建筑施工技術(shù)課件-土的分類(lèi)及性質(zhì)

建筑施工技術(shù)第一章：土方工程學(xué)習(xí)要點(diǎn)

土方工程是建筑工程施工中主要單位工程之一，任何一項(xiàng)建筑工程施工都是從土方工程開(kāi)始的。主要內(nèi)容：土的分類(lèi)及工程性質(zhì)、土方量計(jì)算、填土壓實(shí)方法、深基坑施工、土方機(jī)械化施工及土方工程質(zhì)量驗(yàn)收；學(xué)習(xí)重點(diǎn)：土方工程量計(jì)算、填土壓實(shí)的質(zhì)量檢查；學(xué)習(xí)難點(diǎn)：深基坑邊坡穩(wěn)定及支護(hù)結(jié)構(gòu)。單元一建筑裝飾工程圖紙識(shí)讀學(xué)習(xí)要求:了解土的分類(lèi)及其工程性質(zhì)；掌握基坑(槽)、場(chǎng)地平整土石方工程量的計(jì)算方法；了解土壁塌方和發(fā)生流砂現(xiàn)象的原因及防止方法；熟悉常用土方施工機(jī)械的特點(diǎn)、性能、適用范圍及提高生產(chǎn)率的方法；掌握回填土施工方法及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；掌握人工降低地下水位方法及輕型井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)。根據(jù)土方工程的施工內(nèi)容與方法不同，土方工程分類(lèi)有以下幾種：場(chǎng)地平整將天然地面改造成設(shè)計(jì)要求的平面?；樱ú郏╅_(kāi)挖基坑（槽）開(kāi)挖指開(kāi)挖寬度在3m以?xún)?nèi)，長(zhǎng)寬比不小于3的基槽或長(zhǎng)寬比小于3、底面積在20m2以?xún)?nèi)的基坑進(jìn)行的土方開(kāi)挖工程?；樱ú郏┗靥罨A(chǔ)完成后，應(yīng)分層回填，且保證回填土具有一定的壓實(shí)密度，以避免建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。一土的分類(lèi)及性質(zhì)1.1土方工程分類(lèi)

工程量大，施工工期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高；施工條件復(fù)雜，又多為露天作業(yè)，受地區(qū)氣候條件、地質(zhì)和水文條件的影響很大，難以確定的因素較多；受場(chǎng)地限制，土方的開(kāi)挖與土方的留置、存放都受到施工場(chǎng)地限制。1.2土方工程特點(diǎn)

土的種類(lèi)繁多，其分類(lèi)方法也很多，如按土的開(kāi)挖難易程度、沉積年代、按顆粒級(jí)配、按密實(shí)度、按液性指數(shù)分類(lèi)等。在建筑工程施工中，按土的開(kāi)挖難易程度將土分為八類(lèi)：松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石等八類(lèi)。土的工程分類(lèi)與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法見(jiàn)表1.1所示。

1.3土的分類(lèi)與鑒別

表1.1土的工程分類(lèi)與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法土的分類(lèi)土的名稱(chēng)可松性系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法KSKs‘一類(lèi)土(松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用鍬、鋤頭挖掘二類(lèi)土(普通土)亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土1.14～1.281.02～1.05用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類(lèi)土(堅(jiān)土)軟及中等密實(shí)粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實(shí)的填筑土1.24～1.301.04～1.07要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍四類(lèi)土(砂礫堅(jiān)土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實(shí)的黃土，天然級(jí)配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整個(gè)用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘土的分類(lèi)土的名稱(chēng)可松性系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法KSKs‘五類(lèi)土(軟石)硬質(zhì)粘土，中等密實(shí)的頁(yè)巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石炭巖1.30～1.451.10～1.20用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類(lèi)土(次堅(jiān)石)泥巖，砂巖，礫巖，堅(jiān)實(shí)的頁(yè)巖，泥灰?guī)r，密實(shí)的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖，片麻巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開(kāi)挖,部分用風(fēng)鎬七類(lèi)土(堅(jiān)石)大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開(kāi)挖八類(lèi)土(特堅(jiān)硬石))安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅(jiān)實(shí)的細(xì)?；◢弾r、閃長(zhǎng)巖、石英巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、玢巖1.45～1.501.20～1.30用爆破方法開(kāi)挖按顆粒大小分類(lèi)，把土分為6大類(lèi)：

