土的顆粒分析

1、實(shí)驗(yàn)二顆粒分析試驗(yàn)學(xué) 時(shí)：2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：操作型實(shí)驗(yàn)一、目的要求：掌握土顆分和相對(duì)密度實(shí)驗(yàn)操作方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與整理，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷土的組 成，級(jí)配性質(zhì)。二、試驗(yàn)原理：（一）、篩析法顆粒分析試驗(yàn)原理：對(duì)應(yīng)于粒徑大于0.075mm的粗粒土，一般用篩析法分析土顆粒大小。篩析法是采用不同 孔徑的分析篩，由上至下孔徑自大到小疊在一起。通過篩析后，得到不同孔徑篩上土質(zhì)量， 進(jìn)而計(jì)算出粒組含量和累積含量。（二）、比重計(jì)法顆粒分析試驗(yàn)原理：對(duì)應(yīng)于粒徑小于0.075mm的細(xì)粒土，采用比重計(jì)法。小球體在水中下沉?xí)r滿足：小球 體在水中沉降的速度是恒定的；小球體沉降速率與球體直徑d的平方成正比。比重計(jì)法正 是利

2、用這一原理來進(jìn)行顆粒分析的。密度計(jì)是測定液體密度的儀器。它的主體是個(gè)玻璃浮泡，浮泡下端有固定的重物，使密 度計(jì)能直立地浮于液體中；浮泡上為細(xì)長的刻度桿，其上有刻度數(shù)和讀數(shù)。目前，使用的有 甲種密度計(jì)和乙各密度計(jì)兩種型號(hào)，本試驗(yàn)采用甲種密度計(jì)。甲種密度計(jì)刻度桿上的刻度單 位表示20C時(shí)每1000cm3懸液內(nèi)所含土粒的質(zhì)量。由于受實(shí)驗(yàn)室多種因素的影響，若懸液溫 度不是20C時(shí)懸液的密度（或土粒質(zhì)量），必須將初讀數(shù)經(jīng)溫度校正；此外，還需進(jìn)行彎液 面校正、刻度校正、分散劑校正。本試驗(yàn)采用斯托可斯公式來求土粒在靜水中沉降速度；密度計(jì)法是通過測定土粒直沉降 速度后求相應(yīng)的土粒直徑，如下式所示：d = ：

3、1800、104 xL。各符號(hào)見操作步驟中說明。Gwt，已知密度的均勻懸液在靜置過程中，由于不同粒徑土粒的下沉速度不同，粗、細(xì)顆粒發(fā) 生分異現(xiàn)象。隨粗顆粒不斷沉至容器底部，懸液密度逐漸減小。密度計(jì)在懸液中之沉浮決定 于懸液之密度變化。密度大時(shí)浮得高，讀數(shù)大；密度小時(shí)浮得低，讀數(shù)小。若懸液靜置一定 時(shí)間t后，將密度計(jì)放入盛有懸液的量筒中，可根據(jù)密度計(jì)刻度桿與液面指示的讀數(shù)測得某 深度Ht（稱有效深度）處的密度，并可按式上述公式求出下沉至Ht處的最大粒徑d；同時(shí)，通 過計(jì)算即可求出Ht處單位體積懸液中直徑小于d的土粒含量，以及這種土粒在全部土樣中所 占的百分含量。由于懸液在靜置過程中密度逐漸減小，

