土力学第二章：土的物理性质及工程分类全解.ppt

土力学第二章：土的物理性质及工程分类全解 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类本章重点本章重点 土的三相组成与颗粒特征，土的物理性质指标，土的三相组成与颗粒特征，土的物理性质指标，土的物理状态指标，地基土的工程分类。土的物理状态指标，地基土的工程分类。本章难点本章难点 土的物理性质指标与物理状态指标。土的物理性质指标与物理状态指标。2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类岩石岩石地球搬运、沉积 风化土土地球 土是由岩石，经物理化学风化、剥蚀、搬运、沉积，土是由岩石，经物理化学风化、剥蚀、搬运、沉积，形成固体矿物、流体水和气体的一种集合体形成固体矿物、流体水和气体的一种集合体。2.1.12.1.1土的生成土的生成 第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类（1 1）物理风化）物理风化 岩石经风、霜、雨的侵蚀，温度、湿度的变化，发生不均匀膨胀岩石经风、霜、雨的侵蚀，温度、湿度的变化，发生不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。特点：矿物、岩石的物质成分不发生变化，只是碎裂成为大小不特点：矿物、岩石的物质成分不发生变化，只是碎裂成为大小不等的碎块。等的碎块。类型：类型：温差风化；温差风化；冰劈作用；冰劈作用；其它物理风化作用：盐类的其它物理风化作用：盐类的结晶与潮解、层裂或卸载作用。结晶与潮解、层裂或卸载作用。2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性2.1.12.1.1土的生成土的生成 2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类（1 1）物理风化）物理风化 温差风化：由于温温差风化：由于温差变化，岩石在热胀冷差变化，岩石在热胀冷缩过程中逐渐破碎的过缩过程中逐渐破碎的过程，常发生在温差较大程，常发生在温差较大的干旱气候地区。的干旱气候地区。2.1.12.1.1土的生成土的生成 2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类（1 1）物理风化）物理风化 冰劈作用：充填于岩冰劈作用：充填于岩石裂隙中的水结冰体积石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石裂解的过膨胀而使岩石裂解的过程。程。水结成冰时其体积可水结成冰时其体积可增大增大9.29.2。冰体将对裂。冰体将对裂缝壁产生缝壁产生2000kg2000kgcm2cm2的的巨大压力。巨大压力。2.1.12.1.1土的生成土的生成 2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类（1 1）物理风化）物理风化 其它物理风化作用：其它物理风化作用：盐类的结晶与潮解盐类的结晶与潮解：充填于岩石孔隙、裂隙充填于岩石孔隙、裂隙中含盐分的溶液，因水中含盐分的溶液，因水溶液浓度的变化，盐类溶液浓度的变化，盐类出现结晶与溶解使岩石出现结晶与溶解使岩石破碎的过程破碎的过程(类似于冰劈类似于冰劈作用作用)。2.1.12.1.1土的生成土的生成 2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性2.1.1 2.1.1 土的生成土的生成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类（1 1）物理风化）物理风化 由物理风化生成的土为由物理风化生成的土为粗粒土粗粒土，如块碎石，砾石和砂土等，如块碎石，砾石和砂土等，总称为总称为无粘性土无粘性土 砾石料砾石料卵卵 石石砂砂2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类（2 2）化学风化）化学风化 岩石的碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质相接触时，逐渐发岩石的碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质相接触时，逐渐发生化学变化，原来组成矿物发生变化，产生一种新的成分生化学变化，原来组成矿物发生变化，产生一种新的成分次次生矿物生矿物。粘土粘土2.1.12.1.1土的生成土的生成 2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类（3 3）生物风化）生物风化 2.1.12.1.1土的生成土的生成 2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性2.1.22.1.2土的结构与构造土的结构与构造 第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1.土的结构：土的结构：土颗粒之间的相互排列及其联结形式。土颗粒之间的相互排列及其联结形式。单粒结构：单粒结构：凡粗颗粒土（如凡粗颗粒土（如卵石与砂土卵石与砂土等），在沉积过程中，每等），在沉积过程中，每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳定状态，其特点是土粒间一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳定状态，其特点是土粒间存在点与点的接触。存在点与点的接触。密实状态密实状态 疏松状态疏松状态2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性2.1.22.1.2土的结构与构造土的结构与构造 第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1.