试验一、颗粒分析试验（密度计法）
（一）概述
颗粒分析试验的目的是测定土中各种粒组含量占该土总质量的百分数，并据此绘制颗粒大小分配曲线。 密度计法适用于分析粒径小于0.075mm 的土样，若试样中含有大于0.075mm 的粒径时，应联合使用密度计法和筛析法。
（二）试验原理
密度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 的悬液，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。一方面根据斯笃克（Stokes, G .G , 1845）定律计算悬液中不同大小土粒的直径，另一方面用密度计测定其相应不同大小土粒质量的百分数。
1. 斯笃克定律
斯笃克研究了球体颗粒在悬液中下沉问题，认为不同球体颗粒在悬液中的下沉速度υ与它们直径大小d 有关，这种反映悬液中颗粒下沉速度和粒径关系的规律，称为斯笃克定律。按照这一定律，土颗粒在溶液中下沉时，较大的土粒首先下沉，经过某一时段t ，只有比某一粒径d 小的土粒仍然浮在悬液中，这些土粒在悬液中通过铅直距离L ，在时间t 内下沉速度υ为
2w s 1800)(d t L η
ρρυ-==
或
t
L
G G d ?-=-=
wo wT s w s )(1800)(18γηρρηυ
（ 1–1）
式中
η ——纯水的动力粘滞系数，Pa·s （10-3）； d ——土颗粒粒径，mm ；
ρ——土粒的密度，g/cm 3；
G s ——土粒的比重； w ρ——水的密度，g/cm 3
；
wo ρ——温度4℃时水的密度，g/cm 3；
wT G ——温度T ℃时水之比重；
L ——某一时间t 内土粒的沉降距离，cm ； t ——沉降时间，s 。
为了简化计算，用图 1–1的斯氏列线图，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。
图1–1 斯笃克列线图
2．悬液中土粒质量的百分数
设V 为悬液的体积，W s 为该悬液内所含土颗粒总质量。故开始时悬液单位体积内的土粒质量为V
W s ，
土粒的体积为
s
0w s G V W ρ。单位体积的悬液是由土粒和水组成，则水之体积应为V
G W s 0w s 1ρ-
，水之质量为
???? ?
?
-V G W s
0w s wt 1ργ，式中wt ρ为试验开始时温度为T ℃的水的密度。那么开始时土粒均匀分布的悬液密度为： ???
? ?
?-+=
V G W V W i 0w s s
wt s su 1)(ρρρ 或
?
??
? ??-+
=s wt s s
wt su )(ρρρρρV
W i
（ 1–2）
式中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 之土粒，都通过此微小体积而下沉，小于粒径d 之土粒一部分已通过此微小体积之底部，另一部分同时进入该体积之顶部，故该微小体积内小于粒径d 的数量保持不变。设时间为t ，该微小体积内小于粒径d
之土粒质量为's W ，则与总体积V 内土粒质量s W 之比为X （%），即：
100(%)s
s
'?=W W X
则单位体积内小于粒径d 之土粒质量为(%)s X V
W ?。故经过时间t 后在深度L 处该微小体积悬液的密度，
可由式（ 1–2）求得：
???
? ??-????
??+=s wt s s wt sut (%)ρρρρρX V W
或
[]100(%)wt sut s
wt s s ?--=
ρρρρρW V
X
（ 1–3）
用密度计测得任何时间t ，任何深度L 处1000mL 悬液内的密度sut ρ，即可按上式算得小于某粒径d 的土粒质量的百分数。
3．密度计读数的校正
目前通常采用的密度计（图 1–2）有甲、乙两种，其制造原理和使用方法基本相同。甲种密度计读数系表示1000mL 悬液中所含土质量的克数，乙种密度计的读数表示悬液比重。两种密度计通常是在温度为20℃时刻划的，而且土粒比重都以2.65为基准。在使用密度计时，由于使用条件的变化等原因，产生了系统误差，需要进行如下校正。
（A ）刻度及弯液面校正
由于密度计在制造时刻度的可能误差，使用前必须经过检验校正。此外，密度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。如图 1–2。应校正后才能用于计算（校正值由实验室给出）。
（B ）温度校正
密度计的刻度一般是在20℃时进行的，使用时悬液温度不等于20℃，则水的密度及密度计浮泡体积发生变化，须加以校正，可以从表 1–2查得温度校正值。
（C ）分散剂校正
图1–2 密度计
图1–3 弯液面校正
密度计刻度是以纯水为标准的，当悬液中加入分散剂时，则密度增大，亦需加以校正，校正值由实验室给出。
（D ）土粒沉降距离校正
密度计读数除用以求得悬液中土粒的含量以外，还用以确定土粒的实际下沉距离（有效沉降距离），借以计算粒径d 。当密度计放入悬液内，液面因而升高，此时液面至密度计浮泡中心的距离，并不代表土粒的实际沉降距离。因此，必须加以校正。校正值由实验室给出。
一般进行校正时，温度对水的影响已在斯笃克公式中考虑，只需对密度计读数进行弯液面校正。做沉降距离校正曲线时，将密度计的每一分度加上弯液面校正值，就可供直接计算使用，从而求得土粒的有效沉降距离。
将以上校正代入式（ 1–3）并经过换算，则可按下式得出小于某粒径土粒质量的百分数为： 甲种密度计 s
100W X =
)
(D
T S C m n R C -++
（ 1–4） 乙种密度计
s 100W V X =[]
20w 'D 'T 'S ')1'(γC m n R C -++- （ 1–5）
以上两式中
R 、'R ——甲、乙种密度计读数；
S C 、'S C ——甲、乙种比重度计土粒比重校正值，查表 1–1；
T m 、'
T m ——甲、乙种密度计温度校正值，查表 1–2；
D C 、'
D C ——甲、乙种密度计分散剂校正值（由实验室给出）
； n 、'n ——甲、乙种密度计刻度及弯液面校正值，查实验室给出的图表； 其他符号意义同前。
表 1–1 土粒比重校正值
表 1–2 温度校正值
（E ）土粒比重校正
试验时如土粒比重不是2.65，可由表 1–1查得土粒比重校正值。 （三）仪器设备 1）密度计（图 1–2）；
2）量筒两个，容积各为1000mL ；
3）天平：称量1000g ，感量0.1g ；称量200g ，感量0.01g ； 4）搅拌器：如图 1–4。底板直径50mm ，孔径3mm ； 5）温度计、秒表、三角烧瓶（容积500mL ）、电热器等。 （四）操作步骤
（1）密度计法应采用天然含水率的土样。若土样在分析前无法保持其天然含水率，则允许用风干或烘干土样进行分析。
（2）试验前，由试验室准备好<0.075mm 的烘干试样，称取烘干试样30g ，称量准确至0.01g ，装入三角烧瓶中（装瓶时切勿使土粒散失）。
