外文文獻及翻譯

1、 外文文獻及翻譯題目：土的基本物理性質(zhì)專 業(yè) 巖土與地下工程 學 生 姓 名 許楠楠 班 級 B土木097 學 號 0910501701 指 導 教 師 殷 勇 1 土的物理和工程性質(zhì) 建筑物地基是建筑物系統(tǒng)的一大組成部分(地基、基礎和上部結構)之一。在地基基礎設計中，巖土工程師和技術人員首先要選擇一個適合上部結構的地基，它應滿足兩個基本要求： (1)能承受上部建筑荷載； (2)不產(chǎn)生過大沉降及沉降差。 從技術和經(jīng)濟的角度看，地質(zhì)資料越可靠,就越可能獲得最好的地基基礎設計方案。而可靠的地質(zhì)資料取決于我們對土的工程性質(zhì)的認識。土的物理條件和工程特性是土質(zhì)學和土力學的重要基礎，掌握它將使我們獲得一

2、個安全而又穩(wěn)定地支承上部建筑的地基。 本章將引人一些基本術語和概念。巖土工程師要經(jīng)常使用這些術語來描述土的物理特性，它們包括級配曲線、不均勻系數(shù)、孔隙比、含水量、相對密度、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)和稠度指數(shù)等等。這些術語中，級配曲線、含水量、不均勻系數(shù)、孔隙比、液限和塑性指數(shù)非常重要，直接影響地基土中的應力；級配曲線和不均勻系數(shù)是粗粒土分類的依據(jù)；工程中頻繁地應用孔隙比來估算由于上部荷載引起的地基沉降；液限和塑性指數(shù)是細粒土分類系統(tǒng)的主要組成部分。上述術語和概念構成了建筑地基土工程特性最基本的內(nèi)容，在建筑地基設計中是十分重要的。1.1 土的成因(地質(zhì)背景)土體最初源于巖石，因此可以定義土

3、體是原巖(或叫母巖)經(jīng)物理和化學風化作用形成的堆積物。圖1-1簡示出由巖石演變到土體的過程。 如何區(qū)分巖石和土以及劃分它們之間的界線呢？建筑角度來看，土露于地表，可以挖掘；巖石雖可能露于地表，但不能被挖掘。從地質(zhì)背景角度來看，大部分巖石在第四紀(大約100萬年以前)形成，非常堅硬，完全膠結，內(nèi)部含有地質(zhì)不連續(xù)面，如節(jié)理、裂隙等；而土體是第四紀后形成的介質(zhì)松散、內(nèi)部有孔隙的滲透性材料。 土根據(jù)成因可分兩類：原地堆積物和異地堆積物。原地堆積物是未經(jīng)搬運的沉積物，殘積土、坡積土和有機質(zhì)土就屬于這一類型；而異地堆枳物是以多種搬運形式形成的，水搬運沉積物、洪積土、沖積土屬于這一類型。殘積土殘留在原巖上部

4、，保留了下覆巖石的結構與成分，但一些細小的顆?？赡芩冉?jīng)消失。這類土的厚度取決于下覆巖石的特性。殘積土厚度及其特征隨所處區(qū)域的不同而不同。在殘積土上建造建筑物,如果殘積土厚度小，可以把這部分土去掉，將建筑物直接建在下覆基巖上，如圖1 -2(a)所示。這種類型的土在我國隨處可見。坡積土雖稍微有點搬運距離,但還是被劃為原地堆積類型,如圖1-2(b)所示。這一類型的土堆積在斜坡上，各種粒徑都有，但絕大部分屬于粗粒,形狀不規(guī)則，有棱角，還有一些垂直裂縫，看起來很疏松0坡積物的厚度和粒度分布取決于它們所處斜坡的位置，距坡腳越遠，粒徑越粗，且厚度越小。如果在坡積土上建造建筑物，很可能會發(fā)生滑坡現(xiàn)象。建筑后的

5、不均勻沉降也是這類地基土常出現(xiàn)的嚴重問題。洪積土多出現(xiàn)在間歇性河流出口地帶，是水流作用的異地沉積土，一般在山丘和小盆地之間，形如扇形狀，由洪水攜帶而成。由于洪水在時間上的間歇性，導致洪積土在垂直方向和水平方向上粒度分布變化較大。作為一個巖土工程技術人員，應該重視洪積土的成層性，特 別要重視土中的透鏡體。透鏡體會引起建筑物地基基礎的不均勻沉降。在土體測試中，對于這一類土，現(xiàn)場工作顯然要比實驗室內(nèi)的工作更為重要，見圖1-2（c)。沖積土是一種在水的搬運、沉積作用下形成的土體，通常具有粗-細粒土交互層結構。水流量大時，攜帶粗粒沉積；流量小時，只攜帶一些細粒物沉積。沖積物沉積在大小河流出口地段,也能沉

6、積在河流兩岸階地上。在這類土上建筑，要細心檢查建筑場地的軟弱層，因為這些軟弱層會引起建筑物地基基礎的過量沉降及長期沉降，見圖1-2（d)。1.2土的組成 所有原狀沉積且末被擾動過的土稱為原狀土。無論是原狀土或是人工擾動土，在干土狀態(tài)下形成土粒-空氣干兩相土；在飽和條件下，形成土粒-水濕兩相土;在未完全飽和條件下，形成土粒-空氣-水三相土。土中的固體顆粒 土粒有大小和形狀之分。土粒的大小和粒組是土體進行分類的依據(jù)。 1.粒徑大小和粒組 按照粒徑大小，土?？梢詣澐殖刹煌牧＝M，這些粒組分別是漂石組、卵石組、礫石組、砂粒組。劃分這些粒組通常采用篩分法，按粒組劃分是粗粒土分類的基礎。每個國家的劃分標準

7、都有一些差異。 2.粒度分布 粒度分布極其重要,因為它和土體工程性質(zhì)分類密不可分,尤其是與粗粒土分類的關系更為密切。按照中國土的分類標準（GBJ14590),確定粒度分布的篩網(wǎng)孔徑變化在0.075-60mm之間。對于那些小于0.075mm的顆粒，則要用到專門的沉積方法來分析。當然，漂石和卵石都畝以在建筑現(xiàn)場直接測定。這一節(jié)，我們討論用篩分法確定粒度分布。 篩分試驗需要準備干土樣。土樣要通過幾層具有圓形或方形網(wǎng)孔的篩網(wǎng)，篩網(wǎng)孔徑最大在頂層，邊長60 mm，從上到下，篩網(wǎng)直徑變化從40 mm,20 mm, 10 mm, 5 mm，2 mm,0.5 mm,0.1 mm 減到最低一層的 0.075 m

8、m。試驗步驟如下：稱干土樣的重量，把它放到頂層篩網(wǎng)，然后搖動篩網(wǎng)，將滯留在每層篩網(wǎng)上的土粒稱重，整理結果，用百分比表示小于某一篩孔的顆粒重量，然后將此結果繪制成曲線。這一曲線是一條半對數(shù)曲線，稱為粒度分布曲線，又叫級配曲線，如圖1-3所示。為了評估用級配曲線表示的粒度分布，要用到一個重要的參數(shù)，即不均勻系數(shù)Cu。Cu 表示如下： Cu =式中：通過篩網(wǎng)，其含量小于10%的最大粒徑，稱為有效粒徑； 通過篩網(wǎng)，其含量小于60%的最大粒徑，稱為限制粒徑。 按照ISO(國際標準協(xié)會)建議，如果Cu 6,土的級配差；如果Cu6，土的級配良好。而每個國家都有它們自己的一套土的鑒別系統(tǒng)，盡管是大同小異，卻無

9、法統(tǒng)一。如在中國，某一土樣的Cu 5時，定為級配不好的土；CU10時，則該土級配良好。在缺少中間粒組的情況下，有時很難用Cu的大小來判斷土樣的級配。由此,為了更好地描述粒度分布，我們引人了另一重要參數(shù)即曲率系數(shù)；式中：通過篩網(wǎng)的土粒含量小于30%的最大粒徑。 通常，當上樣的Cu 5,3，該土定為級配不好；當土樣的Cu5且在1-3之間，則該土定為級配良好。 此外，還有一些其他粒度分布分析方法，如表格分析法等等。但所有方法都要用到篩分結果。土中的水 土中的水，可以分為重力水或地下水、毛細水、結合水和礦物層間水。 1.重力水 重力水存在于上的孔隙內(nèi)，在重力影響下穩(wěn)定地流動。重力水有一個統(tǒng)一的地下水位

10、， 地下水位以下是飽水帶，飽水帶內(nèi)存在靜水壓力。重力水對地基土有負面影響。尤論在粗粒土中還是在細粒土中，都可以存在重力水，并遵循達西定理。這將在第四章詳細討論。 2.毛細水毛細水在重力水位線之上,它取決于到水與空氣界面的張力即毛細力的作用。毛細力的大小取決于顆粒表面的張力和孔隙的直徑。毛細高度是毛細水在毛細管內(nèi)（土粒間孔隙內(nèi))上升的高度，理論上,毛細上升高度與表面張力T成正比，而與毛細管道直徑或孔隙向徑d成反比： 毛 細 上 升 高 度（毛 細 水 區(qū) 域）受 水 的 清 潔 度 的 影 響，對 于 污 染 水，毛 細 上 升 高 度要 低 許 多。依 據(jù) 太 沙 和 派 克 1967年 的 研 究 結 果，亦可表示為： 式中：-毛細上升高度，單位用mm表示，與土中最小孔隙大小有關； e-孔隙比； -有效粒徑，mm； c-常數(shù)，通常取10-20mm2(對于清潔水） 毛細上升高度還取決于粒度分布。通常，粒徑越小，毛細上升越高。當然粘粒是例外的，因為粘粒周圍充滿了結合水。巖土工程師應認識到重力水和毛細水的區(qū)別：充滿重力水的飽水帶具有各向相同的靜水壓力,而毛細水產(chǎn)生的孔隙水壓力是負值。 3.結合水在細粒土中，顆粒表面周圍有一層離子層，稱為結合水。人們已經(jīng)認識到抵抗剪切力的凝聚力很大程度上源于結合水。粘性土的可塑性包括膨脹