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1、第1章 土方工程本章主要学习内容本章主要学习内容土的工程性质土的工程性质场地平整的基本原则和设计标高的确定场地平整的基本原则和设计标高的确定土方调配的基本原则和土方量的计算土方调配的基本原则和土方量的计算流沙现象产生的条件和原因及治理措施流沙现象产生的条件和原因及治理措施轻型井点的平面和高程布置及计算轻型井点的平面和高程布置及计算边坡的稳定性和支护方法边坡的稳定性和支护方法土方机械的功能和选择土方机械的功能和选择填土的土质要求，影响压实的主要影响因素等。填土的土质要求，影响压实的主要影响因素等。 1.1 1.1 概述概述 1.1.1 1.1.1 特点特点 面广量大、施工条件复杂、工期长。面广量
2、大、施工条件复杂、工期长。 1.1.2 1.1.2 土的工程分类土的工程分类根据开挖的难易程度根据开挖的难易程度 松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。石、次坚石、坚石、特坚石。根据颗粒级配与塑性指数根据颗粒级配与塑性指数 岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。工填土。 1.1.3 1.1.3 土的工程性质土的工程性质 土的构成土的构成：固体颗粒、水和气体三部分。：固体颗粒、水和气体三部分。（1 1）土的体积：）土的体积：V=Vw+Va+VsV=Vw+Va+VsVv+VsVv+Vs （式中：（式中
3、：VwVw水的体积，水的体积，VsVs土颗粒的体积，土颗粒的体积， VaVa气体体积，气体体积，VvVv孔隙的体积。）孔隙的体积。）（2 2）土的质量：）土的质量：M=Mw+MsM=Mw+Ms （式中：（式中：MwMw水的质量，水的质量，MsMs土颗粒的质量。）土颗粒的质量。）（3 3）土的密度：）土的密度：M/VM/V（4 4）土的重度：）土的重度：gg （式中：（式中：g g重力加速度。）重力加速度。）（5 5）土的干重度：）土的干重度：d d（Ms/VMs/V）g g（6 6）饱和重度：）饱和重度： satsat （Mw+Ms+VaMw+Ms+Vaw w）/V g/V g（7 7）有效重
4、度）有效重度: :=satsat-w wg=g=satsat-w w 土重度的比较土重度的比较： satsatd d（8）孔隙比：）孔隙比：e eVv/Vs*100%Vv/Vs*100%（9）孔隙率：）孔隙率：n nVv/V*100%Vv/V*100% 孔隙比和孔隙率之间的换算关系：孔隙比和孔隙率之间的换算关系：e en/(1-n) n=e/(1+e)n/(1-n) n=e/(1+e)（10）饱和度：）饱和度：St=Vw/Vv*100%St=Vw/Vv*100%（11）土的含水量：）土的含水量：W=Mw/MsW=Mw/Ms（注：注：分母为固体颗粒的质量而不是土的总质分母为固体颗粒的质量而不是土
5、的总质量。）量。）n土土的的含含水水量量影影响响：土土方方施施工工方方法法的的选选择择、边边坡的坡的稳稳定、回填土的定、回填土的质质量。量。如土的含水量超过25%30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车；回填土需有最佳含水量，方能夯压密实，获得最大干密度(表1.2)。（12）土的可松性：土的可松性： V2V2V3V3V1V1土的最初可松性系数：土的最初可松性系数：土的最后可松性系数：土的最后可松性系数：注：注：KsKsKsKs1.01.0（式中：（式中：V1V1自然状态下土的体积；自然状态下土的体积；V2V2开挖后开挖后的松散体积；的松散体积；V3V3回填压实后的体积。）回填压实后的体积。）
