《土的特性基本概念》PPT课件.ppt

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1、1 1 土的特性土的特性v土：母岩风化而来的各种矿物颗粒（土粒）的土：母岩风化而来的各种矿物颗粒（土粒）的集合体集合体v土的特征土的特征多孔性、散粒体多孔性、散粒体v土的特点土的特点多样性、易变性（受温度、湿度影多样性、易变性（受温度、湿度影响）响）v土的工程现象土的工程现象受力变性、渗透失稳（湿陷、受力变性、渗透失稳（湿陷、膨胀、溶解、变性等）、固结沉降、动荷效应膨胀、溶解、变性等）、固结沉降、动荷效应v土的工程性质土的工程性质在自然环境与外力作用下的稳在自然环境与外力作用下的稳定性即抗水、抗冻、抗变形与强度稳定性。定性即抗水、抗冻、抗变形与强度稳定性。v土的物理状态土的物理状态粗粒土指密实

2、程度；细粒土指粗粒土指密实程度；细粒土指软硬程度（粘性土的稠度）软硬程度（粘性土的稠度）土的成因与颗粒组成决定了土的工程性质土的成因与颗粒组成决定了土的工程性质土的成因土的成因土的成因土的成因自然结构自然结构自然结构自然结构a.b)单粒结构单粒结构c)蜂窝结蜂窝结构构d)絮状结构絮状结构颗粒组成颗粒组成颗粒组成颗粒组成孔隙性孔隙性压缩与固结压缩与固结毛细与渗透性毛细与渗透性沉降与变形沉降与变形工程划分大类的依据工程划分大类的依据界面性质界面性质界面性质界面性质粒间粒间粒间粒间粘结力粘结力粘结力粘结力 与水与水与水与水作用作用作用作用 胀缩胀缩胀缩胀缩性性性性 毛细与渗透性毛细与渗透性扰动土用于

3、工程的性状扰动土用于工程的性状压实压实压实压实性状性状性状性状渗透与毛渗透与毛渗透与毛渗透与毛细作用细作用细作用细作用强度与强度与强度与强度与变形变形变形变形动荷动荷动荷动荷效应效应效应效应沉降与沉降与沉降与沉降与固结固结固结固结1.2土的自身特点与工程性质是通过力土的自身特点与工程性质是通过力学与土工试验技术来研究的学与土工试验技术来研究的土工试验的目的：土工试验的目的：用特定的试验方法获得表征土的某种工程性能用特定的试验方法获得表征土的某种工程性能用特定的试验方法获得表征土的某种工程性能用特定的试验方法获得表征土的某种工程性能 的指标的指标的指标的指标试验指标。试验指标。试验指标。试验指标

4、。工程性能指标的可靠性：工程性能指标的可靠性：试验方法的科学性试验方法的科学性试验人员的技术品德试验人员的技术品德试验人员的经验与悟性试验人员的经验与悟性一般土的工程试验项目：一般土的工程试验项目：土性的试验：土性的试验：成分分析成分分析成分分析成分分析化学成分、矿物成分化学成分、矿物成分化学成分、矿物成分化学成分、矿物成分 颗粒分析、密度颗粒分析、密度颗粒分析、密度颗粒分析、密度 可塑性可塑性可塑性可塑性 毛细作用毛细作用毛细作用毛细作用 酸碱度酸碱度酸碱度酸碱度 烧失量烧失量烧失量烧失量 渗透性、毛细作用、湿化渗透性、毛细作用、湿化渗透性、毛细作用、湿化渗透性、毛细作用、湿化土的强度试验：

