试验检测人员复习材料

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交通部公路水运试验检测员考试复习资料

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试验检测人员复习材料<材料试验部分>

一:土工试验

a,土的三相组成(固相,液相,气相)

土的物理性质指标:

1 土的密度 :是指土体单位体积的质量土的密度变化范围一般在16-22kN/m 3

2土颗粒比重(或土粒密度)Gs:是指土的固体颗粒的单位体积的质量与水在4oC 时单位体积的质量之比

土的比重取决于土的矿物成分,其变化范围一般在26.0-27.5之

间.

3土的含水量w:是指土中水的质量与固体颗粒的质量之比,通常以百

分数表示.

含水量是表示土湿度的指标.土的天然含水量变化范围很大,从干

砂接近于零一直到饱和粘土的百分之几百.

4干密度 :是指土的固体颗粒质量与土的总体积之比.

土的干密度越大,土越密实.所以干密度常常用作土压实的控制指

标.

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 5饱和密度 :是指土空隙中全部被水充满时土的密度.

式中是水的密度, =9.81KN/m 3=9.81*10-3N/cm 3

6浮密度或称浸水密度 :是指土浸在水中受到水的浮力作用时的

单位体积的质量

7孔隙比e:是土中孔隙的体积与固体颗粒体积之比

孔隙比是一个应用十分广泛的指标,可以用来评价土的紧密程度. 8孔隙率n:是指土中孔隙体积与总体积之比:

孔隙比与孔隙率之间存在下述换算关系

9饱和度Sr:是指孔隙中水的体积与孔隙体积之比.

饱和度用来描述土中水充满孔隙的程度,Sr=0时,土是完全干燥的,

Sr=1时,则土为完全饱和的.按饱和度可以把砂土划分为三种状态:

0< Sr ≤0.5 稍湿的

0.5< Sr ≤0.8 潮湿的

0.8< Sr ≤1.0 饱和的

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土的物理性质试验: 含水量试验:

烘干法:烘干法是测定含水量的标准方法,适用于粘质土,粉质土,砂类土和有机质土仪器设备:

1,烘箱:可采用点热烘箱或温度能保持105-110的其他能源烘箱. 2,天平:感量0.01g. 3,其他:干燥器,称量盒等. 试验步骤

1,取具有代表性试样,细粒土15-30g,砂类土,有机土50g,放入称量盒内,立即盖好盒盖,称其质量.称量时,可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝码,移动天平游码,平衡后称量结果即为湿土质量.

2,揭开盒盖,将试样和盒放入烘箱内，在温度105-110恒温下烘干.对于细粒土不得少于8h,对含有机质超过5%的土,应将温度控制在65-70

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 下恒温烘干.

3,将烘干后的试样和盒取出,放入干燥器内冷却(一般只需0.5-1h)冷却后盖好盒盖称质量精确到0.01g.

酒精燃烧法

在土样中加入酒精,利用酒精能在土上燃烧,使土中水分蒸发,将土样烘干,一般应烧三次.

仪器设备

1称量盒

2天平:感量0.01g

3酒精:纯度95%

4滴管,火柴,调土刀等

实验步骤

1,取代表性试样(粘质土5-10g 砂类土20-30g)放入称量盒内，称湿土质量.

2,用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中,直至盒中出现自由液面为止.为使酒精在试样中充分混合均匀,可将盒在桌上轻轻敲击.

3,点燃盒中究竟,燃烧至火焰熄灭.

4,将试样冷却数分钟,按2和3步重新燃烧两次.

5,待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖,立即称干土质量,准确至0.01g

本法适用于无粘性土,一般粘性土.不适用于含有机质土,含盐量较多的土和重粘土.

含水量的其他测试方法:

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 1,红外线照射法:红外线照射法是将土样置于红外线灯光之下烘干,通常将土样放于距光源5-15cm 距离内照射约1h 左右即可干燥.试验证明,此法所的结果较烘干含水量略大1%左右.

