密实度

五、砂土的密实度1.砂土密实度的工程意义砂土的密实度对其工程性质具有重要的影响。密实的砂土具有较高的强度和较低的压缩性，是良好的建筑物地基；但松散的砂土，尤其是饱和的松散砂土，不仅强度低，且水稳定性很差，容易产生流砂、液化等工程事故。对砂土评价的主要问题是正确地划分其密实度。2.砂土的相对密实度砂土的密实程度并不完全取决于孔隙比，而在很大程度上还取决于土的级配情况。粒径级配不同的砂土即使具有相同的孔隙比，但由于颗粒大小不同，颗粒排列不同，所处的密实状态也会不同。为了同时考虑孔隙比和级配的影响，引入砂土相对密实度的概念。当砂土处于最密实状态时，其孔隙比称为最小孔隙比；而砂土处于最疏松状态时的孔隙比则称为最大孔隙比。有关试验标准中规定了一定的方法测定砂土的最小孔隙比和最大孔隙比，然后可按下式计算砂土的相对密实度：（1-14）从上式可以看出，当砂土的天然孔隙比接近于最小孔隙比时，相对密实度Dr接近于1，表明砂土接近于最密实的状态；而当天然孔隙比接近于最大孔隙比时则表明砂土处于最松散的状态，其相对密实度接近于0。根据砂土的相对密实度可以按表1-4将砂土划分为密实、中密、和松散三种密实度。表1-4砂土密实度划分标准密实度密实中密松散相对密度1.0～0.670.67～0.330.33～0第3.0.6条砂类土应根据其中的细粒含量及类别、粗粒组的级配，按表3.0.6分类。砂类土的分类表3.0.6密实度的评价方法有三种：1、室内测试孔隙比确定相对密实度的方法2、利用标准贯入试验等原位测试方法3、野外观测方法标准贯入试验(SPT)是动力触探的一种，它利用一定的锤击动能（锤重63.5±0.5kg，落距76±2cm），将一定规格的对开管式的贯入器(对开管外径51±1mm、内径35±1mm，长度＞457mm；下端接长度76±1mm、刃角18－20℃、刃口端部厚1.6mm的管靴；上端接一内外径与对开管相同的钻杆接头，长152mm)打入钻孔孔底的士中，根据打入土中的贯阻抗，判别土层的工程性质。贯入阻抗用贯入器贯入土中30cm的锤击数N表示，N也称为标贯击数。该实验的的应用主要有评定砂土的相对密度、评定地基土承载力、估算单桩承载力等。以下提供前两方面的经验数据。一、评定砂土的相对密度Dr和密实程度图片：标准贯入器照片密实程度DrN国外国内国际南京水科所江苏水利厅原水利电力部冶金勘察规范粉砂细砂中砂极松疏松0-0.20-4104131010松4-10稍密稍密0.2-0.3310-1510-30413-2310-2610-15中密中密0.33-0.6715-3015-30密实密实0.67-1.030-5030-50无232630极密5050注：表内N值为绳索吊打的资料(非自动落锤方式)。表1-4砂土密实度划分标准密实度密实中密松散相对密度1.0～0.670.67～0.330.33～0二、确定地基承载力《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）规定用N值确定砂土与粘性土的承载力标准值。N值与砂土承载力标准值fk(kPa)关系N10153050中、粗砂粉、细砂180140250180340250500340N值与粘性土承载力标准值fk(kPa)关系N357911131517192123fk105145190235280325370430515600680碎石土密实度野外鉴别方法密实度骨架颗粒含量和排列可挖性可钻性密实骨架颗粒含量大于总重的70％，呈交错排列，大部分接触锹、镐挖掘困难，用撬棍方能松动；井壁一般较稳定钻进极困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈；孔壁较稳定中密骨架颗粒含量等于总重的60％－70％，呈交错排列，大部分接触锹、镐可挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出大颗粒处，能保持颗粒凹面形状钻进较困难；冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌现象稍密骨架颗粒含量小于总重的60％，排列混乱，大部分不接触锹可以挖掘，井壁易坍塌；从井壁取出大颗粒后，填充物砂土立即塌落钻进较容易，冲击钻探时，钻杆稍有跳动；孔壁易坍塌室内测试孔隙比确定相对密实度的方法相对密实度：最大孔隙比emax与天然孔隙比e之差和最大孔隙比emax与最小孔隙比emin之差的比值，以Dr表示。即：最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符号emin表示；用振击法测定。最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用符号emax表示；用松砂器法测定。根据Dr值可把砂土的密实度状态划分为下列三种：1≥Dr0.67密实的0.67≥Dr0.33中密的0.33≥Dr0松散的相对密实度试验适用于透水性良好的无粘性土，如纯砂、纯砾等。一般情况很难保证砂土的原状结构，因此很难测得天然孔隙比e，工程中常用标准贯入击数N确定砂土的密实度。无粘性土一般指碎石土和砂土。碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土。碎石土根据粒组含量及形状按下表分类。土的名称颗粒形状颗粒级配漂石块石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于200mm的颗粒超过全重50%卵石碎石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于20mm的颗粒超过全重50%圆砾角砾圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于2mm的颗粒超过全重50%砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。