实验一土的密度试验
测定土的湿密度是为了解土的疏密和干湿状态，供换算孔隙比、干密度等土的其他物理性质指标。
同时，对于挡土墙土压力的计算，人工和天然斜坡稳定的设计与核算，地基承载力和沉降量的计算以及路基路面施工时压实程度的控制，皆不能脱离此项指标。
该试验属于基础性试验，是岩土工程试验中必做项目。
一试验方法及基本原理
二、密度试验方法（一）——环刀法
（一）基本原理
环刀法适用于较均一的可塑粘性土，通过利用一定容积的环刀切取土样，使土样充满环刀，这样环刀的容积即为试样体积，然后称量试样加环刀的质量和环刀的质量，两者只差就是试样的质量。
根据密度定义可计算出土的密度。
环刀法简单方便，是目前最常用的试验方法。
（二）仪器设备
1. 环刀：内径61.8mm，高为20mm；
2. 天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g；
3. 测径卡尺；
4. 切土刀、钢丝锯、凡士林、玻璃板等。
（三）操作步骤
1. 测定环刀的质量及体积
m。
用测径卡尺测量环刀的内径及高度，计算得环刀的体积。
然后将环刀置于天平上称环刀质量
1
2. 开样
将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带（野外送到实验室的原状土样都是用土样筒装好并进行严格的密封），开启土样筒取出土样。
3. 切取土样
在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，垂直下压环刀，并用切士刀沿环刀外侧将土样切削成略大于环刀的土柱，边压边削至土样伸出环刀。
距离刃口约10mm用钢丝锯和切土刀将试样和环刀一起与土样断开。
将切断下来的内含试样的环刀放于试验台面上，先削平环刀上端的余土，使土面与环刀边缘齐平，再置于玻璃板上。
然后削平环刀刃口一端的余土，使与环刀刃口齐平。
如果是软土，可用钢丝锯整平试样两端。
若两面的土有少量剥落，可用切下的碎土轻轻补上。
4. 测定环刀与土样的质量
m，准确至0.1 g。
擦净环刀外壁，称量环刀加试样的质量
2
（四）试验记录与密度计算
（1）试验数据记录
将试验数据记录在表格中，记录表格可参见表1-4
表1-4 密度试验记录表（环刀法）
（2）计算试样湿密度
试样的湿密度按下式计算，计算准至0.01 g/ cm3。
式中ρ——试样的密度，g/ cm3
m——环刀加试样的质量，g;
1
m——环刀的质量，g
2
V——试样的体积，大小等于环刀的容积，cm3。
（2）计算试样的干密度
试样的干密度按下式计算，计算准至0.01 g/ cm3。
ρ——试样的干密度，g/ cm3
式中
d
w——试样的含水率，%;
6. 本试验需进行至少两次平行测定，既分别用环刀在土样上切取2～4个试样，分别测定其密度，取其平均值，其平均差值不得大于0.03 g/ cm3。
（四）注意事项
1.用环刀法切取土样时，取样环刀应垂直于土样面切取，并严格按试验步骤操作，下压环刀用力要均匀，下压一点将环刀周围的土削去一些，真正做到边压边削，不得急于求成，用力过猛，或图省事不削成土柱，直接将环刀一次性压入，这样非常容易使试样开裂和扰动，结果事半功倍。
2. 修平环刀两端余土时，不得在试样表面往返压抹，以免使土面收到更多扰动。
对于较软的土宜先用钢丝锯将土样锯成几段，然后用环刀切取，以免土体因上部受压而使下部变形，对带状土应注意切取样的代表性。
三、密度试验方法（二）——封蜡法
（一）基本原理
封蜡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质量，根据阿基米德原理，计算出试样体积，便可以测定土的密度。
（二）仪器设备
1. 石蜡及熔蜡设备（电炉和锅）；
2. 天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g
3. 其他：切土刀、烧杯、细线、温度计和针等。
（三）操作步骤
1. 切取土样
从原状土样中切取体积不小于30 cm 3的代表性土样，削去松浮表土和尖锐菱角，使成较整齐的形状，系上细线置于天平盘上称得试样质量m
2. 封蜡
手持线将试样徐徐浸入刚过熔点（温度50～70℃）的蜡液中，待全部浸没后立即提出，检查试样表面的蜡膜，当有气泡时用烧热的针刺破，再用蜡液补平，让其冷却。
3. 测定试样体积
（1）将冷却后的蜡封试样放在天平上称其质量
1
m。
（2）用细线将试样吊在天平的一端，浸没于盛有蒸馏水的烧杯中（如图1.9），称其在水中的质量
2
m。
（3）将试样从水中取出，擦干蜡封薄膜表面水分，置于天平上称量检查是否有水进入土样中，若此时试样质量大于浸水前的蜡封试样质量并超过0.03 g，则实验应重做。
图1.9称蜡封试样在水中质量
（三）试验记录与密度计算
（1）试验数据记录
将试验数据记录在表格中，记录表格可参见表1-5
表1-5密度试验记录表（蜡封法）
工程名称：；工程编号：；试验日期：；
试验者：；记录者：；校核者：。
试样编号
试样
质量
（g）
蜡封试
样质量
（g）
蜡封试样
水中质量
（g）
温
度
(℃)
水的
密度
(g/cm3)
蜡封试
样体积
（cm3）
蜡膜
体积
(cm3)
试样
体积
（cm3）
试样
密度
(g/cm3)
（2）试样密度计算
试样的密度ρ按下式来计算，准确至0.01 g/ cm3。
式中m——试样的质量，g；
m——蜡封试样的质量，g；
1
m——蜡封试样在水中的质量，g；
2
ρ——在称重时该温度下蒸馏水的密度，g/cm3；
w
ρ——事先求出的石蜡密度，一般以0.9g/cm3计；
n
g——重力加速度，cm/s2。
5. 本实验须做两次平行测定，取其平均值，其平均差值不得大于0.03 g/ cm3
（四）注意事项
1. 在封蜡时应将土样徐徐浸入蜡中，并立即提上，以免蜡膜产生气泡和防止土样扰动。
2. 称蜡封试样质量时，应在另一砝码盘中放入一条与系试样等长度的细线，以平衡线的重量。
3. 在称蜡封试样浮重时，应注意勿使封蜡试样与烧杯壁接触，同时应排除附在其周围的气泡。
4. 蜡封后称土质量时，绑土块宜用细丝线。
（五）思考题
1. 什么情况下用环刀法测定土的密度？什么情况下用蜡封法？
2. 在环刀法中影响试验准确性的因素有哪些？
3. 为什么在土样封蜡时，要使石蜡刚过熔点，不能过高，也不能过低？
表1-8水的密度。