土的颗粒密度试验作业指导书.docx

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1、土的颗粒密度试验作业指导书一、 试验目的和方法1. 方法概述土的颗粒密度是指土体内固体颗粒的质量与颗粒体积 之比值，单位 g/cm3。粒径大于 5mm 的砾石、碎(卵)石等粗颗粒，因颗粒间存在空隙。空隙又分封闭的与放开的两局部，当浸水时，开敞 局部为水所填充，封闭局部则不能浸人。因此，粗颗粒土颗 粒密度通常以以下三种方法表示：(1) 视密度(也称表观密度)：土粒干质量与土粒实体积(包括固体颗粒和封闭空隙体积)的比值。它与细粒土的颗粒 密度在有用上是全都的，由于一般指的空隙，事实上是指能 被水充填的空隙。通常状况下，粗粒土的颗粒密度就是指视 密度。(2) 毛体积密度：土粒干质量与土粒总体积(包括

2、固体颗粒、封闭空隙和开敞空隙全部体积)的比值。(3) 饱和面干密度(简称表干密度)：当土粒呈饱和面干 状态时的土粒总质量与土粒总体积的比值。颗粒密度是计算孔隙比、孔隙率、饱和度等指标的重要 数据。毛体积密度用于击实试验中对超粒径(5 mm 或20mm 或40mm,颗粒在 530%)土的最大干密度校正及计算粗颗粒填料压实后的孔隙率。土的颗粒密度试验按土粒的不同粒径可分别承受： (1)量瓶法：适用于粒径小于 5mm 的土。(2) 浮称法：适用于粒径等于或大于 5mm 的土，且其中粒径大于 20mm 的土质量应小于土总体质量的 10%。(3) 虹吸管法：适用于粒径等于或大于 5mm 的土，且其中粒径

3、大于 20mm 的土质量应等于或大于土总体质量的 10%。(4)假设土含有小于和大于 5mm 的颗粒，则应分别用量瓶法和浮称法或虹吸筒法测定不同粒径的颗粒密度，并按 加权平均计算土的平均颗粒密度：2. 量瓶法（1） 试验所需主要仪器设备和器具量瓶：容积 100(或 50) mL。天平：称量 200g，分度值 0.001g。恒温水槽：准确度士 1.0。砂浴：应能调整温度。温度计：测量范围 050 ，分度值 0.5。真空抽气设备。其他：烘箱、纯水或中性液体(煤油)等。（2） 量瓶校正将量瓶洗净，烘干后称其质量，准确至 0.001g。将煮沸经冷却的纯水(或抽气后的煤油)注人量瓶，对 长颈量瓶注水(油

4、)至刻度处，对短颈量瓶注水(油)至毛细管口。将量瓶放人恒温水槽直至瓶内水(油)温度稳定。取出量 瓶，擦净外壁，称瓶、水(油)总质量，准确至 O.OOlg。测定恒温水槽内水温，准确至 0.5。按 5间隔调整恒温水槽内水的温度，测定不同温度下的瓶、水(油)总质量。每个温度需进展两次测定，平行差值不大于 0.002g，取两次测值的平均值。绘制温度与瓶、水(油)总质量的关系曲线，如图 9-4 所示。图 9-4 温度和瓶、水质量关系曲线（3） 试验要点在烘干的 l00ml 量瓶内装人试样 15g(50mL 量瓶装10g)，称量瓶和试样质量，准确至 0.001g。向已装有试样的量瓶内注人半瓶纯水，摇动量瓶

5、，并 放在砂浴上煮沸，煮沸时间：砂性土不少于 30min,黏性土不少于 60min。煮沸后为防止瓶内悬液溢出，应随时留意调整砂浴温度。将煮沸并冷却的纯水注人装有试样悬液的量瓶 (液面高度与量瓶校正时一样)，并放置于恒温水槽内，直至温度稳定，瓶内悬液上部澄清，取出量瓶，擦净外壁，称量瓶、水、试样总质量，准确至0.001g。测定量瓶内的水温，准确至 0.5。依据测得的温度，从已绘制的“温度与量瓶和水总质 量关系曲线”中查得量瓶和水的总质量。如试样含有可溶盐、亲水性胶体或有机质，需用抽气 法以中性液体(如煤油)为介质进展测定。抽气时真空压力表 读数须接近 l00kPa，抽气时间 12h。按式(9-1

6、8)计算颗粒密度：r =md rm+ mrwd- mwTr ws9-18式中：颗粒密度g/cm3，计算至 0.01g/cm3； m ：试样干质量g；dm ：量瓶和水油的总质量g；Pwm ：量瓶，水油和土的总质量g；pws :在T()时水油的密度g/cm3。WT3. 浮称法（1） 试验所需主要仪器设备和器具铁丝框：孔径小于 5mm，边长 1015cm，高 1020cm。天平：称量 2023g，分度值 0.2g。盛水容器：尺寸应能适合铁丝框沉入。其他：烘箱、温度计、孔径 5 及 20mm 筛等。（2） 试验要点选取有代表性的试样 5001000g 清洗干净，浸入水中24h 后取出，将试样放在湿毛巾

7、上擦干外表，即得饱和面干试样，称其质量(m )。b将铁丝框浸人水中，称铁丝框在水中的质量(m ),如图19-5 所示。将质量的饱和面干试样全部放入铁丝框中，缓缓 浸没于水中，并在水中摇摆至无泡溢出为止，称铁丝框和试 样在水中的总质量 (m2 ) ，测定盛水容器内水温，准确至0.5。取出铁丝框中的全部试样烘干，并称烘干试样质量(md)。图 9-5 浮称天平按公式 (9-19),(9-20),(9-21) 和(9-22) 计算颗粒密度(s )、毛体积密度(a)、饱和面干密度(b)和吸着含水率(Wx)。r=md rsm- (md2- m )wT19-19r=md ram - (mb2- m )wT1

8、9-20mr=b rbm - (mb2- m )wT19-21mWx = ( mb - 1) 100%d9-224. 虹吸管法1试验所需主要仪器设备和器具虹吸筒：见图 9-6图 9-6 虹吸筒示意图单位：cm台秤：称量 10kg，分度值 1g。量筒：容积 2023ml。其他：同浮称法。二、空隙率计算方法孔隙率为：土的孔隙体积与总体积的比值，以百分数表示。Vn =v 100%V9-23式中：n:孔隙率；V ：土的孔隙体积cm3；vV：土的总体积cm3。由孔隙率定义式可推导出如下有用计算公式：n = (1 -rd ) 100%9-241rsr9-25rn= (1 -d ) 100%2a式中：n ：

9、用颗粒密度计算求得的孔隙率；1n ：用毛体积密度计算求得的孔隙率；2 ：土的干密度g/cm3;d ：土的干密度g/cm3a当土中既有粒径大于5mm 的土颗粒，又含有粒径小于5mm 的土颗粒时，工程中一般承受平均颗粒密度，取粗细颗粒密 度的加权平均值。对这类土的孔隙率宜承受土的平均颗粒密 度计算。秦沈客运专线粗粒土压实检测方法争论会会议纪要(秦沈总指2023)48 号)提出：“对于砾石土，碎石类土和级配碎石，由于粒径小于 0. 1mm 的颗粒成分较少，宜承受毛体积密度计算孔隙率，并作为把握压实度的指标之 一。”土的颗粒密度(a)和土的毛体积密度(d)可按本章17.6 相应方法测试。土的干密度(a)应按本章的密度试验和本章的含水率 试验相应方法测定湿密度和含水率，并计算求出干密度。