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粒分析试验
第一节概述
颗粒分析试验是测定干土中各粒组含量占该土总质量的百分数。土的颗料大小、级配和
粒组含量是土的工程分类的重要依据。土粒大小与土的矿物组成、力学性质、形成环境等均
有直接联系。因此,土的颗料大小是土的重要特征。颗粒分析试验是土工基本试验之一,其
成果的准确性常影响土工建筑物设计方案甚至稳定性。
第二节试验原理
土粒的粒径变化范围非常大(粒径由大于60mm到小于0.002mm),故对不同的粒组采
用不同的试验方法粗粒组一般用筛析法,细粒组采用密度计法或移液管法。不同的试验方
法其试验原理也不同。
一、粗粒组筛析法试验原理
对于粒径大于0.075mm的粗粒土,一般采用筛析法分析土的颗粒大小。筛析法是采用
不同孔径的分析筛,由上至下孔径自大到小叠在一起。试验时,取质量为的干土放入最上的
筛里,通过筛析后,得到不同孔径筛上土质量,进而计算出粒组含量和累积含量。
二、粗粒组密度计法试验原理
司笃克斯(Stocks)研究微小球体在水中下沉时,发现球体的运动近似满足如下规律;
1.小球体在水中沉降的速率是恒定的;
2.小球体沉降速率大小与球体直径的平方成正比。
上述规律可用下式表示
GGg
swt2
vw4Cd(4-1)
1800
式中——颗粒直径,mm;
——颗粒沉降速率,cm/s;
——4℃时水的密度,1.0g/cm3;
w4C
——水温时水的比重;
——水温时水的动力粘滞系数,102kPas;
——土粒比重;
g9.81m/s2
——重力加速度,。
由式(4-1)知,颗粒比重一定时,颗粒愈大,在水中沉降的速率愈快。现将一定质量
的土与水搅拌成总体积为的均匀悬液,然后观察悬液中颗粒下沉情况和悬液浓度的变化。为
研究方便,取距悬液表面为的薄层MN来分析,如图4—1所示。
t0
试验开始时(时刻),悬液均匀,悬液中自上至下各粒组均匀分布,然后土粒开始
下沉,大颗粒下沉比较快,细颗粒下沉比较慢。设在时刻,的颗粒刚好从悬液表面下沉到MN
MNt0
层,那么该时刻在层中,没有的颗粒,而≤的颗粒浓度与起始时刻(相同)。因此,
如果我们已知,则颗粒下沉速度为
(4-2)
将(4-2)代入(4-1)得
dkLt(4-3)
i1i
1800
式中——粒径计算系数k1与悬液温度和土粒比重有关,可由图
GGg
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