2,比重法:将土样放入一定容积的玻璃瓶中,算出土粒在水中的浮重,进一步求出土的含水量.适用于砂类土.

3,微波加热法:经试验对比多数土的测试结果与标准烘干法相对误差小于1.5%但对一些含金属矿物质的土不适用.

4碳化钙气压法: 碳化钙为吸水剂.将一定量的湿土样和碳化钙放与体积一定的密封容器中, 吸水剂与土中的水发生发应，产生乙炔气体,乙炔气体在密封容器中产生的压强与土中水分子质量成正比. 特殊土的含水量测试方法:

1,含石膏土和有机质土的含水量测试法

含石膏土和有机质土的烘干温度在110时,对含石膏土会失去结晶水,对含有机质土其有机成分会燃烧,测试结果将与含水量定义不符.这种试样的干燥宜用真空干燥箱在近乎1个大气压力作用下将土干燥,或将烘箱温度控制在60-70,干燥8h 以上为好.

2,无机结合料稳定土的含水量测试法

无机结合料在国外常称为水硬性结合料,它主要指水泥,石灰,粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰,所用术语水泥稳定土,石灰稳定土,石灰粉煤灰稳定土等总称无机结合料稳定土.

无机结合料含水量用烘干法测定时,应提前将烘箱温度提升到110,使放入的无机混合料一开始就能在105-110的环境下烘干.另外烘干后

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 应用硅胶作为干燥剂.

如不将烘箱温度先提升到110,则测得的含水量往往偏小.

密度试验方法

测定密度常用的方法有环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法等. 环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍采用；不能用环刀削的坚硬、易碎、含有粗粒、形状不规则的土，可用蜡封法；灌砂法、灌水法一般在野外应用.

在密度测试中，m 较易获得，难的是V 值。V 值的检测操作受人为因素和土的粒度成分影响很大。

环刀法：

此法采用一定体积的环刀切削土样，使土按环刀形状充满其中，测环刀中土重，根据已知环刀的体积就可按定义计算土的密度。有不同型号的环刀可供选用。室内测试时，应结合我国仪器设备情况，可选用剪切、压缩、渗透仪环刀。施工现场检查填土密度时，因每层土压实程度上下不均，而每一层压实厚度达20-30cm ，环刀容积过小，取土深度稍有变化，所测密度误差较大，为此可选用大容积环刀提高测试精度。

1．仪器设备

（1）环刀：内径6-8cm ，高2-3m ，壁厚1.5-2mm 。

（2）天平：感量0.1g 。

（3）其他：修土刀、钢丝锯、凡士林等。

2．试验步骤

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专注于心服务于行联系电话：025-******** （1）按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平两端，环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。正比。通过测气体压强就可换算出相应的含水量。

（2）用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大子环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止，削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。

（3）擦净环刀外壁，称环刀与土合质量叫，准确至0.1g 。

3．结果整理

4．精密度和允许差

本试验须进行二次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得大于0.03g/cm3。

（三）蜡封法

此法系将不规则的土样（体积不小于5cm3）称其自然质量后，浸人熔化的石蜡中，使土样被石蜡所包裹，而后称其在空气中重与在水中重，并按公式计算土样密度。

此法所得密度值恒较其方法大，这是因为在任何情况下难以避免熔蜡浸人土内孔隙中的缘故。

1.仪器设备

（1）天平：感量0．01分

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专注于心服务于行联系电话：025-******** （2）烧杯、细线、石蜡、针、削上刀等。

2．试验步骤

（1）用削土刀切取体积大于30”试件，削除试件表面的松、浮土以及尖锐棱角，在天平上称量，准确至0.01g 。取代表性上样进行合水量测定。

（2)将石蜡加热至刚过熔点，用细线系住试件侵入石蜡中，使试件表面覆盖一薄层严密的石蜡，若试件蜡膜上有气泡，需用热针刺破气泡，再用石蜡填充针孔，涂平孔口。

（3）待冷却后，将蜡封试件在天平上称量，准确至0.01g 。

（4)利用细线将蜡封试件置于天平一端，使其浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中，注意试件不要接触烧杯壁，称蜡封试件的水下质量，准确至0.01g ，并测量蒸馏水的温度。

