顆粒分析試驗(yàn)的主要誤差分析和對(duì)策

勵(lì)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(yàn)過程中，用到的主要方法包括：篩析法、密度計(jì)法、聯(lián)合測(cè)定法。而且在實(shí)際分析試驗(yàn)過程中，往往會(huì)存在很大誤差，造成誤差產(chǎn)生的原因有：設(shè)備、方法、人員等。本文通過查詢相關(guān)文獻(xiàn)，就顆粒分析試驗(yàn)的主要誤差進(jìn)行淺要分析，并提出行之有效的對(duì)策，希望顆粒分析試驗(yàn)的真實(shí)性有一定幫助。

關(guān)鍵詞：顆粒分析試驗(yàn)；誤差分析；對(duì)策分析

引言：土壤的顆粒習(xí)分析是土工工程試驗(yàn)的主要內(nèi)容，有助于對(duì)測(cè)定干土質(zhì)量占土總質(zhì)量的比例。自然界中的土壤性質(zhì)存在很大均勻性，而在取樣、保存、運(yùn)輸過程中都會(huì)對(duì)對(duì)土質(zhì)造成一定的破壞。而且顆粒分析試驗(yàn)所用到的設(shè)備、試驗(yàn)方法等對(duì)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性造成一定影響。在這樣的基礎(chǔ)上，研究顆粒分析試驗(yàn)的主要誤差分析和對(duì)策就顯得尤為重要。

1、顆粒分析試驗(yàn)的方法

1.1篩析法。所謂篩析法，通過不同直徑的篩子，根據(jù)土壤直徑的不同進(jìn)行分類，然后通過精密的稱量設(shè)備對(duì)不同直徑的顆粒進(jìn)行稱重，并計(jì)算出各個(gè)類別的顆粒組占試驗(yàn)總土壤的百分?jǐn)?shù)。是一種比較簡(jiǎn)單的顆粒分析試驗(yàn)方法，適用于顆粒直徑在0.075mm-60mm的顆粒分析試驗(yàn)。

1.2密度計(jì)法。顆粒分析試驗(yàn)的密度計(jì)法主要的依據(jù)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(guān)實(shí)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(yùn)動(dòng)，比較符合篤克斯定律。此試驗(yàn)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(dāng)中，然后加入一定量的純水，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄嚢瑁ＷC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(wěn)定，讓顆粒憑借自重逐漸下沉，用密度計(jì)測(cè)量出不同時(shí)間下不同懸液的謎底。通過密度計(jì)讀數(shù)下沉?xí)r間，計(jì)算出某一直徑的顆粒占總土樣的百分?jǐn)?shù)。

2、顆粒試驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因

2.1篩析法誤差產(chǎn)生的原因。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)致篩析法產(chǎn)生誤差原因可以歸納為以下幾個(gè)方面：第一，篩子設(shè)備本身存在誤差；第二，在試驗(yàn)過程中受到環(huán)境因素的影響，比如：溫度濕度、風(fēng)力等；第三，選擇不同試驗(yàn)方法產(chǎn)生的誤差；第四，試驗(yàn)人員在操作過程中產(chǎn)生誤差；第五，土樣隨機(jī)性產(chǎn)生誤差。就隨機(jī)誤差而言，篩析法測(cè)定留篩質(zhì)量，被當(dāng)做實(shí)際質(zhì)量，但是具體篩選過程中，顆粒在受到振動(dòng)的影響下，及時(shí)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(dǎo)致被堵在篩孔的土顆粒質(zhì)量無法參與到該直徑的顆粒的計(jì)算當(dāng)中，導(dǎo)致此類直徑的土顆粒中的質(zhì)量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致各粒組含量占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生試驗(yàn)誤差[1]。

