2011年造價工程師《土建》復習資料：土的工程性質
發布時間：2012-07-25 共1頁
四、土的工程性質
土是連續、堅固的巖石在風化作用下形成的大小懸殊的顆粒，在原地殘留或經過不同的搬運方式，在各種自然環境中形成的堆積物。土是由顆粒（固相）、水溶液（液相）和氣（氣相）所組成的三相體系。組成土的固體顆粒礦物有原生礦物、不溶于水的次生礦物、可溶鹽類、易分解的礦物以及有機質。各種土的顆粒大小和礦物成分差別很大，土的三相問的數量比例也不盡相同，而且土粒與其孔隙水溶液及環境水之間又有復雜的物理化學作用。
1．土的孔隙比和含水量
土的孔隙比是土中孔隙體積與土粒體積之比，反映天然土層的密實程度，一般孔隙比小于0.6的是密實的低壓縮性土，大于1.0的土是疏松的高壓縮性土。天然土層的含水量變化范圍很大，一般干的粗砂土，其值接近于0，而飽和砂土可達35％；堅硬的黏性土含水量為20％～30％，而飽和狀態的軟黏性土（如淤泥）可達60％以上。一般而言，土的含水量增大時，其強度就降低。土的飽和度是土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比，飽和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr80％是飽水狀態。
碎石土和砂土為無黏性土，緊密狀態是判定其工程性質的重要指標。顆粒小于粉砂的是黏性土，黏性土的工程性質受含水量的影響特別大。當含水量很小時，黏性土比較堅硬，處于固體狀態，具有較大的力學強度。隨著土中含水量的增大，土逐漸變軟，并在外力作用下可任意改變形狀，即土處于可塑狀態。若再繼續增大土的含水量，土變得愈來愈軟弱，甚至不能保持一定的形狀，呈現流塑或流動狀態。黏性土這種因含水量變化而表現出的各種不同物理狀態，稱為土的稠度。黏性土能在一定的含水量范圍內呈現出可塑性，這是黏性土區別于砂土和碎石土的一大特性，據此特點，黏性土也可稱為塑性土。土的可塑性是指土在外力作用下可以形成任意形狀而不裂縫，且當外力解除后仍可保持既得形狀的性能。隨著含水量的變化，黏性土由一種稠度狀態轉變為另一種狀態，對應于轉變點的含水量稱為界限含水量，也稱為稠度界限，是黏性土的重要特性指標，對黏性土的工程性質評價及分類等有重要意義。黏性土的界限含水量，有縮限、塑限和液限。半固態黏性土隨水分蒸發體積逐漸縮小，直到體積不再縮小時的界限含水量叫縮限，體積不再隨水分蒸發而縮小的狀態為固態。半固態黏性土隨含水量增加轉到可塑狀態的界限含水量叫塑限，也稱塑性下限。由可塑狀態轉到流塑、流動狀態的界限含水量叫液限。液限和塑限的差值稱為塑性指數，它表示黏性土處在可塑狀態的含水量變化范圍。塑性指數愈大，可塑性就愈強。黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數之比，稱為液限指數。液限指數愈大，土質愈軟。
2．土的力學性質
土的力學性質主要是壓縮性和抗剪強度。土的壓縮性是土在壓力作用下體積縮小的特性。在荷載作用下，透水性大的飽和無黏性土，其壓縮過程在短時間內就可以結束。然而，黏性土的透水性低，其壓縮穩定所需的時間要比砂土長得多，其固結變形往往需要幾年甚至幾十年。在土的自重或外荷載作用下，土體中某一個曲面上產生的剪應力值達到了土對剪切破壞的極限抗力時，土體就會沿著該曲面發生相對滑移而失穩。土對剪切破壞的極限抗力稱為土的抗剪強度。
