1.6 无黏性土的物理性质

无黏性土，包括砂土、碎石土、粉土等，这些土的工程稳定性和承载力大小，主要取决于密实程度。密实的无粘性土，结构稳定，强度较高，压缩性较小，是良好的天然地基；疏松的砂土，特别是饱和松散粉细砂，结构常处于不稳定状态，容易产生流砂，在振动荷载作用下，可能发生液化，对建筑物不利。

无黏性土的密实度，主要判别依据有相对密实度、标准贯入锤击数等参数。

1 相对密实度

相对密实度Dr是将天然状态的孔隙比e与最疏松状态的孔隙比e_max和最密实状态的孔隙比e_min进行对比，作为衡量无粘性土密实度的指标，其表达式为：

                                   （1-16）

式中：e_max——最大孔隙比；e_min——最小孔隙比；e——砂土的天然孔隙比。

  从上式可知，若砂土的天然孔隙比e接近于e_min，即相对密实度D_r接近于1时，土呈密实状态，当e接近于e_max时，即相对密实度D_r接近于0，则呈松散状态。具体划分标准见表1-6。

表1-6  砂土密实度划分标准

在工程实践中，主要用D_r检查压实砂土的密实度，而对于天然土体，较普遍的做法是采用标准贯入试验锤击数N来现场判定砂土的密实度。

例题1-5 某天然砂土，测得其天然密度为1.66g/cm³，天然含水率为12.4%，土粒比重为2.65，烘干后测得其最小孔隙比为0.53，最大孔隙比为0.88，①试求天然孔隙比、饱和含水率和相对密实度，并判别该砂土处于何种密实状态？②若将土体压实到密实状态，孔隙比应达到多少？

解：① 已知ρ=1.66g/cm³，w=12.4%，G_s=2.65， e_min=0.53，e_max=0.88

∴该砂土处于松散状态。

②密实状态D_r≥0.67时，由式1-18可以计算孔隙比：

e≥e_max-D_r(e_max-e_min)=0.88-0.67(0.88-0.53)=0.65

即：土体压到密实状态，孔隙比应不小于0.65。

2 标准贯入锤击数

  标准贯入锤击数，是指用质量为63.5kg的穿心锤，以1900px的落距将贯入器打入土中750px时所需要的锤击数。土越密实，该锤击数越高。我国《岩土工程勘察规范》（GB50021— 2001）中按标准贯入锤击数N划分砂土密实度的标准如表1-7所示。

表1-7  砂土的密实度