土方与基坑工程

6土方与基坑工程土方与基坑工程土方与基坑工程土方与基坑工程6-1土方工程土方工程土方工程土方工程6-1-1土的基本性质土的基本性质土的基本性质土的基本性质土的基本性质与工程施工有关，在施工之前应详细了解，避免造成工程事故。6-1-1-1土的基本物理性质指标土的基本物理性质指标土的基本物理性质指标土的基本物理性质指标土的基本物理性质指标见表6-1。土的基本物理性质指标表6-1指标名称符号单位物理意义表达式附注密度ρt/m3单位体积土的质量，又称质量密度Vm=ρ由试验方法（一般用环刀法）直接测定重度γkN/m3单位体积土所受的重力，又称重力密度gVWργγ==或由试验方法测定后计算求得相对密度ds土粒单位体积的质量与4℃时蒸馏水的密度之比wsssVmdρ=由试验方法（用比重瓶法）测定干密度ρdt/m3土的单位体积内颗粒的重量Vmsd=ρ由试验方法测定后计算求得干重度γdkN/m3土的单位体积内颗粒的重力VWsd=γ由试验方法直接测定含水量w%土中水的质量与颗粒质量之比100×=swmmω由试验方法（烘干法）测定饱和密度ρsatt/m3土中孔隙完全被水充满时土的密度VVmwvssatρρ•+=由计算求得饱和重度γsatkN/m3土中孔隙完全被水充满时土的重度gsatsat•=ργ由计算求得有效重度γ'kN/m3在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度，又称浮重度wsatγγγ−='由计算求得A-PDFMERGERDEMO孔隙比e土中孔隙体积与土粒体积之比svVVe=由计算求得孔隙率n%土中孔隙体积与土的体积之比100×=VVnv由计算求得饱和度Sr%土中水的体积与孔隙体积之比100×=vwrVVS由计算求得注：表中：W——土的总重力（量）；Ws——土的固体颗粒的重力（量）；ρw——蒸馏水的密度，一般取ρw=1t/m3；γw——水的重度，近似取γw=10kN/m3；g——重力加速度，取g=10m/s2，其余符号意义见表6-1。6-1-1-2粘性土粘性土粘性土粘性土、、、、砂土的性砂土的性砂土的性砂土的性质指标质指标质指标质指标粘性土、砂土的性质指标见表6-2、表6-3。粘性土的可塑性指标表6-2指标名称符号单位物理意义表达式附注塑限wP%土由固态变到塑性状态时的分界含水量由试验直接测定（通常用“搓条法”进行测定）液限wL%土由塑性状态变到流动状态时的分界含水量由试验直接测定（通常由锥式液限仪来测定）塑性指数IP液限与塑限之差IP＝wL-wP由计算求得。是进行粘土分类的重要指标液性指标IL土的天然含水量与塑限之差对塑性指数之比PPLIwwI−=由计算求得。是判别粘性土软硬程度的指标含水比a土的天然含水量与液限的比值a＝w/wL由计算求得注：塑限现场简易测定方法：在土中逐渐加水，至能用手在毛玻璃上搓成土条，当土条搓到直径3mm时，恰好断裂，此时土条的含水量，即为塑限。砂土的密实度指标表6-3指标名称符号单位物理意义试验方法取土要求最大干密度ρdmaxt/m3土在最紧密状态下的干质量击实法扰动土最小干密度ρdmint/m3土在最松散状态下的干质量注入法、量筒法扰动土6-1-1-3土的力学性质指标土的力学性质指标土的力学性质指标土的力学性质指标1．压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。压缩系数按下式计算：21211000ppeea−−×=（6-1）式中1000——单位换算系数；a——土的压缩系数（MPa-1）；p1、p2——固结压力（kPa）：e1、e2——相对应于p1、p2时的孔隙比。评价地基压缩性时，按p1为100kPa，p2为200kPa，相应的压缩系数值以a1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a1-2＜0.1MPa-1时，为低压缩性土；（2）当0.1≤a1-2＜0.5MPa-1时，为中压缩性土；（3）当a1-2≥0.5MPa-1时，为高压缩性土。2．压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量Es作为土的压缩性指标。压缩模量按下式计算：aeEs01+=（6-2）式中Es——土的压缩模量（MPa）；e0——土的天然（自重压力下）孔隙比；a——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa-1）。用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表6-4规定。地基土按Es值划分压缩性等级的规定表6-4室内压缩模量Es（MPa）压缩等级＜2特高压缩性2~4高压缩性4.1~7.5中高压缩性7.6~11中压缩性11.1~15中低压缩性＞15低压缩性3．抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：τf＝σ·tgφ＋c（6-3）式中τf——土的抗剪强度（kPa）；σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。图6-1抗剪强度与法向应力的关系曲线（a）粘性土；（b）砂土4．土的力学性质指标的经验参考数据（表6-5、表6-6）粘性土力学性质指标的经验数据表6-5土类孔隙比e液性指数IL含水量w（%）液限wL（%）塑性指数IP承载力f（MPa）压缩模量Es（MPa）粘聚力c（kPa）内摩擦角φ（°）一般粘性土0.55~1.00~1.015~3025~455~20100~4504~1510~5015~22新近代粘性土0.7~1.20.25~1.224~3630~456~1880~1402~7.510~207~15沿海4~1010~50内陆5~1120~50淤泥或淤泥质土山区1~2.0＞1.036~7030~6510~253~810~605~154~10红粘土1.0~1.90~0.430~5050~90＞1710~3250~16030~805~10土的力学指标经验数据范围参考值表6-6土类孔隙比e天然含水量w（%）塑限含水量wP（%）重度γ（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角φ（°）变形模量E0（MPa）0.4~0.515~1