土的三相指标相互转换.doc

第四节土的三相比例指标以上三节介绍了土的组成和结构,特别是土颗粒的粒度和矿物成分,是从本质方面了解土的工程性质的根据。但是, 为了对土的基本物理性质有所了解, 还需要对土的三相: 土粒(固相)、土中水(液相)和土中气体(气相) 的组过情况进行数量上的研究。在不同成分和结构的土中,土的三相之间具有不同的比例。土的三相组成的重量和体积之间的比例关系, 表现出土的重量性质(轻、重情况)、含水性(含水程度)和孔隙性(密实程度)等基本物理性质各不相同,并随着各种条件的变化而改变。例如对同一成分和结构的土, 地下水位的升高或降低, 都将改变土中水的含量经过压实, 其孔隙体积将减小。这些情况都可以通过相应指标的具体数字反映出来。表示土的三相比例关系的指标, 称为土的三相比例指标, 亦即土的基本物理性质指标包括土的颗粒比重、重度。含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率等。一、指标的定义为了便于说明和计算, 用图 2-20 所示的土的三相组成示意图来表示各部分之间的数量关系, 图中符号的意义如下: Ws ——土粒重量; Ww ——土中水重量; W ——土的总重童; W= Ws+ Ww Vs ——土粒体积; Vw ——土中水体积; rwV=Ww (∵ rw=1gf/cm3 ≈ 1kN/m3 ) Va 一土中气体积; VV 一土中孔隙体积; VV= Vw+ Va V 一土的总体积, V= Vs+ Vw+ Va (一)土的颗粒比重 G 土粒重量与同体积的 4℃时水的重量之比, 称为颗粒比重, 它在数值上为单位体积土粒的重量,即: (2-4) 式中: ——水在 4℃时单位体积的重量,等于 1gf / cm3 或 Itf / m3≈ 10kN / m3。颗粒比重决定于土的矿物成分,它的数值一般为 ~ 。有机质为 ~ ;泥炭土为 ~ ;而含铁质较多的粘性土可达 ~ 。同一种类的士,其颗粒比重变化幅度很小。颗粒比重可在试验室内用比重瓶法测定。一般土的颗粒比重值见表 2-3 。由于颗粒变化的幅度不大,通常可按经验数值选用。土的颗粒比重参考值表 2-3 土的名称砂土粉土粘性土粉质粘土粘土颗粒比重 ~ ~ ~ ~ (二)土的重度γ单位体积土的重量称为土的重度(单位为 kN/ m3=tf / m3× 10-1 ),即: (2-5) 土的重度取决于土粒的重量, 孔隙体积的大小和孔隙中水的重量, 综合反映了土的组成和结构特征。对具有一定成分的土而言, 结构愈疏松, 孔隙体积愈大, 重度值将愈小。当土的结构不发生变化时,则重度随孔隙中含水数量的增加而增大。天然状态下土的重度变化范围较大。一般粘性土γ=18 ~ 20kN / m3 ;砂土γ=16 ~ 20kN / m3; 腐植土γ=15 ~ 17kN / m3。重度一般用“环刀法”测定, 用一个圆环刀( 刀刃向下) 放在削平的原状土样面上, 徐徐削去环刀外围的土,边削边压,使保持天然状态的土样压满环刀容积内,称得环刀内土样重量,求得它与环刀容积之比值即天然重度。(三)土的干重度γd 、饱和重度γ sat 和浮重度γ' 土的干重度γd 单位体积中固体颗粒部分的重量。称为土的干重度γd ,即: (2-6) 土的饱和重度γ