土的颗粒分析

1、实验二颗粒分析试验学 时：2学时实验性质：操作型实验一、目的要求：掌握土颗分和相对密度实验操作方法，实验数据分析与整理，利用试验数据判断土的组 成，级配性质。二、试验原理：（一）、筛析法颗粒分析试验原理：对应于粒径大于0.075mm的粗粒土，一般用筛析法分析土颗粒大小。筛析法是采用不同 孔径的分析筛，由上至下孔径自大到小叠在一起。通过筛析后，得到不同孔径筛上土质量， 进而计算出粒组含量和累积含量。（二）、比重计法颗粒分析试验原理：对应于粒径小于0.075mm的细粒土，采用比重计法。小球体在水中下沉时满足：小球 体在水中沉降的速度是恒定的；小球体沉降速率与球体直径d的平方成正比。比重计法正 是利

2、用这一原理来进行颗粒分析的。密度计是测定液体密度的仪器。它的主体是个玻璃浮泡，浮泡下端有固定的重物，使密 度计能直立地浮于液体中；浮泡上为细长的刻度杆，其上有刻度数和读数。目前，使用的有 甲种密度计和乙各密度计两种型号，本试验采用甲种密度计。甲种密度计刻度杆上的刻度单 位表示20C时每1000cm3悬液内所含土粒的质量。由于受实验室多种因素的影响，若悬液温 度不是20C时悬液的密度（或土粒质量），必须将初读数经温度校正；此外，还需进行弯液 面校正、刻度校正、分散剂校正。本试验采用斯托可斯公式来求土粒在静水中沉降速度；密度计法是通过测定土粒直沉降 速度后求相应的土粒直径，如下式所示：d = ：

3、1800、104 xL。各符号见操作步骤中说明。Gwt，已知密度的均匀悬液在静置过程中，由于不同粒径土粒的下沉速度不同，粗、细颗粒发 生分异现象。随粗颗粒不断沉至容器底部，悬液密度逐渐减小。密度计在悬液中之沉浮决定 于悬液之密度变化。密度大时浮得高，读数大；密度小时浮得低，读数小。若悬液静置一定 时间t后，将密度计放入盛有悬液的量筒中，可根据密度计刻度杆与液面指示的读数测得某 深度Ht（称有效深度）处的密度，并可按式上述公式求出下沉至Ht处的最大粒径d；同时，通 过计算即可求出Ht处单位体积悬液中直径小于d的土粒含量，以及这种土粒在全部土样中所 占的百分含量。由于悬液在静置过程中密度逐渐减小，

4、相隔一段时间测定一次读数，就可以 求出不同粒径在土中之相对含量。（三）、相对密实度试验原理：土的相对密度试验是进行土的最大于密度和最小干密度试验。最小干密度pd min （对应最 大孔隙比emax）为土样处于最松弛状态时的干密度（或孔隙比）。试验时，将烘干试样轻轻地 倒入一定容积V的容器中，装满后称出试验质量ms即可得到pd心=mjV，再计算出emax。最大干密度pd max （对应最大孔隙比emin）为土样处于最密实状态时的干密度（或孔隙比）。 试验时，将烘干试样倒入容器中，在竖向用击锤锤击，侧向水平震动，使试样达到不变的体 积V时，称出试样质量m：，即可得到最大干密度pd响=mJV，然后计

5、算出emin。三、试验方法：土的最小干密度试验宜采用漏斗法和量筒法，土的最大干密度试验采用振动锤击法。四、仪器设备：（一）、筛析法仪器设备：1.分析筛：1）粗筛，孔径为60、40、20、10、5、2mm； 2）细筛，孔径为2. 0、1. 0、0. 5、 0. 25、0. 075mm。2.天平：称量5000g，最小分度值1g；称量1000g，最小分度值0. 1g ；称 量200g，最小分度值0. 0lg。3.振筛机：筛析过程中应能上下震动。4.其他：烘箱、研钵、瓷 盘、毛刷等。（二）、比重计法仪器设备：1.密度计：甲种密度计，刻度一5C50C，最小分度值为0. 5C2.量筒：内径约60mm， 容

6、积1000mL，高约420mm，刻度01000mL，准确至10mL。3.洗筛：孔径0. 075mm。4. 洗筛漏斗：上口直径大于洗筛直径，下口直径略小于量筒内径。5.天平：称量1000g，最小分 度值0. 1g；称量200g，最小分度值0. 01g。6.搅拌器：轮径50mm，孔径3mm，杆长约450mm， 带螺旋叶。7.煮沸设备：附冷凝管装置。8.温度计：刻度050C，最小分度值0. 5C。9.其 他：秒表，锥形瓶（容积500mL）、研钵、木杵、电导率仪等。五、试验步骤：（一）、筛析法试验步骤：1按表2.1的规定称取试样质量，应准确至0. 1g，试样数量超过500g时，应准确至1g。表21取样

