袁金芳/寧夏交通科學(xué)研究所

淺析比重瓶法實(shí)測(cè)土粒比重

袁金芳/寧夏交通科學(xué)研究所

土的比重一般是通過(guò)比重瓶法測(cè)得，但其試驗(yàn)過(guò)程既繁瑣又費(fèi)時(shí)，在實(shí)際工作中往往是直接用經(jīng)驗(yàn)比重來(lái)代替。針對(duì)這一情況，工程技術(shù)人員做了大量的對(duì)比分析，結(jié)果表明用兩種方法所得出的數(shù)值，對(duì)于路面土差異較大，而對(duì)于湖底、海底沉積的軟土則基本接近。所以，在進(jìn)行公路建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)考慮到實(shí)際的土壤成分情況，并依照工程設(shè)計(jì)要求，對(duì)土樣進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)確保土壤成分的合理化建設(shè)。

土的比重 ；比重瓶法；實(shí)測(cè)值；經(jīng)驗(yàn)值

一、問(wèn)題匯總

土的比重是土的基本物理性指標(biāo)之一，也是計(jì)算孔隙比和評(píng)價(jià)土類的主要指標(biāo)，它是在溫度105～110℃下烘至恒重時(shí)的重量與土粒同體積4℃時(shí)蒸餾水重量的比值。對(duì)于顆粒小于5mm的土，采用比重瓶法進(jìn)行測(cè)定。由于比重瓶法測(cè)土粒比重試驗(yàn)較繁瑣，時(shí)間較長(zhǎng)，試驗(yàn)過(guò)程精度要求比較高。故本文結(jié)合工程實(shí)踐，以及用比重瓶法測(cè)定土粒比重試驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)土粒比重與土的塑性指數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。

二、比重瓶法試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

在試驗(yàn)開(kāi)始前要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，對(duì)天平，溫度計(jì)等的校準(zhǔn)較為簡(jiǎn)單，按相應(yīng)的檢定規(guī)程進(jìn)行即可。由于在不同的溫度下，比重瓶及蒸餾水的比重也不相同，故比重瓶應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，一般每年至少校準(zhǔn)一次，并經(jīng)常抽查。在校準(zhǔn)中應(yīng)注意瓶的質(zhì)量、瓶加水的總質(zhì)量的稱量要準(zhǔn)確至0.001g，并且同一過(guò)程要測(cè)定兩次，兩次測(cè)定的差值不得大于0.002g，取兩次測(cè)值的平均值。并根據(jù)不同溫度下（用恒溫水槽按5℃級(jí)差調(diào)節(jié)）瓶、水總質(zhì)量，至達(dá)到本地區(qū)最高自然氣溫為止。繪制瓶、水總質(zhì)量與溫度的關(guān)系曲線備用。

在上述儀器設(shè)備等校準(zhǔn)后，即可按以下步驟進(jìn)行正式試驗(yàn)：

第一，將比重瓶烘干，在100mL比重瓶?jī)?nèi)裝入15g烘干土（若用50mL的比重瓶，則裝入12g干土）。土一定要烘干，如果烘干后，磨細(xì)時(shí)間較長(zhǎng)，則需要將土磨細(xì)后進(jìn)行烘干。比重試驗(yàn)中，稱量要精確到0.001g，可以事先稱好比重瓶的質(zhì)量，裝入15g的土，用（瓶+土的質(zhì)量-瓶的質(zhì)量）就可以得到干土的質(zhì)量。

第二，為排除土中的空氣，在已裝有干土的比重瓶?jī)?nèi)注入蒸餾水至瓶的一半處，在注入純水過(guò)程中應(yīng)注意不可直接用吸球?qū)χ孔幼⑺?，水?yīng)沿著瓶壁慢慢注入，防止瓶中干土揚(yáng)起灰土后致使瓶中干土質(zhì)量不準(zhǔn)。搖動(dòng)比重瓶，土樣浸泡20小時(shí)以上，再將瓶放在砂浴上煮沸。同時(shí)應(yīng)注意保證足夠的煮沸時(shí)間和在煮沸過(guò)程中土液不得溢出瓶外。煮沸時(shí)間自懸液沸騰時(shí)算起，砂及低液限黏土應(yīng)不少于30分鐘，高液限黏土應(yīng)不少于1小時(shí)，使土粒分散。在煮沸過(guò)程中，要經(jīng)常觀察，注意沸騰后調(diào)節(jié)砂浴溫度，不使土液溢出瓶外。

