二密度试验
2.1基本原理：
土(体)的密度是指土的单位体积的质量，单位是g/cm3或kg/m3，土的密度可分为天然密度（湿密度）和干密度两种。
2.2试验方法及适用围
⑴环刀法：一般适用于原状样中的细粒土，未受扰动的砂土，以
及形状规则的土体。
⑵蜡封法：适用于具有不规则形状的易碎裂的难以切割的土体。
⑶灌砂法，灌水法：用于对粗粒土密度的测试，主要用于施工现
场的测试。
2.3 仪器设备
⑴环刀法：环刀，天平，切土刀，钢丝锯，凡士林等
⑵蜡封法：架盘天平（最大称量500克，感量0.01克），蜡，烧
杯，细线，针，切土刀等
⑶灌水法：台称（最大称量20千克，感量1克，最大称量50千
克，感量5克），水平尺，铁铲，塑料薄膜，盛水桶，
装土器具等
2.4试验步骤 (环刀法)
⑴称量所使用环刀的质量和体积。
⑵取待测试的土样，整平其两端，在环刀壁均匀地涂上一薄层
凡士林，然后将环刀刀口向下放在土样上。
⑶将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀向下压，边
压边削，至土样露出环刀为止，将两端余土削平修平，并取
剩余代表土样测定含水率。
⑷擦干环刀外壁，称量环刀和土的总质量。
⑸计算ρ0 = m /v ρd = ρ0/(1+0.01w)
⑹本试验需进行两次平行测定，其平行差值应不大于0.03g/cm3，
否则应重新测定，取两次的平均值作为该土样的密度值。
实验数据的计算过程
环刀号：315 环刀质量：42.92g 环刀＋土重：160.98g
环刀体积 60cm3 密度：（160.98g－42.92g）／60cm＝1.97g／cm3 环刀号：280 环刀质量：42.91g 环刀＋土重：164.19g
环刀体积60cm3密度：（164.19g－42.91g）／60cm＝2.02g／cm3 平均密度：（1.97+2.02）／2=1.995g/cm3
指标应用：
（1）密度是土的基本物理指标之一，可用来计算土的干密度，孔隙比指标等。
(2) 用来计算土的自重应力。
(3) 用来计算地基稳定性和地基承载力。
三比重试验（土颗粒）
3.1 基本原理
土颗粒的比重是指土颗粒在105-110℃下烘干至恒重时的质量与同体积4℃时纯水质量的比值。它是一个比值，没有单位。
3.2 试验方法和适用围
⑴.比重瓶法。适用于颗粒粒径小于5mm的土颗粒
⑵.虹吸筒法。适用于颗粒粒径大于5mm的土颗粒
⑶.浮称法。适用于颗粒粒径等于5mm的土颗粒
3.3 仪器设备
⑴.比重瓶法: 比重瓶（50，100）天平（最大称量200克，感
量0.001克）恒温水槽电炉温度计（0-50℃，
最小刻度0.5）
⑵.虹吸筒法：虹吸筒（含虹吸管和虹吸筒）天平（最大称量1000
克，感量0.1克）量筒（大于50ml）
⑶.浮称法：铁丝框盛水容器浮称天平（最大称量2000克，
感量0.5克）
3.4 试验步骤
㈠比重瓶法
①将比重瓶洗净，和待测土颗粒一起放入烘箱中烘干，然后置
于干燥器，冷却后称比重瓶的质量（空瓶）。
②称取烘干土样装入比重瓶，称试样和瓶的总质量。100 ml比
重瓶装入约15克烘干土，50 ml比重瓶装入约10克烘干土
③向比重瓶注入半瓶纯水，摇动比重瓶，然后放在带有细砂的
电炉上煮沸，粘性土，粉土沸腾时间不小于1小时，砂土沸
腾时间不小于30分钟。
④将煮沸冷却的纯水注入已煮好的比重瓶，要求将瓶塞插入后
要有多余的水分能从瓶塞的毛细管中溢出。然后将比重瓶放
入恒温水槽，直至水温稳定为止。当比重瓶中上部悬液澄清
时，取出比重瓶，擦干瓶的外壁，称量比重瓶，水，和试样
的总质量，并测定瓶的水温。
⑤查表找出该水温下装满水的瓶的质量。
⑥计算：
G s=m d/(m bw+m d-m bws)*G it
G s: 土颗粒的比重m d:干土的质量（克）
G it：某温度时纯水或中性液体的比重（可查表）
m bw ：注满水时瓶的质量（克）