7、数量颗粒尺寸（mm）210204060取样数量(g)100300300100010002000200040004000以上2将试样过2mm筛，称筛上和筛下的试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的 10%时，不作细筛分析；筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗筛分析。3取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中，筛下的试样倒入依次叠好的细筛中，进行筛析。 细筛宜置于振筛机上震筛，振筛时间宜为1015min。再按由上而下的顺序将各筛取下，称 各级筛上及底盘内试样的质量，应准确至0. 1g。4筛后各级筛上和筛底上试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1%。(注：根据土的性质和工

8、程要求可适当增减不同筛径的分析筛)5小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，应按下式计算：X = mJmB dx 式中，X小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比()； mA 小于某粒径的试样质 *(g)； mB细筛分析时为所取的试样质量；粗筛分析时为试样总质量(g)； dx粒径小 于2mm的试样质量占试样总质量的百分比()。(事)翘氽K0邮愠-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曲握架卜令图2.3颗粒大小分布曲线6以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标，颗粒粒径为横坐标，在单 对数坐标上绘制颗

9、粒大小分布曲线，见图2.3o7计算级配指标：不均匀系数和曲率系数。a、不均匀系数按下式计算：匕二九/气。式中，c不均匀系数；60限制粒径，颗粒 大小分布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的60%； di0有效粒径，颗粒大小分 布曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的10%。b、曲率系数按下式计算：C = d2.G d )。式中，c曲率系数；d颗粒大小分布c 30 1060c30曲线上的某粒径，小于该粒径的土含量占总质量的30%。(二)、比重计法颗分试验步骤：1试验的试样，宜采用风干试样。2称取具有代表性风干试样200300g，过2mm筛，求出筛上试样占试样总质量的百 分比。取筛下

10、土测定试样风干含水率。3将土样拌和均匀，称取30g的风干土样作为试样，当采用天然含水量为3土样作为试 样时，按下式计算所需湿土质量：为30g的风干试样质量按下式计算：m =30(1+0.013)。04将风干试样或洗，盐后在滤纸上的试样，倒入500mL锥形瓶，注入纯水200mL，浸 泡过夜，然后置于煮沸设备上煮沸，煮沸时间宜为40min。5试验冷却后，倒入进行颗分试验用的量筒中，让烧杯中土洗净并全部倒入量筒中，加 入4%六偏磷酸钠10mL或10%的硅酸纳，再注入纯水至1000mL。6将搅拌器放入量筒中，沿悬液深度上下搅拌1min，取出搅拌器，立即开动秒表，将 密度计放入悬液中，测记0. 5、1、

11、2、5、15、30、60、120和1440min时的密度计读数。每 次读数均应在预定时间前1020s，将密度计放入悬液中。且接近读数的深度，保持密度计浮 泡处在量筒中心，不得贴近量筒内壁。7密度计读数均以弯液面上缘为准，甲种密度计应准确至0. 5。每次读数后，应取出密 度计放入盛有纯.水的量筒中，并应测定相应的悬液温度计准确至5，放入或取出密度计 时，应小心轻放，不得扰动悬液。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悬液温度校正表温度(C)校正值mT温度(C)校正值mT温度(C)校正值mT温度(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粒径计算系数K = I800 xl4F值表 (G - G ) p温度 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温度 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备注：温度单位为C,密度单位为g/cm3。8如试验完成后发现第一次读数时，下

19、沉土粒已超过中土重的15%，将筒中土过0.075mm筛，然后按筛析法进行粗粒土的颗分试验。9 小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比应按下式计算：X = C (R + m + m + n 一 C (甲种密度计)。式中X小于某粒径的试样质量百分比(%)；dmd试样干质量(g)； Cg 土粒比重校正值(查表2.1)； mT悬液温度校正值(查表2.3)； Cd 弯月面校正值；R 甲种密度计读数。 L10 试样颗粒粒径按下式计算：d = K。式中，d试样颗粒粒径(mm)；IK = ： 1800乂104 口 ，查表(2.4)； n水的动力粘滞系数(kPasx10-6)； G TC时水的比重； (G -G )p研s wT wTgp t 4C时纯水的密度(g/cm3)； L某一时间内的土粒沉降距离(cm)； t沉降时间(s)； g重力 加速度(cm / S2)。11颗粒大小分布曲线，应按筛析法中规定的步骤绘制，当密度计法和筛析法联合分析