重要な安全上の注意: これはアーカイブされた専門書であり、現在の研究室や現場のマニュアルではありません。説明されている手順には、水銀、裸火、加熱、パラフィン、および今日では危険または容認できない可能性があるその他の機器や材料が含まれます。有効な基準、リスク評価、安全データシート、適切な実験室および専門家の監督なしにこれらを適用しないでください。このテキストは、Savo Kusić が現在提供している製品およびサービスの一部ではありません。
土壌の体積重量の測定
土壌の体積重量を測定する方法はいくつかありますが、最も一般的に使用される方法について説明します。シリンダー法、サンプルを水に浸漬する方法、サンプルを水銀に浸漬する方法、および砂を使用する方法です。
シリンダー
この手順は最も広く使用されており、現場や研究室で行われます。結合土壌および非結合土壌に適用されます。
鋭利な下端を備えた既知の体積の金属製シリンダーを土壌、またはそのままのサンプルまたは人工的に圧縮したサンプルに押し込み、土壌塊で完全に満たします。その後、シリンダーの上端と下端を使ってサンプルの表面をナイフで平らにし、すぐに金属カバーで閉じて秤で重量を量ります。
_W_がシリンダーとキャップを含むサンプルの重量である場合、_W0_はキャップを含むシリンダー自体の重量、_V_はシリンダーの体積です
土壌密度γは次のとおりです。
γ = (W - WP)/V
サンプルを水に浸す手順
この手順は、水に浸された物体の体積が押しのけられた水の体積に等しいという物理的特性に基づいています。規則的な幾何学的形状のサンプルが得られない場合に、結合土にのみ使用されます。
荒れていない土壌またはより大きなサンプルから、マカクの形をしたサンプルを採取し、その自然な状態での重量 W を秤で測定します。次に、サンプルを溶かしたパラフィンで覆います。このパラフィンは熱すぎてはならず、溶ける程度の温度でなければなりません。パラフィン 1-2 mm の薄い層がサンプル全体を完全に覆う必要があります。次に、パラフィンを含むサンプルを天秤で秤量し、重量_W’_を取得します。パラフィンの重さは_W’ – W_です。
パラフィン VP の体積、次の形式から取得します: VP * γP = W’ – W,
ここで、γP はパラフィンの体積重量であり、既知であり、γP = 0,892 p/cm3.
上記の方程式から、次のようになります: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3]。
図1。 サンプルを水に浸して土壌の体積重量を測定
次に、パラフィンで包まれたサンプルを細い絹糸で秤に掛け（図1）、秤のバランスを整え、すぐに蒸留水の入った容器をサンプルの下に引き、サンプル全体が水に浸るようにします。水中ではサンプルの重量が見かけ上減少し、秤上のバランスが崩れますので、重りを取り除いてバランスをとり直すことで、パラフィンを水に浸漬したサンプルの重量_W_が得られます。水に浸していない状態と水に浸した状態のパラフィンを含むサンプルの重量の差は、置換された水の重量を示します。つまり、水の体積重量 YW = 1,00 の場合、置換された水の体積 Vw
体積_Vw_からパラフィンの体積_VP_を差し引き、サンプルの体積を取得します。
土壌密度は: γ = W/(Vw – VP)*m
ここで、4 °Cの水温に対してY = 1,0より、_m_は水温の違いによる補正係数です: m = γw,T / γw,4oC.
サンプルを水銀に浸漬する手順
この手順は結合土に適用されます。また、規則的な幾何学的形状のサンプルの採取を断念する必要がある場合、たとえば土壌の収縮限界を決定する場合などに適用されます。
図2。 サンプルを水銀に浸漬して土壌の体積重量を測定
サンプルは、水銀が完全に満たされた容器 (図 2) に浸され、薄い金属スパイクが付いたガラス板の助けを借りて、完全に水銀に浸されるように押し付けられます。圧縮された水銀は大きな容器に注がれ、そこから重量が測定されます。 W がサンプルの重量、Wz が移動した水銀の重量、γz が水銀の体積重量、Vz=V がサンプルの体積に等しい移動した水銀の体積である場合、
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
その場合、土壌の体積重量は次のようになります:
γ =W*γz /Wz.
