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- 土壤筛试验规程
点击次数：110 发布时间：2010-5-8
土壤筛、石子筛、 砂石筛 、准路面基层集料筛、准沥青砼筛、铁路道渣筛、石灰筛、水泥标准水筛、粉煤灰水筛、水泥负压筛、 水泥标准筛、粉煤灰标准筛、 新标准标准筛是河北省虹宇仪器设备有限公司自行研发的新一代试验筛具。应用在颗粒分析试验中，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。
土壤筛、石子筛、 砂石筛 、准路面基层集料筛、准沥青砼筛、铁路道渣筛、石灰筛、水泥标准水筛、粉煤灰水筛、水泥负压筛、 水泥标准筛、粉煤灰标准筛、 新标准标准筛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：
（4-1）
式中： ——颗粒直径，mm；
——颗粒沉降速率，cm/s；
——4℃时水的密度，；
——水温时水的比重；
——水温时水的动力粘滞系数，；
——土粒比重；
——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来分析，如图4—1所示。
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：
（4-3）
式中： ——粒径计算系数与悬液温度和土粒比重有关，可由图4-6查出。
式（4-3）将测量粒径的问题转化为测定任一时刻及相应落距的问题。在密度计法颗粒分析试验中，不固定，而是测量时刻密度计读数，将定义为密度计在液面读数至密度计浮泡形心距离，与的关系可通过密度计率定获得。
现在若再算出 ≤ 的颗粒占总土质量百分含量，问题就解决了。由于时刻，距悬液表面为的层中，只有 ≤ 的颗粒存在，的颗粒浓度为零， ≤ 的颗粒浓度与起始时刻（）相同。如果测出时刻层中 ≤ 的颗粒浓度，可以算出量筒中 ≤ 的颗粒质量为：
（4-4）
密度计法量测层（密度计形心处）的密度，密度与浓度成正比，见式（4-6）和（4-7）所示。在移液管法试验中，时刻，在层中吸取的悬液，烘干后得到土粒质量为，则可计算出土粒浓度为：。然后由式（4-4）计算 ≤ 的颗粒质量。移液管法计算土粒粒径的方法与密度计法相同。
我们知道，量筒中土粒总质量为，因此， ≤ 的颗粒百分含量为：
（4-5）
式中： —— ≤ 的颗粒百分含量（％）；
——量筒中 ≤ 的颗粒质量（g）；
——量筒中土粒总质量（g）；
—— ≤ 的颗粒浓度（g/cm3）；
——量筒中悬液体积（cm3）。 ·
密度计浮泡形心处悬液浓度与密度计读数的关系为：
甲种密度计： （4-6）
乙种密度计： （4-7）
式中： ——悬液体积（规范规定）；
——土粒比重（若未做比重试验，对粘土及粉质粘土可取2.70，砂土及粉土可取
2.65）；
——20℃时水的比重（）；
—— 时刻经校正后的密度计读数，见试（4-10）。
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一、仪器设备
筛析法试验仪器主要包括：
1．分析筛，分析筛据孔径大小分粗筛和细筛两类：土工试验中常用的粗筛一般为圆孔，孔径为100，80，60，40，20，10，5，2mm；细筛一般为方孔，等效孔径为2.0，1.0，0.5，0.25，0.10，0.075mm。不同国家和不同部门使用的分析筛孔径大小分级有些差别；
2．分析天平，分析天平依称量范围和精度需要两种：（1）称量10kg，感量1g，（2）称量1000g，感量0.1g；
3．摇筛机，规范规定摇筛机能够在水平方向摇振，垂直方向拍击。摇振次数为100~200次/分钟，拍击次数为50~70次/分钟；
4．辅助设备，辅助设备包括：烘箱、量筒、漏斗、瓷杯、研钵、瓷盘、毛刷、匙、木碾、白纸等。
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筛析法试验步骤包括：
1．从风干的松散土样中，用四分法取土。取土数量按表4-1执行；
表4-1 筛分法取土数量
最大粒径（mm）
取样质量（g） 100~300 300~900 1000~2000 2000~4000 4000以上
2．将试样过2mm筛，分别称出筛上和筛下土质量。取2mm筛上土倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，取2mm筛下土倒入依次叠好的细筛的最上层筛中（分析筛自上至下孔径自大至小叠放）。用摇筛机充分筛析至各筛上土粒直径大于筛孔孔径，一般摇筛15~30min；
3．由最大孔径筛开始，顺序将各筛取下，将留在各筛上的土分别称量，准确至0.1g。各筛上土质量之和与总土质量之差不得大于总土质量的l％；
4．计算粒组含量和累积含量，画出级配曲线，得到各特征粒径，分析土的级配，据规范定名。
三、筛析法计算公式
1．粒组含量： （4-8）
2．累积含量： （4-9）
式中： ——某粒组百分含量（％）； ——小于某粒径土粒占总土质量百分含量（％）； ——试样总质量（g）； ——某粒组土粒质量（g）； ——小于某粒径土粒质量（g）。
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筛析法试验记录及试验成果包括：
1．筛析法试验记录表，见表4-2；
2．颗粒大小级配曲线（累积分布曲线），见图4-2；
3．获得特征粒径、、，计算曲率系数、不均匀系数；
4．据土的分类标准给土分类定名。
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