下载文档原格式
土的三相比例指标换算公式
土壤的三相比例指标换算公式如下：
1.砂粉砂界限计算公式：
C_1=D_25/D_15
其中，C_1表示砂粉砂界限，D_25表示土壤颗粒通过穿透50%所需的筛孔尺寸，D_15表示土壤颗粒通过穿透15%所需的筛孔尺寸。
C_1的数值越大，表示土壤中砂的含量越高，粘性较小，渗透性较好。
2.粉砂粉土界限计算公式：
C_2=D_50/D_25
其中，C_2表示粉砂粉土界限，D_50表示土壤颗粒通过穿透50%所需的筛孔尺寸。
C_2的数值越大，表示土壤中粉砂的含量越高，颗粒较小，保水性较好。
3.粉砂砂界限计算公式：
C_3=D_75/D_25
其中，C_3表示粉砂砂界限，D_75表示土壤颗粒通过穿透75%所需的筛孔尺寸。
C_3的数值越大，表示土壤中粉砂颗粒的含量越高，保水性较差。
这些公式是根据土壤颗粒分布特征的测定结果得出的，通过测定土壤样本中不同粒径颗粒的含量百分比，可以计算出不同比例指标。
这些指标可以用来估计土壤的性质和用途，并且对于农田的土壤改良、水土保持等工作也有参考价值。
要注意的是，三相比例指标换算公式只是一种近似计算方法，实际土壤中的颗粒分布情况受到多种因素的影响，如土壤类型、风化程度、物理结构等，因此在实际应用中应结合实地调查和分析，综合考虑其他土壤性质指标，来评估土壤的综合特性和潜力。
土的三相比例指标1. 简介土的三相比例指标是土壤学中用于描述土壤组成的一个重要参数。
它通过对土壤中固体颗粒的比例进行分析，揭示了土壤中不同颗粒所占比重的大小，从而为土地利用和农业生产提供了重要依据。
2. 土壤组成土壤是由固体颗粒、液体和气体组成的复杂体系。
其中，固体颗粒主要包括矿物质、有机质和微生物等。
2.1 矿物质矿物质是构成土壤固体颗粒的主要成分之一。
它们来源于岩石的风化、侵蚀和沉积作用，在长时间内逐渐形成了各种类型的矿物质。
常见的矿物质有石英、长石、云母等。
2.2 有机质有机质是指植物和动物残体经过分解后形成的具有碳氮化合物特征的有机物。
它在土壤中起着保持水分、改善结构和提供养分等重要作用。
有机质的含量对土壤肥力和植物生长具有重要影响。
2.3 微生物微生物是土壤中的重要组成部分，包括细菌、真菌、放线菌等。
它们通过分解有机质、固定氮气和解除土壤中的污染物等作用，对土壤质量和生态系统稳定性起着重要作用。
3. 土的三相土的三相指的是固体相、液相和气相。
它们是构成土壤体系的重要组成部分，对土壤的水分保持和气体交换起着关键作用。
3.1 固体相固体相是指土壤中固定在颗粒表面或孔隙中的固体物质。
它主要由矿物质和有机质组成。
固体相的比例可以反映土壤的结构性质，如颗粒大小、孔隙度等。
3.2 液相液相是指土壤中填充在颗粒间隙中以及吸附在颗粒表面上的水分。
液相含量直接影响着土壤的水分状况和植物生长状况。
液相的比例可以通过测定土壤含水量来进行评估。
3.3 气相气相是指土壤中填充在颗粒间隙中的气体，主要是空气。
气相含量对土壤通气性和植物根系呼吸有重要影响。
气相的比例可以通过测定土壤孔隙度来进行评估。
4. 土的三相比例指标土的三相比例指标是用于描述土壤中固体相、液相和气相之间比例关系的参数。
常见的指标有固体相含量、液相含量和气相含量等。
4.1 固体相含量固体相含量是指土壤中固体颗粒所占总体积的百分比。
它反映了土壤的结构性质和颗粒组成。
土的三相组成比例指标换算公式
土壤的三相组成是指土壤中固体相、液相和气相的比例。
土壤三相组成比例可以通过下面的公式进行换算。
1.含水量（W）：表示土壤中液相（水分）的比例。
可以通过测量土壤中的水重（Ww）和土壤干重（Ws）来计算。
W=(Ww/Ws)*100%
2.含气量（G）：表示土壤中气相（空气）的比例。
可以通过测量土壤中的气孔体积（Va）和总体积（Vt）来计算。
G=(Va/Vt)*100%
3.含固量（S）：表示土壤中固体相（颗粒）的比例。
可以通过测量土壤中固体的重量（Ws）和总体积（Vt）来计算。
S=(Ws/Vt)*100%
注意：计算含水量、含气量和含固量的前提是需要进行相应的测量。
测量方法有很多种，如干燥法、重量法、孔隙度法等。
土壤三相组成比例的换算公式可以用于研究土壤的理化性质和水分保持能力等。
不同的土壤三相组成比例会对土壤的性质和功能产生不同的影响。
例如，土壤中含水量较高时，土壤的肥力可能较高，但土壤的侵蚀和渗透性能也会受到影响；土壤中含气量较高时，土壤的通气性和氧气供应能力可能较好，但对水分的保持能力较差；土壤中含固量较高时，土壤的结构和稳定性可能较好，但导水性较差。
因此，了解土壤的三相组成比例对于科学合理地管理土壤、提高土壤质量和发挥土壤功能具有重要的意义。
土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。