4、相隔一段時(shí)間測定一次讀數(shù)，就可以 求出不同粒徑在土中之相對(duì)含量。（三）、相對(duì)密實(shí)度試驗(yàn)原理：土的相對(duì)密度試驗(yàn)是進(jìn)行土的最大于密度和最小干密度試驗(yàn)。最小干密度pd min （對(duì)應(yīng)最 大孔隙比emax）為土樣處于最松弛狀態(tài)時(shí)的干密度（或孔隙比）。試驗(yàn)時(shí)，將烘干試樣輕輕地 倒入一定容積V的容器中，裝滿后稱出試驗(yàn)質(zhì)量ms即可得到pd心=mjV，再計(jì)算出emax。最大干密度pd max （對(duì)應(yīng)最大孔隙比emin）為土樣處于最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的干密度（或孔隙比）。 試驗(yàn)時(shí)，將烘干試樣倒入容器中，在豎向用擊錘錘擊，側(cè)向水平震動(dòng)，使試樣達(dá)到不變的體 積V時(shí)，稱出試樣質(zhì)量m：，即可得到最大干密度pd響=mJV，然后計(jì)

5、算出emin。三、試驗(yàn)方法：土的最小干密度試驗(yàn)宜采用漏斗法和量筒法，土的最大干密度試驗(yàn)采用振動(dòng)錘擊法。四、儀器設(shè)備：（一）、篩析法儀器設(shè)備：1.分析篩：1）粗篩，孔徑為60、40、20、10、5、2mm； 2）細(xì)篩，孔徑為2. 0、1. 0、0. 5、 0. 25、0. 075mm。2.天平：稱量5000g，最小分度值1g；稱量1000g，最小分度值0. 1g ；稱 量200g，最小分度值0. 0lg。3.振篩機(jī)：篩析過程中應(yīng)能上下震動(dòng)。4.其他：烘箱、研缽、瓷 盤、毛刷等。（二）、比重計(jì)法儀器設(shè)備：1.密度計(jì)：甲種密度計(jì)，刻度一5C50C，最小分度值為0. 5C2.量筒：內(nèi)徑約60mm， 容

6、積1000mL，高約420mm，刻度01000mL，準(zhǔn)確至10mL。3.洗篩：孔徑0. 075mm。4. 洗篩漏斗：上口直徑大于洗篩直徑，下口直徑略小于量筒內(nèi)徑。5.天平：稱量1000g，最小分 度值0. 1g；稱量200g，最小分度值0. 01g。6.攪拌器：輪徑50mm，孔徑3mm，桿長約450mm， 帶螺旋葉。7.煮沸設(shè)備：附冷凝管裝置。8.溫度計(jì)：刻度050C，最小分度值0. 5C。9.其 他：秒表，錐形瓶（容積500mL）、研缽、木杵、電導(dǎo)率儀等。五、試驗(yàn)步驟：（一）、篩析法試驗(yàn)步驟：1按表2.1的規(guī)定稱取試樣質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0. 1g，試樣數(shù)量超過500g時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確至1g。表21取樣

7、數(shù)量顆粒尺寸（mm）210204060取樣數(shù)量(g)100300300100010002000200040004000以上2將試樣過2mm篩，稱篩上和篩下的試樣質(zhì)量。當(dāng)篩下的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的 10%時(shí)，不作細(xì)篩分析；篩上的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的10%時(shí)，不作粗篩分析。3取篩上的試樣倒入依次疊好的粗篩中，篩下的試樣倒入依次疊好的細(xì)篩中，進(jìn)行篩析。 細(xì)篩宜置于振篩機(jī)上震篩，振篩時(shí)間宜為1015min。再按由上而下的順序?qū)⒏骱Y取下，稱 各級(jí)篩上及底盤內(nèi)試樣的質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0. 1g。4篩后各級(jí)篩上和篩底上試樣質(zhì)量的總和與篩前試樣總質(zhì)量的差值，不得大于試樣總質(zhì)量的1%。(注：根據(jù)土的性質(zhì)和工