對(duì)于測(cè)定含有一定量的可溶鹽、不親水性膠體或有機(jī)質(zhì)的土必須用中性液體（常用煤油）代替蒸餾水，并用真空抽氣法代替煮沸法來(lái)排除土中氣體。采用真空抽氣法時(shí)，必須保證真空度要達(dá)到1個(gè)負(fù)大氣壓，抽氣時(shí)間一到兩小時(shí)，直至懸液內(nèi)無(wú)氣泡溢出為止。

第三，在煮沸后瓶中注入同樣煮沸且沸騰時(shí)間不少于20分鐘的蒸餾水至滿瓶，注意不要有土液溢出，冷卻，稱重。冷卻過(guò)程中，要待到瓶中土體完全下沉，并且瓶中的水與土有較明顯的分界線，也就是說(shuō)，瓶中蒸餾水的顏色應(yīng)清澈透明。再稱（瓶+水+土總質(zhì)量）時(shí)，用比重瓶塞塞好瓶子，使多余水分自瓶塞的毛細(xì)管中溢出。再將瓶外水分擦干的過(guò)程中，注意先將瓶子擦干，最后將毛細(xì)管上的水擦干，毛細(xì)管上的水要在旁邊擦，否則會(huì)將毛細(xì)管中的水吸出，從而影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。稱量后立即測(cè)出瓶?jī)?nèi)水的溫度，準(zhǔn)確至0.5℃。

第四，根據(jù)測(cè)得的溫度，從已繪制的溫度與瓶、水總量的關(guān)系中查得瓶、水總質(zhì)量。

第五，根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程計(jì)算土粒比重。本試驗(yàn)必須進(jìn)行兩次平行測(cè)定，其平行差值不得大于0.02，取其算術(shù)平均值作為土粒的比重值。

三、土粒比重值與塑性指數(shù)的相關(guān)性

根據(jù)比重瓶的測(cè)土結(jié)構(gòu)形式來(lái)看，不同的烘干土，在試驗(yàn)前提前4～5d進(jìn)行準(zhǔn)備。而在準(zhǔn)備期間，還需要結(jié)合土粒的比重溶質(zhì)，以及土粒比重的實(shí)際塑性指數(shù)，進(jìn)行相關(guān)性分析，根據(jù)塑性的指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的使用確定性因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體比值上的控制。而對(duì)于其中分析得出的參考數(shù)據(jù)，也需要結(jié)合相應(yīng)的顯示結(jié)果，完成對(duì)土的比重值的有效檢測(cè)。在進(jìn)行不同土壤比重方面的探究中，結(jié)合以往檢測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)進(jìn)行比較，就如下表1所示。

表格1 某地路面土實(shí)測(cè)值分析

下表2是某地沉積土的實(shí)測(cè)值與經(jīng)驗(yàn)值比較表。

表格2 沉積土實(shí)測(cè)值分析

從這些數(shù)據(jù)來(lái)看，不同地區(qū)土的比重存在較大差異。在工程實(shí)踐中，不同土粒比重，需要結(jié)合相應(yīng)的基礎(chǔ)差異，適應(yīng)不同環(huán)境下的土壤。實(shí)踐證明，地面土使用對(duì)整體公路建設(shè)會(huì)造成極大影響。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，需要結(jié)合相應(yīng)的比重試驗(yàn)值完成對(duì)經(jīng)驗(yàn)值的調(diào)整。

綜上，在公路建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)考慮土壤實(shí)際成分，并依據(jù)實(shí)際工程設(shè)計(jì)要求，對(duì)土樣進(jìn)行檢測(cè)，并依照特殊的土壤結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水壩土樣，以及可溶性鹽在膠體有機(jī)質(zhì)土壤含量方面的應(yīng)用，同時(shí)結(jié)合土粒比重的實(shí)際影響，以確保土壤成分的合理化建設(shè)。

[1]《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40-2007）

[2]謝笑笑,胡濤.淺析比重瓶法實(shí)測(cè)土粒比重[J].浙江水利科技,2007,(5):41-42.

[3]段立莉.土的比重試驗(yàn)[J].山西建筑,2015,41(5):58-59.

[4]魏讓鵬.多項(xiàng)式擬合曲線在土粒比重試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].西北水電,2013,(2):70-71.

[5]趙春梅.土粒比重試驗(yàn)方法主要技術(shù)應(yīng)用和控制[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2013,(19).

[6]盧丹.用Excel計(jì)算校正比重瓶[J].西部探礦工程,2005,17(12):145-146.

[7]劉宇,王輝.土粒密度測(cè)定誤差分析[J].巖土工程界,2002,(7):58-59.