任务一　土料工程类型的辨识

一、土料物理性质指标

1.土的密度

按孔隙中充水程度不同,分为天然密度、干密度、饱和密度。

(1)天然密度(湿密度)。天然状态下土的密度称为天然密度,以下式表示:

土的密度取决于土粒的密度、孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少,它综合反映了土的物质组成和结构特征。

土的密度可在室内及野外现场直接测定,砂土一般是1.4g/cm3。一般采用“环刀法”测定,称得环刀内土样质量,求得环刀容积,两者比值即为土的密度。

(2)干密度。土的孔隙中完全不含水时的密度称为干密度,是指土单位体积中土粒的质量,即固体颗粒的质量与土的总体积之比值:

土的干密度一般常在1.4～1.7g/cm3。

在工程上常把干密度作为评定土体密实程度的标准,以控制填土工程的施工质量。

(3)饱和密度。土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度。即土的孔隙中全部充满液态水时的单位体积质量,可用下式表示:

式中 ρw——水的密度,g/cm3(工程计算中可取1g/cm3)。

土的饱和密度的常见值为1.8～2.3g/cm3。

2.含水率(含水量)

土的含水率定义为天然土中水的质量与土粒质量之比,以百分数表示,即

土的含水率也可用土的密度与干密度计算得到:

室内测定:一般用“烘干法”,先称小块原状土样的湿土质量,然后置于烘箱内维持100～105℃烘至恒重,再称干土质量,湿、干土质量之差与干土质量的比值就是土的含水量。

天然状态下土的含水率称为土的天然含水率。一般砂土的天然含水率都不超过40%,以10%～30%最为常见,一般黏土的天然含水率大多在10%～80%之间,常见值20% ～50%。

3.孔隙率与孔隙比

孔隙率:是土的孔隙体积与土体积之比,或单位体积土中孔隙的体积,以百分数表示,即

孔隙比:是土中孔隙体积与土粒体积之比,以小数表示,即

孔隙比和孔隙率都是用以表示孔隙体积含量的概念,两者有如下关系:

土的孔隙比或孔隙率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。一般来说,粗粒土的孔隙率小,细粒土的孔隙率大。

4.相对密度

砂土的密实度常用相对密度来反映:

二、土料的工程分类与鉴识

水利水电工程施工中常用土的工程分类,依开挖难易程度等分4类,开挖方法上,用铁锹或略加脚踩开挖的土为Ⅰ类;用铁锹且需用脚踩开挖的土为Ⅱ类;用镐、三齿耙开挖或用锹需用力加脚踩开挖的土为Ⅲ类;用镐、三齿耙等开挖的土为Ⅳ类。土的工程分类见表1-1。