（3）在盛有试样的三角烘瓶中注入约200mL 纯水，进行浸泡，时间不少于18h(对于砂性较大、易于分散的土，可适当减少浸泡时间)。稍加摇荡后，放在电热
器上，用连接冷凝管下端的橡皮塞塞紧瓶口，进行煮沸。煮沸时间从水沸腾开始，粘土和不易分散的土，一般煮沸1.0h 左右，其他土可酌量减少，但不得少于0.5h 。
图1–4 搅拌器
（4）待悬液冷却后，将其倒入标明号码的量筒内，并应将烧瓶中剩留的悬液，分次用少量纯水洗净倒入量筒内。加4%浓度的六偏磷酸钠约10mL于悬液中，使筒内悬液恰达1000mL。
（5）将盛有悬液的量筒，置于平稳且便于测读的平台上（试验过程中不得挪动或碰撞）。准备好密度计、秒表、记录纸等，并先熟悉密度计刻度的读法。然后将搅拌器放入量筒内，沿整个悬液深度上下搅抖约1min，往复各30次，使悬液彻底拌匀（注意搅拌时勿使悬液溅出筒外）。
（6）搅拌完毕，立即取出搅拌器，同时开动秒表。测定经过1、5、30、120、1440min时的密度计读数。根据试样情况或实际需要，可增加密度计读数或缩短最后一次读数的时间。
每次读数均应在预定时间前10～20s，将密度计小心地放入悬液中接近读数的深度，以免密度计上下跳动。注意密度计浮泡应保持在量筒中心位置，不得偏近筒壁。提放密度计时，应使密度计的中轴垂直液面。要轻拿轻放，尽量减少对悬液的扰动，并应防止从手中滑落，或碰到量筒。
（7）密度计读数均以弯液面上缘为准。甲种密度计应准确至0.5，乙种密度计应准确至0.0002。每次读数完毕，立即取出密度计，将其放入盛纯水的量筒中。同时测定相应的悬液温度，准确至0.5℃。
（五）计算及记录
（1）密度计每一读数作刻度及弯液面校正、温度校正、分散剂校正及密度校正后，按式（1–4）或式（1–5）计算小于某粒径土粒含量占干土总质量的百分数X。
（2）密度计每一读数仅作弯液面校正后，按式（1–1）计算粒径d(mm)。
（3）用小于某粒径的土粒质量百分数X（%）为纵坐标，颗粒粒径d(mm)为横坐标，在半对数纸上绘制颗粒大小分配曲线。
（4）记录
本试验记录格式如下：
颗粒分析试验记录（密度计法）
土样编号班组
试验日期姓名
小于0.075mm颗粒土质量百分数比重计号
湿土重量量筒号
含水率烧瓶号
干土重量土粒比重
含盐量比重校正值C S
试样处理说明弯液面校正值
土工检测作业指导书目录 1.适用范围、检测项目、技术标准 1.1适用范围 1.2检测项目 1.3技术指标 2.检测仪器及环境要求 2.1检测仪器 2.2环境要求 3．取样方法、取样数量、频率以及注意事项3.1取样方法 3.2取样数量、频率 3.3注意事项 4.土工分项操作步骤 4.1含水率试验（烘干法） 4.2含水率试验（酒精燃烧法） 4.3密度试验（环刀法） 4.4颗粒分析试验（密度计法） 4.5颗粒分析试验（筛分法） 4.6液塑限试验（液塑限联合测定法） 4.7击实试验 4.8室内承载比(CBR)试验 5原始记录处理方法 6.异常现象及意外情况处理办法 土工检测作业指导书 1.适用范围、检测项目、技术标准
1.1适用范围 本细则适用对工程用土进行检测。 1.2检测项目 含水率 密度 颗粒分析 液限 塑限 击实 承载比（CBR） 1.3技术标准 JTG E40—2007 公路土工试验规程 T0103－1993（JTG E40－2007）土工含水率试验（烘干法） T0104－1993（JTG E40－2007）土工含水率试验（酒精燃烧法） T0107－1993（JTG E40－2007）土工密度试验（环刀法） T0115－1993（JTG E40－2007）土工颗粒分析试验（筛分法） T0116－2007（JTG E40－2007）土工颗粒分析试验（密度计法） T0118－2007（JTG E40－2007）土工界限含水率试验（液塑限联合测定法）T0131－2007（JTG E40－2007）土工击实试验 T0134－1993 承载比（CBR）试验 GB/T8170—2008 数值修约规则与极限数值的表示和判定 2.仪器仪器及环境要求 2.1仪器设备 2.1.1含水率 2.1.1.1电热干燥箱 2.1.1.2天平：称量200g，感量0.01g。 2.1.1.3称量盒 2.1.1.4干燥器 2.1.1.5酒精：纯度95%、滴管、火柴、调土刀
颗粒分析试验记录任务单 （密度计法） 委托编号 接受任务时间 任务发放人 任务接受人 工程名称 检验依据 □GB/T50123-1999 □JTG E40-2007 □其它 试样种类 检验项目 1.□ 颗粒分析 2. □不均匀系数 3. □曲率系数 样品状态 1.□符合要求 样品编号 2.□ 偏离 判定依据 颗粒分析试验（密度计法） 试验编号 检测地点 土工室 试验日期 检测环境 T= ℃ P= % 仪器设备编号 干土总质量(g) 含水率(%) 密度计号 量筒号 烧瓶号 土粒比重 含盐量(%) 湿土质量(g) 干土质量m d (g) 比重校正值 弯月面校正值 大于2mm 颗粒土质量百分数(%) 小于0.075mm 颗粒土质量百分数(%) T ℃时水的比重G wT 分散剂种类 20℃时纯水的密度ρw20（g/cm 3） 0.998232 4℃时水的密度ρwT （g/cm 3） 下降 时间 t(min) 悬液 温度 T （℃） 密度计测试结果 土粒 落距 L(cm) 土粒 粒径 d(mm) 小于某粒径的土质量百 分数 (%) 小于某粒径的总土质量百分数(%) 密度计 读 数 R 温 度 校正值 m t 分散剂校正值 C D R m =R +m t +n-C D R H = R m ×C G 0.5 1 5 15 30 60 120 240 1440 颗粒大小分布曲线： >2mm >0.075mm >0.005mm >0.002mm 含量(%) d 60= d 30= d 10= ==1060d d C u =?=10 6030 2d d d C c t L g G G d wT wT s ? -??= ρη)(1018004 定名 备注 检验校核 计算者 试验者
颗粒分析试验（密度计法） （一）概述 颗粒分析试验的目的是测定土中各种粒组含量占该土总质量的百分数，并据此绘制颗粒大小分配曲线。 密度计法适用于分析粒径小于0.075mm 的土样，若试样中含有大于0.075mm 的粒径时，应联合使用密度计法和筛析法。 （二）试验原理 密度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 的悬液，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。一方面根据斯笃克（Stokes, G .G , 1845）定律计算悬液中不同大小土粒的直径，另一方面用密度计测定其相应不同大小土粒质量的百分数。 1. 斯笃克定律 斯笃克研究了球体颗粒在悬液中下沉问题，认为不同球体颗粒在悬液中的下沉速度υ与它们直径大小d 有关，这种反映悬液中颗粒下沉速度和粒径关系的规律，称为斯笃克定律。按照这一定律，土颗粒在溶液中下沉时，较大的土粒首先下沉，经过某一时段t ，只有比某一粒径d 小的土粒仍然浮在悬液中，这些土粒在悬液中通过铅直距离L ，在时间t 内下沉速度υ为 2 w s 1800)(d t L η ρρυ-== t L G G d ?-= -=wo wT s w s )(1800)(18γηρρηυ 式中: η —纯水的动力粘滞系数，Pa·s （10-3）； d —土颗粒粒径，mm ； ρ —土粒的密度，g/cm 3； G s —土粒的比重； w ρ—水的密度，g/cm 3； wo ρ—温度4℃时水的密度，g/cm 3；
