土的物理状态指标

1、土的物理状态指标 土的物理指标1.4.1 土的三相比例指标 因为土是三相体系，不能用一个单一的指标来说明三相间量的比例关系，需要若干个指标来反映土中固体颗粒、水和空气之间的量关系。在土力 学中，通常用三相草图来表示土的三相组成图 1 10为了确定土的三相比例指标，需要通过试验室测定土的重力密度、含水量和土粒比重，有关实验方法参见土工试验规程，这里不予讲述。得到这三个基本指标图 110土的三相草图后，其它指标就可通过三相草图的关系得到。 （ 1 ）土的重度（ g ） 土的重度定义为土单位体积的重量，单位为（ kN/m 3 ）。其定义式为： （ 2 ）土粒比重（ d s ） 土粒比重定义为土粒的质

2、量与同体积纯蒸馏水在 4 时的质量之比，其定义式为： 土粒的比重给出的是矿物组合体的密度，由于土中矿物成分相对比较稳定，故土的比重一般变化不大（见表 1 3），且与常见矿物的比重接近（表 1 4 ）。 表 1 3 常见土的比重 土 名 土粒比重 砂 土 265269 砂质粉土 270 粘质粉土 271 粉质粘土 2722.73 粘 土 274276 表 1 4 土中常见矿物的比重 矿 物 矿物密度 闪石英 283.4 黑云母 2731 方解石 27 石 英 265 长 石 2529 云 母 2829 白云母 2830 黄铁矿 5051 辉 石 3136 伊利石 2.628 高岭土 262.7

3、蒙托石 2428 绿泥石 2630 （ 3 ）土的含水量（ w ） 土的含水量定义为土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示。 （ 4 ）土的孔隙比（ e ） 孔隙比 e 指孔隙体积与固体颗粒实体体积之比，以小数表示，即： （ 5 ）孔隙率（ n ） 孔隙度 n 一 指孔隙体积与土总体积之比，用百分数表示，亦即 孔隙比和孔隙度都是用以表示孔隙体积含量的概念。不难证明两者之间可以用下式互换。 或 土的孔隙比或孔隙度都可用来表示同一种土的松、密程度。它随土形成过程中所受的压力、粒径级配和颗粒排列的状况而变化。一般说，粗粒土的孔隙度小，细粒土的孔隙度大。例如砂类土的孔隙度一般是 28 35 ；粘性土

4、的孔隙度有时可高达 60 70 。这种情况下，单位体积内孔隙的体积比土颗粒的体积大很多。 （ 6 ）饱和度（ Sr ） 饱和度 土孔隙中水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示，即： 土可根据饱和度划分为稍湿、很湿与饱和三种状态，其划分标准为： 稍湿 Sr 50 很湿 50 Sr 80% 饱和 Sr 80 （ 7 ）土的常用指标的换算关系 除上述指标外，工程中还遇到其他一些指标，其换算关系见表 1 5 。表 1 5 常用指标之间的换算关系 指标名称 换算公式 常见的数值范围 干重度（ kN/m 3 ） 13 18 饱和重度（ kN/m 3） 18 23 浮重度或有效重度 8 13 孔隙比 砂土：

5、0.30.9 粘性土： 0.61.2 孔隙度 砂土： 25 45 粘性土： 30 60 饱和度 0 100 1.4.2 土的物理状态指标 所谓土的物理状态，对于粗粒土来说，是指土的密实程度。对细粒土而言，则指土的软硬程度或称为土的稠度。 1 、无粘性土（粗粒土）的密实程度 无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，呈密实状态时，强度较大，可作为良好的天然地基；呈松散状态时，则是不良地基。对于同一种无粘性土，当其孔隙比小于某一限度时，处于密实状态，随着孔隙比的增大，则处于中密、稍密直到松散状态。无粘性土的这种特性，是因为它所具有的单粒结构决定的。 以下介绍与无粘性土的最大和最小孔隙比、相对密实

6、度等有关的密实度指标。 无粘性土的最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符号 e min 表示；其最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用符号 e max 表示。 e min 一般采用“振击法 ” 测定； e max 一般用“松砂器法”测定。 对于不同的无粘性土，其 e min 与 e max 的测定值也是不同的， e max 与 e min 之差 ( 即孔隙比可能变化的范围 ) 也是不一样的。一般土粒粒径较均匀的无粘性土，其 e max 与 e min 之差较小；对不均匀的无粘性土，则其差值较大。 无粘性土的天然孔隙比 e 如果接近 e max ( 或 e min ) ，则该无粘性土处于天然疏松 ( 或密实 ) 状态，这可用无粘性土的相对密实度进行评价。 无粘性土的相对密实度以最大孔隙比 e max 与天然孔隙比 e 之差和最大孔隙比 e max 与最小孔隙比 e min 之差的比值 Dr 表示，即： 从上式可知，若无粘性土的天然孔隙比 e 接近于 e min ，即相对密实度 Dr 接近于 1 时，土呈密实状态；当 e接近于 e max 时，即相对密实度 Dr 接近于 0 ，则呈松散状态。根据 Dr 值可把砂土的密实度状态划分为下列三种l Dr 0.67 密实的 0.67 Dr 0.3