（5）将蜡封试件从水中取出，擦干石蜡表面水分，在空气中称其质量，将其与③）中所称质量相比，若质量增加，表示水分进入试件中；若浸人水分质量超过0.03g ，应重做。

3结果整理

按下式计算湿密度

现场坑试法：

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 对含有碎砾石的上层或人工填上层无法用环刀取样，则可在现场测点挖一测坑，挖的同时测其挖出土石的质量和含水量，挖出的土质量一般不少于300kg 对不规则的试坑体积测、量，可用不透水的薄膜袋放在坑内，然后向袋中灌水并测所灌水的体积，并按定义计算土的密度。也可按灌砂法测定体积

比重试验：

土的比重试验目的：是求土在105-110下烘干至恒重时的质量，然后与同体积4度时蒸馏水的质量的比值。

比重瓶法：比重瓶法适用于土粒小于5mm 的土。

浮称法：浮称法适用于土粒大于5mm 的土，其中20mm 的土质量应小于总质量的10%

土的工程分类及命名；土粒级配指标Cu 、Cc 。

自然界中的各种土，从直观上显然可以分为两大类：一类是由肉眼可以见的松散颗粒所堆成，颗粒通过接触点直接接触。另一类是由肉眼难以辨别的微细颗粒所组成。工程上以土中颗粒直径大于0.075mm （有的规范用0.1mm ）的质量占全部土粒质量的50%作为第一个分类界限。大于50%的称为粗粒土，小于50%的称为细粒土。

交通部颁布的《公路土工试验规程》所列的土的分类标准依据为：

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 1，

土颗粒组成特征 2，

土的塑性指标：液限Wl 塑限Wp 和塑性指数Ip 。 3，土中有机质存在情况。

200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.074 0.002

| | | | | | | | |

粒组划分图

一、巨粒土的分类

巨粒组质量多于总质量50%的土称巨粒土。根据巨粒组的具体含量，可细分为漂（卵）石、漂（卵）石夹土及漂（卵）石质土。

（1）巨粒组质量多于总质量75的土称漂（卵）石。其中漂石粒

组质量多于总质量50%的土称为漂石，记为B ；漂石粒组质

量少于或等于50%的土称卵石，记Cb 。

（2）巨粒组质量为总质量75-50%的土称漂（卵）石夹土。其中

漂石粒组质量多于总质量50%的土称漂石夹土记为BSl ，漂

石粒组质量少于或等于50%的土称卵石夹土记为CbSl

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专注于心服务于行联系电话：025-******** （3）巨粒组质量为总质量50-15%的土称漂（卵）石质土。其中

