第一部分 土方工程 所有建筑工程的施工，都所有建筑工程的施工都是由土方工程开始的，施工技术课程就此开始。
工作内容：挖掘、支护、填筑、地下水控制
一，土方工程
工作内容：挖掘、支护、填筑、地下水控制
分类：场地平整；基坑（槽），管沟施工；地下大型挖土工程；回填工程
施工特点：面广量大，劳动繁重，大多为露天作业、施工条件复杂、施工易受地区气候条件影响，切土本身是一种天然物质、种类繁多，施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。
土的工程分类：根据土方开挖的难易程度，将土分为八类及16个级别。一～四类为土；五～八类为石。
二、土的工程分类
根据土方开挖的难易程度，将土分为八类及16个级别。一～四类为土；五～八类为石。
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土的类别 |
土的级别 |
土的名称 |
开挖方法及工具 |
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一类土〔松软土〕 |
Ⅰ |
砂；亚砂土；冲积砂土层；种植土；泥炭〔淤泥〕 |
用锹、锄头挖掘 |
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二类土〔普通土〕 |
Ⅱ |
亚黏土、潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂、种植土、填筑土及亚砂土 |
用锹、锄头挖掘；少许用镐头翻松 |
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三类土〔坚土〕 |
Ⅲ |
软及中等密实的粘土、重亚粘土、干黄土及含有碎石、卵石的黄土、亚粘土；压实的填筑土 |
主要用镐，少许用锹锄头挖掘，部分用钎子及大锤 |
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四类土〔砂砾坚土〕 |
Ⅳ |
重粘土及含有碎石、卵石的粘土；粗卵石；密实的黄土；天然级配的 砂石；软泥炭碳岩及蛋白石 |
先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用钎子及大锤 |
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五类土〔软石〕 |
Ⅴ、Ⅵ |
硬石炭纪粘土；中等密实的页岩、泥岩；白垩土；胶结不紧的砾岩；软的石灰岩 |
用镐或撬棍、大锤挖掘，部分用爆破方法 |
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六类土〔次坚石〕 |
7、8、9 |
泥炭岩、砾岩；坚实的页岩、泥炭岩、密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩 |
用爆破方法开挖，部分用镐 |
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七类土〔坚石〕 |
10、11、12、13 |
大理岩、辉绿岩、玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；风化痕迹的安山岩、玄武岩 |
用爆破方法开挖， |
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八类土〔特岩石〕 |
14、15、16 |
安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩 |
用爆破方法开挖， |
三、土的工程性质
〔一〕土的密度：
1、 天然密度ρ：土在天然状态下单位体积的质量。〔天然土含有水份〕（读luo落）
2、 干密度ρd：单位体积土中固体颗粒的质量。 （读luodi落地）
〔二〕土的含水量：
土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。
ω＝{〔G1-G2〕/G2}*100%
式中：ω:土的含水量 （读欧米嘎）
G1:含水状态下土的质量
G2：烘干后土的质量[干密度]
G1-G2＝水分的质量
｛干土：ω＜5%, 潮湿土：5%≤ω≤30%, 湿土ω＞30%｝
〔三〕土的可松性
自然状态下，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复原来的体积，土的这种性质称为可松性。
土的可松性大小用可松性系数表示：
Ks=V2/V1 K’s=V3/V1
式中：Ks最初可松性系数；K’s最终可松性系数。并且可以知道Ks和K’s都大于1并且Ks>K's
V1土在自然状态下体积〔天然密实土〕
V2土经开挖后松散状态下的体积〔松土〕 计算运输车辆时用V2
V3土经回填压实后的体积〔压实土〕 计算回填时用V3
V1＜V3＜V2 1＜K’s＜Ks
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土的类型 |
Ks |
K’s |
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一类土 |
1.08～1.17 |
1.01～1.03 |
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二类土 |
1.14～1.24 |
1.02～1.05 |
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三类土 |
1.24～1.30 |
1.04～1.07 |
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四类土 |
1.26～1.45 |
1.06～1.20 |
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五类土 |
1.30～1.5 |
1.10～1.30 |
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六类土 |
1.45～1.5 |
1.28～1.30 |
说明：1、计算土方量：用天然密实土的体积V1
2、土方运输：用松土的体积V2,考虑Ks
3、土方回填：用压实土的体积V3,考虑K’s
〔四〕土的渗透性
土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动，土体被水透过的性质称为渗透性，土的渗透性是土的水力学主要性质之一。
达西定律；V=K*[h1-h2]/L=K*I
式中：I=[ h1-h2]/L=h/L称为水力坡度。
K:渗透系数〔m/h,m/d〕为一比例系数。
当I=1.0时，V=K
渗透系数K经验近似值
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土的类别 |
K[m/d] |
土的类别 |
K[m/d] |
