最佳含水量和最大干密度

由于土是由固体颗粒、液体和气体三部分组成，各部分含量的比例关系直接影响土的物理性质和土的状态。例如，同样一种土，松散时强度较低，经过外力压密后，强度会提高。对于黏性土，含水量不同，其性质也有明显差别，含水量高，则软，含水量低，则硬。

在土力学中，为进一步描述土的物理和力学性质，将土的三相成分比例关系量化，用一些具体的物理量来表示，这些物理量就是土的物理性质指标，如含水量、密度、土粒比重、孔隙比、孔隙率和饱和度等。为了形象、直观地表示土的三相组成，常用三相图来表示土的三相组成，如图1.2所示。在三相图左侧，表示三相组成的质量，右侧表示三相组成的体积。

图1.2中：ms为土颗粒质量，g；mw为土中水的质量，g；m为土的总质量，g。通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量为水和土粒质量之和，m＝ms＋mw。

Vs为土粒体积，cm3；Vw为土中水体积，cm3；Va为土中气体体积，cm3；Vv为土中孔隙体积，Vv＝Vw＋Va；V为土的总体积，V＝Vw＋Va＋Vs。

图1.2　土的三相图

1.2.1　实测指标

通过试验测定的指标有土的密度、土粒相对密度和含水量。

1）土的密度ρ

土的密度ρ是指单位体积土的质量，在三相图中，即总质量与总体积之比。单位是g/cm3，公式如下：

黏性土的密度常用环刀法测得，即用一定容积V的环刀切取试样，称得质量m，即可求得密度ρ。ρ通常称为湿密度。天然状态下土的密度称为天然密度，天然密度的变化范围较大，一般黏性土ρ＝1.8～2.08g/cm3，砂土ρ＝1.6～2.0g/cm3，腐殖土ρ＝1.5～1.7g/cm3。

2）土粒相对密度ds

土粒相对密度ds是土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比，公式如下：