土的三项比例指标换算公式
土的三相比例指标换算公式
土的三相比例指标换算公式
土壤的三相比例指标换算公式如下：
1.砂粉砂界限计算公式：
C_1=D_25/D_15
其中，C_1表示砂粉砂界限，D_25表示土壤颗粒通过穿透50%所需的筛孔尺寸，D_15表示土壤颗粒通过穿透15%所需的筛孔尺寸。
C_1的数值越大，表示土壤中砂的含量越高，粘性较小，渗透性较好。
2.粉砂粉土界限计算公式：
C_2=D_50/D_25
其中，C_2表示粉砂粉土界限，D_50表示土壤颗粒通过穿透50%所需的筛孔尺寸。
C_2的数值越大，表示土壤中粉砂的含量越高，颗粒较小，保水性较好。
3.粉砂砂界限计算公式：
C_3=D_75/D_25
其中，C_3表示粉砂砂界限，D_75表示土壤颗粒通过穿透75%所需的筛孔尺寸。
C_3的数值越大，表示土壤中粉砂颗粒的含量越高，保水性较差。
这些公式是根据土壤颗粒分布特征的测定结果得出的，通过测定土壤样本中不同粒径颗粒的含量百分比，可以计算出不同比例指标。
这些指标可以用来估计土壤的性质和用途，并且对于农田的土壤改良、水土保持等工作也有参考价值。
要注意的是，三相比例指标换算公式只是一种近似计算方法，实际土壤中的颗粒分布情况受到多种因素的影响，如土壤类型、风化程度、物理结构等，因此在实际应用中应结合实地调查和分析，综合考虑其他土壤性质指标，来评估土壤的综合特性和潜力。
土的三相组成比例指标换算公式
土的三相组成比例指标换算公式
土壤的三相组成是指土壤中固体相、液相和气相的比例。
土壤三相组成比例可以通过下面的公式进行换算。
1.含水量（W）：表示土壤中液相（水分）的比例。
可以通过测量土壤中的水重（Ww）和土壤干重（Ws）来计算。
W=(Ww/Ws)*100%
2.含气量（G）：表示土壤中气相（空气）的比例。
可以通过测量土壤中的气孔体积（Va）和总体积（Vt）来计算。
G=(Va/Vt)*100%
3.含固量（S）：表示土壤中固体相（颗粒）的比例。
可以通过测量土壤中固体的重量（Ws）和总体积（Vt）来计算。
S=(Ws/Vt)*100%
注意：计算含水量、含气量和含固量的前提是需要进行相应的测量。
测量方法有很多种，如干燥法、重量法、孔隙度法等。
土壤三相组成比例的换算公式可以用于研究土壤的理化性质和水分保持能力等。
不同的土壤三相组成比例会对土壤的性质和功能产生不同的影响。
例如，土壤中含水量较高时，土壤的肥力可能较高，但土壤的侵蚀和渗透性能也会受到影响；土壤中含气量较高时，土壤的通气性和氧气供应能力可能较好，但对水分的保持能力较差；土壤中含固量较高时，土壤的结构和稳定性可能较好，但导水性较差。
因此，了解土壤的三相组成比例对于科学合理地管理土壤、提高土壤质量和发挥土壤功能具有重要的意义。
土力学及地基基础第2讲土的三相比例指标详解
三、换算指标
质量m
m m s m w ma
气
Vs VwVa V
体积V
1. 孔隙比e和孔隙率n
孔隙比e ：土中孔隙体积与土粒体积 之比：
水
土粒
Vv e Vs
孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积之比，用百 分数表示： •注意：e和n是反映土体密实度的重要指标；
Vv n 100 % V
一般e<0.6的土是密实的，e>1.0的土是疏松的。
d
1
d s (1 w) w
1
sat
ms VV w ( d s e) w V 1 e ( d s 1) w 1 e
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n
Sr
VV e V 1 e
sat w
Vw mw wd s VV VV w e
根据饱和度分为三种状态:
Sr≤50%稍湿； 50％＜Sr≤80%很湿； Sr＞80%饱和
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质量m
m m s m w ma
气 水 土粒
Vs VwVa V
体积V
3.不同状态下土的密度和重度 饱和密度ρsat ： 干密度ρd ：
sat ms Vv 源自w V郑州大学远程教育学院
•准备烘干的试样盒
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质量m
m m s m w ma
气 水 土粒
Vs VwVa V
体积V
3.土粒相对密度ds（土粒比重）：土粒
质量与同体积的4℃时纯水的质量之比。
ds
Vs w1
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质量m
m s mw ma
土的三相比例指标及换算关系推导
土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。
在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。
土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。
图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。
一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。
