实验一 测定砂土的粒度成分（筛析法）
一、基本原理
筛析法是利用一套孔径不同的标准筛来分离一定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定砂土的粒度成分。此法只适用于分离粒径大于0.075mm的粒组。
二、仪器设备
（1）标准筛一套；
（2）普通天平：感量为0.1g，称量为500g；
（3）磁钵及橡皮头研棒；
（4）毛刷、白纸、尺等。
三、操作步骤
1.制备土样
将制备好的土样用四分法来取样。
2.过筛及称量
（1）用普通天平称取一定量试样（ms），准确到0.1g。
（2）将称量的土样倒入标准筛顶层筛盘，盖好盖，进行筛析，直至最末一层筛盘筛净为止。
（3）称量留在个筛盘上的土粒mi，准确至0.1g。
3.计算及误差分配
（1）计算各粒组的百分含量，准确至小数后一位。
式中： —粒组百分含量，%； —某粒组质量，g； —试样质量，g。
（2）各筛盘及底盘上土粒的质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1%；否则应重新试验。
4.核查土类
若粒径小于0.075mm的含量大于50%，则该土不是砂土，而是细粒土，将这一部分用沉降法继续分析。
5.成果
将试验数据填写在记录表格中，根据试样的粒度成分定出土名称，绘制累计曲线，求不均匀系数Cu和曲率系数Cc，并说明该土的均一性。
实验二 测定细粒土的粒度成分（密度计法）
一、基本原理
本试验用斯托克斯公式来求土粒在静水中之沉降速度，密度计法是通过测定土粒的沉降速度后求相应的土粒直径。
二、仪器设备
⑴ 密度计
甲种密度计：刻度杆上的读数自0～60，最小刻度单位为1.0；
乙种密度计：刻度杆上的读数自0.995～1.030，最小刻度单位为0.001；
⑵ 量筒：1000cm3、500 cm3、250 cm3各一个；
⑶ 制备土样的设备：研钵和研棒、筛、天平、煮沸设备、洗瓶、烧瓶、大漏斗、瓷皿、烘箱、干燥器等；
⑷ 悬液搅拌器、温度计、木尺等。
三、操作步骤
1.测定密度计及量筒的各种常数
⑴ 测量密度计浮泡体积V0。
⑵ 测量密度计浮泡中心到最低刻度处的校正距离 。
⑶ 测量密度计玻璃杆上最低刻度至最高刻度间长度。
⑷ 测定1000cm3量筒的内径，以求得量筒的断面面积F。
2.测定密度计读数的校正值
⑴ 密度计的各个刻度校正值 。
⑵ 弯液面校正值 。
⑶ 温度校正值 。
⑷ 分散剂校正值 。
3.处理土样及制备悬液
4.按时测定悬液的密度及温度
5.读数校正
6.求有效深度
7.计算密度计浮泡中心平面上最大粒径
8.计算
9.成果
将试验数据填写于记录表中，并绘制半对数坐标系累计曲线，求各粒组的百分含量，并定出土名。
实验三 测定土粒密度（比重瓶法）
一、基本原理
土粒密度是指土的固体部分的单位体积的质量。土的固体部分质量可用精密天平测得。相应的土粒体积，一般应用测量排除与土粒同体积的液体的体积的方法测得。比重瓶法适用于粒径小于5mm或者含有少量5mm颗粒的土。粒径大于5mm的土，则用虹吸筒法。对于砂土可用大型的李氏比重瓶法。
二、仪器设备
⑴ 比重瓶：容量为100cm3或50 cm3，有毛细式与长颈式两种；
⑵ 分析天平：感量为0.001g，称量为200g；
⑶ 砂浴（或可调电加热器）；
⑷ 真空抽气设备；
⑸ 恒温水槽；
⑹ 温度计：测定范围为0～50℃，精确至0.5℃；