土的结构：土的结构：土颗粒之间的相互排列及其联结形式。土颗粒之间的相互排列及其联结形式。蜂窝结构：蜂窝结构：当土颗粒较细（当土颗粒较细（粒径在粒径在0.02mm0.02mm以下以下）时，在水中单个下沉，）时，在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒被吸收不再下沉（碰到已沉积的土粒被吸收不再下沉（彼此之间引力大于重力彼此之间引力大于重力），依次一），依次一粒粒被吸收，形成很大孔隙的蜂窝状结构。（适用于粉土）粒粒被吸收，形成很大孔隙的蜂窝状结构。（适用于粉土）蜂窝结构蜂窝结构2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性2.1.22.1.2土的结构与构造土的结构与构造 第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1.土的结构：土的结构：土颗粒之间的相互排列及其联结形式。土颗粒之间的相互排列及其联结形式。絮状结构（二级蜂窝结构）：絮状结构（二级蜂窝结构）：那些粒径极细的粘土颗粒（粒径小于那些粒径极细的粘土颗粒（粒径小于0.005mm0.005mm）在水中长期悬浮，相互碰撞而吸引形成小链环状的土集粒，）在水中长期悬浮，相互碰撞而吸引形成小链环状的土集粒，它们互相接近吸引，不断扩大形成大链环状，称为絮状结构。（适用它们互相接近吸引，不断扩大形成大链环状，称为絮状结构。（适用于粘土）于粘土）絮状结构絮状结构2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性2.1.22.1.2土的结构与构造土的结构与构造 第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1 1单粒结构工程性质好于蜂窝结构和絮状结构单粒结构工程性质好于蜂窝结构和絮状结构2 2土的结构受力后会产生变化，饱和粉砂细砂（振动液土的结构受力后会产生变化，饱和粉砂细砂（振动液化），粘性土受扰动后强度变低化），粘性土受扰动后强度变低 气相固相液相+构成土骨架，构成土骨架，起决定作用起决定作用重要重要影响影响土土 体体次要次要作用作用第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成物理状态力学特性粒径级配粒径级配矿物成分矿物成分颗粒形状颗粒形状 第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 原生矿物 物理风化作用产物（如：石英、长石、云 母），构成粗粒土的主要矿物成分次生矿物 化学风化作用产物，主要是粘土矿物，倍半氧化物等，构成细粒土的主要矿物成分 高岭石、伊里石、蒙脱石1.1.土粒的矿物成分土粒的矿物成分粘土矿物粘土矿物:由由硅片硅片和和铝片铝片构成的晶包所组合而成构成的晶包所组合而成2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类硅片的结构硅片的结构基本单元：基本单元：硅硅-氧四面体氧四面体2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 1.1.土粒的矿物成分土粒的矿物成分2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类铝片的结构铝片的结构基本单元：基本单元：铝铝-氢氧八面体氢氧八面体2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 1.1.土粒的矿物成分土粒的矿物成分 高岭石高岭石（氢键联结）（氢键联结）粘土矿物的粘土矿物的晶格构造晶格构造蒙脱石蒙脱石伊利石伊利石粒径粒径亲亲 水水 性性胀胀 缩缩 性性压压 缩缩 性性大大小小小小小小中中中中中中中中小小大大大大大大2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 1.1.土粒的矿物成分土粒的矿物成分2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 2.2.土颗粒的大小土颗粒的大小与形状与形状0.0050.075260200粘粒粉粒砂粒圆砾（角砾）卵石（碎石）漂石（块石）粒径粒径d/mm粒组名称粒组名称图图2.2 2.2 土的粒径分组土的粒径分组2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 2.2.土颗粒的大小与土颗粒的大小与形状形状原生矿物原生矿物 圆状、浑圆状、棱角状圆状、浑圆状、棱角状次生矿物次生矿物 针状、片状、扁平状针状、片状、扁平状第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配粒径粒径：颗粒的大小通常以直径表示。称为粒径（mm）或粒度。粒组粒组：粒径大小在一定范围内、具有相同或相似的成分和性质的土粒集合。2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成 土颗粒土颗粒巨粒巨粒(200mm)(200mm)粗粒粗粒(0.075-200mm)(0.075-200mm)细粒细粒(0.075mm)(0.075mm)卵石或碎石颗粒卵石或碎石颗粒 (20-200mm)(20-200mm)圆砾或角砾颗粒圆砾或角砾颗粒 (2-20mm)(2-20mm)砂砂 (0.075-2mm)(0.075-2mm)粉粒粉粒(0.005-0.075mm)(0.005-0.075mm)粘粒粘粒(0.005mm)(0.005mm)第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成粘土粘土细细细细砂砂砂砂粗粗粗粗砂砂砂砂第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配粘土粘土卵卵卵卵石石石石碎碎碎碎石石石石2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配土的颗粒级配 土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示。