文档介绍：第四节土的三相比例指标
       
以上三节介绍了土的组成和结构,特别是土颗粒的粒度和矿物成分,是从本质方面了解土的工程性质的根据。但是,为了对土的基本物理性质有所了解,还需要对土的三相:土粒(固相)、土中水(液相)和土中气体(气相)的组过情况进行数量上的研究。在不同成分和结构的土中,土的三相之间具有不同的比例。
土的三相组成的重量和体积之间的比例关系,表现出土的重量性质(轻、重情况)、含水性(含水程度)和孔隙性(密实程度)等基本物理性质各不相同,并随着各种条件的变化而改变。例如对同一成分和结构的土,地下水位的升高或降低,都将改变土中水的含量经过压实,其孔隙体积将减小。这些情况都可以通过相应指标的具体数字反映出来。
表示土的三相比例关系的指标,称为土的三相比例指标,亦即土的基本物理性质指标包括土的颗粒比重、重度。含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率等。
一、指标的定义
为了便于说明和计算,用图2-20所示的土的三相组成示意图来表示各部分之间的数量关系,图中符号的意义如下:
Ws——土粒重量;
Ww——土中水重量;
W——土的总重童;W=Ws+Ww
Vs——土粒体积;
Vw——土中水体积;rwV=Ww
(∵rw=1gf/cm3≈1kN/m3)
Va一土中气体积;
VV一土中孔隙体积;VV= Vw+ Va
V一土的总体积,V= Vs+ Vw+ Va
(一)土的颗粒比重G
土粒重量与同体积的4℃时水的重量之比,称为颗粒比重,它在数值上为单位体积土粒的重量,即:
(2-4)
式中:——水在4℃时单位体积的重量,等于1gf/cm3或Itf/m3≈10kN/m3。
颗粒比重决定于土的矿物成分,~。~;~;~。同一种类的士,其颗粒比重变化幅度很小。
颗粒比重可在试验室内用比重瓶法测定。一般土的颗粒比重值见表2-3。由于颗粒变化的幅度不大,通常可按经验数值选用。
土的颗粒比重参考值表2-3
土的名称
砂土
粉土
粘性土
粉质粘土
粘土
颗粒比重
~
~
~
~
(二)土的重度γ
单位体积土的重量称为土的重度(单位为kN/m3=tf/m3×10-1),即:
(2-5)
土的重度取决于土粒的重量,孔隙体积的大小和孔隙中水的重量,综合反映了土的组成和结构特征。
对具有一定成分的土而言,结构愈疏松,孔隙体积愈大,重度值将愈小。当土的结构不发生变化时,则重度随孔隙中含水数量的增加而增大。
天然状态下土的重度变化范围较大。一般粘性土γ=18~20kN/m3;砂土γ=16~20kN/m3;腐植土γ=15~17kN/m3。
重度一般用“环刀法”测定,用一个圆环刀(刀刃向下)放在削平的原状土样面上,徐徐削去环刀外围的土,边削边压,使保持天然状态的土样压满环刀容积内,称得环刀内土样重量,求得它与环刀容积之比值即天然重度。
(三)土的干重度γd、饱和重度γsat和浮重度γ'
土的干重度γd
单位体积中固体颗粒部分的重量。称为土的干重度γd,即:
(2-6)
土的饱和重度γsat
在工程上常把干重度作为评定土体紧密程度的标准,以控