8、程要求可適當(dāng)增減不同篩徑的分析篩)5小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比，應(yīng)按下式計(jì)算：X = mJmB dx 式中，X小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比()； mA 小于某粒徑的試樣質(zhì) *(g)； mB細(xì)篩分析時(shí)為所取的試樣質(zhì)量；粗篩分析時(shí)為試樣總質(zhì)量(g)； dx粒徑小 于2mm的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比()。(事)翹氽K0郵慍-HNIS1伊榛4-Ko o o o o o o o Q M 12 3 4 5 6 -7 8 9 1(承髭字.四3M晅-HN曲握架卜令圖2.3顆粒大小分布曲線6以小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比為縱坐標(biāo)，顆粒粒徑為橫坐標(biāo)，在單 對(duì)數(shù)坐標(biāo)上繪制顆

9、粒大小分布曲線，見圖2.3o7計(jì)算級(jí)配指標(biāo)：不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)。a、不均勻系數(shù)按下式計(jì)算：匕二九/氣。式中，c不均勻系數(shù)；60限制粒徑，顆粒 大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的60%； di0有效粒徑，顆粒大小分 布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的10%。b、曲率系數(shù)按下式計(jì)算：C = d2.G d )。式中，c曲率系數(shù)；d顆粒大小分布c 30 1060c30曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的30%。(二)、比重計(jì)法顆分試驗(yàn)步驟：1試驗(yàn)的試樣，宜采用風(fēng)干試樣。2稱取具有代表性風(fēng)干試樣200300g，過2mm篩，求出篩上試樣占試樣總質(zhì)量的百 分比。取篩下

10、土測定試樣風(fēng)干含水率。3將土樣拌和均勻，稱取30g的風(fēng)干土樣作為試樣，當(dāng)采用天然含水量為3土樣作為試 樣時(shí)，按下式計(jì)算所需濕土質(zhì)量：為30g的風(fēng)干試樣質(zhì)量按下式計(jì)算：m =30(1+0.013)。04將風(fēng)干試樣或洗，鹽后在濾紙上的試樣，倒入500mL錐形瓶，注入純水200mL，浸 泡過夜，然后置于煮沸設(shè)備上煮沸，煮沸時(shí)間宜為40min。5試驗(yàn)冷卻后，倒入進(jìn)行顆分試驗(yàn)用的量筒中，讓燒杯中土洗凈并全部倒入量筒中，加 入4%六偏磷酸鈉10mL或10%的硅酸納，再注入純水至1000mL。6將攪拌器放入量筒中，沿懸液深度上下攪拌1min，取出攪拌器，立即開動(dòng)秒表，將 密度計(jì)放入懸液中，測記0. 5、1、

11、2、5、15、30、60、120和1440min時(shí)的密度計(jì)讀數(shù)。每 次讀數(shù)均應(yīng)在預(yù)定時(shí)間前1020s，將密度計(jì)放入懸液中。且接近讀數(shù)的深度，保持密度計(jì)浮 泡處在量筒中心，不得貼近量筒內(nèi)壁。7密度計(jì)讀數(shù)均以彎液面上緣為準(zhǔn)，甲種密度計(jì)應(yīng)準(zhǔn)確至0. 5。每次讀數(shù)后，應(yīng)取出密 度計(jì)放入盛有純.水的量筒中，并應(yīng)測定相應(yīng)的懸液溫度計(jì)準(zhǔn)確至5，放入或取出密度計(jì) 時(shí)，應(yīng)小心輕放，不得擾動(dòng)懸液。表22土粒比重校正表土粒比重校正值CG土粒比重校正值CG土粒比重校正值CG土粒比重校正值CG2.501.0382.601.0122.700.9892.800.9692.521.0322.621.0072.720.9852

12、.820.9652.541.0272.641.0022.740.9812.840.9612.561.0222.660.9982.760.9772.860.9582.581.0172.680.9932.780.9732.880.954表23懸液溫度校正表溫度(C)校正值mT溫度(C)校正值mT溫度(C)校正值mT溫度(C)校正值mT10.0-2.015.0-1.219.5-0.125.0+1.710.5-1.915.5-1.120.00.025.5+1.911.0-1.916.0-1.021.0+0.326.0+2.111.5-1.816.5-0.921.5+0.526.5+2.212.0-1.

