林业科技情报 ２０１８ Ｖｏ１．５０ Ｎｏ．１ 浅谈土的物理性质指标 吴英华 （黑龙江省林业设计研究院） ［摘要】 土是一种特殊的工程材料，通过分析土的物理性质指标，就可以确定土的重要工程性质。本文从概念入手介绍土 的物理性质及其指标，并结合实际工程中的应用，分析了粘性土和无粘性土的物理性质指标和应用属性。 ［关键词】 土的物理性质；无粘性土；粘性土；塑性指数；液性指数；颗粒级配 Ａ Ｂｒｉｅｆ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ Ｏｎ Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｗｕ Ｙｉｎｇｈｕａ （Ｆｏｒｅｓｔ Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｉｓ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｋｉｎｄ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉ１．Ｂｙ ａｎａａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ，ｔｈｅ ｉｍｐｏｒ－ ｔａｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ— ｔｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｔｔｉｒｂｕｔｅｓ ｏｆ ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｃｏｈｅｓｉｏｎｌｅｓｓ ｓｏｉｌ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ；ｃｏｈｅｓｉｏｎｌｅｓｓ ｓｏｉｌ；ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｓｏｉｌ；ｐｌａｓｔｉｃ ｉｎｄｅｘ；ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｄｅｘ；ｐａｒｔｉｃｌｅ ｇｒａｄａ— ｔｉｏｎ 土与其它建筑材料相比，具有独特性，主要特 征为碎散性、三相体系及自然变异性。土是岩石风 土而言，主要关注其密实度。 ２粘性土物理性质指标的分析 粘性土最主要的物理状态是其稠度。稠度指粘 性土的软硬程度或是土对外力引起的变形或是破坏 化的产物，是由岩石在错综复杂的自然环境中，经 历了物理、化学、生物风化作用以及剥蚀、冲积、 搬运、沉积作用等所生成的沉积物。土与其他建筑 材料相比，具有散体性、自然变异性和多样性的特 点。土是由颗粒、水及气体所组成的三相体系。三 相体系的性质，特别是固体颗粒的性质，就直接影 响到土的工程特性。但是，同一种土，密实度又决 定其强度的高低。对于细粒土来说，水的含量多时 则软，水的含量少时则硬。这就说明了，土的物理 性质不仅由三相体系的性质决定，而且土的三相比 例关系也是一个重要的影响因素。＿４ ｌ 土的物理性质及指标 的抵抗能力。从概念方面分析，土的稠度其实就是 反应土中水的形态。土从一种状态到另一种状态的 界限含水量，称为稠度界限。但是，在工程中实测 的塑限和液限只是一种近似定量的界限，并不能直 观的判定土的软硬和对粘性土进行分类，反应地基 土的承载力。塑性指数，即液限与塑限的差。塑性 指数的大小与粘粒的含量和矿物成分有关系。在工 程中，普遍是按塑性指数来划分粘性土。并且需要 一个指标能直接反应土的天然含水量和界限含水量 土的物理性质指标分为两大类：基本指标和计 算指标。基本指标包括：土的密度、土粒比重和土 的含水量；计算指标包括：表示土中孔隙的指标、 土中含水程度的指标和土的密度和容重的指标。其 中基本指标是通过室内土工试验来测定的，通常做 三个基本的物理性质试验，分别是：土的密度试 验，土粒的比重试验和土的含水量的试验。计算指 标是由基本指标通过常用公式计算得到的。土的物 理状态，对于粘性土而言，主要指土的软硬程度； 对于砂类土，则是指土的密实程度。而对于无粘性 之间的关系，即液性指数。