至试样中无气泡逸出。（2）称铁丝筐和试样在水中的质量,取出试样烘干,并称烘干试样质量。（3）称铁丝筐在水中的质量,并测定盛水容器内水温,准确至0.5℃。土粒比重试验浮称法计算公式:式中：—铁丝筐和试样在水中的质量（g）；—铁丝筐在水中的质量（g）；—T℃时纯水的比重，查有关物理手册。土粒比重试验虹吸筒法仪器设备：（1）虹吸筒装置，由虹吸筒和虹吸管组成。（2）天平：称量1000g,最小分度值0.3g。（3）量筒：容积应大于500mL。土粒比重试验虹吸筒法试验步骤：（1）取代表性试样试样700-1000g,试样应清洗洁净.浸入水中一昼夜后取出晾干,对大颗粒试样宜用干布擦干表面,并称晾干试样质量。（2）将清水注入虹吸筒至虹吸管口有水溢出时关管夹，试样缓缓放入虹吸筒中，边放边搅拌，至试样中无气泡逸出为止，搅动时水不得溅出筒外。（3）当虹吸筒内水面平稳时开管夹，让试样排开的水通过虹吸管流入量筒，称量筒与水总质量，准确至0.5g,并测定量筒内水温,准确到0.5℃。（4）取出试样烘至恒量、称烘干试样质量，准确至0.1g，称量筒质量，准确至0.5g。土粒比重试验虹吸筒法计算公式：式中：—量筒质量（g）；—量筒与水总质量（g）；—晾干试样的质量（g）；—T℃时纯水的比重，查有关物理手册。土粒比重试验例题：比重试验记录（比重瓶法）比重瓶号温度（℃）液体比重比重瓶质量（g）瓶、干土总质量(g)干土质量(g)瓶、液总质量（g）瓶、液、土总质量（g）与干土同体积的液体质量（g）比重平均比重值备注/(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)///////(4)-(3)//(5)+(6)-(7)//115.20.99934.88649.83114.945134.714144.2255.4342.7482.75/215.20.99934.28749.22814.941134.691144.1915.4412.746颗粒分析试验（筛析法）概述天然土都是由大小不同的颗粒所组成的，土粒的粒径从粗到细逐渐变化时，土的性质也随之相应地发生变化，在工程上把粒径大小相近的土粒，按适当的粒径范围归并为一组，称为粒组，各个粒组随着径粒分界尺寸的不同而呈现出一定质的变化。土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒问题的百分数)来表示，称为土的颗粒级配。颗粒分析试验就是测定土中各种粒组所占该土的百分数的试验，可分为筛析法、密度计法和移液管法等。对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛分析的方法来测定，而对于料径小于0.075mm的土粒则用密度计法或移液管法来测定。土的颗粒组成在一定程度上反映了土的某些性质，因此工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，而细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。土的颗粒组成还可概略判断土的工程性质以及供建材选料之用。颗粒分析试验（筛析法）筛析法筛析法就是将土样通过逐级减小孔径的一组标准筛子，对于通过某一筛孔的土粒，可以认为其粒径小于该筛的孔径，反之，遗留在筛上的颗粒，可以认为其粒径大于该筛的孔径，按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。筛析法是测定土的颗粒组成最简单的一种试验方法，适用于粒径大于0.075mm，小于等于60mm的土。颗粒分析试验（筛析法）仪器设备（1）分析筛①圆孔粗筛，孔径为60mm，40mm，20mm，10mm，5mm和2mm。②圆孔细筛，孔径为2mm，1mm，0.5mm，0.25mm，和0.075mm。称量5000g、最小分度值1g的天平；称量1000g、最小分度值0.1g；称量200g、最小分度值0.01g的天平。③振筛机，筛析过程中应能上下震动、水平转动。④其他：烘箱、研钵、瓷盘、毛刷、匙等。颗粒分析试验（筛析法）表4-6-5：筛析法取样质量试验步骤:按表4-6-5称取有代表性的试样，称量应准确至0.1g，当试样质量超过500g时，称量应准确至1g。颗粒尺寸(mm)取样质量(g)<2100～300<10300～1000<201000～2000<402000～4000<604000以上颗粒分析试验（筛析法）一般试验步骤：①将按表4-6-5称取的试样过孔径为2mm的筛，分别称出留在筛子上和已通过筛子孔径的筛子下试样质量。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。②取2mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛(孔径为60mm，40mm，20mm，10mm，5mm和2mm)的最上层筛中，进行粗筛筛析，然后再取2mm筛下的试样倒入依次叠好的细筛(孔径为2mm，1mm，0.5mm，0.25mm，和0.075mm)的最上层筛中，进行细筛筛析，进行震筛，振筛时间一般为10～15min。③按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。④筛后各级筛上及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%。