土方工程是建筑工程施工中主要分部工程之一,在场地平整、基础施工以及排水、降水和土壁支撑等施工中都要涉及。
一、土方工程的施工特点
土方工程的工程量大,施工工期长,劳动强度大。应尽量采用机械化施工。
土方施工条件复杂,多为露天作业,受气候、水文、地质的影响较大,地上、地下难以确定的因素较多。因此,在土方工程施工前,必须做好施工组织设计,选择好施工方法和机械设备,制订合理的调配方案,实行科学管理,以确保工程质量,取得良好的经济收益。
二、土的基本性质
(一) 土的组成
土由颗粒、水和空气三部分组成,日常所见到的土有干燥的、潮湿的、密实的或松散的,它们之所以呈现出不同的物理状态,都是由于颗粒、水和空气三部分所占比例不同,而这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化。
土的三相物质是混合分布的,为研究阐述方便,一般用三相图 (见图1-1) 表示。
(二)土的物理性质
1.土的天然含水量。土的干湿程度用天然含水量 ω表示,即在天然条件下,土中水的质量与颗粒质量之比的百分率,即
式中:
mw ———土中水的质量 (kg);
ms ———土中固体颗粒的质量 (kg)。
图1-1 土的三相图
m —土的总质量 (m =m s +m w )(kg)
m s —土中颗粒的质量 (kg)
m w —土中水的质量 (kg)
V —土的总体积 (V =V a +V w +V s )(m3 )
V a — 土中空气体积 (m3 )
V s —土中颗粒体积 (m3 )
V w —土中水的体积 (m3 )
V v —土中孔隙体积 (V v =V a +V w )(m3 )
2.土的天然密度和干密度。土在天然状态下单位体积的质量,叫土的天然密度,用ρ表示,即
式中:
m ———土的总质量 (kg);
V ———土的总体积 (m3 )。
土的干密度是土的固体颗粒质量与土的总体积的比值,用ρd表示,即
3.土的孔隙比和孔隙率。土的孔隙比e 是孔隙的体积与颗粒体积的比值,即
土的孔隙率n 是孔隙的体积与总体积的比值,用百分率表示:
(三) 土的工程性质
1.土的可松性与可松性系数。土体经过挖掘后,组织被破坏,体积增加,即便夯实后也不能完全恢复的性质,称为土的可松性。用可松性系数表示,即
式中:
K s ,K′s ———士的最初,最后可松性系数;
V 1 ———土在天然状态下的体积 (m3 );
V 2 ———土在挖出后松散状态下的体积 (m3 );
V 3 ———土经压 (夯) 实后的体积 (m3 )。
可松性系数对于土方的调配及运输都有影响。各类土的可松性系数见表1-1 。
2.土的渗透系数。土的渗透系数指单位时间内水穿透土体的能力,用 m/d (米/天) 表示。由于土的渗透系数不同,将土分为透水性土 (如砂土) 和不透水性土 (如粘土)。施工中降水和排水的速度将受其影响。一般土的渗透系数见表1-1 。
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