在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。
土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。
图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。
一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。
1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat dγλγ=-3(/)m g cm V ρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。
对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。
2． 土粒密度是干土料的质量与基体积之比，由下式表示：3(/)s s sm g cm V ρ= （1－9） 3． 土的含水量是土中水的质量与固体（土粒）的质量之比，由下式表示：100%w sm w m =⨯ （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。
土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。
二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。
土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。
在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。
土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。
图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。
一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。
1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat d γλγ=-3(/)mg cm Vρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。
对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。
2． 土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示：3(/)ss sm g cm V ρ=（1－9）3． 土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示：100%wsm w m =⨯ （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。
土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。
二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。
土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。
在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。
土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。
图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。
一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。
1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat d γλγ=-3(/)mg cm Vρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。
对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。
2． 土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示：3(/)ss sm g cm V ρ=（1－9）3． 土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示：100%wsm w m =⨯ （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。
土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。
二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。
土的三项比例指标土的三项比例指标是指土壤质地比例、土壤养分比例和土壤微生物比例这三个指标。
这三项比例对土壤的肥力和植物生长起着非常重要的作用。
下面我将为大家详细介绍这三个指标的含义、作用以及调节方法。
首先，土壤质地比例是指土壤中各种颗粒的比例，主要包括沙土、粉砂土、壤土和黏土等。
这些颗粒的比例直接影响土壤的通气性、保水性和保肥性。
沙土比例高的土壤通气性较好，但保水和保肥能力较弱；黏土比例高的土壤保水性能较好，但通气性差。
因此，通过合理调节不同颗粒的比例，可以使土壤既保水又透气，为植物提供良好的生长环境。
其次，土壤养分比例是指土壤中各种养分元素的含量比例，如氮、磷、钾、微量元素等。
这些养分元素是植物正常生长所必需的，它们的比例直接影响着植物的生长和发育。
例如，氮元素是植物生长所需的主要营养元素，但若氮、磷、钾的比例不合理，会导致植物生长不良、发育迟缓等问题。
因此，合理调节土壤中各种养分元素的比例，是提高土壤肥力和植物产量的关键。
最后，土壤微生物比例是指土壤中各种微生物的数量比例，包括细菌、真菌、放线菌等。
这些微生物在土壤中起着分解有机物、提供养分和抵抗有害生物的重要作用。
合理调节土壤微生物比例，可以促进有机物的分解和养分循环，提高土壤肥力和植物的健康生长。
此外，适量增加有益微生物的数量，还能减少土壤病虫害的发生，降低农药使用量，对环境保护和农业可持续发展具有积极意义。
为了调节土壤的三项比例，我们可以采取一些有效的措施。
首先，可以通过添加有机物质来改善土壤质地比例，例如施用腐熟的有机肥、绿肥，或者通过调节水分管理等方式来提高土壤的保水性能。
其次，可以通过施肥的方式来调节土壤养分比例，根据土壤检测结果为植物提供适宜的养分元素。
最后，可以通过增加有益微生物的数量，如施用土壤益生菌、有机肥料等，来促进土壤微生物比例的平衡。
综上所述，土壤质地比例、土壤养分比例和土壤微生物比例是影响土壤肥力和植物生长的重要因素。
第四节土的三相比例指标
以上三节介绍了土的组成和结构，特别是土颗粒的粒度和矿物成分，是从本质方面了解土的工程性质的根据。
但是，为了对土的基本物理性质有所了解，还需要对土的三相：土粒（固相）、土中水（液相）和土中气体（气相）的组过情况进行数量上的研究。
在不同成分和结构的土中，土的三相之间具有不同的比例。
土的三相组成的重量和体积之间的比例关系，表现出土的重量性质（轻、重情况）、含水性（含水程度）和孔隙性（密实程度）等基本物理性质各不相同，并随着各种条件的变化而改变。
例如对同一成分和结构的土，地下水位的升高或降低，都将改变土中水的含量经过压实，其孔隙体积将减小。
这些情况都可以通过相应指标的具体数字反映出来。
表示土的三相比例关系的指标，称为土的三相比例指标，亦即土的基本物理性质指标包括土的颗粒比重、重度。
含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率等。
一、指标的定义
为了便于说明和计算，用图2-20所示的土的三相组成示意图来表示各部分之间的数量关系，图中符号的意义如下：
Ws——土粒重量；
Ww——土中水重量；
W——土的总重童；W＝Ws＋Ww
Vs——土粒体积；
Vw——土中水体积；rwV=Ww
（∵rw=1gf/cm3≈1kN/m3）
Va一土中气体积；
VV一土中孔隙体积；VV= Vw+ Va
V一土的总体积，V= Vs+ Vw+ Va
（一）土的颗粒比重G
土粒重量与同体积的4℃时水的重量之比，称为颗粒比重，它在数值上为单位体积土粒的重量，即：
(2-4)
式中：——水在4℃时单位体积的重量，等于1gf／cm3或Itf／m3≈10kN／m3。
颗粒比重决定于土的矿物成分，它的数值一般为2.65~2.75。
有机质为2.4~2.5；泥炭土为1.5～1.8；而含铁质较多的粘性土可达2.8～3.0。
同一种类的士，其颗粒比重变化幅度很小。
颗粒比重可在试验室内用比重瓶法测定。
一般土的颗粒比重值见表2-3。
由于颗粒变化的幅度不大，通常可按经验数值选用。
土的颗粒比重参考值表2-3
（二）土的重度γ
单位体积土的重量称为土的重度（单位为kN／m3=tf／m3×10－1），即：
(2-5)
土的重度取决于土粒的重量，孔隙体积的大小和孔隙中水的重量，综合反映了土的组成和结构特征。
对具有一定成分的土而言，结构愈疏松，孔隙体积愈大，重度值将愈小。
当土的结构不发生变化时，则重度随孔隙中含水数量的增加而增大。
