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1、土的颗粒分析试验作业指导书一、试验目的和方法土是由大小不同，形状各异的颗粒组成的集合体，为研究土的颗粒组成，将工程性质相近的颗粒归并为一类，称为粒组。将土按颗粒大小分成不同粒组的过程，称为颗粒分析试验。根据颗粒组成进行分类，可粗略地判定土的透水性，可塑性，收缩及膨胀等物理性质。颗粒大小分析试验的结果是级配曲线。在颗粒级配曲线上，可以找到颗粒含量小于10%,30%,60%粒径分别为d10, d30, d60。d10称为有效粒径，对砂性土而言，d10越小，它的透水性越低；黏性土的d10越小，土的可塑性越高，且膨胀性显著。d60为控制粒径。这三个指标组成粗粒土的级配指标。不均匀系数曲率系数不均匀系数
2、Cu越小，级配曲线越陡，表明土颗粒越均匀，反之，则说明土颗粒组成越不均匀；曲率系数CC反映土颗粒分布范围。根据工程经验，当Cu5时，属级配均匀的土，Cu 5时，属级配不均匀的土。当CC=13时属级配良好，否则，是级配不良的。根据此来判定级配的优劣情况。目前，颗粒分析的主要方法有：(1)筛析法适用于粒径0.07560mm的土。(2)密度计法或移液管法适用于粒径小于0.075mm的土。当土中含有粒径大于和小于0.075mm的颗粒，各超过10时，应联合筛析法和密度计法或移液管法。二、筛析法筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，将大小颗粒按筛的孔径逐级加以分组，分别计算出各粒组质量占总质量的百分比，从
3、而分析土的颗粒级配情况。1试验所需主要仪器设备(1)粗细筛各一套：粗筛，筛孔直径为分别为60mm,40mm,20mm,1Omm,5mm,2mm；细孔筛筛孔直径分别为2.Omm,1.Omm,0.5mm,0.25mm,0.75mm。(2)天平：称量5000g，分度值1g。称量l000g，分度值0.1g，称量200g，分度值0.01g。(3)振筛机。(4)其他：烘箱，瓷盘、研钵等。2试验要点(1)将土样风干，碾散，拌匀，用四分法按表9-3取代表性试样。(2)将试样先过2mm筛，分别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
4、粗筛分析。表9-3 筛析法取样数量土粒粒径（mm)210204060取样数量（g)100300300100010002000200040004000以上(3)将2mm筛上和筛下的试样，分别倒入依次叠好的粗筛和细筛的最上层，分别进行筛析。筛后依次称各筛上留下的试样质量。各级筛上及底盘内试样质量总和与试验前试样质量的差值，不得大于试样总质量的1%。(4)对含有钻土粒的砂性土，应先将试样在水容器内加水搅拌，使试样充分浸润，粗细粒分离后过2mm筛。筛上试样烘干后称其质量后进行粗筛分析。筛下试样悬液用带橡皮头的研柞研磨后过0.075mm筛，将筛上试样烘干称其质量后进行细筛分析。(5)如粒径小于0.075
5、mm试样质量大于试样总质量的10时，则应将这部分细颗粒用密度计法或移液管法测定其小于0.075mm的颗粒组成。(6)按公式(9-29)计算小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比。 9-29式中：X：小于某粒径的试样质量占总质量的百分比（%）； mA：小于某粒径的试样质量（g）； mB：细粒分析师为所取试样质量，粗粒分析时为总质量（g）； dx：粒径小于2mm的度样质量占总质量的百分比（%），计算粒料各级所在质量百分比时，取100%。(7)绘制颗粒级配曲线：在单对数坐标纸上，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，颗粒粒径为横坐标绘制颗粒大小分布曲线。三、密度计法密度计法是根据司笃
