颗粒大小分析报告

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 的下沉速度v 为：

24101800)(gd d d t L v w wt s η

ρ?-==

或 t L k d = 附4.1

g

d d k w wt s ρη)(1018004-?= 式中 v ——土颗粒下沉速度，cm/s ；

η——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/s 2；

d s ——土粒的比重；

ρw ——4℃时水的密度，g/cm 3；

d wt ——温度T ℃时水的比重；

L ——某一时间t 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的斯笃克列线图，便可求得粒径d 值。此时，悬液中在L 围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。

2．悬液中土粒质量的百分数

实用标准方案

附图4.1 斯笃克列线图精彩文档

实用标准方案

设V 为悬液的体积，Ms 为该悬液所含土体颗粒总质量。故开始时悬液单位体积的土粒质量为V

M s ，土粒体积为s w s d V M ρ。由于单位体积的悬液是土粒和水所组成，则水的体积应为s w s d V M ρ-

1，水的质量为)1(s w s wt d V M ρρ-，故试验开始时土粒均匀分布的悬液密度为：

)1(s

wt s wt l d d V M -+=ρρ 式中 ρl ——试验开始时土粒均匀分布的悬液密度，g/cm 3；

ρwt ——试验开始时温度为T ℃的水的密度，g/cm 3。

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，单位体积小于粒径d 之土粒质量为

ρV

Ms 。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： )(wt lt s wt s s M V d d d ρρρ--= 式中 ρ——t 时刻深度L 处小于粒径d 的土粒质量的百分数。

ρlt ——t 时刻深度L 处微小体积悬液密度，g/cm 3；

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1000mL 悬液中所含干土附4.2