5、土的强度试验：抗剪试验抗剪试验抗剪试验抗剪试验 三轴压缩试验三轴压缩试验三轴压缩试验三轴压缩试验 无侧限抗压试验无侧限抗压试验无侧限抗压试验无侧限抗压试验 土的变形试验：土的变形试验：模量试验模量试验模量试验模量试验 CBRCBR试验试验试验试验 土的动力性能与压实试验：土的动力性能与压实试验：击实试验击实试验击实试验击实试验 震动液化震动液化震动液化震动液化 重复加载试验重复加载试验重复加载试验重复加载试验 v特殊土特殊土特殊土是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土。如盐渍土，盐结晶膨胀，溶解湿坍，膨胀土湿胀干缩，黄土的湿陷性所以单独分类。v特殊土主要包括：特殊土主

6、要包括：黄土、膨胀土、红粘土和盐渍土、冻土黄土、膨胀土、红粘土和盐渍土、冻土2.土的几个关键指标的工程意义土的几个关键指标的工程意义w w是土的什么决定了土的工程性质？为什么粒径与可塑性是土的什么决定了土的工程性质？为什么粒径与可塑性是土的什么决定了土的工程性质？为什么粒径与可塑性是土的什么决定了土的工程性质？为什么粒径与可塑性成为路基土分类的基本依据？成为路基土分类的基本依据？成为路基土分类的基本依据？成为路基土分类的基本依据？w2.1.1土的基本定性指标：级配、可塑性、密度、含水量土的基本定性指标：级配、可塑性、密度、含水量w 土的组成与结构决定了土的工程性质。粒径与粒级的含量可明显土的组

7、成与结构决定了土的工程性质。粒径与粒级的含量可明显显现土的工程性质，也是划分土类别的关键参数。显现土的工程性质，也是划分土类别的关键参数。w 对于粘性土，所含粘土矿物的类别与含量的差异从本质上决定了对于粘性土，所含粘土矿物的类别与含量的差异从本质上决定了它的工程性质；它的工程性质；w 对于砂性土，级配决定了它的工程性质；对于砂性土，级配决定了它的工程性质；w 对于粉性土，粉粒含量与其结构决定了它不良的工程性质。对于粉性土，粉粒含量与其结构决定了它不良的工程性质。v 土的颗粒级配：土的颗粒级配：两个重要参数两个重要参数 Cu Cc Cu Cc 它对粘性土意义不大，它对粗粒土和含粗粒细粒土具有重要

8、工程意义。它对粘性土意义不大，它对粗粒土和含粗粒细粒土具有重要工程意义。工程中常用不均匀系数工程中常用不均匀系数CuCu和曲率系数和曲率系数CcCc来反映颗粒级配的不均匀程度。来反映颗粒级配的不均匀程度。vCuCu反应土的级配累积曲线的展布范围，指示粒径大小的悬殊、粗细不同反应土的级配累积曲线的展布范围，指示粒径大小的悬殊、粗细不同粒组的变化范围；粒组的变化范围；CcCc反应土的级配累积曲线的形态（陡缓），指示级配反应土的级配累积曲线的形态（陡缓），指示级配累积曲线的斜率连续状况，累积曲线的斜率连续状况，Cc 1Cc 33级配曲线不连续。级配曲线不连续。c c：常数：常数 e e：孔隙比。式中

9、：孔隙比。式中d60d60小于某粒径的土粒重量占土总重小于某粒径的土粒重量占土总重60%60%的粒径，称限定控制粒径；的粒径，称限定控制粒径；d10d10小于某粒径的土粒重量占土总重小于某粒径的土粒重量占土总重10%10%的粒径，称有效粒径；的粒径，称有效粒径；d30d30小于某粒径的土粒重量占土总重小于某粒径的土粒重量占土总重30%30%的粒径。的粒径。vCu反映曲线的坡度，实质是粒径分布不均匀反映曲线的坡度，实质是粒径分布不均匀程度的反映。程度的反映。Cc反映粒径曲线的形状，实质反映粒径曲线的形状，实质反映粒径间的变化规律，即连续性。反映粒径间的变化规律，即连续性。Cu5，Cc=13 良好

