浅析颗粒分析中比重计读数校正

隧道网 www.stec.net(2006-9-14)??来源：岩土工程界

????摘? 要：通过分析比重计法颗粒分析试验的原理，说明了比重计法读数校正(除弯月面、分散剂校正) 的由来，指出了某些土工试验xxxx中存在的重复校正问题。

????关键词：颗粒分析 比重计

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???土的颗粒分析成果是土的重要物理指标，它可用于土的工程分类，粗略判断土的工程特征，还可根据土的粘粒含量多少对该土层的液化可能性进行初步评价和判断。

试验是根据土的颗粒粒径不同分别采用筛析法和比重计法(含筛析法)两种方法，实验具体步骤依据《土工试验方法标准》GB/T50123—1990，某些颗粒分析计算软件对比重计(含筛析法)颗粒分析数据校正处理时(不包括弯月面、分散剂校正)有欠妥之处，本文将从试验原理分析其欠妥之原因。

????比重计法是依据斯托克斯(stokes)定律进行测定的，基本原理认为0.2～0.002mm的颗粒在液体中靠自重下沉时作等速运动，较大的颗粒下沉较快，较小的颗粒下沉较慢，一般认为比重计法只适用于粒径小于0.075mm(或0.1mm)的试样。 假设有一圆球形颗粒在无限大的不可压缩的粘滞性液体中，它在重力F1，浮力F1，液体对球体的粘? 滞阻力Rf三力作用下，做等速υ下沉。

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???上式中土粒的有效沉降距离L=L1+(LO-V)√2A)；L1——{zd1}刻度至比重计读数的距离(cm)；LO浮泡体积中心至{zd1}刻度间的距离(cm)Vb；浮泡体积(cm3)；A——量筒截面积(cm3)。

???用所量出的{zd1}刻度至玻璃杆上各刻度的不同距离L1代入上式，可算出各相应的土粒的有效沉降距离L值，并绘制比重计读数与土粒有效沉降距离关系曲线L=a - b·R，每支TM—85型土壤比重计的沉降距离校正系数(0、b)厂家均已给出。

???由此可见，当比重计和与它匹配的量筒已经确定，则土粒沉降距离L=a - b·R)只和比重计读数尺有关，且R无需校正，而华勘颗粒xxxx却对尺进行了温度和土粒比重的校正，该计算与原理相悖当然土粒的沉降距离受温度与土粒比重的影响，但不应在此重复考虑，因为在计算颗粒粒径时(d=k

???粒径计算系数南值已将温度和土粒比重的影响考虑进去，因此在计算有效沉降距离时采用比重计校正读数是不应该的。

???比重计校正读数是这样来的：在进行颗粒分析时，先将一定量的干土(粒径<0．075mm)放在量筒中，然后加纯水，经过搅拌使各种粒径的土在悬液中均匀分布，即各种粒径在悬液中的浓度在不同深度处是相等的，静止一段时间ti。后，悬液中粒径为dj的颗粒以相应的沉降速度。υi在水中沉降，较粗的颗粒在悬液中沉降较快，较细的颗粒则沉降较慢，在深度Li。处，沉降速度”υi=Li/ti，所以在Li。深度范围内肯定已没有粒径大于di的颗粒，在Li深度处一微小区段内的悬液中只有等于及小于di的颗粒，而且等于及小于di的颗粒浓度与开始均匀悬液中等于及小于吐的颗粒浓度相等。

???如悬液体积为1000cm3，其中所含小于di的土粒质量为mi，则在厶深度处悬液的密度为：

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???粒径计算系数值已将温度和土粒比重的影响考虑 进去，因此在计算有效沉降距离时采用粒及水在20℃的密度。土粒比重不是对于常用的甲种比重计系根据20℃所测悬液密度，假定土粒比重Gs为2.65，20℃时水的密度为1g·cm-3，使用上式计算mi刻制读数(R)，小于某粒径di的试样质量占试验总质量的百分数比为：

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???md——试样干质量。

???颗粒下沉在实验过程中的标准温度为20℃，在此状态下比重计读数符合理想状态，而不会产生因温度影响的误差，但在实际工作中，如温度不在20CC，土粒比重不是2.65，只要加以必要的校正，亦能得出同样的结果。

???试验时密度计的读数是以弯液面上缘为准的，而密度计制造时其刻度是以弯液面的下缘为准，因此应对密度计的弯液面进行校正，弯液面校正值为n。

???在用密度计读数时，若在悬液中加人分散剂，则也应考虑分散剂对密度计读数的影响，分散剂校正值为CG。

???土工试验规范已给出了温度范围10℃～30℃的温度校正值和土粒比重2.50～2.88的土粒比重校正值CG。

???小于某粒径的试样质量百分比

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???土质量百分数的计算公式中比重计读数，必须是经过温度与土粒比重校正后的比重计读数，由此可见，比重计温度和土粒比重校正读数不适用于土粒粒径的计算，而只适用于小于某粒径的试样质量百分比的计算。

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张建根 刘学芹? 宋胜虎

(天津市市政工程设计研究院)

《岩土工程界》2006年第7期