专题二十五 土的基本物理性质指标测定（课件）-河北省对口升学《地基与基础工程施工》（第2版）(高教社）专题复习讲练测

专题二十五 土的基本物理性质指标测定 《地基与基础工程施工》（第2版） 高教社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.真题或常考题讲解 04 四.课内练习及讲评 05 五.内容归纳小结 目录 一、考纲解读 环刀法测密度的仪器（环刀、天平）及避免土样扰动的原因。 1 烘干法测含水率的温度（105-110℃）及恒重判断标准（两次称量差≤0.1g）。 2 比重瓶法测比重时排气泡的方法（煮沸）及温度校正的必要性。 3 密度、含水率的计算公式及简单数据代入计算。 4 常见考点 一、考纲解读 考试要求： 02 能说出密度（环刀法）、比重（比重瓶法）、含水率（烘干法）测定的主要仪器名称和基本操作步骤。 01 03 会正确记录测定过程中的关键数据（如环刀容积、土样烘干前后质量、比重瓶两次称量值等），并能代入公式计算对应指标。 了解测定过程中的注意事项（如环刀取土避免扰动、烘干温度控制范围、比重瓶温度校正的必要性等），能解释操作不当对结果的影响。 易考题型： 选择题：如环刀法测密度的关键仪器、烘干法的温度范围等 判断题：如“比重测定时可不考虑温度影响”（错）等操作正误判断。 计算题：能给出土样烘干前后质量、环刀容积等数据，计算含水率或密度 。 一、考纲解读 知识点思维导图 二、知识点梳理和重点概念复习 二、知识点梳理和重点概念复习 一、密度的测定 土的基本物理性质指标共有9个:密度、干密度、有效密度、饱和密度、比重、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。其中土的密度、比重、含水率3个指标需在试验室测定,称为实测指标:另外6个指标可以通过计算求得,称为换算指标。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、密度的测定 土的密度是指单位体积土的质量。 测定土的密度的试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。对于细粒土,采用环刀法;对于易破裂土和形状不规则的坚硬土,可用蜡封法;对于现场粗粒土,一般用灌水法或灌砂法。本节仅介绍环刀法。 1.仪器设备及用品 环刀(图 6-1);天平,分度值为 0.1g;切土刀;凡士林等。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、密度的测定 2.操作步骤 (1)在环刀内壁涂一薄层凡士林后称其质量,精确至0.1g。 (2)将环刀刃口向下放在试样上,用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于密度的测定环刀直径的土柱,然后慢慢将环刀垂直下压,边压边削,至土样伸出环刀上部为止,削去环刀两端余土并修平,取剩余的代表性土样测定含水率。 (3)擦净环刀外壁后称其质量,精确至 0.1g。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、密度的测定 (4)按式6-1、式6-2计算土的密度和干密度 ρ = = （6-1） ρd = （6-2） 式中ρ —— 密度，g/cm3，精确至 0.01 g/cm3; ρd —— 干密度，g/cm3，精确至 0.01 g/cm3: m —— 土质量，g；m1 —— 环刀质量，g; m2——环刀加湿土质量，g；V——环刀容积，cm3；w——含水率，%。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、密度的测定 (5)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/cm’。取两次测定的算术平均值。 3.记录 本试验记录格式见表6-1。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、密度的测定 4.注意事项 (1)环刀要垂直土面放置,削土时,刀刃要向外倾斜。 (2)称量应精确至0.1%,计算结果精确至 0.01 g/cm3 (3)应进行两次平行测定,且两次测定的差值不得大于 0.03 g/cm3,否则应重测。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、比重的测定 土粒比重是指土在105~110℃下烘至恒重时的质量与同体积4℃纯水质量之比根据土粒粒径的不同,可分别采用比重瓶法、浮称法和虹吸筒法进行比重测定。 (1)对于粒径小于5mm的土,采用比重瓶法测定。 (2)对于粒径不小于5 mm 的土,其中粒径大于 20 mm 的颗粒含量小于 10%时,采用浮税法测定,粒径大于20mm的颗粒含量大于10%时,采用虹吸筒法测定。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、比重的测定 1.