10、级配；若Cu5,Cc1，说明缺乏中间粒径；若Cu10IP10，IPIP可分为粘土（可分为粘土（IP17IP17）和粉质粘土）和粉质粘土（10IP1710IP17），粉土是指粒径大于的颗粒），粉土是指粒径大于的颗粒含量不超过总重含量不超过总重50%50%，且塑性指数，且塑性指数1010的的土，其性质介于粘性土与砂土这间土，其性质介于粘性土与砂土这间。粘性土的可塑粘性土的可塑-与粘粒的表面引力有关的一个现象与粘粒的表面引力有关的一个现象n粘性土粘性土:就是指具有可塑状态性质的土。就是指具有可塑状态性质的土。n可塑性可塑性:指在一定的含水量状态、外力的作指在一定的含水量状态、外力的作用下，可塑成任何

11、形状而不发裂，当外力去用下，可塑成任何形状而不发裂，当外力去掉后，仍可保持原形状不变。掉后，仍可保持原形状不变。n含水量对粘性土的工程性质有着极大的影响。含水量对粘性土的工程性质有着极大的影响。液限-塑限=塑性指数n土的毛细性：土的毛细性：指土中水在表面张力作用下，沿着细指土中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向上及向其它方向移动的现象。土能够产生的孔隙向上及向其它方向移动的现象。土能够产生毛细现象的性质称为土的毛细性。毛细现象的性质称为土的毛细性。n毛细水的上升是引起路基冻害的重要因素之一！毛细水的上升是引起路基冻害的重要因素之一！n毛细带：毛细带：毛细现象可湿润的范围；毛细网状水带毛细现象可

12、湿润的范围；毛细网状水带（毛细影响带）：位于毛细水带的中部，在毛细水（毛细影响带）：位于毛细水带的中部，在毛细水带内，土的含水量是随温度而变化的。带内，土的含水量是随温度而变化的。n毛细粘聚力：毛细粘聚力：水和空气的分界面上产生的表面张力。水和空气的分界面上产生的表面张力。毛细现象：毛细现象：图图6土层中的毛细水带土层中的毛细水带v毛细上升高度：毛细上升高度：液体总是力图缩小自己的表面积，以使表面自由能变为最小（这是一滴水球完成球状的原因）。毛细管壁的分子与水分子之间有引力作用，使管壁接触部分的水面呈向上的弯曲状，这种现象称为湿润现象。毛细上升高度：v经验认为：经验认为：碎石类土，无毛细作用，

13、砂土，粉性碎石类土，无毛细作用，砂土，粉性土，粘性土土，粘性土hc粉性土，粉砂、粉土和粉质粘土等粉性土，粉砂、粉土和粉质粘土等毛细现象较显著，毛细上升高度大，上升速度快。毛细现象较显著，毛细上升高度大，上升速度快。土的分类土的分类土的三土的三相组成相组成土的颗粒土的颗粒性质性质土的物土的物理状态理状态土的水理土的水理性质性质土的土的结构结构粒间的粒间的联结力联结力2.1.3土的工程分类土的工程分类n由=，可知，C、值是影响土的强度与抗变形能力的关键因素。C由颗粒界面引力决定。由粒径分布（级配）和嵌挤填充程度决定。抗水、抗冻性能由毛细管径（即孔隙率或孔隙比）产生。n 从土的比表面、吸附能力，与水

14、作用的能力上划分：从土的比表面、吸附能力，与水作用的能力上划分：砂，粉粒，粉粒，粘粒。砂，粉粒，粉粒，粘粒。c：常数：常数e：孔隙比：孔隙比。2.1.3土的工程分类土的工程分类把影响路基土工程性质把影响路基土工程性质的关键因素作为土的分类依据。的关键因素作为土的分类依据。1 1）塑性图是按国际上广泛应用的碟式液限仪的试验标准和我国以往长）塑性图是按国际上广泛应用的碟式液限仪的试验标准和我国以往长期采用的按塑性指数期采用的按塑性指数I IP P分类的标准确定的。分类的标准确定的。2 2）塑性图中）塑性图中I IP P=7=7和和I IP P=4=4两条横虚线，由于该区域液限很小，特别是液限两条横

