论文部分内容阅读
摘要：在进行土石方平衡计算时，需要考虑土体扰动再压实后的体积变化（松散系数），本文通过分析土体的物理性质、压实度与体松散系数关系，提出在不同压实系數作用下土体松散系数的计算公式。
关键词：土方平衡、最大干密度、自然干密度、松散系数、大孔隙土
Abstract：When conditions balance calculation， you need to consider the soil volume change after the disturbance and compaction coefficient （loose）， in this paper， through the analysis of the physical properties of soil， the degree of compaction and body loose coefficient relation， put forward under the effect of different compacting factor calculation formula of coefficient of soil loose.
Key words： Earthwork balance、Maximum dry density、Natural dry density、Loose coefficient、Large pore soil
1、引言
通常认为，原状土经过漫长岁月沉积，土体结构接近最大密度，在土石方施工中，天然土体扰动后，土体组织破坏，体积将增加。即，在天然土壤密实的情况下，如将挖方作为回填料使用，其体积将比天然土体积大。工程用变化后体积和原体积之比（称为松散系）衡量这种变化的大小，通常根据土壤岩性和压实要求的不同，取值1.01～1.30。但是这种根据土石的性质查询经验统计表来确定松散系数的方法有个前提“天然土石密实，固结良好”，不适用欠固结土体或大孔隙。作者认为此时可以根据土体的物理性质和压实系数通过理论计算公式来精确算出土石松散系数。
2、经验取值松散系数的缺陷
在土石方计算中，传统做法是根据土体情况，按照经验确定松散系数。《工业企业总平面设计规范》（GB 50187-2012）规定：
·略有粘性的砂土粉土腐殖土及疏松的种植土；泥炭（淤泥）（种植土泥炭除外），1.01～1.03。
·植物性土泥炭，1.03～1.04。
·潮湿的粘性土和黄土；软的盐土和碱土；含有建筑材料碎屑，碎石、卵石的堆积土和种植土，1.02～1.05。
·中等密实的粘性土或黄土；含有碎石、卵石或建筑材料碎屑的潮湿的粘性土或黄土，1.04～1.07。
·坚硬密实的粘性土或黄土；含有碎石、砾石（体积在10%～30%，重量在25kg以下的石块）的中等密实粘性土或黄土；硬化的重盐土；软泥灰岩，（泥灰岩蛋白石除外），1.06～1.09。
·泥灰岩蛋白石，1.11～1.15。
可以看出规范中松散系数参考值均大于1，然而实际工程中存在大孔隙的土体，将挖方作为回填料使用时其体积将比天然土体积减小。以作者参与设计某铝加工厂厂区雨水管回填工程为例，管道开挖、回填断面如下图。算得土体回填后体积约为原来90.9%。可见规范中所列松散系数对有些土体不适用。
3、松散系数理论计算
工程中用回填压实后土体体积和自然土体体积之比表示松散系，计算公式如下：
K= V’ / V，根据质量、体积、密度的关系，转化为：
K=ρ/ρ’ [公式1]
K——松散系数；
V——自然土体的体积；
V’——回填压实土体的体积；
ρ——自然土体的干密度；
ρ’——回填压实土体的干密度。
压实系数是指回填压实土体的干密度与击试验所得的最大干密度的比值。计算公式如下：
ρ’=ρmax·λ [公式2]
λ——压实系数
ρmax——击试验所得的最大干密度；
由[公式1]、[公式2]得：K=ρ/（ρmax·λ）。
自然土体的干密度ρ由土壤的物理性质决定，通过取样分析可以得出，击试验所得的最大干密度ρmax 为实验数据，可由地勘报告提供。
将这一理论运用到场地设计中，我们可以算得欠固结土体或大孔隙土体回填压实体积减少量。也可根据具体的压实系数要求计算松散系数，将同一场地内的不同回填地段分别取不同的压实系数，分区计算土方量，再统一进行填挖土石方平衡，让工程设计变得更加经济和严谨。
4、工程实例
在上文所述的工程设计时，了解到场地土体空隙较大，回填压实后体积减小，为做好土方平衡，作者在地勘任务书中特别注明需要测地表下5米内土体的最大干密度和自然干密度。
根据地勘报告提供土工试验数据，地表下5米内土体的最大干密度可取1.71g/cm3，自然干密度可取1.42 g/cm3。取压实度0.9，算得松散系数为0.9068。为检验这个数据的准确性，工程又以厂区一段雨水管回填工程作为试验段，测得为0.909，相差仅有0.00245，大大提高平衡精准度。
为提高平衡计算精准度，按土地使用性质不同，把场地分为建构筑区、道路区、绿化区。压实系数分别取0.95、0.93、0.85，算得松散系数为0.8741、0.8929、0.0.9770。
5、结束语
松散系数是是土石方计算中重要的一个参数，如果取值不准确，对于土石方平衡会有较大影响。因此，运用公式计算各种土体在不同压实系数下的松散系数就显得尤为重要。设计人员在运用本文所提公式时需要获得自然土体的干密度ρ和击试验所得的最大干密度ρmax，可在勘察委托中预先明确，以便勘察单位取样和分析。
参考文献：
[1]韩晓雷.土力学地基基础[M].西安：冶金工业出版社，2003.89。
[2]工业企业总平面设计规范（GB 50187-2012）.中国建筑工业出版社出版.2012年。
[3]土方与爆破工程施工及验收规范（GB 50201-2012）.中国建筑工业出版社出版.2012年。
关键词：土方平衡、最大干密度、自然干密度、松散系数、大孔隙土
Abstract：When conditions balance calculation， you need to consider the soil volume change after the disturbance and compaction coefficient （loose）， in this paper， through the analysis of the physical properties of soil， the degree of compaction and body loose coefficient relation， put forward under the effect of different compacting factor calculation formula of coefficient of soil loose.