土的颗粒级配分析方法(1)筛分法：适用于0.075mmd60mm(2)比重计法:适用于d0.075mm2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配标准分析筛标准分析筛筛子孔径分筛子孔径分别为别为:20,10,5,2.0,1.0,0.5,0.25,0.075(1)筛分法：适用于0.075mmd60mm2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配(1)筛分法：适用于0.075mmd60mm筛析机筛析机2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配(2)比重计法:适用于d0.075mm原理原理StokesStokes定律：定律：球状的细颗粒在水中的下球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成沉速度与颗粒直径的平方成正比。正比。2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配(2)比重计法:适用于d0.075mm原理原理StokesStokes定律：定律：球状的细颗粒在水中的下球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成沉速度与颗粒直径的平方成正比。正比。2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配(2)比重计法:适用于d0.075mm2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536水分法水分法1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线（土的粒径级配累积曲线（对数坐标对数坐标）2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒径:d50:平均粒径 d60:控制粒径 d10:有效粒径 d30;不均匀程度：Cu=d60/d10 不均匀系数当当Cu很小时曲线很陡，表很小时曲线很陡，表示土均匀；当示土均匀；当 Cu 很大时曲很大时曲线平缓，表示土的级配良线平缓，表示土的级配良好。好。Cu 5,级配不均匀。级配不均匀。2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d10d30斜率斜率:某粒径范围内颗粒某粒径范围内颗粒 的含量的含量 陡陡相应粒组质量集中相应粒组质量集中 缓缓-相应粒组含量少相应粒组含量少 平台平台-相应粒组缺乏相应粒组缺乏连续程度连续程度:Cc=d302/(d60 d10)曲率系数曲率系数C c =1 3,级配连续性好级配连续性好2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成 Cu5 Cc13 级配连续第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成例1-1 下表为一土工试验颗粒分析表，表中数值为留筛质量，底盘内试样质量为20g,现需计算试样的不均匀系数Cu和曲率系数Cc筛孔孔径（mm）2.01.00.50.250.075留筛质量（g）5015015010030土的颗粒组成：粒径2.0mm:粒径1.0mm:粒径0.5mm:第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成粒径0.25mm:粒径0.075mm:2.01.00.50.250.07590%60%30%10%4由表中数据可知：d10=0.25mm，d30=0.5mm，d60=1.0mm第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成2.2.12.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒 3.3.土的粒径级配土的粒径级配第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类粒径级配累积曲线及指标的用途：1）粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：Cu 5,不均匀土；Cu 3 或 Cc 1,级配不连续土4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：如果 Cu 5且 C c =1 3，级配 良好的土；如果 Cu 3 或 Cc 1g/cm3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 完全不能移动，具有固体的特性完全不能移动，具有固体的特性 温度温度100C时不蒸发时不蒸发-弱结合水：弱结合水：受电场引力作用，为粘滞水膜受电场引力作用，为粘滞水膜 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而流动，有粘滞性不因重力而流动，有粘滞性粘土粘土颗粒颗粒-+引力引力d水分子水分子阳离子阳离子强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水土中水土中水 结合水结合水n结合水：结合水：受颗粒表面电场作用力受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水压力，不能任意流动的水-毛细水：毛细水：由于土体孔隙的毛细由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的毛细水承受表面张力和重力的作用作用-重力水：重力水：自由水面以下的孔隙自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土自由水，在重力作用下可在土中自由流动；浮力作用中自由流动；浮力作用土中水土中水 自由水自由水n自由水：自由水：不受颗粒电场引不受颗粒电场引力作用的孔隙水力作用的孔隙水hc毛细水毛细水重力水重力水气相气相 -土中气土中气F自由气体：自由气体：与大气连通的气体与大气连通的气体对土的性质影响不大对土的性质影响不大F封闭气体：封闭气体：被土颗粒和水封闭的气体被土颗粒和水封闭的气体其体积与压力有关。会增加土的弹性；其体积与压力有关。会增加土的弹性；阻塞渗流通道，降低渗透性阻塞渗流通道，降低渗透性第二章：土的物理性质与工程分类第二章：土的物理性质与工程分类2.1 2.1 土的生成与特性土的生成与特性 2.2 2.2 土的三相组成土的三相组成 2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标 2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标2.5 2.5 土的工程分类土的工程分类2.6 2.6 土的压实性土的压实性 土的物理性质指标土的物理性质指标土的物理状态土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态土的物理性质指标土的物理性质指标(三相间的比例关系三相间的比例关系)表表示示影响影响力学特性力学特性土的三相比例指标对研究土的性质十分重要土的三相比例指标对研究土的性质十分重要物理性质指标物理性质指标土的三个组成相的体积土的三个组成相的体积和质量上的比例关系和质量上的比例关系密实程度密实程度干湿程度干湿程度 特点特点:指标概念简单，数量很多指标概念简单，数量很多 要点：要点：名称、概念或定义、符号、表达式、名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别单位或量纲、常见值或范围、联系与区别 基本方法基本方法:定义定义三相草图法三相草图法空气空气 Air三三 相相 草草 图图水水 Water固体固体 Solidma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标三三 相相 草草 图图九个物理量九个物理量:V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指标是比物性指标是比例关系例关系:可假设可假设任一参数为任一参数为1物理量关系物理量关系:空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积三个独立变量，三个独立变量，干土或饱和土二干土或饱和土二个独立变量个独立变量其它指标：其它指标：三相草图法计算三相草图法计算实验室实验室测定测定可假设任一参数为1基本物理性质试验基本物理性质试验为了确定三相草图诸量中的三个量，通为了确定三相草图诸量中的三个量，通常进行三个基本的物理性质试验：常进行三个基本的物理性质试验：F 土的密度试验土的密度试验F 土粒比重试验土粒比重试验F 土的含水量试验土的含水量试验2.3.12.3.1土的三项基本物理性质指标土的三项基本物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv1.土的密度土的密度和土的重度和土的重度 重力加速度，重力加速度，近似取近似取10m/s2 4 4）测定方法：）测定方法：环刀法环刀法 适用于粘性土与粉土；适用于粘性土与粉土；灌水法灌水法 适用于卵石，砾石与原状砂。适用于卵石，砾石与原状砂。1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.12.3.1土的三项基本物理性质指标土的三项基本物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.土的密度土的密度和土的重度和土的重度 2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.12.3.1土的三项基本物理性质指标土的三项基本物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv2.土粒比重土粒比重G Gs s4 4）测定方法：）测定方法：比重瓶法；比重瓶法；经验法。经验法。1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.12.3.1土的三项基本物理性质指标土的三项基本物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv3.土的含水率土的含水率w w4 4）测定方法：）测定方法：烘干法；烘干法；1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图砂土砂土粘性土粘性土2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.2 2.3.2 反映土的松密程度的指标反映土的松密程度的指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv1.