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1、土方工程工程施工培训教材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6-1。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t/m3单位体积土的质量，又称质量密度由试验方法（一般用环刀法）直接测定重度kN/m3单位体积土所受的重力，又称重力密度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时蒸馏水的密度之比由试验方法（用比重瓶法）测定干密度dt/m3土的单位体积内颗粒的重量由试验方法测定后计算求得干重度dkN/m3土的单位
2、体积内颗粒的重力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由试验方法（烘干法）测定饱和密度satt/m3土中孔隙完全被水充满时土的密度由计算求得饱和重度satkN/m3土中孔隙完全被水充满时土的重度由计算求得有效重度kN/m3在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度，又称浮重度由计算求得孔隙比e土中孔隙体积与土粒体积之比由计算求得孔隙率n%土中孔隙体积与土的体积之比由计算求得饱和度Sr%土中水的体积与孔隙体积之比由计算求得注：表中：W土的总重力（量）；Ws土的固体颗粒的重力（量）；w蒸馏水的密度，一般取w=1t/m3；w水的重度，近似取w=10kN/m3；g重力加速度，取g=
3、10m/s2，其余符号意义见表6-1。6-1-1-2 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wL%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IPwL-wP由计算求得。是进行粘土分类的重要指标液性指标IL土的天然含水量与塑限之差对塑性指数之比由计算求得。是判别粘性土软硬程度的指标含水比a土的天然含水量与液限的比值aw/wL由计算求得注：塑限现场简易测定方法：
4、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dmaxt/m3土在最紧密状态下的干质量击实法扰动土最小干密度dmint/m3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1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： （6-1）式中 1000单位换算系数；a土的压缩系数（MPa-1）；p1、p2固结压力（kPa）：e1、e2相对应于p1、p2时的孔隙比。评价地基压缩性时，按
5、p1为100kPa，p2为200kPa，相应的压缩系数值以a1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a1-20.1MPa-1时，为低压缩性土；（2）当0.1a1-20.5MPa-1时，为中压缩性土；（3）当a1-20.5MPa-1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： （6-2）式中 Es土的压缩模量（MPa）；e0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-1）。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Es值划分压缩性等级的规定 表6-4
6、室内压缩模量Es（MPa）压缩等级2特高压缩性24高压缩性4.17.5中高压缩性7.611中压缩性11.115中低压缩性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：ftgc （6-3）式中 f土的抗剪强度（kPa ）；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为零时的抗剪强度
7、，砂类土c0。（2）土的内摩擦角和粘聚力c的求法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6-1。图6-1 抗剪强度与法向应力的关系曲线（a）粘性土；（b）砂土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IL含水量w（%）液限wL（%）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（）一般粘性土0.551.001.015302545520
8、10045041510501522新近代粘性土0.71.20.251.2243630456188014027.51020715淤泥或淤泥质土沿海12.01.03670306510254101050515410内陆5112050山区381060红粘土1.01.900.430505090171032501603080510土的力学指标经验数据范围参考值 表6-6土类孔隙比e天然含水量w（%）塑限含水量wP（%）重度（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角（）变形模量E0（MPa）砂土粗砂0.40.5151820.5042460.50.6192219.5040400.60.7232519.00383
9、3中砂0.40.5151820.5040460.50.6192219.5038400.60.7232519.003533细砂0.40.5151820.5038370.50.6192219.5036280.60.7232519.003224粉砂0.40.5151820.5536140.50.6192219.5334120.60.7232519.022810粘性土粉土0.40.515189.421.0630180.50.6192220.0528140.60.7232519.5227110.40.515189.512.421.0725230.50.6192220.0524160.60.7232519
10、.532313粘质粘土0.40.5151812.515.421.02524450.50.6192220.01523210.70.8262919.0521120.50.6192215.518.420.03522390.70.8262919.01020150.91.0354018.051880.60.7232518.522.419.54020330.70.8262919.02519190.91.0354018.010179粘土0.70.8262922.526.419.06018280.91.1354017.52516110.80.9303426.530.418.56516240.91.135401
11、7.53516146-1-2 土的基本分类6-1-2-1 岩石岩石按坚硬程度分类见表6-7；按岩体完整程度划分见表6-8。岩石坚硬程度的定性划分 表6-7类别饱和单轴抗压强度标准值frk（MPa）定性鉴定代表性岩石硬质岩坚硬岩frk60锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；基本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60frk30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30frk15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15frk5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frk5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6-8类别完整性指数结构面组数控制性结构面平均间距（m）代表性结构类型完整0.75121.0整状结构较完整0.750.55230.41.0块状结构较破碎0.550.3530.20.4镶嵌状结构破碎0.350.1530.2碎裂状结构极破碎
