巖土工程師備考資料：凍土的分類(3)

　　24.3 凍土的物理力學及熱學性質(zhì)

　　1 凍土的物理性質(zhì)

　　(1)凍土的總含水量，即凍土中所有的冰和未凍水的總質(zhì)量與土骨架質(zhì)量之比;即凍土在100℃至105℃溫度下烘至恒重后所失去水分的質(zhì)量與所達到恒重后干土質(zhì)量之比。

　　凍土含水量是進行凍土地區(qū)水熱平衡計算、分析凍土發(fā)育條件、研究凍土內(nèi)在規(guī)律性和對凍土的凍脹性及融沉性進行評價的重要指標。

　　凍土含水量試驗方法很多，有烘干法、聯(lián)合測定法、炒干法及電導率法、熱容量法、導熱系數(shù)法、中子法等。其中前三者最為常用，而且以烘干法為標準方法。

　　【例題12】凍土的總含水量是指( )。

　　A、凍土中所含未凍水的質(zhì)量與凍土總質(zhì)量之比;

　　B、 凍土中所有的冰和未凍水的總質(zhì)量與凍土總質(zhì)量之比;

　　C、凍土中所含未凍水的質(zhì)量與土骨架質(zhì)量之比;

　　D、凍土中所有的冰和未凍水的總質(zhì)量與干土質(zhì)量之比;

　　答案：D

　　A、凍土中冰加未凍結(jié)水的質(zhì)量; B、凍土中冰的質(zhì)量;

　　C、凍土中未凍結(jié)水的質(zhì)量; D、凍土中土骨架的質(zhì)量; 答案：A

　　(2)凍土相對含冰量和未凍水含量

　　相對含冰量(i)是凍土中冰的質(zhì)量與凍土中冰、水之和的質(zhì)量之比，以小數(shù)或百分數(shù)表示;未凍水含量(wu)是凍土中未凍結(jié)水的質(zhì)量與凍土干土質(zhì)量之比，以百分數(shù)表示。這兩個指標從兩個側(cè)面具體反映了凍土中的固態(tài)冰和液態(tài)水的含量，而且反映了凍土中冰與水相對存在的比例關(guān)系。凍土的相對含冰量與未凍水含量試驗方法較多，有量熱法、微波法、核磁共振法等。其中量熱法較為廣泛采用。

　　量熱法根據(jù)能量守恒定律，將具有穩(wěn)定負溫的凍土試樣放入正溫量熱水中，經(jīng)過一定時間的熱交換，試樣溫度與量熱水溫度達到平衡，即試樣吸收的熱量等于量熱水和量熱裝置放出的熱量，從而算出凍土中冰的質(zhì)量，再根據(jù)定義求出相對含冰量及未凍土水含量。

　　根據(jù)凍土相對含冰量i和未凍水含量wu及凍土的含水量w的定義，可知三者之間存在以下關(guān)系：

　　對某一土質(zhì)的凍土，其未凍水含量與凍土的總含水量關(guān)系，僅取決于凍土負溫的高低;當負溫一定時，wu是定數(shù)，凍土的相對含冰量與凍土的含水量成正比。

　　當無條件進行凍土的相對含冰量和未凍水含量試驗時，對凍土中的未凍水含量可按式24.3-3和式23.3-4進行估算：

　　粘性土 wu=wpK(t) 24.3-3

　　砂土 wu=w[1-i(t)] 24.3-4

　　式中：wp—凍土塑限含水量(%); K—系數(shù)，從表24.3-1查得; t —溫度(℃);

　　w —凍土總含水量(%); i —凍土相對含冰量，從表24.3-1查得。

　　i或K取值表 24.3-1

　　土類塑性指數(shù)i或K值溫 度 (℃)

　　-0.2-0.5-1.0-2.0-3.0-5.0-10.0

　　砂土20.650.780.850.920.930.950.98

　　粉土Ip≤7K0.700.500.300.200.150.150.10

　　粉質(zhì)粘土7K0.900.650.500.400.350.300.25

　　粘土17K1.100.900.800.700.600.550.50

　　草炭粉質(zhì)粘土15K0.500.400.350.300.250.250.20

　　(3)質(zhì)量含冰量，即凍土中冰的質(zhì)量與凍土干土質(zhì)量之比，以百分數(shù)表示。

　　(4)體積含冰量，即凍土中冰的體積和凍土體積之比，以百分數(shù)表示。這兩個指標沒有前者應(yīng)用普遍。

　　(5)凍土的重度，即保持凍結(jié)狀態(tài)下天然結(jié)構(gòu)的凍土單位體積的重量。

　　【例題14】相對含冰量是指( )。

　　A、凍土中冰的質(zhì)量與凍土中冰、水之和的質(zhì)量之比;

　　B、 凍土中冰的質(zhì)量與凍土中水之和的質(zhì)量之比;

　　C、凍土中冰的質(zhì)量與凍土干土質(zhì)量之比;

　　D、凍土中冰的質(zhì)量與凍土總質(zhì)量之比; 答案：A

　　【例題15】凍土的物理性質(zhì)指標包括( )。

　　A、凍土的總含水量; B、體積含冰量; C、融沉系數(shù); D、凍脹量;

　　答案：A、B

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