CN115615899A - 一种测定原状土孔隙率的实验方法 - Google Patents
一种测定原状土孔隙率的实验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115615899A CN115615899A CN202211257073.XA CN202211257073A CN115615899A CN 115615899 A CN115615899 A CN 115615899A CN 202211257073 A CN202211257073 A CN 202211257073A CN 115615899 A CN115615899 A CN 115615899A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- water
- wax
- volume
- soil sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 207
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 109
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 26
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 12
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000012173 sealing wax Substances 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/088—Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F22/00—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
- G01N5/045—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder for determining moisture content
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明涉及一种测定原状土孔隙率的实验方法，可对原状土样的体积等参数进行测定，从而实现在不扰动土样的情况下对土样孔隙体积和孔隙率的测定计算。所述实验方法通过测定原状土样和蜡封土样的质量、蜡封土样的体积、原状土样经搅拌分散形成的悬浊液的体积和质量、烘干土样的质量这些参数来计算原状土的孔隙率数值，该实验方法简单易行，准确性高，具有显著的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及原状土孔隙率测定这一技术领域，具体涉及一种测定原状土孔隙率的实验方法。
背景技术
土是由固体颗粒、水和空气三部分组成的，土中的孔隙是指固相所占体积以外的空间，包括颗粒或团聚体之间的间隙和生物穴道，由水和空气所占据。不同土的孔隙受多方面的影响变化各异，其对于土的压缩性能、力学性能、渗透性能、肥力等性质有很大的影响，是土重要的物理性质之一。土的孔隙率是土中孔隙体积与土体体积之比，是土孔隙体积的主要表征参数。
目前在土质学中土的孔隙率主要是通过实验测定土的密度、土粒比重和土含水率三个参数来计算获得，而测定土的密度通常采用环刀法，虽然其具有操作简便等优点，但是在实际操作过程中很难完整取到填满环刀内体积的土样，同时环刀在下压切削过程中不可避免的会对原状土产生扰动，这些因素均会造成土密度测定值的波动，进而对土的孔隙率计算产生较大的影响，导致计算结果离散性较大。材料检测领域中其他常用的孔隙测试方法如压汞法，其对待测样的强度要求较高，土样在测试加压过程中很容易被压碎，难以测到孔隙的体积，又如显微图像处理法分析范围太小，不具有代表性，并且上述方法对硬件测试条件要求较高，均不适用于土的孔隙率常规测试。
现有实验方法在测定土孔隙率时存在一些问题，较难做到原状土孔隙率的准确测定，仍然缺少一种简便易行的测定原状土孔隙率的实验方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便易行的测定原状土孔隙率的实验方法，通过直接对原状土样质量和体积等参数的测定，从而实现在不扰动土样的情况下对原土中孔隙体积和土孔隙率的测定计算。
本发明所述实验方法具体步骤如下：
1）在待测原状土中取适当大小并且没有裂隙的土块作为土样，将表面适当平整，去除浮土，称其质量m1，将已知固体密度ρ蜡的石蜡加热熔化为液体，用细线系住土样并浸没于石蜡液体中进行蜡封后提出，待冷却后称其总质量m2；则封蜡的质量m蜡=m2-m1，根据封蜡的质量m蜡和固体密度ρ蜡计算出封蜡的体积V蜡=(m2-m1)/ρ蜡；
2）通过排水法测定蜡封土样的体积，将蜡封土样缓慢浸没于盛满水的排水容器中并收集排出的水，过程中控制水温恒定，测定排出水的体积V1或通过测定排出水的质量m排水，再根据该温度下水的密度ρ水计算出其体积V1=m排水/ρ水；由于排出水的体积V1与蜡封土样的体积相同，则土样的体积V土样=V1-(m2-m1)/ρ蜡；
蜡封土样取出后，擦干表面水分，再次称重，如土样质量增加，表明密封不严，应另取土样重新进行上述实验步骤；
3）处理蜡封土样，去掉细线，将表面封蜡全部去除，将土样破碎成颗粒状放入烧杯，加入水充分搅拌直至土样全部分散成小颗粒；控制水温恒定后，测定土的悬浊液质量m3，采用相应量具测定土的悬浊液体积V2；悬浊液质量m3为土样质量m1与后加入水质量m加水之和，悬浊液体积V2为土粒体积V土粒与土含水体积V土含水与后加入水体积V加水之和，则后加入水的体积V加水=(m3-m1)/ρ水，土粒与土含水体积之和V土粒+V土含水=V2-(m3-m1)/ρ水；
4）将悬浊液中的土粒与水分离，将土粒烘干至恒重，冷却至室温后称土粒质量m4；则土中含水的质量m土含水=m1-m4，土中含水的体积V土含水＝(m1-m4)/ρ水；
