颗粒大小分析.doc

附录土工试验实验四颗粒大小分析试验（一）概述试验目的是使用比重计法测左丄的0种粒组占该丄总质量的百分数，并据此绘制颗粒 大小分配曲线比重讣法适用于分析粒径小于0.075mm的上样，若试样中还有大于 0.075mm的粒径时，应联合使用比重汁法和筛析法二）试验原理比重汁法是将一泄质量的试样加入4%浓度的六偏磷酸钠10mL混合成lOOOmL悬液, 并使悬液中的土粒均匀分布此时悬液中不同大小的上粒下沉速度快慢不一一方而可由 斯笃克（Stokes, 1845）左律汁算悬液中不同大小丄粒的直径，另一方而用比重计测定苴相应 不同大小土粒质量的百分数1. 斯笃克定律根据斯笃克定律各种上粒在悬液中的下沉速度与英宜径大小、比重和液体的动力粘滞 系数有关在时间/内的下沉速度V为：t 1800 X1O4?7附4.1式中v—土颗粒下沉速度，cm/s；rj—纯水的动力粘滞系数，10^kPa-sd 丄颗粒粒径＞ mm：g——重力加速度，981cnVs2；厶——土粒的比重：A——°C时水的密度，g/cn?； dwi—温度厂C时水的比重；L—某一时间f内土粒的沉降距离，cm： /—上粒沉降的时间，S；k—粒径计算系数为了简化计算，用图附4.1的斯笃克列线图，便可求得粒径〃值。

此时，悬液中在厶 范用内所有丄粒的宜径都比算得的〃值小，而大于d的上粒都下沉到比厶大的深度处2. 悬液中上粒质量的百分数3520三】咚L6 二12 —10-■9 二8-7 二■■6 ；■■5 二L导图p-2.0F2-1?2*2二2・3九55-r 2- 6-上78 9 0 1 2 Z.2.3.3.父 二rI---lx=44u4MUIG4030<壬_>=一<三一圭壬主°CT 00806040下5 6 7 8 9 0 9--二二-一二」-二一 一- -E-一 ：：-二--一一二-一141618203035附图4.1斯笃克列线图word.设V为悬液的体积，为该悬液内所含上体颗粒总质量故开始时悬液单位体积内 的土粒质動春，土粒体积为歳由于单位体积的悬液是土粒和水所组成，则水的体积应为1-上一，水的质量为pH7（l -一 ），故试验开始时丄粒均匀分布的悬液仏M, Vpwds密度为：Pf 牛（宀）V dx式中°—试验开始时土粒均匀分布的悬液密度.g/cm3z—试验开始时温度为厂C的水的密度，g/cm3其他符号的意义同前现从量筒中液而下深度厶处，取一微小体积的悬液进行研究自开始下沉至『时间， 悬液内大于粒径d的上粒，都通过此微小体枳而下沉，而小于粒径d的数量保持不变。

则 Me（A 一 宀）该微小体积内，单位体积内小于粒径〃之上粒质量为晋Q由附式1—2可导得『时刻深 度L处小于粒径d的土粒质量的百分数为：附4.2式中p—/时刻深度厶处小于粒径〃的丄粒质量的百分数內一t时刻深度L处微小体积悬液密度，g/cmi3. 比重计读数的校正目前通常采用的比重计有甲、乙两种甲种比重计刻度表示lOOOmL悬液中所含干丄 质量的克数，乙种比重il•刻度表示悬液比重两种比重计是在20°C时刻制的，且丄粒比重 都以2.65为基准故在使用比重计时，由于使用条件的变化，需要进行如下的校正1）刻度及弯液而校正由于比重计在制造时刻度可能有误差，使用前应校正同时，比重计的刻度是以弯液 面底为准，而在使用时，由于悬液混浊，其读数以弯液而顶部为准，故应进行弯液而校正⑵分散剂校正比重计刻度是以纯水为标准的，当悬液中加入分散剂时，则比重增大，故应加以校正 方法是注纯水入量简，力II分散剂使量简中溶液达1 OOOmL,拌均，恒温至20°C,测记比重 计读数，此读数与2（rc纯水中比重计读数之差，即为分散剂校正值3） 土粒沉降距离校正比重计读数除用以求得悬液中上粒的含量以外，还用以确左上粒的实际下沉距离（有效 沉降距离），借以il•算粒径d。

