顆粒分析試驗粘粒含量在水利工程勘察中的作用

譚曉美 龔志明

摘 ?要：顆粒分析試驗是土工試驗中的一個物理參數，而顆粒分析試驗中的粘粒含量指標在水利工程勘察中占有很重要的作用。水利工程勘察中料場的分析及質量評價、凍脹性評價、地震液化的判定、滲透系數的計算及滲透變形的判定等都需要用到粘粒含量這個參數，所以顆粒分析試驗過程中粘粒含量指標非常重要。

關健詞：顆分試驗、粘粒含量、影響因素、水利工程勘察、質量評價指標、工程應用

前言

顆粒分析試驗主要是測定土的顆粒級配組成，給工程勘察提供土的分類定名及工程選料之用，是工程地質勘察中的一項基礎及必要指標，而顆粒分析試驗中粘粒含量在水利工程勘察中有著重要的作用。顆粒分析試驗方法主要有：篩析法、密度計法、移管法，聯合法，試驗工作相對簡單，但試驗結果很重要，在工程實踐中成效明顯。

一、顆分試驗中粘粒含量的影響因素：

1、試驗方法的影響：

土工試驗顆粒分析試驗根據土顆粒級配組成不同應選擇不同的試驗方法，現就土工試驗顆粒分析有3種不同的試驗方法：1）、篩析法：主要是針對粗顆粒土，即適合小于0.075mm顆粒含量不大于10%的粗顆粒土 。2）、密度計法和移液管法：主要是針對細顆粒土，即大于2mm顆粒質量小于總土質量的10%的土。3）、聯合法：即篩析法+密度計法或篩析法+移液管法，主要是針對大于2mm顆粒含量超過總土質量的10%且小于0.075mm顆粒含量超過總土質量的10%時就必需要選擇聯合法測定土的顆粒組成才能準確地反應土的各粒級組成。所以，試驗方法的正確選擇對顆粒分析級配含量有很大的影響。

2、含鹽量對密度計法粘粒含量的影響：新標準規范《土工試驗方法標準》GB/T50123-2019要求易溶鹽含量大于總土質量的0.5%（含鹽量可用電導法測定），即屬于鹽漬土，必須經過洗鹽過程，才能進行顆粒分析試驗 。洗鹽的方法可采用過濾法和抽氣過濾法。洗鹽方法的檢驗可以通過加化學試劑觀測法，當鹽漬土進行顆粒分析試驗時，對試驗中的粘粒含量有很大的影響，因此必需要先進行鹽漬土洗鹽再進行密度計法試驗。

3、試驗過程的次序將影響最終的粘粒含量：密度計法分析中，試樣過0.075mm洗篩的步驟，1、采用先過0.075mm洗篩，然后再進行密度計法進行試驗，此方法主要是考濾到土中顆粒大于0.075mm的含量過多，在試驗沉降過程中粗?；ハ嗯鲎?，將會引起懸液擾動，且當粗粒下沉進易將細粒拽帶一起下沉，最終影響試驗分析中粘粒含量;2、采用先進行密度計法試驗，試驗結束后再進行0.075mm洗篩，這種方法主要是考濾操作上可以省去一些繁雜的沖洗手續，在生產任務多的情況下可以節省很多時間，提高工作效率，，另一方面是由于在篩上經過反復沖洗，易使土顆粒損失，這些都會影響試驗結果。這兩種試驗方法均有利弊，因此為了提高質量又兼顧工作效率，新標準規范《土工試驗方法標準》GB/T50123-2019規定，當土顆粒中粒徑大于0.075mm顆粒含量超過總土質量的15%時，應先將其全部倒入0.075mm篩上沖洗，使篩上僅留大于0.075mm的顆粒為止，然后再將小于0.075mm顆粒進行烘干再進行密度計試驗;反之，可先不經過篩沖洗的土樣，直接先進行密度計法試驗，再過0.075mm進行洗篩。

