土石方工程1土的工程性质及分类课件.ppt

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1、第一节 土的工程性质及分类,土的生成与特性 土的三相组成 土的三相比例指标 无粘性土的密实度 粘性土的物理特性 土的分类 土的工程性质,一、土的生成与特性,（一）土的生成 不同的风化作用，形成不同性质的土。风化作用有下列三种：1.物理风化总称无粘性土。2.化学风化岩石碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质接触，产生一种新的成份次生矿物，总称为粘性土。3.生物风化由动、植物和人类活动对岩体造成的破坏，称生物风化。,（二）土的特性 1.压缩性大 弹性模量（土称变形模量）饱和细砂的压缩性比 C20混凝土大1600倍。粘性土压缩性往往比饱和细砂还要大。2.强度低 土的强度指抗剪强度。3.透水性大,二、土的三相

2、组成,土由矿物固体颗粒、水和气体三部分组成，称为土的三相组成。固体气体（液体0）为干土。干粘土坚硬，干砂松散；固体液体气体为湿土。湿的粘土多为可塑状态；固体液体（气体0）为饱和土。饱和粉细砂受震动可能产生液化；饱和粘土地基沉降需很长时间才能稳定。,三、土的三相比例指标,（一）实测指标 1、土的密度（）定义：原土状态下，单位体积的土的质量。公式：单位：g/cm3、t/m3 试验测定方法：环刀法 通常，砂土=1.62.0 t/m3；粘性土和粉土=1.82.0 t/m3,2、土的相对密度（比重）定义：土粒密度与40C时纯水密度之比。公式：无量纲数值上等于土粒密度,同一类土比重变化幅度较小。试验测定方

3、法：比重瓶法3、土的含水量（）定义：土中水的质量与土粒质量之比（%）。公式:试验测定方法：烘干法含水量是表示土湿度的一个重要指标。同一类土其强度随着含水量的增大而降低,对粘性土、粉土影响较大，对粉砂、细砂稍有影响，对碎石土等无影响。,4、土的重度（）定义：单位体积土所受的重力。公式：单位：kN/m3 通常，砂土=16 20 kN/m3；粘性土和粉土=1820 kN/m3 5、土的干密度（）定义：单位体积土中土粒质量。公式：工程上常以土的干密度来评价土的密实程度，常用来控 制填土的施工质量，其值一般为1.3 1.8 t/m3。,6、土的饱和重度（）定义：土中孔隙完全被水充满时土的重度。公式：土的

4、饱和重度一般为1823 7、土的孔隙比（）定义：土中孔隙体积与土粒体积之比。公式：小数表示 孔隙比是表示土的密实程度的一个重要指标。粘性土和粉土的孔隙比变化较大。一般，1.0的土是疏松的，压缩性高。,8、土的孔隙率（）定义：土中孔隙体积与总体积之比。公式：9、土的饱和度（）定义：土中水的体积与孔隙体积之比。用百分数表示 公式：表1-3 砂土湿度状态的划分,四、无粘性土的密实度,（一）无粘性土 泛指砂土和碎石土。（二）判别砂土密实度的方法（P9）1、用天然孔隙比的大小判别；2、用砂土相对密度判别；判别公式：3、现场标准贯入试验锤击数（N）判别；4、野外鉴别,五、粘性土的物理特性,（一）界限含水量

5、定义：粘性土从一种状态到另一种状态的分界含水量。种类：液限（）、塑限（）、缩限（）（二）塑性指数和液性指数1、塑性指数：液限和塑限（省去%）的差值。塑性指数能全面反映影响粘性土的各种因素，规范按塑性指数对粘性土分类。,2、液性指数 定义：粘性土的含水量和塑限的差值（省去%）与塑性指数之比。公式：液性指数是判别粘性土软硬状态的指标，根据液性指数的不同，可将粘性土划分为以下几种：表1-5 粘性土状态的划分,六、土的分类,（一）土的工程分类：分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等8类16级（二）地基土的分类,1.岩石工程性质：微风化的硬质岩石为最优良的地基。强风化的软质岩