漂石粒多于卵石粒的土称漂石质土，记为SlB ；其中漂石粒

少于或等于卵石粒的土称为卵石质土记为SlCb 。

（4）巨粒组质量少于总质量15%的土，可扣除巨粒，按粗粒土或

细粒土的相应规定分类定名。

（二）粗粒土的分类粗粒组质量多于总质量50%的土称为粗粒土。

1，粗粒土中砾粒组质量多于总质量50%的土称砾类土，砾

类土应根据其中细粒含量和类别以及粗粒组的级配进行分

类，其中：

a ：当Cu ≥5 Cc=1-3时，称级配良好砾，记为GW

b ：不同时满足上述条件时，称级配不良砂，记为GP

砾类土中细粒组质量为总质量5-15%的土称含细粒土砾，记为GF

砾类土中细粒组质量大于总质量15%，并小于或等于总质量的50%时，按细粒土的塑性图中的位置定名。

A ，当细粒土位于塑性图A 线以下时，称粉土质砾，记GM

B ，当细粒土位于塑性图A 线以上时，称粘土质砾，记G

C 。 2，粗粒土中砾粒组质量少于或等于总质量50%的土称砂

类土，砂类土应根据其中细粒含量和类别以及粗粒组的级

配进行分类，其中：

砂类土中细粒组质量少于总质量5%的土称砂，按下列级配指

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 标定名：

a ，当Cu ≥5，Cc=1-3时，称级配良好砂，记SW

b ，当级配不满足上述条件时，称级配不良砂，记SP

砂类土中细粒组质量为总质量5-15%时的土称含细粒土

砂，记SF

砂类土中细粒组质量大于总质量的15%并小于或等于总质

量的50%时，按细粒土在塑性土中的位置定名：

A ，当细粒土位于塑性图A 线以下时，称粉土质砂，记SM

B ，当细粒土位于塑性图A 线以上时，称粘土质砂，记SC

（三）细粒土的分类细粒组质量多于总质量50%以上的土称细粒土，细粒土应该按规定划分为细粒土，含粗粒的细粒土和有机质土。

1，细粒土中粗粒组质量少于总质量25%的土称细粒

土。细粒土应按塑性图分类。

A ，在

B 线以右，称高液限粘土，记CH

B ，

在B 线以左，Ip=10线以下，称低液限粉土，记ML 2，细粒土中粗粒组质量为总质量25-50%的土称含粗

粒的细粒土，含粗粒的细粒土应先确定细粒土部分的名

称，再按以下规定最终定名：

A ，当粗粒土中砾粒组占优势时，称含砾细粒土，应在

细粒土代号后缀代号G

B ，当粗粒土中砂粒组占优势时，称含砂细粒土，应在

细粒土代号后缀代号S

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 3，含有机质的细粒土称有机质土。土中有机质包括未完全分解的动物残骸和植物残骸和完全分解的无定形物质。后者多呈黑色、青黑色或暗色；有臭味；有弹性和海绵感。当不能判定时，可采用下列方法：将试样在105-110的烘箱中烘烤。烘烤24h 后试样的液限小于烘前的3/4，该试样为幼有机质土。有机质土应根据塑性图规定命名： 1，位于塑性图A 线以上： A ，在B 线以右，称有机质高液限粘土，记为CHO B ，在B 线以左，Ip=10线以上，称有机质低液限粘土，记为CLO 2，位于塑性图A 线以下： A ，在B 线以右，称有机质高液限粉土，记为MHO B ，在B 线以左，Ip=10线以下，称有机质低液限粉土，记为MLO

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颗粒分析试验方法

（一）概述

组成土体的颗粒是大小不同粒径的集合体，土粒粒径的大小和级配与土的工程性质紧密相关，土的颗粒分析试验就是测定土的粒径大小和级配状况，为土的分类、定名和工程应用提供依据。分析的方法有直接法和间接法，对于粒径大于0.O74mM 的土用筛析法直接测试；对于粒径为0.002-0.074mm 的土一般用水析法间接测试。

（二）筛折法

1．试验原理

筛析法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，可以认为其粒径恒小于该筛的孔径，反之，遗留在筛上的颗粒，可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颖粒按筛孔径大小逐级加以分组和分析。

2．适用范围

粒径d ＞0.074mm 的土。

3．仪器设备

细筛：孔径为2mm 、0.5mm 、0.25mm 、0.074mm 。

4．试验步骤

将土样放在橡皮板上风干，用木碾将粘结的土团充分碾散拌匀，

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 用四分法取代表性土样备用。

将四分法取出的代表性土样称取100-4000g(土样的粒径越大称取的数量越多）。

将试样过孔径为2mm 的细筛，分别称出筛上和筛下土的质量。取2mm 筛上试样倒人依次叠好的粗筛（孔径为60mm 、40mm 、20mm 、10mm 、5mm ）的最上层筛中；取2mm 筛下的土样倒人依次叠好的细筛（孔径为2mm 、0.5mm 、0.25mm 、0.074mm ）的最上层筛中进行筛析，若2mm 筛下的土不超过试样总质量的10%，则可省略细筛分析。同样，2mm 筛上的土如不超过试样总质量的10％，则可省略粗筛分析，筛析时细筛可放在摇筛机上振摇，振摇时间、般为10-15min 。