m bws：试验结束时比重瓶，土和水的总质量（克）实验数据及计算过程
3.5 注意事项：
①试样中所使用的纯水要煮沸以除去水中所含气体。
②如果土中含有盐分，要用中性液体代替纯水。
③比重瓶煮沸冷却后家纯水时要缓慢，插入瓶塞时也要缓
慢。
④粗颗粒做比重时要先做饱和晾干，不能直接将烘干的土
颗粒放入虹吸筒中。
3.6 指标应用：
比重用于计算其它指标。
四．界限含水率试验
4.1 基本原理：
①试验中的界限划分。将土具有最小强度时的含水率作为液体和
塑性体之间的界限值，称为液限（W l），它是细粒土呈可塑状
态的上限含水率。当土中含水率继续减小，土就变成有脆性，区分塑性和脆性的界限含水率称为塑限（W p），它是细粒土呈
可塑状态的下限含水率。饱和粘性土逐步干燥，土体积逐渐减
缩，当土体不再收缩时的含水率称为缩限（W S）。
②含水率（W）与液限（W l），塑限（W p）之间的关系：
I p(塑性指数)= W l - W p
I l(液性指数)=(W- W p)/ I p
③工程上常根据塑性指数（I p）对细粒土进行分类，根据液性指
数（I l）确定土的状态。
4.2 试验方法和适用围：
①液塑限试验方法：光电（数显）液塑限联合测定法，碟式液
限仪法，塑限搓条法。该方法主要针对的是细粒土。
②缩限试验方法：采用收缩皿法测定缩限。该方法适用于细粒
土。
4.3 仪器设备：
①液限：光电（数显）液塑限联合测定仪，碟市仪，装土杯，
调土刀，电子天平，铝盒，烘箱等
②塑限：毛玻璃板，游标卡尺
③缩限：收缩皿，天平，蜡，烧杯，细线，针，卡尺等
4.4 试验步骤：
㈠液限（光电联合测定法）
①将待测的细粒土粉碎，过0.5 mm 细筛，取筛下土200克用
纯水调制成膏状，静置过夜，以确保试样含水均匀。
②充分调匀试样，密实地将试样填入试样杯中（试样中不得有
孔隙），并刮平试样杯表面。
③放试样杯于液限测定仪的平台上，在圆锥仪的锥尖上抹一薄
层凡士林，接通电源，使磁铁吸住圆锥仪。
④调节零点，使圆锥仪锥尖逐渐接触试样表面，指示灯亮时表
示锥尖仪接触试样表面，按下测试健，5秒后测读圆锥下沉
深度，取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附件
试样不少于10克放入盒测定含水率。
⑤将全部试样再加水或吹干并调均匀，重复②- ④步骤，液塑
限联合测定至少要测定3个不同的深度及对应的含水率，经
验表明，圆锥入土深度在4-5mm，9-11mm，16-18mm时效果
较好。
㈡塑限
①取0.5 mm 筛下土100克，加纯水拌匀，湿润过夜。
②将制备好的试样房在手中，揉捏至不沾手，再捏扁，当出现
裂缝时，表示其含水率接近塑限。
③将试样捏成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，要均匀用
力，土条不得有空心，土条长度不宜大于手掌宽带。
④当土条直径搓成3 mm 时产生裂缝，并开始断裂，表示试样
的含水率已达到塑限含水率，取3-5克测定其含水率。
4.5 计算与制图：
①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，三点应在一条直线上。如果不再一条线
上，应分别以最高含水率为起始点，分别引两条通过其余两
点的直线，该二直线在下沉深度为2 mm 处查得的含水率的
差值应不大于2%，以此二含水率的平均值与最高含水率的
点连线作为最终直线。
②在双坐标纸上查圆锥下沉17mm 10mm 2mm对应的含水率
就是17mm液限 10mm液限和塑限
③液限塑限含水率的计算方法与天然含水率的计算方法一样。
实验数据及计算过程
1.下沉深度1:5.0mm 铝盒号：278 铝盒质量：11.43g
铝盒＋湿土重：24.66g 铝盒＋干土重：21.82g 含水率：27.33%