wT G ——温度T ℃时水之比重； L —某一时间t 内土粒的沉降距离，cm ； t —沉降时间，s 。 为了简化计算，用图 1–1的斯氏列线图，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。 图1–1 斯笃克列线图
试验一、颗粒分析试验（密度计法） （一）概述 颗粒分析试验的目的是测定土中各种粒组含量占该土总质量的百分数，并据此绘制颗粒大小分配曲线。 密度计法适用于分析粒径小于0.075mm 的土样，若试样中含有大于0.075mm 的粒径时，应联合使用密度计法和筛析法。 （二）试验原理 密度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 的悬液，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。一方面根据斯笃克（Stokes, G.G, 1845）定律计算悬液中不同大小土粒的直径，另一方面用密度计测定其相应不同大小土粒质量的百分数。 1. 斯笃克定律 斯笃克研究了球体颗粒在悬液中下沉问题，认为不同球体颗粒在悬液中的下沉速度υ与它们直径大小d 有关，这种反映悬液中颗粒下沉速度和粒径关系的规律，称为斯笃克定律。按照这一定律，土颗粒在溶液中下沉时，较大的土粒首先下沉，经过某一时段t ，只有比某一粒径d 小的土粒仍然浮在悬液中，这些土粒在悬液中通过铅直距离L ，在时间t 内下沉速度υ为 或 t L G G d ?-=-= wo wT s w s )(1800)(18γηρρηυ （ 1–1） 式中 η ——纯水的动力粘滞系数，Pa·s（10-3）； d ——土颗粒粒径，mm ； ρ——土粒的密度，g/cm 3 ； G s ——土粒的比重； w ρ——水的密度，g/cm 3 ； wo ρ——温度4℃时水的密度，g/cm 3 ； wT G ——温度T℃时水之比重； L ——某一时间t 内土粒的沉降距离，cm ； t ——沉降时间，s 。 为了简化计算，用图 1–1的斯氏列线图，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。
颗粒分析试验 一、试验范围 掌握土颗分和相对密度实验操作方法，实验数据分析与整理，利用试验数据判断土的组成，级配性质。 技术标准 土工试验规程 JTG E40-2007 土工试验方法标准 GB/T50123-1999 二、试验原理： （一）、筛析法颗粒分析试验原理： 对应于粒径大于0.075mm 的粗粒土，一般用筛析法分析土颗粒大小。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。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）、比重计法颗粒分析试验原理： 对应于粒径小于0.075mm 的细粒土，采用比重计法。小球体在水中下沉时满足：①小球体在水中沉降的速度是恒定的；②小球体沉降速率与球体直径d 的平方成正比。比重计法正是利用这一原理来进行颗粒分析的。 密度计是测定液体密度的仪器。它的主体是个玻璃浮泡，浮泡下端有固定的重物，使密度计能直立地浮于液体中；浮泡上为细长的刻度杆，其上有刻度数和读数。目前，使用的有甲种密度计和乙各密度计两种型号，本试验采用甲种密度计。甲种密度计刻度杆上的刻度单位表示20℃时每1000cm 3悬液内所含土粒的质量。由于受实验室多种因素的影响，若悬液温度不是20℃时悬液的密度（或土粒质量），必须将初读数经温度校正；此外，还需进行弯液面校正、刻度校正、分散剂校正。 本试验采用斯托可斯公式来求土粒在静水中沉降速度；密度计法是通过测定土粒直沉降 速度后求相应的土粒直径，如下式所示：t L G G d wTg wT s ?-??=ρη)(1018004。各符号见操作步骤中说明。 已知密度的均匀悬液在静置过程中，由于不同粒径土粒的下沉速度不同，粗、细颗粒发生分异现象。随粗颗粒不断沉至容器底部，悬液密度逐渐减小。密度计在悬液中之沉浮决定于悬液之密度变化。密度大时浮得高，读数大；密度小时浮得低，读数小。若悬液静置一定时间t 后，将密度计放入盛有悬液的量筒中，可根据密度计刻度杆与液面指示的读数测得某
土的颗粒分析试验 第一节 筛析法 一、试验目的 测定小于某粒径的颗粒或粒组占砂土质量的百分数，以便了解土的粒度成分，并作为砂土分类及土工建筑选料的依据。 二、基本原理 筛析法是利用一套孔径不同的标准筛来分离一定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定砂土的粒度成分。此法适用于分离粒径大于的粒组。 三、仪器设备 1、标准筛一套(图1-1)； 2、普通天平：称量500g ，最小分度值； 3、磁钵及橡皮头研棒； 4、毛刷、白纸、尺等。 四、操作步骤 1、制备土样 (1) 风干土样，将土样摊成薄层，在空气中放1～2天, 使土中水分蒸发。若土样已干， 则可直接使用。 (2) 若试样中有结块时，可将试样倒入磁钵中，用橡皮头研棒研磨，使结块成为单独颗粒为止。但须注意，研磨力度要合适，不能把颗粒研碎。 (3) 从准备好的土样中取代表性试样，数量如下： 最大粒径小于2mm 者，取100～300g ； 顶盖 2mm 1mm 底盘 1 2 3 取走 取走 4 图1－1标准筛 图1－2 四分法图解
最大粒径为2～10mm 之间的，取300～1000g ； 最大粒径为10～20mm 之间的，取1000～2000g ； 最大粒径为20～40mm 之间的，取2000～4000g ； 最大粒径大于40mm 者，取4000g 以上。 用四分法来选取试样，方法如下：将土样拌匀，倒在纸上成圆锥形(图, 然后用尺以圆锥顶点为中心，向一定方向旋转(图, 使圆锥成为1～2cm 厚的圆饼状。继而用尺划两条相互垂直的直线，把土样分成四等份，取走相同的两份(图、图, 将留下的两份土样拌匀；重复上述步骤，直到剩下的土样约等于需要量为止。 2、过筛及称量 (1) 用普通天平称取一定量的试样, 准确至； (2) 检查标准筛叠放顺序是否正确(大孔径在上，小孔径在下)，筛孔是否干净，若夹有土粒，需刷净。将已称量的试样倒入顶层筛盘中，盖好盖，用手或摇筛机摇振，持续时间一般为10～15min, 然后按从上至下的顺序取下筛盘，在白纸上用手轻叩筛盘，摇晃，直到筛净为止。将漏在白纸上的土粒倒入下一层筛盘内，按此顺序，直到最末一层筛盘筛净为止。 (3) 称量留在各筛盘上的土粒质量，准确至, 并测量试样中最大颗粒的直径。若大于2mm 的颗粒超过50%，再用粗筛进行分析。 五、成果整理 1、某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下式计算，准确至小数后一位。 %100?= B A m m X (1-1) 式中，X 为小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比,%；m A 为小于某粒径的试样质量,g ；m B 为所取试样总质量,g 。 各筛盘上土粒的质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1%，否则应重新试验。若两者差值小于1%, 应分析试验过程中误差产生的原因，分配给某些粒组；最终，各粒组百分含量之和应等于100%，将试验数据填写在记录表中。 2、查土类 若粒径小于的含量大于50% 则该土不是砂土，而是细粒土，将这一部分用密度计法(见第二节)继续分析。 3、在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线，求不均匀系数u C 和曲率系数C C ，说明该土的均一性,并确定土的名称。 4、填写试验报告。 六、注意事项
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/fa7733774.html, 颗粒分析试验密度计法的误差研究 作者：何巧灵吴明雷 来源：《科学与财富》2016年第06期 摘要：以《土工试验方法标准》为依据，对土样进行了室内试验。根据大量室内实测资料，系统地分析了颗粒分析密度计试验准确性的影响因素，结果表明其影响因素主要包括试样的煮沸时间，分散剂的加入情况，以及其它一些人为因素等等；同时为了使得试验结果更加准确，实验操作需要要严格按照规范进行操作，得出在洗筛之前加入分散剂，才能充分发挥分散剂的分散作用。 关键词：密度计试验；颗粒分析试验；试验结果；影响因素；减小误差 引言 土的颗粒分析试验是土工试验中一项重要的内容，可用于土的分类和建筑材料的选用。为了了解土颗粒的组成情况，以及绘制出颗粒大小分布曲线，需要测定在该土中各粒组干土质量所占的百分比。曹晓娟（2014）重点从颗分试验的内容和操作要点出发，分析试验中产生误差的可能原因和造成的后果，在试验中找到相应的应对措施，尽可能的避免误差的产生，在采用了对应的应对措施之后，使试验结果与实际天然状态更接近[1]。王卉（2011）在颗粒分析试 验中分析了系统误差和随机误差产生的原因，得出了一系列结果，包括在不同实验室中，利用同一土样得出的试验结果存在随机差异；使用不同的分散剂得出的试验结果有所不同（属于系统误差），以及真实状态的土性与室内颗粒分析试验所得试验结果存在着一定误差，并建议找出这些误差产生的原因，以及以相应的措施来减少误差，获得误差更小的试验结果。最后对颗粒分析试验密度计法，建议用六偏磷酸钠作分散剂更为合适[2]。高慧君（2014）指出土粒比 重试验方法直接影响土的比重指标值，决定工程的土类评价。结合工作经验和对天津地区土进行的土粒比重对比试验，全面分析了影响土粒比重试验的诸多影响因素，结合实际提出了改进意见，总结出一套快速有效、准确率高的试验方法[3]。崔海弘（2014）从工程质量和安全的 角度出发，认真分析试验的各个基本步骤，并指出研究人员应该发挥主动能动性，不断地改进和完善土粒比重试验方法，以减少试验误差给人们带来的损失 [4]。对于密度计法颗粒分析试验，易南概（2007）通过对两种试验操作方法（《规程》和《土工试验标准》中的试验操作方法与改进的试验操作方法）的对比分析，总结出一种更加准确、有效的试验方法，为其它土工试验室人员提供了参考[5]。 本文进行了大量的室内颗粒分析密度计试验，在试验结果分析的基础上，对密度计试验可能产生的误差进行了理论分析，提出了缩小该误差的方法，并从理论上论证了该方法的可行性。 1 密度计试验原理
颗粒级配分析（密度计法） 一、 目的和适用围 通过数据分析，判断土的组成、级配性质。 本试验方法使用于分析粒径小于0.075mm 的细粒土，具体方法步骤参照《土工试验方法标准》（GBT 50123-1999）、（公路土工试验规程）（JTG E40-2007）及材料（第2版公路工程试验检测人员考试用书）。 二、 试验原理 对应于粒径小于0.075mm 的细粒土，采用比重计法。小球体在水中下沉时满足：①小球体在水中沉降的速度是恒定的；②小球体沉降速率与球体直径d 的平方成正比。比重计是利用这一原理来进行颗粒分析的。 密度计是测定液体密度的仪器。它的主体是个玻璃浮泡，浮泡下端有固定的重物，使密度计能直立地浮于液体中；浮泡上为细长的刻度杆，其上有刻度数和读数。目前，使用的有甲种密度计和乙各密度计两种型号，本试验采用甲种密度计。甲种密度计刻度杆上的刻度单位表示20℃时每1000cm 3悬液所含土粒的质量。由于受实验室多种因素的影响，若悬液温度不是20℃时悬液的密度（或土粒质量），必须将初读数经温度校正；此外，还需进行弯液面校正、刻度校正、分散剂校正。 本试验采用斯托可斯公式来求土粒在静水中沉降速度；密度计法是通过测定 土粒直沉降速度后求相应的土粒直径，如下式所示：t L G G d wTg wT s ?-??=ρη)(1018004。 各符号见操作步骤中说明。 已知密度的均匀悬液在静置过程中，由于不同粒径土粒的下沉速度不同，粗、细颗粒发生分异现象。随粗颗粒不断沉至容器底部，悬液密度逐渐减小。密度计在悬液中之沉浮决定于悬液之密度变化。密度大时浮得高，读数大；密度小时浮得低，读数小。若悬液静置一定时间t 后，将密度计放入盛有悬液的量筒中，可
篇一：颗粒分析实验报告 颗粒分析实验报告 专业班级港航学号 0903010125姓名景永春同组者姓名孙涛 实验编号实验名称密度计法（比重法）颗粒分析实验 实验日期 2011.9.13 批报告日期成绩教师签名 一、实验目的 测定干土中各粒组含量占该土总质量的百分数 二、实验原理 微小球体在水中下沉时，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.小球体沉降的速率大小与球体的直径d的平方成正比。上述规律可用下式表示： v=（gs-gwt）ρ w4℃ gd2/1800η 由式可知，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ms 的土与水搅拌成总体积为v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。再由下式： di=k1 (??/ti) 将测量粒径di的问题转化成为测定任一时刻ti及相应落距l的问题，再算出d≤di的颗粒占总土质量百分含量pi，就可得到试验结果。 三、实验仪器 （1）（2）（3）（4）（5） 乙种密度计 量筒，有效容积1000cm3,内径60mm，高450mm 秒表搅拌器温度计 四、实验步骤 （1）取风干土样100~300g辗散后过2mm筛，至仅留下大于2mm的颗粒为止。（2）将粒径小于2mm的土样搅拌均匀，称取m=30g的土样作为试样。 （3）将试样加水煮沸1小时，冷却后将全部土倒入试验量筒，加入10cm分散剂， 加水至1000cm。 （4）搅拌悬液约1min，往复各30次，使悬液土粒分布均匀。（5）取出搅拌器同时开动秒表，测经1，2,5,15,30,60,120,1440min时的密度计读数。 每次测度前15秒左右将密度计放入量筒。 五、实验数据记录与处理干土质量：30g 悬液体积：1000ml 密度计型号：乙型土粒比重：2.70密度计校正：ri = ri +n+mt—co 计算l：根据乙种密度计读数与沉降距离表计算计算粒径di= k1 /ti) 计算d≤di的颗粒占总土质量百分含量pi=100v*gs*（ri—1）*ρw4℃/ms/(gs-gw20) 绘制粒径分布曲线土粒粒径d（mm） 六、实验分析与评估 1、 该方法较之筛析法的优缺点：首先，筛分法是利用不同孔径的分析筛筛分风干土，以此将不同粒径的土颗粒区分开，对于粒径稍大的土颗粒来讲，是比较方便可行的，但是对于粒径较小的土颗粒来讲，会有较大误差，因为细小的土颗粒具有一定的吸附性，会黏附在分析筛上面，对实验造成影响。而密度计法则能很好的避免这样的影响，密度计法是在stocks假设成立的前提下进行的，但是同时该方法的准备工作较之复杂，时间较长，影响因素诸多，比如介入了液体溶液对土颗粒进行实验，较之土颗粒来言，情况更为复杂，即使液体溶液较为
土颗粒分析数据处理 (以甲种密度计为例) 一、计算小于某粒径试样质量占总试样的百分数： 式中 X ——小于某粒径试样质量百分数（％），计算至0.1％； m d ——试样干质量（g ）；30g, 当试样中易溶盐含量大于0.5％时，应洗盐 C s ——颗粒密度校正值；从表1查得 m T ——悬液温度校正值；从表2查得 C D ——分散剂校正值； n ——弯液面校正值； R ——甲种密度计读数。 表1 甲种密度计颗粒密度校正值C s )(C 100 D s C n m R m X -++= T d
表2 甲种密度计温度校正值m T
注意:此例中为乙型密度计 n=0.9994-0.9998=-0.0004 分散剂校正值C D 1、仪器设备 ①.搅拌器：搅拌杆应高出量筒。 ②.分散剂：4％六偏磷酸钠。 2、校正步骤 ①.注适量纯水于1L量筒中，再加入用量与试验时相同的4％六偏磷酸钠（NaPO3）6溶液，然后用纯水稀释至刻度。 ②.放搅拌器于量筒内上、上搅拌均匀；另取一个1L量筒注纯水至刻度，两者同时放入恒温水槽中使至20℃恒温。 ③.先将密度计放入纯水量筒中，测记密度计读数；取出密度计再放入加分散剂的量筒中，测记密度计读数，两者读数之差即为分散剂校正值。 3、分散剂校正值计算： C D=R D20-R H20 式中: C D——分散剂校正值； R D20——加分散剂溶液密度计读数； R H20——纯水中密度计读数。
二、计算土粒粒径: t L k .L d T =?-??= t 819)(10184w w ρρρηs 式中 d ——土粒粒径(mm)，计算至0.001mm ； η——水的动力黏度（＝10－6 kPa·s），查表3； ρs ——颗粒密度（g/cm 3 ）； T w ρ——T ℃时水的密度（g/cm 3 ），查表3； ρw ——4 ℃时水的密度（g/cm 3 ）； L ——某一时间内土粒沉降距离（cm ）；根据密度计形状参数和密度计读数计算 t ——沉降时间（s ）。 表3 T ℃时，水的动力黏度和密度 以81 9)(10184.k T w w ρρρη-?= s 公式可写成： t L K d =
土的颗粒分析试验 Ting Bao was revised on January 6, 20021
土的颗粒分析试验 第一节 筛析法 一、试验目的 测定小于某粒径的颗粒或粒组占砂土质量的百分数，以便了解土的粒度成分，并作为砂土分类及土工建筑选料的依据。 二、基本原理 筛析法是利用一套孔径不同的标准筛来分离一定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定砂土的粒度成分。此法适用于分离粒径大于的粒组。 三、仪器设备 1、标准筛一套(图1-1)； 2、普通天平：称量500g ，最小分度值； 3、磁钵及橡皮头研棒； 4、毛刷、白纸、尺等。 四、操作步骤 1、制备土样 (1) 风干土样，将土样摊成薄层，在空气中放1～2天, 使土中水分蒸发。若土样已干， 则可直接使用。 (2) 若试样中有结块时，可将试样倒入磁钵中，用橡皮头研棒研磨，使结块成为单独颗粒为止。但须注意，研磨力度要合适，不能把颗粒研碎。 (3) 从准备好的土样中取代表性试样，数量如下： 最大粒径小于2mm 者，取100～300g ； 最大粒径为2～10mm 之间的，取300～1000g ； 最大粒径为10～20mm 之间的，取1000～2000g ； 最大粒径为20～40mm 之间的，取2000～4000g ； 最大粒径大于40mm 者，取4000g 以上。 顶盖 2mm 1mm 底盘 1 2 3 取走 取走 4 图1－1标准筛 图1－2 四分法图解
用四分法来选取试样，方法如下：将土样拌匀，倒在纸上成圆锥形(图, 然后用尺以圆锥顶点为中心，向一定方向旋转(图, 使圆锥成为1～2cm 厚的圆饼状。继而用尺划两条相互垂直的直线，把土样分成四等份，取走相同的两份(图、图, 将留下的两份土样拌匀；重复上述步骤，直到剩下的土样约等于需要量为止。 2、过筛及称量 (1) 用普通天平称取一定量的试样, 准确至； (2) 检查标准筛叠放顺序是否正确(大孔径在上，小孔径在下)，筛孔是否干净，若夹有土粒，需刷净。将已称量的试样倒入顶层筛盘中，盖好盖，用手或摇筛机摇振，持续时间一般为10～15min, 然后按从上至下的顺序取下筛盘，在白纸上用手轻叩筛盘，摇晃，直到筛净为止。将漏在白纸上的土粒倒入下一层筛盘内，按此顺序，直到最末一层筛盘筛净为止。 (3) 称量留在各筛盘上的土粒质量，准确至, 并测量试样中最大颗粒的直径。若大于2mm 的颗粒超过50%，再用粗筛进行分析。 五、成果整理 1、某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下式计算，准确至小数后一位。 %100?= B A m m X (1- 1) 式中，X 为小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比,%；m A 为小于某粒径的试样质量,g ；m B 为所取试样总质量,g 。 各筛盘上土粒的质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1%，否则应重新试验。若两者差值小于1%, 应分析试验过程中误差产生的原因，分配给某些粒组；最终，各粒组百分含量之和应等于100%，将试验数据填写在记录表中。 2、查土类 若粒径小于的含量大于50% 则该土不是砂土，而是细粒土，将这一部分用密度计法(见第二节)继续分析。 3、在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线，求不均匀系数u C 和曲率系数C C ，说明该土的均一性,并确定土的名称。 4、填写试验报告。 六、注意事项 1、在筛析中，尤其是将试样由一器皿倒入另一器皿时，要避免微小颗粒的飞扬。 2、过筛后，要检查筛孔中是否夹有颗粒，若夹有颗粒，应将颗粒轻轻刷下，放入该筛盘上的土样中，一并称量。 七、思考题