依次将留在各筛上的土称重。要求备细筛及底盘内土质量总和与原来所取2mm 筛下试样质量之差不得大于1％，同样各粗筛及2mm 筛下的土质量和与试样质量之差不得大于1%。

5．计算及绘图

以小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径的对数值为横坐标，绘制颗粒大小分配曲线。

（三）比重计法和吸管法

1．试验原理

比重计和吸管法分析是水析法的一种，实质为静水沉降法，其基本原理认为0.002-0.2mm 粒径的土粒在水或液体中靠自重下沉时应作等速运动，运动的规律符合斯托克斯定律。定律认为土粒越大，在静

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 水中沉降速度越快。反之，土粒越小、沉降速度越慢。设有一个圆球

在进行粒度成分分析时，先把一定重力W S ，的干土制成一定体积的悬液，搅拌均匀后，各种粒径的士在悬液中是均匀分布的，即各种粒径在悬液中的浓度在不同深度处都是相等的。

静置一段时间t i 后，悬液中粒径为d i 的颗粒以相应的沉降速度u i 在水中沉降占较粗的颗粒在悬液中沉降较快，较细的颗粒则沉降较慢，在深度Li 处，沉降速度为u i ＝L i ／t i ，所以在L i 深度范围内，肯定已没有大子d i 的颗粒，则在Li 深度一微小区段内的悬液中只有等于及小于di 的颗粒，而且等于及小于d i 颗粒的浓度与开始均匀悬液中等于及小于山的浓度相等。

从以上分析可看出，只要时间一定，则某一深度处等于及小于d i 的粒径就已知。同样只要测出同一时间内同深度处的悬液密度，则～相应的含量就已知。悬液的密度p i 可用比重计测读，也可用吸管吸取L i 处的悬液测定。

2．适用范围

1934年凡尔塞国际土壤物理学代表会议规定，斯托克斯公式只适用于直径为0.2-0.002mm 的颗粒。当颗粒直径过大时，其沉降速度超过公式所允许的速度，则颗粒在液体中沉降时会产生素流现象，而不是等速运动。如颗粒直径过小，则胶体颗粒遇水后成为悬浮物质，由于水分子的作用力而相互撞击，永不停止，产生布朗运动，从而改变了原颗粒在液体中沉降的特性，故不能正确地量测其下沉速度。

3．方法概述

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 对于比重计法，首先将一定体积液体中的土加以搅拌，使其均匀分散于整个悬液内。自此时算起，在其后某一时间（t ）将比重计放入悬液中，观测液面所达到的比重计刻度。这样，可以利用已知的t 及L 算得相应的等值粒径d 和推求在全部悬液中所含等于和小于d 的颗粒密度及其所占质量百分比。以此两项结果，在半对数纸上绘制颗粒大小分配曲线。移液管法根据斯托克斯定律计算出某一粒径的颗粒沉降至某一深度所需要的时间，在此时刻内用吸管在该深度处吸取一定体积的悬液。将吸出的悬液烘干称重；就可把不同粒级的质量测定出来以确定土的颗粒组成。

不均匀系数Cu ，曲率系数（或称级配系数）Cc

Cu=d 60/d 10 Cc=d 230/d 10*d 60

式中：d10、d30、d60分别相当于累计白分含量10%，30%，60%的粒径

d10有效粒径 d60限制粒径

不均匀系数Cu 反映大小不同粒径的分布情况。Cu 越大，表示土粒大小分布范围大，土的级配良好，曲率系数Cc 则是描述累计曲线的范围，反映累计曲线的整体形状。

一般认为不均匀系数Cu<5时，称为匀粒土，其级配不好；Cu>10时，称为级配良好的土。

当同时满足不均匀系数Cu>5和曲率系数Cc=1-3这两个条件时，土为级配良好土。

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专注于心服务于行联系电话：025-******** 相对密度Dr 的基础概念：工程上为了更好的表明粗粒土所处的密度状态，采用将现场的孔隙比e 与该种土所能达到最密实时的孔隙比e min 和最松时的孔隙比e max 相对比的办法来表示现场土孔隙比为e 时的密实度。这种度量密实度的指标称为相对密度Dr 表示为：

