土的密度是指土的总质量与土的总体积的比值。根据孔隙中含水的情况可将土的密度分为天然密度(ρ)、干密度(ρd)、饱和密度(ρf)。
1.天然密度
天然密度也称湿密度,指天然状态下土的单位体积的质量,即
式中 ρ——土的天然密度;
m,V——土的总质量和总体积(cm3);
ms,mw——土的颗粒质量和土的水分质量(g)。
图7.2 土的三相图
土的天然密度一般在1.6~2.2 g/cm3,通常用环刀法、灌砂法测定。
2.干密度(ρd)
干密度是指干燥状态下单位体积土的质量,即土中固体土粒的质量与土的体积的比值:
式中 ρd——干密度(g/cm3);
其余符号意义同前。
土的干密度实际上是土中完全不含水分时的密度,它是土密度的最小值。土的干密度与土中所含土粒质量的多少有关,也就是与土结构的紧密程度有关,间接与土粒的矿物成分相关。某一土样的干密度值的大小主要取决于土的结构,因为它在这一状态下与含水量无关。因此,土的结构影响着干密度的值,干密度值越大,土越密实。所以干密度在一定程度上反映了土粒排列的紧密程度,在工程中常用它来作为压实的控制指标。(www.xing528.com)
3.饱和密度(ρf)
饱和密度是指土的孔隙中全被水充满的情况下单位体积的质量,即土粒的质量(ms)及孔隙中充满的水的质量(ms)之和与土的总体积(V)的比值:
式中 ρf——土的饱和密度(g/cm3);
mw——土的孔隙中充满水的质量(g);
Vn——孔隙的体积(g/cm3);
ρw——水的密度(g/cm3)。
其余符号意义同前。
土饱和密度的大小,与土中孔隙体积和组成土粒矿物成分及其密度有关。土中孔隙体积小,土粒密度大,土的饱和密度就大,反之则小。含有机质较多的淤泥质土,孔隙体积大,其饱和密度就小,一般只有1.4~1.6 g/cm3。
4.相对密度(Gs)
相对密度指土固体物质本身的密度与水密度之比,即土在 105~110°C下烘至恒重时的质量与同体积4°C时的蒸馏水质量的比值:
式中 Gs——土粒的相对密度(g/cm3);
mw——4°C时同体积蒸馏水的质量(g)。
其余符号意义同前。
土粒相对密度只与组成土粒的矿物成分有关,而与土的孔隙大小及其所含水分多少无关。随着土颗粒的矿物成分不同,其土粒相对密度也不同。砂土的颗粒相对密度较小,一般为 2.65~2.75;黏土的颗粒相对密度较大,一般为 2.75~2.80。当土中含有机质较多时,土粒相对密度减小。
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