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1、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定土的各种粒组占该土总质量的百分数， 并据此绘制颗粒大小分配曲线。比重计法适用于分析粒径小于 0.075mm 的土样，若试样中还有大于0.075mm 的粒径时，应联合使用比重计法和筛析法。(二 )试验原理比重计法是将一定质量的试样加入 4浓度的六偏磷酸钠 10mL 混合成 1000mL 悬液，并使悬液中的土粒均匀分布。此时悬液中不同大小的土粒下沉速度快慢不一。一方面可由斯笃克 (Stokes，1845) 定律计算悬液中不同大小土粒的直径， 另一方面用比重计测定其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土粒
2、在悬液中的下沉速度与其直径大小、比重和液体的动力粘滞系数有关。在时间 t 内的下沉速度 v 为：L(d sdwt )wgd2v1800104t或dkL附 4.1tk1800104(dsdwt )w g式中v 土颗粒下沉速度， cm/s； 纯水的动力粘滞系数， 10-6kPasd 土颗粒粒径， mm；g 重力加速度， 981cm/s2；ds 土粒的比重；w 4时水的密度， g/cm3；dwt 温度 T时水的比重；L 某一时间 t 内土粒的沉降距离，cm；t 土粒沉降的时间， s；k 粒径计算系数。为了简化计算，用图附 4.1 范围内所有土粒的直径都比算得的的斯笃克列线图，便可求得粒径d 值。此时
3、，悬液中在d 值小，而大于d 的土粒都下沉到比L 大的深度处。L2悬液中土粒质量的百分数附图 4.1 斯笃克列线图设 V 为悬液的体积，Ms 为该悬液内所含土体颗粒总质量。故开始时悬液单位体积内的土粒质量为M s，土粒体积为M s。由于单位体积的悬液是土粒和水所组成，则水VVw ds的体积应为 1VM s，水的质量为wt (1M s) ，故试验开始时土粒均匀分布的悬液w dsVw d s密度为：lwtM s(1dwt)Vd s式中l 试验开始时土粒均匀分布的悬液密度，g/cm3；wt 试验开始时温度为T的水的密度， g/cm3。其他符号的意义同前。现从量筒中液面下深度L 处，取一微小体积的悬液
4、进行研究。自开始下沉至t 时间，悬液内大于粒径d 的土粒，都通过此微小体积而下沉，而小于粒径d 的数量保持不变。则该微小体积内， 单位体积内小于粒径d 之土粒质量为Ms。由附式 1 2 可导得 t 时刻深V度 L 处小于粒径 d 的土粒质量的百分数为：d sV( ltwt )附 4.2d sd wt M s式中 t 时刻深度 L 处小于粒径 d 的土粒质量的百分数。lt t 时刻深度 L 处微小体积悬液密度，g/cm3；3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质量的克数， 乙种比重计刻度表示悬液比重。两种比重计是在1000mL 悬液中所含干土20时刻制的， 且土粒
5、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) 刻度及弯液面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， 其读数以弯液面顶部为准，故应进行弯液面校正。(2) 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。方法是注纯水入量筒，加分散剂使量筒中溶液达 1000mL ，拌均，恒温至 20，测记比重计读数，此读数与 20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土粒的含量以外， 还用以确定土粒的
6、实际下沉距离 (有效沉降距离 )，借以计算粒径 d。当比重计放人悬液内，液面因而升高，此时液面至比重计浮泡中心的距离，并不代表土粒的实际沉降距离。因此，必须加以校正。(4) 温度和土粒比重校正值分别查表确定。附表 4.1比重校正系数比重校正系数比重校正系数土粒比重甲种比重计乙种比重计土粒比重甲种比重计乙种比重计dsC sC sdsCsC 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.
7、780.9731.5622.601.0121.625 2.800.9691.5562.621.0071.6172.820.9651.5492.641.0021.6092.840.96l1.5432.660.9981.6032.860.9581.5382.680.9931.5952.880.9541.532(三 )仪器设备1)比重计甲种比重计：刻度单位以 20时 1000mL 悬液中所含干土质量的克数表示，刻度为-550，最小分度为 0.5。乙种比重计：刻度单位以20时悬液的比重表示，刻度为0.9951.020，最小分度为0.0002；2)量筒：容积1000mL ，内径 60mm，高度 3501
8、0mm，刻度 01000mL ；3)天平：称量1000g，感量 0.1g；称量 200g ，感量 0.01g；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土样。若土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 0.0lg，装入三角烧瓶中，注入约200mL 蒸馏水，浸泡一昼夜(对于砂性较大，易于分散的土，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 。(
9、4) 待悬液冷却后，将其注入 1000mL 的量筒内，并将烧瓶中剩留的悬液，分次用少量蒸馏水洗净倒人量筒内。 加浓度为 4%的六偏磷酸钠约 l0mL 于悬液中， 在注入蒸馏水， 使筒内悬液恰达 1000mL 。(5) 将盛有悬液的量筒，置于平稳且便于测读的平台上。将搅拌器放人量筒内，沿整个悬液深度上下搅拌约 l.0min ，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甲种比重计乙种比重计悬液温度甲种比重计乙种比重计( )温度校正值温度校正值( )温度校正值温度校正值5.0-2.2-0.001424.0+1.3+0.00086.0-2.2-0.001424.5+1.5+0.0
10、0097.0-2.2-0.001425.0+1.7+0.00108.0-2.2-0.001425.5+1.9+0.00119.0-2.1-0.001326.0+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+0.002
11、213.5-1.5-0.000930.0+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+0.002715.5-1.1-0.000732.0+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+0.0038
