土的工程性质-建筑施工技术指南

土的工程性质对土方工程施工有着直接影响，也是进行土方工程施工方案确定所必需的基本资料。土的常见工程性质有：土的密度、土的含水量、土的渗透性、土的可松性等。

1.土的密度

土的密度中与土方工程施工有关的是土的天然密度ρ和土的干密度ρd，表示土体的密实程度。

1）土的天然密度

土的天然密度指土在天然状态下单位体积的质量，它与土的密实程度和含水量有关。在选择运土汽车时，往往要将载重量折算成体积，此时必须用到天然密度。土的天然密度公式如式（1-1）所示：

式中　ρ——土的天然密度，kg/m3；

　　　m——土的总质量，kg；

　　　V——土的体积，m3。

土的天然密度随着土颗粒的组成孔隙的多少和含水量的变化而变化，一般黏土的天然密度为1600～2200kg/m3，密度越大，土体越硬，挖掘越困难。

2）土的干密度

土的干密度指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙内无水时的单位土重。计算公式如式（1-2）所示：

式中　ρd——土的干密度，kg/m3；

　　　ms——土的固体颗粒质量，kg；

　　　V——土的总体积，m3。

干密度在一定程度上反映了土颗粒排列的紧密程度，土的干密度越大，表示土体越密实。在填土压实时，土经过碾压，质量不变，体积变小，干密度增加。通过测定土的干密度，从而判断土是否达到要求的密实度，可用来作为填土压实质量的控制指标。

2.土的含水量

土的含水量ω是土中所含的水与土的固体颗粒的质量比，见公式（1-3）。

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式中　m1——含水状态时土的质量，kg；

　　　m2——土经温度105°C烘干的质量，kg。

含水量表示土体的干湿程度。含水量在5%以下为干土；5%～30%为潮湿土；大于30%为湿土。土的含水量随外界雨雪、地下水的影响而变化。当土的含水量超过25%，采用机械施工就很困难。一般土含水量超过20%时就会使运土汽车打滑或陷入泥坑。回填土夯实时若含水量过大则会产生橡皮土现象，无法夯实。土的含水量对土方边坡稳定性也有直接影响。

3.土的渗透性

土的渗透性是指土透过水的性能。土的渗透性用渗透系数K表示。渗透系数表示单位时间内水穿透土层的量，以m/d表示。土体空隙中的自由水在重力作用下会发生流动，当基坑开挖至地下水位以下，地下水的平衡被破坏后，地下水会不断流入基坑。地下水在土中渗流时受到土颗粒的阻力，其大小与土的渗透性及地下水渗流路程长短有关。土的渗透系数见表1.2。

表1.2　土的渗透系数参考表

4.土的可松性

自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，但仍不能恢复成原来的体积，土的这种性质称为土的可松性。

土的可松性程度用可松性系数表示，见公式（1-4）。

式中：Ks——最初可松性系数；

　　　K′s——最终可松性系数；

　　　V1——土在自然状态下的体积，m3；

　　　V2——土经开挖后松散状态下的体积，m3；

　　　V3——土经回填压实后压实状态下的体积，m3。

土的最初可松性系数及最终可松性系数见表1.3。土的可松性对土方的平衡调配、基坑开挖时留弃土量及运输工具数量的计算均有直接影响。

表1.3　土的可松性系数