土的物理性质指标及其换算[精]
- 格式:ppt
- 大小:698.50 KB
- 文档页数:28
土的物理性质及计算说明土是一种自然界广泛存在的物质,具有许多独特的物理性质。
本文将介绍土的物理性质及其计算说明。
1.颜色:土的颜色是由其中的有机物、氧化物和矿物质组成决定的。
常见的土壤颜色有黑色、褐色、红色、黄色等。
颜色反映了土壤的有机质含量、氧化还原状态、矿物质成分等。
2.质地:土壤的质地是指土壤中各种粒子的相对含量和颗粒大小。
根据国际土壤分类系统,土壤的颗粒大小可分为粉砂、细砂、中砂、粗砂、细砾石、粗砾石和卵石等七个级别。
质地直接影响土壤的通透性、持水能力和肥力等。
3.密度:土壤的密度是指土壤体积单位质量,也可理解为空气和水以外的土壤物质所占的体积。
计算土壤密度需要先称量一定体积的土样,然后根据质量和体积计算得出密度。
4.孔隙度:土壤中颗粒间的空隙被称为孔隙。
孔隙度是指土壤中孔隙容积与总体积之比。
孔隙度反映了土壤的通气性、水分保持能力等。
常见的孔隙度有总孔隙度、实际体积和饱和孔隙度等。
5.含水量:土壤中含水量是指土壤含有的水分与土壤质量的比值。
常见的表示方式有体积含水量和重量含水量。
体积含水量是指一定体积土壤中所含水分的体积占比,重量含水量是指一定质量土壤中所含水分的质量占比。
6.存水量:土壤的存水量是指土壤在一定条件下能储存的水分量。
计算土壤存水量需要考虑土壤的质地、孔隙度等因素。
常见的计算方法包括黏性土法、重测土法和定容法等。
7.渗透性:土壤的渗透性是指水分在土壤中传导的能力。
计算土壤的渗透性可以使用定浸方法,即在一定条件下,测定在单位时间内通过一定土壤层的水分量。
8.多孔介质传热:土壤是典型的多孔介质,能够通过孔隙传导、对流和辐射等方式进行热传导。
计算土壤的传热性质需要考虑土壤的热导率、比热容等参数。
9.弹性模量:土壤的弹性模量是指土壤在受到外力作用下对形变进行恢复的能力。
计算土壤的弹性模量需要进行应力-应变试验,并通过斯托克斯公式进行计算。
10.力学性质:土壤的力学性质是指土壤的抗剪强度、压缩性和承载力等。
1∙1 土的物理性质指标计算1」」土的基本物理性质指标计算与换算1.1 土的物理性质指标计算1.1.1 土的基本物理性质指标计算与换算土由固体颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)三部分组成,这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化,三者相互之间的不同比例.反映出土的不同物理状态.如干燥.稍湿或很湿、密实、稍密或松殺。
这些指标是最基本的物理性质指标,对于评价土的物理力学和工程性质,进行土的工程分类具有很重要的意义。
为了研究土的物理性质)就要掌握土的三个组成部分之间的比例关系。
表达这三部分之间关系的指标,称为土的物理性质指标。
土的三相物质是混合分布的■为研究阐述和计算方便.一般用图所示三相图表示,把土的固体颗粒、水、空气各自划分开来。
气体的质量比其他两部分质但小很多,一般忽略不计。
ffll-1 土的三相給成示藏图l-±Ktt; 2—水;3—空气注 E —土的总质■ (IH a m i÷ Ww);m.—土的固体.5IeLM质Ib 叫—土中水的质ILw. ------ 土中代体的ft*, Λt ft≡≡0∣V——土的总体积(V= V B t V w÷ V i);v∙—土中固体L的体积;V W—土中水所占的体釈,V a——土中空气所占的体积(V.—土中空熬的体衩(V^V e4 v w>.-S土的质量密度和重力密度土的质■密度和•力密度1. 土的质最麼度单位体积土的质量称为土的质最密度.简称土的密度■用符号F 表示,其基本表达 式为;式中∙V——土的总体积;Tn --- 土的总质量O土的密度亦可用以下換算公式计算<fP β Pd(I + S)九 τ S r e或P =I - e •"式中Pd —土的干密度(√m 3);W ---- 土的含水屋(%〉;e ---- 土的孔ffiC 比;儿——土的相对密度,S —土的饱和庚;"—蒸憎水的密度,一瑕取^ = It∕m 3C土的密度一般由试验方法(环Zi 法)直接测定.即根据特制环刀所取的土重除以环刀 的容积即得。
