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土石方的性质

futao 土方工程 2019-04-30 943 0
川渝拆除17713551981

土石方的性质

1土的物理性质

土的物理性质指标见表2-1。

表2-1土的物理性质指标

表2-1土的物理性质指标

续表

表中符号含义如图2-1所示。

表中符号含义如图2-1所示。

2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

α=1000×i-2(2-1)p1-p2式中1000—一单位换算系数;x——土的压缩系数(MPa-1);p1、p2——固结压力(MPa);e1、e2——相对应的p1、p2时的孔隙比。

评价地基压缩性时,按p;为100kPa,p2为200kPa。相应的压缩系数值以ai-2划分为低、中、高压缩性,并应按以下规定进行评价。

(1)当2<0.1MPa-1时,为低压缩性土。

(2)当0.1MPa-1≤,<0.5MPa-1时,为中压缩性土。

(3)当-2≥0.5MPa-1时,为高压缩性土。

地基土压缩性和建筑物荷载的大小,将会直接影响地基沉降量的大小,因此,一般应选择低压缩性土作为地基,而高压缩性土则需经过处理后,才能作为地基。

2.压缩模量

工程上常用室内试验,求压缩模量E。作为土的压缩性指标。压缩模量按下式计算E.-(1+eo)/a(2-2)式中E.——土的压缩模量(MPa);

eo——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2-2规定进行。

表2-2地基土按E、值划分压缩性等级的规定

表2-2地基土按E、值划分压缩性等级的规定

3.土的抗剪强度

土的抗剪强度是指土在外力作用下抵抗剪切破坏的极限强度。土的抗剪强度可以用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、静力触探、动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。土的抗剪强度可按下列式子计算。

对于砂士T=0tan9(2-3)对于黏性士=0tan9+c(2-4)式中——土的抗剪强度(kPa);o——剪切面上的法向应力(kPa);

9——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——土的黏聚力(kPa),剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度,砂土c=0。

图2-2抗剪强度与法向应力的关系

图2-2抗剪强度与法向应力的关系

(2)土的内摩擦角p和黏聚力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,绘制抗剪强度x与法向应力o的相关直线,直线交x轴的截距即为土的黏聚力c,直线的倾斜角即为土的内摩擦角9,如图2-2所示。

砂土的内摩擦角一般是随土的粒度变细而变小;砾砂、粗砂、中砂的o值为32°~40°;细砂、粉砂的9值为28°~36°;砂土的黏聚力c很小,可以忽略不计。

黏性土的内摩擦角9的变化范围为0°~36°,而黏聚力一般为10~100kPa,坚硬黏土其值更高。

4.地基土的强度和承载力

地基是指建筑物下面支承基础承受上部结构荷载的土体或岩体。地基上的强度问题,实质上就是土的抗剪强度问题。土的抗剪强度与法向应力a、土的内摩擦角p和内聚力三者有关。

地基承受荷载的能力称为地基承载力。地基承载力是地基土在基础的形状、尺寸、埋深及加载条件等外部因素确定下的固有属性,并与地基的变形相适应。依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011),地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算并结合工程实践经验等方法综合确定。

3土的工程性质

1.土的可松性

自然状态下的土,经过开挖以后,其体积因松散而增加,后虽经回填压实,仍不能恢复到原体积,这种性质称为土的可松性。土的可松性是用可松性系数来表示的。自然状态土经开挖后的松散体积与原自然状态下的体积之比,称为最初可松性系数Ks,土经回填压实后的体积与原自然状态下的体积之比,称为最终可松性系数K。它们的求法如下面二式K=2(2-5)K′=2(2-6)式中K.——土的最初可松性系数;K——土的最终可松性系数;V,——土在自然状态下的体积(m3);

2——土经开挖后的松散体积(m2);3——土经回填压实后的体积(m3)。

土的可松性是一个非常重要的工程性质。它对于场地平整,土方调配、开挖、运输和回填,以及土方挖掘机械和运输机械的生产效率、机械数量的选定等,都有很大影响。例如,土方开挖后的运输量,要考虑土的最初可松性系数K。;借土回填时,就需要考虑土的最终可松性系数K。

【例2-1】某土方工程需回填1000m2土,而现场已无土回填,必须另外取土,所选回填土的最初可松性系数K.=1.24,最终可松性系数K'=1.05,问需取多少士?

解:已知需回填的土方量(回填压实后的体积)为V3=1000m3且K=1.24,K′=1.05则需开挖土自然状态下的体积,=号=1000m2_952.38m3

K'1.05开挖后需运输的土体积'2=V,×K-952.38m3×1.24=1180.95m3由于土的可松性,土经开挖后,土壤的结构遭到破坏,地基的抗剪能力有所下降,所以,一般情况下不允许用回填土做地基。

各类土的可松性系数参考值见表2-3。

表2-3各类土的可松性系数参考值

表2-3各类土的可松性系数参考值

续表

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2.土的渗透性

土体孔隙中的自由水在重力作用下会透过土体而运动,这种土体被水透过的性质称为土的渗透性。表征土的渗透性指标为渗透系数K,在各向同性介质中,它定义为单位水力梯度下单位流量。一般通过室内渗透试验或现场抽水或压水试验确定。土渗透系数的大小对土方工程中施工降水与排水的影响较大,施工时应加以注意。

渗透系数K按下列公式计算

K=2=4(2-7)AII式中K——渗透系数(cm/s或m/d);Q——单位时间内渗透通过的水量(cm3/s或m3/d);A——通过水量的总横截面积(cm2或m2);u——渗透水流的速度(cm/s或m/d);I——水力坡度(高水位h1与低水位h。之差与渗透距离s的比值);

1h一2h ss土的渗透系数参考值见表2-4。

表2-4的渗透系数K参考值

表2-4的渗透系数K参考值

3.土的含水率

土的含水率是指土中所含的水与土的固体颗粒质量之比的百分率(用质量分数表示符号为w)其计算公式如下

w=×100%(2-8)1m.

式中w——水的质量分数(%);m.——土中水的质量,为含水土的质量与烘干后的土质量之差;m——土中固体颗粒的质量,为烘干后的土质量。

土的含水率与土方边坡的稳定性及回填土的质量有直接关系。各类土都存在一个最佳含水率,当土的含水率处于最佳时,回填土的密实度最大。

4.土的压缩性

取土回填,经运输、填压以后,均会压缩,一般土的压缩性以土的压缩率表示,见表2-5。

表2-5土的压缩率P的参考值

表2-5土的压缩率P的参考值

一般可按填方截面增加10%~20%方数考虑。

5.土石的休止角

土石的休止角,是指在某一状态下的岩土体可以稳定的坡度,一般岩土的坡度见表2-6。

表2-6 土石的休止角

表2-6 土石的休止角


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