土工試驗測試技術(shù)-顆粒分析試驗

顆粒分析試驗測定干土中各粒組含量占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。試驗?zāi)康暮Y析法試驗原理

本試驗方法適用于粒徑小于、等于60mm，大于0.075mm的土。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。試驗時，取質(zhì)量為ms的干土放入最上的篩里，通過篩析后，得到不同孔徑篩上土質(zhì)量msi，進(jìn)而計算出粒組含量和累積含量。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、1、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0.01g。3.振篩機(jī)：篩析過程中應(yīng)能上下震動。3.其他：烘箱、研缽、瓷盤、毛刷等。取樣數(shù)量試驗步驟：1.按規(guī)定稱取試樣質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0.1g;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，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，不作粗篩分析；3.取篩上的試樣倒入依次疊好（從上向下篩孔徑依次變?。┑拇趾Y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，振篩時間宜為10~15min。再按由上而下的順序?qū)⒏骱Y取下，稱各級篩上及底盤內(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%；試驗步驟：5.計算粒組含量和累積含量，畫出級配曲線，得到各特征粒徑，分析土的級配，據(jù)規(guī)范定名。例題篩孔徑（mm）6040201052底盤篩上土質(zhì)量（g）10007507505005001000500粒組含量（％）20.015.015.010.010.020.010.0累積含量（％）80.065.050.040.030.010.0土樣總質(zhì)量5000g含細(xì)粒土顆粒的砂土的篩析法試驗步驟：1.按規(guī)定稱取代表性試樣，置于盛水容器中充分?jǐn)嚢瑁乖嚇又械拇旨?xì)顆粒完全分離；2.將容器中的試樣懸液過2mm篩，取篩上試樣烘干至恒重，稱烘干試樣質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g，并進(jìn)行粗篩分析。取篩下的試樣懸液，用帶橡皮頭的研桿研磨，再過0.075mm篩，并將篩上試樣烘干至恒重，稱烘干試樣質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g，進(jìn)行細(xì)篩分析；3.當(dāng)粒徑小于0.075mm的試樣質(zhì)量大于試樣總質(zhì)量的10％時，用密度計法測定小于0.075mm的顆粒組成。注意事項：1.含礫土在現(xiàn)場分布極不均勻，在搬運(yùn)過程中也極易分選，選取代表性土樣不易。一般要求：（１）現(xiàn)場多選幾個隨機(jī)點(diǎn)取樣；（２）實(shí)驗室內(nèi)先充分拌和后用四分法取樣。2.粗粒表面吸著細(xì)粒在篩析時要洗凈。

完《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》GBJ145－90粒組劃分粒組統(tǒng)稱粒組名稱粒徑(d)的范圍(mm)巨粒漂石（塊石）粒d＞200卵石（碎石）粒200≥d＞60粗粒礫粒粗礫60≥d＞20細(xì)礫20≥d＞2砂粒2≥d＞0.075細(xì)粒粉粒0.075≥d＞0.005粘粒d≤0.005粒徑分布曲線粒組頻率曲線特征粒徑特征粒徑d10d30d60曲線陡緩d60=1d10=0.01d60=2d10=0.25臺階d60=2.5d10=0.01d60=2d30=0.5d30=0.025d10=0.005谷點(diǎn)分析篩震篩機(jī)土的級配：土中各種大小的粒組中土粒的相對含量。一、土粒的大小和土的級配某粒組的土粒含量：該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比。粒組：把工程性質(zhì)相近的一定尺寸范圍的土粒合并為一組?；局R（1）粒徑分布曲線（2）粒組頻率曲線二、顆粒分析試驗曲線的主要用途按粒徑分布曲線可求得：（1）土中各粒組的土粒含量，用于粗粒土的分類和大致評估土的工程性質(zhì)；

根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個有用的指標(biāo)，即不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc，它們的定義為：式中：d10，d30和d60為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含量分別為10％，30％和60％時所對應(yīng)的粒徑。d10稱為有效粒徑；d60稱為限制粒徑。二、顆粒分析試驗曲線的主要用途（2）某些特征粒徑，用于建筑材料的選擇和評價土級配的好壞。

土的級配的好壞可由土中的土粒均勻程度和粒徑分布曲線的形狀來決定，而土粒的均勻程度和曲線的形狀又可分別用不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)來衡量。Cu小，曲線陡；Cu大，曲線緩。Cc過大，臺階在d10~d30間；Cc過小，臺階在d30~d60間。二、顆粒分析試驗曲線的主要用途《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145－90）：純凈礫、砂，Cu≥5，且Cc=1~3時，級配良好，否則，不良。

土的級配的連續(xù)性也可用粒組頻率曲線來反映。若粒組頻率曲線呈單峰則土的級配連續(xù)的；若粒組頻率曲線呈雙峰，且谷點(diǎn)對應(yīng)的粒組含量＞3％時，是連續(xù)的，否則是不連續(xù)的。二、顆粒分析試驗曲線的主要用途名義粒徑：篩分法中以篩孔徑代表；密度計法中以與實(shí)際土顆粒在水中沉降速率相同的同樣物質(zhì)的球的直徑代表。顆粒分析試驗測定干土中各粒組含量占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。試驗?zāi)康拿芏扔嫹?/p>

適用于粒徑小于0.075mm的試樣。試驗原理：

密度計法是據(jù)斯托克斯原理利用土壤密度計通過測量不同深度處懸液的密度和土粒沉降的距離計算出不同粒徑所占的百分比。原理：

1.小球體在水中沉降的速率是恒定的；

2.小球體沉降速率大小與球體直徑d的平方成正比。試驗原理：1.甲種密度計，其刻度為20℃時每1000cm3懸液中所含土粒質(zhì)量的克數(shù)，刻度-5o~50o，最小分度值為0.5o。2.乙種密度計，刻度單位為20℃時懸液的比重；刻度0.995~1.050（或0.995~1.020），最小分度為0.001（或0.0002）。2.量筒：內(nèi)徑約60mm，容積1000mL，高約420mm，刻度0~1000mL，準(zhǔn)確至10mL。3.洗篩：孔徑0.075mm。4.洗篩漏斗：上口徑大于洗篩直徑，下口徑略小于量筒內(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：直徑50mm，孔徑3mm，桿長約450mm。7.其他輔助設(shè)備：砂浴、秒表、錐形瓶（容積500mL）、研缽等。儀器設(shè)備：試驗步驟：1.密度計法進(jìn)行顆粒分析試驗宜采用天然含水率土樣。也可采用風(fēng)干（烘干）土樣進(jìn)行。當(dāng)試樣中易溶鹽含量大于0.5%時，應(yīng)洗鹽;2.對于風(fēng)干（烘干）土樣，取代表性土樣200~300g，過2mm篩，求出篩上試樣占試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。取篩下土測定試樣風(fēng)干含水率。3.將粒徑小于2mm的土樣拌和均勻，稱取土粒質(zhì)量ms=30g的土樣作為試樣。當(dāng)采用天然含水率為ω的土樣作為試樣時，按下式計算所需濕土質(zhì)量m=ms(1+0.01ω)；4.將制備好的試樣倒入三角燒瓶中，注入大約200cm3的純水，浸泡過夜，放在砂浴上煮沸。從沸騰時開始記時，煮沸時間宜為40min。5.試樣冷卻后，將三角燒瓶中的懸液過0.075mm篩；反復(fù)輕洗；最后所得的懸液不得超過1000mL。將篩上砂粒烘干、稱量并按篩析法試驗步驟進(jìn)行細(xì)篩分析，并計算各級粒組占試樣總質(zhì)量的百分比。6、將過篩懸液放入量筒中，加入10mL的分散劑（4%的六偏磷酸鈉），然后注純水至1000cm3；7.用攪拌器在量筒中沿整個懸液深度上下攪拌大約1min，往復(fù)各30次，使懸液內(nèi)土粒分布均勻；；8.取出攪拌器，同時開動秒表，測經(jīng)0.5、1、2、5、15、30、60、120、1440min時的密度計讀數(shù)。每次測讀前10~15s左右將密度計放入量筒，讀完后即取出密度計。讀數(shù)時，注意密度計浮泡不得貼近量筒壁，密度計讀數(shù)為彎液面上緣為準(zhǔn)。讀完后測量懸液溫度，精確至0.5℃；放入或取出密度計時，應(yīng)小心輕放，不得擾動懸液。試驗步驟：9.成果整理：①小于某粒徑的試樣質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比：甲種密度計乙種密度計：試驗步驟：②試樣顆粒粒徑應(yīng)按下式計算：③繪制顆粒大小分布曲線每次讀數(shù)均應(yīng)在預(yù)定時間前10-20s，將密度計放入懸液中。保持密度計浮泡處在量筒中心，不得貼近量筒內(nèi)壁。上下晃動幅度不能過大。讀數(shù)應(yīng)以彎液面上緣為準(zhǔn)，密度計輕微晃動時取上下平均值。每次讀數(shù)后，應(yīng)取出密度計放入盛有純水的量筒中。彎液面校正和分散劑校正試驗規(guī)范規(guī)定要在水溫20℃時進(jìn)行，實(shí)際上只要在試驗時，在與試驗水溫相同的純水中進(jìn)行即可。注意事項：密度計法測讀時間不需作硬性規(guī)定，可以是任意需要的時刻。對不同性質(zhì)的細(xì)粒土，要選用不同的分散劑，才能得到正確的結(jié)果。當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量較高時，許多分散劑失效，密度計法結(jié)果不可靠。（SL237—1999）和（GB/T50123—1999）兩本規(guī)范中規(guī)定：當(dāng)細(xì)粒土中含粗粒時，取30g土，先洗篩后進(jìn)行密度計法試驗，這不易實(shí)現(xiàn)。因為：（1）洗篩后很難使水不超過1000cm3；（2）洗篩后剩下的土粒不是30g；（３）洗篩過程中不損失細(xì)粒部分也不易做到。故建議作完密度計法（或吸管法）試驗后再洗篩，這時僅要對篩上土進(jìn)行篩析法試驗即可。注意事項：

完顆粒分析試驗測定干土中各粒組含量占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。試驗?zāi)康囊埔汗芊ㄎ埽喝莘e25～30cm3；分析天平：稱量200g，精度0.001g；其它設(shè)備。

移液管法是根據(jù)各種粒徑土粒下沉距離與時間的關(guān)系來計算確定吸取懸液的時間和距離，標(biāo)準(zhǔn)采用的是固定粒徑和吸取深度來計算吸取時間。

儀器設(shè)備：

試驗步驟：1.按密度計法制備試樣、懸液、攪拌懸液。試樣土?？傎|(zhì)量10~20g；2.攪拌器取出同時記錄時間，測量懸液溫度。按公式計算粒徑小于0.5,0.