關于顆粒分析試驗的誤差分析和對策研究

郭佳偉

【摘要】顆粒分析試驗是當前土木工程中的基礎試驗，其主要作用是分析土壤中的粒徑。其中常見的試驗方法有篩析法和密度計法，這兩種方法都能夠準確地對土壤顆粒組成進行分析和定名。但是在試驗過程中存在一定的誤差，為此文章重點講解了兩種顆粒分析試驗的方法，同時分析了在試驗中的誤差，望能為有關人員提供到一定的參考和幫助。

【關鍵詞】顆粒分析試驗;誤差;對策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.215

1、前言

土的顆粒分析試驗是土工試驗中重要的一項內容，能夠真實的測定土中各粒組干土的質量分數(shù)。土壤自身的性質是不均勻的，保存、運輸?shù)榷紩ν寥澜Y構造成一定的影響，且試驗過程中環(huán)境、設備等因素都會影響試驗結果的準確性。

2、顆粒分析試驗方法介紹

2.1篩析法（篩分法）

篩析法的試驗目的是測定土中各粒組占該土總質量的百分數(shù)，以便了解土粒的組成情況。根據土壤樣品的孔徑大小，將土壤樣品分為幾類，然后對每組土壤樣品進行稱重，以計算其在總土壤樣品中的比例。篩選分析是最簡單的顆粒分析方法，原理簡單且操作十分方便，篩分方法的粒徑范圍為0.075mm～60mm。

2.2密度計法

在細粒土壤的篩選方法中，通常適合低于0.075mm的細粒土壤。試驗的具體操作步驟如下：首先制備試樣，使用直徑為0.075mm的過濾篩將試樣過篩后，將篩下土放入干燥箱中進行干燥。為了保證樣品充分干燥，干燥箱的溫度應控制在100℃左右，干燥時間應不少于8小時。充分烘干后，用天平稱量30克烘干試樣，并將其放入三角燒瓶中，在盛有試樣的三角燒瓶中注入200mL純水，進行浸泡，時間不少于18h（對于砂性較大、易于分散的土，可適當減少浸泡時間），稍加搖勻后，放在沙浴中煮沸，煮沸時間從水沸騰開始計時，粘土和不易分散的土，一般煮沸1.0h左右，其他土可酌量減少，但不得少于0.5h。待懸液冷卻后，將其倒入標明號碼的量筒內，并應將燒瓶中剩留的懸液，分次用少量純水洗凈倒入量筒內。加4%濃度的六偏磷酸鈉約10mL于懸液中，使桶內懸液恰達1000mL。將盛有懸液的量筒，置于平穩(wěn)且便于測讀的平臺上。準備好密度計、秒表、記錄紙等，并先熟悉密度計刻度的讀法。然后將攪拌器放入量筒內，沿整個懸液深度上下攪拌約1min往復各30次，使懸液徹底均勻，攪拌完畢，立即取出攪拌器，同時開動秒表，測定經過1、5、30、120、1440min時的密度計讀數(shù)。根據試樣情況或實際需要，可增加密度計讀數(shù)或縮短最后一次讀數(shù)的時間。每次讀數(shù)應在預定時間前10-20s，將密度計小心地放入懸液中接近讀數(shù)的深度，以免密度計上下跳動。提放密度計時，應使密度計的中軸垂直液面，要輕拿輕放，盡量減少對懸液的擾動。密度計讀數(shù)均以彎液面上緣為準。甲種密度計應準確至0.5，乙種密度計應準確至0.0002。每次讀數(shù)完畢立即取出，將其放入盛純水的量筒中，同時測定相應的懸液溫度準確至0.5℃。

3、顆分試驗誤差產生的原因

3.1篩析法試驗誤差產生的原因

顆粒篩分分析試驗產生誤差的主要原因有：一是篩分不均勻造成隨機誤差;二是試驗環(huán)境不同造成的環(huán)境誤差;三是操作人員的技術水平和操作方法不當造成操作誤差。[1]以隨機誤差為例，分析了如何最大限度的避免隨機誤差。在測量中，我們將篩分后留在篩網上的土壤顆粒進行分級稱重，用來判定土壤的定名。但在實際篩分中，有些粒徑相同的土壤顆粒不能通過篩網，有些則能順利通過篩網。這與土顆粒在土中的振動和位置角以及篩分時間和篩分深度有關。在具體的試驗中土壤顆粒的各個組分都有這種篩分塞，使得篩分后的土壤顆粒不能包含在同一級別的顆粒中。土壤質量的變化可以從土壤水平顆粒的計算中看出。在這種情況下，雖然土壤定名與實際土壤質量一致，但其中某一級別的數(shù)量是不匹配的。當土顆粒在篩子上振動時，一些直徑相同的土顆粒可以通過篩子，但是有些則不能通過篩子。這主要取決于土壤顆粒在篩面和篩子上的角度。實際上，在篩網的所有階段都存在堵塞現(xiàn)象，導致剩余篩網的質量下降，影響每個顆粒組在總土壤中百分比的變化，從而使得土壤定名與實際不符。在這種情況下，我們可以通過增加土壤樣品的總重量來確保土壤樣本的篩分質量。在篩分試驗中，土壤樣本總重量越小，誤差越大。總重量越大，誤差越小。因此，為了保證篩分數(shù)據的準確性，我們將嚴格按照規(guī)范操作，盡可能的減小誤差。

3.2密度計法試驗誤差產生的原因

密度計有兩種，一種是測量1000mL懸浮液在干燥土壤中的重量，另一種是通過計算得出物體的比重。雖然兩種密度計的原理和方法相同，但用于測量懸浮液的溫度標準是不同的。另外，為避免計算誤差，應注意選擇合適的計算公式。一般來說，密度計的制造精度高，在此外，密度計的校準基于蒸餾水。什么時候添加分散劑后，需要重新標定土壤顆粒的沉降距離、彎月面和溫度。顆粒試驗所需的試驗溫度應保持在20℃左右，以保證比重計的精度，但在實際操作中很難滿足這一要求，必須根據試驗情況進行環(huán)境調整。因此測試前一定要對密度計的彎月面進行校準。利用密度，在懸浮液中加入分散劑，還應考慮分散劑對密度計的干擾，密度計應進行相應的校準。測試樣品的狀態(tài)和質量也會帶來一些誤差結果，例如，粘土顆粒的測試結果受樣品狀態(tài)的影響很大，樣品在自然狀態(tài)下進行測試，取樣時應該盡量均勻，盡量減少誤差。

結語：

由上可知，在實際操作的過程中，有關人員應當依據土樣的具體情況然后選擇出適合的試驗方法，且在試驗前應當對試驗儀器和設備都進行計量檢定和校準，在操作的過程中應當嚴格按照規(guī)范要求操作，才能有效的減少誤差。

參考文獻：

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