⑺ 其它：烘箱、蒸馏水、中性液体、小漏斗、干毛巾、小洗瓶、磁钵及研棒、孔径为2mm筛等。
三、操作步骤
1.土样的制备
2.测定干土的质量
3.煮沸（或抽气）排气
4.测定瓶加水加土的质量
5.测定瓶加水的质量
6.计算
计算土粒密度，准确至0.01g/cm3。
式中： —土粒的质量，g； —瓶加水加土的质量，g； —瓶加水的质量，g；
— ℃时蒸馏水的密度。
7.平行测定
本试验须进行两次平行测定，取其结果的算术平均值，其平行差值不得大于0.02g/ cm3。
实验四 测定土的密度（环刀法、蜡封法）
一、环刀法
㈠ 基本原理
环刀法是用已知质量及容积的环刀，切取土样，使土样的体积与环刀容积一致，这样环刀的容积即为土的体积；称量后，减去环刀的质量就得土的质量。然后计算土的密度。
㈡ 仪器设备
⑴ 环刀：内径为6～8cm，高为2cm；
⑵ 天平：感量为0.1g；
⑶ 测径卡尺；
⑷ 切土刀、钢丝锯、凡士林油及玻璃板等。
㈢ 操作步骤
1.测定环刀的质量及体积
2.切取土样
3.测定环刀和土样的质量
4.计算土的密度
式中： —土的密度，g/cm3； —环刀与土样的质量，g； —环刀的质量，g； —土的体积，cm3。
计算准确至0.01 g/cm3。
5.平行测定
本试验须进行两次平行测定，取其结果的算术平均值，其平行差值不得大于0.03 g/cm3。
二、蜡封法
㈠ 基本原理
蜡封法是将已知质量的土块浸入融化的石蜡中，使试样有一层蜡的外壳，保持其完整外形，通过分别称得带有蜡壳的土样在空气中和水中的重量，根据阿基米德原理，计算出试样体积，便可以求得土的密度。
㈡ 仪器设备
⑴ 石蜡及融蜡设备（电炉和锅）；
⑵ 天平：感量为0.01g；
⑶ 其它：切土刀、烧杯、细线、温度计和针等。
㈢ 操作步骤
1.切取土样
2.封蜡
3.测定试样体积
4.计算土的密度
⑴ 计算试样体积：
式中： —试样体积，cm3； 1—封蜡试样体积，cm3； —蜡膜体积，cm3。
⑵ 计算土的密度
5.平行测定
本实验须做两次平行测定，取其结果的算术平均值，平行误差不得大于0.03g/cm3。
实验五 测定土的含水率（烘干法）
一、基本原理
含水率是指土中水分质量与干土质量的比值。湿土在温度为100～105℃的长时间烘烤下，土中水分完全被蒸发，土样减轻的质量与完全干燥后土样的质量的比值，即为湿土的含水率，以百分数表示。
二、仪器设备
⑴ 铝盒2个；
⑵ 天平：感量为0.01g；
⑶ 烘箱；
⑷ 干燥器。
三、操作步骤
1.测湿土的质量
2.烘干土样
3.测干土的质量
4.计算含水率
式中： —土的含水率，%； —铝盒加湿土的质量，g； —铝盒加干土的质量，g； —铝盒的质量，g。
计算准确至0.1%。
5.平行测定
每一土样须做两次平行测定，取其结果的算术平均值。
实验六 测定土的液限和塑限（锥式仪法和搓条法）
一、基本原理
从粘流状态过渡到粘塑状态的界限含水率为液限（ ），从塑态过渡到半固态的界限含水率为塑限）（ ）。我国测定液限广泛使用10mm锥式液限仪法，塑限采用搓条法。此外，我国还采用圆锥式液塑限联合测定仪测定液限和塑限。
二、锥式液限仪测液限
㈠ 仪器设备
⑴ 铝盒、调土杯及调土刀；
⑵ 锥式液限仪；
⑶ 天平：感量为0.01g；
⑷ 筛：孔径为0.5mm；
⑸ 磁钵和橡皮头研棒；
⑹ 烘箱；
⑺ 干燥器。
㈡ 操作步骤
1.制备土样
2.装土样与调土杯中
3.放锥
4.测液限含水率
5.平行测定
三、搓条法测塑限
