土的三相组成各部分的质量与体积之间的比例关系,随着各种条件的变化而变化。例如,地下水的升高或降低都将改变土中水的含量;经过压实的土,其孔隙体积将减少。这些变化都可以通过三相比例指标的大小反映出来。土的三相比例指标,包括相对密度、土的含水量、孔隙比、孔隙率和饱和度等。
土的三相示意图
土的基本物理指标土的基本物理指标是指土粒的土的密度ρ、相对密度ds和土的相对含水量w,一般由实验室直接测定其数值。
(1)土的密度ρ
土单位体积的质量称为土的(湿)密度ρ(g/cm3)土的密度有时也称土的天然密度。天然状态下的密度变化范围较大,一般粘性土ρ=1.8~2.0 g/cm3,砂土 ρ=1.6~2.0 g/cm3。对于粘性土,土的密度一般用“环刀法”测定。
(2)土的相对密度ds
土粒质量与同体积的4˚C时纯水的质量之比,称为土粒的相对密度ds,无量纲
ms ——土粒的质量,g;
ρs——土粒密度,即土粒单位体积的质量,g/cm3
ρw1——纯水在4˚C时的密度,等于g/cm3
一般情况下,土粒的相对密度在数值上等于土粒密度,但二者的含义不同,前者是两种物质的质量密度之比,无量纲;而后者是一种物质(土粒)的质量密度,有单位。土粒的相对密度决定于土的矿物成分,可在实验室内用比重瓶法测定。事先将比重瓶注满纯水,称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内,再加纯水至满,称瓶加土加水的质量,按下式计算土粒相对密度:
m1——瓶 水的质量;
m2——瓶 土 水的质量;
ms——烘干土的质量;
(3)土的含水量w
土中水的质量与土粒质量之比,称为土的含水量w,以百分比计,即
测定含水率常用的方法是烘干法,先称出天然土的质量,然后放在烘箱中,在100℃~105℃常温下烘干,称得干土质量,按上式可算得。其实是含水比, 可达到或超过100%。
(4)土的重度γ
土的重度亦称为容重,定义为单位体积土的重量。单位kg/m3