《土力学》试验五颗粒分析试验.docx

试验五：颗粒分析试验 概述 天然土都是由大小不同的颗粒所组成的，土粒的粒径从粗到细逐渐变化时，土的性质也随之相应地发生变化，在工程上把粒径大小相近的土粒，按适当的粒径范围归并为一组，称为粒组，各个粒组随着径粒分界尺寸的不同而呈现出一定质的变化。土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒问题的百分数)来表示，称为土的颗粒级配。 颗粒分析试验就是测定土中各种粒组所占该土的百分数的试验，可分为筛析法和沉降分析法，其中沉降分析法又有密度计法(比重计法)和移液管法等。对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛分析的方法来测定，而对于料径小于0.075mm的土粒则用沉降分析方法(密度计法或移液管法)来测定。 土的颗粒组成在一定程度上反映了土的某些性质，因此工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，而细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。土的颗粒组成还可概略判断土的工程性质以及供建材选料之用。 二、筛析法 筛析法就是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。筛析法是测定土的颗粒组成最简单的一种试验方法，适用于粒径大于0.075 mm的土。 仪器设备 分析筛 圆孔粗筛，孔径为60 mm，40 mm，20 mm，10 mm，5mm和2mm。 圆孔细筛，孔径为2mm，1mm，0.5mm，0.25mm，和0.075mm。 称量5000g、最小分度值1g的天平；称量1000g、最小分度值0.1g；称量200g、最小分度值0.01g的天平。 振筛机，筛析过程中应能上下震动、水平转动。 烘箱、量筒、漏斗、研钵、瓷盘、毛刷、匙等。 操作步骤 先用风干法制样，然后从风干松散的土样中，按表5-1称取有代表性的试样，称量应准确至0.1g，当试样质量超过500g时，称量应准确至1g。 表5-1 筛析法取样质量 颗粒尺寸(mm) 取样质量(g) <2 100～300 <10 300～1000 <20 1000～2000 <40 2000～4000 <60 4000以上 无粘性土 将按表5-1称取的试样过孔径为2mm的筛，分别称出留在筛子上和已通过筛子孔径的筛子下试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不作细筛分析；当筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗筛分析。 取2mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析，然后再取2mm筛下的试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析，进行震筛，振筛时间一般为10～15min。 按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。 筛后各级筛上及底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1%。 含有细粒土颗粒的砂土。 将按表5-1称取的代表性试样，置于盛有清水的容器中，用搅棒充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。 将容器中的试样悬液通过2mm筛，取留在筛上的试样烘至恒重，并称烘干试样质量，准确到0.1g。 将粒径大于2mm的烘干试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析。按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。 取通过2mm筛下的试样悬液，用带橡皮头的研杆研磨，然后再过0.075mm筛，并将留在0.075mm筛上的试样烘至恒量，称烘干试样质量，准确至0.1g。 将粒径大于0.075mm的烘干试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行震筛，振筛时间一般为10～10min。 当粒径小于0.075mm的试样质量大于试样总质量的10%时，应采用用密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成。 成果整理 小于某粒径的堤中试样总质量的百分比可按式(5-1)计算： 式中 X——小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比(%)； mA——小于某粒径的试样质量(g)； mB——当细筛分析时或用密度计法分析时为所取的试样质量；当粗筛分析时为试样总质量(g)； dx——粒径小于2mm的试样质量占试样交流中心质量的百分比(%)。 制图 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，以颗粒粒径为对数横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小颁布曲线，见图5-1 按式(5-2)计算不均匀系数； 式中 Cu——不均匀系数； d60——限制粒径，在颗粒大小颁布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量60%的粒径； d10——有效粒径，在颗粒大小颁布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量10%的粒径； 按(5-3)计算曲量系数： 式中 Cc ——曲量系