建筑施工手册第四版土方与基坑工程土方工程.docx
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建筑施工手册第四版土方与基坑工程土方工程
6土方与基坑工程
6-1土方工程
6-1-1土的基本性质
土的基本性质与工程施工有关，在施工之前应详细了解，避免造成工程事故。
6-1-1-1土的基本物理性质指标
土的基本物理性质指标见表6-1。
土的基本物理性质指标表6-1
指标名称
符号
单位
物理意义
表达式
附注
密度
ρ
t/m3
单位体积土的质量，又称质量密度
由试验方法（一般用环刀法）直接测定
重度
γ
kN/m3
单位体积土所受的重力，又称重力密度
由试验方法测定后计算求得
相对密度
ds
土粒单位体积的质量与4℃时蒸馏水的密度之比
由试验方法（用比重瓶法）测定
干密度
ρd
t/m3
土的单位体积内颗粒的重量
由试验方法测定后计算求得
干重度
γd
kN/m3
土的单位体积内颗粒的重力
由试验方法直接测定
含水量
w
%
土中水的质量与颗粒质量之比
由试验方法（烘干法）测定
饱和密度
ρsat
t/m3
土中孔隙完全被水充满时土的密度
由计算求得
饱和重度
γsat
kN/m3
土中孔隙完全被水充满时土的重度
由计算求得
有效重度
γ'
kN/m3
在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度，又称浮重度
由计算求得
孔隙比
e
土中孔隙体积与土粒体积之比
由计算求得
孔隙率
n
%
土中孔隙体积与土的体积之比
由计算求得
饱和度
Sr
%
土中水的体积与孔隙体积之比
由计算求得
注：
表中：
W——土的总重力（量）；Ws——土的固体颗粒的重力（量）；ρw——蒸馏水的密度，一般取ρw=1t/m3；γw——水的重度，近似取γw=10kN/m3；g——重力加速度，取g=10m/s2，其余符号意义见表6-1。
6-1-1-2粘性土、砂土的性质指标
粘性土、砂土的性质指标见表6-2、表6-3。
粘性土的可塑性指标表6-2
指标名称
符号
单位
物理意义
表达式
附注
塑限
wP
%
土由固态变到塑性状态时的分界含水量
由试验直接测定（通常用“搓条法”进行测定）
液限
wL
%
土由塑性状态变到流动状态时的分界含水量
由试验直接测定（通常由锥式液限仪来测定）
塑性指数
IP
液限与塑限之差
IP＝wL-wP
由计算求得。
是进行粘土分类的重要指标
液性指标
IL
土的天然含水量与塑限之差对塑性指数之比
由计算求得。
是判别粘性土软硬程度的指标
含水比
a
土的天然含水量与液限的比值
a＝w/wL
由计算求得
注：
塑限现场简易测定方法：
在土中逐渐加水，至能用手在毛玻璃上搓成土条，当土条搓到直径3mm时，恰好断裂，此时土条的含水量，即为塑限。
砂土的密实度指标表6-3
指标名称
符号
单位
物理意义
试验方法
取土要求
最大干密度
ρdmax
t/m3
土在最紧密状态下的干质量
击实法
扰动土
最小干密度
ρdmin
t/m3
土在最松散状态下的干质量
注入法、量筒法
扰动土
6-1-1-3土的力学性质指标
1．压缩系数
土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：
（6-1）
式中1000——单位换算系数；
a——土的压缩系数（MPa-1）；
p1、p2——固结压力（kPa）：
e1、e2——相对应于p1、p2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p1为100kPa，p2为200kPa，相应的压缩系数值以a1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：
（1）当a1-2＜0.1MPa-1时，为低压缩性土；
（2）当0.1≤a1-2＜0.5MPa-1时，为中压缩性土；
（3）当a1-2≥0.5MPa-1时，为高压缩性土。
2．压缩模量
工程上也常用室内试验求压缩模量Es作为土的压缩性指标。
压缩模量按下式计算：
（6-2）
式中Es——土的压缩模量（MPa）；
e0——土的天然（自重压力下）孔隙比；
a——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa-1）。
用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表6-4规定。
地基土按Es值划分压缩性等级的规定表6-4
室内压缩模量Es（MPa）
压缩等级
＜2
特高压缩性
2~4
高压缩性
4.1~7.5
中高压缩性
7.6~11
中压缩性
11.1~15
中低压缩性
＞15
低压缩性
3．抗剪强度
土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。
它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。
（1）抗剪强度计算
土的抗剪强度一般按下式计算：
τf＝σ·tgφ＋c（6-3）
式中τf——土的抗剪强度（kPa）；
σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；
φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；
c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。
（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法
