1.1.2 土的工程性质
1)土的可松性
自然状态下的土,经过开挖后,土的体积因松散而增大,虽经回填压实,仍不能恢复到原来的体积,这种性质称为土的可松性。 可松性程度用可松性系数表示:
式中 Ks——最初可松性系数,见表1.6;
——最终可松性系数,见表1.6;
V1——土在天然状态下的体积,m3;
V2——土经开挖后的松散体积,m3;
V3——土经回填压实后的体积,m3。
在土石方工程中,Ks 是计算土石方施工机械及运土车辆等的重要参数,而
是计算场地平整标高及填方时所需挖土量等的重要参数。
表1.6 各种土的可松性参考数值
【例1.1】 已知某工程基坑需挖土方800 m3,其独立基础及垫层体积为250 m3,土的最初可松性系数为1.35,最终可松性系数为1.10。 请计算该工程基坑预留回填土量和弃土量(按松散状态计算)。
【解】 由Ks 和
间的关系可知:
预留回填土量:V留=(V挖-V基)Ks/
=(800 -250) ×1.35/1.1 =675(m3)
弃土量:V弃=V挖·Ks -V留=800 ×1.35 -675 =405(m3)
阅读理解
土的可松性对土石方工程施工的影响:因为土石方工程量是用自然状态的体积来计算的,土石方调配时自然状态的土挖出来运走的时候体积就变大了,这样就难以预测要用多少辆卡车,这时就必须考虑土的可松性,通过土的可松性计算出实际用车数量。
2)土的含水量
土中水的质量与土的固体颗粒质量之比的百分率,称为土的含水量(ω),它表示土的干湿程度。
式中 Gw——土中水的质量,为含水状态时土的质量与烘干后的土的质量之差,g;
Gs——土中固体颗粒的质量,为烘干后土的质量,g。
含水量ω 是反映土的湿度的一个重要物理指标。 天然状态下土层的含水量称天然含水量,其变化范围很大,与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。 一般干的粗砂土,其值接近于零,而饱和砂土可达40%;坚硬的黏性土的含水量约小于30%,而饱和状态的软黏性土(如淤泥)则可达60%或更大。 一般来说,同一类土,当其含水量增大时,强度就降低。
土的含水量一般用“烘干法”测定:先称小块原状土样的湿土质量,然后置于烘干箱内维持100 ～105 ℃烘干至恒重,再称干土质量,湿、干土质量之差与干土质量的比值就是土的含水量。
3)土的天然密度和干密度
①土的天然密度。 在天然状态下单位体积土的质量称为土的干密度,它与土的密实程度和含水量有关。 土的天然密度按式(1.4)计算:
式中 ρ——土的天然密度,kg/m3;
m——土的总质量,kg;
V——土的体积,m3。
②干密度。 土的固体颗粒质量与总体积的比值称为土的干密度,用式(1.5)表示:
式中 ρd——土的干密度,kg/m3;
ms——固体颗粒质量,kg;
V——土的体积,m3。
在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。 土的干密度越大,表示土越密实。 因此,常用干密度作为填土压实质量的控制指标。 土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。
4)土的渗透性
土的渗透性是指土体被水透过的性质。 土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生流动,当基坑开挖至地下水位以下时,地下水在土中渗透时受到土颗粒的阻力,其大小与土的渗透性及地下水渗流路线长短有关。 不同土的透水性不同,一般用渗透系数K 作为衡量土透水性指标,其单位是m/s,m/h 或m/d。
5)土的孔隙比和孔隙率
①土的孔隙比e:土中孔隙体积与土粒体积之比,孔隙比用小数表示。
式中 ds——土粒比重;
ρd——土的干密度;
ρ——土的天然密度;
ω——土的含水量;
ρw——水的密度,近似等于1 g/cm3。
天然状态下土的孔隙比称为天然孔隙比,它是一个重要的物理性指标,可以用来评价天然土层的密实程度。 一般e<0.6 的土是密实的低压缩性土,e>1.0 的土是疏松的高压缩性土。
②土的孔隙率n:土中孔隙所占体积与总体积之比,空隙率用百分数表示。
一般黏性土的孔隙率为30% ～60%,无黏性土的孔隙率为25% ～45%。