6、问问 * *分类级别越小的土则可松性就越小？分类级别越小的土则可松性就越小？ * *可松性越小的土就越好挖？可松性越小的土就越好挖？ 掌握概念掌握概念n可松性系数的作用：可松性系数的作用：n土的最初可松性系数：土的最初可松性系数：计算土方体积、装运车辆及选择挖土机械数量的主要参数；n土的最终可松性系数：土的最终可松性系数：计算填方所需挖土工程量的主要参数。 （13）土的渗透性）土的渗透性土体孔隙中土体孔隙中的自由水在重力作的自由水在重力作用下会透过土体运用下会透过土体运动，这种被水透过动，这种被水透过的性质称为的性质称为土的渗土的渗透性透性。掌握概念掌握概念单位时间渗水量：单位时间渗水量：渗流
7、速度：渗流速度：( ( H-H-水头差水头差; ;L-L-渗流路径长度渗流路径长度; ;A-A-土体横截面积土体横截面积) )土渗透性比较土渗透性比较：粘土粘土粉土粉土砂土砂土砾石砾石n渗透系数渗透系数K与土的颗粒级配，密实程度等有关，由实验确定。v渗透系数渗透系数K的作用：的作用：v1）选择各种人工降低地下水位方法的依据；v2）分层填土时，确定相邻两层结合面形式的依据。1.2 1.2 场地平整土方量计算与调配场地平整土方量计算与调配场地平整主要包含三个步骤：主要包含三个步骤：u场地设计标高的确定场地设计标高的确定场地初步设计标高的计算场地初步设计标高的计算场地设计标高的调整场地设计标高的调整
8、u土方量计算土方量计算确定零线确定零线挖填方的分界线挖填方的分界线计算各区格土方量计算各区格土方量计算挖方和填方总工程量计算挖方和填方总工程量u土方调配的规划土方调配的规划1.2.1 1.2.1 场地设计标高的确定场地设计标高的确定 （1 1）场地设计标高的确定原则：）场地设计标高的确定原则：主要考虑因素主要考虑因素: :满足工艺和运输的要求满足工艺和运输的要求尽量利用地形，减少挖填方量尽量利用地形，减少挖填方量场地内挖、填方平衡，土方运输总费用最少场地内挖、填方平衡，土方运输总费用最少有一定的泄水坡度（有一定的泄水坡度（0.0020.002），满足排水要），满足排水要求，并考虑最大洪水水位的
9、影响。求，并考虑最大洪水水位的影响。挖、填土方量平衡挖、填土方量平衡关键关键 （2 2）初步计算场地设计标高）初步计算场地设计标高2 21 13 34 4方格网方格网满足挖填方平衡满足挖填方平衡的平均高度的平均高度场地设计标高H0计算示意图 (a)方格网划分；(b)场地设计标高示意图 1一等高线；2-自然地面，3一场地设计标高平面 (a) (b) （3 3）场地设计标高的调整）场地设计标高的调整 1 1）土可松性的影响）土可松性的影响问：问：* *土的可松性导致场地设计标高的提高？土的可松性导致场地设计标高的提高？ * *调整场地设计标高应采用最后可松性系数？调整场地设计标高应采用最后可松性系
10、数？ 2）场内和场外挖、填土的影响）场内和场外挖、填土的影响问：问：以下四个因素，哪些导致场地设计标高提高？以下四个因素，哪些导致场地设计标高提高？设计标高以上的填方工程设计标高以上的填方工程设计标高以下的挖方工程设计标高以下的挖方工程就近从场外挖土就近从场外挖土就近弃土于场外就近弃土于场外小结：小结：填土量大，场地设计标高提高；填土量大，场地设计标高提高； 挖土量大，场地设计标高降低。挖土量大，场地设计标高降低。 3）泄水坡度对场地设计标高的影响）泄水坡度对场地设计标高的影响注：注：设计无要求时，泄水坡度设计无要求时，泄水坡度0.002。 1.2.2 1.2.2 土方量计算土方量计算 1 1
11、）计算各角点的施工高度）计算各角点的施工高度 施工高度：施工高度：“+ +”填；填；“- -”挖挖 2 2）确定）确定“零线零线” “零点零点”方格边界上施工高方格边界上施工高 度为度为0 0的点。的点。 “零线零线”“零点零点”所连成的线。所连成的线。 问：问：* * “零线零线”是否是挖填区的分界线？是否是挖填区的分界线？ * * “零线零线”是否是一条连续的线？是否是一条连续的线？ * * 假设场地无限大，假设场地无限大，“零线零线”是否封闭？是否封闭？ * * 在一个场地上是否会有多条在一个场地上是否会有多条“零线零线” ？ 3 3）计算方格网内的土方量）计算方格网内的土方量u全挖全填
