无黏性土密实度-土力学与地基基础

无黏性土的密实度是表征其物理性质的一项重要指标，直接影响到无黏性土的工程性质。呈密实状态的无黏性土强度高，可以作为良好的天然地基。呈松散状态的无黏性土强度低，不能作为天然地基。因此如何表示无黏性土的密实程度是土力学中重要问题之一。在一定程度上，无黏性土的密度程度可用其孔隙比来表示。但无黏性土的孔隙比的变化范围受土粒大小、磨圆程度、形状和级配的影响很大，即使两种无黏性土的孔隙比相同，它们所处的密实状态未必一样。例如就某一确定的天然孔隙比，级配不良的砂土，根据该孔隙比可评定为密实状态；而对于级配良好的土，同样具有这一孔隙比，则可能判为中密或者稍密状态。因此，工程上一般采用相对密度Dr来衡量无黏性土的密实程度。相对密度Dr的表达式如下：

式中　emax——同一土样情况下无黏性土的最大孔隙比，由它的最小干密度换算；

emin——同一土样情况下无黏性土的最小孔隙比，由它的最大干密度换算；

e——同一土样情况下的天然孔隙比。

emax一般按“松砂器法”测定。emin一般按“振击法”测定。两者的测试方法可参阅有关的土工试验规程。

从式（1.25）中可以看出，Dr值决定于实际的无黏性土的孔隙比e在emax和emin之间的位置。实际的无黏性土的e如果接近于emax，说明该无黏性土处于疏松状态，若接近于emin，则处于密实状态。式（1.25）的分母表示同一土样孔隙比的变化范围，虽属人为的假想实验值，却是一个对既定土样的常数值。式（1.25）分子则表示天然无黏性土所处的密度程度。所以一般工程上采用Dr确定无黏性土的密实程度。按相对密度Dr可将砂土的密实状态划分为三种：

1≥Dr＞0.67　密实的

0.67≥Dr＞0.33　中密的

0.33≥Dr＞0　松散的

无黏性土的密实程度和它的生成条件有关。如由水力或风力堆积的粗砂土，其Dr值多在0.2到0.4之间，细砂土的Dr小于0.2，山麓冰积砾石类土的Dr值常大于0.4，海滩受风浪作用形成的中、细砂土的Dr值则稍大于0.7。

相对密度Dr虽能反映土的颗粒级配、颗粒形状等因素，但是现有测定emax与emin值的试验方法尚缺乏完善的标准，一种土样的emax、emin试验值常出现较大差值，而且测定天然孔隙比e也不很可靠。这些人为造成的误差对Dr值影响较大。因此，目前《建筑地基基础设计规范》（GBJ50007—2002）（以下简称地基规范）建议根据标准贯入试验的锤击数N将砂土划分为松散、稍密、中密及密实四种密实度，其划分标准见表1.3。(www.xing528.com)

表1.3　砂土密实度的划分（GB50007）

注：当用静力触探探头阻力判定砂土的密实度时，可根据当地经验确定。

碎石土亦可根据地基规范的划分标准按重型圆锥动力触探锤击数N63.5将其划分为密实、中密、稍密、松散四种密实状态，其划分标准见表1.4。

表1.4　碎石土密实度的划分（GB50007）

碎石密实度的鉴别见表1.5。

表1.5　碎石密实度野外鉴别方法（GB50007）

注：1.骨架颗粒系指与本规范表4.1.5相对应粒径的颗粒。
2.碎石土的密实度应按表列各项要求综合确定。

【例题1.6】一砂土试样由实验室试验测得其最大孔隙比emax和最小孔隙比emin分别为0.84和0.38。该土样比重为2.65，含水量为9%，天然重度为18.64 kN/m3，试确定该砂土的相对密度并判别其密度程度。

因为0.33<Dr=0.63<0.67

所以该砂土属中密状态。