15、虚线，由于该区域液限很小，特别是液限1515，土处于液限饱和状态，依据抗剪试验摩擦角等于零画出的。，土处于液限饱和状态，依据抗剪试验摩擦角等于零画出的。两横线之间的区域，可能由低液限粉土两横线之间的区域，可能由低液限粉土MLML过渡为低液限黏土过渡为低液限黏土CLCL，是土性，是土性变异性最大区域。变异性最大区域。3 3）9393规程塑性图中采用的规程塑性图中采用的I IP P=10=10和和I IP P=6=6两条横虚线是按理论液限值推算两条横虚线是按理论液限值推算出来的。出来的。为什么塑性图中出现了为什么塑性图中出现了I IP P=7=7和和I IP P=4=4两条横虚线呢？两条横虚线呢？

16、v用塑性图划分细粒土应注意：用塑性图划分细粒土应注意：土的塑性指数土的塑性指数取决于粘粒含量、粘粒的矿物种类、取决于粘粒含量、粘粒的矿物种类、有机质含量。而液限又是最敏感的指标，因而不同有机质含量。而液限又是最敏感的指标，因而不同的液限、塑限可能给出相同的塑性指数，而土性却的液限、塑限可能给出相同的塑性指数，而土性却可能根本不同，可能根本不同，此乃塑性图分类的一个缺陷此乃塑性图分类的一个缺陷。v第二个缺陷：试验的操作误差，如装土密度、特别第二个缺陷：试验的操作误差，如装土密度、特别是粉性土刮的次数（是粉性土刮的次数（1、2次可以，刮次可以，刮3次水上来了）次水上来了）v有机质的影响用烘烤后的液

17、限降低来判别是最简易有机质的影响用烘烤后的液限降低来判别是最简易的方法。的方法。土的压实试验指标，用来土的压实试验指标，用来判断土的压实性状、压实判断土的压实性状、压实工艺选择，判断压实土的工艺选择，判断压实土的工程稳定性工程稳定性3.路基土压实特性与压实工艺选择路基土压实特性与压实工艺选择我国的公路压实标准我国的公路压实标准 压实标准：压实标准：压实度：压实度：如何分析土的如何分析土的击实曲曲线反映的反映的压实性状？性状？粉土1含水量-干密度曲线 粉土2含水量-干密度曲线 粉土粉土1的粉粒含量占的粉粒含量占55.7%，砂粒占，砂粒占40.2%，粘粒占，粘粒占4%。粉。粉土土2的粉粒含量占，砂

18、粒占的粉粒含量占，砂粒占26.5%，粘粒仅占，粘粒仅占3.5%，为典，为典型的粉土。型的粉土。粘土粘土1含水量含水量-干密度曲干密度曲线 粘土粘土2含水量含水量-干密度曲线干密度曲线粘土粘土1的砂粒含量占，粉粒占，粘粒占，粘土的砂粒含量占，粉粒占，粘粒占，粘土2不含砂不含砂粒，粉粒占，粘粒占。粒，粉粒占，粘粒占。无粘性土的无粘性土的击实曲曲线活用分析活用分析压实性状的性状的3个重要公式个重要公式空气空气体体积积率：率：孔隙比孔隙比：饱饱和度：和度：，%定义式：定义式：e=VvVs（Vv孔隙体积；孔隙体积；Vs土粒体积）土粒体积）和和Sr=VwVv（VW土孔隙中水的体积）可见，二者土孔隙中水的体积）可见，二者均与孔隙体积均与孔隙体积Vv有关，故它们也可以反映击实效果，有关，故它们也可以反映击实效果，而而Va=Vv-V，则反映土强度的稳定性和密实性。，则反映土强度的稳定性和密实性。粘性土现场压实含水量的控制132