理论教育 工程地质(第3版):黏性土性状

工程地质(第3版):黏性土性状

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:决定黏性土工程性状的主要因素是它的软硬程度。界限含水量是黏性土的重要特性指标。图7.12黏性土的物理状态与含水量的关系我国一般用锥式液限仪法来测定土的液限。此外,黏性土还有遇水膨胀、失水收缩的特性以及遇水崩解的特性。土的触变性是指黏性土受到扰动作用导致结构破坏、强度部分丧失;当扰动停止后又因静置使其强度逐渐恢复的性质。

工程地质(第3版):黏性土性状

决定黏性土工程性状的主要因素是它的软硬程度。其评价指标有含水量、液性指数和塑性指数、遇水作用的活动性指数、压缩模量Es、地基土极限承载力fk和强度特性。

1)界限含水量

黏性土的物理状态因其颗粒很细,与水作用很强烈,内部结构与无黏性土差别很大,因此工程性质也与无黏性土差别很大。影响黏性土性质的主要因素包括:黏性土的含水量、黏性土中所含矿物的胶体活动性、黏性土遇水膨胀和失水收缩的程度、黏性土的耐崩解特性以及黏性土压实的最优含水量等。黏性土的主要特性指标包括黏性土的界限含水量(包括液限wL、塑限wp和缩限ws)、塑性指数Ip、液性指数IL、活动性指数A以及最优含水量wcp等。

随着含水量的变化,黏性土由一种稠度状态转变为另一种稠度状态,相应于转变点的含水量称为界限含水量。界限含水量是黏性土的重要特性指标。

如图7.12所示:土由可塑状态转到流塑、流动状态的界限含水量称为液限wL(也称塑性上限或流限);土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限wp(也称塑性下限);土由半固体状态不断蒸发水分,则体积逐渐缩小,直到体积不再缩小时土的界限含水量称为缩限ws,它们都以百分数表示。

图7.12 黏性土的物理状态与含水量的关系

我国一般用锥式液限仪法来测定土的液限。而塑限的测定在以前一般采用手工滚搓法测定,由于该方法采用手工操作,受人为因素影响较大,试验结果不稳定。后来在锥式液限仪法基础上推出了联合测定法,该方法可同时测定土的液限和塑限。

塑性指数Ip是指液限和塑限的差值,用不带百分数符号的数值表示,即:

塑性指数表示土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大,土处于可塑状态的含水量范围也愈大,可塑性就愈强。

黏性土是指塑性指数Ip大于10的土。根据塑性指数可细分为粉质黏土(10<Ip≤17)和黏土(Ip>17)。粉土是指粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%,且塑性指数小于或等于10的土。

液性指数IL是指黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比,即:

从式中可见,可以利用液性指数IL来表征黏性土所处的软硬状态(划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑5种),其划分标准见表7.9。可见液性指数IL值愈大,土质愈软;IL值愈小,土质愈硬。

表7.9 黏性土的状态

2)活动性指数(www.daowen.com)

由于实际中可能有两种土的塑性指数相接近,但性质却有很大的差异的情况,只根据塑性指数可能很难区别。

土的活动性指数A是衡量黏土矿物胶体活动性的指标。它等于塑性指数Ip与黏粒(粒径<2mm的颗粒)的质量分数的比值,即:

式中 m——粒径小于0.002mm的颗粒的质量分数。

表7.10为不同黏土矿物的活动性指数A的近似值。

黏性土的活动性指数值反映了土中黏粒部分主要矿物成分的单位(每1%)黏粒含量所具有的胶体活动性大小,和土中黏粒部分高活动性矿物所占的比例。

在实际工程中,按活动性指数A的大小,可把黏性土划分为:A≤0.75,不活动性黏性土;0.75<A≤1.25,正常黏性土;A>1.25,活动性黏性土。

此外,黏性土还有遇水膨胀、失水收缩的特性以及遇水崩解的特性。黏性土的膨胀、收缩和崩解特性除可能使建筑物地基产生不均匀胀缩变形外,对建筑基坑、路堤、路堑及新开挖的河道岸边等工程边坡的稳定性,都有极重要的影响。

表7.10 黏土矿物的活动性指数A

3)灵敏度与触变性

软黏性土灵敏度Sr是指原状黏性土试样无侧限抗压强度qu与含水量不变时该土的重塑试样无侧限抗压强度q′u之比,即Sr=qu/q′u。4<Sr为高灵敏度的土,2<Sr≤4为中灵敏度土,1<Sr≤2为低灵敏度土。

土的触变性是指黏性土受到扰动作用导致结构破坏、强度部分丧失;当扰动停止后又因静置使其强度逐渐恢复的性质。

4)压缩模量Es

黏性土Es越大,土的压缩性越小。低压缩性土,Es>15MPa;中压缩性土,4MPa<Es≤15MPa;高压缩性土,Es≤4MPa。

5)地基土极限承载力fk

地基土极限承载力是指地基土单位面积上所能稳定承受的最大荷载,以kPa计。地基土在规范规定的一定允许变形下的地基承载力值称为特征值fak,单位kPa。黏性土的土性越好,黏性土的极限承载力越高,地基土的压缩性越小。

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