砂土按粒组含量分类如下表。土的名称颗粒级配砾砂粒径大于2mm的颗粒占全重25-50%粗砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全重50%中砂粒径大于0.25mm的颗粒超过全重50%细砂粒径大于0.75mm的颗粒超过全重85%粉砂粒径大于0.75mm的颗粒超过全重50%3．1．4填土密实度达不到要求1．现象回填土经碾压或夯实后，达不到设计要求的密实度，将使填土场地、地基在荷载下变形量增大，承载力和稳定性降低，或导致不均匀下沉。2。原因分析(1)(1)填方土料不符合要求，采用了碎块草皮、有机质含量大于8％的土及淤泥、淤泥质土和杂填土作填料。(2)土的含水率过大或过小，因而达不到最优含水率下的密实度要求。‘(3)填土厚度过大或压(夯)实遍数不够，或机械碾压行驶速度太快。(4)碾压或夯实机具能量不够，达不到影响深度要求，使密实度降低。3．预防措施(1)选择符合填土要求的土料回填。(2)填土的密实度应根据工程性质来确定，一般用土的压实系数换算为干密度来控制。无设计要求时，压实系数λc可参考表3-4使用。压实系数λct土的控制干密度/土的最大干密度填方质量控制值(压实系数)表3-4项次填方类型填方部位压实系数(λc)1砖石承重结构及框架结构(简支结构与排架结构)在地基主要受力层范围以内在地基主要受力层范围以下≥0.95(0.94)≥0.902轻型建筑或厂区管网在地基主要受力层范围以内在地基主要受力层范围以下≥0.90≥0.853室内地坪有整体面层时的填土垫层无整体面层时的填土垫层≥0.90≥0.854厂区道路面层整体面层的垫层≥0.95≥0.905一般场地无建筑区≥0.85土的最大干密度是当最优含水量时，通过标准的击实试验取得的。为使回填土在压后达到最大密实度，应使回填土的含水量接近最优含水量，偏差不大于±2。各种土的优含水量和最大干密度的参考值见表3—5。在回填土时，应严格控制土的含水量，加施工前的检验。含水量大于最优含水量范围时，应采用翻松、晾晒、风干方法降低含水量；或采取换土回填，或均匀掺入干土，或采用其他吸水材料等来降低含水量；含水量过低，应洒水湿润。(3)对有密实度要求的填方，应按所选用的土料、压实机械性能，通过试验确定含量控制范围、每层铺土厚度、压(夯)实遍数、机械行驶速度(振动碾压为2km/h手足碾为3km／h)，严格进行水平分层回填、压(夯)实，使达到设计规定的质量要求。(4)加强对土料、含水量、施工操作和回填土干密度的现场检验，按规定取样，严格每道工序的质量控制。土的最优含水量和最大干密度参考表表3—5土的种类最优含水量(％)(重量最大干密度(t/m3)土的种类最优含水量(％)(重量最大干密度(t/m3)比)比)砂土粉土8～1216～221．80～1．881．61～1．80粉质粘土粘土12～1519～231．85～1．951．58～1．704．治理方法(1)土料不合要求时应挖出换土回填或掺入石灰、碎石等压(夯)实加固。(2)对由于含水量过大，达不到密实度要求的土层，可采取翻松、晾晒、风干或均匀掺入干土及其他吸水材料，重新压(夯)实。(3)当含水量小时，应预先洒水润湿。当碾压机具能量过小时，可采取增加压实遍数，或使用大功率压实机械碾压等措施。第四章土的简易鉴别、分类和描述第一节简易鉴别方法第4.1.1条土的简易鉴别方法适用于本标准第2.0.6条中的各类土，其中特殊土的分类定名还应该遵照本标准第3.0.15条的规定。第4.1.2条本方法用目测法代替筛分析法，以确定土颗粒组成及其特征；用干强度、手捻、搓条、韧性和摇震反应等定性方法，代替用仪器测定土的塑性。第4.1.3条土中有机质应按本标准第2.0.5条的规定鉴别。第4.1.4条确定土粒粒组含量时可将研散的风干试样摊成一薄层，凭目测估计土中巨、粗、细粒组所占的比例。再按第三章中的有关规定确定其为巨粒土、粗粒土（砾类土或砂类土）或细粒土。第4.1.5条干强度试验时应将一小块土捏成土团，风干后用手指捏碎、掰断及捻碎。根据用力的大小区分为：一、很难或用力才能捏碎或掰断者为干强度高；二、稍用力即可捏碎或掰断者为干强度中等；三、易于捏碎和捻成粉末者为干强度低。注：当土中含碳酸盐、氧化铁等成分时会使土的干强度增大，其干强度宜再用湿土作手捻试验，予以校核。第4.1.6条手捻试验时应将稍湿或硬塑的小土块在手中揉捏，然后用拇指和食指将土捻成片状，根据手感和土片光滑度可区分为：一、手感滑腻，无砂，捻面光滑者为塑性高；二、稍有滑腻感，有砂粒，捻面稍有光泽者为塑性中等；三、稍有粘性，砂感强，捻面粗糙者为塑性低。第4.1.7条搓条试验时应将含水量略大于塑限的湿土块在手中揉捏均匀，再在手掌上搓成土条，根据土条不断裂而能达到的最小直径可区分为：一、能搓成直径小于1mm土条者为塑性高；二、能搓成直径为1～3mm土条而不断者为塑性中等；三、搓成直径大于3mm的上条即断裂者为塑性低。第4.1.8条韧性试验时应将含水量略大于塑限的土块在手中揉捏均匀,然后在手掌中搓成直径为3mm的土条，再揉成土团，根据再次搓条的可能性，可区分为：一、能揉成土团，再搓成条，捏而不碎者为韧性高；二、可再揉成团，捏而不易碎者为韧性中等；三、勉强或不能再揉成团，稍捏或不捏即碎者，为韧性低。第4.1.9条摇震反应试验时应将软塑至流动的小土块捏成土球，放在手掌上反复摇晃，并以另一手掌振击此手掌，土中自由水将渗出，球面呈现光泽；用二手指捏土球，放松后水又被吸入，光泽消失。根据上述渗水和吸水反应快慢，可区分为：一、立即渗水及吸水者为反应快；二、渗水及吸水中等者为反应中等；三、渗水吸水慢及不渗不吸者为反应慢或无反应。