淺析顆粒分析中比重計(jì)讀數(shù)校正

1、淺析顆粒分析中比重計(jì)讀數(shù)校正隧道網(wǎng)（2006-9-14）來源：巖土工程界摘 要：通過分析比重計(jì)法顆粒分析試驗(yàn)的原理，說明了比重計(jì)法讀數(shù)校正（除彎月面、分散劑校正）的 由來，指出了某些土工試驗(yàn)分析軟件中存在的重復(fù)校正問題。關(guān)鍵詞：顆粒分析比重計(jì)土的顆粒分析成果是土的重要物理指標(biāo)，它可用于土的工程分類，粗略判斷土的工程特征，還可根據(jù) 土的粘粒含量多少對該土層的液化可能性進(jìn)行初步評價(jià)和判斷。試驗(yàn)是根據(jù)土的顆粒粒徑不同分別采用篩析法和比重計(jì)法（含篩析法）兩種方法，實(shí)驗(yàn)具體步驟依據(jù) 土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50123-1990，某些顆粒分析計(jì)算軟件對比重計(jì)（含篩析法）顆粒分析數(shù)據(jù) 校正處理時(shí)（不包括彎月

2、面、分散劑校正）有欠妥之處，本文將從試驗(yàn)原理分析其欠妥之原因。比重計(jì)法是依據(jù)斯托克斯（stokes）定律進(jìn)行測定的，基本原理認(rèn)為0.20.002mm的顆粒在液體中靠 自重下沉?xí)r作等速運(yùn)動(dòng)，較大的顆粒下沉較快，較小的顆粒下沉較慢，一般認(rèn)為比重計(jì)法只適用于粒 徑小于0.075mm（或0.1mm）的試樣。假設(shè)有一圓球形顆粒在無限大的不可壓縮的粘滯性液體中，它在 重力F，浮力F，液體對球體的粘滯阻力R三力作用下，做等速u下沉。球體甫力:F,. =.叫-g =(Z2 pI?球體浮力:感口*泓g清體對球體的粘滯阻力/二膈 V 球體等速F沉的條件為：已=共+五式中各就粽仙咨均為I博際中位.換算成常用單位.刪

3、 上式式為:其中試樣飄粒粒卷Cnun）；k 水的動(dòng)力粘滯 奈輝kRi 盾黃1。-，崖一土粒比 rTT；R一rcn，r 術(shù)牌比重整/JY時(shí)純水的密度M cm-】）遙一 某一時(shí)間內(nèi)卻J土粒沉障距離（碩）;I 沮降時(shí)間 h、L敢力加需現(xiàn)（困-.-； 一粒徑計(jì)算系跋I,），與是植湛既那，粒比重右關(guān).V 1 G.T ）J. liT上式中土粒的有效沉降距離L=L1+（LO-V/2A）； L1-最低刻度至比重計(jì)讀數(shù)的距離（cm） ； L浮泡體積中 心至最低刻度間的距離（cm）Vb ；浮泡體積（cm3）； A量筒截面積（cm3）。用所量出的最低刻度至玻璃桿上各刻度的不同距離匕代入上式，可算出各相應(yīng)的土粒的有效

4、沉降距離 L值，并繪制比重計(jì)讀數(shù)與土粒有效沉降距離關(guān)系曲線L=a - bR,每支TM85型土壤比重計(jì)的沉 降距離校正系數(shù)（0、b）廠家均已給出。由此可見，當(dāng)比重計(jì)和與它匹配的量筒已經(jīng)確定，則土粒沉降距離L=a - bR）只和比重計(jì)讀數(shù)尺有 關(guān)，且R無需校正，而華勘顆粒分析軟件卻對尺進(jìn)行了溫度和土粒比重的校正，該計(jì)算與原理相悖當(dāng) 然土粒的沉降距離受溫度與土粒比重的影響，但不應(yīng)在此重復(fù)考慮，因?yàn)樵谟?jì)算顆粒粒徑時(shí)粒徑計(jì)算系數(shù)南值已將溫度和土粒比重的影響考慮進(jìn)去，因此在計(jì)算有效沉降距離時(shí)采用比重計(jì)校正 讀數(shù)是不應(yīng)該的。比重計(jì)校正讀數(shù)是這樣來的：在進(jìn)行顆粒分析時(shí)，先將一定量的干土 （粒徑0. 075mm

5、）放在量筒中， 然后加純水，經(jīng)過攪拌使各種粒徑的土在懸液中均勻分布，即各種粒徑在懸液中的濃度在不同深度處 是相等的，靜止一段時(shí)間ti。后，懸液中粒徑為dj的顆粒以相應(yīng)的沉降速度。u i在水中沉降，較 粗的顆粒在懸液中沉降較快，較細(xì)的顆粒則沉降較慢，在深度Li。處，沉降速度” u i=Li/ti，所以 在Li。深度范圍內(nèi)肯定已沒有粒徑大于di的顆粒，在Li深度處一微小區(qū)段內(nèi)的懸液中只有等于及小 于di的顆粒，而且等于及小于di的顆粒濃度與開始均勻懸液中等于及小于吐的顆粒濃度相等。如懸液體積為1000cm3,其中所含小于di的土粒質(zhì)量為mi，則在深度處懸液的密度為：Ipi = 1000 f，li

6、+ （1000 蕩）“吧叫=000 .但二M .山 P曲祐粒徑計(jì)算系數(shù)值已將溫度和土粒比重的影響考慮 進(jìn)去，因此在計(jì)算有效沉降距離時(shí)采用粒及水在 20C的密度。土粒比重不是對于常用的甲種比重計(jì)系根據(jù)20C所測懸液密度，假定土粒比重Gs為 2.65, 20C時(shí)水的密度為1gcm-3,使用上式計(jì)算mi刻制讀數(shù)（R），小于某粒徑di的試樣質(zhì)量占試驗(yàn) 總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)比為：X(伽)=x 100 = - x IUOmd試樣干質(zhì)量。顆粒下沉在實(shí)驗(yàn)過程中的標(biāo)準(zhǔn)溫度為20C,在此狀態(tài)下比重計(jì)讀數(shù)符合理想狀態(tài)，而不會(huì)產(chǎn)生因溫度 影響的誤差，但在實(shí)際工作中，如溫度不在20CC, 土粒比重不是2.65,只要加以必要的校正，亦能 得出同樣的結(jié)果。試驗(yàn)時(shí)密度計(jì)的讀數(shù)是以彎液面上緣為準(zhǔn)的，而密度計(jì)制造時(shí)其刻度是以彎液面的下緣為準(zhǔn)，因此應(yīng) 對密度計(jì)的彎液面進(jìn)行校正，彎液面校正值為n。在用密度計(jì)讀數(shù)時(shí)，若在懸液中加人分散劑，則也應(yīng)考慮分散劑對密度計(jì)讀數(shù)的影響，分散劑校正值 為CG。土工試驗(yàn)規(guī)范已給出了溫度范圍10C30C的溫度校正值和土粒比重2.502.88的土粒比重校正值 CG。小于某粒徑的試樣質(zhì)量百分比X -捋4(