土的物理性质指标new上课讲义.ppt

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1、土的物理性土的物理性质质指指标标new1 1 土的物性与分类土的物性与分类土的形成土的形成渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性土的三相组成土的三相组成土的物理状态土的物理状态土的结构土的结构土的工程分类土的工程分类土的压实性土的压实性 决定决定影影响响如何获得较好的土如何获得较好的土便于研究和应用便于研究和应用1 1 土的物性与分类土的物性与分类1 1 土的形成土的形成2 2土的三相组成土的三相组成3 3土的物理状态土的物理状态4 4土的结构土的结构5 5土的工程分类土的工程分类6 6土的压实性土的压实性 1 1 土的形成土的形成土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物土

2、是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积1 1 土的物性与分类土的物性与分类形成过程形成过程形成条件形成条件物理力学物理力学性质性质 风化风化岩石岩石地球土土地球影响影响岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而变成土的过程是非常复杂岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而变成土的过程是非常复杂而漫长的而漫长的生物风化生物风化物理风化物理风化化学风化化学风化量变量变无粘性土无粘性土原生矿物原生矿物质变质变粘性土粘性土次生矿物次生矿物动植物的活动动植物的活动1 1 土的物性与分类土的物性与分类风化风化有有 机机 质质1.11.1土的形成土的形成岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的岩石和土的粗颗

3、粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎过程中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物新的矿物二、土的三相组成二、土的三相组成气相固相液相+构成土骨架，起决定作用构成土骨架，起决定作用重要影响重要影响土体次要作用次要作用土体三相组成示意图湿土。是一种非饱湿土。是一种非饱和土。若为粘土多和土。若为粘土多为可塑性土。为可塑性土。液相为零，为干液相为零，为干土。此时粘土呈土。此时粘土呈坚硬状态，砂土坚硬状态，砂土呈松散状态。

4、呈松散状态。气体为零，为饱和气体为零，为饱和状态。此时粉细砂状态。此时粉细砂或粉土在震动下容或粉土在震动下容易产生液化。易产生液化。土的三相比例不同，其性质不同土的三相比例不同，其性质不同 土不是一种连续材料，而是由三相不同物质组成的集合体；土具有孔隙和透水性；土的压缩变形量大；土的变形需要经历一定的时间；土产生不可恢复的塑性变形。1 1 土的物性与分类土的物性与分类土的固相（固体颗粒）土是岩石风化的产物，土颗粒的矿物成分取决于成土母岩的成分和风化作用的类型，不同的矿物成分对土的性质的影响不同，土中矿物颗粒的成分主要有原生矿物和次生矿物两类。一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性

5、与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成土的矿物成分原生矿物：由岩浆冷凝而成,如石英、长石、角闪石、辉石、云母次生矿物：由原生矿物风化产生,如长石风化产生高岭石、辉石或角闪石风化生成绿泥石;还有从水溶液中析出生成的,如方解石和石膏。一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成硅氧四面体晶片的结构硅氧四面体晶片的结构表示表示一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成铝氢氧八面体晶片的结构铝氢氧八面体晶片的结构表示表示一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相

6、组成土的三相组成粘土矿粘土矿物的晶物的晶格构造格构造高岭石高岭石蒙脱石蒙脱石伊利石伊利石粒径粒径比表面积比表面积胀胀 缩缩 性性渗渗 透透 性性强度强度压压 缩缩 性性大大10-20m2/g小小大大大大小小中中80-100m2/g中中中中中中中中小小800m2/g大大小小小小大大比表面积：单位质量土颗粒所拥有的总表面积9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大 白云母 磷灰石 石膏 石英 正长石一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成蒙脱石三种粘性土矿物的形状特性三种粘性土矿物的形状特性一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与