5）计算土的孔隙率n；已知原状土样的体积包括土粒、土中含水和土中空气三部分的体积，即V土样=V土粒+V土含水+V空气，将步骤2）得到的土样体积V土样和步骤3）得到的土粒与土含水体积之和V土粒+V土含水代入上式计算可得土中空气体积V空气=V1-(m2-m1)/ρ蜡-V2+(m3-m1)/ρ水；土中孔隙体积为土中空气体积V空气与土中含水体积V土含水之和，故V孔=V1-V2-(m2-m1)/ρ蜡+(m3-m4)/ρ水；则孔隙率n为
式中：V1为蜡封土样排出水的体积；V2为土的悬浊液体积；m1为原状土样的质量；m2为蜡封土样的质量；m3为土的悬浊液质量；m4为烘干的土粒质量；ρ蜡为石蜡的固体密度；ρ水为测试温度下水的密度。
优选的，步骤2）所述排水容器选用溢水杯，包括500ml、1000ml、2000ml中的任意一种。
优选的，步骤3）所述测定体积的量具选用量筒、李氏瓶或容量瓶中的任意一种。
优选的，步骤2）和步骤3）所述控制水温恒定的方式为水浴锅控制，试验过程中控制水温恒定在20~30℃范围内的一个固定值。
优选的，步骤4）所述土粒与水的分离方式包括过滤、抽滤、离心方式中的任意一种。
本发明所述测定原状土孔隙的实验方法与现有方法相比，在测定原土体积时不会对其产生扰动而干扰结果，并且不需要非常专业的测试设备和测试条件，操作简便，可获得较为准确的孔隙率测定结果。
附图说明
图1是本发明测定原状土孔隙方法的实验方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1-4
一种测定原状土孔隙率的实验方法，包括以下步骤：
1）在待测原状土中取体积在50cm3左右并且没有裂隙的土块作为土样，将表面适当平整，用毛刷将表面浮土去除，称其质量m1，将固体密度ρ蜡=0.92g/cm3的石蜡加热熔化为液体，用细线系住土样并浸没于石蜡液体中进行蜡封后提出，待冷却后称其总质量m2；则封蜡的质量m蜡=m2-m1，根据封蜡的质量m蜡和固体密度ρ蜡计算出封蜡的体积V蜡=(m2-m1)/ρ蜡；
2）通过排水法测定蜡封土样的体积，将蜡封土样缓慢浸没于盛满水的500mL溢水杯中并收集排出的水，过程中通过水浴锅控制水温恒定在25℃，测定排出水的质量m排水，然后根据25℃时水的密度ρ水=0.997g/cm3计算排出水的体积V1=m排水/ρ水；由于排出水的体积V1与蜡封土样的体积相同，则土样的体积V土样=V1-(m2-m1)/ρ蜡；
蜡封土样取出后，擦干表面水分，再次称重，如土样质量增加，表明密封不严，应另取土样重新进行上述实验步骤；
3）处理蜡封土样，去掉细线，将表面封蜡全部去除，将土样破碎成颗粒状放入烧杯，加入水充分搅拌直至土样全部分散成小颗粒；通过水浴锅控制水温恒定在25℃后，测定土的悬浊液质量m3，采用量筒测定土的悬浊液体积V2；悬浊液质量m3为土样质量m1与后加入水质量m加水之和，悬浊液体积V2为土粒体积V土粒与土含水体积V土含水与后加入水体积V加水之和，则后加入水的体积V加水=(m3-m1)/ρ水，水的密度取0.997g/cm3，土粒与土含水体积之和V土粒+V土含水=V2-(m3-m1)/ρ水；
4）采用离心机离心的方式将悬浊液中的土粒与水分离，采用烘干法烘干土粒至恒重，去除土粒中残留水分，冷却至室温后称土粒质量m4；则土中含水的质量m土含水=m1-m4，土中含水的体积V土含水＝(m1-m4)/ρ水；
5）计算土的孔隙率n；已知原状土样的体积包括土粒、土中含水和土中空气三部分的体积，即V土样=V土粒+V土含水+V空气，将步骤2）得到的土样体积V土样和步骤3）得到的土粒与土含水体积之和V土粒+V土含水代入上式计算可得土中空气体积V空气=V1-(m2-m1)/ρ蜡-V2+(m3-m1)/ρ水；土中孔隙体积为土中空气体积V空气与土中含水体积V土含水之和，故V孔=V1-V2-(m2-m1)/ρ蜡+(m3-m4)/ρ水；则孔隙率n为
式中：V1为蜡封土样排出水的体积；V2为土的悬浊液体积；m1为原状土样的质量；m2为蜡封土样的质量；m3为土的悬浊液质量；m4为烘干的土粒质量；ρ蜡为石蜡的固体密度；ρ水为测试温度下水的密度。
实施例总共4组，分别为实施例1-4，其中实施例1-4分别采用天津土1、天津土2、沈阳土、北京土的原状土，实施例1-4的步骤2）测量均取石蜡密封完全的有效数据。石蜡的固体密度ρ蜡=0.92g/cm3，水在25℃时的密度ρ水=0.997g/cm3。分别按照上述步骤进行测定和计算，结果如表1所示。
表1
表1中的结果可以看出，通过本发明所述实验方法测定计算出的土样的孔隙率在土的常规孔隙率范围内。该方法在测定原土体积时不会对其产生扰动而干扰结果，并且不需要非常专业的测试设备和测试条件，操作简便，可获得较为准确的孔隙率测定结果。
以上实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种测定原状土孔隙率的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在待测原状土中取适当大小并且没有裂隙的土块作为土样，将表面适当平整，去除浮土，称其质量m1，将已知固体密度ρ蜡的石蜡加热熔化为液体，用细线系住土样并浸没于石蜡液体中进行蜡封后提出，待冷却后称其总质量m2；
2）通过排水法测定蜡封土样的体积，将蜡封土样缓慢浸没于盛满水的排水容器中并收集排出的水，过程中控制水温恒定，测定排出水的体积V1或通过测定排出水的质量m排水，再根据该温度下水的密度ρ水计算出其体积V1；
蜡封土样取出后，擦干表面水分，再次称重，如土样质量增加，表明密封不严，应另取土样重新进行上述实验步骤；
3）处理蜡封土样，去掉细线，将表面封蜡全部去除，将土样破碎成颗粒状放入烧杯，加入水充分搅拌直至土样全部分散成小颗粒；控制水温恒定后，测定土的悬浊液质量m3，采用相应量具测定土的悬浊液体积V2；
4）将悬浊液中的土粒与水分离，将土粒烘干至恒重，冷却至室温后称土粒质量m4；
5）计算土样的孔隙率n；
式中：V1为蜡封土样排出水的体积；V2为土的悬浊液体积；m1为原状土样的质量；m2为蜡封土样的质量；m3为土的悬浊液质量；m4为烘干的土粒质量；ρ蜡为石蜡的固体密度；ρ水为测试温度下水的密度。
2.如权利要求1所述的测定原状土孔隙率的实验方法，其特征在于，步骤2）所述排水容器选用溢水杯，包括500ml、1000ml、2000ml中的任意一种。