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漂石〔无砂质充填〕 |
500～1000 |
粉砂 |
0.5～1 |
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卵石 |
100～500 |
黄土 |
0.25～0.5 |
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砾石 |
50～150 |
粘砂土 |
0.1～0.5 |
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粗砂 |
20～50 |
轻砂粘土 |
0.05～0.1 |
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中砂 |
5～20 |
重砂粘土 |
0.001～0.05 |
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细砂 |
1～5 |
粘土 |
＜0.001 |
四、土方边坡和土方量计算
〔一〕边坡
令：m=B/H m边坡系数
1:m=H:B=H/B 1:m边坡坡度 工程常用边坡坡度
1、 边坡形式
直线型边坡 1：m
折线型边坡
阶梯型边坡
2、一般要求
直壁不加支撑挖方深度
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土的类别 |
挖方深度[m] |
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密实、中密的砂土和碎石类土〔充填物为砂石〕 |
1 |
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硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土 |
1.25 |
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硬塑、可塑的粘土及碎石类土〔充填物为粘性土〕 |
1.5 |
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坚硬的粘土 |
2 |
深度在5m内的基坑〔槽〕、管沟边坡的最陡坡度
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土的类别 |
边坡坡度〔1:m〕 | ||
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坡顶无荷载 |
坡顶有荷载 |
坡顶有动荷载 | |
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中密的砂土 |
1:1.00 |
1:1.25 |
1:1.5 |
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中密的碎石土〔充填物为砂土〕 |
1:0.75 |
1:1.00 |
1:1.25 |
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硬塑的轻亚粘土 |
1:0.67 |
1:0.75 |
1:1 |
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中密的碎石类土〔充填物为粘性土〕 |
1:0.50 |
1:0.67 |
1:0.75 |
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硬塑的亚粘土、粘土 |
1:0.33 |
1:0.50 |
1:0.67 |
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老黄土 |
1:0.10 |
1:0.25 |
1:0.33 |
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软土〔经井点降水后〕 |
1:1.00 |
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临时性挖方边坡坡度值
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土的类型 |
边坡坡度〔1:m〕 | |
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砂土〔不包括细砂、粉砂〕 |
1:1.25~1:1.5 | |
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一般性粘土 |
硬 |
1:0.75~1:1.00 |
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硬、塑 |
1:1.00~1:1.25 | |
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软 |
1:1.50或更缓 | |
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碎石类土 |
充填坚硬、硬塑粘性土 |
1:0.5~1:1.00 |
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充填砂土 |
1:1.00~1:1.50 | |
永久性土工构筑物挖方的边坡坡度
采用“简单条分法”。又称瑞典条分法或费兰纽斯（Fellenius)法。
K=抗滑力矩/滑动力矩=Mr/Ms（Ms=we w是G点的自重力 e是G点到O点的垂直距离）
结论：当K>1.0 表示边破稳定
当K=1.0 表示边坡处于极限平衡状态
当K<1.0 表示边坡不稳定
影响土方边坡稳定的因素
内在因素：（1） 抗剪强度：摩阻力和内聚力
（2） 剪 力：自重和荷载
外在因素：
（1） 地下水，雨水，施工用水和生活污渗入边坡
（2） 边坡上部荷载过大 （大量堆土，堆料，停放机具）
（3） 土质条件，边坡留置时间
思考题：
1.边坡塌方主要有两大因素1、水的作用；水对边坡土的侵蚀作用，使边坡土产生液化2、力的作用；边坡上面还有土或者其他重物或者振动等作用，还有是边坡太陡、太高等，使边坡承受不必要的水平荷载或者重力荷载而塌方
边坡上面有裂缝，土侵水后C值变小等等，使得水的侵入后土坡的下滑力增大，而抗滑力的增加没有下滑力增加的快，从而下滑力大于抗滑力而造成滑坡
2.粘土边坡与沙土边坡的稳定存在两个主要因素：第一粘土本身有粘性，颗粒之间相互粘连，对边坡稳定起关键作用；而砂子颗粒比较大，相互之间没有粘结作用。第二粘土本身颗粒小（含0.05mm的颗粒比例很高），不容易渗水，不容易产生流动性；而砂子因为颗粒大，很容易渗水，容易产生流动性。所以粘土边坡比沙土边坡稳定性好。
粘土具有内聚力和抗滑力，而砂土只有抗滑力，没有内聚力。