7、分类1.21.2土的三相组成土的三相组成土粒的大小和形状、矿物成分与级配 是影响土的物理力学性质的重要因 素。粗大的土粒往往是原生矿物，形成的 土是块状或粒状，而细小土粒主要是 次生矿物，其形状呈片状。一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成不同尺寸的土颗粒具有不同的性质。例如：土颗粒由大变小，土可由无粘性变为粘性，且透水性随之减小。粒径大小比较接近的土粒，其矿物成分及性质都比较接近。因此，把土的粒径按性质相近的原则划分为7个粒组:漂石（块石）、卵石（碎石）、砾粒、砂粒、粉粒、粘粒、胶粒。粒组的划分是土按颗粒分类的基础一一.固体颗粒固体颗粒

8、1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成固体颗粒的描述固体颗粒的描述粒径级配一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成颗粒大小各粒径成分在土中占的比例狭义的粒径级配影响土性影响土性的主因的主因颗粒大小粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类界限粒径一一.固体颗粒固体颗粒dmm卵石卵石砾石砾石砂粒砂粒粉粒粉粒 粘粒粘粒 胶粒胶粒60602 20.050.05 0.0050.005 0.0020.0020.250.5520粗 中 细 粗 中细极细0.0750.075粗粒土粗粒土

9、细粒土细粒土1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成1.表格法表示的粒组划分粒组名称粒组名称粒径范围粒径范围mmmm一般特征一般特征漂石、块石颗粒漂石、块石颗粒200200透水性很大，无粘性，无毛细水透水性很大，无粘性，无毛细水卵石、碎石颗粒卵石、碎石颗粒2002002020圆砾、角砾圆砾、角砾颗粒颗粒粗粗20201010透水性大，无粘性，毛细水上升透水性大，无粘性，毛细水上升高度不超过粒径大小高度不超过粒径大小中中10105 5细细5 52 2砂粒砂粒粗粗2 20.50.5易透水，当混有云母等杂质时透易透水，当混有云母等杂质时透水性减小，而压缩性增大；无粘水性

10、减小，而压缩性增大；无粘性，遇水不膨胀，干燥时松散；性，遇水不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大，随粒径变毛细水上升高度不大，随粒径变小而增大小而增大中中0.50.50.250.25细细0.250.250.10.1极细极细0.10.10.0750.075粉粒粉粒粗粗0.0750.0750.010.01透水性小，湿时稍有粘性，遇水透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀小，干时稍有收缩；毛细水膨胀小，干时稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易出现冻上升高度较大较快，极易出现冻胀现象胀现象细细0.010.010.0050.005粘粒粘粒0.0050.075 mm)水分法水分法：适用于细粒土：适用于细粒土

11、 (0.075 mm)各粒组的相对含量，用质量百分数来表示各粒组的相对含量，用质量百分数来表示表述方法表述方法 粒径级配累积曲线粒径级配累积曲线1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.固体颗粒固体颗粒1.21.2土的三相组成土的三相组成粒组的相对含量是通过颗粒分析实验测定的 颗粒分析试验的结果，常用颗粒级配曲线表示 曲线平缓表示土中粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好 曲线较陡，表示土粒均匀，各级粒组级配较差。1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.固体颗粒固体颗粒1.21.2土的三相组成土的三相组成土的颗粒级配曲线 一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.

12、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)土的颗粒级配曲线土的颗粒级配曲线 d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒径特征粒径:d50:平均平均粒径粒径d60:限定限定粒径粒径d10:有效有效粒径粒径d30:中值粒径中值粒径（有效粒径）不均匀程度不均匀程度：Cu=d60/d10 连续程度连续程度:Cc=d302/(d60 d10)曲率系数曲率系数 不均匀系数不均匀系数Cu

13、 5,级配不均匀级配不均匀粗细程度粗细程度：用用d50 表示 一一.固体颗粒固体颗粒1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2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)土的颗粒级配曲线土的颗粒级配曲线 d60d10d30曲线d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率:某粒径范围内颗粒的含量某粒径范围内颗粒的含量 陡陡相应粒组质量集中相应粒组质量集中

14、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)曲率系数曲率系数较大颗粒缺少较大颗粒缺少Cc 减小减小较小颗粒缺少较小颗粒缺少Cc 增大增大C c =1 3,级配连续性好级配连续性好粒径级配土的颗粒级配曲线土的颗粒级配曲线及指标的用途及指标的用途：1）粒组含量用于土的分类定名粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：用于判定土的不均匀程度：Cu 5,不均匀土不均匀土；Cu 3 或 Cc 1,级配不连续土级配不连续土4）不均匀系数不均匀系数Cu和和曲率系数曲率系数Cc用于判定土的级配优劣

