土壤颗粒分析试验探讨_王波

且在试验过程中室内温度不会发生较大的变化，使悬
液的温度处于一个相对的稳定范围（约±2℃左右）。每
次测读密度计度数后，马上测记对应的悬液温度，计
算时将温度校正值计入，绝不能整个试验过程中只量
测一个温度。
3.2.5 分散剂影响
规范中规定使用六偏磷酸钠作分散剂，一般加入
量为 4%的六偏磷酸钠溶液 10 mL。因密度计的刻度
封闭区，不得漏水。
4.2 止水制造
支臂为偏心受压柱，除应满足强度要求外，还应
止水装置是保证闸门可靠运行的重要设施，制造
验算其在弯矩作用平面内外的稳定性，保证在外力作 时要求止水装置与止水座配合严密，不留缝隙，以免
用下，能保持静力平衡。
产生漏水或射水而引起闸门振动。因此，止水橡皮下
3.4 支铰设计
料时要留有一定的因变形而产生的伸缩量。同时，为
［作者简介］赵瑞花（1977-），女，2003 年毕业于河南科技 大学机电一体化专业，工程师。
［收稿日期］2014-11-04；［修回日期］2014-12-08
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（上接第 25 页）
土壤进行定性说明。同时其试验结果可对土样的物理
三角瓶：容积 500 mL。 其他：天平（感量 0.01 g，称量 200 g），煮沸设备， 温度计（刻度 0～50℃，最小分度值 0.5℃），洗筛（孔径 0.075 mm），秒表，蒸馏水等。 3.2 试验过程及分析 3.2.1 取样质量影响 试样为风干或烘干试样，按规范要求，若用风干 试样应测其风干土含水率，换算成干土质量，确定试 验时所需的试样质量。如果用风干土直接称取 30 g 进 行试验，由于没有计入风干土的含水率，会使测试结 果偏离正常值。即使按规范要求测试土的含水率，由 于操作过程中步骤增多，会使测试结果与正常值存在 偏差。因此，最好取烘干试样进行试验，使所测得的结 果偏差达到最小。 3.2.2 操作过程影响 试验过程中，须将三角瓶中煮沸过的试样悬液倒 入量筒中，用密度计测读度数。将悬液转移到量筒时， 须严格按规范要求，悬液必须通过 0.075 mm 的洗筛 后经漏斗注入量筒内，测记完悬液密度计度数后，再 将悬液过 0.075 mm 的洗筛。土悬液中，不同粒径的土 颗粒与水的比重、温度之间存在线性关系，即土颗粒 在水中沉降的时间可以表示其不同的粒径和质量，也 即悬液的温度与土的粒径比重相关，悬液中某一时间 不同粒径土颗粒的沉降距离不同。TM-85 型密度计的 刻度即依据此原理而定，根据密度计所测得度数，即 可算出土试样中土颗粒的不同粒径及所占比例。因 此，如果直接将悬液倒入量筒后进行试验，由于悬液 中含有大于 0.075 mm 的砂粒，这部分土在悬液中的 沉降时间较快，而在沉降过程中砂粒周围势必会黏带 少部分的粉粒和黏粒下沉，会造成在同一时间点所测 得密度计的度数偏小，从而影响土中粉粒和黏粒的测 试结果。 3.2.3 TM-85 型甲种密度计影响 目前试验室使用的绝大部分是南京土壤仪器厂 生产的 TM-85 型密度计，产品说明书中虽然称无需 使用单位作刻度、沉降距离和弯液面校正，但为了避 免使用时出现问题，使用单位在使用前宜按密度计校 正方法对密度计刻度选取零及数个刻度进行检查，确 定符合要求时投入使用。否则，此因素会对测试结果 造成较大偏差。
及搅拌的频率、土的比重、测试人员读数误差等也会
对试验结果产生影响。
4 联合测定分析法
使用联合测定分析法主要是针对两类土：一是粗
粒土用筛析法分析时，粒径小于 0.075 mm 的土超过
总质量的 10%以上；二是细粒土中粒径大于 2 mm 的
土超过总质量的 10%以上。使用设备包含上述两种方
法的设备，影响因素如前所述各方法的影响因素，采
分 析 筛 ： 粗 筛 孔 径 为 60 mm，40 mm，20 mm， 10 mm，5 mm，2 mm；细 筛 孔 径 为 2 mm，0.5 mm， 0.25 mm，0.1 mm，0.075 mm。
天平：感量 0.01 g，称量 200 g；感量 0.1 g，称量 1 000 g；感量 1 g，称量 5 000 g。