㈠ 仪器设备
⑴ 铝盒、调土刀、调土杯、滴瓶；
⑵ 磁钵及橡皮头研棒；
⑶ 天平：感量为0.01g；
⑷ 烘箱、干燥器、电热吹风器；
⑸ 筛：孔径为0.5mm；
⑹ 毛玻璃板：约300mm×200mm。
㈡ 操作步骤
1.制备土样
2.搓条
3.测塑限含水率
4.平行测定
5.成果
用测得的液限与塑限值计算塑性指数，并按塑性指数分类定出土名。应用测得的液限、塑限、天然含水率计算液性指数，并评价土所处的稠度状态。
四、联合测定仪测定液限和塑限
除专门的联合测定仪外，其他设备与测液性相同。
主要操作步骤如下：
⑴ 制备土样
⑵ 装土进杯
⑶ 放锥入土
⑷ 测含水率
⑸ 绘制曲线：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关系曲线。
⑹ 确定液、塑限：在关系曲线上查得入土深度为17mm所对应的含水率即为17mm液限，深度为10mm所对应的含水率为10mm液限，深度为2mm所对应的含水率为塑限，取值至整数。
实验七 测定土的压缩性指标（一） （杠杆式压缩仪法）
一、基本原理
固结试验是将土样放在金属器内，在有侧限的条件下施加压力，观察土在不同压力下的压缩变形量，以测定土的压缩系数、压缩模量、压缩指数、固结系数、前期固结压力等有关压缩性指标，作为工程设计计算依据。
二、仪器设备
⑴ 杠杆式固结仪：包括加压及测压装置、压缩容器和测微表；
⑵ 测含水率和密度所需设备；
⑶ 其它：滤纸、钟表等。
三、操作步骤
⑴ 试样制备
⑵ 安装环刀
⑶ 检查设备
⑷ 安置容器
⑸ 施加预压
⑹ 加压观测
⑺ 拆除仪器
⑻ 仪器变形校正
四、成果整理
1.计算各级荷重下的试样变形量
快速压缩法：按下式计算某荷重下试样校正后的变形量 ：
式中： —某荷重下校正后的变形量，mm； —某荷重下压缩1h的总变形量减去该荷重下的仪器变形量，mm； —最后一级荷重下压缩1h的总变形量减去该荷重下的仪器变形量，mm； —最后一级荷重下达到稳定标准时的总变形量减去该荷重下的仪器变形量，mm。
2.按下式计算试样的初始孔隙比
式中： —土粒密度，g/cm3； —试样初始密度，g/cm3； —试样初始含水率，以小数计。
3.按下式计算各级荷重下变形稳定后的孔隙比
式中： —试样初始高度，mm。
4.按下式计算各级荷重下的压缩系数 和压缩模量
（MPa-1）
（MPa）
式中： —某一级荷重值，MPa。
5.成果
将计算结果填入成果表中，并作孔隙比 与压力 的关系曲线。
实验八 测定土的压缩性指标（二）（高压固结仪法）
一、基本原理
本试验是测定试样在侧限和轴向排水条件下的变形和压力、变形和时间的关系，以便计算压缩指数、回弹指数、固结系数和前期固结压力等压缩性指标，了解土的压缩特性。
二、仪器设备
⑴ 高压固结仪
⑵ 测土的含水率和密度所用的设备
⑶ 其它:滤纸、钟表等
三、操作步骤
⑴ 切取安装试样
⑵ 加荷观测
⑶ 卸荷观测
⑷ 拆除仪器
四、成果整理
1.按下式计算试样的初始孔隙比
式中， 、 、 分别为试样原始的土粒密度、土的密度和含水率。
2.按下式计算试样在各级荷重压缩稳定后的孔隙比
式中， 和 分别为校正后的变形量和试样原始高度。
3.作 —lg 曲线
以孔隙比 为纵坐标以lg 为横坐标，绘制关系曲线。
4.按下式计算压缩指数 或回弹指数
式中， 就是 —lg 曲线中直线段的斜率， 就是回弹曲线的平均斜率。
5.确定前期固结压力