当比重计放人悬液内，液面因而升髙，此时液面至比重汁浮 泡中心的距禽，并不代表上粒的实际沉降距离因此，必须加以校正4）温度和上粒比重校正值分别查表确圧附表4.1比重校正系数土粒比重必比重校正系数土粒比重/比重校正系数甲种比重计G乙种比重计甲种比重讣G乙种比重计2.501.0381.6662.700.9891.5882.521.0321.6582.720.9851.5812.541.0271.6492.740.9811.5752.561.0221.6412.?60.9771.5682.581.0171.6322.780.9731.5622.601.0121.625-2.800.9691.5562.621.0071.6172.820.9651.5492.641.0021.6092.840.9611.5432.660.9981.6032.860.9581.5382.680.9931.59S2.880.9541.532（三）仪器设备1）比重计甲种比重计：刻度单位以20°C时lOOOmL悬液中所含干上质量的克数表示，刻度为 -5-50,最小分度为0.5 o乙种比重计：刻度单位以20°C时悬液的比重表示，亥I」度为0・995~1・020,最小分度为0.0002：2） 量筒：容积 lOOOmL,内径 60mm,高度 350±10mm,刻度 0-lOOOmL；3） 天平：称S lOOOg,感fiO.lg；称量 200g,感fi O.Olg；4） 搅拌器：底板直径50mm,孔径3mm；5)其他:温度计、秒表、三角烧瓶(容积500mL)，电热器等。

四) 试验步骤(1) 比重计法应采用天然含水量的丄样若丄样在分析前无法保持其天然含水量，则允 许用风干或烘干土样进行分析2) 称取小于0.075mm的烘干试样30g,称量准确至O.Olg,装入三角烧瓶中，注入约 200mL蒸馀水，浸泡一昼夜(对于砂性较大，易于分散的上，可适当减少浸泡时间)3) 加入分散剂，将三角烧瓶稍加摇荡后，放在电热器上煮沸40min.(4) 待悬液冷却后，将其注入lOOOmL的量简内，并将烧瓶中剩留的悬液，分次用少量 蒸锚水洗净倒人虽简内加浓度为4%的六偏磷酸钠约10mL于悬液中，在注入蒸懈水，使 筒内悬液恰达lOOOmL.(5) 将盛有悬液的量筒，置于平稳且便于测读的平台上将搅拌器放人疑筒内，沿整个 悬液深度上下搅拌约l.Omin,往复各30次，使悬液彻底拌匀附表4.2温度校正值悬液温度(°C)甲种比重计温度校正值乙种比重计溟度校正值悬液温度CC)甲种比重计 温度校正值乙种比重计富度校正值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+0.0010&0-2.2-0.001425.5+ 1.9+0.00119.021-0.001326.0+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+0.001611.5-1.8-0.00112&0+2.9+0.001812.0-1.8-0.00112&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+0.002514.5-1.3-0.000831.0+4.2+0.002615.0-1.2-0.000831.5+4.4+0.002715.5-0.000732.0+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・0」-0.000136.0+6.5+0.004220.00.00.000036.5+6.7+0.004320.5+0」+0.000137.0+7.0+0.004521 0+0.3+0.000237.5+7.3+0.004721.5+0.5+0.00033&0+7.6+0.004822.0+0.6+0.00043&5+7.9+0.005022.5+0.8+0.000539.0+&2+0.005223.0+0.9+0.000639.5+&5+0.005323.5+ 1.1+0.000740.0+&8+0.0055(6) 取岀搅拌器，同时开动秒表。

测记经过1、5、15、30、60、120、240和1440min 时的比重计读数根据试样情况或实际需要，可增加比重汁读数或缩短最后一次读数的时 间每次读数均应在预左时间前10〜20s,将比重计小心地放人悬液中接近读数的深度， 以免比重计上下跳动比重讣浮泡应保持在量筒中心位置，不得偏近筒壁7) 比重计读数均以弯液而上缘为准甲种比重计应准确读至1,估读至0.1：乙种比 重计应准确读至0.001,估读至0.0001 o(8) 每次读数完毕，立即取岀比重计，将其放人盛有淸水的量筒中同时测定各相应的 悬液温度，准确至0・5°C五) 计算及记录1、小于某粒径上粒含量占干上总质量的百分数按下式计算: 甲种比重计p = —Cc(R + R.-Rd) 叫附4.3式中 干土质量,g;比重校正系数,2.65 久 206 上粒的密度，g/cm*：02 20 °C时水的密度，g/ci2:R——甲种比重计读数；Rt——温度校正值；Rd分散剂校正值。