土石方工程与地基处理1土的工程性质及分类

ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong水工程施工ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong水工程施工ShuiGongChengShiGong第一章土石方工程与地基处理ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong一、土石方工程重要性：土石方工程是工程施工中的主要项目之一，土方开挖、填筑、运输等工作所需的劳动量和机械动力消耗均很大，往往是影响施工进度、成本及工程质量的因素。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong二、土石方工程施工特点：（1）影响因素多且施工条件复杂土壤是天然物质，种类多且成分较为复杂，性质各异又常遭遇地下水的干扰。组织施工直接受到所在地区的地形、地物、水文、地质以及气候诸多条件的影响极大。施工必须具有针对性。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong（2）量大面广且劳动繁重如给排水管道施工属线型工程，长度常达数公里，甚至数十公里，而某些大型污水处理工程，在场地平整和大型基坑开挖中，土石方施工工程量可达数十万到百万立方米。对于量大面广的土石方工程，为了减轻劳动强度，提高劳动生产率，加快工程进度，降低工程成本，应尽可能采用机械化施工来完成。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong（3）质量要求高，与相关施工过程紧密配合土石方施工，不仅要求标高和断面准确，也要土体有足够强度和稳定性。常需与相关的施工排水、沟槽支撑和基坑护壁、坚硬岩土的爆破开挖等施工过程密切配合ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong施工前要作好调查研究，搜集足够的资料，充分了解施工区域地形地物、水文地质和气象资料；掌握土壤的各类和工程性质；明确土石方施工质量要求、工程性质、施工工期等施工条件，并据此作为拟定施工方案、计算土石方工程量、选择土壁边坡和支撑、进行排水或降水设计、选择土方机械、运输工具及施工方法等的依据。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong在给水排水管道和构筑物工程中，常会遇到一此软弱土层，当天然地基的承功力不能满足要求时，就需要针对当地地基条件，采用合理、有效和经济的施工方案，对地基进行加固或处理。三、本章内容：土的工程性质及分类；施工场地平整；沟槽与基坑开挖、支撑设置；土方回填与夯实；地基加固处理；土石方爆破施工。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong第一节土的工程性质及分类一、土的组成土是由岩石风化生成的松散沉积物，其组成复杂、作用机理复杂。是由颗粒（固相）、水（液相）和气（气相）所组成的三相体系。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong（一）土的固体颗粒1、土的颗粒级配粒组：通常是把大小相近的土粒合并为一组，称为粒组。粒组分类：不同的粒组具有不同的性质，工程上以尺度为参照，采用的粒组为六大粒组，即漂石、卵石、圆砾、砂粒、粉粒及粘粒。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong土粒粒组的划分表1-1①砂粒和粉粒的界限粒径，规范GBJ7-89采用0.075mm。粒组名称粒径范围（mm）一般特征漂石或块石颗粒200透水性大，无粘性，无毛细水卵石或碎石颗粒200~20透水性大，无粘性，无毛细水圆砾或角砾颗粒20~2透水性大，无粘性，毛细水上升高度不超过粒径大小砂粒2~0.05易透水，当混入云母等杂物时透水性减小，而压缩性增加；无粘性遇水不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大，随粒径变小而增大粉粒0.05①~0.005透水性小；湿时有粘性，遇水膨胀小，干时稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易出现冻胀现象粘粒0.005透水性很小；湿时有粘性，可塑性，遇水膨胀大，干时收缩显著；毛细水上升高度大，且速度较慢ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong颗粒级配：土中某粒组的土粒含量为该粒组中土粒质量与干土总质量之比，常以百分数表示。而土中各粒组相对含量百分比称为颗粒级配。确定级配方法：用筛分法和比重计法测定。前者适用于粒径大于0.075mm的土，后者适于粒径小于0.075mm的土。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong颗粒级配的表示:根据土粒分析试验结果，在半对数座标纸上，以纵座标表示小于某粒径的土粒含量百分比，横座标表示粒径（用对数座标），绘出颗粒级配曲线。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong土粒级配曲线的使用：根据土粒级配曲线陡度可判定土的均匀程度。若颗粒级配曲线陡降，说明该土粒的粒径大小相差不悬殊，土粒较均匀，级配不好；若颗粒级配曲线平缓，说明该土粒的粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong不均匀系数Ku：评价土的均匀程度的指标用其表达式为：式中d10——小于某粒径土粒质量累计百分数为10%时对应的粒径，称为有效粒径；d60——小于某粒径土粒质量累计百分数为60%时对应的粒径，称为限定粒径。在工程上Ku5的土是均匀的，级配不好；当Ku5时土是不均匀的，但级配良好。1060uddkShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong2、土粒的矿物成分土的固体颗粒构成土的骨架，是由矿物所组成的。组成固体颗粒的矿物有原生矿物、次生矿物和有机化合物。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong碎石土和砂土颗粒组成：由原生矿物所组成，即由石英、长石和云母等组成，即大颗粒变为小颗粒的简单机械破碎。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong粉粒的矿物成分:石英和难溶的盐类CaCO3、MgCO3等颗粒。粘粒的矿物成分:粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类。粘土矿物由于晶片结合情况不同，有蒙脱石、伊里石和高岭石三类。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong高岭石的晶格结构较为稳定，亲水性小，故其膨胀性和可塑性较小，对于其它物质的吸附能力也不大。蒙脱石与高岭石比较起来，具有截然不同的性质。蒙脱石的晶格结构不稳定，水容易渗入，亲水性就大，它与水结合的能力远高于高岭石当它与水作用时，具有极大的膨胀性、可塑性。我国湖北、安徽和西南地区有一种膨胀土，它不仅具有浸水后能严重膨胀，而且具有水分蒸发后又会严惩收缩的性质，这是因为这种土含有大量蒙脱石所致。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong伊里石的性质介于高岭石与蒙脱石之间，但比较接近于蒙脱石。粘粒组除上述矿物外，还有腐殖质等胶态物质它的颗粒很微小，能吸附大量水分子。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong（二）土中水和气体1、土中水土中水可以处于液态、固态和气态。当土中温度在0℃以下时，土中水冻结成冰，形成冻土，其强度增大。但冻土融化后，强度急剧降低,土中气态水，对土的性质影响不大.ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong土中液态水可分为结合水和自由水：（1）结合水结合水是指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。由于粘粒表面一般带有负电荷，使土粒周围形成电场，在电场范围内的水分子和水溶液中的阳离子一起被吸附在土粒表面。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGong结合水分为强结合水和弱结合水。强结合水：紧靠土粒表面的结合水。它没有溶解能力，不能传递静水压力，只有在105℃温度时才蒸发。这种水性质接近固体,具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。ShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengShiGongShuiGongChengS