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1、6土方与基坑工程6-1土方工程6-1-1土的基本性质土的基本性质与工程施工有关,在施工之前应详细了解,避免造成工程事故。6-1-1-1土的基本物理性质指标土的基本物理性质指标见表6-1o土的基本物理性质指标表6-1指标名称符号单位物理意义表达式附注密度Ptm3单位体积土的质量,又称质量密度mP=一V由试验方法(一般用环刀法)直接测定重度YkNm3单位体积土所受的重力,又称重力密度Wy=-r=pg由试验方法测定后计算求得相对密度ds土粒单位体积的质量与4时蒸储水的密度之比4Kpm由试验方法(用比重瓶法)测定干密度Pdtm3土的单位体积内颗粒的重量4=丁由试验方法测定后计算求得干重度ydkNm3土
2、的单位体积内颗粒的重力叱由试验方法直接测定含水量W%土中水的质量与颗粒质量之比d=I(X)fns由试验方法(烘干法)测定饱和密度Psattm3土中孔隙完全被水充满时土的密度ns+KAfjsaty由计算求得饱和重度Ysa1kNm3土中孔隙完全被水充满时土的重度ys(U=PMg由计算求得有效重度YkNm3在地下水位以下,土体受到水的浮力作用时土的重度,又称浮重度/=Ysat-Yw由计算求得孔隙比e土中孔隙体积与土粒体积之比匕e=K由计算求得孔隙率n%土中孔隙体积与土的体积之比=H100V由计算求得饱和度Sr%土中水的体积与孔隙体积之比V5=-100K由计算求得注:表中:W土的总重力(量);Ws土的
3、固体颗粒的重力(量);Pw蒸储水的密度,一般取P=1tm3;w水的重度,近似取mkN;g重力加速度,取10ms2,其余符号意义见表6-1o6-1-1-2粘性土、砂土的性质指标粘性土、砂土的性质指标见表6-2、表6-3。粘性土的可塑性指标表6-2指标名称符号单位物理意义表达式附注塑限Wp%土由固态变到塑性状态时的分界含水量由试验直接测定(通常用“搓条法”进行测定)液限%土由塑性状态变到流动状态时的分界含水量由试验直接测定(通常由锥式液限仪来测定)塑性指数Ip液限与塑限之差1p=WirWp由计算求得。是进行粘土分类的重要指标液性指标I1土的天然含水量与塑限之差对塑性指数之比.W-WpI1=11P由
4、计算求得。是判别粘性土软硬程度的指标含水比a上的天然含水量与液限的比值a=w!w1由计算求得注:塑限现场简易测定方法:在土中逐渐加水,至能用手在毛玻璃上搓成土条,当土条搓到直径3mm时,恰好断裂,此时土条的含水量,即为塑限。砂土的密实度指标表6-3指标名称符号单位物理意义试验方法取土要求最大干密度Pdmaxtm3土在最紧密状态下的干质量击实法扰动土最小干密度Pdm加tm3土在最松散状态下的干质量注入法、量筒法扰动土6-1-1-3土的力学性质指标I.压缩系数土的压缩性通常用压缩系数(或压缩模量)来表示,其值由原状土的压缩试验确定。压缩系数按下式计算:a=IOOOXg|g2(6-1)P1-P2式中
5、IOoo单位换算系数;a土的压缩系数(MPa);pi、pi固结压力(kPa):1、62相对应于P1、P2时的孔隙比。评价地基压缩性时,按P1为IOOkPa,P2为200kPa,相应的压缩系数值以即2划分为低、中、高压缩性,并应按以下规定进行评价:(1)当.2V0.1MPJ时,为低压缩性土;(2)当(HWa1-20.5MPa时,为中压缩性土;(3)当一.2N05MPa/时,为高压缩性土。2.压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量ES作为土的压缩性指标。压缩模量按下式计算:式中Es土的压缩模量(MPa);eo土的天然(自重压力下)孔隙比;a从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数(MPa)。
6、用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表6-4规定。地基土按E值划分压缩性等级的规定表6-4室内压缩模量ES(MPa)压缩等级15低压缩性3.抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度,一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。(1)抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算:f=tgc(6-3)式中Tf土的抗剪强度CkPa);。作用于剪切面上的法向应力(kPa);土的内摩擦角(。),剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角;C土的粘聚力(kPa),剪切试验中土的法向应力
7、为零时的抗剪强度,砂类土C=Oo(2)土的内摩擦角和粘聚力c的求法OOJ同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后,用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度与法向应力的相关直线,直线交值的截距却为土的粘聚力c,砂土的c=0,直线的倾斜角即为土的内摩擦角切,见图6-1o八(P(MPa)()图670203(MPs(b)抗剪强度与法向应力的关系曲线(a)粘性;(b)砂士4.土的力学性质指标的经验参考数据(表6-5、表6-6)粘性土力学性质指标的经验数据表6-5土类孔隙比e液性指数I1含水量VV(%)液限(%)塑性指数Ip承载力f(MPa)压缩模量ES(MPa)粘聚力C(kPa)内摩擦角
8、()一般粘性土新近代粘性土0.55-1.00.7-1.201.00.25-1.215-3024-3625-4530*45520618100-45080*1404152-7.510-5010-2015-22715沿海内陆山区41010-50淤泥或淤泥质土1-2.01.036-7030-6510-255-113820-5010-605754-10红粘土1.01.90-0.430-5050-901710-3250-16030-80510土的力学指标经验数据范围参考值表&6土类孔隙比e天然含水量VV(%)塑限含水量WP(%)重度(kNm3)粘聚力C(kPa)内摩擦角()变形模量Eo(MPa)0.4-0
9、.515-1820.504246粗砂0.50.619-2219.5040400.60.723-2519.0038330.40.515-1820.504046中砂0.50.619-2219.503840砂0.6-0.723-2519.0035330.4-0.515-1820.503837细砂0.5-0.619-2219.5036280.60.723-2519.0032240.40.515-1820.553614粉砂0.50.619-2219.5334120.60.723-2519.0228100.40.515-1821.0630180.50.619-2260锤击声清脆,有回弹,震手,难击碎;基本
10、无吸水反应未风化微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、硅质砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等较硬岩6030锤击声较清脆,有轻微回弹,稍震手,较难击碎;有轻微吸水反应1 .微风化的坚硬岩;2 .未风化微风化的大理岩、板岩、石灰岩、钙质砂岩等软质岩较软岩30句(15锤击声不清脆,无回弹,较易击碎;指甲可刻出印痕1 .中风化的坚硬岩和较硬岩;2 .未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩等软岩155锤击声哑,无回弹,有凹痕,易击碎;浸水后,可捏成团1 .强风化的坚硬岩和较硬岩;2 .中风化的较软岩;3 .未风化微风化的泥质砂岩、泥岩等极软岩fW5锤击声哑,无回弹,有较深凹痕,手可捏碎;浸水后,可捏成团1 .风化的软岩;2 .全风化的各种岩石;3 .各种半成岩岩体完整程度的划分表6