【正文】 塑性狀態(tài)的含水量變化范圍來(lái)衡量，這范圍即液限與塑限之差值，稱為塑性指數(shù) pI ； PLpI ?? ?? ； A. 塑限：把塑性狀態(tài)土重塑均勻后，用手掌在毛玻璃板上把土團(tuán)搓成圓土條，在搓的過(guò) 程中，土條水分漸漸蒸發(fā)變干，當(dāng)搓到土條直徑恰好為 3mm 時(shí)，土條自動(dòng)斷裂為若干段，這時(shí)的含水量即為塑限。 C. 紅粘土 是 指古近代晚期我國(guó)廣大地區(qū)廣泛堆積的土狀堆積物，沒(méi)有濕陷性，但是其在暴 露地表時(shí)容易龜裂，成為破碎顆粒，但是如果在下層，壓實(shí)后水穩(wěn)性較好，強(qiáng)度較高。正由于這些特征，在凍土區(qū)修筑工程構(gòu)筑物就必須面臨兩大危險(xiǎn)：凍脹和融沉。主要在黃河以南地區(qū)較多 ； B. 凍土 是指 分布于高緯地帶和高山垂直帶上部，具體的地理位置在青藏高原和東北地區(qū) ； 凍土是一種對(duì)溫度極為敏感的土體介質(zhì)，含有豐富的地下冰。 2) 機(jī)械土石方 —— 采用推土機(jī)、挖掘機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、壓路機(jī)、平地機(jī)、鑿巖機(jī)等工程機(jī)械，機(jī)械的選型應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件、土質(zhì)、土方量大小、機(jī)械性能和施工單位機(jī)械裝備情況綜合考慮情況分析； 3. 按土的地址成因、顆粒組成或塑性指數(shù)及工程特征來(lái)劃分 1) 地址成因：由于我國(guó)地域范圍寬廣，所以造成了各地的土壤性質(zhì)不同，形成了膨脹 土，凍土，紅粘土，黃土等特殊工程性質(zhì)的土壤。 （ 2） 凍結(jié)法：用冷凍法將地下水凍結(jié)，再進(jìn)行開(kāi)挖； （ 3） 枯水期開(kāi)挖或水下開(kāi)挖：即不排水或向基坑中注水，同時(shí)進(jìn)行開(kāi)挖，避免因排水所造成的水頭差 （ 4） 局部出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，可拋入大石，也可避免。 3 效果 導(dǎo)致開(kāi)挖后基坑地面出現(xiàn)隆起。這種不會(huì)對(duì)工程性質(zhì)產(chǎn)生影響；但是當(dāng)水自下向上滲流時(shí)，動(dòng)水壓力與重力方向相反，土間的壓力將減小，當(dāng) GD≥ ?? 時(shí)，土粒間的壓力消失，土處于懸浮狀態(tài)，隨水流動(dòng)的現(xiàn)象。 三 地下水 對(duì)于工程建設(shè)來(lái)說(shuō)，地下水的危害也是極大的，比如引起邊坡失穩(wěn)，侵蝕砼等。 3. 人工地基：由于地基本身的強(qiáng)度低或壓縮性較大，不足以承受建筑物的荷載，得采取處理措施，使其提高強(qiáng)度，降低壓縮性，以適應(yīng)受荷的需要，這種經(jīng)過(guò)處理后的地基稱為人工地基。 2. 天然地基：對(duì)于大多數(shù)建筑物來(lái)說(shuō)。凡是建筑物荷載作用的基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)的巖 (土 )層統(tǒng)稱為地基，而使 建筑物的荷載能安全、可靠地傳給地基的地下擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)部分稱為基礎(chǔ)。 二 地基基礎(chǔ)的概念 1. 地基的概念：所有建筑物都建造在地球表面的地層上。 液性指數(shù)是土的天然含水量與塑限之差除以塑性指數(shù)，即 PLPPPL II ?? ???? ????? 液性指數(shù)反映了粘性土軟硬程度， IL 越大，土質(zhì)越軟；反之土質(zhì)越硬。粘粒含量越高，則其比表面積越大，其可能的結(jié)合水含量越高，則 IP 越大。 （簡(jiǎn)略）：采用錐式液限儀測(cè)定 土的液限和塑限之差稱為塑性指數(shù) IP，它顯示了土處于可塑狀態(tài)時(shí)含水量的變化范圍。如果土條搓到直徑 3mm 時(shí)還未出裂，則說(shuō)明含水量超過(guò)塑限，須風(fēng)干土樣或另取土樣。然后取一團(tuán)制備好的土樣放在毛玻璃板上，用手心慢慢將其搓成小條若上條搓到直徑為 3mm 時(shí)恰好開(kāi)始斷裂。 塑限 wp一般采用搓條法測(cè)定。隨著含水量的不斷增加，粘性土可由固態(tài)漸漸變?yōu)榘牍虘B(tài)．可塑狀態(tài)直至流動(dòng)狀態(tài) (所謂可塑性．即拈性土含水量在一定范圍時(shí)、在外力作用下，土可塑造成任何形狀而不開(kāi)裂，也不改變其體積的性質(zhì) )。這類土可采取現(xiàn)場(chǎng)鑒別的方法．