13、817.0-0.822.0+0.627.0+2.512.5-1.717.5-0.722.5+0.827.5+2.613.0-1.618.0-0.523.0+0.928.0+2.913.5-1.518.0-0.523.5+1.128.5+3.114.0-1.418.5-0.424.0+1.329.0+3.314.5-1.319.0-0.324.5+1.529.5+3.530.0+3.7表2.4粒徑計(jì)算系數(shù)K = I800 xl4F值表 (G - G ) p溫度 密度5678910111213141516172.450.13850.13650.13440.13240.13050.12880.127

14、00.12530.12350.12210.12050.11890.11732.500.13600.13420.13210.13020.12830.12670.12490.12320.12140.12000.11840.11690.11542.550.13390.13200.13000.12810.12620.12470.12290.12120.11950.11800.11650.11500.11352.600.13180.12990.12800.12600.12420.12270.12090.11930.11750.11620.11480.11320.11182.650.12980.12800

15、.12600.12410.12240.12080.11900.11750.11580.11490.11300.11150.11002.700.12790.12610.12410.12230.12050.11890.11730.11570.11410.11270.11130.10980.10852.750.12610.12430.12240.12050.11870.11730.11560.11400.11240.11110.10960.10830.10692.800.12430.12250.12060.11880.11710.11560.11400.11240.11090.10950.10810

16、.10670.10472.850.12260.12080.11890.11820.11640.11410.11240.11090.10940.10800.10670.10530.1039溫度 密度181920212223242526272829302.450.11590.11450.11300.11180.11030.10910.10780.10650.10540.10410.10320.10190.10082.500.11400.11250.11110.10990.10850.10720.10610.10470.10350.10240.10140.10020.09912.550.11210.

17、11080.10930.10810.10670.10550.10440.10310.10190.10070.09980.09860.09752.600.11030.10900.10750.10640.10500.10380.10280.10140.10030.09920.09820.09710.09602.650.10850.10730.10590.10430.10350.10230.10120.09990.09880.09770.09670.09560.09452.700.10710.10580.10430.10330.10190.10070.09970.09840.09730.09620.

18、09530.09410.09312.750.10550.10310.10290.10180.10040.09930.09820.09700.09590.09480.09400.09280.09182.800.10400.10880.10140.10030.09900.09790.09600.09570.09460.09350.09260.09140.09052.850.10260.10140.10000.09900.09770.09660.09560.09430.09330.09230.09130.09030.0893備注：溫度單位為C,密度單位為g/cm3。8如試驗(yàn)完成后發(fā)現(xiàn)第一次讀數(shù)時(shí)，下

19、沉土粒已超過中土重的15%，將筒中土過0.075mm篩，然后按篩析法進(jìn)行粗粒土的顆分試驗(yàn)。9 小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比應(yīng)按下式計(jì)算：X = C (R + m + m + n 一 C (甲種密度計(jì))。式中X小于某粒徑的試樣質(zhì)量百分比(%)；dmd試樣干質(zhì)量(g)； Cg 土粒比重校正值(查表2.1)； mT懸液溫度校正值(查表2.3)； Cd 彎月面校正值；R 甲種密度計(jì)讀數(shù)。 L10 試樣顆粒粒徑按下式計(jì)算：d = K。式中，d試樣顆粒粒徑(mm)；IK = ： 1800乂104 口 ，查表(2.4)； n水的動(dòng)力粘滯系數(shù)(kPasx10-6)； G TC時(shí)水的比重； (G -G )p研s wT wTgp t 4C時(shí)純水的密度(g/cm3)； L某一時(shí)間內(nèi)的土粒沉降距離(cm)； t沉降時(shí)間(s)； g重力 加速度(cm / S2)。11顆粒大小分布曲線，應(yīng)按篩析法中規(guī)定的步驟繪制，當(dāng)密度計(jì)法和篩析法聯(lián)合分析