弧门门体制造一般采用卧式拼装法，焊接技术是 5 结语
制造的关键。弧门面板焊接时必须开坡口，较薄的面
弧形闸门在深式泄洪孔中起着举足轻重的作用，
板可以开单面“V”型坡口，较厚的面板可以开双面不 其运行可靠与否直接关系着下游人们的生命财产安
对称“V”型坡口。弧门焊接过程中，不仅存在纵向和横 全。因此，深孔弧形闸门要求结构合理、止水严密、运
土壤颗粒分析试验是土工试验的重要部分，是用 来测定干土中各粒组含量占该土总质量的百分数。土 的颗粒大小、级配、粒组在干土中所占比例是土的工 程分类的重要依据。土粒粒径的大小与土的矿物组 成、力学性质、形成环境等有直接联系，因此，在试验 过程中，颗粒分析试验需采用不同的试验方法来测定 土的粒径大小及组成。根据土的颗粒大小及级配情 况，颗粒分析试验方法在室内实际操作过程中主要采 用以下 3 种：粒径在 0.075～60 mm 的土，采用筛析法； 粒径小于 0.075 mm 的土，用密度计法 （甲种比重计 法）、移液管法或虹吸比重瓶法；若土中包含中粗细颗 粒，且筛分后底盘中土的质量超过总质量的 10%以 上，并有超过 30 g 以上的，采用筛分法与比重计法相 结合的方法测定。下文参照相关试验标准及规程，结 合实际操作，对土的颗粒分析试验过程中应注意的事 项及对结果的影响因素进行分析探讨。 2 筛析法 2.1 仪器设备
3.2.4 温度影响
密度计的刻制温度是 20℃，颗粒分析试验中土粒
下沉的标准温度也是 20℃。因此，温度变化对密度计
的刻度影响较小，但对悬液中土颗粒的下沉速度影响
较大，温度的变化将引起悬液体积的不均匀膨胀，从
而悬液产生对流现象。流会影响土颗粒的匀速下沉，
因此，在试验时应将悬液冷却至室温后再进行试验，
深孔弧门的支铰位置一般布置在门高的 1.1 倍 了消除因门体变形造成止水面存在的不平度误差，可
以上。弧形闸门的支铰承受全部水压力和启闭过程中 在止水橡皮带下加一层橡皮垫片，依靠垫片厚度来调 的部分启闭力和门重，各种荷载通过支臂传至铰链， 整误差，保证止水面的平整度，达到严密止水目的。
再经铰轴传至铰座，最后将全部荷载传至闸墩。
其他：烘箱、干燥器、砂浴、量筒、漏斗、木碾、橡皮 板、研钵（带有橡皮头研杵）、瓷盘、毛刷及振筛机等。 2.2 试验过程及分析
依据试验方法标准及规程中的具体步骤进行试 验，操作相对简单，但在试验过程中，诸多因素会造成 试验结果的不准确。理论上讲，用筛析法测得的留筛 土重被视为实际留筛土重，而在室内试验的实际操作 中，留筛土重会受到多方面因素的影响，使得测试结 果存在误差。首先，试验试样选取的影响。试验时所取 试样必须具有代表性，且必须按试验标准中规定的取 样数量取够试样的总质量，否则，所测得的结果将可 能造成土的定名分类与实际不符。其次，由于筛子的 选用不同（主要指筛孔形状）而造成筛分结果存在差 异。标准中规定用圆孔筛，则必须选用圆孔筛，且须经 计量部门检定合格后方可投入使用。另外，在筛分过 程中，当土颗粒处于筛孔上并受到振动时，有的土颗 粒可通过筛孔而有的却被堵在筛孔中，被堵在筛孔中 的土颗粒质量不能忽略不计，每次留筛称重时，应用 毛刷将其从筛底反向刷下后一并称量，以减小误差， 同时避免由于筛孔堵塞而影响后续样品的测试结果。 细筛分析时，须用带橡皮头的研杵进行研磨，否则会 使土颗粒破碎而造成所测各粒组含量的比例发生改 变。再者，不同的操作者、不同的筛分时间等因素也会 对试验结果造成误差。 3 密度计法 3.1 仪器设备
向的收缩变形，而且还存在沿径向的收缩变形，因此 转灵活；制造要求焊缝质量稳定、焊接变形减少、加工
放样下料、搭设弧形台时曲率半径均要放大，以便制 精度准确。设计、制造、安装三者做到高质量、高标准、
造出的弧门曲率半径符合规范要求。
高精度，保证闸门安全高效运行。
焊接变形主要为纵向和横向收缩变形、角变形、 弯曲变形、波浪变形、扭曲变形等。预防变形方法主要 有反变形法、散热法、刚性固定法、采用合理的装配和
密度计：TM-85 型甲种密度计，刻度-5～50，最小
24 山西水利