6、克斯定律测定的。利用土壤密度计通过测量不同深度处悬液的密度和土粒沉降的距离来计算不同粒径所占的百分比。1试验所用的主要仪器设备(1)密度计：甲种-刻度为-550，分度值为0.5。刻度值表示在20时1000ml悬液内所含干土质量；乙种-刻度为0.9951.020，分度值为0.002。刻度值表示20时悬液的密度。(2)量筒：容积1000ml，刻度01000ml，分度值为10ml。(3)细筛和洗筛(孔径0.075mm)。(4)天平：称量1000g，分度值0.1g，称量200g，分度值0.01g。(5)其他：搅拌器、温度计、煮沸设备、秒表、锥形瓶等。2试验要点(1)取相当于30g干土质量的风干土或天然
7、湿度的土倒入三角烧瓶中，加纯水约200mL，浸泡过夜，然后置于煮沸设备上煮沸40min。(2)将煮沸冷却的悬液过0.075mm洗筛。取筛上试样烘干，称量、进行细筛分析，并计算各级颗粒占试样总质量的百分比；将筛下悬液全部倒入量筒，加入4六偏磷酸钠1000mL，再加入纯水至1000mL。(3)用搅拌器在悬液中上下搅拌1min，取出搅拌器，立即开动秒表，将密度计放人悬液中，测计0.5,1,5,30,120,1440min时的密度计读数，同时测定每次读数时的悬液温度。密度计读数以悬液面上缘为准，甲种密度计准确至0.5，乙种密度计准确至0.0002。(4)按公式(9-30)或(9-31)计算小于某粒径试
8、样质量占试样总质量的百分比：1)甲种密度计： 9-30式中：X：小于某粒径的试样质量百分比（%），计算至0.1%； md：试样干质量（g）； Cs：颗粒密度校正值； mT：悬液温度校正值； CD：分散剂校正值； n：弯液面校正值； R：甲种密度计读数。2）乙种密度计： 9-31式中：Vx：悬液体积（=1000ml）； ：颗粒密度校正值； ：悬液温度校正值； ：分散剂校正值； n：弯液面校正值； R：乙种密度计读数； ：20纯水的密度（=0.998232g/cm3）。（5）按式（9-32）计算试样颗粒粒径： 9-32式中：d：土粒粒径（mm），计算至0.001mm； ：水的动力学黏度（=10-6
9、kPa.s）; ：颗粒密度（g/cm3）; :T时的水密度（g/cm3）; :4时的水密度（g/cm3）; L：某一时间内土粒沉降距离（mm）； t：沉降时间（s）。(6)颗粒级配曲线绘制同筛析法。四、移液管法移液管法也是根据司笃克定律的原理计算出某种粒径的颗粒自液面下沉到一定深度所需的时间，在此预计的时间内用移液管自该深度处取出固定体积的悬液。烘干悬液中水分，然后称干土质量，从而可计算出该粒径土粒的百分比。1试验所需主要仪器设备(1)移液管：容积25mL；(2)烧杯：容积50mL,(3)天平：称量200g，分度值0.001g。(4)其他：与密度计法相同。2试验要点(1)制备土的悬液同密度计法
10、。(2)将装置悬液的量筒置于恒温水槽中至悬液温度稳定，测定悬液温度。并按公式(9-32)计算粒径小于0.05,0.01,0.005,0.002mm和其他所需粒径下沉一定深度需要静置的时间(或从相应土工试验规程中查土粒沉降时间表)。(3)用搅拌器在悬液中上下搅拌1 min，取出搅拌器并开动秒表，按计算的不同时间在悬液面下1cm深处用移液管取出25mL悬液，移人烧杯内蒸发、烘干，称干试样质量。(4)按公式(9-33)计算小于某粒径的试样质量占总质量的百分比X： 9-33式中：Vx：悬液总体积（=1000ml）； V：吸取的悬液体积（=25ml）； mx：吸取25ml悬液中试样干质量（g）； md：干试样质量（g）。(5)绘制颗粒级配曲线的方法与筛析法相同。