Dr=(e max -e)/(e max -e min )

一般认为Dr ≤1/3时土属疏松状态；1/32/3时土属于密实状态。相对密度的另一中等价表达式为：

Dr=（ρd -ρdmin ）ρdmax /(ρdmax -ρdmin ) ρ d 式中ρd —干密度

土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水量称为液限W L

土有塑性状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限Wp

粘性土塑性大小，可用土处于塑性状态的含水量变化范围衡量。此范围即液限与塑限之差值，ρdmin ρdmin 称为塑性指数Ip=W L -Wp 。塑性指数

一般用不带百分数符号的数值表示，塑性指数越大，表示土越具有高塑性。

土的天然含水量在一定程度上反映土中水量的多少。但仅仅天然含水量并不能说明土处于什么物理状态，因此还需要一个能够表示天然含水量与界限含水量关系的指标，液性指数I L

I L =W-Wp/W L -Wp W-天然含水量

当I L =1.0，即W=W L 土处于液限

I L =0，即W=W L 土处于塑限

按I L 可区分土的各种状态，在《公路桥涵地基与基础设计规范》中规

定：

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专注于心服务于行联系电话：025-******** I L <0 为坚硬、半坚硬状态

0≤I L <0.5 为硬塑状态—|可塑状态

0.5≤I L <1.0 为软塑状态—|可塑状态

I L ≥1.0 为流塑状态

当土达塑限后继续变干，土的体积随含水量的减少而收缩。但达某一含水量后，土的体积不再收缩，这个界限含水量称为缩限Ws 。当土的含水量低于缩限时，土将是不饱和的。

相对密度试验方法

（一）概述

土的密实程度通常指单位体积中固体颗粒的含量。土颗粒含量多，土就密实；土颗粒含量少，土就疏松。但对于无粘性土来说这种表示密实度的方法有明显缺点，主要是这种表示方法没有考虑到粒径级配这一重要因素的影响。例如取两种不同级配的砂土进行分析，假定第一种砂是理想的均匀圆球，不均匀系数C U =1.0。若这种砂处于最密实的爿：列，理论上可以算出这时的孔隙比e ＝0.35。，”果砂的比重G S =2.65，则最密实时的干密度рd =1.96g ／cm 3。第二种砂是同样的理想圆球，但其级配中除大的圆球夕），还有J 、的圆球可以充填孔隙，即不均匀系数Cu ＞1.0，显然这种砂最密时的孔隙比e ＜0.35。这就是说，。果两种砂都具有同样的孔隙比e=0.35，但对于第一种砂已处于最密实状态，而对第二种砂则不是最密实状态。

工程上为了更好地表明粗粒土所处的密实状态，采用将现场土的孔隙比。与该种土所能达到最密实时的孔隙比e min 和最松时的孔隙比

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专注于心服务于行联系电话：025-******** e max 相对比的办法来表示现场土孔隙比为。时的密实度。这种度量密实度的指标称为相对密度Dr

公路路基填方工程用击实试验结果控制施工质量，对粘性上来说是很好的，但对于粗粒土，因其理论和实践上不适用于一般粘性土所表示的击实关系曲线，所以用压实度指标控制粗粒土路基的压实质量不尽合理，建议用Dr 。作为压实质量控制指标。

（二）仪器设备

(1)量筒：容积为500cm 3及100cm 3两种，后者内径应大子6cm.

(2）长颈漏斗：颈管内径约1.2cm,颈口磨平。

(3）锥形塞：直径约1.5cm 的圆锥体镶于铁杆上。

(4）砂面拂平器。

(5)电动最小孔隙比仪，如元此种仪器，可有下列(6)-(8）的设备。

(6)金属容器，有以下两种：

①容积250cm 3，内径5cm ，高度12.7cm 。