【正文】 只有當(dāng)水被排走后才會(huì)被壓縮。在一定壓力作用下，這個(gè)過程從起始到終結(jié)要經(jīng)歷一定時(shí)間。壓縮過程時(shí)間的長(zhǎng)短，隨土質(zhì)、壓力和含水量的不同而不同。 ? 如圖 16所示，土樣放在面積為 A的剪力盒內(nèi)，并受 2020/9/13 15 ? 垂直壓力 N和水平力 T作用，此時(shí)，在土樣內(nèi)產(chǎn)生法向應(yīng)力 ?: ? ? (115) ? 而在剪切面上產(chǎn)生剪應(yīng)力 ?： ? ? (116) ? ?隨 T的增大而增大。這是因?yàn)樵诩羟忻嫔袭a(chǎn)生的剪應(yīng)力小于土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土樣就不會(huì)剪壞。土樣開始破壞時(shí)，剪切面上的剪應(yīng)力稱土的抗剪強(qiáng)度 ?f： ? (117) AN??AT??ATf39。 ? 土的抗剪強(qiáng)度有剪切試驗(yàn)求得。 ? 砂是散粒體，顆粒間沒有相互的粘聚作用，砂的抗剪強(qiáng)度來源于顆粒間摩擦力。 ? 粘性土抗剪強(qiáng)度組分，除了內(nèi)摩擦力外，還有一部分粘聚力。即： ??? tg??2020/9/13 17 ? (119) ? 式中 c— 粘土的粘聚力。工程中需用的砂土 φ 值，粘土 φ 值和 c值，都應(yīng)取土樣由剪切試驗(yàn)求得。 ? 正壓力施加后立即進(jìn)行剪切，并規(guī)定從加荷到土樣剪壞在 3~5min內(nèi)完成，這種方法稱快剪。 ? 正壓力施加，土樣充分固結(jié)后，進(jìn)行慢速剪切，使土樣在加壓剪切過程有充分時(shí)間排水、體積變形，這種方法稱為慢剪。非粘性土排水速度很快，因此，快剪可使土樣徘水固結(jié)。對(duì)于正常固結(jié)的粘土，快剪抗剪強(qiáng)度 ?q最小，固結(jié)快剪抗剪強(qiáng)度 ?cq增大，慢剪抗剪強(qiáng)度 ?S最大。 ? 飽和軟粘土的內(nèi)摩擦角值很小 ,約為 0?~5?.當(dāng) φ ＝0?，則抗剪強(qiáng)度值即為粘聚力值。 ??呈直線關(guān)系，但當(dāng)高壓力作用下，就不再是簡(jiǎn)單的直線關(guān)系，而是向下彎曲的曲線。 ? 為了保持土壁的穩(wěn)定，必須有一定邊披。對(duì)于砂土，邊坡與地平面的夾角接近于土的自然傾斜角。含水量小的砂土，顆粒間的內(nèi)摩擦力減少，亦不宜采用陡坡。深溝槽的上層槽應(yīng)為緩坡。這種壓力稱土壓力，又稱擋土墻土壓力，或稱側(cè)土壓力。 ? 擋土墻在土壓力作用下，會(huì)產(chǎn)生位移。 ? 如圖 111(a)所示，在土推力作用下，擋土結(jié)構(gòu)可能稍微向前移動(dòng)，并繞墻角 C轉(zhuǎn)動(dòng)?？辜魪?qiáng)度有助于減弱土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的推力。 KhE ???? 221 ?2020/9/13 21 ? 如果擋土結(jié)構(gòu)在荷載作用下，如圖 lll(b)所示，推向土體 ABC，使土體產(chǎn)生負(fù)位移。此時(shí)，土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的作用方向和 BC面上剪應(yīng)力的方向一致，抗剪強(qiáng)度使土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的推力增加。沒檔土墻背是直立的，擋土墻背與土體之間沒有摩擦力，墻后土體頂面是水平的，并與擋土結(jié)構(gòu)頂是等高的，土體表面沒有荷載，墻產(chǎn)生一定量位移，使墻后土體達(dá)到主動(dòng)或被動(dòng)極限狀，在這種情況下，砂性土對(duì)擋土墻的主動(dòng)土壓力值 Ea為： ? (122) ? 式中 γ — 土的重度； )245(2121 222 ??? ???? ?tghkhE aa2020/9/13 22 ? h— 擋土墻高； ? φ — 土的內(nèi)摩擦角； ? ka— 主動(dòng)土壓力系數(shù)。 ? 其他符號(hào)意義同式 (122). ? 砂性土對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的被動(dòng)土壓力值為： ? (124) ? 式中 kP— 被動(dòng)土壓力系數(shù)。 ??22 22 ckchkhEaaa ?????)245(2121 222 ??? ??????? ?tghkhE PP2020/9/13 23 ? 粘性土被動(dòng)土壓力值為 : ? (125) ? 如果土體對(duì)擋土墻作用時(shí)，后者不產(chǎn)生位移，土體不產(chǎn)生滑移的趨勢(shì)，亦不存在潛在滑移面，如圖 111(c)所示。靜止土壓力E0。si n10 ???k2020/9/13 24 ? 式中 φ’— 土的有效摩擦角。 ? 擋上墻位移量在達(dá)到最大位移量 ?過程中，潛在滑穆面 B C上的剪應(yīng)力部有助于減弱土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的推力。土的滲透性用滲透系數(shù) K表示。同一種土的滲透系數(shù)是隨土的緊密程度而變化的。但為在各種實(shí)際計(jì)算中，為了精確起見滲透系數(shù)一般應(yīng)該實(shí)測(cè)求得。土體積增大歸因于土的可松性。 ? 土的壓實(shí)或夯實(shí)程度用壓實(shí)系數(shù) ?c表示，即 12VV?松K1339。 ? 土的密實(shí)度和土的含水量有關(guān)。但如果沒有適當(dāng)含水量，顆粒間缺乏必要潤(rùn)滑，壓實(shí)時(shí)能量消耗大。 ? 土的最大干密度和最佳含水量關(guān)系用擊實(shí)試驗(yàn)求得，見圖 112所示。與最大干密度γ max：相應(yīng)的含水量 W，即為土樣在該擊實(shí)條件下的最佳含水量。 、 ? 溝槽回填時(shí)，回填土應(yīng)具有最佳含水量，當(dāng)土的自然含水量低于最佳含水量 2％時(shí)，土在回填前要注水滲浸。 ? (三 )地基土的分類 ? 土是由不同拉徑顆?；旌辖M成的，因此，應(yīng)對(duì)土進(jìn)行分類。我國(guó) 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 把地基土分成 5類。 ? 1．巖石 ? 在自然狀態(tài)下顆粒間牢固聯(lián)接，呈整體的或具有節(jié)理裂隙的巖體。 2020/9/13 28 ? ? 粒徑大于 2mm的顆粒含量小于或等于全重 50％，干燥時(shí)呈無塑性或微塑性 (塑性指數(shù) IP?3)的土。 ? 4．粘性土 ? 塑性指數(shù) IP ，當(dāng) 10? IP ?17為粉質(zhì)砂土；當(dāng) IP ?17時(shí)為粘土。 ? (1)素填土 ? 由碎石土、砂土、粘性土組成的填土。 ? (2)雜填土 ? 含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土。 ? 土方工程施工中，還常按土的堅(jiān)硬程度、開挖難易，將士石分為 8類，如表 16所列。還有一種兩條或多于兩條管道埋設(shè)同一槽內(nèi)的聯(lián)合槽 (圖 114)。選定溝槽斷面通常應(yīng)考慮以下因素：土的種類、地下水情況、施工方法、施工環(huán)境、支撐條件、管道斷面尺寸、管節(jié)長(zhǎng)度和管道埋深等。 ? b— 工作間寬度 (m)。 ? 構(gòu)槽開挖深度按管道設(shè)計(jì)縱斷面圖確定。沒有支撐的直槽邊坡一般采用 1： 。 ? L— 兩斷面間距 (m)。埋沒徘水管道的溝槽通常以兩相鄰檢查井所在處溝槽斷面為計(jì)算斷面。 2020/9/13 33 第三節(jié) 溝槽與基坑開挖 ? 一、機(jī)械開挖 ? (一 )單斗挖土機(jī)的構(gòu)造與工作組織 ? 在給排水工程中，廣泛采用單斗挖土機(jī)開挖溝槽和基坑。 ? 單斗挖土機(jī)的主要裝置有：工作裝置、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置與行走裝置。傳動(dòng)裝置分液力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)兩種。動(dòng)力裝置大多為內(nèi)燃機(jī)。 2020/9/13 34 ? 1．正向鏟 ? 正向鏟如圖 116所示，是開挖機(jī)械停留面以上的土方，適用于底部尺寸較大的溝槽和基坑。建筑工程中常用的正向鏟斗容量為 ~2m3。 ? 正向鏟的工作面高度決定于斗容量和土的堅(jiān)實(shí)程度。 ? 正向鏟挖土的工作面高度如表 l8所列。 ? 反向鏟的工作性能指標(biāo)如圖 119所示，常采用的斗容量為 ~1m3。 ? ? 合瓣式抓鏟，如圖 121所示。 ? 2020/9/13 36 ? (二 )生產(chǎn)率計(jì)算 ? 單斗挖土機(jī)的生產(chǎn)率 p按下式計(jì)算： ? (m3/h)。