土木工程材料：土的孔隙性结构指标

土不是致密无隙的固体，在土颗粒间存在着较多的孔隙。土的孔隙性是指孔隙的大小、形状、数量及连通情况等特征。土的孔隙性决定于土的粒度成分和土的结构，即土粒排列的松紧程度。

1.孔隙比（e）

孔隙比是指土中孔隙的体积（Vn）与土粒的体积（Vs）的比值：

式中　e——土的孔隙比。

其余符号意义同前。

土的孔隙比是反映结构状态的一个指标，它可用来比较土内孔隙总体大小。e值越大，土体越松，反之紧密。土的松密程度是决定土体强度的主要指标，一般在天然状态下的土；若e＜0.6，可认为是工程性质良好的土；若e＞1，表明土中Vn＞Vs ，是工程性质不良的土。以孔隙比e作为砂土密度划分标准，见表7.1。

表7.1　按孔隙比e划分砂土密实度

2.孔隙度（n）

在天然状态下，土中的孔隙体积与整个土体积的比值，称为孔隙度或孔隙率，用百分比表示：

孔隙率与孔隙比之间存在着下述换算关系：

具有单粒结构的土，由于颗粒排列松紧不同，孔隙度也有变化：排列紧密的孔隙度小，排列松散的孔隙度大。粒度成分对孔隙度也有很大的影响，不均粒土的孔隙度要小于均粒土的孔隙度。

具有絮状结构的黏性土，单个孔隙很小，但数量很多。水在其中为结合水，所以黏性土的孔隙度可以大于50%，即Vs＜50%。

n与e都是反映孔隙性的指标，但在应用上有所不同。凡是用于与整个土的体积有关的测试时，一般用n较为方便；但若要对比一种土的变化状态时，则用e较为准确。由于sV是不变的，可视为定值，土在荷载作用下引起变化的是nV，而e的变化直接与n的变化成正比，所以e能更明显地反映孔隙体积的变化。在工程设计和计算中常用e这一指标。

3.砂类土的相对密实度（rD）

相对密实度是反映砂类土在天然状态下松密程度的指标，数值上它等于砂土在最疏松状态和天然状态下孔隙比之差与最疏松状态和最密实状态下孔隙比之差的比值，即(www.xing528.com)

式中　Dr——相对密实度；

e——土的天然孔隙比；

emin——最密实状态的孔隙比；

emax——最疏松状态的孔隙比。

上式也等价为

式中　Dr——相对密实度；

ρd——土的干密度；

ρdmin——最疏松状态土的干密度；

ρdmax——最密实状态土的干密度。

相对密实度可以用来判断砂性土的密实状态及其是否有压密的可能性。当Dr=1时，土体为密实的；Dr=0时，土为最疏松状态，在外力作用下，土体的压缩性很大。按rD的大小，砂性土可分为4种状态，见表7.2。

表7.2的分级办法具有一定的意义，是合理的。但由于目前对emax和emin尚难准确测定，加之要取得原状土的土样也十分困难，故对砂土rD值所测定的误差比较大。故在实际工程中，常利用标准贯入试验法或静力触探试验法，在现场测定其近似值，作为rD分级的参考依据。

表7.2　砂土密实度划分

土的干密度、孔隙比、孔隙度三者换算关系见表7.3。

表7.3　三相指标的换算关系