第2章土的性质及工程分类精选PPT.ppt

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1、第2章土的性质及工程分类1第1页，此课件共33页哦2.12.1概概 述述土的三相组成土的三相组成三相比例大小三相比例大小土土的的物物理理性性质质土土的的化化学学性性质质2第2页，此课件共33页哦 土的三相图土的三相图 Three phase skeletalThree phase skeletal质量质量m体积体积V一、一、反映土轻重程度的指标反映土轻重程度的指标 1.土的天然密度土的天然密度：单位体积土的单位体积土的质质量量(g/cm3)气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVaVv一般一般1.61.62.2g2.2gcmcm3 3 环刀法环刀法蜡封法蜡封法灌砂法灌砂法土的密度测定方法ma=0

2、2.2 土的物理性质指标土的物理性质指标2.2.1-2.2.2 土三相比例关系及指标定义土三相比例关系及指标定义3第3页，此课件共33页哦注：注：1)：干密度：干密度(g/cm3)dry densitydry density 重力密度重力密度(简简称重度称重度)天然重度天然重度=g =g 干重干重度度 d d=d dg g 饱和饱和重度重度satsat=satsatg g 浮重度浮重度 =g=g2:)：饱和密度：饱和密度(g/cm3)saturated density saturated density3)：浮密度：浮密度(g/cm3)显然：显然：satsatd d satsatd d 4第4

3、页，此课件共33页哦2.土粒相对密度土粒相对密度s（土粒比重）：无量纲（土粒比重）：无量纲单位体积土颗粒质量与单位体积土颗粒质量与44纯水单位体积的质量之比纯水单位体积的质量之比 粘性土粘性土：s s 2.72.72.752.75砂性土：砂性土：s s 2.652.65土中有机质含量增加，土土中有机质含量增加，土粒相对密度减小粒相对密度减小比重瓶法比重瓶法 土的相对密度土的相对密度测定方法测定方法s s土粒密度，即土颗粒单位体积的质量土粒密度，即土颗粒单位体积的质量(g/cm(g/cm3 3)气气水水土土粒粒msmwmVsVwVVVama=05第5页，此课件共33页哦二、反映土的松密程度的指标

4、二、反映土的松密程度的指标1孔隙比孔隙比void ratiovoid ratio e=vv/vs2孔隙率孔隙率porosity porosity n=vv/v100%三、反映土中含水程度的指标三、反映土中含水程度的指标，SrSr1、土的、土的含水率含水率(含水量含水量)water contentwater content 用烘干法测定用烘干法测定 2土的饱和度土的饱和度 degree of saturationdegree of saturation Sr =vw/vv 100%Sr=100%完全饱和完全饱和 Sr 80%饱和饱和 Sr r=0=0完全干燥完全干燥气气水水土土粒粒msmwmVs

5、VwVVVama=06第6页，此课件共33页哦注：注：（1）实验直接测定的指标为：实验直接测定的指标为：，ds(或或s）（2）各指标间关系可用三相草图法换各指标间关系可用三相草图法换算算,不必死记这些换算公式不必死记这些换算公式 土的三相比例指标换算公式（表土的三相比例指标换算公式（表2-2）n2.2.32.2.3指标间的换算指标间的换算2.2.3指标的换算指标的换算7第7页，此课件共33页哦【例2-1】已知某土样=1700Kg/m3,ds=267,=14%求e、Sr及sat【解】：用三相草图法，如图 令V=1 m3 则重量m=*V=1700kg 而=mm m=m+ms 解得ms=1490kg

6、 m=210kg Vs=ms/ds=1.49/2.67=0.558 m3 Vv=V-Vs=1-0.558=0.442 m3 V V=m=m/=210/1000=0.21 m3 在图中填各数 可得 e=VV/Vs=0.79 Sr=V/VV=0.47n五、例题分析五、例题分析 气气水水土土粒粒msmwmVsVwVVVama=08第8页，此课件共33页哦2.3 2.3 黏性土的物理特性黏性土的物理特性n2.3.12.3.1黏性土的可塑性及界限含水率黏性土的可塑性及界限含水率界限含水率：界限含水率：粘性土从一种状粘性土从一种状态变态变化到另一种状化到另一种状态态的含水率的含水率 1液限液限W WL L

7、土由塑性状态变到流态的分界含水量。土由塑性状态变到流态的分界含水量。如如W WL L=28=28 表示土表示土的液限含水量为的液限含水量为28%28%测定：用锥式液限仪，通常用联合测定法测定：用锥式液限仪，通常用联合测定法2 2塑限塑限W WP P土由半固态到塑态的分界含水量。土由半固态到塑态的分界含水量。如如W WP P=12=12，表示土的，表示土的塑限含水量为塑限含水量为12%12%。测定：搓条法或联合测定法。测定：搓条法或联合测定法。3 3缩限缩限W WS S0固态或半固态固态或半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态塑限塑限P液限液限L9第9页，此课件共33页哦2.3.22.3.2黏性

8、土的物理状态指标黏性土的物理状态指标1塑性指数塑性指数Ip plasticity indexplasticity index Ip=WLWp讨论：讨论：塑性指数表示粘土处在可塑状态时含水量的变化范围塑性指数表示粘土处在可塑状态时含水量的变化范围.Ip取决于：取决于：颗粒细颗粒细，土能吸附水量，土能吸附水量，IP；矿物成分，吸水能力矿物成分，吸水能力，IP，故蒙脱含量，故蒙脱含量，则，则IP；水中离子成分和浓度水中离子成分和浓度,价高阳离子数价高阳离子数，IP。粘性土的分类常用于粘性土的分类常用于IP2液性指数液性指数IL liquidity indexliquidity index讨论讨论：I

9、L表示土的软硬程度表示土的软硬程度,用用IL划分土的软硬状态，划分土的软硬状态，IL，土软土软,IL=1流动状态。流动状态。没考虑土的结构影响，在含水量相同时，原状土比没考虑土的结构影响，在含水量相同时，原状土比 重塑重塑土硬，故用土硬，故用IL判断重塑土合适，但对原状土偏于保守。判断重塑土合适，但对原状土偏于保守。10第10页，此课件共33页哦3天然稠度天然稠度(natural consistency)测定：烘干法测定：烘干法路基的干湿状态路基的干湿状态公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（JTJD60-2006）干燥干燥中湿中湿潮湿潮湿过湿过湿11第11页，此课件共33页哦液塑限联合测

10、定仪液塑限联合测定仪下沉深度为下沉深度为17mm所对应的含水量为液限所对应的含水量为液限;下沉深度为下沉深度为2mm处所对应的含水量为塑限。处所对应的含水量为塑限。液限液限塑限塑限12第12页，此课件共33页哦13第13页，此课件共33页哦2.3.3黏性土的活动度、灵敏度和触变性黏性土的活动度、灵敏度和触变性n活动度：反映黏性土中活动度：反映黏性土中所含矿物的活动性所含矿物的活动性A0.750.75A1.25不活动不活动正常正常活动活动14第14页，此课件共33页哦2.3.3黏性土的灵敏度黏性土的灵敏度n灵敏度：灵敏度：低灵敏度低灵敏度中灵敏度中灵敏度高灵敏度高灵敏度15第15页，此课件共33

11、页哦n概念：概念：黏性土的抗剪强度随时间恢黏性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质复的胶体化学性质n实质：微观结构多为片架结构，含实质：微观结构多为片架结构，含较多结合水，随着时间被破坏的原较多结合水，随着时间被破坏的原始黏聚力部分得到恢复始黏聚力部分得到恢复2.3.3黏性土的触变性、黏性土的触变性、16第16页，此课件共33页哦2.42.4 无粘性土的密实度无粘性土的密实度The compactness of none-cohesive soilThe compactness of none-cohesive soil 无无粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响无粘性土工程性粘性土主要包括砂类

12、土和碎石土，而影响无粘性土工程性质的主要因素是密实度质的主要因素是密实度 1.孔隙比孔隙比e e（老规范）（老规范）:没考虑级配因素没考虑级配因素对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散态。孔隙比愈大，土愈松散。17第17页，此课件共33页哦2.2.由相对密实度由相对密实度D Dr r判断判断（公路规范用）（公路规范用）relative densityrelative density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砂土在最密实状态时的孔隙比时的孔隙比砂土在最松散砂土在最松散状态时的孔隙状

13、态时的孔隙比比当当Dr=0=0时，时，e=emin，表示土处于最疏松状态，表示土处于最疏松状态;当当Dr=1.0时，时，e=emax，表示土体处于最密实状态，表示土体处于最密实状态Dr1/3疏松状态疏松状态1/3Dr2/3中密状态中密状态2/3Dr1密实状态密实状态优缺点？优缺点？18第18页，此课件共33页哦n三、例题分析三、例题分析 n【例】某砂土试样某砂土试样,试验测定土粒相对密度试验测定土粒相对密度ds=2.7,含水量含水量=9.43%,天然密度天然密度=1.66/cm3。已知砂样最密实状态时称得干砂。已知砂样最密实状态时称得干砂质量质量ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量最

14、疏松状态时称得干砂质量ms2=1.45kg。求此砂土。求此砂土的相对密度的相对密度Dr,并判断砂土所处的密实状态并判断砂土所处的密实状态 【解答解答】砂土在天然状态下的孔隙比砂土在天然状态下的孔隙比砂土最小孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比砂土最大孔隙比相对密实度相对密实度（1/3,2/31/3,2/3中密状态中密状态19第19页，此课件共33页哦3 3 据标准贯入击数判断据标准贯入击数判断（新规范采用）（新规范采用）建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范：N 30密实；密实；15N30N30中密；中密；10N1510N15稍密；稍密；N10N10松散松散公路桥涵地基及基础设计规范公路桥涵地

15、基及基础设计规范N30密实；密实；10 N30N30中密；中密；5 5 N9 N9 稍密；稍密；N5N0.075mm的颗粒含量不超过全的颗粒含量不超过全重的重的50%的土的土21第21页，此课件共33页哦2.5.2粉土的密实度和湿度粉土的密实度和湿度密实度密实度密实密实中密中密稍密稍密e 0.90湿度湿度稍湿稍湿湿湿很湿很湿w3022第22页，此课件共33页哦2.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性土的胀缩性、湿陷性和冻胀性n胀缩性：吸水膨胀和失胀缩性：吸水膨胀和失水收缩的特性水收缩的特性2.6.1土的胀缩性土的胀缩性自由膨胀率自由膨胀率膨胀土膨胀土裂隙发育、常有光滑面裂隙发育、常有光滑面和擦痕和擦痕

16、多出露于阶地、山前多出露于阶地、山前常见浅层滑坡、地裂、坍塌常见浅层滑坡、地裂、坍塌裂隙随其气候张闭裂隙随其气候张闭23第23页，此课件共33页哦n湿陷性湿陷性的概念：的概念：土在自重压力作用下或自重压力和土在自重压力作用下或自重压力和附加压力作用下，受水浸湿后土附加压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加的结构迅速破坏而发生显著附加下陷的特征下陷的特征2.6.2土的湿陷性土的湿陷性24第24页，此课件共33页哦湿陷系数湿陷系数非湿陷性非湿陷性湿陷性湿陷性2.6.2土的湿陷性土的湿陷性25第25页，此课件共33页哦n冻胀性：土的冻胀和冻融给建筑物冻胀性：土的冻胀和冻融给建筑物或土工

17、建筑物带来危害的变形特性或土工建筑物带来危害的变形特性2.6.3土的冻胀性土的冻胀性级级不不冻胀冻胀级级弱弱冻胀冻胀级冻胀级冻胀级级强强冻胀冻胀级级特特强强冻胀冻胀26第26页，此课件共33页哦2.7 2.7 土的分类土的分类n一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累及交流一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累及交流n二、分类体系与方法二、分类体系与方法 分类体系：分类体系：1.建筑工程系统分类体系建筑工程系统分类体系2.工程材料系统分类体系工程材料系统分类体系侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：建筑地基基础设计规范建筑地基

18、基础设计规范(GB50007-2002)地基土分类方法地基土分类方法,很注很注意土的结构性。意土的结构性。侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土，例如：对象为扰动土，例如：土的分类标准土的分类标准(GB/T50145-2007)工程工程用土的分类和用土的分类和公路土工试验规程公路土工试验规程(JTJ051-93)土的工程分类土的工程分类27第27页，此课件共33页哦1 1、按沉积年代和地质成因划分、按沉积年代和地质成因划分老沉积土：第四纪晚更新世老沉积土：第四纪晚更新世Q3及其以前沉积的土，呈超及其以前沉积的

