所屬欄目:化工論文 發布日期:2010-11-27 17:34 熱度:
摘要:粉土是一種具有特殊工程性質的土,一般把粒度大于0.075mm粒質量小于等于總質量的50%,且塑性指數不大于10的土應定名為粉土。對粉土的物理、力學等性能研究在巖土工程和土木施工中具有重大的研究意義。本文就粉土的一般特性、動力特性進行了簡要的分析研究。
1前言
在建筑施工中和巖土工程中,經常會遇見一種塑性較低的土層,其性質與粉砂相近,但同時又兼有粘性土的性質,雖然具有一定的可塑性但同時韌性又很低,強度也很低,相關工作者一般視其為過渡性土來研究。以上便是粉土最基本的一些特征。對粉土研究在很長一段時間里并不受重視,而其大規模的研究分析是從人類遭遇幾次巖土、地質、土建等災難過后開始的。由于粉體特殊的物理和力學性能在研究巖土工程、地質災害上具有重要的意義,粉土特性分析研究正逐漸的引起了科技工作者的重視。
2粉土的一般特性
2.1粉土的定義
單獨對粉土的性質研究起步還是較晚的。目前,國際上對粉土的定義還沒有完全統一的一個標準,目前我國對粉土的定義為,一般把粒度大于0.075mm(200目),粒質量小于等于總質量的50%,且塑性指數不大于10的土應定名為粉土。同時,部分單位還將粘粒含量小于0.05mm作為粉土劃分的一個指標。從土的劃分上來分析,粉土仍屬于細粒土。從土的土粒粒組的劃分規律來看,土的粒度越細小,與水的作用就越強,因此細粒土的分類指標便可以依據界限含水量。粉土與砂土的區分主要是以粉砂粒組含量下限作為區分,而粉土與粘性土的區分主要是依據塑性指數。目前無論是粉土與砂土之間,還是粉土與粘性土之間在粒度和塑性指標上現在都已制定了明確的判定依據,為粉土的工程特性研究提供了必要的參考。
2.2粉土的成分組成
粉土歸根到底是為土的一種,土的物質成分主要包括作為土骨架的固體礦物顆粒、空隙中的水分以及其溶解物質及氣體,是由固體顆粒、水溶液和氣體三相所組成。而粉土是介于黏性土與粗粒土之間的一種特殊土,是由粉粒和一小部分粘粒共同構成。在粉土中,粉粒一般是巖石碎屑,如方解石、石英石、長石、云母等礦物的巖石碎屑組成,塑性和粘性較低,或者根本就不具有塑性和粘性。另一方面,粘粒具有一定的塑性和粘性,在粉土中其塑性和粘性的強弱也主要取決于其中粘粒的含量多少。粉土的物理和化學性質也主要是兩者共同作用的結果。同時,由于粉土是介于砂土與粘性土的中間帶,因此粉土往往表現出砂土和粘性土的雙重性。
2.3粉土的塑性
粉土的塑性主要由其中的粘性土的可塑性來決定,當粉土中的粉粒較多的被粘粒充填時,粘土表面的弱結合水會引起一定的塑性,這時的粉土顆粒表面與水相互接觸并產生作用,使粉土具有一定的塑性和粘滯性,這時粉土的塑性指數可近似接近于10。同時,我們也要注意到,根據已有的研究成果和工程試驗研究,粉土的塑性與粘性土的塑性是有明顯差別的。
3粉土的動力特性研究
3.1粉土的液化特性
由于粉土是有粉粒和粘粒共同組成,所以在通常時候粉土和砂粒的動力特性和液化機理比較相似,但同時由于粉土的組成成分、空隙中水的性質等原因,粉土的動力特性和液化特性又有自己的特點。根據目前已有的相關研究資料能得出粉土的動力特性還是比較系統的。
有研究表明,當粉土中砂粒較多時較容易液化,少部分粘粒對粉土液化起阻礙作用,然而當粉土中的粘粒達到一定值以后,粘粒含量增加反而會增強粉土的變形,也就是說,當粉土中的粘粒含量達到一定值之后粉土會隨著粘粒的增多而容易被液化。同時,粉土的液化特性還與密度有關,密度較小的粉土更容易被液化。
3.2粉土的動強度特性
根據已有的研究成果分析得出,粉土的動力特性主要取決于粉土中粘粒含量的多少。粉土顆粒中,既有砂粒與粘粒間的相互接觸又有粒間結合水膜接觸,當粉土中的粘粒含量增加時會促進這幾種接觸,粘粒實際上起到了潤滑劑的作用,增加了粒間的相互接觸,也減少了粒間的相互移動時產生的摩擦力,也就導致了粉土強度的降低。另一方面,由于砂粒自身的強度較高,當有少量粘粒存在時,粘粒能充實在砂粒之間的空隙中,對整個粉土的骨架起到了加固作用。所以粉粒較多且有少量粘粒的粉土強度較高。
4粉土的鑒定分析研究
4.1粉土的鑒定分析
粉土作為土的一種,是介于砂土與粘性土的中間帶,是一種過渡性質的土。如何對他進行鑒定分析在巖土工程中和土木施工中有著重要的意義。
在關于粉土的鑒定上,一般是不能通過簡單的肉眼分辨出來的,在目前的《巖土工程勘察規范》和其他相關應用材料上也沒有對粉土的鑒定方法提出明確、統一的指示。目前在實驗室內比較可行的是布置篩分試驗和塑限試驗。
在野外作業時,工作者一般可以依據以下來判別粉土:
1粉土在較干燥的時候粘結力較弱,容易破碎,經過簡單的揉搓就能成為粉末形式。
2粉土的液限和飽和含水量都比較低。
3粉土具有內摩擦角小、強度較低、毛細水上升高度大等物理、力學性質。
4粉土表面比較粗糙,用手觸摸粉土顆粒時便會感覺粗糙。
4.2粉土評價中現存的問題
由于粉土是一種較為特殊的土,是介于砂土與粘性土的中間帶一種過渡性質的土,因此粉土在實際巖土工程和實驗上仍存在一些問題。
1粉土的塑性具有不確定性,具有液塑性和假塑性,因此若以塑性指標作為粉土的評價標準,有時顯得很不準確。
2由于粉土的特性,特別是當粉土中粉砂含量較多時,容易受到外界因素的干擾,給取樣帶來困難。如,使孔隙比率降低,導致分析出的粉土承載力較高等不良后果。
總之,粉土的評價應該是綜合運用多種方法,盡可能的得到科學合理的數據。
結語
終上所述,粉土是介于砂土與粘性土中一種過渡性質的特殊土,對于粉土中各成分的含量不同,其塑性、強度等性質也不同,動力特性也會有相應的差異。因為粉土具有一些列特殊的工程特性,在未來的工程和試驗研究中要綜合運用多種方法和手段,盡可能的科學、客觀分析出粉土的各項物理性能指標,能夠在巖土工程和土木施工過程中趨利避害,得出科學合理的數據結果。
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文章標題:粉土的特性分析與研究
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