颗粒分析试验 筛分法 1.目的与适用范围 此法适用于分离粒径大于0.075mm的粒组。对粒径大于60mm的土样，本试验方法不适用。 2.仪器设备 （1)标准筛：粗筛（圆孔）孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛孔径为2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm。 （2)天平：称量5000g，感量5；称量1000g，感量1g；称量200g，感量0.2g。 （3)摇筛机。 （4)其他：烘箱、筛刷、烧杯、木碾、研钵及杵等。 3.试样 从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样： 最大粒径小于2mm者，取100～300g；
最大粒径为2～10mm之间的，取300～1000g； 最大粒径为10～20mm之间的，取1000～2000g； 最大粒径为20～40mm之间的，取2000～4000g； 最大粒径大于40mm者，取4000g以上。 4.试验步骤 1对于无凝聚性的土 按规定称取试样，将试样分批次过2mm筛。（2）将大于2mm的试样按从大到小的次序，通过大于2mm的各级粗筛。将留在筛上的土分别称量。（3）2mm筛下的土如数量过多，可用四分法缩分至100~800g。将试样按从大到小的次序通过小于2mm的各级细筛。可用摇筛机进行振摇。振摇时间一般未10~15min。（4）由最大孔径的筛开始，顺序将筛取下，在白纸上用手轻扣摇晃，至每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的1%为止。漏下的土粒应全部放入下一级筛内，并将留在各筛上的土样用软毛刷刷净，分别称量。（5）筛后各级筛上和筛底土总质量与筛前试样质量之差，不应大于
1.引用标准： 1.1《公路路基施工技术规范》 JTG F10-2006 1.2《公路土工试验规程》 JTG E40-2007 2.抽样方法及样本大小： 2.1抽样方法。 2.1.1按工程之需在现场采用原状土或扰动土。 2.1.2采用扰动土，须先清除表层，然后分层用四分法取样。 2.2样本大小。 2.2.1现场细粒土扰动取(100-400)g.。 2.2.2室内取干土质量30g 。
5.检测系统框图： 6.检测前、后对被测样品、检测仪器、环境要求、设备安装的检查：
6.1检测前： 6.1.1检查被测样品能否满足试验需要。 6.1.2检测仪具是否在准用期内，并登录使用情况。 6.1.3天平校零，检查筛尺寸及筛孔有否变形锈堵。 6.1.4检查化学试剂是否处于保质期内，有否变质。 6.2检测后： 6.2.1检测仪器做好清洁、保养、维修工作。 6.2.2及时放好化学试剂。 7.检测步骤： 7.1试样备料： 7.1.1应采用风干土。土样充分碾散，通过2mm筛（土样风干可在烘箱内以不超过50℃鼓风干燥）。求出土样的风干含水率，按下式计算试样干质量为30g时所需的风干土质量。准确至0.01g。 m=m s（1+0.01ω）。 式中：m——风干土质量(g)，计算至0.01g； m s——密度计分析所需干土质量(g)； ω——风干土的含水率(%)。 7.2作好下列校正： 7.2.1密度计刻度及弯月面校正：按《标准玻璃浮计检定规程》JJG 86-2001进行。 7.2.2土粒沉降距离校正参见JTG E40-2007《公路土工试验规程》中T 0116-2007密度计试验条文说明。 7.2.3温度校正值，详见JTG E40-2007《公路土工试验规程》中表T 0116-1。 7.2.4土粒比重校正值，详见JTG E40-2007《公路土工试验规程》中表T 0116-2。 7.2.5分散剂校正：密度计刻度系以纯水为准，当悬液中加入分散剂时，相对密度增大，故需加以校正。 注纯水入量筒，然后加分散剂，使量筒溶液达1000mL。用搅拌器在量筒内沿整个深度上下搅拌均匀，恒温至20℃。然后将密度计放入溶液中，测记密度计读数。此时密度计读数与20℃纯水中读数之差，即为分散剂校正值。 7.3土样分散处理 7.3.1进行分散之前，用煮沸后的蒸馏水，按1:5的土水比浸泡土样，摇振3min，澄清约半小时后，用酸度计或pH试纸测定土样悬液的pH值。按照酸性土（pH＜6.5）、中性土（6.5≤pH≤7.5、碱性土（pH ＞7.5）分别选用分散剂。
土工检测作业指导书目录 1. 适用范围、检测项目、技术标准1.1 适用范围 1.2 检测项目 1.3 技术指标 2. 检测仪器及环境要求 2.1 检测仪器 2.2 环境要求 3．取样方法、取样数量、频率以及注意事项 3.1 取样方法 3.2 取样数量、频率
3.3 注意事项 4. 土工分项操作步骤 4.1 含水率试验（烘干法） 4.2 含水率试验（酒精燃烧法）4.3 密度试验（环刀法） 4.4 颗粒分析试验（密度计法）4.5 颗粒分析试验（筛分法） 4.6 液塑限试验（液塑限联合测定法） 4.7 击实试验 4.8室内承载比（CBR）试验 5 原始记录处理方法 6. 异常现象及意外情况处理办法
土工检测作业指导书 1. 适用范围、检测项目、技术标准1.1适用范围 本细则适用对工程用土进行检测。 1.2检测项目 含水率 密度 颗粒分析 液限 塑限
击实 承载比（CBR 1.3技术标准 JTG E40-2007公路土工试验规程 T0103—1993 （JTG E40- 2007）土工含水率试验（烘干法） T0104- 1993（JTG E40- 2007）土工含水率试验（酒精燃烧法）T0107—1993 (JTG E40- 2007) 土工密度试验(环刀法) T0115- 1993 （JTG E40- 2007）土工颗粒分析试验（筛分法） T0116—2007 （JTG E40- 2007）土工颗粒分析试验（密度计法）T0118—2007 （JTG E40- 2007）土工界限含水率试验（液塑限联合测定法） T0131 —2007 (JTG E40- 2007) 土工击实试验 T0134—1993 承载比（CBR试验