4、密度計讀數時間的選擇：1、全曲線分析讀數法，是指采用0.5min，1min、2min、5min、15min、30min、60min、120min、180min、1440min等測讀密度計讀數。其中0.5min，1min、2min讀數后均需要重新攪拌。2、五點讀數法，是指測定1min、5min、30min、120min和1440min的5個讀數，這種方法簡便、快捷，可以節省大量的測讀時間并且節省了大量的計算工作量，且可以避免多次在靜止的懸液中放取密度計對懸液的擾動，減少了生產誤差的因素。不過在試驗過程中還是需要根據不同種類的土樣可以適當的增加密度計讀數或縮短最后一次讀數的時間。密度計讀數時間選擇好了即可以節省讀數時間，又可以獲得準確的試驗結果。第一種讀數時間的選擇不適合開展生產任務繁重的工作單位，適合搞科研科題。第二種方法適合生產單位，即可以節省時間，又可以獲得準確的試驗數據。

二、顆粒分析試驗粘粒含量在水利工程勘察中的作用

顆粒分析試驗粘粒含量在水利工程勘察中有以下幾方面的作用：

1、凍脹性評價：

凍土是一個特殊土，在高寒地區是一個普遍存的一個問題。土的顆粒組成與它的母巖成份密切相關，凍土的母巖成份不同，凍土的分類、凍脹和融沉分級不同，總含水量也是不同，其表現出來的物理力學性質也不同、平均融沉系數、融沉等級、融沉類別不同，最終確定凍土的類型不同。水利工程勘察中小于0.075mm粒徑含量大于10%即為凍脹性，在工程勘察中就應提出防凍措施，反之，為非凍脹性土。在顆粒分析試驗中，如果試驗結果小于0.075mm數值剛好在10%，則試驗為了驗證它的準確性需要進行復核試驗結果，這樣才能保證試驗數據的準確性。

2、料場勘察質量評價：

水利工程料場勘察中，粘粒含量是料場評價必不可少的一項目重要指標，對于一般土填筑土料，粘粒含量質量技術指標要求在10%-30%之間;對于碎（礫）石土、風化土填筑料，粘粒含量質量技術指標要求占小于5mm顆粒的15%-40%之間;對于一般防滲土料，粘粒含量質量技術指標要求在15%-40%之間。如果粘粒含量在以上要求范圍之外，則在水利工程勘察中料場的選擇就受到了一定的限制。所以粘粒含量在水利工程勘察料場選擇中必不可少的一項指標。

3、地震液化的評價：

粘粒含量是地震液化評價中必不可少的一個指標。地震液化是地震發生時建筑物的安全評價的項目重要指標，其危害和破壞程度很大，在工程勘察和設計中就引起高度重視，現從水利行業標準方面進行闡述。

地震液化在《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）判定方法：

1）土的液化判定工作可分初判和復判兩個階段。在初判中需通過土體級配曲線確定大于5mm、小于0.005mm的粒徑組含量，再結合地震設防烈度判定其液化的可能性;在復判中也需要確定土體的粘粒含量，依據相關公式計算其臨界值，再做出最終的判定。

4、滲透變形試驗（多用于水利水電專業）：

土的滲透破壞一般分為三種形式：1）、管涌破壞。2）、流土破壞。3）、過渡型土包括（接觸沖刷和接觸流失），所以在做粗顆粒土滲透臨界坡降試驗時，先要根據土的細粒含量確定土的滲透破壞類型再確定試驗時滲透坡降的初始值及遞增值。如為管涌破壞，則滲透坡降初始值及遞增值要小一些。如為流土破壞，則滲透坡降初始值及遞增值應大一些。過渡型土則介于二者中間。原則是既要測得試樣臨發生變形前的坡降，又能準確地測得臨界坡降。土的臨界水力比降的確定也可以通過土體的級配曲線計算和粗粒土臨界坡降試驗來互相驗證試驗成果數據的準確性。

結語

所以，粘粒含量在水利工程勘察中的應用很廣泛，它在水利工程勘察中對凍脹的評價、地震液化的判定、料場的質量評定及比選，滲透穩定性的評價都有非常重要的作用，而顆粒分析試驗中方法的選擇、含鹽量的高低、讀數時間的選擇、試驗過程的次序都會影響到土的粘粒含量，所以在試驗過程中一定要根據不同的土的顆粒組成來選擇不同的試驗方法，并且要根據土含鹽量的高低不同來確定是否需要選擇洗鹽程序。

參考文獻

[1]《土工試驗方法標準》GB/T50123-2019。

[2]《水利水電天然建筑材料勘察規程》SL251-2015。

[3]《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）。

[4]《建筑抗震設計規范》GB50011-2010（2016年版）。