19、土，呈超固结状态、具有较高的结构强度固结状态、具有较高的结构强度新近沉积土：第四纪全新世近期沉积的土，一般呈欠固新近沉积土：第四纪全新世近期沉积的土，一般呈欠固结状态、结构强度较低结状态、结构强度较低2.7.2建筑地基土的分类建筑地基土的分类建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GB500072002)28第28页，此课件共33页哦 2 2、根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土、根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类。（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类。（与书与书上上P54P54稍有差异稍有差异）（1）

20、岩石岩石 颗粒间牢固粘结颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类。分类。坚硬程度类别坚硬程度类别饱和单轴抗压饱和单轴抗压强度强度frk(Mpa)坚硬岩坚硬岩较硬岩较硬岩较软岩较软岩软岩软岩极软岩极软岩30frk60frk6015frk305frk15frk52.7.2建筑地基土的分类建筑地基土的分类29第29页，此课件共33页哦（2）碎石土碎石土土中土中2mm2mm颗粒含量颗粒含量 全重全重50%50%，且颗粒间，且颗粒间未经胶结的粗粒土未经胶结的粗粒土（3）砂土砂土土

21、中土中2mm2mm颗粒颗粒50%50%全部土重，且粒径全部土重，且粒径0.075mm0.075mm的颗粒的颗粒50%50%全部土重。又可进一步分。全部土重。又可进一步分。（4）粉土粉土粒径粒径0.075mm0.075mm颗粒含量颗粒含量50%50%全土重，且全土重，且IP10IP10的土。的土。e0.6e1.0e1.0为软弱地基。为软弱地基。（5）粘性土粘性土塑性指数塑性指数IP10的土称为粘性土，粘性土的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分。根据塑性指数细分。土的名称土的名称粘土粘土粉质粘土粉质粘土塑性指数塑性指数IP1710IP1730第30页，此课件共33页哦3。其他。其他 软土：（软土

22、：（e1e1，L L)压缩压缩性高、性高、强强度低度低和具有灵敏性、和具有灵敏性、结结构性构性。其包括淤泥、淤泥其包括淤泥、淤泥质质粘性土、淤泥粘性土、淤泥质质粉土粉土。红粘土（云贵，广西）红粘土（云贵，广西）黄土（西北、华北）黄土（西北、华北）膨胀土：自由膨胀率膨胀土：自由膨胀率40%,40%,十几个省十几个省 多年冻土多年冻土 盐渍土盐渍土 污染土污染土31第31页，此课件共33页哦碎石土、砂土、粉土的分类与碎石土、砂土、粉土的分类与建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范完完全相同。粘性土的定义稍有差异，除要满足塑性指数大于全相同。粘性土的定义稍有差异，除要满足塑性指数大于1010之外，

23、之外，还要求粒径大于还要求粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量不超过总质量的颗粒含量不超过总质量50%50%的土，另外的土，另外按沉积年代划分黏土。按沉积年代划分黏土。3 3 公路路基土的分类公路路基土的分类 公路土工试验规程公路土工试验规程(JTGE40-2007)(JTGE40-2007)参照参照土的土的分类标准分类标准将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土殊土 a.巨粒土分类巨粒土分类若土中巨粒组含量多于若土中巨粒组含量多于15%,属于巨粒土属于巨粒土b.粗粒土的分类粗粒土的分类 巨粒含量少于等于巨粒含量少于等于15%15%，且巨粒组土粒与粗粒

24、组土粒质量之和，且巨粒组土粒与粗粒组土粒质量之和多于总质量多于总质量50%50%的土属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两的土属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。类。2.7.4公路桥涵地基土的分类公路桥涵地基土的分类32第32页，此课件共33页哦c.细粒土的分类细粒土的分类 细粒组土粒质量多余或等于总质量细粒组土粒质量多余或等于总质量50%50%的土属于细粒土。的土属于细粒土。图中液限为图中液限为17mm液限液限土工分类标土工分类标准准细粒土参照塑性图细粒土参照塑性图(由由assgrandeassgrande提出）进行细分提出）进行细分分类体系见书分类体系见书P59P59图图2-142-1433第33页，此课件共33页哦