15、：用于判定土的级配优劣：如果如果 Cu 5且且 C c =1 3，级配级配 良好的土良好的土；如果如果 Cu 3 或或 Cc 11g/cmg/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100100C C时可蒸发时可蒸发强结合水强结合水 位于强结合水之外，电场引位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内力作用范围之内 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性弱结合水弱结合水自由水自由水重力水重力水毛细水毛细水在重力作用下可在土中自由流动在重力作用下可在土中自由流动 存在于固气之间存在于固气之间

16、在重力与表面张力作用下在重力与表面张力作用下 可在土粒间空隙中自由移动可在土粒间空隙中自由移动1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成二二.土中水土中水三三.土中气体土中气体v自由气体：自由气体：与大气连通，对土的性质影响不大与大气连通，对土的性质影响不大v封闭气体：封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道增加土的弹性；阻塞渗流通道1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成 土有三个组成部分：固相、液相和气相土有三个组成部分：固相、液相和气相 小结小结1.固体颗粒固体颗粒2.土中水土中水3.土中气体土中气体 粒径级配粒径级配 矿物成分矿

17、物成分 颗粒形状颗粒形状 结合水结合水 (强结合水、弱结合水强结合水、弱结合水)自由水自由水 (重力水、毛细水重力水、毛细水)自由气体自由气体封闭气体封闭气体1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成土的结构和构造土的结构：土骨架中固体土颗粒之间的相互排列和联结形式，反映颗粒的大小、形状，表面特征、相互排列及其连接方式的综合。土的结构可分为下列三种:1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 1.3 土的结构和构造土的结构和构造单粒结构粗颗粒土,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。工程性质最好。蜂窝结构（0.05mm0.005mm）主要由粉

18、粒组成的土的结构形式。较细的土颗粒，在水中单个下沉,碰到已沉积的土粒,因土粒之间的分子引力大于土粒自重而被吸引不再下沉。依次一粒粒被吸引，形成具有很大孔隙的蜂窝状结构。受扰动时会导致结构的破坏，不可用作天然地基。1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 1.3 土的结构和构造土的结构和构造絮状结构（粒径0.005mm）是由粘粒集合体组成的结构形式。粒径极细的粘土颗粒在水中长期悬浮运动,会相互碰撞吸引，逐渐形成小链环状的土集粒，使质量增大而下沉；当一个小链环碰到另一个链环时相互吸引，不断扩大形成大链环状，称为絮状结构。被扰动时会导致天然结构的破坏，不可用作天然地基。1 1 土的物性与分类土的物

19、性与分类1.3 1.3 土的结构和构造土的结构和构造 单粒结构 蜂窝结构 絮状结构 图:土的结构1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 1.3 土的结构和构造土的结构和构造扫描电镜扫描电镜扫描电镜扫描电镜土的构造：同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征称为土的构造。最主要特征是土中有无层理，由此可分为层理构造和分散构造。层理构造：土层由不同的颜色或不同的粒径的土组成层理，一层一层互相平行。水平层理 交错层理分散构造：土层中的土粒分布均匀，性质相近。多见于无粘结的砂、砾石、卵石等厚层土中，属各向同性体。通常分散构造的土工程性质最好。1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 1.3 土的结构和

20、构造土的结构和构造根据土体中是否有颗粒和裂缝，又可分为结核状构造和裂隙状构造结核状构造：在细粒土中混有粗颗粒或各种结核。裂隙状构造：土体中有很多不连续的小裂缝。1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 1.3 土的结构和构造土的结构和构造土的生成与工程特性的关系：搬运、沉积条件：流水搬运、沉积的土优于风力搬运、沉积的土。沉积年代：沉积年代越长，工程性质越好。地理环境1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 1.3 土的结构和构造土的结构和构造含水量不率，密度不变，因重塑而强度含水量不率，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称