土力学实验指导书 目录 土力学实验的目的 (1) 一、颗粒分析试验 (1) [附1-1]筛析法 (1) [附1-2]密度计法（比重计法） (2) 二、密度试验（环刀法） (5) 三、含水率试验（烘干法） (5) 四、比重试验（比重瓶法） (6) 五、界限含水率试验 (8) 液限、塑限联合测定 (8) 六、击实试验 (10) 七、渗透试验 (11) [附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (11) [附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (12) 八、固结试验（快速法） (13) 九、直接剪切试验 (15) 十、相对密度试验 (16) 十一、无侧限抗压强度试验 (18) 十二、无粘性土休止角试验 (19) 十三、三轴压缩试验 (20)
土力学实验指导书 《土力学实验》的目的 土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。 试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。 《土力学实验》的内容及要求 土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。也可根据实验学时选做。 一、颗粒分析试验 [附1－1] 筛分法 （一）试验目的 测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。 （二）试验原理 土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，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，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。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法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。 （三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm； 2．天平：称量1000g，分度值0.1g； 3．台称：称量5kg，分度值1g； 4．其它：毛刷、木碾等。 （四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性 的试样。 2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。 （五）试验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。 2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。 3．称重后干砂总重精确至 2g。 （六）计算及制图 1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：
颗粒大小分析试验报告颗粒分析实验报告篇一：颗粒分析实验报告 颗粒分析实验报告 专业班级港航学号 0903010125姓名景永春同组者姓名孙涛 实验编号实验名称密度计法（比重法）颗粒分析实验 实验日期 xx.9.13 批报告日期成绩签名 一、实验目的 测定干土中各粒组含量占该土总质量的百分数 二、实验原理 微小球体在水中下沉时，球体的近似满足如下规律：1.小球体在水中沉降的速率是恒定的；2.小球体沉降的速率大小与球体的直径d 的平方成正比。上述规律可用下式表示： v=（gs-gwt）ρ w4℃
gd2/1800η 由式可知，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ms 的土与水搅拌成总体积为v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。再由下式： di=k1 (??/ti) 将测量粒径di的问题转化成为测定任一时刻ti及相应落距l的问题，再算出d≤di的颗粒占总土质量百分含量pi，就可得到试验结果。 三、实验仪器 （1）（2）（3）（4）（5） 乙种密度计 量筒，有效容积1000cm3,内径60mm，高450mm 秒表搅拌器温度计
四、实验步骤 （1）取风干土样100~300g辗散后过2mm筛，至仅留下大于2mm 的颗粒为止。（2）将粒径小于2mm的土样搅拌均匀，称取m=30g 的土样作为试样。 （3）将试样加水煮沸1小时，冷却后将全部土倒入试验量筒，加入10cm分散剂，加水至1000cm。 （4）搅拌悬液约1min，往复各30次，使悬液土粒分布均匀。（5）取出搅拌器同时开动秒表，测经1，2,5,15,30,60,120,1440min时的密度计读数。 每次测度前15秒左右将密度计放入量筒。 五、实验数据记录与处理干土质量：30g 悬液体积：1000ml 密度计型号：乙型土粒比重：2.70密度计校正：ri = ri +n+mt—co 计算l：根据乙种密度计读数与沉降距离表计算计算粒径di= k1 /ti)
颗粒分析试验密度计法 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8
试验一、颗粒分析试验（密度计法） （一）概述 颗粒分析试验的目的是测定土中各种粒组含量占该土总质量的百分数，并据此绘制颗粒大小分配曲线。 密度计法适用于分析粒径小于0.075mm 的土样，若试样中含有大于0.075mm 的粒径时，应联合使用密度计法和筛析法。 （二）试验原理 密度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 的悬液，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。一方面根据斯笃克（Stokes, , 1845）定律计算悬液中不同大小土粒的直径，另一方面用密度计测定其相应不同大小土粒质量的百分数。 1. 斯笃克定律 斯笃克研究了球体颗粒在悬液中下沉问题，认为不同球体颗粒在悬液中的下沉速度υ与它们直径大小d 有关，这种反映悬液中颗粒下沉速度和粒径关系的规律，称为斯笃克定律。按照这一定律，土颗粒在溶液中下沉时，较大的土粒首先下沉，经过某一时段t ，只有比某一粒径d 小的土粒仍然浮在悬液中，这些土粒在悬液中通过铅直距离L ，在时间t 内下沉速度υ为 或 t L G G d ?-=-= wo wT s w s )(1800)(18γηρρηυ （ 1– 1） 式中 η ——纯水的动力粘滞系数，Pa·s （10-3）； d ——土颗粒粒径，mm ； ρ——土粒的密度，g/cm 3； G s ——土粒的比重； w ρ——水的密度，g/cm 3； wo ρ——温度4℃时水的密度，g/cm 3； wT G ——温度T ℃时水之比重； L ——某一时间t 内土粒的沉降距离，cm ； t ——沉降时间，s 。 为了简化计算，用图 1–1的斯氏列线图，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。
