土壤力学实验：土粒比重孔隙比孔隙率及饱和度试验 土粒比重孔隙比孔隙率及饱和度测试仪

目的：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。

试验说明：

孔隙比(Void Ratio)e：土壤内所含孔隙之体积(Vv)与土粒之体积(Vs)比值称

为孔隙比。(0≦e≦∞)

V v      土壤内所含孔隙之体积

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

V s         土粒之体积

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%)

V v          土壤内所含孔隙之体积

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

V               土壤之总体积

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%)

V w           土壤内所含水之体积

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

V v               孔隙之体积

土粒单位重(Unit Weight of Solid Matter)γs：土壤内所含土粒之重量(Ws)与土粒之体积(Vs)比值称为土粒单位重。

W s      土壤内所含土粒之重量

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

V s         土粒之体积

土粒比重(Specific Gravity of Solid Matter)Gs：土粒之单位重(γs)与4ºC水之单位重(γw)比值称为土粒比重。(一般约为2.45~2.85)

γs         土粒之单位重

Gs＝-----------＝----------------------

γw         4ºC水之单位重

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

土粒之比重用试验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= 温度TºC 蒸馏水比重。如表1 -3所示。

土壤天然性质间之基本关系：

(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、孔隙率及饱和度试验：

有塞比重瓶，50cm3及100cm3两种：适合土粒小于#4筛以下者，瓶塞中央穿孔以利空气与水之排出，50cm3比重瓶取土样10g，100cm3比重瓶取样25g，试验示意图如下图所示。

(1)磅秤或电子秤。(2)酒精灯。(3)三脚架。(4)石绵网。(5)有塞比重瓶。

(6)蒸馏水。(7)温度计。(8)恒温水槽。(9)恒温烘箱。

试验步骤：称土粒干重Ws：

1、50、100 CC 比重瓶    2、恒温记读     3、比重瓶与水重称重前_恒温中

4、称比重瓶与水重W2     5、用煮沸法驱除气泡   6、煮沸时勿使土粒逸出

7、(比重瓶+土粒+水重)称重前_亦需恒温    8、称(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

 使用设备品牌：MAYZUN(秒准)，型号：MZ-J300代替说明如下：

设备：MZ-J300主机、比重瓶、自动控制加热设备、超音声波振荡、恒温水槽、砝码、温度计

测量步骤：

当显示屏上出现0.000g时，将容器放置在秤盘上，按ZERO键归零。这时已经扣除盛物器重量。

在将样品倒入容器内，等稳定符号O出现后，按MEMORY，在屏幕上方会显示R1表示已经记录样品的重量值（Wa）。

将比重瓶注满已煮沸的蒸馏水，冷却至20℃，慢慢的插上温度计，用滤纸吸去溢出的蒸馏水，擦干比重瓶外部。跟样品一起放置秤台上，稳定符号O出现后，按MEMORY在屏幕上方会显示R2，表示已记录样品的重量值（Wb）。

将比重瓶中的蒸馏水倒出至一半，在将样品完全倒入比重瓶内，可用自动控制设备使其气泡排除。

处理完气泡后，取出比重瓶，在用恒温至20±1℃的蒸馏水注满。慢慢的插上温度棒，擦干比重瓶外部，连同容器放置秤台上，稳定符号O出现后，按MEMORY，在屏幕上方会显示R3，表示已记录样品的重量值（Wc）。

土粒之比重Gs：=Wa×Gw /(Wb-Wc)

由以上的测试可得孔隙率。