根據(jù)其骨架顆粒含量及排列，可挖性，可鉆性來(lái)區(qū)分其密實(shí)度。按 Dr 不同，可將土劃分為如下三個(gè)狀態(tài)來(lái)表示其密實(shí)等級(jí)： ?? rD 密實(shí) ?? rD 中密 ?? rD 松散 2． 從理論上講，相對(duì)密實(shí)度 Dr 盡管能反映顆粒形狀及級(jí)配等因素，但對(duì)砂土很難取得原狀土，天然孔隙比往往測(cè)不不準(zhǔn)，而且影響 emax 及 emin 測(cè)定準(zhǔn)確性的因家很多，這兩個(gè)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果往往出入較大。測(cè)定方法是：將風(fēng)干疏松的土樣通過(guò)長(zhǎng)頸漏斗輕輕倒入容器，測(cè)算其最小干密度后，算出的 e 即為 emax emin—— 土處于最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的孔隙比。故在描述土的物理性質(zhì)時(shí)總是把無(wú)粘性土和粘性土區(qū)分開(kāi)來(lái)。 圖 15 土的三相模型 土的物理性質(zhì)指標(biāo)可以用各相之間的比例關(guān)系來(lái)表示 1) 土的容重γ：是指土體單位體積的重力 VW?? 2) 土粒容重 s? ：是指土固體顆粒單位體積的重力（或重量），即SSs VW?? 3) 土的含水量 ? ：是指土中水重與固體顆粒重之比，通常以百分率表示 %100??SWWW? 4) 干容重 d? ：是指土的固體顆粒重力與土體積之比 VWSd ??，土的干容重越大，土越 密實(shí) 5) 飽和容重 sat? ：是指土孔隙中全部被水充滿時(shí)的容重 VVW wVSsat ?? ?? 3/ mKNw ?? 6) 浮容重 ?? ：是指土浸沒(méi)在水中受到浮力作用時(shí)的容重 wsat??? ??? 7) 孔隙比 e：是指土中孔隙的體積與固體顆粒的體積之比 SVVVe? 8) 孔隙率 n：是指土中孔隙體積與總體積之比 VVn V? een ??1 9) 飽和度 rS ：是指孔隙中水的體積與孔隙體積之比 VWr VVS ? 5 公式換算的推導(dǎo) 已知 3 個(gè)試驗(yàn)指標(biāo) γ、γ s、 w,試推導(dǎo)出其他六個(gè)指標(biāo) 解：可 假定土總體積 V=1 ?? ?? VW .......................................................① SWWW?? ..........................................................② ???? WWW SW ..................................................③ ①②③式聯(lián)立，可得： WWWS VWW ????????? )1(.....1.....1 ?????? 則： )1( ?? ?? ??? SSSS WV ??????rrrSSS)1(1 ?? ?????? SAWV VVV 進(jìn)而可推出 ??? ???? 1SSd WVW )1()()1()()1(1??????????? ????? ???????????????????????????SWSWSatWSWSSWWWVSWVSSat VWVVW 1)1( ???? ? ?? SSVVVe )1(1 ?? ????? SVVVn ? ?? ????? ??? ???? 1SW WVWr VVS 例題：已知某土樣 γ =17KN/m，γ =,w=10%,求 e及 Sr 解：令土的體積 V=1m,則土的重力 W=γ V=17KN 土粒的中粒 KNWS 171 ????? ?? 水的重力 KNW W ??? 土粒體積 mWV SSS ??? ? 孔隙體積 34 3 6 mVV ??? 水的體積 31 mWV WWW ??? ? 由此可求得： 7 6 6 4 3 ??? SVVVe ??? VWr VVS 三 土的物理狀態(tài)指標(biāo) 無(wú)粘性土的工程性質(zhì)主要與其密實(shí)度有關(guān)，越密實(shí)，則其強(qiáng)度越高。 圖 12 土的固相各種礦物形成順序表 原生礦物 次生礦物 腐植質(zhì)礦物 化學(xué)作用 微生物作用 2) 有機(jī)物主要是經(jīng)微生物分解作用形成的 2. 土的液相 1) 土中的水是中性的，無(wú)色，無(wú)味，無(wú)嗅 ； 2) 當(dāng)土粒與水相互作用時(shí)，土粒會(huì)吸附一部分水分子，在土粒表面形成一定厚度的水膜，稱為表面接合水（結(jié)合水受土粒表面引力的控制而不服從靜水力學(xué)規(guī)律，其密度，粘滯度均比一般正常水高；冰點(diǎn)低于 0176。 3) 壓縮性： 在加壓條件下粉末被壓縮的程度，通常是在封閉模中的單軸向壓制。 從廣義說(shuō)，除了水以外，在外部環(huán)境的影響下，如：地震、自然界（太陽(yáng)、風(fēng)、雪、閃電等）同樣可以使材料有滲透性。 