颗粒分析试验（筛析法）含有细粒土颗粒的砂土试验步骤：①将按表4-6-5称取的代表性试样，置于盛有清水的容器中，用搅棒充分搅拌，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，取留在筛上的试样烘至恒重，并称烘干试样质量，准确到0.1g。③将粒径大于2mm的烘干试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析。按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。④取通过2mm筛下的试样悬液，用带橡皮头的研杆研磨，然后再过0.075mm筛，并将留在0.075mm筛上的试样烘至恒量，称烘干试样质量，准确至0.1g。⑤将粒径大于0.075mm的烘干试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行振筛，振筛时间一般为10～10min。⑥当粒径小于0.075mm的试样质量大于试样总质量的10%时，应采用密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成。颗粒分析试验（筛析法）计算公式：（1）小于某粒径的试样占总质量的百分比可按下式计算：式中：—小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比(%)；—小于某粒径的试样质量(g)—当细筛分析时为所取的试样质量；当粗筛分析时为试样总质量(g)；—粒径小于2mm的试样质量占试样总质量的百分比(%)。（2）按下式计算不均匀系数；式中：—不均匀系数；—限制粒径，在颗粒大小颁布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量60%的粒径；—有效粒径，在颗粒大小颁布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量10%的粒径；颗粒分析试验（筛析法）（3）按下式计算曲率系数：式中Cc——曲率系数；d30——在在颗粒大小分布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量的30%的粒径。颗粒分析试验（筛析法）制图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，以颗粒粒径为对数横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小颁布曲线，见下图。颗粒分析试验（筛析法）例题1、颗粒分析试验中，从级配曲线上求得=8.3mm，=2.4mm，=0.55mm，试计算土的不均匀系数和曲率系数。解：；。界限含水率试验概述粘性土的状态随着含水率的变化而变化，当含水率不同时，粘性土可分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态，粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率称为界限含水率。土从流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限ωL；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限ωP；土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水率称为缩限ωS。界限含水率试验土的塑性指数IP是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此粘性土常按塑性指数进行分类。土的液性指数IL是指粘性土的天然含水率和塑限的差值与塑性指数之比，液性指数可被用来表示粘性土所处的软硬状态，所以土的界限含水率是计算土的塑性指数和液性指数不可缺少的指标，土的界限含水率还是估算地基土承载力的一个重要依据。界限含水率试验界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm，且有机质量不超过5%，且宜采用天然含水率的试样，但也可采用风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm的筛。土的界限含水率试验包括：液塑限联合测定法、碟式仪液限试验、滚搓法塑限试验、收缩皿法缩限试验。本节仅介绍液塑限联合测定法和滚搓法塑限试验。界限含水率试验液、塑限联合测定法液、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为10mm(或17mm)所对应的含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率即为塑限界限含水率试验液、塑限联合测定法仪器设备液塑限联合测定仪，包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、控制开关和试样杯。光电式液塑限联合测定仪，圆锥质量为76g，锥角为30°；读数显示为光电式；试样杯内径为40mm。高度为30mm。称量200g，最小分度值0.01g天平。烘箱。铝制称量盒、孔径为0.5mm的筛、研钵、凡士林。界限含水率试验液、塑限联合测定法试验步骤⑴原则上采用天然含水率土样，但也可以采用风干土样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒与杂物时应过0.5mm的筛。