3.如权利要求1所述的测定原状土孔隙率的实验方法，其特征在于，步骤3）所述测定体积的量具选用量筒、李氏瓶或容量瓶中的任意一种。
4.如权利要求1所述的测定原状土孔隙率的实验方法，其特征在于，步骤2）和步骤3）所述控制水温恒定的方式为水浴锅控制，试验过程中控制水温恒定在20~30℃范围内的一个固定值。
5.如权利要求1所述的测定原状土孔隙率的实验方法，其特征在于，步骤4）所述土粒与水的分离方式包括过滤、抽滤、离心方式中的任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211257073.XA CN115615899A (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种测定原状土孔隙率的实验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211257073.XA CN115615899A (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种测定原状土孔隙率的实验方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115615899A true CN115615899A (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=84862829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211257073.XA Pending CN115615899A (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种测定原状土孔隙率的实验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115615899A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116625907A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 中国矿业大学(北京) | 一种锂离子电池隔膜孔隙率测试方法 |
-
2022
- 2022-10-14 CN CN202211257073.XA patent/CN115615899A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116625907A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 中国矿业大学(北京) | 一种锂离子电池隔膜孔隙率测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kroetsch et al. | Particle size distribution | |
| Huluka et al. | Particle size determination by hydrometer method | |
| CN111537543B (zh) | 低场核磁共振测定页岩黏土与脆性矿物相对含量的方法 | |
| CN115615899A (zh) | 一种测定原状土孔隙率的实验方法 | |
| CN108344631A (zh) | 一种用于测量渗流侵蚀的实验装置及其测量方法 | |
| CN102721627A (zh) | 多孔材料密度检测方法 | |
| CN110672494A (zh) | 一种多孔混凝土不同孔隙率的快速测定方法 | |
| CN207770061U (zh) | 一种用于固液快速分离的双层离心管 | |
| CN112284990A (zh) | 粘土颗粒的分离与含量测定的方法 | |
| CN107860685B (zh) | 一种砂质土含水率的检测方法 | |
| CN113218805B (zh) | 一种建筑垃圾再生粗集料的评估检测及分类方法 | |
| Oummadi | Drying behaviour of ceramic green bodies: experimental characterization and numerical modelling | |
| CN116559162B (zh) | 一种基于图像识别技术的砂料mb值快速判定方法 | |
| JPH06186154A (ja) | 毛管圧曲線を作成する方法 | |
| CN109490139B (zh) | 一种基于物理吸附仪测试材料真密度的装置和方法 | |
| US3695763A (en) | A method of determining one or more properties of asbestos fibers turbidity measurement | |
| CN207946286U (zh) | 一种用于测量渗流侵蚀的实验装置 | |
| Plaisted et al. | Testing of expansive clays in a centrifuge permeameter | |
| Rassam et al. | A dynamic method for determining the soil water characteristic curve for coarse-grained soils | |
| CN114486977A (zh) | 一种不同成因孔隙空间特征的定量化评价方法及装置 | |
| Bardet et al. | Grain-size analysis by buoyancy method | |
| US2345535A (en) | Method of determining porosity | |
| CN111735732A (zh) | 一种干式铜米机塑料颗粒含铜率测试方法 | |
| CN207126198U (zh) | 稠油的油砂分离试验设备 | |
| CN111983182A (zh) | 一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |