一級建筑師考試《建筑結構》土中的固體顆粒


土中的固體顆粒;
1.土顆粒的礦物成分
土的物質組成、礦物成分、土粒大小及形狀是決定土工程性質的重要因素。成土礦物可分成兩大類。一類是巖石經物理風化生成的顆粒,也稱原生礦物。另一類礦物是原生礦物經化學和生物化學風化生成的新礦物,也稱次生礦物。
2.土的粒組
將土中各種不同粒徑的顆粒按適當的尺寸劃分為若干個組別,每一個組別的顆粒稱為土的一個粒組。用以對土粒進行粒組劃分的分界尺寸稱為土的界限粒徑。下表是一種常用的粒組劃分方法。
注:公路系統(tǒng)黏粒的界限尺寸為0.002mm。
需要指出的是,黏粒并非一定是黏土礦物顆粒,也并非所有小于0.005mm的顆粒都是黏土礦物,黏土礦物的粒徑可達0.02mm,而非黏土礦物的粒徑則可小至0.001mm。但由于絕大多數粒徑小于0.005mm的顆粒已具有了某些近似膠體的性質,所以我們稱其為黏粒。
3.土的顆粒級配
以土中各粒組顆粒的相對含量(占顆粒總質量的百分數)表示的土中顆粒大小及組成情況稱為土的顆粒級配。
累積曲線法是一種最常用的顆粒分析試驗結果表示方法,其橫坐標表示粒徑(因為土粒粒徑相差數百、數千倍以上,小顆粒土的含量又對土的性質影響較大,所以橫坐標用粒徑的對數值表示);縱坐標則用小于(或大于)某粒徑顆粒的累積百分含量來表示。如果曲線陡峻,表示土粒大小均勻,級配不好;反之則表示土粒不均勻但級配良好。
工程上常用土粒的不均勻系數來定量判斷土的級配好壞。不均勻系數Cu可表示如下:
式中,d60稱為限定粒徑,當土的顆粒級配曲線上小于某粒徑的土料相對累積含量為60%時,該粒徑即為d60;d10稱為有效粒徑,當土的顆粒級配曲線上小于某粒徑的土粒相對累積含量為10%時,該粒徑即為d10。工程上一般稱Cu<5的土為均粒土,屬級配不良土;Cu>10的為級配良好的土;Cu=5~10的為級配一般的土。
工程中也有以兩個指標來判斷土級配的情況,例如水電部《土工試驗規(guī)程》(5DS 01-79)規(guī)定,對于純凈的砂、礫,當Cu≥5,且Cc=1~3時,它是級配良好的,不能同時滿足上述條件時,其級配是不好的。其中Cc稱為土的曲率系數,可表示為:
式中,d30為土的顆粒級配曲線上小于某粒徑的土粒相對累積含量為30%時的粒徑。
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