土石方工程与地基处理2土的工程性质及分类

高与自然地面标高的差值，即为角点填挖施工
高度，然后计算每个方格的土方量，并算出场
地边坡土方量，即可得出整个场地挖、填土方
总量。
这种方法适用于场地平缓或台阶宽度较大
的场地采用。计算时可使用专门的土方工程量 计算表。在大规模场地土方量计算时，则需应 用电子计算机进行计算。
划分的方格网中，一般可有三种类型，应 分别进行计算。
含有建筑垃圾，工业废料、生活垃圾 等杂物的填土
由水力冲填泥砂形成的填土
六、土的压实性
压实是指用机械的方法，如静力
的、振动的、冲击的设备使土密实的，压
实可以认为是由于排除空气使土的孔隙减
少。（每增加1个大气压，水的密度增加
二万分之一）。
最优含水量：
在一定的压实能量下使土最容易密实
，并能达到最大密实度时的含水量，称为最优
这种方案多适用于地形平坦的施工现
场，可以加快土建工程的施工进度及减少重复
填挖土方数量。
（3）划分施工区（段），平整与开挖结合。
这种方案是根据工程特点和现场具体
条件将场地划分若干施工区，分别进行平整和
开挖基坑（槽）。对于管道（沟），则划分若
干施工段，组织倒段施工挖填综合平衡。
四、场地平整施工前的准备工作：
单位是ＭＰａ-1，式中的负号表示孔隙 比随压力的增大而减小。
压缩系数：是评价地基土压缩性高低的重要指 标之一。从曲线上看它不是一个常量，而与所 取的p1、p2大小有关。在工程实践中，通常以 p1=100kPa和p2=200kPa求出的压缩系数a1-2来评 价土的压缩性高低。当
a1-2<0.1Mpa-1时，属低压缩性土
碎石土根据颗粒级配及形状分为漂石或块石
、卵石或碎石、圆砾或角砾，其分类标准如表所 示。
碎石土的分类表
土的名称 颗粒形状
粒组含量
漂石 块石
卵石 碎石
圆砾 角砾
圆形及亚圆 形为主
棱角形为主
圆形及亚圆 形为主
棱角形为主
圆形及亚圆 形为主
棱角形为主
粒径大于200mm的颗粒超过全重的 50%
粒径大于20mm的颗粒超过全重的 50%
从理论上确定地基承载力，评价地基稳定 性，分析边坡稳定性以及计算挡土墙的土 压力，都需要研究土的抗剪强度。
p17表1-12所列为砂土和粘性土的内摩擦角∮ 和粘聚力c的参考值。
第二节 场地平整施工
一、组织场地平整施工包括：
1、计算场区挖填土方工程量； 2、确定挖填土方的调配； 3、选择施工机械及拟定施工方案等。
Tˊ随N的增大而增大。
以不同的N和Tˊ进行3～4次试验，得出不同的 σ、τf值，在直角坐标纸上将各个σ、τf点 连接成一直线，该线 称土的抗剪强度曲线。 见图1-10、1-11。
2、库伦定律
上述直线方程式如下：
砂土类土
粘土类土
上述公式统称为抗剪强度的库伦定律。其中∮ 为直线与水平轴的夹角，c为直线在纵轴上的截距 。在一定试验条件下得出的∮、c值，一般能反映 土的抗剪强度的大小，故∮与c称为土的抗剪强度 指标。
粘性土按塑性指数Ip分为粉质粘土和粘土，其分类标 准见表1-8。
粘性土按塑性指数分类 表1-8
土的名称 塑性指数
粉质粘土 10-17
粘土 >17
5、人工填土
由于人类活动而形成的堆积物，分为素 填 土、杂 填 土、冲 填 土。
土的名称
组成物质
素填土 杂填土 冲填土
由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组 成的填土
高压缩性土
中压缩性土
低压缩性土
（二）土的抗剪强度
土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的能力。 1、直接剪切试验
利用直接剪切仪确定土的抗剪强度，如图19所示，土样放在面积为A的剪力盒内，受垂 直压力N和水平力T的作用，此时在土样内产 生法向应力σ：
而在剪切面上产生剪应力τ：
τ随T的增大而增大。但T在一定限值内并不 会导致土样剪切破坏，这是因为在剪切面上 产生的剪应力小于土的抗剪强度时，土样就 不会被剪坏。当T增加到Tˊ时，土样破坏。土 样开始破坏时，剪切面上的剪应力称为土的 抗剪强度τf。
粒径大于2mm的颗粒超过全重的 50%
2、砂土 砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全
重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50% 的土。
砂土按颗粒级配分为砾砂、粗砂、中砂和粉
砂。其分类标准见表1-7。
土的名称 砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂
砂土分类 表1-7
颗粒级配 粒径大于2mm的颗粒占全重25%～50% 粒径大于0.5mm的颗粒占全重50% 粒径大于0.25mm的颗粒占全重50% 粒径大于0.075mm的颗粒占全重85% 粒径大于0.075mm的颗粒占全重50%
二、场地平整的考虑因素：
1、建设工程的规模和性质；
2、场区设计的标高；
3、现场地形地貌；
4、施工期限和技术力量等条件。
给排水工程的场地标高是场区竖向规
划设计的内容，通常由设计文件规定。确定标
高，应在满足建筑规划和生产工艺的要求下，
也要尽量考虑填挖平衡，使总的土方量最小。
三、场地平整的施工顺序：
般在1００～６００kPa之间），颗粒和水的压
