任务1.1 认识岩土的工程性质
任务描述
本任务要求学生初步认识土的工程分类和土的种类、土的几个物理参数。通过土的密度和含水量试验，密切接触岩土，增加感性认识。
任务分析
利用环刀法测定土的密度、土的干密度和含水量三个物理参数。注意将环刀砸入土中之前，应先将土层上层松散的部分进行清除并下挖一定的深度，再将环刀砸入。用环刀法测定压实层的密度时，环刀必须打入到压实层的中间部位，这样测得的压实度被认为代表整个压实层的平均压实度。
知识课堂
1.1.1 土方工程的施工特点
1．工程量大，劳动强度高
大型建设项目的场地平整，土石方施工面积可达数平方公里；大型深基坑开挖中，土方工程可达几万甚至几百万立方米以上；施工工期长，劳动强度高。组织施工时，应尽可能采用机械化施工。
2．施工条件复杂
土方工程多为露天作业，在施工中直接受到地区交通、气候、水文、地质及邻近建（构）筑物等条件影响，且土、石成分复杂；难以确定的因素较多，有时施工条件极为复杂。
土方工程
3．受场地影响
基坑（槽）的开挖、土方的留置和存放都受到施工场地的影响，特别是城市内施工，场地狭窄，往往由于施工方案不妥，导致周围建筑设施出现安全稳定问题。
鉴于土方工程的上述施工特点，在组织土方工程施工前，应根据现场条件，制订技术可行、经济合理的施工方案。
1.1.2 土的工程分类
土的工程分类方法主要有两种：一是按照建筑地基基础设计规范进行分类，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六类，与土方边坡稳定和土壁支护有密切关系；二是按照土的开挖难易程度进行分类，通常可分为八类，与土方工程施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用相关，见表1-1。
表1-1 土的工程分类与现场鉴别方法
1.1.3 土的基本性质
1．土的组成
土一般由土颗粒（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，三者之间比例不同，反映出土的物理状态不同，如干燥、稍湿或很湿，密实、稍密或松散。这些指标是最基本的物理性质指标，对评价土的工程性质、进行土的工程分类具有重要的意义。
土的三相物质是混合分布的，为阐述方便，一般用三相图（图1-1）表示。三相图中，将土的固体颗粒、水、空气各自划分开来。
图1-1 土的三相比例
2．土的物理性质
（1）土的可松性与可松性系数。天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即
式中 V1——土在天然状态下的体积（m3）；
V2——土挖后松散状态下的体积（m3）；
V3——土经压（夯）实后的体积（m3）；
经分析可知Ks＞K′s＞1。可松性系数对土方的调配、计算土方运输量都有影响。各类土的可松性系数见表1-1。
【例1-1】某基坑体积为827 m3，基础占有体积为365 m3，已知Ks=1.30, K′s=1.04。
求：（1）应预留多少回填土（以天然体积计）?（2）若多余土用6 m3斗容量的汽车外运，需运多少车？
解：预留回填土：V=（827-365）/1.04=444.23（m3）
需运车数：N=（827-444.23）×1.3/6=83（车）
（2）土的天然含水量。在天然状态下，土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率叫作土的天然含水量，它反映了土的干湿程度，用ω表示，即
式中 mw——土中水的质量（kg）；
ms——土中固体颗粒的质量（kg）。
（3）土的天然密度和干密度。土在天然状态下单位体积的质量，叫作土的天然密度（简称密度）。一般黏土的密度为1.8～2.0×103kg/m3，砂土的密度为1.6～2.0×103kg/m3。土的密度按式（1-4）计算：
干密度是土的固体颗粒质量与总体积的比值，用式（1-5）表示：
式中 ρ, ρd——土的天然密度和干密度；
m——土的总质量（kg）；
V——土的体积（m3）；
（4）土的孔隙比和孔隙率。孔隙比和孔隙率反映了土的密实程度。孔隙比和孔隙率越小，土越密实。
孔隙比e是土的孔隙体积Vv与固体体积Vs的比值，用式（1-6）表示：
孔隙率n是土的孔隙体积Vv与总体积V的比值，用百分率表示：
（5）土的渗透系数。土的渗透性系数表示土中的水在单位水力坡度作用下，单位时间内渗透的距离，即K=v/i（v表示水的渗透速度，i表示水力坡度）, K的单位是m/d（米/天）。土根据渗透系数的不同，可分为透水性土（如砂土）和不透水性土（如黏土）。它影响施工降水与排水的速度，是计算涌水量的主要参数，与土的种类和密实度有关。常见土的渗透系数见表1-2。
表1-2 土的渗透系数参考表
第二课堂
1．进行一次野外活动，仔细观察各种土质的种类和名称。
2．查阅相关资料，了解各种岩石的名称、种类、外观和矿物组成。