土的孔隙比土的孔隙比e e4 4）测定方法：根据）测定方法：根据、G Gs s与与w w；1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图砂土砂土粘性土粘性土2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.2 2.3.2 反映土的松散程度的指标反映土的松散程度的指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv1.土的孔隙度（孔隙率）土的孔隙度（孔隙率）n n4 4）测定方法：根据）测定方法：根据、G Gs s与与w w；1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.3 2.3.3 反映土中含水程度的指标反映土中含水程度的指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv1.含水率含水率w w4 4）测定方法：根据）测定方法：根据、G Gs s与与w w；1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图2.土的饱和度土的饱和度Sr r5 5）工程应用）工程应用0.50.8Sr稍湿的稍湿的很湿的很湿的饱和的饱和的2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.4 2.3.4 特定条件下土的密度（重度）特定条件下土的密度（重度）第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv4 4）工程应用：）工程应用：通常用作填方工程，包括土坝、通常用作填方工程，包括土坝、路基和人工压实地基，土体压实质量路基和人工压实地基，土体压实质量的标准。土的干密度越大，表明的标准。土的干密度越大，表明土体土体压得越密实，亦即工程质量越好。压得越密实，亦即工程质量越好。1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图5 5）测定方法：）测定方法：（1 1）环刀法；）环刀法；（2 2）放射性同位素法）放射性同位素法1.土的干密度土的干密度d d和土的干重度和土的干重度d 2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.4 2.3.4 特定条件下土的密度（重度）特定条件下土的密度（重度）第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图2.土的饱和密度土的饱和密度satsat（饱和重度（饱和重度sat）2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标2.3.4 2.3.4 特定条件下土的密度（重度）特定条件下土的密度（重度）第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv1 1）物理意义）物理意义2 2）表达式）表达式3 3）常见值）常见值土的三相图土的三相图3.土的有效重度（浮重度）土的有效重度（浮重度）4 4）四个重度大小比较）四个重度大小比较2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒质量质量m体积体积VVw0.275Vv0.435Vs0.565V10mw0.275ms1.525m1.80Va0.16(1)(1)绘制三相计算草图绘制三相计算草图解：解：(2)(2)令令V V=1cm=1cm3 3(3)(3)已知已知=m/V=1.80g/cm=m/V=1.80g/cm3 3,故故m=1.80gm=1.80g 例：已知土的密度例：已知土的密度=1.80g/cm=1.80g/cm3 3,土粒比重土粒比重G Gs s=2.70=2.70，土的含水率，土的含水率w=18w=18.0%0%。求其余的。求其余的5 5个物理性质个物理性质指标。指标。(4)(4)已知已知2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒质量质量m体积体积VVw0.275Vv0.435Vs0.565V10mw0.275ms1.525m1.80Va0.16(5)(5)V Vw w=0.275cm=0.275cm3 3(6)(6)已知：已知：(7)(7)孔隙体积孔隙体积:V VV V=V-VV-Vs s=1-0.565=0.435cm=1-0.565=0.435cm3 3(8)(8)气相体积气相体积:V Va a=V Vv v-V-Vw w=0.435-0.275=0.165cm=0.435-0.275=0.165cm3 32.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒质量质量m体积体积VVw0.275Vv0.435Vs0.565V10mw0.275ms1.525m1.80Va0.16(9)(9)其余物理性质指标其余物理性质指标孔隙比：孔隙比：孔隙度：孔隙度：饱和度：饱和度：干密度：干密度：饱和密度：饱和密度：有效重度：有效重度：2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒Gsw Vs11+1+e质量质量m体积体积VVv=eGsw Gs（1）w Gsw Gs（1）w/指标间的换算指标间的换算2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标n例:某土样经试验测得体积为某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为，湿土质量为187g，烘干，烘干后，干土质量为后，干土质量为167g。若土粒的相对密度。