谈读数频次对颗粒分析试验的影响

2020-09-07孟凡会

山东水利 2020年7期

孟凡会

（山东省水利勘测设计院，山东济南 250014）

颗粒分析试验是测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，确定粒径分布范围的试验。根据颗粒分析试验结果，可以了解土的颗粒级配和成份，对土进行工程分类，并判别土的工程性质。

1 颗粒分析试验方法

根据土的颗粒大小，颗粒分析试验有3种基本方法，筛析法、密度计法、移液管法。若土中粗细兼有，可以联合使用筛析法及密度计法或移液管法。采用密度计法进行颗粒分析试验时，根据SL237-1999《土工试验规程》要求：经测 1min、5min、30min、120min、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。

2 工程介绍及比对试验

本文采用山东省鲁北地区的一批试样进行密度计法颗粒分析试验，增加0.5min时的密度计读数，与未增加0.5min时的颗粒分析试验读数对比，结果显示增加了0.5min读数，粉粒含量和沙粒含量均有所变化，颗粒级配曲线更加精准。

2.1 试验准备

选用本工程3个钻孔的原状土样共10组，取土深度从1.5～19.2m。根据规范操作步骤，对所抽取的10组土样进行颗粒分析试验。试验采用乙种 TM-85 土壤密度计，a=19.40，b=636.235，采用配置的标准量筒，分散剂校正系数0.0005，每个读数点均即时量测试验温度。

乙种密度计法的小于某种粒径的试样质量占试样总质量百分数的计算公式为：

X=100VC′s[（R′-1）+m′t+n′-C′D]ρω20/md

式中：V为悬液体积；C′s为土粒比重校正值；n′为弯液面校正值，m′t为温度校正值；C′D为分散剂校正值；R′为乙种密度计读数。

粒直径计算公式为：ρω20为20℃时水的密度，g′cm3；md为试样干土质量，g。

式中：d 为颗粒直径，mm；ρω0为 4℃时水的密度，g′cm3；η 为水的动力粘滞系数（10-6）kPa·s；Gs为土粒比重；GωT为温度为T℃时的水的比重；L为某一时间t内的土粒沉降距离，cm；g为重力加速度 981cm/s2；t为沉降时间，s。

每个时间点的读数都对应着小于某种粒径的试样质量占试样总质量的百分比，多个点的读数连成曲线才能绘制出小于某粒径的土粒含量——土粒粒径单对数曲线，且曲线上的点越多，其准确度越高。根据斯托克斯定律，大颗粒土粒下沉速度快，小颗粒土粒下沉速度慢，因此本文选择增加前期读数频次，前期的读数关系土中较大颗粒的含量，即关系到砂粒和粉粒含量。

2.2 比对试验

试验方法一：按照规范要求操作，读数时间点为 1min、5min、30min、120min、1440min 试验。方法二：在规范要求操作的基础上，增加试验读数频次，将读数时间点调整为0.5min、1min、5min、30min、120min、1440min。

2.3 试验结果分析

由两种方法绘制的10组土的颗粒级配曲线如图1所示：

图110 组土的颗粒级配曲线

由图1知：增加了0.5min的读数后，本次比对试验选用的10组土的定名没有改变，小于0.005mm组的黏粒含量没有变化，除此之外，粉粒和砂粒的粒组含量均发生了变化。其中：1号土、2号土、5号土的变化趋势为砂粒含量降低，粉粒含量增加，黏粒含量不变。3号土、4号土、6号土、7号土、8号土、9号土、10号土的砂粒含量增加，粉粒含量降低，黏粒含量不变。

两种试验方法得到的同种土的颗粒级配曲线的基本走势是相同的，但增加了0.5min读数的颗粒级配曲线更精准，更平滑，对试验结果的判定更准确。