2.下沉深度2:7.4mm 铝盒号：145 铝盒质量：11.43g
铝盒＋湿土重：23.56g 铝盒＋干土重：20.87g 含水率：28.50%
3.下沉深度3:10.7mm 铝盒号：129 铝盒质量：11.39g
铝盒＋湿土重：26.39g 铝盒＋干土重：22.78g 含水率：31.69%
制图及实验成果
由图可知 wp＝22.5%
17mm液限wl＝35%
10mm液限wl＝30%
Ip=wl-wp=35%-22.5%=12.5%
IL=(w-wp)/Ip=(0.23145-0.225)/0.125=0.0516 所以该为粉质粘土，处于硬塑状态。
4.6指标应用：
主要用于细粒土的定名分类，细粒土的状态划分，以及用来评价土的承载力。
五颗粒分析试验
5.1 基本原理：
①颗粒分析是测定土中粒组及各粒组干土质量占该土总质量百分
数的方法，目的是通过分析借以了解颗粒大小分布情况，提供
土的分类依据，判断土的过程性质及建材选料之用。
②粒组划分：
a: 漂石组（块石组）和卵石组（碎石组）统称巨粒组
b: 砾石组（圆砾，角砾）和砂粒组统称粗粒组
c: 粉粒，粘粒和胶粒统称细粒组
5.2试验方法和适用围：
颗粒分析方法的分类：
①筛析法：用于粗粒组及其以上粒组的分析。
②物理分析法：用于细粒土的分析，包括密度计法和移液管法。
试样中如果粗细颗粒兼有，那么就应该采用联合测定法。即土中粗粒组以上的土颗粒用筛析法，细粒组的土颗粒用密度计
法或移液管法
5.3 仪器设备：
①粗筛：孔径分别是60mm 40mm 20mm 10mm 5mm 2mm
②细筛：孔径分别是2mm 0.1mm 0.5mm 0.25mm 0.075mm
③天平：最大称量5000克最小分度1克
最大称量 1000克最小分度0.1克
最大称量 200克最小分度0.01克
④甲种比重计⑤量筒（容量1000ml 径60mm ）
⑥搅拌器⑦温度计⑧秒表
⑨烧杯 (500ml) ⑩电炉
5.4 试验步骤：
㈠筛析法
⑴根据颗粒粒径的大小确定称取试样的质量.
最大试样粒径（mm）称取试样的质量 (g) < 2 100-300
<10 300-1000
<20 1000-2000
<40 2000-4000
<60 4000
②将试样通过2mm的粗筛，称取筛上和筛下的质量，当筛下的质
小于总质量的10%时，不做细筛分析，筛上质量小于总质量的
10%时，不做粗筛的分析。
③将筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中筛析。细筛宜置于振筛机
上振筛，振动时间宜10-15分钟，然后称取各级晒上土的质量，并填写到记录表中。
实践表明：筛前试样的总质量和筛后的总质量会有出入，以不大于1%为宜。
㈡含细粒土的砂土分析
①按粒径大小称取试样的质量，然后置于盛水容器中充分搅拌，
使试样中粗细颗粒完全分开。
②将试样悬液过2mm的筛，筛上烘干至恒重，然后按粗颗粒筛析
要求进行分析。筛下的悬液用带橡皮头的研杆研磨，再过0.075 mm 的细筛，并将筛上的试样烘干至恒重，再将烘干土过0.25mm
0.10 mm 的细筛。并称重记录。
③当粒径小于0.075mm的质量大于总质量的10%时应作密度计法
或移液管法的分析。
㈢密度计法
①称取一定质量的试样（30克）干土倒入烧瓶中，注入200ml 的
纯水，浸泡过夜。
②将烧瓶置于铺有细砂的电炉上煮沸（砂土不少于30分钟，粘
性土不少于一小时），冷却后将煮沸的悬液通过0.075mm的细
筛移入1000ml的量筒中，筛上的土用橡皮头研散，再加水冲
洗，筛上的部分烘干至恒重，过筛称重并记录，多次冲洗后量
筒中的悬液不得超过1000ml的刻度线。
③想量筒中加入4%的六偏磷酸钠（分散剂）10ml ，再向量筒中
注入纯水直至1000ml的刻度线。
④用搅拌器沿悬液深度上下搅动1分钟，取出搅拌器，立即开动
