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土壤力學實驗：TWS-153PJ 土粒比重孔隙比孔隙率及飽和度試驗

參考多孔性材料測試視頻:         https://youtu.be/tfcVTKBWBI8

參考：臺灣大學土壤力學   

目的：求土壤之土粒比重Gs，並配合試驗一土壤之濕單位重γm、含水量w及乾單位重γd三個參數，

      以計算孔隙比e、孔隙率n及飽和度S。提供土壤之一般參數，作為工程應用參考之依據。

試驗說明：

孔隙比(Void Ratio)e：土壤內所含孔隙之體積(Vv)與土粒之體積(Vs)比值稱

為孔隙比。(0≦e≦∞)

孔隙率(Porosity)n：土壤內所含孔隙之體積(Vv)與土壤之總體積(V)比值稱為孔隙率，通常以百分比表示之。(0%≦n≦100%)

飽和度(Degree of Saturation)S：土壤內所含水之體積(Vw)與孔隙之體積(Vv)比值稱為飽和度，通常以百分比表示之。(0%≦S≦100%)

土粒單位重(Unit Weight of Solid Matter)γs：土壤內所含土粒之重量(Ws)與土粒之體積(Vs)比值稱為土粒單位重。

土粒比重(Specific Gravity of Solid Matter)Gs：土粒之單位重(γs)與4ºC水之單位重(γw)比值稱為土粒比重。(一般約為2.45~2.85)

其中γw(4ºC)=1.00g/cm3=1.00t/m3=1000kg/m3=9.8KN/m3=62.4#/ft3

土粒之比重用試驗方法直接求出之公式：

其中

W s= 乾土重。

W 1= 比重瓶+乾土+水重。

W 2= 比重瓶+水重。

G w= 溫度TºC 蒸餾水比重。如表1 -3 所示。

土壤天然性質間之基本關係：

(一)

(二)

(三)  S e＝Gs×w

土粒比重、孔隙比、孔隙率及飽和度試驗：

有塞比重瓶，50cm3及100cm3兩種：適合土粒小於#4篩以下者，瓶塞中央穿孔以利空氣與水之排出，

50cm3比重瓶取土樣10g，100cm3比重瓶取樣25g，試驗示意圖如下圖所示。

(1)磅秤或電子秤。(2)酒精燈。(3)三腳架。(4)石綿網。(5)有塞比重瓶。

(6)蒸餾水。(7)溫度計。(8)恒溫水槽。(9)恒溫烘箱。

試驗步驟：稱土粒幹重Ws：

1、50、100 CC 比重瓶

2、恒溫記讀

3、比重瓶與水重稱重前_恒溫中

4、稱比重瓶與水重W2    

5、用煮沸法驅除氣泡   

6、煮沸時勿使土粒逸出

7、(比重瓶+土粒+水重)稱重前_亦需恒溫

8、稱(比重瓶+土粒+水重)W1

9、土粒乾重Ws          10、比重瓶+水重W2     11、比重瓶+水+土粒重W1

12、土粒之比重Gs={Ws/(Ws+W2-W1)}Gw

使用TWS-153PJ=PC代替說明如下：

設備：TWS-153PC 主機、比重瓶、自動控制加熱設備、超音聲波振盪、恒溫水槽、砝碼、溫度計

測量步驟：

• 當顯示幕上出現0.000g時，將容器放置在秤盤上，觸 T 鍵歸零。這時已經扣除盛物器重量。
• 在將樣品倒入容器內，等穩定符號O出現後，觸 M 鍵，在螢幕上方會顯示R1表示已經記錄樣品的重量值（Wa）。
• 將比重瓶注滿已煮沸的蒸餾水，冷卻至20℃，慢慢的插上溫度計，用濾紙吸去溢出的蒸餾水，擦乾比重瓶外部。
• 跟樣品一起放置秤臺上，穩定符號O出現後，按MEMORY在螢幕上方會顯示R2，表示已記錄樣品的重量值（Wb）。
• 將比重瓶中的蒸餾水倒出至一半，在將樣品完全倒入比重瓶內，可用自動控制設備使其氣泡排除。
• 處理完氣泡後，取出比重瓶，在用恒溫至20±1℃的蒸餾水注滿。慢慢的插上溫度棒，擦乾比重瓶外部，
• 連同容器放置秤臺上，穩定符號O出現後，觸M 鍵，在螢幕上方會顯示R3，表示已記錄樣品的重量值（Wc）。

土粒之比重Gs：=Wa×Gw /(Wb-Wc)

由以上的測試自動得出孔隙率。