⑵当采用天然含水率土样，取代表性试样250g；采用风干土样时，取过0.5mm筛的代表性试样200g，将试样放在橡皮板上用纯水调制成均匀膏状，放入调土皿，浸润过夜。⑶将制备好的试样充分调拌均匀后，分层装入试样杯中，填样时不应留有空隙，对较干的土样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平。⑷将试样杯放在联合测定仪的升降座上，将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，然后接通电源，使电磁铁吸住圆锥。界限含水率试验液、塑限联合测定法试验步骤(5)调节零点，使屏幕上的标尺调在零位，然后调节升降座，试样杯徐徐上升，当锥尖刚好试样表面时，指示灯亮，立即停止调节升降。(6)按动控制开关，圆锥在自重下沉入试样，经5s后，测读显示在屏幕上的圆锥下沉深度，然后取出试样杯，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。(7)将试样从试样杯中全部挖出，再加水或吹干调匀，重复以上试验步骤分别测定试样在不同含水率下的圆锥下沉深度。液塑限联合测定至少在三点以上，其圆锥入土深度宜分别控制在3～4mm，7～9mm和15～17mm。界限含水率试验液、塑限联合测定法计算及作图（1）含水率计算式中：——含水率(%)，精确至0.1%；——干土、称量盒质量(g)；——湿土质量(g)。界限含水率试验液限和塑限确定以含水率为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制含水率与圆锥入土深度关系曲线，如图4-6-12所示。三点应在一直线上，如图中A线。当三点不在一直线上时，通过高含水率的点与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的两个含水率，当所查得的两个含水率差值小于2%时，应以该两个含水率平均值的点(仍在圆锥下沉深度为2mm处)与高含水率的点再连一直线，如图中B线，若两个含水率的差值大于、等于2%时，则应重做试验。在含水率与圆锥下沉深度的关系图(图4-6-12)上查得圆锥下沉深度为17mm所对应的含水率为液限；查得圆锥下沉深度为10mm所对应的含水率为10mm液限；查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限，取值以百分数表示，准确至0.1%。图4-6-12圆锥下沉深度与含水率关系曲线界限含水率试验塑性指数计算：式中：——塑性指数，精确至0.1；——液限(%)；——塑限(%)。液性指数计算式中:——液性指数，精确至0.01;——含水率(%)，精确至0.1%;——塑限(%)；界限含水率试验滚搓法塑限试验土的塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水率。塑限的测定方法主要根据土处于塑态时可塑成任意形状也不产生裂纹,处于固态时很难搓成任意形状,若勉强搓成时,土面要发生裂纹或断折等现象,这两种物理状态特征作为塑态和固态的界限。当粘性土搓成直径为3mm粗细的土条表面开始出现裂纹时的含水率，即为土的塑限。滚搓法塑限试验适用于粒径小于0.5mm的土。界限含水率试验滚搓法塑限试验主要仪器设备：（1）毛玻璃：板尺寸宜为200mm×300mm。（2）卡尺：分度值为0.02mm。界限含水率试验滚搓法塑限试验试验步骤：（1）取0.5mm筛下的代表性试样100g，放在盛土皿中加纯水拌匀，湿润过夜。（2）将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，捏扁，当出现裂缝时，表示其含水率接近塑限。（3）取接近塑限含水率的试样8-10g，用手搓成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，滚搓时手掌的压力要均匀地施加在土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动，土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度。（4）当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率达到塑限含水率。当土条直径搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于3mm时开始断裂，表示试样的含水率高于塑限或低于塑限，都应重新取样进行试验。（5）取直径3mm有裂缝的土条3-5g，测定土条的含水率。界限含水率试验滚搓法塑限试验本试验应进行两次平行测定，两次测定的差值应符合规定的差值：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。界限含水率试验液限和塑限应用按《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)规定：粘性土为塑性指数Ip大于10的土可按下表分为粘土、粉质粘土。粘性土的分类塑性指数Ip土的名称Ip＞17粘土10＜Ip≤17粉质粘土粘性土的状态液性指数IL状态液性指数IL状态IL≤0坚硬0.75＜IL≤1软塑0＜IL≤0.25硬塑IL＞1流塑0.25＜IL≤0.75可塑界限含水率试验粉土为介于砂土与粘性土之间塑性指数Ip≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积并经生物化学作用形成其天然含水量大于液限天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土当天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质土。