2.2 密度計(jì)法誤差產(chǎn)生的原因。密度計(jì)法誤差產(chǎn)生的原因除了篩析法存在的五個(gè)因素之外，還和選擇的儀器、設(shè)備、試驗(yàn)系統(tǒng)等都具有很打誤差。密度計(jì)法在試驗(yàn)過中需要用到兩種密度計(jì)，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(jì)的制造原理和方法都相同，只是采刻度時(shí)，懸液的穩(wěn)定有一定差異，所以密度計(jì)校準(zhǔn)和百分比計(jì)算時(shí)，必須格外注意這一點(diǎn)。試驗(yàn)過程中要盡量控制其溫度是20℃，確保讀數(shù)環(huán)境的一致性。但是在實(shí)際試驗(yàn)中，很難保證其溫度絕對(duì)控制在20℃，所以在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)必須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在具體試驗(yàn)過程時(shí)，密度計(jì)的讀數(shù)要以彎液面上緣為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行讀數(shù)，但是密度計(jì)在生產(chǎn)制造過程中，往往以下緣為基準(zhǔn)，所以在試驗(yàn)時(shí)必須對(duì)彎液面進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確定彎液面為一個(gè)固定的數(shù)值。由于我國(guó)對(duì)顆粒分析實(shí)驗(yàn)主要誤差和對(duì)策研究的起步比較晚，在對(duì)顆粒分散劑選擇上至今沒有一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的建議，所以選擇分散劑時(shí)，要根據(jù)土體的種類不同，選擇與之適應(yīng)的分散劑。就目前國(guó)際研究的形式而言，選擇多強(qiáng)分散劑是主流。密度計(jì)具體使用過程中，在懸液中加入一定的分散劑時(shí)，必須綜合考慮分散劑對(duì)懸液密度的干擾[2]。

以上幾點(diǎn)導(dǎo)致密度計(jì)法試驗(yàn)存在誤差原因，也就是說通過對(duì)刻度、彎液面、溫度、分散劑等因素進(jìn)行綜合校驗(yàn)，在某一個(gè)特定的穩(wěn)定、密度范圍中，就可以把試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，帶入到計(jì)算公式中進(jìn)行選擇，進(jìn)而獲得相應(yīng)校正質(zhì)量百分比，同時(shí)土樣試樣的狀態(tài)也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響，土體顆粒分析的結(jié)果，往往取決于在歸屬分析的試驗(yàn)狀態(tài)、制備方法、分析方法等因素。科學(xué)試驗(yàn)證明，剛剛從土體中選擇出來土樣測(cè)試的結(jié)果，要比加工過的土樣，比如：風(fēng)干和烘干土樣測(cè)定的結(jié)果偏高。但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中，從土體取樣到運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室，歷時(shí)比較長(zhǎng)，很難保證其天然的含水量。所以試驗(yàn)過程選擇的土樣往往經(jīng)過風(fēng)干后的土樣。同時(shí)土樣的用量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果也有很大影響。當(dāng)懸液濃度在 0.5%～3.0% 范圍時(shí)，各粒組的含量沒有顯著出入，但超出這個(gè)范圍，將會(huì)影響各粒組的含量，因此，用密度計(jì)法時(shí)，試樣用量規(guī)定為30g[3]。

3、顆粒分析試驗(yàn)的主要誤差處理對(duì)策

通過上述分析可以看出，引起顆粒分析試驗(yàn)的主要誤差原因，包括五點(diǎn)：第一，篩子和密度計(jì)設(shè)備引起的誤差；第二，試驗(yàn)研究不同產(chǎn)生的誤差；第三，選用試驗(yàn)方法不同產(chǎn)生的誤差（篩析法大于密度計(jì)法）；第四，試驗(yàn)人員操作產(chǎn)生的誤差；第五，隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，包括儀器、人員、操作。相關(guān)實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果和實(shí)際土壤顆粒的結(jié)果，普遍存在一定差異。而同一土樣在不同實(shí)驗(yàn)室、不同試驗(yàn)人員、不同儀器試驗(yàn)的結(jié)果也不盡相同。所以在實(shí)際試驗(yàn)過程中要充分認(rèn)識(shí)導(dǎo)致顆粒分析試驗(yàn)存在的原因，才能在試驗(yàn)中找到相應(yīng)的解決對(duì)策，雖然說誤差難以避免，但是通過科學(xué)合理的方法起到降低誤差的目的，確保試驗(yàn)的結(jié)果無限接近土壤的實(shí)際狀況。

結(jié)束語：綜上所述，在顆粒分析試驗(yàn)中，受到各種因素的影響，其試驗(yàn)結(jié)果往往存在較大差異。所以在實(shí)際試驗(yàn)過程中，必須對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行深入分析，才能確保試驗(yàn)結(jié)果更加接近自然土壤的真實(shí)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]吳靜，李選友，陳寶明，高玲，王瑞雪，趙改菊，王成運(yùn). 大顆粒低填充率外熱式回轉(zhuǎn)窯傳熱系數(shù)模型的構(gòu)建[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，13：256-262.

[3]肖紅，唐達(dá)生. 砂礦顆粒沉降運(yùn)動(dòng)規(guī)律試驗(yàn)研究[J]. 礦冶工程，2015，03：1-3.