1、附錄 土 工試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四顆粒大小分析試驗(yàn)(一)概述試驗(yàn)?zāi)康氖鞘褂帽戎赜?jì)法測定土的各種粒組占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，并據(jù)此繪制顆粒大小分配曲線。比重計(jì)法適用于分析粒徑小于0.075mm的土樣，若試樣中還有大于0.075mm的粒徑時(shí)，應(yīng)聯(lián)合使用比重計(jì)法和篩析法。(二)試驗(yàn)原理比重計(jì)法是將一定質(zhì)量的試樣加入4%濃度的六偏磷酸鈉 10ml混合成1000ml懸液，并使懸液中的土粒均勻分布。此時(shí)懸液中不同大小的土粒下沉速度快慢不一。一方面可由 斯篤克(stokes, 1845)定律計(jì)算懸液中不同大小土粒的直徑，另一方面用比重計(jì)測定其相應(yīng)不同大小土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。1.斯篤克定律根據(jù)斯篤克定律各種土粒在懸液中的下沉

2、速度與其直徑大小、比重和液體的動(dòng)力粘滯 系數(shù)有關(guān)。在時(shí)間t內(nèi)的下沉速度v為：l(ds dwt) w ,2v - - gdt1800 10或d k jl附 4.1tk 1800 104(ds dwt ) wg 式中 v±顆粒下沉速度，cm/s;純水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，10-6kpa sd±顆粒粒徑， mm;g重力加速度，981cm/s2；ds土粒的比重；w4 c時(shí)水的密度，g/cm3;dwt溫度tc時(shí)水的比重；l 某一時(shí)間t內(nèi)土粒的沉降距離，cm；t土粒沉降的時(shí)間，s;k粒徑計(jì)算系數(shù)。為了簡化計(jì)算，用圖附 4.1的斯篤克列線圖，便可求得粒徑d值。此時(shí)，懸液中在 l范圍內(nèi)所有土粒的

3、直徑都比算得的d值小，而大于d的土粒都下沉到比 l大的深度處。2 .懸液中土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)3 & 7 s 3 5 7 9 3 s 7 y 3 5 7 9 3 5 7sl i，二-二x-r!l二一二 二二三享-i.j土r主<3.*-f二二二.-itl; 一二二.-二一二2 1 6 # 1 2 $ 6 8 m 2 4 5 8-1 2 4 *-8 1 24-600.0,00.1. &0 a14u3 3av o-+二，一-t-z+-二二-r 二 j 二= _=/!.二一二一二 一 h 二-二二二74 5 6 7h9 3 4 5月 7sb 2境 a 出匚 4m4,uuplt=r=-

4、e- -l:-th£-.-e，l".>"二-=t-e-je-tg,附圖4.1斯篤克列線圖設(shè)v為懸液的體積，ms為該懸液內(nèi)所含土體顆粒總質(zhì)量。故開始時(shí)懸液單位體積內(nèi)的土粒質(zhì)量為 m-a , 土粒體積為vmsowds由于單位體積的懸液是土粒和水所組成，則水的體積應(yīng)為1 ms ,水的質(zhì)量為v wdswt (1),故試驗(yàn)開始時(shí)土粒均勻分布的懸液v wds密度為:wtms(1dwt ds式中i試驗(yàn)開始時(shí)土粒均勻分布的懸液密度，g/cm3；wt試驗(yàn)開始時(shí)溫度為 tc的水的密度，g/cm3。其他符號的意義同前。現(xiàn)從量筒中液面下深度 l處，取一微小體積的懸液進(jìn)行研究。自開始

5、下沉至t時(shí)間，懸液內(nèi)大于粒徑d的土粒，都通過此微小體積而下沉，而小于粒徑d的數(shù)量保持不變。則該微小體積內(nèi)，單位體積內(nèi)小于粒徑 d之土粒質(zhì)量為 ms 。由附式1 2可導(dǎo)得t時(shí)刻深v度l處小于粒徑d的土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為：dsds dwt ms( itwt )附4.2式中一一t時(shí)刻深度l處小于粒徑d的土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。it1時(shí)刻深度l處微小體積懸液密度，g/cm3；3 .比重計(jì)讀數(shù)的校正目前通常采用的比重計(jì)有甲、乙兩種。甲種比重計(jì)刻度表示1000ml懸液中所含干土質(zhì)量的克數(shù)，乙種比重計(jì)刻度表示懸液比重。 兩種比重計(jì)是在 20c時(shí)刻制的，且土粒比重 都以2.65為基準(zhǔn)。故在使用比重計(jì)時(shí)，由于使用條件的

6、變化，需要進(jìn)行如下的校正。(1)刻度及彎液面校正由于比重計(jì)在制造時(shí)刻度可能有誤差，使用前應(yīng)校正。同時(shí)，比重計(jì)的刻度是以彎液 面底為準(zhǔn)，而在使用時(shí)，由于懸液混濁，其讀數(shù)以彎液面頂部為準(zhǔn)，故應(yīng)進(jìn)行彎液面校正。(2)分散劑校正比重計(jì)刻度是以純水為標(biāo)準(zhǔn)的， 當(dāng)懸液中加入分散劑時(shí)， 則比重增大，故應(yīng)加以校正。 方法是注純水入量筒，加分散劑使量筒中溶液達(dá)1000ml,拌均，恒溫至 20c,測記比重計(jì)讀數(shù)，此讀數(shù)與 20c純水中比重計(jì)讀數(shù)之差，即為分散劑校正值。(3) 土粒沉降距離校正比重計(jì)讀數(shù)除用以求得懸液中土粒的含量以外，還用以確定土粒的實(shí)際下沉距離 (有效沉降距離)，借以計(jì)算粒徑do當(dāng)比重計(jì)放人懸液內(nèi)

7、，液面因而升高，此時(shí)液面至比重計(jì)浮泡中心的距離，并不代表土粒的實(shí)際沉降距離。因此，必須加以校正。（4）溫度和土粒比重校正值分別查表確定。附表4.1比重校正系數(shù)土粒比重ds比重校正系數(shù)土粒比重ds比重校正系數(shù)甲種比重計(jì)cs乙種比重計(jì)c s甲種比重計(jì)cs乙種比重計(jì)c s2.501.0381.6662.700.9891.5882.521.0321.6582.720.9851.5812.541.0271.6492.740.9811.5752.561.0221.64l2.?60.9771.5682.581.0171.6322.780.9731.5622.601.0121.625 2.800.9691.5

8、562.621.0071.6172.820.9651.5492.641.0021.6092.840.96l1.5432.660.9981.6032.860.9581.5382.680.9931.5952.880.9541.532（三）儀器設(shè)備1）比重計(jì)甲種比重計(jì)：刻度單位以20c時(shí)1000ml懸液中所含干土質(zhì)量的克數(shù)表示，刻度為-550,最小分度為0.5。乙種比重計(jì)：刻度單位以20c時(shí)懸液的比重表示，刻度為 0.9951.020,最小分度為0.0002;2）量筒：容積 1000ml,內(nèi)徑 60mm,高度 350 10mm,刻度 01000ml;3）天平：稱量1000g,感量0.1g;稱量200

9、g,感量0.01g;4）攪拌器：底板直徑 50mm ,孔徑3mm；5）其他：溫度計(jì)、秒表、三角燒瓶（容積500ml）,電熱器等。（四）試驗(yàn)步驟（1）比重計(jì)法應(yīng)采用天然含水量的土樣。若土樣在分析前無法保持其天然含水量，則允許用風(fēng)干或烘干土樣進(jìn)行分析。（2）稱取小于0.075mm的烘干試樣30g,稱量準(zhǔn)確至0.0lg ,裝入三角燒瓶中，注入約 200ml蒸儲(chǔ)水，浸泡一晝夜（對于砂性較大，易于分散的土，可適當(dāng)減少浸泡時(shí)間）。（3）加入分散劑，將三角燒瓶稍加搖蕩后，放在電熱器上煮沸40min。（4）待懸液冷卻后，將其注入 1000ml的量筒內(nèi)，并將燒瓶中剩留的懸液，分次用少量蒸儲(chǔ)水洗凈倒人量筒內(nèi)。加濃

