土的天然密度（重度）、土粒相对密度和土的含水率均为实测指标，需通过土体的密度试验、土粒的相对密度试验和土的含水率试验来进行直接测定。
1.土的天然密度ρ
土的天然密度定义为土在天然状态下单位体积的质量，用符号ρ 表示，以g/cm3或kg/m3为单位。土的天然重度则定义为土在天然状态下，单位体积土所受的重力，用符号γ表示，以kN/m3为单位。
天然状态下土的密度变化范围较大，一般黏性土ρ＝1.8～2.0 g/cm3，砂土ρ＝1.68～2.0 g/cm3，土越密实，密度越大。
土的密度一般用环刀法测定，将环刀放在修平的原状土表面（刀刃向下），边压边削去环刀外围的土，直至土样压满环刀容积为止，称得环刀内土样质量，如图1-8所示。利用环刀直径计算环刀内土样体积，前者与后者的比值即为土的天然密度。
图1-8 环刀法测土的密度
2.土粒相对密度（土粒比重）Gs
土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4 °C时质量的比值，用符号Gs表示，无量纲。
式中 ρs——土粒的密度，即单位体积土粒的质量（g/cm3）；(www.xing528.com)
——4 °C时纯蒸馏水的密度（g/cm3），一般取
=1 g/cm3。由于
=1 g/cm3，因此土粒相对密度在数值上即等于土粒的密度。土粒相对密度的变化范围不大，细粒土（黏性土）一般为2.70～2.75，砂土一般为2.65左右。土中有机质含量增加时，土粒相对密度减小。
一般采用比重瓶法测定土粒相对密度。将土样置于比重瓶内，在105～110 °C下烘干后冷却至室温，用精密天平测其质量；用排水法测得土粒体积（Vs），即可求得土粒相对密度。
3.土的含水率（含水量）ω
土的含水率定义为土中水的质量与土颗粒质量之比，用符号ω表示，无量纲，常用百分数来表示。
土的含水率反映土的干湿程度，含水率越大，土越湿越软，地基土承载能力越低。天然土层的含水率变化范围很大，它与土的种类、埋藏条件等因素有关。一般的粗砂，其值接近于零，而饱和砂土，可达40%；沿海软黏土含水率常接近50%，高者达60%～70%。
土的含水率一般采用烘干法测定（见图1-9），取一小块原状土（湿土），称取其质量，记为m1；然后将其置于烘箱内，使其在100～105 °C下烘干至恒重；再称土样质量，记为m2（干土的质量）。土的含水率可按下式计算：
式中 m1——原状土样的湿土质量（g）；
m2——烘干后土样的干土质量，即土颗粒质量ms（g）。
图1-9 烘干法工具
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