一、颗粒分析实验 （筛分法） （一）实验目的 测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。 （二）实验原理 土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，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，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。颗粒分析实验可分为筛分法和密度计法，对于粒径大于0.075mm 的土粒可用筛分法测定，而对于粒径小于0.075mm 的土粒则用密度计法来测定。筛析法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。 （三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm ；（见附图1） 2．天平：称量1000g ，分度值0.1g ； 3．振筛机； 4．其它：毛刷等。 （四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm 的风干松散的无粘性土中取出代表性的试样。 2．取土：取干砂500g 称量准确至0.1g 。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，放置到振筛机上进行筛分。筛分时间为10分钟左右。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。 （五）实验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛分。 2．筛分法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。 3．称重后干砂总重精确至1 g 。 （六）计算及制图 1． 按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数： 100A B m X m = ? 式中： X —小于某颗粒直径的土质量百分数，%； m A —小于某颗粒直径的土质量，g ； m B —所取试样的总质量（500g ）。 2．用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径（mm ）的对数值为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线。 3．在级配曲线图上标明d 10, d 30, d 50和d 60 ，并计算不均匀系数及曲率系数。 4．确定土样名称。 （七）讨论 1.实验结果讨论
土的颗粒分析试验 第一节 筛析法 一、试验目的 测定小于某粒径的颗粒或粒组占砂土质量的百分数，以便了解土的粒度成分，并作为砂土分类及土工建筑选料的依据。 二、基本原理 筛析法是利用一套孔径不同的标准筛来分离一定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定砂土的粒度成分。此法适用于分离粒径大于0.075mm 的粒组。 三、仪器设备 1、标准筛一套(图1-1)； 2、普通天平：称量500g ，最小分度值0.1g ； 3、磁钵及橡皮头研棒； 4、毛刷、白纸、尺等。 四、操作步骤 1、制备土样 (1) 风干土样，将土样摊成薄层，在空气中放1～2天, 使土中水分蒸发。若土样已干， 则可直接使用。 (2) 若试样中有结块时，可将试样倒入磁钵中，用橡皮头研棒研磨，使结块成为单独颗粒为止。但须注意，研磨力度要合适，不能把颗粒研碎。 (3) 从准备好的土样中取代表性试样，数量如下： 最大粒径小于2mm 者，取100～300g ； 最大粒径为2～10mm 之间的，取300～1000g ； 最大粒径为10～20mm 之间的，取1000～2000g ； 最大粒径为20～40mm 之间的，取2000～4000g ； 顶 2m 1m 0.50.25mm 0.10.075mm 底 1 2 3 取走 取4 图1－1标准筛 图1－2 四分法图解
最大粒径大于40mm 者，取4000g 以上。 用四分法来选取试样，方法如下：将土样拌匀，倒在纸上成圆锥形(图1-2.1), 然后用尺以圆锥顶点为中心，向一定方向旋转(图1-2.2), 使圆锥成为1～2cm 厚的圆饼状。继而用尺划两条相互垂直的直线，把土样分成四等份，取走相同的两份(图1-2.3、图1-2.4), 将留下的两份土样拌匀；重复上述步骤，直到剩下的土样约等于需要量为止。 2、过筛及称量 (1) 用普通天平称取一定量的试样, 准确至0.1g ； (2) 检查标准筛叠放顺序是否正确(大孔径在上，小孔径在下)，筛孔是否干净，若夹有土粒，需刷净。将已称量的试样倒入顶层筛盘中，盖好盖，用手或摇筛机摇振，持续时间一般为10～15min, 然后按从上至下的顺序取下筛盘，在白纸上用手轻叩筛盘，摇晃，直到筛净为止。将漏在白纸上的土粒倒入下一层筛盘内，按此顺序，直到最末一层筛盘筛净为止。 (3) 称量留在各筛盘上的土粒质量，准确至0.1g, 并测量试样中最大颗粒的直径。若大于2mm 的颗粒超过50%，再用粗筛进行分析。 五、成果整理 1、某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下式计算，准确至小数后一位。 %100?= B A m m X (1-1) 式中，X 为小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比,%；m A 为小于某粒径的试样质量,g ；m B 为所取试样总质量,g 。 各筛盘上土粒的质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1%，否则应重新试验。若两者差值小于1%, 应分析试验过程中误差产生的原因，分配给某些粒组；最终，各粒组百分含量之和应等于100%，将试验数据填写在记录表中。 2、查土类 若粒径小于0.075mm 的含量大于50% 则该土不是砂土，而是细粒土，将这一部分用密度计法(见第二节)继续分析。 3、在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线，求不均匀系数u C 和曲率系数C C ，说明该土的均一性,并确定土的名称。 4、填写试验报告。 六、注意事项 1、在筛析中，尤其是将试样由一器皿倒入另一器皿时，要避免微小颗粒的飞扬。 2、过筛后，要检查筛孔中是否夹有颗粒，若夹有颗粒，应将颗粒轻轻刷下，放入该筛盘上的土样中，一并称量。 七、思考题 1、“粒组”与“粒度成分”两术语有什么区别？ 2、试分析试验过程中误差产生的原因及误差如何分配。 第二节 密度计法 一、试验目的