分散性土中雙比重計試驗研究

【摘要】分散性土是一種在低含鹽量水（或純凈水）中，由于離子相互排斥力超過相互吸引力而導致土體顆粒分散的粘性土。它的研究與發現始于20世紀50年代的澳大利亞和美國。我國于20世紀70年代首先在黑龍江發現了分散性粘土，隨后在山東、山西、新疆等省的工程中都曾遇到，并對它進行了深入的試驗研究在自然環境下，分散性黏土是粘土中的一種，它容易造成路基失穩、堤壩管涌等現象，所以在大型工程中需要對粘土進行分散性試驗研究，保證工程的安全，經過雙比重計試驗合理的確定了土顆粒的分散性，確保了工程的安全性。

【關鍵詞】分散性；雙比重計；安全性

分散性土是指土顆粒能在水（或低含鹽量水）中散凝呈現懸浮狀態，被雨水或滲流沖蝕帶走而引起的土體破壞的土，它的抗沖蝕能力很低，因此容易造成壩體管涌和路基失穩等現象，工程安全存在隱患。

1、試驗內容：

1.1樣品制取：取回土樣，風干在不破碎顆粒的前提下在膠皮墊上進行粉碎，過5mm的標準篩留樣備用。

1.2試驗方法：雙比重計法又稱SCS（美國突然保持局）法， 主要步驟是對土顆粒進行兩次比重計試驗。第一次加入化學分散劑和機械振動（或沸煮法）排出氣體；第二次則不使用化學分散劑和機械振動（或沸煮法），2瓶試樣均需要侵泡過夜。

1.3試驗用品：

1.3.1標準篩： 細篩：孔徑2mm、1mm、0.5mm、0.25mm

洗篩”0.075mm

1.3.2天平：稱量500g分度值0.01g

1.3.3溫度計：0～50℃

1.3.4煮沸設備：沙浴、電爐、

1.3.5其他設備：500ml錐形瓶、膠皮墊、木錘子、攪拌棒、1000ml量筒、漏斗、蒸發皿、洗瓶等

1.3.6乙種密度計：需要經過20℃校核

1.4分散劑：可選擇濃度為6%%的雙氧水或1%硅酸鈉、或4%的六偏磷酸鈉。此次試驗選用4%的六偏磷酸鈉為分散劑。

1.5試驗步驟：

1.5.1、用天平稱取2份30g風干粉碎后的土樣，分別放入500ml錐形瓶中，加入200ml蒸餾水，侵泡過夜，分別記錄1號瓶和2號瓶。

1.5.2、將1號瓶土樣放在沙浴上，使其煮沸，沸騰時間至少1h，把土的懸濁液倒入瓷杯中用膠頭錘研磨后靜止5秒鐘，然后將液體其過0.075mm的洗篩將土的懸濁液沖洗至1000ml量筒中，反復3次沖洗；將2號瓶土樣輕微搖晃后直接過0.075mm的洗篩將土的懸濁液沖洗至1000ml量筒中，然后蓋上密封蓋快速倒轉量筒30次，目的讓黏粒充分水化分散。注意2次用水量不要超過990ml。

1.5.3、沖洗完畢后，往1號瓶中加入10ml分散劑（4%的六偏磷酸鈉），再注入蒸餾水，2號瓶注入蒸餾水，使2組試樣懸濁液分別到達1000ml。

1.5.4、用攪拌棒充分攪拌，靜止1min后，用乙種比重計分別測出1min、5min、30min、120min、180min溶液的密度，然后根據所測得的數值、懸濁液溫度以及土粒比重，根據《土工試驗規程》SL237-1999 4.51/4.5.2中計算公式求得土樣的黏粒含量.并繪制出顆分曲線并記測試液體時的水溫。

2、注意事項：

2.1稱土和攪樣的時候必須確保土顆粒不能丟失，防止懸濁液外濺，搖晃的時候保證蓋子要密封，否則土顆粒丟失會直接影響數據的測量值，造成誤差，影響試驗結果的準確性

2.2讀數的時間應準時，不同的時間沉降距離不同。

2.3稱取土樣時應攪拌均勻，避免發生取樣不均，造成試驗結果不能如實反映實際情況。

2.4煮土樣的時候應注意觀察錐形瓶壁上如粘有土顆粒，應及時用吸水球沖洗，讓土顆粒充分分散，飽和。

3、試驗結果

土樣的分散度可利用以上試驗結果計算出的黏粒含量即小于0.005mm的百分含量根據以下公式計算求得：

查顆粒分析曲線得出1號樣品粘粒含量為17.78，；2號樣品粘粒含量為35.6，得出分散度為49，此土樣為非分散性土。

根據美國材料試驗學會推薦的標準，分散度小于30%為非分散性土；大于50為分散性土；介于30%～50%之間的為過渡性土。此次試驗選用的為赤峰東臺子水庫粘土心墻用料，通過試驗測得土樣分散度為48.5%，結果在30%～50%之間，單項定為過渡性土，如需要全面評定，還需要通過針孔沖刷試驗、孔隙水可溶鹽試驗、碎塊試驗后方可最終出具結論，如有需要還需測試土顆粒的PH值，PH值偏高，證明土體呈現堿性，顆粒之間靜電吸引力會減少，導致土顆粒中的粘粒分散，所以PH值從某些程度上可以作為土粒分散度的一個參考指標。

4、結束語

4.1由于分散性土的存在范圍并不多見并且發現時間僅有幾十年，國內、國際上的檢定方法也并沒有統一的標準。而雙比重計法屬于自然沉降，根據數據來判定結果，與其他的幾種方法相比人為因素較小，更能反映出土樣的客觀實際情況。

4.2目前的幾種試驗方法有時會遇到幾種結果不一致的情況，這就需要地質工作人員與試驗人員互相溝通，根據試驗結果和現場實際情況來確定，當然多年的工作經驗也是不可缺少的依據。

4.3在工程中使用分散性土作為壩體粘土心墻不可避免，需采取正確的保護措施，以保證大壩的安全運行，

參考文獻：

[1]SL237-1999《土工試驗規程》1999-03-25中華人民共和國水利部.

[2]GB/T50123-1999《土工試驗方法標準》1999-06-10國家質量技術監督局/中華人民共和國建設部聯合發布

[3]水利水電工程質量檢測員培訓教材