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第二章土的三相组成
土是由固体相、液体相、气体相组成的三相体系。
固体相指土中的矿物颗粒,简称土粒。它构成土的骨架,称为土骨架。
液体相由水溶液组成,可分为强结合水、弱结合水、毛细水、重力水等。
气体相由空气和其它气体构成。
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第一节土的颗粒级配
一、粒组的划分
土粒的大小通常以粒径表示,以mm为单位。
土粒按粒径大小分为若干组别,称为粒组。粒组就是一定的粒径区段,以毫米表示。
粒组的划分的原则
符合粒径变化所引起的质的变化规律,即每个粒组的成分与性质无质的变化,具相同或相似的成分与性质;
与粒组的分析技术条件相适应,即不同大小的土粒可采用不同的适用方法进行分析;
粒组界限值力求服从简单的数学规律。
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表1-1 土的粒组划分方案
粒组统称
粒组名称
粒径d范围(mm)
分析方法
主要特征
巨粒
漂石(块石)粒
d>200
直接测定
透水性很大,压缩性极小,颗粒间无粘结,无毛细性。
卵石(碎石)粒
60<d≤200
粗粒
砾粒
粗砾
20<d≤60
筛
 
分
 
法
透水性大,压缩性小,无粘性,有一定毛细性。
细砾
2<d≤20
砂粒
粗砂
<d≤2
中砂
<d≤
细砂
<d≤
细粒
粉粒
<d≤
静水沉降原理
透水性小,压缩性中等,毛细上升高度大,微粘性。
粘粒
d≤
透水性极弱,压缩性变化大,具粘性和可塑性。
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二、颗粒级配的测定
土的颗粒级配是指土中各粒组的相对百分含量,通常用各粒组占土粒总质量(干土质量)的百分数表示,也称为土的粒度成分。
粗粒土指以砾石和砂粒为主的土,又称为无粘性土。
细粒土指以粉粒、粘粒和胶粒为主的土,又称为粘性土。
筛分法(适用于砾石类和砂类土,d>)
静水沉降分析法(适用于粉土和粘性土,d<)
(虹吸比重瓶法、移液管法、比重计法)
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Stokes公式
式中: V—土粒的沉降速度,cm/s;
d—土粒直径,mm;(等效直径)
ρs—土粒密度,g/cm3;
ρw—水的比重,g/cm3 ;
η—水的动力粘滞系数,10-6kPa•s;
g—重力加速度,cm/s2
“等效直径”是指土粒沉降速度与某一粒径的球形颗粒的沉降速度相等,那么这球形颗粒的直径即为该土粒的直径。
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三、颗粒级配的表示方法
表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百分含量)填在已制好的表格内。
表1-2 颗粒分析成果表
土样编号
粒组(mm)百分含量
>2
2-
-
-
-
<
1
28
10
15
20
10
17
2
10
40
25
15
10
3
5
10
20
15
20
30
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颗粒级配累积曲线(图解法)
横坐标采用对数坐标,表示土颗粒直径,单位mm;纵坐标为小于某粒径土的累积含量,用百分比表示。
土的粗细常用平均粒径(mm)d50表示,d50指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50。
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特征粒径
d10—有效粒径(de);d50—平均粒径;
d30 、d60—限制粒径。
颗粒级配累积曲线
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土的不均匀系数Cu
Cu=d60/d10
Cu<5的土视为级配不良的均粒土,而Cu>5的土称为级配良好的非均粒土。
Cc=1~3时,为级配连续; Cc <>3时,级配不连续。
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四、土按颗粒级配的分类
粗粒土:土中粒径>%。
细粒土:土中粒径>