试验二土粒比重_孔隙比_孔隙率及饱和度试验.doc

正修科技大学
土壤力学试验
试验二 土粒比重、孔隙比、孔隙率及饱和度试验
摘要
本试验是测定土壤之土粒比重、孔隙比、孔隙率及饱和度，并依照ASTMD854-92规范来进行试验，土样仍取用液性限度仪旁的土壤，求土壤之土粒比重Gs，并用试验一土壤之湿单位重γm、含水量w以及干单位重γd三个参数，来计算孔隙比e、孔隙率n以及饱和度S，所有的试验过程，且由试验结果的数据，可提供土壤之一般参数，作为工程应用参考数据。

试验结果
平均土粒比重Gs＝2.62
平均土粒孔隙比e＝0.62
平均土粒孔隙率n＝38.39％
平均土粒饱和度S＝73.60％

班级：四土三甲
组别：第七组
姓名 :李岳升
学号：49502102
授课教师：杨全成
试验日期：97/03/12
成绩：

一、试验目的
预求土壤之土粒比重Gs，并配合试验一土壤之湿单位重γm、含水量w及干单位重γd三个参数，以计算孔隙比e、孔隙率n及饱和度S。提供土壤之一般参数，作为工程应用参考之依据。

二、试验说明
基本定义：
(1)土粒比重(Specific Gravity of Solid Matter)Gs
土粒之单位重(γs)与4℃水之单位重(γw)比值称为土粒比重。(一般约2.5～2.7)

其中 γw(4℃) = 1.00 g/cm3 = 1.00 t/m3 = 1000 kg/m3= 9.8 KN/m3 = 62.4 lt/ft3
土粒之比重用试验方法直接求出之公式：

其中 Ws = 干土重。
W1 = 比重瓶＋干土＋水重。
W2 = 比重瓶＋水重。
Gw = 温度T℃蒸馏水比重。如表2－1所示。
表2-1 水之单位重与温度之关系
温度(℃)
水之单位重(g/cm3)
校正因素K
18
0.9986244
1.004
19
0.9984347
1.002
20
0.9982343
1.000

21
0.9980233
0.9998
22
0.9978019
0.9996
23
0.9975702
0.9993
24
0.9973286
0.9991
25
0.9970770
0.9989
26
0.9968156
0.9986
27
0.9965451
0.9983
28
0.9962652
0.9980
29
0.9959761
0.9977
30
0.9956780
0.9974
(2)孔隙比(Void ratio)e
土壤内孔隙体积(Vv)与土粒体积(Vs)之比值称为孔隙比，通常以百分比表示之。

(3)孔隙率(Porosity)n
土壤内所含孔隙之体积(Vv)与土壤之总体积(V)比值称为孔隙率，通常以百分比表示之。(0%≦n≦100%)

(4)饱和度(Degree of Saturation)S
土壤内所含水之体积(Vw)与孔隙之体积(Vv)比值称为饱和度，通常以百分比表示之。(0%≦S≦100%)

三、试验仪器
(1)磅秤或电子秤：因未满200克故应使用灵敏度0.01克之天平。
(2)酒精灯。
(3)三脚架。
(4)石绵网。
(5)有塞比重瓶，50cm3及100cm3两种：适合土粒小于#4以下者，瓶塞中央穿孔以利空气与水之排出，50cm3比重瓶取土样10克，100cm3比重瓶取样25克。
(6)水。
(7)恒温水槽。

四、试验步骤
一开始先称干土重为Ws，然后将干土放置入比重瓶加水加满后放入恒温水槽计算10分钟，水槽内的温度为T℃，然后将比重瓶取出拿到磅秤去秤得重量为W2，然后在放到石棉心网上用酒精灯煮沸10分钟以上，煮沸后将比重瓶拿起在加水使比重瓶那的水量全满，在称其重量为W1。试验结束在查表求出温度T蒸馏水比重，Gw，则土粒之比重，Gs=〔Ws/(Ws＋W2－W1)〕×Gw，由公式求出孔隙比，e=〔(Gsγw )/γd〕－1由公式求出孔隙率，n= e/(1＋e)，由公式求出饱和度，S= (Gs w)/e。

试验结果:
试验2-1
试 样 编 号
No.1
No.2
No.3
干土重，Ws (g)
25.04
25.14
25.16
试验时蒸馏水温度，T (℃)
27
27
27
比重瓶＋干土＋水重，W1 (g)
97.06
111.09
99.81
比重瓶＋水重，W2 　 (g)
81.41
95.70
84.22
温度T蒸馏水比重，Gw
0.9965451
0.9965451
0.9965451
土粒之比重，Gs=〔Ws/(Ws＋W2－W1)〕×Gw
2.66
2.57
2.62
平均土粒比重，Gs =

2.62

试验2-2
试 样 编 号
No.1
干土重，Ws (g)
25.04
试验时蒸馏水温度，T (℃)
27
比重瓶＋干土＋水重，W1 　　　 (g)
97.06
比重瓶＋水重，W2　　 (g)
81.41
温度T蒸馏水比重，Gw
0.9965451
土粒之比重，Gs=〔Ws/(Ws+W2-W1)〕×Gw
2.62
孔隙比，e=(Gsγw)/γd〕－1
0.62
孔隙率，n=e/(1＋e) ×100%　 　　　 (%)
38.39
饱和度，S = (Gs w) / e×100 % 　　　 (%)
73.60

七、问题与讨论
1.如何取得原状土样?又如何得知湿土单位重?
Ans：(1)原状土样一般系于钻探时用薄壁钢管取出者，亦可用取样木箱，于工地开挖试坑而取得，但因是学校试验课，故用人工拌合以薄管当试模制作土样。
(2)土壤之总重量(W)与土壤之总体积(V)比值称为容积单位重，即总单位体积重，简称总单位重，一般常称湿(土)单位重。其公式为：γm=W/V。
2.试写出土粒比重试验公式，并说明如何得各参数内容?
答：
土粒之单位重（γs）与4℃水之单位比重（γw）比值称为土粒比重。
（一般约为2.45~2.85）

其中γw（4℃）=1.00g/cm3=1.00t/m3=1000 ㎏/m3=9.8KN/m3=62.4lt/ft3
土粒之比重用试验方法直接求出之公式：

其中
WS=干土重，（烘干试体土样，将试验土样放入烘箱烘干，待冷却时再秤其重量）
W1=比重瓶＋干土＋水重，（比重瓶＋干土＋半满水，煮沸十分钟，加满水冷却
至T℃盖上盖子，称比重瓶＋干土＋水重W1）
W2=比重瓶＋水重，（比重瓶加满水总重于T℃盖上盖子，擦干比重瓶，称其比重瓶加满水总重W2）
Gw=温度T℃蒸馏水比重，如下表所示

表2-1 水之单位重与温度之关系
温度(℃)
水之单位重(g/cm3)
校正因素K
18
0.9986244
1.004
19
0.9984347
1.002
20
0.9982343
1.000
21
0.9980233
0.9998
22
0.9978019
0.9996
23
0.9975702
0.9993
24
0.9973286
0.9991
25
0.9970770
0.9989
26
0.9968156
0.9986
27
0.9965451
0.9983
28
0.9962652
0.9980
29
0.9959761
0.9977
30
0.9956780
0.9974

八、心得
这次的试验有些微的麻烦。因为当所有试体都弄好的时候，在酒精灯煮的时候，可能会使试体因煮沸而水和试体都溢出来。溢出来的试验就要从做。所以一开始水量的掌握和酒精灯的火焰大小要弄的非常的小心，不然可能因为一下子的没注意，而使得整组的试验都要从来。