缩量与土的总压缩量之比是很微小的，可以忽
略不计。所以可以说，土体的压缩是由于其中
孔隙体积的减小。
１、压缩试验和压缩曲线
行。
室内压缩试验，用侧限压缩仪来进
通过压缩试验，可以得到表示土的孔隙比e与 压力p关系的压缩曲线。
e-p曲线在压力p1、p2变化不大的情况下 ，其对应的曲线段，可近似看作直线， 这段直线的斜率tanx，称为土的压缩系 数a。
1、方格四个角点全部为填或挖时（图112）
其土方量计算式为：
式中 V——挖或填方体积（m3）； a——方格边长（m）； h1、h2、h3、h4——方格角点填挖高度（m）
2、方格的相邻两角点为挖方，另两角点为填 方
其挖方部分的土方量为：
填方部分的土方量为：
3、方格的三个角点为挖（填）方，另一角点 为填（挖）方。其填方部分的土方量为：
（1）清理场地在施工区域内，将原有地上地 下房屋、构筑物、管线、河渠等进行拆除、疏 通或改建，对耕植土及淤泥等进行清理。
（2）排除地面积水 在排除地面积水的同时 ，尽量利用自然地形设置排水沟，防止水积存 ，使场地保持干燥，以利土方施工。
（3）修筑临时道路以供机械进场和土方运输 等。（三通）
五、场地土方量计算
按照工程建设的分期分批布署，结
合基坑、沟槽开挖的要求加以选择。一般可有
百度文库
三种情况：
（1）先进行整个场地平整，而后开挖构筑物 及地下管线基坑和管沟等。
这种方案，可为土方机械施工提供较
大的工作面，能充分发挥其工作效率，但工期
较长。一般多适用于场区高低不平，填挖土方
最较大的施工现场。
（2）先开挖建筑物、构筑物等的基坑（槽） ，后进行场地平整。
土石方工程与地基处理2 土的工程性质及分类
2020年5月25日星期一
五、土的工程分类
在建筑工程中，常把土作为建筑物地基， 因此需要对土进行分类。
我国《建筑地基基础规范》（JGJ79-91） 规定：粗粒土按颗粒级配分类，细粒土按塑性 指数分类。
1、碎石土是粒径大于2mm的颗粒超过总重50% 的土。
含水量，用wop表示。相对应的干密度称最大干 密度，以ρmax表示。
绘制干密度ρd和含水量w的关系曲线
，称为击实曲线。
对同一种土，若改变击实能量，则曲线的基
本形态不变，如图1-6所示，但位置却发生移动，随
着击实能量的增大，曲线向斜上方移动，也即加大击
实能量，最大干密度增大，最优含水量却减小。
当无击实试验资料时，最大干密度可按下式计 算：
场地平整土方量的计算，是为了制订
施工方案，对填挖方进行合理调配，同时也是
检查及验收实际土方数量的依据。土方量的计
算方法，通常有方格网法和断面法。
（一）方格网法
方格网法是根据地形图（一般用
1/500）将整个场地划分成若干方格网，方格
常采用20m×20m或40m×40m，将设计标高和自
然地面标高分别标注在方格、角点上。设计标
从库伦定律可以看出两点，
（1）土的抗剪强度与金属等材料一般所指的 抗剪强度不同，它不是定值，而是随着剪切面 上的正应力大小而变化。
（2）砂土的抗剪强度仅由内摩擦力组成，而 粘性土的抗剪强度包括内摩擦力和粘聚办两个 组成部分。
内摩擦力σtan∮来源于两方面：一是剪 切面上颗粒与颗粒粗糙面产生的滑动摩擦 阻力，二是由于颗粒之间的嵌入和联锁作 用而产生的咬合力。粘聚力c是由于土粒 之间的胶结作用、结合水膜以及水分子引 力等作用而形成的，土颗粒越细，塑性愈 大，其粘聚力也愈大。
3、粉土
粉土是指塑性指数Ip小于或等于
10，而粒径大于0.075mm的颗粒含量不超
过全重50%的土。
粉土含有较多粒径为0.05～
0.0005mm的粉粒，其工程性质介乎粘性土
和砂土之间。
4、粘性土
粘性土是指塑性指数Ip大于10的土。这种土含有大量 的粘粒（<0.005mm颗粒）。其工程性质不仅与粒度成分 和粘土矿物的亲水性等有关，而且与成因类型及沉积环境 等因素有关。
挖方部分的土方量为：
（二）断面法
沿场地取若干个相互平行的断面（可
利用地形图或实测定出），将所取的每个断面
（包括边坡断面）划分为若干三角形和梯形，
如图所示
压实系数λc：施工时所控制的土的干密度ρd 与最大干密度ρdmax之比称为压实系数λc。压 实系数：0.94～0.96以上。
七、土的力学性质
（一）土的压缩性
地基土在压力作用下体积减少的性质
，称为土的压缩性。
土的压缩性，从土的组成来说，不外
乎是孔隙中水和气体体积的减小和固体颗粒的
变形。研究表明：在压力变化不大的情况（一
式中ρdmax——压实填土最大干密度； η——经验系数，粘土取0.95，粉质粘土取
0.96，粉土取0.97；
ρw——水的密度； ds——土粒相对密度； wop——最优含水量（%），可按当地经验
或取wp+2，粉土取14～18。 当压实填土为碎石或卵石时，基最大干密
度可取2.0 ～2.2t/m3。
； 0.1MPa-1≤a1-2<0.5Mpa-1时，属中压缩性
土；
a1-2≥0.5Mpa-1时，属高压缩性土。
2、压缩模量Es
通过压缩曲线，还可求得土的另一压缩性指标——压缩 模量Es。它的定义是：土在完全侧限条件下，竖向附加应 力σz与相应竖向应变εz的比值。即：
因
∴
除应用压缩系灵敏a判断土的压缩性外，实用上 亦应用压缩模量Es判断土的压缩性，Es值越小，压 缩性越高。为便于应用，工程上用压力100kPa至 200kPa间的压缩模量区分土的压缩性：