21、为恢复的现象，称为触变性触变性。土的触变性是土结构中联结形态发生变土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土结构随时间变化的宏观化引起的，是土结构随时间变化的宏观表现。表现。目前尚没有合理的描述土触变性的方法目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。和指标。粘性土的触变性粘性土的触变性 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 1.3 土的结构和构造土的结构和构造一一.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1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.4 土的物理状态土的物理状态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

22、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、联系与区别定义定义基本方法基本方法:三相草图法三相草图法1.三相草图三相草图 液相气相固相VaVwVsVvVma=0mwmsm1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.物理性质指标物理性质指标质量质量体积体积1.4 土的物理状态土的物理状态三相草图三相草图1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.物理性质指标物理性质指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积已知关系五个已知关系五个:共有

23、九个参数共有九个参数:V Vv Vs Va V/ms m wma m剩下三个独立变量剩下三个独立变量三相草图法三相草图法物性指标是比例关系物性指标是比例关系:可假设任一参数为可假设任一参数为1对于饱和土对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量实验室测定实验室测定其它指标其它指标是一种简单而实用的方法是一种简单而实用的方法1.4 土的物理状态土的物理状态1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.物理性质指标物理性质指标2.2.室内测定的三个物理性质指标（试验指标）室内测定的三个物理性质指标（试验指标）WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积-土的密度、土粒的比重、

24、土的含水率土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度土的密度土的重度土的重度=g工程上更常用工程上更常用,用于计算土的自重应力用于计算土的自重应力单位单位:kg/m3 或或 g/cm3单位单位:kN/m3 一般范围一般范围:1.602.20 g/cm3定义定义:土单位体积的质量土单位体积的质量有时也称有时也称土的天然密度土的天然密度1.4 土的物理状态土的物理状态表达式表达式:相关指标相关指标:三相草图有助于直观三相草图有助于直观理解物性指标的概念理解物性指标的概念1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.物理性质指标物理性质指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质

25、量体积体积土粒比重土粒比重 s:土粒的密度，单位体积土粒的质量土粒的密度，单位体积土粒的质量单位单位:无量纲无量纲土粒比重一般范围土粒比重一般范围:粘性土粘性土 2.702.75 砂砂 土土 2.654C时纯蒸蒸馏水的密度水的密度=1.0 g/cm3土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒比重在数值上等于土粒的密度定义定义:土粒的密度与土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值时纯蒸馏水的密度的比值1.4 土的物理状态土的物理状态表达式表达式:1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.物理性质指标物理性质指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土的含水率土的含水率

26、定义定义: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,用百分数表示用百分数表示注意注意:其实是含水比其实是含水比,可达到或超过可达到或超过1001.4 土的物理状态土的物理状态表达式表达式:一一.物理性质指标物理性质指标v表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)1 1 土的物性与分类土的物性与分类.其它常用的物理性质指标（换算指标）其它常用的物理性质指标（换算指标）关系关系:在某种程度上反映土的松密在某种程度上反映土的松密砂类土：砂类土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%有的可达有的可达60-70%1.4 土的物理状态土的物理状态定义

27、定义:土中孔隙体积与固体颗粒土中孔隙体积与固体颗粒体积之比体积之比,无量纲无量纲表达式表达式:WaterAirSoilVaVwVsVvV体积体积定义定义:土中孔隙体积与总体土中孔隙体积与总体积之比积之比,用百分数表示用百分数表示表达式表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil体积体积三相草图可用于确定三相草图可用于确定物性指标之间的关系物性指标之间的关系一一.物理性质指标物理性质指标v表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标1 1 土的物性与分类土的物性与分类含水率含水率饱和度饱和度1.4 土的物理状态土的物理状态WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm

28、质量质量体积体积表达式表达式:定义定义:土中水的体积与孔隙体积的比值土中水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示饱和度表示孔隙中充满水的程度孔隙中充满水的程度Sr=0 :干土干土Sr=1 :饱和土饱和土1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.物理性质指标物理性质指标v表示土中表示土中密度和重度密度和重度的指标的指标天然密度天然密度干密度干密度饱和密度饱和密度天然重度天然重度干重度干重度浮重度浮重度饱和重度饱和重度1.4 土的物理状态土的物理状态WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积单位单位:kg/m3 或或 g/cm3单位单位:kN/m3 定义定义:土被完全烘