按土的等級(jí)確定： I級(jí)土約為 。Ⅲ 級(jí)土約為 ； IV級(jí)土約為 ； ? k2— 時(shí)間利用系數(shù) (— 般為 ~)。如該工程的總土方量為 Q(m3)，工期為 T0 (d)，每天 M班，則每班應(yīng)完成的土方開量是： 2160 knqkp ?2020/9/13 37 ? (m3/班 ) (134) ? 若全部土方由機(jī)械開挖，所需挖土機(jī)數(shù)目是； ? (臺(tái) ) (135) ? 式中 p— 每臺(tái)挖土機(jī)的生產(chǎn)率 (m3／ h)。 ? 如汽車運(yùn)輸與挖土機(jī)工作相合，保證挖土機(jī)連續(xù)作業(yè)，一臺(tái)挖土機(jī)有 N輛汽車配合工作，則自第一輛汽車裝車完畢駛向卸土地點(diǎn)卸土后再回來，此期間將有 (N—1)輛汽車裝土完畢。 ? 所以，所需車輛數(shù)為： ? (臺(tái) ) (137) ? 式中 t— 每一循環(huán)車輛運(yùn)輸時(shí)間。 ? )2( 32 ttvlcp??321 2)1( ttVltNcP????1ttN ?2020/9/13 39 ? 在可能影響當(dāng)?shù)亟煌ɑ颦h(huán)境的地區(qū)開挖溝槽時(shí)，土方一般應(yīng)全部外運(yùn)，回填時(shí)，再將部分土運(yùn)回。 ? 二、多斗挖土機(jī)的構(gòu)造及其工作組織 ? 多斗挖土機(jī)又稱挖溝機(jī)、縱向多斗挖土機(jī)。 ? 挖溝機(jī)不宜開挖堅(jiān)硬的土和含水量較大的土。 ? 挖溝機(jī)由工作裝置、行走裝置和動(dòng)力、操縱及傳動(dòng)裝置等部分組成。按卸土方法分為：裝有卸土皮帶運(yùn)輸器的和未裝卸土皮帶運(yùn)輸器的兩種，后者借土方質(zhì)量以重力卸載或其他強(qiáng)制卸土方法進(jìn)行卸土。行走裝置有履帶式、輪胎式和履帶輪胎式3種，動(dòng)力一般為內(nèi)燃機(jī)。 ? 挖構(gòu)機(jī)土斗裝設(shè)在圍繞斗架的無極斗鏈上。斗架位于機(jī)械后部，前端有鋼索連接于升降斗架的卷筒，并有筏子嵌在凹槽形的導(dǎo)軌內(nèi)。 ? 動(dòng)力裝置通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)斗鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，于是沒人土中的土斗切土。皮帶運(yùn)輸器由一馬達(dá)帶動(dòng)，其運(yùn)行的方向與挖溝機(jī)的開行方向垂直。為加大開挖寬度，可在土斗兩旁各裝設(shè)一鑄鋼制的括耳，使開挖寬度由 。 ? 挖溝機(jī)開挖的溝槽斷面一般為直槽，但更換工作裝置 (圖 123)后，也可挖成梯形槽。當(dāng)土斗旋升到斗輪頂點(diǎn)時(shí)，土即卸至皮帶運(yùn)輸器上被運(yùn)出卸在溝槽 一側(cè)。 ? 當(dāng)?shù)孛婢哂休^大橫向坡度時(shí)，采用可調(diào)節(jié)輪軸的挖溝機(jī) (圖 124)。 ? 在一定的土質(zhì)條件下，提高生產(chǎn)率的主要途徑是加快開挖時(shí)的行駛速度。 ? 三、推土機(jī)及其工作 ? 推土機(jī)操作靈活、運(yùn)行方便、所需工作面較小，既可挖土又可作短距離運(yùn)土，適用于切土深度不大的場(chǎng)地整平，鏟除腐殖土并運(yùn)送到附近的卸土區(qū)；開挖深度不大于 I． 5m的基坑；回填基坑和溝槽；平整其他機(jī)械卸2020/9/13 43 ? 置的土堆，運(yùn)送松散的硬土和巖石以及砂石材料等。 ? 推土機(jī)的生產(chǎn)率由單位時(shí)間內(nèi)的工作循環(huán)次數(shù)和每次的推土量所決定，用下式表示： ? (m3/h) (139) ? 式中 P— 推土機(jī)的生產(chǎn)率； ? V— 每次推土的體積 (m’)； ? K時(shí) — 時(shí)間利用系數(shù)； ? T— 每班小時(shí)數(shù)； ? t— 推土機(jī)每一工作循環(huán)的時(shí)間 (s)。 ? 每次推土的體積 V，可由下列計(jì)算： 松時(shí)tKTVKP83 6 0 0?2020/9/13 44 ? 式中 L— 推土器的長(zhǎng)度 (m)； ? H— 推土器沿著弦長(zhǎng)的高度 (m)； ? φ — 土的自然傾斜角 (度 )； ? K耗損 — 推土體積土方漏損系數(shù)。其生產(chǎn)率與推土機(jī)性能、土的類別及運(yùn)距有關(guān)。 ?