サンド手順
この試験は現場で行われ、ほとんどの場合、結合していない土壌、砂利、砂利砂、モレーン材料に適用され、またその他の場合には、シリンダーで乱されていないサンプルの抽出が不可能な場合にも適用されます。この手順の原理は、地面に穴を掘り、穴の体積が決定される既知の体積重量の通常の砂で穴を埋めることにあります。土の体積重量は、掘削された塊の重量と穴の体積から決定されます。
体積重量を決定する必要がある土壌の表面を水平になるように平らにし、その上に約40 x 40 cm（図3）のブリキ板を置き、直径Ø = 20 cm、厚さの中央にテンプレートを切り取ります。 5 mm、地面に穴を掘るのに。ブリキ板を地面に平らに置き、ペグで固定します。直径20 cm、深さ約20 cmの穴を、テンプレートの開口部を通して手工具（ナイフ、スパチュラ、スプーン、ノミ）を使用して掘ります。できれば垂直の壁を使用しますが、テンプレートの外側は避け、よく掃除します。発掘されたすべての材料はプレート上に置かれ、掘削直後、まだ自然な湿度が残っている間に秤で重さを量り、その重量 W を決定します。後で自然湿度を測定するために、サンプルは蓋付きのブリキの箱に入れられ、現場での作業が完了した後に乾燥室に運ばれます。その直後、乾燥した普通の砂が掘削された穴に注入され、その体積重量_γd_は、現場試験と同様に、同じ漏斗を通して同じ高さから砂を注入することによって、つまり以前に実施された室内試験から、砂を注入することによって測定することによって決定されます。
図3。 砂試験を使用した土壌の体積重量の決定
試験を開始する前に、ビーカー内の普通砂の重量を測定し、次に地面の穴をブリキ板の上面までその砂で満たし、40 cm の長さの鉄製定規で平らにした後、ビーカー内の残りの砂を測定します。これにより、ブリキ板の上面までの穴内の乾燥した普通砂の正確な重量 Wd が得られます。ブリキ上面までの掘削穴の体積_Vd_は、Vd = Wd/γd.
地面の穴の体積 V は、ブリキのテンプレートの開口部の体積 v を引くことで得られます:
土の体積重量_γ_は: γ = W/V, ここで、_W_は掘削直後に測定された穴からの掘削土の重量です。雨天では影響を受けにくい、砂の代わりに石膏、油、または冷たいアスファルトが使用されることに注意してください。さらに、砂を使った試験をより簡単かつ迅速に行うための特別な装置もあります。
土壌の体積重量のおおよその値を表1に示しますが、いずれの場合も地質力学的解析では、土壌の体積重量は実験室または現場での実験によって決定する必要があることに注意してください。
土壌水分の測定
土壌水分測定試験はいくつかの方法で実施されます。すなわち、電気乾燥機を使用する実験室法、直火での乾燥を使用する現場法、炭化物を使用する方法、水中で測定する方法、および空気比重計を使用する方法です。ここでは、我が国で最も頻繁に適用される最初の 2 つの方法のみを説明します。
電気乾燥機を用いた検査法
この方法は最も信頼性が高く、あらゆる種類の土壌に最も広く適用されています。撹拌されていないサンプルから採取した土壌片を、砂時計と呼ばれる 2 つの凹型ガラスの間に置き、金属クランプで固定し、分析天秤で重量を量ります。その後、電気乾燥機に入れ、重量が一定になるまで105°C で乾燥させます (図 4)。乾燥中の温度差は±2°Cを超えてはなりません。これは、温度が低いと完全な乾燥が行われず、温度が高いとサンプル中の有機成分が燃焼する可能性があるためです。乾燥機内で砂時計を使用してサンプルを乾燥させるおおよその時間は、砂の場合は約 6 時間、粘土の場合は約 12 時間です。乾燥後、クランプで砂時計に閉じたサンプルをデシケーターに入れて室温まで冷却し、再度測定します。
図4。 クランプ付き砂時計でのサンプル乾燥
W が砂時計とクランプを使用した自然な湿った状態のサンプルの重量、 Ws が砂時計とクランプを使用した乾燥状態のサンプルの重量、 Wt が砂時計とクランプの重量である場合、アッテルベルグの定義による土壌水分 w は、水の重量を乾燥状態の土壌の重量で割った値、つまり w = W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
土壌間隙率および間隙係数の決定
試験は、乱されていない状態で体積を測定できる場合に限り、乱されていないサンプルに対して実行されます。
既知の体積の金属シリンダーを平らな土壌またはより大きな寸法のサンプルに押し込み、シリンダーの端でサンプルの上面を水平にし、重量が一定になるまで105°C上で乾燥させます。その後、室温で冷却し、シリンダーと一緒に秤で再度重量を量ります。
V がシリンダーの内容積、Vm が非多孔性土壌固体の体積、Wd がサンプルの乾燥重量、γs が固体粒子の体積重量である場合、土壌間隙率 n は
体積_Vm_はサンプルの乾燥重量_Wd_に基づいて決定されます:
すなわち土壌総体積に占める割合
γd = Wd/V、つまり土壌の乾燥体積重量なので、
n = 100* (1 – γd/ γs) [%].
気孔率係数は式 e = n/(1-n) から得られます。
設計、品質管理、または作業の実行には、現在の規制、標準化された試験方法、および認可された実験室を使用してください。この文書は歴史的な教育資料として保存されています。