显然，当天然含水量接 近塑限时，土坚硬，承载力高，工程地质条件好； 反之，天然含水量接近液限时，土体软弱，承载力 低，工程地质条件差。在实际工程中，根据液性指 数（Ｉ。．）的大小，把粘性土分为以下几种状态０ 在实际工程中，粘性土主要关心液性指数和孑Ｌ 隙比。液性指数是利用室内试验来确定土的含水 率，液限、塑限，根据经验公式得出；同样孑Ｌ隙比 也是利用土工试验确定的土的重度和比重，根据土 的三相物理性质指标的换算公式得到。利用这两个 ２０１８ Ｖｏ１．５０ Ｎｏ．１ 林业科技情报 参数，查找地方经验的地基承载力特征值的表格， 得出地基承载力特征值。 表１ 粘性土状态分类… 比贯人阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力和贯入时孔隙 水压力，进而绘制各种贯人曲线，根据曲线的线型 特征结合地区经验和相邻钻孔资料计算各土层试验 数据的平均值，再根据静力触探的资料，利用地区 经验，可进行力学分层，估算土的密实度、地基承 载力、单桩承载力和进行液化判别等；重型圆锥动 力触探主要适用于砾砂、中密以下的碎石土、极软 岩，根据贯入击数和地区经验，评定土的密实度， 地基承载力、和单桩承载力；标准贯入度锤击数应 用的较为广泛，可以用于砂土、粉土及一般粘性土 ３ 无粘性土物理性质指标的分析 无粘性土主要指碎石类土和砂土，在这类土中 标准贯人试验成果可以直接标注在工程地质剖面图 上，分层统计平均值时，剔除异常值，根据贯入击 数划分砂土的密实度。 ４结束语 由于土作为一种建筑工程材料的独特性，与其 它材料的关注点也不相同。所以土的物理性质及其 指标更需要我们深人研究。本文从概念切人，并结 合实际工程中的广泛应用的指标，简要分析了土的 缺少粘性矿物，不具有可塑性，多数呈单粒结构。 其物理性质主要取决于土的颗粒粒径及颗粒级配。 无粘性土主要是用土的密实度来反映这类土的工程 性质。土呈密实状态时，承载力高，工程地质条件 好，更适宜做天然地基。对于无粘性土来说，颗粒 级配是一个重要的指标，只用天然状态下的孔隙比 无法准确的反应土的颗粒级配情况，所以引入相对 密实度Ｄｒ的概念来评价，比天然孔隙比更能全面 的反应无粘性土的密实度。 Ｄｒ： ｅｍ“物理性质及其指标性能。这样就进一步说明土的物 理性质指标的重要和在实际工程中的应用，即其对 地基承载力和单桩承载力的评定。 参考文献 二！ 一ｅｍｉｎ ［１］岩土工程勘察规范［Ｓ］．ＧＢ ５００２１— ２ｏ０１．２００９． ｅ 一土在最松散状态时的孔隙比； ｅｍｉｎ一土在最密实状态时的孔隙比； 一…［２］土工试验方法标准［ｓ］．ＧＢ／Ｔ ５０１２３— １９９９．１９９９． 土在天然状态时的孔隙比。 但是，在实际工程中，很难测定ｅ 和ｅ ｉ ， 试验结果都有很大的出入，而且最困难的是现场取 ［３］土力学地基基础（第５版）［Ｍ］．清华大学 出版社，２０１３． ［４］工程地质手册（第四版）［Ｍ］．中国建筑工 业出版社出版社，２００７． 样，一般的工程条件都很难完全保持土的天然结 构，得出准确的相对密度所非常困难，所以工程 ［５］粘粒含量与土的物理力学指标的相关性分析 ［Ｊ］．勘察科学技术，２００４． ［６］砂土主要物理力学指标关系分析［Ｊ］．中国 科技信息，２０１７（１９）． ［７］粘性土物理力学指标的变异性及相互关系 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２００１（０１）． ［８］初探粘性土试验物理力学指标的合理性［Ｊ］． 黑龙江科技信息，２０１１（０７）． 中没有普遍的使用。在工程实践中，利用一些原位 测试方法来确定无粘性土的密实度。常用的原位测 试方法有：静力触探试验、圆锥动力触探试验、标 准贯入试验、波速测试等方法。以下简单介绍前三 种测试方法。 表２ 砂类土密实度的判别… 标准贯入锤击数Ｎ Ｎ≤１Ｏ 密实度 松散 稍密 ［９］高饱和度土的物理力学指标相关性分析［Ｊ］． 山西建筑，２００８（３５）． １０＜Ｎ≤１５ １５＜Ｎ≤３０ Ｎ＞３０ 中密 密实 ［１Ｏ］区域性粘土物理力学指标的相关性分析 ［Ｊ］．勘察科学技术，２００４． 来稿日期：２０１７—１２—０１ 静力触探试验主要试用于砂土、含少量碎石的 土、一般粘性土、软土、粉土，根据工程需要测定