《土力学》试验三比重试验.docx

试验三、比重试验 概述 土的比重 是指土粒在温度105～110℃下烘至恒重时的质量与土粒同体积4℃ 土的比重是土的基本物理性质之一，是计算孔隙比、孔隙量、饱和度等的重要依据，也是评价土类的主要指标。土的比重主要取决于土的矿物成分，不同土类的比重变化幅度不大，在有经验的地区可按经验值选用，对于一般而言，其砂土比重约为2.65～2.69， 砂质粉土比重约为2.70，粘质粉土比重约为2.71，粉质粘土比重约为2.72～2.73，粘土比重约为2.74～2.76。 二、试验方法及原理 根据土粒粒径的不同，土的比重试验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法。对于粒径小于5mm的土，采用比重瓶法进行，其中对于排除土中空气可用煮沸法和真空抽气法；对于粒径大于等于5mm的土，且其中粒径大于20mm颗粒小于10%时，采用浮称法进行；对于粒径大于等于5mm的土，但其中粒径大于20mm颗粒大于10%时，采用虹吸筒法进行；当土中同时含有粒径小于5mm和粒径大于等于5mm的土粒时，粒径小于5mm的部分用比重瓶法测定，粒径大于等于5mm的部分则用浮称法或虹吸筒法测定，并取其加权平均值作为土的比重。 比重瓶法 比重瓶法，其基本原理就是由称好质量的干土放入盛满水的比重瓶的前后质量差异，来计算出土粒的体积，从而进一步计算出土粒比重。 仪器设备 容积100ml或50ml的比重瓶，有长颈和短颈两种形式； 称量200g、最小分度值0.001g的天平； 恒温水槽，准确度为+1℃ 能调节温度的砂浴； 真空抽气设备，包括真空抽气机、真空抽气缸、测压的水银柱或真空负压表； 刻度0～50℃、最小分度值0.5℃ 孔径2mm及5mm的筛； 烘箱、牛角匙、蒸发皿、玻璃漏斗、滴管、洗瓶、纯水、中性游人液体(如煤油)等。 操作步骤 比重瓶校准 将比重瓶洗净、烘干，置于干燥器内，冷却至室温后，称比重瓶质量，精确至0.001g，比重瓶质量需称量两次，两次的差值不得大于0.002g，并取其算术平均值。 将纯水煮沸，冷却至室温后注入比重瓶内，当用长颈比重瓶时，应将纯水注到刻度处为止；当用短颈比重瓶时，则应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水从瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。 调节恒温水槽温度至5℃或10℃，然后将比重瓶放入恒温水槽内，待瓶内水温稳定后，将比重瓶取出，擦干瓶外壁，称瓶、水总质量，准确至 以5℃温度的级差，调节恒温水槽的水温，然后逐级测定不同温度下的比重瓶、水总质量，直至达到本地区最高自然气温为止。每个温度均应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.002g 记录不同温度下的比重瓶、水总质量，见表3-1，并以瓶、水总质量为横坐标，温度为纵坐标，绘制瓶、水总质量与温度的关系曲线，见图2-1。 表3-1 比重瓶校准记录表 瓶 号： 校准者： 瓶 重： 校准日期： 校准者： 温度 ℃ 瓶、水总质量 (g) 平均瓶、水总质量 (g) 比重测定 ①将烘干土过5mm筛，然后15g，用玻 璃漏斗装入预先洗净和烘干的100ml比重瓶 内，若用50ml的比重瓶则取试样10 g，称 试样和瓶的总质量，准确至0.001 g。 ②了排队土中的气体，将纯水注入已装有 干 土的比重瓶中至一半处，摇动比重瓶，然 后将瓶放在砂浴上煮沸，煮沸时间自胰液沸腾 时算起，砂及砂质粉土不应少于30min，粘土及 粘质粉土不应少于1h，以使土粒分散。悬液沸 腾后应调节砂浴温度，以避免瓶中悬液溢出瓶外。 图3-1 比重瓶校准曲线 ③对于砂土，宜采用真空抽气法排气，把注入纯水的比重瓶瓶塞拿去，放在真空干部器内用真空泵抽气，抽气时真空表读数应接近1大气压，并经常摇动比重瓶，抽气时间不应小于1h，直至土样内的气泡排净为止。 ④对于含有可溶盐、有机质和亲水胶体的土必须用中性液体(如煤油)代替纯水，并采用真空抽气法排所。 ⑤将纯水煮沸，冷却至室温后注入比重瓶内，当用长颈比重瓶时，应将纯水注到刻度处为止；当用短颈比重瓶时，则应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余的水会从瓶塞毛细管中溢出使瓶内无气泡。 ⑥将比重瓶置于恒温水槽内，待瓶内水温稳定，且瓶内上部悬液澄清，然后取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g。称量后应立刻测出瓶内水的温度，准确至0.5℃ 　⑦根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得瓶、水总质量。 3.成果整理 用纯水测定量，按式(3-1)计算比重： 式中 Gs——土的比重； mbs——