根據(jù)界限粒徑200，20，2，0.075，0.005mm把土粒分為6大類(lèi)。分類(lèi)粒徑（mm）漂石、塊石＞200卵石、碎石200～20圓礫、角礫粗20～10中10～5細(xì)5～2砂粒粗2～0.5中0.5～0.25細(xì)0.25～0.1級(jí)細(xì)0.1～0.075粉粒粗0.075～0.01細(xì)0.01～0.005粘粒＜0.005按地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范分類(lèi)，把土分為6大類(lèi)：巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。按液限指數(shù)分類(lèi)界限含水量是指土從一種狀態(tài)過(guò)渡到另外一種狀態(tài)的含水量。隨著含水量的變化土體呈不同的狀態(tài)。液態(tài)與塑態(tài)之間分界的含水量為液限；塑態(tài)與半固態(tài)之間分界的含水量為塑限；半固態(tài)與固態(tài)之間分界的含水量為縮限。

塑性指數(shù)為土的液限與塑限的差值。土粒越細(xì)，粘粒含量越多，其比表面積也越大，與水作用和進(jìn)行交換的機(jī)會(huì)越多，塑性指數(shù)也越大。液性指數(shù)為土的含水量與塑限之差除以塑性指數(shù)，液性指數(shù)反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度，液性指數(shù)越大土體越軟。人工填土可分為素填土、雜填土、沖填土和壓實(shí)填土四類(lèi)。2、土的基本性質(zhì)2.1土的組成土一般由土顆粒（固相）、水（液相）和空氣（氣相）三部分組成，這三部分之間的比例關(guān)系隨著周?chē)鷹l件的變化而變化，這些指標(biāo)是最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)，進(jìn)行土的工程分類(lèi)具有重要意義。一般用三相圖表示：

（1）孔隙體積。（2）總質(zhì)量（3）總體積（4）飽和度2.2、土的天然含水量土的天然含水量是指土中水的質(zhì)量與土的固體顆粒之間的質(zhì)量比，以百分?jǐn)?shù)表示。

mw——土中水的質(zhì)量；

ms——土中固體顆粒的質(zhì)量土的含水量測(cè)定方法：

把土樣稱(chēng)量后放入烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干（100－105°C），直至重量不在減少為止，稱(chēng)量。第一次稱(chēng)量為含水狀態(tài)土的質(zhì)量，第二次稱(chēng)量為烘干后土的質(zhì)量ms，利用公式可計(jì)算出土的天然含水量。如何測(cè)定土的含水量？

土的含水量表示土的干濕程度。土的含水量：5%以?xún)?nèi)，干土；

5－30%以?xún)?nèi)，潮濕土；大于30%，濕土。各類(lèi)土的最佳含水量如下：最佳含水量是指在一定功能的壓實(shí)（或擊實(shí)、或夯實(shí)）作用下，能使填土達(dá)到最大干密度（干容量）時(shí)相應(yīng)的含水率。砂土為8%－12%；粉土為9%－15%；粉質(zhì)粘土為12%－15%；粘土為19%－23%。

工程意義：含水量對(duì)于挖土的難易，施工時(shí)邊坡穩(wěn)定及回填土的夯實(shí)質(zhì)量都有影響。

例：測(cè)定土的含水量時(shí)，用環(huán)刀法取樣，如圖1-1所示。土樣取出后，放在天平上稱(chēng)量質(zhì)量300g，然后放入烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后質(zhì)量為250g，已知環(huán)刀自重50g，求土的天然含水量。解：土中固體顆粒的質(zhì)量ms=250-50=200g

土中水的質(zhì)量mw=300-250=50g

土的天然含水量：土環(huán)刀圖1-1環(huán)刀法采集土樣示意圖

2.3、土的天然密度和干密度土的天然密度

天然密度是指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用ρ表示，即氣水土圖1-2mmgvm——土體的質(zhì)量；V——土的天然體積。土的密度一般用環(huán)刀法測(cè)定，用一個(gè)體積已知的環(huán)刀切入土樣中，上下端用刀削平，稱(chēng)出質(zhì)量，減去環(huán)刀的質(zhì)量，與環(huán)刀的體積相比，即得到土的天然密度。如何測(cè)定土的密度？

干密度:

土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值，用下式表示：

式中：ρd——土的干密度，kg/m3；mS——固體顆粒質(zhì)量，kg；V——土的體積，m3。

在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實(shí)。土的密實(shí)程度主要通過(guò)檢驗(yàn)填方土的干密度和含水量來(lái)控制。

(1.3)浮密度:土的浮密度是土單位體積中土粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差.也被稱(chēng)為土的有效密度，用下式表示：飽和密度：飽和密度是土的孔隙完全被水充滿(mǎn)時(shí)的密度。

2.4土的可松性系數(shù)