820.5042460.5~0.619~2219.504040粗砂0.6~0.723~2519.0038330.4~0.515~1820.5040460.5~0.619~2219.503840中砂0.6~0.723~2519.0035330.4~0.515~1820.5038370.5~0.619~2219.503628细砂0.6~0.723~2519.0032240.4~0.515~1820.5536140.5~0.619~2219.533412砂土粉砂0.6~0.723~2519.0228100.4~0.515~1821.0630180.5~0.619~2220.0528140.6~0.723~25＜9.419.5227110.4~0.515~1821.0725230.5~0.619~2220.052416粉土0.6~0.723~259.5~12.419.5323130.4~0.515~1821.02524450.5~0.619~2220.01523210.7~0.826~2912.5~15.419.0521120.5~0.619~2220.03522390.7~0.826~2919.01020150.9~1.035~4015.5~18.418.051880.6~0.723~2519.54020330.7~0.826~2919.0251919粘质粘土0.9~1.035~4018.5~22.418.0101790.7~0.826~2919.0601828粘性土粘土0.9~1.135~4022.5~26.417.52516110.8~0.930~3418.56516240.9~1.135~4026.5~30.417.53516146-1-2土的基本分类土的基本分类土的基本分类土的基本分类6-1-2-1岩石岩石岩石岩石岩石按坚硬程度分类见表6-7；按岩体完整程度划分见表6-8。岩石坚硬程度的定性划分表6-7类别饱和单轴抗压强度标准值frk（MPa）定性鉴定代表性岩石坚硬岩frk＞60锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；基本无吸水反应未风化~微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、硅质砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等硬质岩较硬岩60≥frk＞30锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；有轻微吸水反应1．微风化的坚硬岩；2．未风化~微风化的大理岩、板岩、石灰岩、钙质砂岩等较软岩30≥frk＞15锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；指甲可刻出印痕1．中风化的坚硬岩和较硬岩；2．未风化~微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩等软质岩软岩15≥frk＞5锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，可捏成团1．强风化的坚硬岩和较硬岩；2．中风化的较软岩；3．未风化~微风化的泥质砂岩、泥岩等极软岩frk≤5锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团1．风化的软岩；2．全风化的各种岩石；3．各种半成岩岩体完整程度的划分表6-8类别完整性指数结构面组数控制性结构面平均间距（m）代表性结构类型完整＞0.751~2＞1.0整状结构较完整0.75~0.552~30.4~1.0块状结构较破碎0.55~0.35＞30.2~0.4镶嵌状结构破碎0.35~0.15＞3＜0.2碎裂状结构极破碎＜0.15无序-散体状结构注：完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的二次方。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。6-1-2-2碎石土碎石土碎石土碎石土碎石土的分类见表6-9；碎石土的密实度分为松散、稍密、中密、密实，见表6-10。碎石土分类表6-9土的名称颗粒形状颗粒级配漂石圆形及亚圆形为主块石棱角形为主粒径大于20mm的颗粒超过全重50%卵石圆形及亚圆形为主碎石棱角形为主粒径大于20mm的颗粒超过全重50%圆砾圆形及亚圆形为主角砾棱角形为主粒径大于2mm的颗粒超过全重50%注：分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定。碎石土的密实度表6-10重型圆锥动力触探锤击数63.5密实度63.5≤5松散5＜63.5≤10稍密10＜63.5≤20中密63.5＞20密实注：1．本表适用于平均粒径小于等于50mm且最大粒径不超过100mm的卵石、碎石、圆砾、角砾。对于平均粒径大于50mm或最大粒径大于100mm的碎石土，可按表6-19鉴别其密实度。2．表内63.5为经综合修正后的平均值。6-1-2-3砂土砂土砂土砂土砂土的分类见表6-11；砂土的密实度分为松散、稍密、中密、密实见表6-12。砂土分类表表6-11土的名称颗粒级配砾砂粒径大于2mm的颗粒占全重25%~50%粗砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全重50%中砂粒径大于0.25mm的颗粒超过全重50%细砂粒径大于0.074mm的颗粒超过全重85%粉砂粒径大于0.074mm的颗粒不超过全重50%注：分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定。砂土的密实度表6-12松散稍密中密密实N≤1010＜N≤1510＜N≤30N＞30注：N为标准贯入试验锤击数。6-1-2-4粘性土粘性土粘性土粘性土粘性土按塑性指数分类见表6-13；按液性指数分类见表6-1。粘性土按塑性指数IP分类表6-13粘性土的分类名称粘土粉质粘土塑性指数IPIP＞1710＜IP≤17注：1．塑性指数由相应76g圆锥体沉入土样中深度为10mm时测定的液限计算而得；2．IP＜10的土，称粉土（少粘性土）；粉土又分粘质粉土（粉粒＞0.05mm不到