《土工技術(shù)與應(yīng)用/高等職業(yè)教育規(guī)劃教材》編寫過程中兼顧了高職高專學(xué)生能力培養(yǎng)的需要,以必需、夠用為度;設(shè)置道橋地基基礎(chǔ)施工行動領(lǐng)域,采用“項(xiàng)目-任務(wù)”體例模式,將工作任務(wù)作為載體來組織教材內(nèi)容。內(nèi)容包括土的物理性質(zhì)與工程分類、地基沉降變形評價、土體強(qiáng)度的工程應(yīng)用、特殊土地基處理、天然地基上淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)六個項(xiàng)目,內(nèi)容上貫徹公路交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),旨在培養(yǎng)學(xué)生土工測試、土方工程施工、基礎(chǔ)施工、地基處理等崗位能力。《土工技術(shù)與應(yīng)用/高等職業(yè)教育規(guī)劃教材》讀者需要具備工程地質(zhì)、工程力學(xué)基礎(chǔ)知識,適用于道路與橋梁類專業(yè)群學(xué)生及相關(guān)從事道路巖土工程的技術(shù)人員學(xué)習(xí)。
1)原生礦物:是巖石經(jīng)過物理風(fēng)化作用形成的碎屑物,如石英、長石、云母等。
2)次生礦物:巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用而形成的新礦物成分,其中數(shù)量最多的是黏土礦物。常見的黏土礦物有高嶺石、蒙脫石、伊利石。石英、長石呈粒狀,是砂、礫石等無黏性土的主要礦物成分。黏土礦物是組成黏性土的主要成分,顆粒極細(xì),呈片狀或針狀,具有高度的分散性和膠體性質(zhì),與水相互作用,形成黏性土的一系列特性,如可塑性、膨脹性、收縮性等。
。2)土中的有機(jī)質(zhì)在巖石風(fēng)化以及風(fēng)化產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積過程中,常有動、植物的殘骸及其分解物質(zhì)參與沉積,成為土中的有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)易于分解變質(zhì),故土中有機(jī)質(zhì)含量過多時,將導(dǎo)致地基或土壩壩體發(fā)生集中滲流或不均勻沉降。因此,在工程中常對土料的有機(jī)質(zhì)含量提出一定的限制,筑壩土料一般不宜超過5%,灌漿土料小于2%。
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土孔隙中的液態(tài)水,根據(jù)它與土粒表面的相互作用情況,主要有兩種類型:結(jié)合水和自由水。
結(jié)合水是吸著在土顆粒表面呈薄膜狀的水,受土粒表面引力的作用而不服從靜水力學(xué)規(guī)律,其冰點(diǎn)低于0℃。結(jié)合水對細(xì)粒土的工程性質(zhì)有很大影響。結(jié)合水可以分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水緊靠土粒表面,密度為2g/cm。,具有固體性質(zhì),能夠抵抗剪切作用。弱結(jié)合水遠(yuǎn)離土顆粒表面,它是強(qiáng)結(jié)合水與自由水的過渡類型,它的密度是1~2g/cm,土顆粒表面結(jié)合水總量及其變化,取決于礦物的親水性、土粒的分散性和土粒的帶電離子等。
土孔隙中除了結(jié)合水以外的水都是自由水,它包括毛細(xì)水和重力水。毛細(xì)水是受土粒的分子引力以及水與空氣界面的表面張力而存在,并運(yùn)動于毛細(xì)孔隙中的水。一般存在于地下水位以上,由于表面張力作用,地下水沿著土的毛細(xì)通道逐漸上升,形成毛細(xì)水上升帶。毛細(xì)水上升高度和速度取決于土的孔隙大小和形狀、粒徑尺寸和水的表面張力等。重力水位于地下水位以下較粗顆粒的孔隙中,是只受重力控制,水分子不受土粒表面吸引力影響的普通液態(tài)水,它對土產(chǎn)生浮力,使土的重度減;滲透水流能使土產(chǎn)生滲透力,使土引起滲透變形;還能溶解土中的水溶鹽,使土的強(qiáng)度降低,壓縮性增大。
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土中的氣體存在于土孔隙中未被水所占據(jù)的部分。與大氣連通的氣體,受外力作用時,易被擠出,對土的工程性質(zhì)影響不大。封閉氣體多存在于黏性土中,不易逸出,使土的滲透性降低、彈性與壓縮性增大,所以封閉氣體對土的性質(zhì)有較大的影響。
二、土的粒組和顆粒級配
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土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物,由無數(shù)大小不同的土粒組成,其大小相差極為懸殊,性質(zhì)也不相同。為了便于研究,工程上通常把工程性質(zhì)相近的一定尺寸范圍的土粒劃分為一組,稱為粒組。粒組與粒組之問的分界尺寸稱界限粒徑。工程上廣泛采用的粒組有:漂石粒、卵石粒、礫粒、砂粒、粉粒和黏粒。
對粒組的劃分,各個國家甚至一個國家的各個部門都有不同的規(guī)定。圖1一1為《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE40--2007)中規(guī)定的粒組劃分。
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