若土粒的相对密度Gs为为2.66，求该土样，求该土样的含水量的含水量、密度、密度、重度、重度、干重度、干重度d 、孔隙比、孔隙比e、饱和重度、饱和重度sat和有效重度和有效重度 第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类解：2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理土的物理性质指标性质指标三项基三项基本指标本指标换换 算算指指 标标1.土的密度土的密度和土的重度和土的重度 2.土粒比重土粒比重G Gs s3.土的含水率土的含水率w w1.土的饱和度土的饱和度Sr r2.土的孔隙比土的孔隙比e e3.土的孔隙度（孔隙率）土的孔隙度（孔隙率）n n4.土的干密度土的干密度d d和土的干重度和土的干重度d 6.土的有效重度（浮重度）土的有效重度（浮重度）5.土的饱和密度土的饱和密度satsat（饱和重度（饱和重度sat）2.3 2.3 本节小结本节小结第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.3 2.3 本节习题本节习题1.1.在土的三相指标中在土的三相指标中 、是必须测定的基是必须测定的基本指标，它们的测定方法分别是本指标，它们的测定方法分别是 、。2.同一土样的饱和重度同一土样的饱和重度 sat、干重度、干重度 d、天然重度、天然重度、有、有效重度效重度 大小存在的关系是大小存在的关系是:()（A）sat d ;（B）sat d （C）sat d;（D）sat d3.土的含水量土的含水量w是指是指:（）（）（A）土中水的质量与土的质量之比）土中水的质量与土的质量之比;（B）土中水的质量与土粒质量之比）土中水的质量与土粒质量之比;（C）土中水的体积与土粒体积之比）土中水的体积与土粒体积之比;（D）土中水的体积与土的体积之比。）土中水的体积与土的体积之比。土的物理状态土的物理状态土的物理状态土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态土的物理性质指标土的物理性质指标(三相间的比例关系三相间的比例关系)表表示示影响影响力学特性力学特性第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类无无粘粘性性土土的的土土粒粒之之间间的的联联结结微微弱弱，因因此此其其工工程程性性质质主要与主要与密实度密实度有关；有关；粘粘性性土土颗颗粒粒很很细细，比比表表面面积积大大，水水对对其其性性质质影影响响较较大，因此其工程特性主要取决于大，因此其工程特性主要取决于稠度稠度。2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类无无粘粘性性土土的的土土粒粒之之间间的的联联结结微微弱弱，因因此此其其工工程程性性质质主要与主要与密实度密实度有关；有关；粘粘性性土土颗颗粒粒很很细细，比比表表面面积积大大，水水对对其其性性质质影影响响较较大，因此其工程特性主要取决于大，因此其工程特性主要取决于稠度稠度。2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标2.4.12.4.1无粘性土的密实度无粘性土的密实度1.1.用孔隙比用孔隙比e为标准为标准 孔隙比孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散 2.2.以相对密实度以相对密实度Dr为标准为标准砂土在天然状态砂土在天然状态下孔隙比下孔隙比砂土在最密实状态时砂土在最密实状态时的孔隙比的孔隙比砂土在最松散状砂土在最松散状态时的孔隙比态时的孔隙比松散松散中密中密密实密实1/32/3Dr图图2.8 相对密度判断密实度标准相对密度判断密实度标准第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标2.4.12.4.1无粘性土的密实度无粘性土的密实度 3.3.以标准贯入试验以标准贯入试验N为标准为标准101015152020松散松散稍密稍密中密中密密实密实图图2.92.9以以N N 划分砂土密实度标准划分砂土密实度标准第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标2.4.22.4.2粘性土的物理状态指标粘性土的物理状态指标 固态固态半固态半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态 稠稠度度：粘粘性性土土因因含含水水量量的的不不同同表表现现出出不不同同的的稀稀稠稠、软软硬硬状状态态的的性性质称为粘性土的稠度。质称为粘性土的稠度。0 ws w p w L强结合水膜最大强结合水膜最大出现自由水出现自由水强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标2.4.22.4.2粘性土的物理状态指标粘性土的物理状态指标 1.1.液限（液限（wL%）1）定义：粘性土呈）定义：粘性土呈液态与塑态液态与塑态之间的分界含水率称为液限之间的分界含水率称为液限2）测定方法）测定方法锥式液限仪锥式液限仪蝶式液限仪蝶式液限仪第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标2.4.22.4.2粘性土的物理状态指标粘性土的物理状态指标 2.2.塑限（塑限（wP%）1）定义：粘性土呈）定义：粘性土呈塑态与半固态塑态与半固态之间的分界含水率称为塑限之间的分界含水率称为塑限2）测定方法）测定方法滚搓法滚搓法液、塑限联合测定法液、塑限联合测定法第第2 2章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标2.4.22.4.2粘性土的物理状态指标粘性土的物理状态指标 2.2.塑限（塑限（wP%）1）定义：粘性土呈）定义：粘性土呈塑态与半固态塑态与半固态之间的分界含水率称为塑限之