文档介绍：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。,,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。
根据斯笃克定律各种土粒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:
或
式中 v——土颗粒下沉速度,cm/s;
h——纯水的动力粘滞系数,10-6kPa·s
d——土颗粒粒径,mm;
g——重力加速度,981cm/s2;
ds——土粒的比重;
rw——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,,便可求得粒径d值。此时,悬液中在L范围内所有土粒的直径都比算得的d值小,而大于d的土粒都下沉到比L大的深度处。
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,土粒体积为。由于单位体积的悬液是土粒和水所组成,则水的体积应为,水的质量为,故试验开始时土粒均匀分布的悬液密度为:
式中 rl——试验开始时土粒均匀分布的悬液密度,g/cm3;
rwt——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。由附式1—2可导得t时刻深度L处小于粒径d的土粒质量的百分数为:
式中 r——t时刻深度L处小于粒径d的土粒质量的百分数。
rlt——t时刻深度L处微小体积悬液密度,g/cm3;
目前通常采用的比重计有甲、乙两种。甲种比重计刻度表示1000mL悬液中所含干土质量的克数,乙种比重计刻度表示悬液比重。两种比重计是在20℃时刻制的,。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