山西水利
技术与应用·2015 年第 1 期
分度值 0.5，刻度单位以 20℃时 1 000 mL 悬液内所含 土质量的克数表示。
量 筒 ：容 积 1 000 mL，内 径 60 mm，高 度 350 ± 10 mm，刻度 0～1 000 mL。
倒入量筒并加入分散剂搅拌后，一般宜静置过夜再进
行测定，以便观察悬液有无絮凝现象，若有应进行洗
盐处理。对含有机质较多的土，悬液在搅拌后，液面会
产生大量泡沫而影响读数，此时可加过氧化氢溶液
（100 mL）或硅酸钠溶液（10 mL）消除泡沫，同时在试
验记录中加以注明。
3.2.7 其他因素
除上述因素影响外，量筒的高度、搅拌器的形状
用下述公式计算小于某粒径试样质量占试样总质量
的百分数：
х=（mA/mB）×dx ．
式中：х — ——小于某粒径试样质量占试样总质量的百
分数，%；
（下转第 46 页）
25 ２０１５ 年 １ 月
技术与应用
SHANXI WATER RESOURCES
支臂结构形式常见的为箱形结构，箱形支臂内为 焊接顺序控制变形等。
mA———小于某粒径试样质量，g； mB———筛分时试样总质量，g； dx———小于 2 mm 的试样占试样总质量的百分
4.3 支臂制造
支铰的结构型式主要有三种：圆柱铰、圆锥铰、球
支臂是弧门的主要受力部件，支臂制造时应对支
铰。圆柱铰结构简单、制造安装方便、自重较轻、造价 臂的平直度、弯曲度和扭曲度等严格控制。
低，适用于跨度不大的闸门，目前采用较多。圆锥铰结
支臂焊接时先对称焊接腹板与隔板立焊，然后焊
构复杂、重量大、加工成本高，适用于闸门跨度大或支 隔板与翼缘板角焊缝，最后分段跳焊腹板与翼缘板角 铰侧推力较大的斜支臂弧形闸门中。球铰制造复杂， 焊缝。
技术与应用
SHANXIHale Waihona Puke BaiduWATER RESOURCES
土壤颗粒分析试验探讨
王波
（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）
［摘要］土的颗粒分析试验是土工试验中的重要项目之一，是对土壤粒径级配的分析过程，其试验结果的准确
度和可靠性受多种因素影响。针对筛析法、甲种密度计法和联合测定法等三种颗粒试验，分析探讨了各方法试
轴、铰座的制造要严格按照《水利水电工程钢闸门制
4 深孔弧形闸门制造
造安装及验收规范》中的有关规定执行，支铰轴与轴
深孔弧形闸门的制造是对设计成果的检验，其加 承的公差配合也要确保精确。
工质量的优劣直接决定闸门的使用寿命。
支铰安装采用双丝法，两支铰孔同心度和倾斜度
4.1 门体制造
要保持一致，以达到弧门转动灵活、启闭省力的目的。
验过程中的影响因素，以对土样的其他相关研究提供参考。
［关键词］筛析法；密度计法；联合测定法；颗粒分析试验
［中图分类号］S151．9
［文献标识码］C
［文章编号］1004-7042（2015）01-24-02
1 概述 自然界的土由大小不同的颗粒组成，土粒径的粗
细变化及各粒径组成的比例不同，导致土的性质随之 发生相应改变。根据土的粒组组成及其所占比例的大 小，可以对土进行分类，并初步了解土的某些水文工 程地质情况。在工程中，一般将土分为两大类，一类是 粗粒土，即粒径大于 0.075 mm 的土；另一类是细粒 土，即粒径小于 0.075 mm 的土。
以存水为标准，悬液中加入分散剂后相对密度增大，
因此须进行校正，排除其他影响，分散剂为六偏磷酸
钠的校正系数参考值一般为-0.5，在计算时应将其考
虑在内。
3.2.6 特殊土影响
特殊土是指易溶盐含量超过 0.5%的土和含有机
质较多的土。易溶盐的存在，会使测试结果中的黏粒
含量减低，其含盐量对黏粒含量影响较大，因此悬液
使用较少。
4.4 支铰制造
斜支臂的支铰一般支承于钢筋混凝土牛腿上，不
支铰在弧门的制造中至关重要，弧门门体及支臂
需增设支承结构。直支臂的支铰需要特定的土建支 结构均绕支铰水平轴旋转，实现闸门启闭。同时，弧门
承，通过预埋螺栓固定于支承横梁上，增加了土建工 所受各力均通过支铰传至闸墩，因此，支铰铰链、铰
程量。