土的物理性质ppt课件.ppt
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1、第二章第二章 土的物理性质土的物理性质一、土的基本物理性质二、粘性土的稠度状态及可塑性三、粘性土的胀缩性和崩解性四、土的透水性和毛细性土的物理状态指标土的物理状态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密实度密实度稠度稠度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定义定义 土的物理性质主要研究: 1、土的三相体系间质量质量与体积体积间的比例关系,如密度、空隙性等,称基本物
2、理性质,共有9个指标。 2、固体固体与液体液体间相互作用表现出来的性质如稠度、可塑性、胀缩性、透水性等,称水理性质。 空气空气 Air三三 相相 示意示意 图图水水 Water固体固体 Solidma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积1.密度密度 土粒密度s 实测指标 土的天然密度 实测指标 土的干密度d 饱和密度sat土的物理性质指标土的物理性质指标空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积2.含水性指标含水性指标 天然含水率 w 实测指标 饱和含水率 wsat 饱和度sr3.空隙性空隙性 孔隙率 n 孔隙比 e空气空气水水固体固体ma=0mwms
3、m质量质量VaVwVsVvV体积体积指标含及其确定方法:指标含及其确定方法:实测指标实测指标1. 土粒密度土粒密度 s: 定义:单位体积内土颗粒的定义:单位体积内土颗粒的 质量质量 表达式:表达式: s=ms/Vs 单单 位:位: kg/m3 或或 g/cm3 一般范围:一般范围: 粘性土粘性土 2.702.75 g/cm3 , 砂土砂土 2.65 g/cm3 空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积指标含及其确定方法:指标含及其确定方法:实测指标实测指标2. 土的天然密度土的天然密度 : 定义:天然状态下单位体积定义:天然状态下单位体积 内土的质量。内土的质量
4、。 表达式:表达式: 单单 位:位:kg/m3 或或 g/cm3 一般范围:一般范围: 1.602.20 g/cm3空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积awswsVVVmmVm 注意区别:注意区别:1)含义上:)含义上: s是固体相部分质量,只与土中的矿物组成有关,与孔隙性和含水性无关;而是天然状态下单位体积内土的质量,与两者均有关。2)测定方法上:)测定方法上:s用扰动土样,采用比重瓶法测定, 用原状土样,采用环刀法或蜡封法测定。3)数值上:)数值上: s 指标含及其确定方法:指标含及其确定方法:实测指标实测指标3. 土的天然含水率土的天然含水率w: 定义
5、:定义:土中水的质量与土粒质土中水的质量与土粒质 量之比,用百分数表示量之比,用百分数表示 表达式:表达式: 单单 位:无量纲位:无量纲 一般范围:一般范围: 变化范围大,可超过变化范围大,可超过100% 测量方法:测量方法:室内一般用烘干法。室内一般用烘干法。空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积ssswmmmmm(%)w n 可表示同一种土的松密,二者之间存在关系:可表示同一种土的松密,二者之间存在关系:表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标e1en n1ne 砂类土:砂类土:28-35%粘性土:粘性土:30-50%,有的可达,有的可达60-70%s
6、vV/Ve n 孔隙比孔隙比e:土中孔隙体积与固土中孔隙体积与固体颗粒体积之比体颗粒体积之比, 为无量纲为无量纲V/V(%)nvn 孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)n:土中孔隙体土中孔隙体积与总体积之比积与总体积之比, 用百分数表示用百分数表示可用三相草图推出可用三相草图推出空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积指标含及确定方法指标含及确定方法:换算指标换算指标: 1、干干密度密度 d: 定义:土中孔隙完全没有水定义:土中孔隙完全没有水 时的密度时的密度 表达式:表达式: d=ms/V KN/m3 g/cm3 它可用和w换算。 wmmmmmmVmmVmmVmdsw
7、swssss1/空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积2、饱和密度饱和密度 sat: 土中孔隙完全被水充满时土中孔隙完全被水充满时 的密度。的密度。 sVmVsatWVVdwdnn空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积饱和容重:饱和容重:gsatsat VVmvwssat 3、有效容重(浮容重)、有效容重(浮容重) 表达式: 物理意义:地下水位以下,土体受水的浮力时单位体积的质量。wsat n 天然密度天然密度n 干密度干密度n 饱和密度饱和密度VmmVmwsVVmvwssat V/msddsat 4、饱和含水率饱和含水率(w
8、sat):指土饱和时,所含水的质量与固指土饱和时,所含水的质量与固体质量之比。体质量之比。%。5、饱和度饱和度(Sr):):指土中指土中水的体积与空隙体积之比的水的体积与空隙体积之比的%。表示孔隙的饱和程度表示孔隙的饱和程度。%100%10011)(sdswVsatmVsatww%100/%100satsWVswwVwVwwwmVmVVVrVVrss空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积 6、孔隙率孔隙率n:指土中孔隙体积与土总体积之比的指土中孔隙体积与土总体积之比的%。 7、孔隙比、孔隙比e:指土中孔隙体积与固体体积之比指土中孔隙体积与固体体积之比%100)
9、1 (%100sdVVVVVVnn11)1(wVVsdssVee 上述,s,w,d,sat, ,wsat,sr,n,e一共10个物理性质指标,是否各自独立,互不相干呢? 不是,通常实验室测定,s,w后,其余7个指标可以通过三相草图换算而得。 因为三相草图是相对比例关系,为了计算方便,我们可以设其中一个部分为1,例如设Vs=11.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 小小 结结土的三个组成相的体积和质土的三个组成相的体积和质量上的比例关系量上的比例关系定义定义三相草图法三相草图法室内测定三个基本室内测定三个基本物理性质指标:物理性质指标:土的密度土的密度 土粒密度土粒密
10、度土的含水量土的含水量其它物理性质指标其它物理性质指标孔隙含量孔隙含量含水程度含水程度密度和容重密度和容重 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:名称、概念或定义、符号、表达式、要点: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、联系与区别密实程度密实程度干湿程度干湿程度 4、某住宅地基勘察中,由一个原状土试验测得:土的天然密度=1.85kN/m3,土粒密度s=2.75kN/m3,土的天然含水量w=20%。求其余6个指标1、已知一块饱和原状土样,其体积为17.40cm3,重29.8g,经105度温度下烘干后,重19.6g
11、。求:w、s、e、d 、sat。2、在野外试验中用体积为90cm3的环刀取原状土样,称得质量为154g,送回试验室后称得重量148g,并测得w=15%,s=2.7g/cm3。求、d、w、e、n、wsat、sr。3、一块体积为27cm3的粘土,烘干后重47.25g。在体积不变的情况下饱和,饱和后的重量56.7g。求 s。1、已知一块饱和原状土样,其体积为17.40cm3,重29.8g,经105度温度下烘干后,其重为19.6g,求:w,s,e,d, sat,解:42. 111)/( 1 .17)/(71. 1)/(3 .11)/(13. 1)/(2 .27)/(72. 2%526 .198 .29
12、4 .1713. 172. 2334 .178 .29334 .176 .1933/ )6 .198 .29(4 .176 .196 .196 .198 .29dsswssswemKNcmgmKNcmgmKNcmgwmmVsatVmdVmsmmssat2.在野外试验中用体积为90cm3的环刀取原状土样,称得质量为154g,送回试验室后称得重量148g,并测得w=15%, s=2.7g/cm3.求, d,w,e,n,wsat,sr.已知:V=90cm3,m=154g,m=148g,w=15%, s=2.7g/cm3.解:土样从野外送回试验室的过程中,土的重量减轻了。说明土的水分损失了一部分,所以
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