1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat dγλγ=-3(/)m g cm V ρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。
对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。
2． 土粒密度是干土料的质量与基体积之比，由下式表示：3(/)s s sm g cm V ρ= （1－9） 3． 土的含水量是土中水的质量与固体（土粒）的质量之比，由下式表示：100%w sm w m =⨯ （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。
土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。
二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。
土的三相比例指标推导
土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。
在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。
土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。
图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。
一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。
1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat d γλγ=-3(/)mg cm Vρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。
对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。
2． 土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示：3(/)ss sm g cm V ρ=（1－9）3． 土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示：100%wsm w m =⨯ （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。
土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。
二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。
(整理)土的三相比例指标及换算关系推导
土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。
在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。
土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。
图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。
一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。
1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat d γλγ=-3(/)mg cm Vρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。
对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。
2． 土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示：3(/)ss sm g cm V ρ=（1－9）3． 土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示：100%wsm w m =⨯ （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。
土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。
二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。
土力学第1章1.3
ms + Vvρw ρsat = V
γ sat
此时VV
= Vw ,Va = 0
(g/cm3或t/m3)
Ws + Vvγ w = = ρsat g V
(kN/m3)
水的重度γw=ρwg≈10 kN/m3
（P26）
⑶土的浮密度（有效密度）ρ/ 和浮重度（有效重 度）γ/（P24） • 在地下水位以下，要考虑土粒受水的浮力作用 •ρ/为单位体积土中土粒（扣除浮力后）的有效质量
1.3 土的三相比例指标
一、土的三相图（P22图1-16）
：g、t
ma =0
:cm3、m3
