顆粒分析試驗的主要誤差分析和對策

勵健+王雨佳

（浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315000）

摘要：在顆粒分析試驗過程中，用到的主要方法包括：篩析法、密度計法、聯合測定法。而且在實際分析試驗過程中，往往會存在很大誤差，造成誤差產生的原因有：設備、方法、人員等。本文通過查詢相關文獻，就顆粒分析試驗的主要誤差進行淺要分析，并提出行之有效的對策，希望顆粒分析試驗的真實性有一定幫助。

關鍵詞：顆粒分析試驗；誤差分析；對策分析

引言：土壤的顆粒習分析是土工工程試驗的主要內容，有助于對測定干土質量占土總質量的比例。自然界中的土壤性質存在很大均勻性，而在取樣、保存、運輸過程中都會對對土質造成一定的破壞。而且顆粒分析試驗所用到的設備、試驗方法等對試驗的準確性造成一定影響。在這樣的基礎上，研究顆粒分析試驗的主要誤差分析和對策就顯得尤為重要。

1、顆粒分析試驗的方法

1.1篩析法。所謂篩析法，通過不同直徑的篩子，根據土壤直徑的不同進行分類，然后通過精密的稱量設備對不同直徑的顆粒進行稱重，并計算出各個類別的顆粒組占試驗總土壤的百分數。是一種比較簡單的顆粒分析試驗方法，適用于顆粒直徑在0.075mm-60mm的顆粒分析試驗。

1.2密度計法。顆粒分析試驗的密度計法主要的依據是篤克斯定律， 顆粒的自身重量不同，其在液體中下沉的速度快慢也不相同，相關實踐表明，自重大的顆粒下沉比較快，自重小顆粒下沉比較慢。顆粒直徑在0.002mm～0.2mm顆粒在液體中下沉作地等速運動，比較符合篤克斯定律。此試驗方法比較適用于顆粒直徑在0.075mm以下的試樣。其主要方法是選擇一定量的土樣，放置量筒當中，然后加入一定量的純水，進行適當的攪拌，保證所有的顆粒在水中均勻分布，形成一定量的懸液，然后確保量筒的穩定，讓顆粒憑借自重逐漸下沉，用密度計測量出不同時間下不同懸液的謎底。通過密度計讀數下沉時間，計算出某一直徑的顆粒占總土樣的百分數。

2、顆粒試驗誤差產生的原因

2.1篩析法誤差產生的原因。相關實驗表明，導致篩析法產生誤差原因可以歸納為以下幾個方面：第一，篩子設備本身存在誤差；第二，在試驗過程中受到環境因素的影響，比如：溫度濕度、風力等；第三，選擇不同試驗方法產生的誤差；第四，試驗人員在操作過程中產生誤差；第五，土樣隨機性產生誤差。就隨機誤差而言，篩析法測定留篩質量，被當做實際質量，但是具體篩選過程中，顆粒在受到振動的影響下，及時直徑相同的土顆粒，有的可以通過篩孔，有的則不同通過。能否通過篩孔主要取決土顆粒和篩孔的角度。導致被堵在篩孔的土顆粒質量無法參與到該直徑的顆粒的計算當中，導致此類直徑的土顆粒中的質量發生變化，從而導致各粒組含量占該土總質量的百分數發生變化，就會產生試驗誤差[1]。

2.2 密度計法誤差產生的原因。密度計法誤差產生的原因除了篩析法存在的五個因素之外，還和選擇的儀器、設備、試驗系統等都具有很打誤差。密度計法在試驗過中需要用到兩種密度計，一種讀取1000mL懸液中干土重，一種讀取懸液比重，這兩種密度計的制造原理和方法都相同，只是采刻度時，懸液的穩定有一定差異，所以密度計校準和百分比計算時，必須格外注意這一點。試驗過程中要盡量控制其溫度是20℃，確保讀數環境的一致性。但是在實際試驗中，很難保證其溫度絕對控制在20℃，所以在實際試驗時必須進行適當調整。在具體試驗過程時，密度計的讀數要以彎液面上緣為標準進行讀數，但是密度計在生產制造過程中，往往以下緣為基準，所以在試驗時必須對彎液面進行適當調整，確定彎液面為一個固定的數值。由于我國對顆粒分析實驗主要誤差和對策研究的起步比較晚，在對顆粒分散劑選擇上至今沒有一個相對統一的建議，所以選擇分散劑時，要根據土體的種類不同，選擇與之適應的分散劑。就目前國際研究的形式而言，選擇多強分散劑是主流。密度計具體使用過程中，在懸液中加入一定的分散劑時，必須綜合考慮分散劑對懸液密度的干擾[2]。

以上幾點導致密度計法試驗存在誤差原因，也就是說通過對刻度、彎液面、溫度、分散劑等因素進行綜合校驗，在某一個特定的穩定、密度范圍中，就可以把試驗的數據結果，帶入到計算公式中進行選擇，進而獲得相應校正質量百分比，同時土樣試樣的狀態也會對實驗結果產生一定影響，土體顆粒分析的結果，往往取決于在歸屬分析的試驗狀態、制備方法、分析方法等因素。科學試驗證明，剛剛從土體中選擇出來土樣測試的結果，要比加工過的土樣，比如：風干和烘干土樣測定的結果偏高。但是在實際實驗過程中，從土體取樣到運往實驗室，歷時比較長，很難保證其天然的含水量。所以試驗過程選擇的土樣往往經過風干后的土樣。同時土樣的用量對試驗結果也有很大影響。當懸液濃度在 0.5%～3.0% 范圍時，各粒組的含量沒有顯著出入，但超出這個范圍，將會影響各粒組的含量，因此，用密度計法時，試樣用量規定為30g[3]。

3、顆粒分析試驗的主要誤差處理對策

通過上述分析可以看出，引起顆粒分析試驗的主要誤差原因，包括五點：第一，篩子和密度計設備引起的誤差；第二，試驗研究不同產生的誤差；第三，選用試驗方法不同產生的誤差（篩析法大于密度計法）；第四，試驗人員操作產生的誤差；第五，隨機誤差和系統誤差，包括儀器、人員、操作。相關實踐表明，實驗室分析結果和實際土壤顆粒的結果，普遍存在一定差異。而同一土樣在不同實驗室、不同試驗人員、不同儀器試驗的結果也不盡相同。所以在實際試驗過程中要充分認識導致顆粒分析試驗存在的原因，才能在試驗中找到相應的解決對策，雖然說誤差難以避免，但是通過科學合理的方法起到降低誤差的目的，確保試驗的結果無限接近土壤的實際狀況。

結束語：綜上所述，在顆粒分析試驗中，受到各種因素的影響，其試驗結果往往存在較大差異。所以在實際試驗過程中，必須對產生誤差的原因進行深入分析，才能確保試驗結果更加接近自然土壤的真實值。

參考文獻

[1]劉泉聲，崔先澤，張程遠. 基于變孔隙率的多孔介質中懸浮顆粒沉積滲透率衰減模型研究[J]. 巖石力學與工程學報，2016，S1：3308-3314.

[2]吳靜，李選友，陳寶明，高玲，王瑞雪，趙改菊，王成運. 大顆粒低填充率外熱式回轉窯傳熱系數模型的構建[J]. 農業工程學報，2014，13：256-262.

[3]肖紅，唐達生. 砂礦顆粒沉降運動規律試驗研究[J]. 礦冶工程，2015，03：1-3.