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1、第一章 土石方工程与地基处理,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。 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,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。,砂土分类 表1-7,3、粉土 粉土是指塑性指数Ip小于或等于10，而
2、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0.050.0005mm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。 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1-8,5、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。,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
3、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，称为最优含水量，用wop表示。相对应的干密度称最大干密度，以max表示。 绘制干密度d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：,式中dmax压实填土最大干密度； 经验系数，粘土取0.95，粉质粘土取0.96，粉土取0.97； w水的密度
4、； 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1418。 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。,压实系数c：施工时所控制的土的干密度d与最大干密度dmax之比称为压实系数c。压实系数：0.940.96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（一般在1kPa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。
5、,、压缩试验和压缩曲线 室内压缩试验，用侧限压缩仪来进行。,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。 单位是-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 a1-20.1Mpa-1时，属低压缩性土； 0.1MPa-1a1-20.5Mpa-1时，属
6、中压缩性土； a1-20.5Mpa-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z与相应竖向应变z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： 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1-9所示，土样放在面积为A的剪力盒内，受垂直压力N和水平
7、力T的作用，此时在土样内产生法向应力： 而在剪切面上产生剪应力：,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T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f。 T随N的增大而增大。,以不同的N和T进行34次试验，得出不同的、f值，在直角坐标纸上将各个、f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
8、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。,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tan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。 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，
9、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。,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： 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
10、。一般可有三种情况： （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。 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： （1）清
11、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 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20m20m或40m40m，将设计标高和自然地面标高分别标注在
12、方格、角点上。设计标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。 1、方格四个角点全部为填或挖时（图1-12）,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： 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,面积为： 而某一断面面积为： 若d1=d2=dn=d，则,
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