注意：图中各符号的意义（P22） m=ms+mw ， ma≈0， mw=Vwρw Vv=Vw+Va ， V=Vs+Vv = Vs+Vw+Va
要求能绘出 土的三相图
二、土的三相比例指标的定义（表达式） 注意各指标的 1、三个基本指标（P22） 实验室可直接测定的指标 ⑴土粒相对密度（土粒比重）ds （或Gs） （P22）
定义、用途
指土粒相对密度ds 、土பைடு நூலகம்含水量w 和密度ρ，是由
ms 1 ρs ds = = Vs ρ w ρ w
ms 式中：土粒密度 ρ s = Vs
注意：土粒密度ρs 不是土的密度ρ （g/cm3或t/m3）
水的密度 ρw=1g/cm3=1t/m3
•ds大小取决于土的矿物成分，变化幅度很小 ds与土的密实程度和含水量的大小无关（补充） •工程上ds常可按经验值选用（P22）
电子天平
烘箱
⑶土的（湿）密度ρ和（湿）重度γ（P23）
m ρ = V
(g/cm3或t/m3)
土力学：第一章3(三相比例计算)
（2）土的 饱和密度 和 饱和容重
ρ sat
=
ms + mw V
=
ms
+ Vv ρw V
( g / cm3)
ρw = 1g / cm3
γ sat
= Ws + Ww V
= Ws
+ Vvγ w V
γ w = 10 kN/m3 (KN / m3)
土的饱和密度常见值为1.80~2.30 g/cm3。
试验步骤：
1.将比重瓶烘干，称取比重瓶的质量 m1 。 2.装烘干土15克入100ml比重瓶内称瓶加土的质量 m2。 3.为排除土中的空气，将已装有干土的比重瓶，注纯水至瓶的一半处，摇动比
重瓶放置一定时间。将瓶放在砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂 及砂质粉土不应少于30分钟；粘土及粉质粘土不应少于1小时。煮沸时注意不 使土液溢出瓶外。
(1) ∵
ρs
=
ms Vs ⋅ ρw
＝ ms 1×1
= 2.73 g
质量（g)
体积（cm3)
1.092
水 1.092
ms = 2.73 g
(2) ∵ w = mw = 40 % ms
∴ mw = 0.4× 2.73 = 1.092 g
(3) ∵ Sr = 1.0
Sr
= Vw Vv
= 1.0
在数值上 Vw = mw
ms / dsρw
气
0
液
ρ − ρd ρ
固
ρd
体积
质量
2）导出指标之间的关系式
¾
ρ d
与
w、G、ρ的关系式
由含水率公式可得： w = mw ms
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0.8~1.3
16~20
13~18
18~23
8~13
粘性土和粉土： 0.40~1.20
砂土：0.30~0.90
粘性土和粉土： 30%~60%
砂土：25%~45%
0 ≤ Sr ≤ 50稍湿 50 < Sr ≤ 80很湿
Sr > 80饱和
某原状土样，经试验测得天然密度ρ = 1.91g/cm3，含水率ω = 9.5%，土颗粒相对密度 Gs = 2.70。试计算：（1）土的孔隙比 e、饱和度 Sr；（2）当土中孔隙充满水时土的密度ρsat和 含水率ω。 解：绘制三相草图，设土的体积V = 1.0cm3。 （1）根据密度定义，得：m = ρV = 1.91 × 1.0 = 1.91g 根据含水率定义，得：mw = ωms = 0.095ms 从三相图中有：mw + ms = m 因此 0.095ms + ms = 1.91g ms = 1.744g mw = 0.166g 根据土颗粒相对密度定义，得： 土颗粒密度ρs：
土的三项比例指标换算公式
名称 土粒相 对密度
符号 Gs
含水率 ω
三项比例表达式
Gs=Vsmρswl
ω
=
mw ms
×
100%
密度
ρ
ρ
=#43;
mw Vv
干密度 ρd
ρd
=
ms V
饱和
密度
ρsat
浮密度 ρ′
ρsat
=
ms
+ Vvρw V
ρ′
=
ms
− Vvρw V
重度
γ
γ = ρg
干重度 γd
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饱和
重度
γsat
浮重度 γ′
γd = ρdg γsat = ρsatg
γ′ = ρ′g
空隙比 e
e
=
Vv Vs
孔隙率 n 饱和度 Sr
n
=
Vv V
Sr
=
Vw Vv
×
100%
常用换算公式
Gs
=
Sre ω
ω = Sre ω = ρ − 1
Gs
ρd
ρ = ρd(1 + ω)
ρ
=
Gs(1 + ω) 1+e
ρw
−
1
e n=1+e
n
=
1
−
ρd Gsρw
Sr
=
ωGs e
Sr
=
ωρs nρw
单位
g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3
常见数值范围
粘性土：2.72~2.75 粉土：2.70~2.71 砂土：2.65~2.69
20%~60%
1.2~1.6
1.3~1.8
ρ ρd = 1 + ω
ρd
=
Gs 1+
e
ρw
ρsat
=
Gs + e 1+e
ρw
ρ′ = ρsat − ρw
ρ′
=
Gs − 1 1+e
ρw
γ
=
Gs(1 + ω) 1+e
γw
γd
=
Gs 1+
e
γw
γsat
=
Gs + e 1+e
γw
γ′
=
Gs − 1 1+e
γw
e
=
Gsρw ρd
−
1
e
=
Gs(1
+ ρ
ω)ρw