土的可松性：天然土經(jīng)開(kāi)挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動(dòng)夯實(shí)，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)稱(chēng)為土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)表示，即式中：KS、KS′——土的最初、最終可松性系數(shù)；

V1

——土在天然狀態(tài)下的體積，m3；V2

——土挖出后在松散狀態(tài)下的體積，m3；V3

——土經(jīng)壓(夯)實(shí)后的體積，m3。(1.4)(1.5)土的最初可松性系數(shù)KS是計(jì)算開(kāi)挖工程量、車(chē)輛裝運(yùn)土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù)；土的最終可松性系數(shù)是計(jì)算土方調(diào)配、回填所需挖土工程量的主要參數(shù)，各類(lèi)土的可松性系數(shù)見(jiàn)表1.1所示。【例1.1】已知某基坑體積V=581.3m3，土的KS=1.20，KS’=1.10。挖出土用裝載量為4m3/每車(chē)的汽車(chē)運(yùn)走，求所需車(chē)次?！纠?.2】某工程需回填土的體積為120m3，所取土的KS=1.20，KS’=1.03。求所取土的工程量?！纠?.3】計(jì)算開(kāi)挖800m3的基坑，需運(yùn)走的土方量？回填一個(gè)200m3的基坑，需挖方的土方量是多少？KS=1.30，KS’=1.15【例1.4】某工程基槽土方體積為1300m3,槽內(nèi)的基內(nèi)的基礎(chǔ)體積為500m3，基礎(chǔ)施工完成后，用原來(lái)的土進(jìn)行夯填，根據(jù)施工組織的要求，應(yīng)將多余的土方全部事先運(yùn)走，試確定回填土的預(yù)留量和棄土量？已知ks=1.35,

ks′=1.15?；靥钔恋念A(yù)留量：[（1300－500）/1.15]

×1.35＝939m3回填土的棄土量：1300×1.35－939＝816m3

【例1.5】已知基坑體積2000m3，基礎(chǔ)體積1200m3，土的最初可松性系數(shù)1.14，最后可松性系1.05,問(wèn)應(yīng)預(yù)留多少回填土（自然狀態(tài)下）？預(yù)留夯實(shí)土：2000-1200=800m3；預(yù)留原土：800/1.05=762m3；外運(yùn)原土：2000-762=1238m3；外運(yùn)松土：1238×1.14=1412m3。【例1.6】例1.5某地下室挖基坑，基坑長(zhǎng)為30m，寬為15m，深為2m，該土的ks＝1.30，挖出的土方全部外運(yùn)，采用斗容量為2.5m3的翻斗車(chē)運(yùn)輸，每天運(yùn)4次，計(jì)劃4天運(yùn)完，問(wèn)需幾臺(tái)翻斗車(chē)？例1.7

已知某高層建筑物開(kāi)挖基坑的體積為2200m3，其中部分土方需填一個(gè)900m3的水塘，余土全部運(yùn)走，如土的ks＝1.30，ks′＝1.15，每輛車(chē)裝4m3土方，試問(wèn)余土運(yùn)輸所需車(chē)次？n

=

[（2200-900/1.15）×1.30]/4＝461車(chē)

2.5土的孔隙比和孔隙率

孔隙比和孔隙率反映了土的密實(shí)程度?？紫侗群涂紫堵试叫⊥猎矫軐?shí)?？紫侗萫是土的空隙體積VV與固體體積Vs的比值，用下式表示：孔隙率n是土的空隙體積VV與總體積V的比值，用百分率表示：2.6土的滲透性水力梯度：指實(shí)際液體流動(dòng)的總水頭沿程下降的坡度。I=Δh/L土的滲透性：指土體被水透過(guò)的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)k表示。滲透系數(shù)：表示單位時(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類(lèi)井點(diǎn)的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)見(jiàn)表1.2所示。LΔh單位時(shí)間內(nèi)水穿透土體的速度（V=KI）

土的種類(lèi)滲透系數(shù)(m/d)土的種類(lèi)滲透系數(shù)(m/d)亞粘土、粘土＜0.1含粘土的中砂、純細(xì)砂20～25亞粘土0.1～0.5含粘土的細(xì)砂、純中砂35～50含亞粘土的粉砂0.5～10純粗砂50～75純粉砂1.5～5.0粗砂夾卵石50～100含粘土的細(xì)砂10～15卵石100～200表1.2土的滲透系數(shù)參考表

流砂與管涌

流砂：在向上的滲流力作用下，粒間有效應(yīng)力為零時(shí)，顆粒群發(fā)生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為流砂，或流土現(xiàn)象。