天然状态下土的重度变化范围较大。
一般粘性土γ=18～20kN／m3；砂土γ=16～20kN／m3；腐植土γ=15～17kN／m3。
重度一般用“环刀法”测定，用一个圆环刀（刀刃向下）放在削平的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀容积内，称得环刀内土样重量，求得它与环刀容积之比值即天然重度。
（三）土的干重度γd、饱和重度γsat和浮重度γ'
土的干重度γd
单位体积中固体颗粒部分的重量。
称为土的干重度γd，即：
(2-6)
土的饱和重度γsat
在工程上常把干重度作为评定土体紧密程度的标准，以控制填土工程的施工质量。
土孔隙中充满水时的单位体积重量。
称为土的饱和重度γsat即：
(2-7)
土的浮重度γ'
在地下水位以下，单位土体积中土粒的重量扣除浮力后，即为单位土体积中土粒的有效重量，称为土的浮重度或水下重度γ'，即：
(2-8)
（四）土的含水量W
土中水的重量与上粒重量之比，称为土的含水量，以百分数计，即：
(2-9)
含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标。
天然土层的含水量变化范围很大，它与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。
一般干的粗砂土，其值接近于零，而饱和砂土，可达35％；坚硬的粘性土的含水量为20％～30％，而饱和状态的软粘性（如淤泥），则可达60％或更大。
一般说来，同一类土，当其含水量增大时，则其强度就降低。
土的含水量一般用“烘干法”测定。
先称小块原状土样的湿土重，然后置于烘箱内维持100～105℃烘至恒重，再称干土重，湿、干土重之差与干土重的比值，就是土的含水量。
（五）土的饱和度S土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，称为土的饱和度，以百分率计，即：
(2-10)
饱和度值愈大，表明土孔隙中充水愈多。
孔隙完全为水充满时，Sr=100％，土处于饱和状态；孔隙中全是气体，没有水分，Sr =0％，土处于干燥状态（这种状态自然界实际很少）。
工程实际中，按饱和度常将土划分为如下三种含水状态：
Sr<50% 稍湿的
Sr＝50％～80％很湿的
Sr>80% 饱水的
应指出，粘性土因主要含结合水，由于结合水膜厚度的变化将使土体积发生膨胀、收，改变土中孔隙的体积，即孔隙体积可因含水量而变化，所以，对粘性土通常不按饱和，而按稠度指标——液性指数人评述其含水状态（参见26节）。
对于粉土，由于毛细作用引起的假塑性，按液性指数评价状态已失去意义，根据对全国各地粉土资料的综合分析，《岩土工程勘察规范》确定按含水量评述粉土的含水（湿度）
（六）土的孔隙比e和孔隙率n
土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，即： (2-11)
孔隙比用小数表示。
它是一个重要的物理性指标，可以用来评价天然土层的密实程度。
一般e＜0.6的土是密实的低压缩性土，e＞1.0的土是疏松的高压缩性土。
土的孔隙率是土中孔隙所占体积与总体积之比，以百分数表示。
孔隙率和孔隙比都说明上中孔隙体积的相对数值。
孔隙率且直接说明土中孔隙体积占土体积的百分比值，概念非常清楚，但不便于工程应用，因地基土层在荷载作用下产生压缩变形时，孔隙体积（Vv）和土体总体积（V）都将变小，显然，孔隙率不能反映孔隙体积在荷载作用前后的变化情况。
而一般情况下，土粒体积（Vs），则可看作不变值，故孔隙比就能反映土体积变化前后孔隙体积的变化情况。
因此，工程计算中常用孔隙比这一指标。
自然界上的孔隙率与孔隙比的数值取决于土的结构状态，故为表征土结构特征的重要指标。
数值愈大，土中孔隙体积愈大，土结构愈疏松；反之，结构愈密实。
由于土松密程度差别极大，土的孔隙比变化范围也大，可由0.2到4.0，相应孔隙率由20％到80％，但常见值孔隙比为0.5～1.2，相应孔隙率为33％～66％。
并如上所述，无粘性土虽孔隙较大，但因数量少，孔隙比相对较低，一般为0。
5～0．8，孔隙率相应为33％～45％；粘性则因孔隙数量多和大孔隙的存在，孔隙比常相对较高，一般为0.67～1.2，相应孔隙率为40％～55％，少数近代沉积的未经压实的粘性土，孔隙比甚至在4.0以上，孔隙率可大于80％。
二、指标的换算关系
上述土的三相比例指标中，土粒比重G、含水量ω和重度γ三个指标是通过试验测定的。
在测定这三个基本指标后，可以导得其余各个指标。
常用图2-21所示三相图进行各指标间关系的推导，
令γw=1gf/cm3，令Vs=e，V＝1＋e，Ws=VsG=G，Ww＝ωWs=ωG,W=G(1+ω)。
常用图2-21所示三相图进行各指标间关系
土的三相比例指标换算公式一并列于表2-5。
