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1、对西山湖土质的实地考察【摘要】论述了土的三相构成及土中水的毛细现象，阐述了土的颗粒级配的概念及其分析与 表示方法。论述了土的地基沉降的概念，论述了挡土墙中伸缩缝（沉降缝）及泄水孔的设置 意义。【关键词】土力学 土的三相构成 挡土墙 在系统的学习了土力学的相关知识及其理论以后，为了加深我们队土的相关性质的理解，2014年 4月一个周五的下午，土力学老师带着我们对西山湖公园及其对面的一座原始山林进 行实地考察。下面结合本次考察的内容，分四个方面对本次考察做些总结。 首先我们来到了西山湖边，重点观察了土的三相构成及土中水的毛细现象。土的三相组成口】土的三相组成是指土由固体颗粒、水和气体三部分组成。土
2、中的固体颗粒构成土的骨架，骨 架之间存在大量空隙，空隙中充填着水和空气。土的三相组成的比例不是固定不变的。随着 环境（天气、季节、温度等）的变化，即使同一地点的土体的三相比例也会发生相应的变化。 固体+气体（液体比例为 0）为干土。此时粘土呈坚硬状态。 固体+液体+气体为湿土，此时粘土多为可塑状态。固体+液体（气体比例为0）为饱和土。此时松散的粉细砂或粉土遇强烈地震，可能产生液化 而是工程遭受破坏。从图1可以看到，处在液面以下的土为饱和土，液面以上至30cm左右的土为湿土，这种状况 下的土可塑性很强，液面30cm以上的土内水分含量较少，基本为干土。观察可以发现，湿土处于液面以上，它的形成主要是
3、由于土中水的毛细现象造成的。所谓毛细现象，就是在土中固、液、气三相交界面处，地下水在分子引力和水表面张力作用下，克 服自身重力后在粒间细缝中滞留或上升至地下水面一定高度的现象。之后又来到了到西山湖对面的山坡下，观察土的形成机理及土的结构；图 2 山坡处的土质状况土是由构成地壳表面的岩石在风化作用下形成的。风化作用是指岩石在热、大气、水、生物等物理化学作用下，向更加稳定的物质进一步变化调整的过程，分为物理风化、化学风化与 生物风化【】 土颗粒的矿物成分主要决定于母岩的成分及其所经受的风化作用，一般分为原生矿物、次生 矿物和有机质。原生矿物是有岩石经过物理风化作用所形成，与母岩相比，仅大小、形状发
4、生了变化，化学 成分并没有改变；次生矿物是岩石经过化学风化作用形成，不仅使母岩的大小、形状发生了 改变，同时形成了新的矿物；有机质是由土层中的动植物分解而成的，一种是分解不完全的 植物残骸，形成泥炭，疏松多孔；另一种则是完全分解的腐殖质。在观察中发现，天然的土是由大小不同的土粒混合而成 工程上为了把握土的工程性质，就需要对土的颗粒级配进行分析。所谓颗粒级配就是大小不 同土颗粒的混合比例。常用的颗粒级配的分析方法有筛分法（适用于粒径大于0.075 mm的土） 与比重计法（适用于粒径小于0.075 mm的土）。颗粒级配的表示方法有两种：一种是表格法： 以列表的形式直接表达各粒组的相对含量；另一种是
5、级配曲线法，是将累积百分含量表格中 的数据绘制于半对数坐标系得到的观察中还发现，土体具有一定的层状构造，各个层间的土颜色不同，其中靠近地表的土颜色 发暗，这是由于地表的土容易被氧化的缘故。接着我们顺着山间的小道上了山，山中植被繁多，山坡坡度总体较陡，坡角大约为 60左右 局部甚至达到了 7080。山顶上有座单层建筑，对其主要考察了建筑物的地基状况；建筑物修建前，地基中就存在由土体自重引起的应力，一般情况下，地基土在其自 重应力下已压缩稳定。但是，当建筑物通过基础奖何在传给地基之后，土层原有的应力状态 发生变化，地基内部产生附加应力，这种附加应力会导致地基土体发生变形，进而引起基础 沉降。地基基
6、础沉降，特别是建筑物各个基础之间,由于荷载差异和地基不均匀等原因而引起 的差异沉降，如果超过了一定的限度，会在上部结构中产生额外的应力和变形，进而导致建 筑物的开裂、倾斜甚至破坏。因此，为了保证建筑物的安全和正常使用，在进行地基基础设 计时，必须按规定计算基础可能发生的沉降和差异沉降，并设法将其控制在建筑物的容许范 围内由图 5 可以看出，地基沉降随着时间的推移渐渐的趋于平和。因此，沉降主要发生在 荷载发生的初期。由于我们考察的山顶建筑物已经存在很多年了，所以可以认为沉降已经基 本完成，土质状况已经基本稳定。最后我们顺着修好的盘山公路下了山，在下山的过程中又对沿途中的挡土墙进行了实 地考察。挡
7、土墙是防止土体坍塌下滑的构筑物，在铁路和公路工程、房屋建筑、水利共彻骨、市政工程和山区建设中应用甚广。挡土墙按其结构形式可分为多种类型，但以重力式较为常见【】如图 5 所示。在实际观察中发现，挡土墙每隔一段距离设置了一道伸缩缝（沉降缝），这是为了避免因地基 不均匀沉陷所引起的墙身开裂，也为了防止圬工砌体因收缩和温度变化等产生裂缝等原因设 置的。同时挡土墙每隔一段距离还设置了泄水孔，这是为了防止墙后土体积水并疏干墙后土 体，以利于土体排水，避免土体中产生静水压力，使土体浸水软化、强度降低和因含水率增 高引起的膨胀压力而设置的【】经过这次实地观察，我对土的形成、构造及土的应用有了更加深刻的理解，认
8、识到土与 我们的生活息息相关，我们的生活处处离不开土，因此，对于从事土木作业的人来说，掌握 土的性质、应力状况、变形等等就显得至关重要了。参考文献：【1】 李飞 王贵君.土力学与基础工程.武汉：武汉理工大学出版社， 2012 年 1 月第一版：P16【2】 夏建中土力学与工程地质浙江：浙江大学出版社，2012年11月第1版：P39【3】夏建中. 土力学与工程地质. 浙江：浙江大学出版社， 2012 年 11 月第1 版：P45【4】夏建中. 土力学与工程地质. 浙江：浙江大学出版社， 2012 年 11 月第1 版：P4142【5】 夏建中. 土力学与工程地质. 浙江：浙江大学出版社， 2012 年 11 月第 1 版： P129130【6】马建林. 土力学. 北京：中国铁道出版社， 2011 年 2 月第 3 版： P193【7】马建林. 土力学. 北京：中国铁道出版社， 2011 年 2 月第 3 版： P222
