文档介绍：该【土的三相比例指标】是由【guoxiachuanyue010】上传分享，文档一共【6】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【土的三相比例指标】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。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:
电竝--邢扒
图上的二柑细血总盘迅
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
(vrw=lgf/cm3-lkN/m3)
Va一土中气体积;
VV一土中孔隙体积;VV=Vw+VaV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°c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:
式中:
水在4C时单位体积的重里,等于1gf/cm3或Itf/m3Q10kN/m3。
(2-4)
颗粒比重决定于土的矿物成分,~。有机质为
~;〜;〜。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。
土的名称砂土
〜
〜
粉质粘土
〜
粘土
〜
土的颗粒比重参考值表2-3
(二)土的重度Y
单位体积土的重量称为土的重度(单位为kN/m3=tf/m3x10-1),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Y=18〜20kN/m3;砂土y=16〜20kN/m3;腐植土Y=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Yd、饱和重度ysat和浮重度Y'
土的干重度Yd
单位体积中固体颗粒部分的重量。称为土的干重度yd,即:
矿(2-6)
土的饱和重度Ysat
在工程上常把干重度作为评定土体紧密程度的标准,以控制填土工程的施工
质量。土孔隙中充满水时的单位体积重量。称为土的饱和重度Ysat即:
(2-7)
土的浮重度Y'
在地下水位以下,单位土体积中土粒的重量扣除浮力后,即为单位土体积中土粒的有效重量,称为土的浮重度或水下重度y',即:
(2-8)
(四)土的含水量W
土中水的重量与上粒重量之比,称为土的含水量,以百分数计,即
(2-9)
含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标。天然土层的含水量变化范围很大,它与土的种类、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35%;坚硬的粘性土的含水量为20%〜30%,而饱和状态的软粘性(如淤泥),则可达60%或更大。一般说来,同一类土,当其含水量增大时,则其强度就降低。
土的含水量一般用“烘干法”测定。先称小块原状土样的湿土重,然后置于烘箱内维持100〜105°C烘至恒重,再称干土重,湿、干土重之差与干土重的比值,就是土的含水量。
(五)土的饱和度S
土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比,称为土的饱和度,以百分率计,即:
S=^xlOO%
卩F(2-10)
饱和度值愈大,表明土孔隙中充水愈多。孔隙完全为水充满时,Sr=100%,土处于饱和状态;孔隙中全是气体,没有水分,Sr=0%,土处于干燥状态(这种状态自然界实际很少)。工程实际中,按饱和度常将土划分为如下三种含水状态:
Sr<50%稍湿的
Sr=50%〜80%很湿的Sr>80%饱水的
应指出,粘性土因主要含结合水,由于结合水膜厚度的变化将使土体积发生膨胀、收,改变土中孔隙的体积,即孔隙体积可因含水量而变化,所以,对粘性土通常不按饱和,而按稠度指标——液性指数人评述其含水状态(参见26节)。
对于粉土,由于毛细作用引起的假塑性,按液性指数评价状态已失去意义,根据对全国各地粉土资料的综合分析,《岩土工程勘察规范》确定按含水量评述粉土的含水(湿度)
(六)土的孔隙比e和孔隙率n
土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比,即:
孔隙比用小数表示。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<,e〉。
土的孔隙率是土中孔隙所占体积与总体积之比,以百分数表示。
孔隙率和孔隙比都说明上中孔隙体积的相对数值。孔隙率且直接说明土中孔隙体积占土体积的百分比值,概念非常清楚,但不便于工程应用,因地基土层在荷载作用下产生压缩变形时,孔隙体积(Vv)和土体总体积(V)都将变小,显然,孔隙率不能反映孔隙体积在荷载作用前后的变化情况。而一般情况下,土粒
体积(Vs),则可看作不变值,故孔隙比就能反映土体积变化前后孔隙体积的变化情况。因此,工程计算中常用孔隙比这一指标。
自然界上的孔隙率与孔隙比的数值取决于土的结构状态,故为表征土结构特征的重要指标。数值愈大,土中孔隙体积愈大,土结构愈疏松;反之,结构愈密实。由于土松密程度差别极大,土的孔隙比变化范围也大,,相应孔隙率由20%至U80%,〜,相应孔隙率为33%〜66%。并如上所述,无粘性土虽孔隙较大,但因数量少,孔隙比相对较低,一般为0。5〜,孔隙率相应为33%〜45%;粘性则因孔隙数量多和大孔隙的存在,孔隙比常相对较高,〜,相应孔隙率为40%〜55%,少数近代沉积的未经压实的粘性土,,孔隙率可大于80%。
二、指标的换算关系
上述土的三相比例指标中,土粒比重G、含水量3和重度Y三个指标是通过试验测定的。在测定这三个基本指标后,可以导得其余各个指标。
常用图2-21所示三相图进行各指标间关系的推导,
令Yw=1gf/cm3,令Vs=e,V=1+e,Ws=VsG=G,Ww=3Ws=3G,W=G(1+3)。
常用图2-21所示三相图进行各指标间关系
更也•.::.-■■■-也规
图各烈「上的二和物鋤揺标换舜1S
•:.■■-.
土的三相比例指标换算公式一并列于表2-5。
土的三相比例指标换算公式表
名帐
符兮
三相比例袁达犬
當用换算公或
单位
常见的数值范:皿
板竝比朮
G
G-鱼
w
一鬆粘注土:—

2・65~2・71
W
w-器X1M%
Sy
w
W—{W■*"1
1
%
一股粘性土;20〜
40
;
10—35
盪度
Y
八』
V
+S”
1H-r
kN/m?
18-20
干禾度
冷
Y:
沧=^4—:
1•卜w
rH=—
"1+<•
kN/m3
14-17
饱和取度
”亿1乙沧
ZMI-…y
yG+e
人二TT7
kN/m^
18〜23
7f
Wn一匕人H
r工沧7
14-e
kN/E
8〜13
孔晾比
e
Vv
6,=K
G.
C□£—1;
・《K;
eP
G(14-w).
―亠…『1
一股制性土:
*-l-20粉土、•砂土3・5
〜0「90
孔腺率
”
«=X100%
「—
c
一般枯性上:40亠,55
:30~45
'
饱和度
5r
5r=^xICO%
▼V
—T
8〜・95