仪器设备及用品 比重瓶(长颈,如图所示),容量为100mL;天平,分度值为0.001g;恒温水槽;电砂浴;其他:烘箱、孔径5mm的筛、温度计、漏斗、滴管、纯水等。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、比重的测定 2.操作步骤 (1)将比重瓶洗净、烘干,称比重瓶质量,精确至 0.001 g。 (2)将事先煮沸并冷却的纯水注入比重瓶,注水至刻度处。 (3)将比重瓶放人恒温水槽内,直至瓶内水温稳定。取出比重瓶,擦干外壁,称瓶、水总质量,精确至 0.001 g。 (4)将比重瓶烘干,将15g烘干土装人100 m 比重瓶内称量,精确至 0.001 g。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、比重的测定 (5)将纯水注人装有干土的比重瓶中至一半处,摇动比重瓶,将瓶放在电砂浴上煮沸,煮沸时间自悬液沸腾时算起,砂土不应少于30 min,黏土、粉土不得少于1h,沸腾后应注意调节电砂浴温度,不使悬液溢出瓶外。 (6)将纯水注入已煮好的比重瓶,注水至略低于刻度处,待瓶内悬液温度稳定及悬液上部澄清后,用滴管调整液面恰至刻度处,擦干瓶外壁及瓶内壁刻度以上的水,称瓶、水、土样的总质量,精确至 0.001g,并测瓶内的水温。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、比重的测定 (7)按式6-3计算土粒比重。 Gs = GwT （6-3） 式中 Gs —— 土粒比重; md —— 干土质量，g; m1 —— 瓶、水总质量，g; m2 —— 瓶、水、干土总质量，g; GwT —— T ℃时纯水的比重(可查物理手册)，精确至 0.001。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、比重的测定 (8)本试验应进行两次平行测定,两次测定的差值不得大于0.02。取两次测定的算术平均值。 3.记录 本试验记录格式见表 6-2。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、比重的测定 4.注意事项 (1)比重瓶、土样一定要完全烘干,称量时比重瓶外壁的水必须擦干净,称量应精确至0.001 g。 (2)煮沸排气时,防止悬液溅出。 (3)应进行两次平行测定,且两次测定的差值不得大于0.02,否则应重测。 (4)比重的单位是1,不用写出,即比重只写数值,不用写单位。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、含水率的测定 土的含水率是试样在105~110℃下烘到恒重时所失去的水质量和达恒重后干土质量的比值,以百分数表示。 含水率的测定方法有烘干法、酒精燃烧法、比重 法等,其中烘干法为室内试验的标准方法。 1.仪器设备及用品 烘箱(图 6-3);天平,分度值为 0.01 g;其他:干燥器、称量盒等。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、含水率的测定 2.操作步骤 (1)先称称量盒的质量,精确至0.01g。 (2)取具有代表性的试样15~30g,放入称量盒内,盖上盒盖,称量,精确至0.01 g。 (3)打开盒盖,将盒放入烘箱内,在温度 105~110 ℃下烘至恒重。烘干时间对黏土、粉土不得少于8 h;对砂土不得少于6 h。 (4)将烘干后的称量盒取出,盖上盒盖,放入干燥器内冷却至室温,称称量盒加干土质量精确至 0.01 g。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、含水率的测定 (5)按式6-4计算含水率 w = × 100％ = ( - 1)× 100％ （6-4） 式中 w —— 含水率，%，精确至 0.1%; mw —— 水质量，g; md —— 干土质量，g; m —— 湿土质量，g。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、含水率的测定 (6)本试验应进行两次平行测定,取两次测定的算术平均值,允许平行差应符合表 6-3 的规定。 3.记录 本试验记录格式见表6-4。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、含水率的测定 4.注意事项 (1)土样放入称量盒内,应立即盖好盒盖,称量。 (2)称量盒要保持干燥,称量盒的盒体和盒盖要对号。 (3)土样烘干后,应盖好盒盖,再放人干燥器中。 (4)计算结果精确至 0.1%。 题目 1： 测定含水率时，土样应取（ ）以上 A. 10g B. 50g C. 100g D. 500g 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：A 解析：细粒土取10-30g，粗粒土取50-100g，确保称量误差在允许范围内。 题目 2： 环刀法测定密度时，若环刀放入土中时歪斜，会导致（ ） A. 体积偏大 B. 体积偏小 C. 质量偏大 D. 