土的物理性质指标换算公式土壤的物理性质是指土壤固有的一些属性,这些属性可以通过一些指标来进行测量和描述。
常用的土壤物理性质指标包括土壤的颗粒组成、容重、孔隙度、水分保持能力等。
下面我们将分别介绍这些指标的换算公式。
1.颗粒组成:土壤的颗粒组成可以用不同粒径的粒子百分含量来衡量,常用的粒子粒径有砂粒(粒径 > 0.05mm)、粉粒(粒径为0.05-0.002mm)、黏粒(粒径 < 0.002mm)。
颗粒组成可以通过湿筛分析法来测定,其中不同粒径的颗粒质量除以总质量即可得到百分含量。
2.容重:土壤的容重是指单位体积土壤的质量,可以通过测量土壤的体积和质量来计算。
常用的换算公式为:容重 = 土壤的质量 / 土壤的体积。
容重的单位一般为g/cm³或kg/m³。
3.孔隙度:孔隙度是指单位体积土壤中孔隙空间的比例,可以用来衡量土壤的通气和排水性能。
孔隙度可以通过测量土壤的容重和颗粒密度来计算。
常用的换算公式为:孔隙度=(1-容重/颗粒密度)×100%。
孔隙度的单位为%。
4.饱和水分量:饱和水分量是指土壤中完全饱和状态下所含有的水分量,可以通过浸水法来测定。
常用的换算公式为:饱和水分量=(饱和土壤质量-干土质量)/干土质量×100%。
饱和水分量的单位为%。
5.田间持水量:田间持水量是指土壤在田间条件下能够保持的有效水分量,可以通过田间试验来测定。
一种常用的换算公式为:田间持水量=(采样湿土重-干土重)/采样湿土重×100%。
田间持水量的单位为%。
6.毛管持水力:毛管持水力是指土壤中毛细管作用下能够保持的有效水分量,可以通过压汞法或毛细管法来测定。
换算公式可以根据不同的实验方法而有所不同。
以上是常见的几个土壤物理性质指标的换算公式。
需要注意的是,不同的指标可能需要使用不同的实验方法和测量仪器,具体的换算公式也会有所差异。
因此,在进行土壤物理性质指标的测量和换算时,需要根据具体的实验方法和仪器来选择相应的公式。
土的物理状态指标土的物理指标1.4.1土的三相比例指标因为土是三相体系,不能用一个单一的指标来说明三相间量的比例关系,需要若干个指标来反映土中固体颗粒、水和空气之间的量关系。
在土力学中,通常用三相草图来表示土的三相组成图1-10为了确定土的三相比例指标,需要通过试验室测定土的重力密度、含水量和土粒比重,有关实验方法参见《土工试验规程》,这里不予讲述。
得到这三个基本指标图1-10土的三相草图后,其它指标就可通过三相草图的关系得到。
(1)土的重度(g)土的重度定义为土单位体积的重量,单位为(kN/m3)。
其定义式为:(2)土粒比重(d s)土粒比重定义为土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比,其定义式为:土粒的比重给出的是矿物组合体的密度,由于土中矿物成分相对比较稳定,故土的比重一般变化不大或土的稠度。
1、无粘性土(粗粒土)的密实程度无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系,呈密实状态时,强度较大,可作为良好的天然地基;呈松散状态时,则是不良地基。
对于同一种无粘性土,当其孔隙比小于某一限度时,处于密实状态,随着孔隙比的增大,则处于中密、稍密直到松散状态。
无粘性土的这种特性,是因为它所具有的单粒结构决定的。
以下介绍与无粘性土的最大和最小孔隙比、相对密实度等有关的密实度指标。
无粘性土的最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比,用符号e min表示;其最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比,用符号e max表示。
e min一般采用“振击法”测定;e max一般用“松砂器法”测定。
对于不同的无粘性土,其e min与e max的测定值也是不同的,e max与e min之差(即孔隙比可能变化的范围)也是不一样的。
一般土粒粒径较均匀的无粘性土,其e max与e min之差较小;对不均匀的无粘性土,则其差值较大。
无粘性土的天然孔隙比e如果接近e max(或e min),则该无粘性土处于天然疏松(或密实)状态,这可用无粘性土的相对密实度进行评价。