秒表，将密度计放入悬液中，依次测定0.5 ，1 ， 2 ，5 ，
15 ，30 ，60 ，120 ，1400分钟的密度计的读数。每次读数
均应提前10-20秒将密度计放入悬液中，读数时，密度计的浮
泡应处于量筒的中心，不得贴近量筒的壁。
⑤读数时，视线应与弯液面的上缘对齐。甲种密度计应准确至
0.5，每次读完后应将密度计取出，并放入装有纯水的量筒中，
每次读数时还应该测定悬液的温度。另外，放入或取出密度
计时应小心，不得扰动悬液，以免影响颗粒的沉降。
5.5 计算与成果整理：
①小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比
x=m a/m b
x:小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比
m a: 小于某粒径的试样质量(克)
m b: 试样总质量(克)
该公式适用于任何土类。
②x=100/m d*C G*(R+m T+n-C D)
x:小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比
m d: 试样干土质量(克)
C G: 土粒标准校正值。
R: 甲种密度计读数。
m T: 悬液温度校正值。
n: 弯液面校正值。
C D: 分散剂校正值。
说明：该公式用于细粒土分析中密度计法的计算。
③颗粒粒径的计算：
d=k*(L/t)0.5
d:试样颗粒粒径（mm）
k: 粒径计算系数
L: 某一时间土颗粒的沉降距离（cm）
L=a-b*R 其中 a,b是常数，比重计的说明书上
均有注明。
T:沉降时间（秒）
④不均匀系数
C u=d60/d10
d60:限制粒径，它是颗粒大小分布曲线上的某一粒径，小于
该粒径的土粒质量占试样总质量的60%。
d10:有效粒径，它是颗粒大小分布曲线上的某一粒径，小于
该粒径的土粒质量占试样总质量的10%。
⑤曲率系数：
c c=d30*d30/d60/d10
d30:颗粒粒径，它是颗粒大小分布曲线上的某一粒径，小
于该粒径的土粒质量占试样总质量的30%。
C u越大，颗粒分布曲线越平缓，土粒大小分布围越广，土粒
不均匀，土的级配就好；反之则反。
一般认为C u< 5为均粒土，C u> 10为级配良好土，c c =1-3反映曲线没有突变。所以规规定：
C u>= 5且c c=1-3为土粒不均匀，级配良好土
C u< 5或c c≠ 1-3为土粒均匀，级配不良土
⑥画图：
以颗粒粒径的对数为横坐标，以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，画颗粒分析曲线图。
颗粒分析曲线图（筛析法）
由上图可知：d60=5.5mm,d10=0.4mm,d30=2.1mm
∴Cu=d60/d10=5.5/0.4=13.75 Cc=2.1*2.1/5.5/0.4=2.00
由于Cu>5,Cc在1～3之间，所以，该砂的级配是良好的。
密度计法；总土重30g，各粒径土重如下表（g）
密度计法颗分干土重：25.37g 比重计编号：a=21.29,b=0.287
mT=-2.0 cD=0.4 n=0 cG=0.985 K=0.1183
甲种比重计颗分计算
颗粒分析结果
注：<0.05mm含量76.1% <0.01含量8.5% <0.002含量2.9% <0.02含量21.5% 注意事项：
①对于盐渍土，或者含盐份较多的土，沿海地带上取来的土做
颗粒分析时一定要注意洗盐。
②土中含盐的判断：一，K20>1000us/cm; 二，目测法取3
克风干样加纯水25ml煮沸放置过夜，如有凝聚现象时说明
土中含盐
③洗盐的方法： 1.用纯水多次冲洗 2.k20<1000us/cm或加5%
AgNO3，5%酸性BacL2无白色沉淀产生。
5.6指标应用：
①对土进行分类和定名
②估算土的透水性。
③用于土的液化计算。