质量偏小 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：A 解析：歪斜会使环刀取土体积大于实际容积，导致密度计算偏小。 题目 3： 比重瓶法中，若水温高于4℃，校正后的水密度会（ ） A. 大于1g/cm³ B. 小于1g/cm³ C. 等于1g/cm³ D. 无法确定 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：B 解析：4℃时水密度最大（1g/cm³），温度升高，水密度减小。 题目 4： 含水率测定中，若土样含有较多石膏，烘箱温度应控制在（ ） A. 60-70℃ B. 105-110℃ C. 150-160℃ D. 200℃以上 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：A 解析：石膏在105℃以上会失去结晶水，导致测定误差，需低温烘干。 题目 5： 环刀的质量为50g，环刀+湿土质量200g，环刀容积100cm³，则土的密度为（ ） A. 1.0g/cm³ B. 1.5g/cm³ C. 2.0g/cm³ D. 2.5g/cm³ 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：B 解析：土样质量=200-50=150g，密度=150/100=1.5g/cm³。 题目 6： 比重瓶法中，计算土颗粒体积的公式是（ ） A. Vs=（m1+m2-m3）/ρw B. Vs=（m2+m3-m1）/ρw C. Vs=（m1+m3-m2）/ρw D. Vs=（m3-m1-m2）/ρw 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：A 解析：m1为瓶+水质量，m2为瓶+土质量，m3为瓶+土+水质量，Vs=（m1+m2-m3）/ρw（土颗粒体积=水的体积变化）。 1.比重瓶法测定比重时，对于含有机质的土样，应采用______法去除有机质。 答案：过氧化氢（或H₂O₂） 解析：过氧化氢可氧化分解有机质，避免其影响土颗粒体积的测定。 2.环刀法适用于______土的密度测定。 答案：细粒（或原状细粒） 解析：细粒土易取原状样，环刀能较好保持其体积，粗粒土因颗粒大，环刀法不适用。 填空题 三、常考习题练习与讲解 3.烘干法中，土样的烘干时间一般不少于______小时（第一次烘干）。 答案：8 解析：细粒土第一次烘干需8小时以上，确保水分完全蒸发；粗粒土可适当缩短，但需至恒重。 4.土的物理性质指标中，______是无量纲的（填“密度”“含水率”或“比重”）。 答案：比重 解析：比重是质量比，无单位；密度单位为g/cm³，含水率单位为%。 填空题 三、常考习题练习与讲解 1.环刀法测定土的密度时，土样扰动对结果无影响。（ ） 答案：× 解析：土样扰动会使孔隙增多，相同体积下质量减小，导致密度偏小。 2.含水率为0的土是干土。（ ） 答案：√ 解析：含水率为0表示土中无水分，即为干土。 判断题 三、常考习题练习与讲解 3.烘干法测定含水率时，烘箱温度越高，烘干越快，结果越准确。（ ） 答案：× 解析：温度过高会破坏土颗粒或使有机质分解，影响结果准确性，需控制在105-110℃。 4.土的比重是土的质量与同体积水的质量之比。（ ） 答案：× 解析：比重是土颗粒（固体部分）的质量与同体积4℃水的质量之比，而非整个土样（含孔隙）。 判断题 三、常考习题练习与讲解 三、常考习题练习与讲解 1.比重瓶法中，煮沸土样的目的是什么？ 答案：煮沸可排出土颗粒间的气泡，使土样与水充分接触，确保测得的体积为土颗粒的真实体积，避免气泡占据体积导致比重测定偏小。 简答题 三、常考习题练习与讲解 2.土样扰动对环刀法测定密度的结果有何影响？如何避免？ 答案：影响：土样扰动会使孔隙增多，相同体积下土样质量减小，导致密度测定值偏小。 避免方法：取样时用锤子轻敲或压入器缓慢将环刀压入土中，避免暴力操作；取土后保持土样原状，不随意揉捏。 简答题 三、常考习题练习与讲解 3.简述含水率的定义及计算公式。 答案：定义：土中水分的质量与土颗粒（干土）质量的比值，以百分数表示。 计算公式：含水率ω=（湿土质量-干土质量）/干土质量×100%。 简答题 三、常考习题练习与讲解 4.比重瓶使用前为何要进行容积校准？如何校准？ 答案：原因：确保比重瓶容积准确，否则会影响土颗粒体积的计算，导致比重误差。 校准方法：称量比重瓶空瓶质量，装满纯水后称量总质量，两次质量差即为水的质量，除以该温度下水的密度，得到比重瓶容积。 简答题 重点复习知识点： 1.环刀法测密度的核心：明确环刀容积的测量、取土时避免扰动的操作要点，以及密度计算公式（密度=土样质量/环刀容积）。 2.烘干法测含水率的关键：记住烘箱温度（105-110℃）、烘干至恒重的判断，掌握计算公式（含水率=（湿土质量-干土质量）/干土质量×100%）。 3.比重瓶法测比重的要点：了解比重瓶的使用步骤（装土、注水、排气泡等），知道需根据温度校正水的密度，理解比重是土颗粒与同体积4℃水的质量比。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 五、课堂小结 感谢观看 $$