土壤力學(xué)實(shí)驗(yàn)：土粒比重孔隙比孔隙率及飽和度試驗(yàn) 土粒比重孔隙比孔隙率及飽和度測(cè)試儀

目的：求土壤之土粒比重Gs，并配合試驗(yàn)一土壤之濕單位重γm、含水量w及干單位重γd三個(gè)參數(shù)，以計(jì)算孔隙比e、孔隙率n及飽和度S。提供土壤之一般參數(shù)，作為工程應(yīng)用參考之依據(jù)。

試驗(yàn)說(shuō)明：

孔隙比(Void Ratio)e：土壤內(nèi)所含孔隙之體積(Vv)與土粒之體積(Vs)比值稱(chēng)

為孔隙比。(0≦e≦∞)

V v      土壤內(nèi)所含孔隙之體積

e＝-----------＝------------------------

V s         土粒之體積

孔隙率(Porosity)n：土壤內(nèi)所含孔隙之體積(Vv)與土壤之總體積(V)比值稱(chēng)為孔隙率，通常以百分比表示之。(0%≦n≦100%)

V v          土壤內(nèi)所含孔隙之體積

n＝----------100%-＝---------------------100%

V               土壤之總體積

飽和度(Degree of Saturation)S：土壤內(nèi)所含水之體積(Vw)與孔隙之體積(Vv)比值稱(chēng)為飽和度，通常以百分比表示之。(0%≦S≦100%)

V w           土壤內(nèi)所含水之體積

S＝----------100%-＝---------------------100%

V v               孔隙之體積

土粒單位重(Unit Weight of Solid Matter)γs：土壤內(nèi)所含土粒之重量(Ws)與土粒之體積(Vs)比值稱(chēng)為土粒單位重。

W s      土壤內(nèi)所含土粒之重量

γs ＝-----------＝----------------------

V s         土粒之體積

土粒比重(Specific Gravity of Solid Matter)Gs：土粒之單位重(γs)與4oC水之單位重(γw)比值稱(chēng)為土粒比重。(一般約為2.45~2.85)

γs         土粒之單位重

Gs＝-----------＝----------------------

γw         4oC水之單位重

其中γw(4oC)=1.00g/cm3=1.00t/m3=1000kg/m3=9.8KN/m3=62.4#/ft3

土粒之比重用試驗(yàn)方法直接求出之公式：

W s                            干土重

G S＝----------------G w＝---------------------------------------

      Ws＋W 2－W1      干土重＋(比重瓶+水重)－(比重瓶+干土+水重)

其中

W s= 干土重。

W 1= 比重瓶+干土+水重。

W 2= 比重瓶+水重。

G w= 溫度ToC 蒸餾水比重。如表1 -3所示。

土壤天然性質(zhì)間之基本關(guān)系：

(一)

e       孔隙比

n＝-------＝----------＝孔隙率

? 1＋ e   1＋孔隙比

(二)

 n     孔隙率

e＝-------＝-----------＝孔隙比

? 1－n   1－孔隙率

(三) S e＝Gs×w

土粒比重、孔隙比、孔隙率及飽和度試驗(yàn)：

有塞比重瓶，50cm3及100cm3兩種：適合土粒小于#4篩以下者，瓶塞中央穿孔以利空氣與水之排出，50cm3比重瓶取土樣10g，100cm3比重瓶取樣25g，試驗(yàn)示意圖如下圖所示。

(1)磅秤或電子秤。(2)酒精燈。(3)三腳架。(4)石綿網(wǎng)。(5)有塞比重瓶。

(6)蒸餾水。(7)溫度計(jì)。(8)恒溫水槽。(9)恒溫烘箱。

試驗(yàn)步驟：稱(chēng)土粒干重Ws：

1、50、100 CC 比重瓶    2、恒溫記讀     3、比重瓶與水重稱(chēng)重前_恒溫中

4、稱(chēng)比重瓶與水重W2     5、用煮沸法驅(qū)除氣泡   6、煮沸時(shí)勿使土粒逸出

7、(比重瓶+土粒+水重)稱(chēng)重前_亦需恒溫    8、稱(chēng)(比重瓶+土粒+水重)W1

9、土粒干重Ws          10、比重瓶+水重W2     11、比重瓶+水+土粒重W1

12、土粒之比重Gs={Ws/(Ws+W2-W1)}Gw

 使用設(shè)備品牌：MAYZUN(秒準(zhǔn))，型號(hào)：MZ-J300代替說(shuō)明如下：

設(shè)備：MZ-J300主機(jī)、比重瓶、自動(dòng)控制加熱設(shè)備、超音聲波振蕩、恒溫水槽、砝碼、溫度計(jì)

測(cè)量步驟：

當(dāng)顯示屏上出現(xiàn)0.000g時(shí)，將容器放置在秤盤(pán)上，按ZERO鍵歸零。這時(shí)已經(jīng)扣除盛物器重量。

在將樣品倒入容器內(nèi)，等穩(wěn)定符號(hào)O出現(xiàn)后，按MEMORY，在屏幕上方會(huì)顯示R1表示已經(jīng)記錄樣品的重量值（Wa）。

將比重瓶注滿(mǎn)已煮沸的蒸餾水，冷卻至20℃，慢慢的插上溫度計(jì)，用濾紙吸去溢出的蒸餾水，擦干比重瓶外部。跟樣品一起放置秤臺(tái)上，穩(wěn)定符號(hào)O出現(xiàn)后，按MEMORY在屏幕上方會(huì)顯示R2，表示已記錄樣品的重量值（Wb）。

將比重瓶中的蒸餾水倒出至一半，在將樣品完全倒入比重瓶?jī)?nèi)，可用自動(dòng)控制設(shè)備使其氣泡排除。

處理完氣泡后，取出比重瓶，在用恒溫至20±1℃的蒸餾水注滿(mǎn)。慢慢的插上溫度棒，擦干比重瓶外部，連同容器放置秤臺(tái)上，穩(wěn)定符號(hào)O出現(xiàn)后，按MEMORY，在屏幕上方會(huì)顯示R3，表示已記錄樣品的重量值（Wc）。

土粒之比重Gs：=Wa×Gw /(Wb-Wc)

由以上的測(cè)試可得孔隙率。