6、石工程性质差。2.碎石土定义：粒径d2mm的颗粒含量超过50%的土称碎石土。定名：粒径由大至小分漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾六种，见表15。,表15碎石土定名,3.砂土定义：粒径d2mm的颗粒含量不超过全重50%，且d0.075mm的颗粒超过全重50%的土，称砂土。定名：粒径由大到小分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂五种，见表17。当砂土中，粒径小于0.075mm的土的IP10时，应以“含粘性土”定名，如含粘性土粒砂。工程性质：常见的砾砂、粗砂、中砂为良好地基；粉细砂要具体分析，如为饱和疏松状态，则为不良地基。,表17砂土定名,4.粉土粉土的性质介于粘性土与砂土之间。密实度：根据天然孔隙比

7、的大小，可分为密实、中密、稍密。湿度：根据饱和度分为三等：稍湿、很湿、饱和。工程性质：密实粉土性质好，饱和稍密的粉土地震时易产生液化，为不良地基。,5、粘性土 指塑性指数大于10的土。分为粉质粘土和粘土。,6、人工填土指人类活动形成的堆积物。按堆积物的成份分为：素填土：由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。杂填土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土：由水力充填泥沙形成的填土。,七、土的工程性质,（一）压实性 压实是指用静力、振动、冲击等机械方法将土中孔隙减少的过程。土的压实效果决定于压实能量和含水量。*最优含水量：在一定的压实能量下，使土最易被压实且能达到最大干密度时的含

8、水量。用 表示。*最大干密度：与最优含水量相对应的干密度。用 表示。*压实系数：施工时所控制的干密度与最大干密度之比。用 表示。在地基土受力层范围内要求达到0.940.96。,试验证明：最佳含水量约与土的塑限相近，大致为；粉土取1418。最佳含水量与压实能量有关，在填土压实程度不足时，可改用大的压实能量补夯。在同类土中颗粒级配对压实效果影响很大，不均匀的容易压实，均匀的不容易压实。粘性土在最佳含水量时，压实到最大干密度，其饱和度一般在80%左右。,（二）土的可松性,天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽然振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即 式

9、中:土的最初可松性系数；最终可松性系数；V1土在天然状态下的体积，m3;V2土挖出后在松散状态下的体积，m3;V3土经压（夯）实后的体积，m3。在土方工程中，最初可松性系数用以计算挖方装运车辆及挖方机械的重要参数；最终可松性系数是计算填方时所需填土方量的重要参数。,（三）土的压缩性,定义：地基土在压力作用下体积减少的性质；(P15)压缩系数（Mpa-1）=（e1-e2）/（p2-p1）e1、e2：压力为p1、p2时土的孔隙比（孔隙体积/土粒体积）p1：工程实践中取100MPa p2：工程实践中取200MPa0.1 Mpa-1 低压缩性土0.1 Mpa-1 0.5 Mpa-1 中压缩性土0.5

10、Mpa-1 高压缩性土,作业,1.某工程开挖基坑土方工程量为6500m3，混凝土基础和地下室占有体积为3200m3，则应预留多少回填土（松散状态土）？若多余土方外运，外运土方为多少？如果用斗容量为3m3的汽车外运，需运几车？（已知土的最初可松性系数为1.27，最终可松性系数为1.05）2.某梯形沟槽长200m，上口宽6m，底宽3m，槽深3m，在其底部直接铺设DN1000钢管，试计算挖土方量、填土方量、外运土方量。（计算时省略管壁厚度，设土的最初可松性系数为1.27，最终可松性系数为1.05）,1.解：预留松散状态土量为 V留=(V挖-V基)Ks/Ks=(6500-3200)1.27/1.05=3991.43(m3)外运土方量(松散状态)为 V外运=V挖Ks-V留=6500 1.27-3991.43=4263.57(m3)如果用斗容量为3m3的汽车外运，则需运车数 n车=V外运/3=4263.57/3=1421.191422车2.V挖=(6+3)32 200=2700(m3)V管=3.14 0.52 200=157(m3)V填=V留=(V挖-V管)Ks/Ks=(2700-157)1.27/1.05=3075.82(m3)V外运=V挖Ks V填=2700 1.27-3075.82=353.18(m3),