6.求固结系数
实验九 测定土的抗剪强度指标（一）（直接剪切试验法）
一、基本原理
试验的原理是根据库仑定律，土的内摩擦力与剪切面上的法向压力成正比。将土制备成几个土样，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力进行剪切，得其剪坏时的剪应力，即为抗剪强度 ，根据剪切定律确定土的抗剪强度指标 。
二、仪器设备
⑴ 直接剪切仪：应变控制式直剪仪；
⑵ 其它：天平、修土刀、环刀、推土器、凡士林、滤纸或蜡纸、秒表、直尺、测角器等。
三、操作步骤
1.切取土样
2.检查仪器
3.安装试样
4.垂直加荷
5.水平剪切
6.拆除仪器
四、成果整理
⑴ 计算各级垂直荷重下土的抗剪强度 及剪切位移
式中： —量力环校正系数，MPa/0.01mm； —量力环测微表读数，0.01mm。
⑵ 绘制 — 关系曲线
实验十 测定土的抗剪强度指标（二）（三轴剪切试验法）
一、基本原理
试验用橡皮包封一圆柱状试样，将其置于透明密封容器中，然后向容器中注入液体，并加压力，使试样各方向受到均匀的液体压力（即最小主应力 ）；此后，在试样两端通过活塞杆逐渐施加竖向压力 ，则最大主应力 ，一直加到试样被破坏为止。根据极限平衡理论，用破裂时的最大和最小主应力绘制摩尔圆。同一土样，可取三个以上试样，分别在不同周围压力下，在不同垂直压力下剪坏，并在同一坐标中绘制相应的摩尔圆的包络线，此线即为该土的抗剪强度曲线。
二、仪器设备
⑴ 应变控制式三轴剪切仪：主要有压力室、轴向加牙设备、施加围压系统、体积变化和孔隙压力量测系统。
⑵ 切土盘或切土器；
⑶ 承膜筒；
⑷ 其它：橡皮膜、烘箱、秒表、天平、干燥器、称量盒、切土刀、钢丝锯、滤纸、卡尺等。
三、操作步骤
1.检查仪器
2.制备试样
3.安装试样
4.固结排水
5.试样剪切
四、成果整理
⑴ 计算固结后试样的高度 、面积 、体积 及剪切时的面积 。
⑵ 计算主应力差 和有效主应力比 。
⑶ 绘制关系曲线：以轴向应变值 为横坐标，分别以 、 、 为纵坐标，绘制 与 的关系曲线及 与 的关系曲线及 - 的关系曲线。
⑷ 选择破坏应力值：以 与 或 与 的关系曲线的峰值相应的主应力差或有效主应力比值作为破坏值。
⑸ 绘制主应力和强度包络线。
⑹ 计算孔隙水压力系数。
实验十一 测定土的击实性指标（击实仪法）
一、基本原理
击实仪法是用锤击是土密度增大，目的是在室内利用击实仪，测定土样在一定击实功能作用下达到最大密度时的含水率（最优含水率）和此时的干密度（最大干密度），借以了解土的压实特性，作为选择填土密度、施工方法、机械碾压或夯实次数以及压实工具等的主要依据。
二、仪器设备
⑴ 击实仪：主要由击实筒和击锤组成。
⑵ 天平：称量为200g，感量为0.01g；称量为2kg，感量为1g；
⑶ 台秤：称量为10kg，感量为5g；
⑷ 推土器；
⑸ 筛：孔径为5mm；
⑹ 其它：喷水设备、碾土设备、修土刀、小量筒、盛土盘、测含水率设备及保湿设备等。
三、操作步骤
1.制备土样
2.分层击实
3.称筒加土的质量
4.测含水率
5.按上述2、3、4步骤，依次将不同含水率的几个试样进行分层击实和测定工作。
6.计算密度
按下式分别计算击实后土的密度 和干密度 ，计算至0.01g/cm3。
式中： —击实后湿土质量，g； —击实筒容积，cm3； —含水率，小数计。
7.绘制曲线
以干密度 为纵坐标，以 为横坐标，绘制击实曲线。