10、度為4%的六偏磷酸鈉約10ml于懸液中，在注入蒸儲(chǔ)水，使筒內(nèi)懸液恰達(dá)1000ml o（5）將盛有懸液的量筒，置于平穩(wěn)且便于測讀的平臺(tái)上。將攪拌器放人量筒內(nèi)，沿整個(gè) 懸液深度上下攪拌約1.0min,往復(fù)各30次，使懸液徹底拌勻。附表4.2溫度校正值懸液溫度(c)甲種比重計(jì) 溫度校正值乙種比重計(jì) 溫度校正值懸液溫度(c)甲種比重計(jì) 溫度校正值乙種比重計(jì) 溫度校正值5.0-2.2-0.001424.0+1.3+0.00086.0-2.2-0.001424.5+1.5+0.00097.0-2.2-0.001425.0+1.7+0.00108.0-2.2-0.001425.5+1.9+0.00119.0

11、-2.1-0.001326.0+2.1+0.001310.0-2.0-0.001226.5+2.3+0.001410.5-1.9-0.001227.0+2.5+0.001511.0-1.9-0.001227.5+2.6+0.001611.5-1.8-0.001128.0+2.9+0.001812.0-1.8-0.001128.5+3.1+0.001912.5-1.7-0.001029.0+3.3+0.002113.0-1.6-0.001029.5牛3.5+0.002213.5-1.5-0.000930.0+3.7+0.002314.0-1.4-0.000930.5+3.9+0.002514.5

12、-1.3-0.000831.0+4.2+0.002615.0-1.2-0.000831.5+4.4+0.002715.5-1.1-0.000732.0+4.6+0.002916.0-1.0-0.000632.5+4.8+0.003016.5-0.9-0.000633.0+5.0+0.003217.0-0.8-0.000533.5+5.3+0.003417.5-0.7-0.000434.0+5.5+0.003518.0-0.5-0.000334.5+5.8+0.003718.5-0.4-0.000335.0+6.0+0.003819.0-0.3-0.000235.5+6.2+0.004019.5

13、-0.1-0.000136.0+6.5+0.004220.00.00.000036.5+6.7+0.004320.5+0.1+0.000137.0+7.0+0.004521 0+0.3+0.000237.5+7.3+0.004721.5+0.5+0.000338.0+7.6+0.004822.0+0.6+0.000438.5+7.9+0.005022.5+0.8+0.000539.0+8.2+0.005223.0+0.9+0.000639.5+8.5+0.005323.5+1.1+0.000740.0+8.8+0.0055(6)取出攪拌器，同時(shí)開動(dòng)秒表。測記經(jīng)過1、5、15、30、60、120

14、、240和1440min時(shí)的比重計(jì)讀數(shù)。根據(jù)試樣情況或?qū)嶋H需要，可增加比重計(jì)讀數(shù)或縮短最后一次讀數(shù)的時(shí)間。每次讀數(shù)均應(yīng)在預(yù)定時(shí)間前1020s,將比重計(jì)小心地放人懸液中接近讀數(shù)的深度，以免比重計(jì)上下跳動(dòng)。比重計(jì)浮泡應(yīng)保持在量筒中心位置，不得偏近筒壁。(7)比重計(jì)讀數(shù)均以彎液面上緣為準(zhǔn)。甲種比重計(jì)應(yīng)準(zhǔn)確讀至1,估讀至0.1;乙種比重計(jì)應(yīng)準(zhǔn)確讀至 0.001,估讀至0.0001。(8)每次讀數(shù)完畢，立即取出比重計(jì)，將其放人盛有清水的量筒中。同時(shí)測定各相應(yīng)的懸液溫度，準(zhǔn)確至 0.5 c。(五)計(jì)算及記錄1、小于某粒徑土粒含量占干土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算：甲種比重計(jì)附4.3100 -cg(r rt rd)ms式中ms干土質(zhì)量，g；cs比重校正系數(shù)，css w202.65w202.65s土粒的密度，g/cm3；w20 20 c時(shí)水的密度，g/cm3;r甲種比重計(jì)讀數(shù)；rt溫度校正值；rd分散劑校正值。乙種比重計(jì)100v八一cs( r 1) rtrd w20附 4.4ms式中v懸液體積，cm3;cs比重校正系數(shù)，cs ss w20r乙種比重計(jì)讀數(shù)；r t溫度校正值；r d分散劑校正值。2、土粒粒徑按式計(jì)算。3、用小于某粒徑