实验一土壤颗粒组成的测定-简易比重计法

11s11s1实验一壤颗粒组成的测——简易比计法一、方原分散的土粒在静水中由于重力作用而沉降，沉降的速度依土粒粒径的大小而有所差异，分散后的土壤悬浊液<0.05mm粒径可根据Stokes定，利用静水沉降方法测定土壤各粒级的含量。Stoke’s定：

2vg2(9

sw

式中：

—土粒沉降速度cms

1

r

—土粒半径cm

—重力加速(981cms

2；—土粒比重（2.65；—的密度gcm3；—的粘带系数cm.。w该定律是细小的球形（实际土粒不是球形）颗粒在一定密度和粘滞度的流体中，在重力作用下作匀速沉降运动，其沉降速度与颗粒半径平方成比。水中每一颗粒都受重力Fg和方向相反的浮力F之合理所支配，AFmg，ggsA式中：m—粒质量；—颗粒体积；—力加速度；

颗粒密度；

w

水密度。驱使球形颗粒的向下运动的合力F应该是：合F＝F(合g

4)3

3

(

)gsw沉降的球形颗粒在水中下降时还会受到与重力相反的粘滞阻力

F阻

的作用，G.G.Stoke指出粘滞阻力

F阻

等于：F6阻式中：为水的粘滞系数﹒），r－为颗粒的半径（cm，v－为颗粒在水中的沉降速度（cms）当颗粒作匀速运动时使粒下运动的重力与浮力之合力应与粘滞阻力数值相等向相反：

F

3－5因此有：43

3()g6w

3－62g2(9

)/w

3－7或：

r

92(

v

w

)

3－8由于颗粒作匀速下降运动，颗粒在t时间内下深度为

，则

ht

带入3-7式中，则：t

2(

9)r

3－9根据3-9公可制成土壤颗粒分析吸取悬液时间t和度h表便于分析操作。应用Stoke's定律有不少假设条件事实上有些是达不到的，但有几个假条件是实验必须注意的：①颗粒必须比液体（水）分子大得多，否则颗粒在沉降时会受布朗运动的影响而改变沉降的路径；颗粒太大下沉时不可能是恒速运动，容易引起湍流，故颗粒粒径不应过大。按Stokes公计算的各颗粒粒径范围应为0.050.001mm。②颗粒必须是光滑的、非弹性的球型，虽然不是球形，但是充分分散的土粒可以近似视为球形。③悬液的密度应当是使颗粒在液体中自由沉降彼互不影响以一般土壤悬液的密度以％为宜能％因此测定时粘壤一般称1015g砂称1530g土配制成1000mL悬浊液。测定悬浊液中的各级土粒含量的方法有吸管法和比重计法。具体提取各级细粒的方法，主要于1000mL量中进行提取，吸管法是在量筒中的一定深度，按Stokes公计的各粒径所需时间提取土粒悬浊液，烘干后称重，再计算小于相应粒径的累积量两测定的积量相减即某一粒径范围的土粒量土比重（鲍氏比重计测各粒级含量根据律计算出的各粒级沉降一定深度所需要的时间，放入比重计进行快速测量，但其精度远不及吸管法。二仪药1．器：甲比重计、沉降筒、搅拌棒、天平、漏斗、温度计、电热板、三角瓶、洗

瓶、带秒针时钟。2．散剂氢化钠（用于酸性土壤）草钠（用于中性土壤）焦磷酸钠用于碱性土壤。三操步１称土用百分之一天平称过20号的样50~100g如果质地越偏砂则称样量越大），供分散处理用。２分土将称好的土样放在500ml三瓶中，加入选定的分散剂20ml后再用蒸水冲至200~300ml。匀静置两小时，并每隔15分左右摇动一次（因时间问题，试验中不做这一步了）。盖上小漏斗，然后放在电热板上加热煮沸。在未煮沸前应经常摇动三角瓶，以防土粒沉积粘附瓶底结成硬块烧焦而影响分散可能因冷热不均而发生破裂煮沸后保持沸腾60min（因时间问题，试验中需沸腾10min可）。3.备液将冷却的三角瓶中悬液全部进入沉降筒，用蒸馏水定容到1000ml放置于温差变化小的室内平稳桌面上，避免阳光直射，并准备比重计、秒表、温度(±0.1℃)、记录纸等。４测悬比用搅拌棒搅动悬液1min测定液温，记录开始时间（以搅拌棒离开液面的那一时刻记为第0s，按表1中列温度、时间和粒径的关系，根据当时的液温和待测的粒级最大直径值，查表选测比重计读数的时间。提前30钟，将比重计轻轻地、垂直地插入悬液中，放在沉降筒的中心位置，并略为扶住其玻璃杆，使它不上下左右晃动基本稳定为止，到了选定的时间即测记比重计读数。立即取出比重计，洗去土粒，以备下次使用，并测量悬液温度数必要的校正计算后表直径小于所选定的毫米数的颗粒累积含量。按照上述步骤，就可分别测出0.05、0.01、0.005、0.001mm各级土粒的比重计读数。四结计小于某粒径土粒含量（%

校正后读数烘干土样重

100烘土重计数-温度校值-散校正值/L

量m1000将相邻两粒径的土粒累积百分数值相减，即为该两粒径范围内的粒级百分含量。五讨实验中一些需要注意的问题，误差的来源讨论等。

附1甲鲍比重温校表温度/℃6.0~8.59.0~8.510.0~10.511.011.5~12.012.513.013.514.0~14.515.015.516.0

校正值—2.2—2.1—2.0—1.9—1.8—1.7—1.6—1.5—1.4—1.2—1.1—1.0

温度/℃16.517.017.518.018.519.019.520.020.521.021.522.0

校正值—0.9—0.8—0.7—0.5—0.4—0.3—0.10+0.15+0.3+0.45+0.6

温度/22.523.023.524.024.525.025.526.026.527.027.528.0

校正值+0.8+0.9+1.1+1.3+1.5+1.7+1.9+2.1+2.2+2.5+2.6+2.9

温度/℃28.529.029.530.030.531.031.532.032.533.033.534.0

校正值+3.1+3.3+3.5+3.7+3.8+4.0+4.2+4.6+4.9+5.2+5.5+5.8附小于粒土下所要时间温度

<0.05mm

<0.01mm

<0.005mm

<0.001mm/℃

h

分

秒

h

分

秒

h

分

秒

h

分

秒456789101112131415161718192021222324252627

1111111111111111

323025232018181512101086525056555454535150

434240383736353433323130292827272626252424232322

255250250245240230225225220215215215252255255150150150145145140135130

4