同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。
图6-1抗剪强度与法向应力的关系曲线
（a）粘性土；（b）砂土
4．土的力学性质指标的经验参考数据（表6-5、表6-6）
粘性土力学性质指标的经验数据表6-5
土类
孔隙比
e
液性指数
IL
含水量
w
（%）
液限
wL
（%）
塑性指数
IP
承载力
f
（MPa）
压缩模量
Es
（MPa）
粘聚力
c
（kPa）
内摩擦角
φ
（°）
一般粘性土
0.55~1.0
0~1.0
15~30
25~45
5~20
100~450
4~15
10~50
15~22
新近代粘性土
0.7~1.2
0.25~1.2
24~36
30~45
6~18
80~140
2~7.5
10~20
7~15
淤泥或淤泥质土
沿海
1~2.0
＞1.0
36~70
30~65
10~25
4~10
10~50
5~15
4~10
内陆
5~11
20~50
山区
3~8
10~60
红粘土
1.0~1.9
0~0.4
30~50
50~90
＞17
10~32
50~160
30~80
5~10
土的力学指标经验数据范围参考值表6-6
土类
孔隙比
e
天然含水量
w
（%）
塑限含水量
wP
（%）
重度
γ
（kN/m3）
粘聚力
c
（kPa）
内摩擦角
φ
（°）
变形模量
E0
（MPa）
砂土
粗砂
0.4~0.5
15~18
20.5
0
42
46
0.5~0.6
19~22
19.5
0
40
40
0.6~0.7
23~25
19.0
0
38
33
中砂
0.4~0.5
15~18
20.5
0
40
46
0.5~0.6
19~22
19.5
0
38
40
0.6~0.7
23~25
19.0
0
35
33
细砂
0.4~0.5
15~18
20.5
0
38
37
0.5~0.6
19~22
19.5
0
36
28
0.6~0.7
23~25
19.0
0
32
24
粉砂
0.4~0.5
15~18
20.5
5
36
14
0.5~0.6
19~22
19.5
3
34
12
0.6~0.7
23~25
19.0
2
28
10
粘性土
粉土
0.4~0.5
15~18
＜9.4
21.0
6
30
18
0.5~0.6
19~22
20.0
5
28
14
0.6~0.7
23~25
19.5
2
27
11
0.4~0.5
15~18
9.5~12.4
21.0
7
25
23
0.5~0.6
19~22
20.0
5
24
16
0.6~0.7
23~25
19.5
3
23
13
粘质粘土
0.4~0.5
15~18
12.5~15.4
21.0
25
24
45
0.5~0.6
19~22
20.0
15
23
21
0.7~0.8
26~29
19.0
5
21
12
0.5~0.6
19~22
15.5~18.4
20.0
35
22
39
0.7~0.8
26~29
19.0
10
20
15
0.9~1.0
35~40
18.0
5
18
8
0.6~0.7
23~25
18.5~22.4
19.5
40
20
33
0.7~0.8
26~29
19.0
25
19
19
0.9~1.0
35~40
18.0
10
17
9
粘土
0.7~0.8
26~29
22.5~26.4
19.0
60
18
28
0.9~1.1
35~40
17.5
25
16
11
0.8~0.9
30~34
26.5~30.4
18.5
65
16
24
0.9~1.1
35~40
17.5
35
16
14
6-1-2土的基本分类
6-1-2-1岩石
岩石按坚硬程度分类见表6-7；按岩体完整程度划分见表6-8。
岩石坚硬程度的定性划分表6-7
类别
饱和单轴抗压强
度标准值frk（MPa）
定性鉴定
代表性岩石
硬质岩
坚硬岩
frk＞60
锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；
基本无吸水反应
未风化~微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、硅质砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等
较硬岩
60≥frk＞30
锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；有轻微吸水反应
1．微风化的坚硬岩；
2．未风化~微风化的大理岩、板岩、石灰岩、钙质砂岩等
软质岩
较软岩
30≥frk＞15
锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；
指甲可刻出印痕
1．中风化的坚硬岩和较硬岩；
2．未风化~微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩等
软岩
15≥frk＞5
锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；
浸水后，可捏成团
1．强风化的坚硬岩和较硬岩；
2．中风化的较软岩；
3．未风化~微风化的泥质砂岩、泥岩等
极软岩
frk≤<5
锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；
浸水后，可捏成团
1．风化的软岩；
2．全风化的各种岩石；
3．各种半成岩
岩体完整程度的划分表6-8
类别
完整性指数
结构面组数
控制性结构面平均间距（m）
代表性结构类型
完整
＞0.75
1~2
＞1.0
整状结构
较完整
升级会员 