建筑施工技术：土的基本知识及其含水量

1.1.1　土的工程分类　　

土的种类繁多，从不同的技术角度，分类方法各异。在土方工程施工中，根据土的开挖难易程度可分为八类，依次为松软土、普通土、坚土、砂砾土、软石、次坚石、坚石、特坚石。其中前四类属土，后四类属岩石，其分类和鉴别方法见表1－1所示。

表1－1　土的工程分类与现场鉴别方法

续表1－1

1.1.2　土的工程性质

天然状态下的土由土颗粒、土中的水和土中的空气三部分组成，比例关系随着周围条件的变化而变化。不同的比例关系反映出不同的物理性质，如土的干湿程度、土的密实程度和松散程度等。

天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量。干密度是单位体积土的固体颗粒质量与总体积的比值。分别用下式计算：

式中：ρ，ρd——分别为土的天然密度和干密度；

m，ms——分别为土的总质量和固体颗粒质量（kg）；

V——土的体积（m3）。

土的天然密度随着土的颗粒组成、孔隙多少和水分含量而变化，一般黏土的密度约为1.6～2.2t／m3。密度大的土较坚实，挖掘困难。

土的天然密度一般用环刀法测定，用一个体积已知的环刀切入土样中，上下端用刀削平，称出质量，减去环刀的质量，与环刀的体积相比，即得到土的天然密度。（环刀如图1－1（a）所示）

土的干密度用击实实验测定。干密度越大，表示土越密实，是评定土体密实度的标准，以控制回填土的质量。

图1－1　环刀、铝盒

1.1.3　土的含水量

土的含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比，以百分数表示。

式中：ms——土中固体颗粒的质量（kg）；

mw——土中水的质量（kg）。

一般土的干湿度用含水量表示。土的含水量在5%以内，称为干土；土的含水量在5%～30%以内，称为潮湿土；土的含水量大于30%，称为湿土。含水量对挖土的难易、施工时的放坡和回填土的夯实均有影响。在一定含水量的条件下，用同样的夯实机具，可使回填土达到最大的密实度，此含水量称为最佳含水量。

把土样称量后放入烘箱内烘干（100～105℃），直至重量不再减少为止，称量。第一次称量为含水状态土的质量m1，第二次称量为烘干后土的质量m2，利用公式可计算出土的含水量。

1.1.4　土的渗透性(www.xing528.com)

土的渗透性是指土体被水透过的性质和水流通过土中孔隙的难易程度。土的渗透性用渗透性系数K表示，单位以“m／d”表示，一般在实验室测定。它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。

1.1.5　土的可松性

天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，仍不能恢复原来的体积，这种性质，称为土的可松性。土的可松性的大小用可松性系数表示。分为最初可松性系数和最终可松性系数。

最初可松性系数Ks是土松散后的体积与天然状态土的体积之比。用以下公式表示：

最终可松性系数K′s是土回填夯实后的体积与天然状态土的体积之比。用以下公式表示：

式中：Ks、K′s——分别为土的最初可松性系数和最终可松性系数；

V1——土的天然状态下的体积（m3）；

V2——土开挖后松散状态下的体积（m3）；

V3——土回填夯实后的体积（m3）。

Ks在土方施工中是计算运输工具数量和挖土机械生产率的主要参数；K′s是计算填土所需挖土工程量的主要参数。各类土的可松性系数见表1－1所示。

【例1－1】　如果要开挖体积为100m3的基坑，开挖后用运输能力为2.5m3的汽车外运，土的可松性系数Ks＝1.12，问所挖土方全部外运一共要运多少车？

【解】　（1）土的天然体积：V1＝100m3

（2）开挖后土的松散体积：V2＝KsV1＝1.12×100＝112m3

（3）运松散土的车数：n＝V2÷2.5＝112÷2.5＝44.8车

一共运45车。

【例1－2】　如果基坑开挖后，进行基础垫层和基础的施工，其所占体积为50 m3，问需要留多少土方回填（以天然状态土计算），其余土方外运。K′s＝1.05。余土要运多少车？（Ks＝1.12）

【解】　（1）需要回填土的体积：V3＝100－50＝50m3

（2）需要预留回填土方量（天然土）：V1＝V3／K′s＝50／1.05＝47.62m3

（3）余土要运的车数

多余天然土的体积：100－47.62＝52.38m3

运输土的车数：n＝52.38×1.12／2.5＝23.47车　取24车

注：正常施工时，回填土要求回填夯实，所以需要回填土的体积即为回填夯实后的体积。