12、全挖全填u两个角点为挖，另两个角点为填：两个角点为挖，另两个角点为填： A.A. B. B.u一个角点为挖，另三个角点为填一个角点为挖，另三个角点为填 A A. . B B. .注：注：h hi i均为均为正值。正值。4 4）计算场地边坡的土方量）计算场地边坡的土方量坡度系数坡度系数：m=b/hn某建筑场地方格网的方格边长为某建筑场地方格网的方格边长为20m20m，泄水坡度，泄水坡度，不考虑土的可松性和边坡的影响。试按挖填平衡的原，不考虑土的可松性和边坡的影响。试按挖填平衡的原则计算挖、填土方量（保留两位小数）。则计算挖、填土方量（保留两位小数）。例题例题1n解答：解答：n（1）计算场地设计标
13、高）计算场地设计标高H0（2）根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高）根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高以场地中心点（几何中心以场地中心点（几何中心o）为）为H0，各角点设计标高为：，各角点设计标高为：nH1H0300.3200.343.180.09+0.0643.15（m）nH2H1200.343.150.0643.21（m）nH3H2200.343.210.0643.27（m）nH4H3200.343.270.0643.33（m）nH5H0300.343.180.0943.09（m）nH6H5200.343.090.0643.15（m）nH7H6200.343.150.0643.21（m）
14、nH8H7200.343.21+0.0643.27（m）nH9H0300.3200.343.180.090.0643.03（m）nH10H9200.343.03+0.0643.09（m）nH11H10200.343.09+0.0643.15（m）nH12H11200.343.15+0.0643.21（m）以场地中心点（几何中心以场地中心点（几何中心o）为）为H0，各角点设计标高为：，各角点设计标高为：（3）计算各角点的施工高度）计算各角点的施工高度求各角点的施工高度（以求各角点的施工高度（以“”为填方，为填方，“”为挖方）为挖方）nh143.1543.030.12（m）nh243.2143.7
15、00.49（m）nh343.2744.150.88（m）nh443.3344.481.15（m）nh543.0942.790.30（m）nh643.1542.990.16（m）nh743.2143.400.19（m）nh843.2743.940.67（m）nh943.0341.881.15（m）nh1043.0942.200.89（m）nh1143.1542.560.59（m）nh1243.2142.790.42（m）（4）确定）确定“零线零线”，即挖、填的分界线，即挖、填的分界线先确定零点的位置，先确定零点的位置，12线上的零点： ，即零点距角点1的距离为3.93m 26线上的零点： ，即零
16、点距角点2的距离为15.08m 67线上的零点： ，即零点距角点6的距离为9.14m 711线上的零点： ，即零点距角点7的距离为4.87m。812线上的零点： ，即零点距角点8的距离为12.29m 再将相邻边线上的零点相连，即为再将相邻边线上的零点相连，即为“零线零线”。（5）计算各方格土方量）计算各方格土方量（以（）为填方，（）为挖方）（以（）为填方，（）为挖方）全填或全挖方格全填或全挖方格两挖、两填方格两挖、两填方格 （）（）（）（）（）（）（）（）三填一挖或三挖一填方格三填一挖或三挖一填方格（）（）（）（）（）（）（）（）将计算出的各方格土方工程量按挖、填分别相加，得场地土方将计算出的各方格土方工程量按挖、填分别相加，得场地土方工程量总计：工程量总计：挖方：挖方：496.13m3填方：填方：504.89m3挖方、填方基本平衡。挖方、填方基本平衡。（）（）（）（） 1.2.3 1.2.3 土方调配土方调配u 土方调配的原则土方调配的原则挖挖方方和和填填方方基基本本平平衡衡，总总运运输输量量最最小小，即即挖挖方方量量与与运运距距的乘积之和尽可能最小。的乘积之和尽可能最小。近期施工和