Key words： Earthwork balance、Maximum dry density、Natural dry density、Loose coefficient、Large pore soil
1、引言
通常认为，原状土经过漫长岁月沉积，土体结构接近最大密度，在土石方施工中，天然土体扰动后，土体组织破坏，体积将增加。即，在天然土壤密实的情况下，如将挖方作为回填料使用，其体积将比天然土体积大。工程用变化后体积和原体积之比（称为松散系）衡量这种变化的大小，通常根据土壤岩性和压实要求的不同，取值1.01～1.30。但是这种根据土石的性质查询经验统计表来确定松散系数的方法有个前提“天然土石密实，固结良好”，不适用欠固结土体或大孔隙。作者认为此时可以根据土体的物理性质和压实系数通过理论计算公式来精确算出土石松散系数。
2、经验取值松散系数的缺陷
在土石方计算中，传统做法是根据土体情况，按照经验确定松散系数。《工业企业总平面设计规范》（GB 50187-2012）规定：
·略有粘性的砂土粉土腐殖土及疏松的种植土；泥炭（淤泥）（种植土泥炭除外），1.01～1.03。
·植物性土泥炭，1.03～1.04。
·潮湿的粘性土和黄土；软的盐土和碱土；含有建筑材料碎屑，碎石、卵石的堆积土和种植土，1.02～1.05。
·中等密实的粘性土或黄土；含有碎石、卵石或建筑材料碎屑的潮湿的粘性土或黄土，1.04～1.07。
·坚硬密实的粘性土或黄土；含有碎石、砾石（体积在10%～30%，重量在25kg以下的石块）的中等密实粘性土或黄土；硬化的重盐土；软泥灰岩，（泥灰岩蛋白石除外），1.06～1.09。
·泥灰岩蛋白石，1.11～1.15。
可以看出规范中松散系数参考值均大于1，然而实际工程中存在大孔隙的土体，将挖方作为回填料使用时其体积将比天然土体积减小。以作者参与设计某铝加工厂厂区雨水管回填工程为例，管道开挖、回填断面如下图。算得土体回填后体积约为原来90.9%。可见规范中所列松散系数对有些土体不适用。
3、松散系数理论计算
工程中用回填压实后土体体积和自然土体体积之比表示松散系，计算公式如下：
K= V’ / V，根据质量、体积、密度的关系，转化为：
K=ρ/ρ’ [公式1]
K——松散系数；
V——自然土体的体积；
V’——回填压实土体的体积；
ρ——自然土体的干密度；
ρ’——回填压实土体的干密度。
压实系数是指回填压实土体的干密度与击试验所得的最大干密度的比值。计算公式如下：
ρ’=ρmax·λ [公式2]
λ——压实系数
ρmax——击试验所得的最大干密度；
由[公式1]、[公式2]得：K=ρ/（ρmax·λ）。
自然土体的干密度ρ由土壤的物理性质决定，通过取样分析可以得出，击试验所得的最大干密度ρmax 为实验数据，可由地勘报告提供。
将这一理论运用到场地设计中，我们可以算得欠固结土体或大孔隙土体回填压实体积减少量。也可根据具体的压实系数要求计算松散系数，将同一场地内的不同回填地段分别取不同的压实系数，分区计算土方量，再统一进行填挖土石方平衡，让工程设计变得更加经济和严谨。
4、工程实例
在上文所述的工程设计时，了解到场地土体空隙较大，回填压实后体积减小，为做好土方平衡，作者在地勘任务书中特别注明需要测地表下5米内土体的最大干密度和自然干密度。
根据地勘报告提供土工试验数据，地表下5米内土体的最大干密度可取1.71g/cm3，自然干密度可取1.42 g/cm3。取压实度0.9，算得松散系数为0.9068。为检验这个数据的准确性，工程又以厂区一段雨水管回填工程作为试验段，测得为0.909，相差仅有0.00245，大大提高平衡精准度。
为提高平衡计算精准度，按土地使用性质不同，把场地分为建构筑区、道路区、绿化区。压实系数分别取0.95、0.93、0.85，算得松散系数为0.8741、0.8929、0.0.9770。
5、结束语
松散系数是是土石方计算中重要的一个参数，如果取值不准确，对于土石方平衡会有较大影响。因此，运用公式计算各种土体在不同压实系数下的松散系数就显得尤为重要。设计人员在运用本文所提公式时需要获得自然土体的干密度ρ和击试验所得的最大干密度ρmax，可在勘察委托中预先明确，以便勘察单位取样和分析。
参考文献：
[1]韩晓雷.土力学地基基础[M].西安：冶金工业出版社，2003.89。
[2]工业企业总平面设计规范（GB 50187-2012）.中国建筑工业出版社出版.2012年。
[3]土方与爆破工程施工及验收规范（GB 50201-2012）.中国建筑工业出版社出版.2012年。