空氣 水 土壤 空氣 土壤 水 土壤 三相體系 兩相體系 如 土壤 和多孔 巖石 ，指其允許 水 通過(guò)的能力。第一篇 市政工程基礎(chǔ)知識(shí)部分 第一章 土壤的概念及土壤的三相性 一 土壤的概念 1. 概念：土是由巖石經(jīng)過(guò)物理與化學(xué)風(fēng)化作用后產(chǎn)物，它是由各種大小不同的土粒按各種比例組成的集合體。（這些土粒間的聯(lián)結(jié)是比較微弱的，在外力作用下，土體并不顯示出一般固體的特性，不像鐵和木頭這種實(shí)體，可以舉例說(shuō)明） 2. 土的任意組合相性（我們把土體看作為顆粒性的多孔材料，在孔隙中，除了空氣外，還存在有部分水，或孔隙中完全被水所充滿） 圖 11 土的任意組合相性 3. 滲透性、力學(xué)強(qiáng) 度、壓縮性等（從物理的觀點(diǎn)，定量地描述土粒的物理特性，土的物理狀態(tài)，以及三相比例關(guān)系，間接地推出其他的工程性質(zhì)） 1) 滲透性： 一種 材料 在不損壞 介質(zhì) 構(gòu)造情況下，能使 流體 通過(guò)的能力。對(duì)于 空氣擴(kuò)散器 而言，是指允許 空氣 通過(guò)的能力。 2) 力學(xué)強(qiáng)度：是指土壤承受壓力（包括軸向壓縮、拉伸、彎矩），力偶（包括扭矩）以后所產(chǎn)生的抵抗 各種荷載的能力。 二 土壤的三相性 1. 土的固相 1) 主要分為無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，成為土的骨架，礦物顆粒由原生礦物和次生礦物組成； 原生礦物：巖漿在冷凝過(guò)程中形成的礦物，例如石英，長(zhǎng)石，云母； 次生礦物： 在 巖石 或 礦石 形成之后，其中的 礦物 遭受 化學(xué)變化 而改造成的新生礦物，其化學(xué)組成和構(gòu)造都經(jīng)過(guò)改變而不同于原生礦物 ，例如三氧化二鐵，三氧化二鋁，次生二氧化硅； 腐植質(zhì)礦物：在 已死的生物體在土壤中經(jīng)微生物分解而形成的有機(jī)物質(zhì) 。C ，最低可達(dá)零下幾十度） 圖 13 土中水的各組成部分 3. 土的氣相 土中氣體的成分： 二氧化碳最多，氮?dú)獯沃?，氧氣最少 圖 14 土中氣體的兩個(gè)組成部分 4. 土作為三相體的比例指標(biāo) 土中的水 結(jié)合水 自由水 氣態(tài)水 固態(tài)水 強(qiáng)結(jié)合水（吸著水） 弱結(jié)合水（ 薄膜水） 毛細(xì)水 重力水 土中氣體 與大氣連通，對(duì)土的工程性質(zhì)影響不大 不連通，體積壓縮性很大，形成非飽和土 土是由固相（土粒），液相（水溶液）和氣相（空氣）組成的三相分散體系，從物理的角度將其進(jìn)行抽象化。壓縮性越??；粘性土顆粒很細(xì)、比表面積大，水對(duì)其性質(zhì)影響較大。 無(wú)粘性土的密實(shí)度 1 砂土屬單粒結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)室中引入相對(duì)密度 Dr 來(lái)表示砂土的密實(shí)度 minmaxmax ee eeDr ??? 式中： e—— 土的天然孔隙比 emax—— 土處于最疏松狀態(tài)時(shí)土的孔隙比。測(cè)定方法是：將風(fēng)干疏松土樣分三次裝入金屬容器，并加以充分振動(dòng)和錘擊，直致試樣體積不變，測(cè)算其最大干密度并推算出的 e 即為 emin. 當(dāng) e→e max 時(shí)，則 Dr=0，即土最疏松；當(dāng) e→ emin 時(shí)，則 Dr=1，即土最密實(shí)。因此《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GBJ7— 89)(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》 )以標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)的錘擊數(shù) N 來(lái)劃分砂土的密實(shí)度，見(jiàn)下表 砂土的密實(shí)度 密實(shí)度 密實(shí) 中密 稍密 松散 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù) N N30 30≥ N15 15≥ N10 N≤ 10 ，土顆粒更粗，更不易取得原樣狀土樣．也難以把貫入器打入土中。 粘性土的工程性質(zhì)主要與其界限含水量，塑性指數(shù)與液性指數(shù)有關(guān) 粘性土性質(zhì)受水的影響是很大的。粘性土由固態(tài)變?yōu)榘胍驊B(tài)的界限含水量稱為縮限，用 wS 表示，由半固態(tài)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量稱為塑限．用 wp 表示，含水