红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土其液限一般大于50红粘土经再搬运后仍保留其基本特征其液限大于45的土为次生红粘土。界限含水率试验例题某粘性土界限含水率测试时，测得液限=58%，塑限=28%，含水率=25%，试判断该土样的名称和状态。解：1、据＞17，该土为粘土。2、<0，则土样处于坚硬状态。砂的相对密度试验（一）概述相对密度是砂土处于最松状态的孔隙比与天然状态孔隙比之差和最松状态的孔隙比与最紧密状态的孔隙比之差的比值。相对密度是砂性土紧密程度的指标，对于建筑物和地基的稳定性，特别是在抗震稳定性方面具有重要的意义。密实的砂，具有较高的抗剪强度及较低的压缩性，在震动情况下液化的可能性小；而松散的砂，其稳定性差，压缩性高，对于饱和的砂土，在震动情况下，还容易产生液化。砂的相对密度试验砂土的密实程度在一定程度上可用其孔隙比来反映，但砂土的密实程度并不单独取决于孔隙比，在很大程度上还取决于土的颗粒级配。颗粒级配不同的砂土即使具有相同的孔隙比，但由于土的颗粒大小的不同，颗粒排列不同，所处的密实状态也会不同。为了同时考虑孔隙比和颗粒级配的影响，引入砂土相对密度的概念来反映砂土的密度。砂的相对密度涉及到砂土的最大孔隙比、最小孔隙比及天然孔隙比，砂的相对密度试验就是进行砂的最大孔隙比(或最小干密度)试验和最小孔隙比(或最大干密度)试验，适用于粒径不大于5ｍｍ，且粒径2～5mm的试样质量不大于试样总质量15%的土。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，砂的最小干密度试验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。砂的相对密度试验(二)砂的最小干密度(最大孔隙比)试验仪器设备：量筒：500ml及内径大于60mm的1000ml；长颈漏斗：颈管的内径为1.2cm的，颈口应磨平；锥形塞：直径1.5cm，并焊接在铁杆上，如图4-6-13所示；砂面拂平器；橡皮板；称量1000g、最小分度值1g的天平。砂的相对密度试验砂的相对密度试验试验步骤：(1)漏斗法①称取代表性的烘干或充分风干试样1.5kg，用手搓揉或用圆木在橡皮板上碾散，并拌和均匀。②将锥形塞杆自长颈漏斗下口向上穿入，并向上提起，以使锥底堵住漏斗管口，一并放入容积1000ml的量筒内，并使其下端与量筒底接触。③称取试样700g，分数次均匀缓慢地倒入漏斗中，将漏斗和锥形塞杆同时提高，然后下移塞杆，使锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面约1～2cm的距离，从而使试样缓慢且均匀颁布地落入量筒中。④试样全部松散地落入量筒后，取出漏斗和锥形塞，用砂面拂平器将砂面拂平，然后测记试样体积，估读至5ml。砂的相对密度试验(2)量筒法在漏斗法试验测记试样体积后，紧接着用手掌或橡皮板堵住量筒口，将量筒倒转，然后缓慢地转回到原来位置，如此重复数次后，再记下试样在量筒内所占体积的最大值，估读至5ml。取漏斗法和量筒法两种方法中测得的较大试样体积值，并计算最小干密度及最大孔隙比。砂的最小干密度(最大孔隙比)试验必须进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03g/cm3，并取两次测值的平均值。砂的相对密度试验（三）砂的最大干密度(最小孔隙比)试验砂的最小孔隙比试验，也称砂的最大干密度试验，就是测定砂在最紧密状态的孔隙比及干密度的试验，砂的最小孔隙比(最大干密度)试验采用振动锤击法。1、仪器设备：金属圆筒，有两种：一种容积250ml、内径为5cm；另一种容积1000ml、内径为10cm，高度均为12.7cm，附护筒。振动叉。击锤，锤质量1.25kg，落15cm，锤直径5cm。砂的相对密度试验试验步骤（1）称取代表性试样2000g，拌匀，分3次倒入金属圆筒内，且为圆筒容积的1/3，试样每次倒入圆筒后，先用振动叉以每分钟150～200次的速度各敲打圆筒两侧，并在同一时间内以每分钟30～60次的速度用击锤锤击试样表面，直至试样体积不变为止(一般需15～10ml)，如此重复第二层和第三层。（2）振毕后，取下护筒，并且修土刀齐圆顶面刮平试样，然后称圆筒内和试样的总质量，计算出试样质量，并记录试样体积。砂的最大干密度(最小孔隙比)试验必须进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03g/cm3，并取两次测值的平均值。砂的相对密度试验（四）计算公式1、最小干密度和最大孔隙比计算（1）砂的最小干密度按下式计算：式中:——试样的最小干密度(g/cm3)；——试样干土质量(g)；——试样的最大体积(cm3)。（2）砂的最大孔隙比按下式计算：式中：——试样的最大孔隙比；——水的密度(g/cm3)；——土粒比重。砂的相对密度试验2、最大干密度和最小孔隙比计算（1）砂的最大干密度按下式计算：式中：——砂的最大干密度(g/cm3)；——试样干土质量(g)；——试样的最小体积(cm3)。(2)砂的最小孔隙比按下式计算：式中：——试样的最小孔隙比；——水的密度(g/cm3)；——土粒比重。砂的相对密度试验3、砂的相对密度计算式中：——砂的相对密度；——砂的天然孔隙比。式中：——