29、干时的密度土被完全烘干时的密度,等于等于 单位体积内土粒的质量单位体积内土粒的质量表达式表达式:各种密度各种密度重度重度之间的大小关系：之间的大小关系：1 1 土的物性与分类土的物性与分类一一.物理性质指标物理性质指标1.4 土的物理状态土的物理状态天然密度天然密度干密度干密度饱和密度饱和密度天然重度天然重度干重度干重度浮重度浮重度饱和重度饱和重度WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土的三相比例换算公式例题：例题：例题例题1 在某住宅地基勘测中，已知一个钻孔原在某住宅地基勘测中，已知一个钻孔原状土试样结果为：土的密度状土试样结果为：土的密度1.80g/c

30、m3，土粒，土粒比重比重2.70，土的含水率，土的含水率w18。求其余。求其余5个物个物理性质指标。理性质指标。小结小结物理性质指标物理性质指标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：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、联系与区别定义定义基本方法基本方法:三相草图法三相草图法室内测定的三个物理性质指标室内测定的三个物理性质指标土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度、土粒的

31、比重、土的含水率三相草图有助于直观三相草图有助于直观理解物性指标的概念理解物性指标的概念其它常用的物理性质指标其它常用的物理性质指标v表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标v表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标v表示土中密度和容重的指标表示土中密度和容重的指标三相草图可用于确定三相草图可用于确定物性指标之间的关系物性指标之间的关系三相草图法是求取物三相草图法是求取物理性质指标的简单而理性质指标的简单而有效的方法有效的方法课堂练习题：课堂练习题：根据三相比例关系，推导孔隙比的换算式：根据三相比例关系，推导孔隙比的换算式：影响影响1.4 无粘性土的密实特性无粘性土的密实特性无粘性土的

32、松密程度无粘性土的松密程度力学特力学特性性密实度大密实度大结构稳定、强度大、压缩变形小结构稳定、强度大、压缩变形小密实度小密实度小结构疏松、不稳定、压缩变形大结构疏松、不稳定、压缩变形大衡量无粘性土的密实度方法衡量无粘性土的密实度方法孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n n相对密度相对密度D Dr r现场标准贯入试验测定现场标准贯入试验测定土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒的含量土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒的含量定义定义:1.孔隙比孔隙比e或孔隙率或孔隙率nu密实度密实度如何衡量如何衡量?单位体积中固体颗粒含量的多少单位体积中固体颗粒含量的多少优点：简单方便优点：简单方便缺点：不能反

33、映级配的影响缺点：不能反映级配的影响 只能用于同一种土只能用于同一种土emin=0.35emin=0.20利用孔隙比利用孔隙比e或孔隙率分类或孔隙率分类孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n n分类分类e emaxmax与与e emin min：最大与最小孔隙比：最大与最小孔隙比相对密度相对密度D Dr r =1 =1 ,最密状态最密状态 D Dr r =0=0 ,最松状态最松状态 D Dr r 1/3 ,1/3 ,疏松状态疏松状态 1/3 1/3 2/3 2/3 ,密实状态密实状态判别标准：判别标准：优点：把土的级配因素考虑在内，优点：把土的级配因素考虑在内，理论上较为完善理论上较为完善缺点：

34、缺点：e e、e eminmin、e emanman难以准确测定难以准确测定2.相对密度相对密度对策：对策：3 3、根据现场标准贯入试验判定、根据现场标准贯入试验判定 标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质量为量为63.5kg63.5kg的锤头，提升到的锤头，提升到76cm76cm的高度，让锤自由下落，打击的高度，让锤自由下落，打击标准贯入器，使贯入器入土深为标准贯入器，使贯入器入土深为30cm30cm所需的锤击数，记为所需的锤击数，记为N63.5N63.5，这是一种简便的测试方法。，这是一种简便的测试方法。N N的大小，综合反映了土的的大

35、小，综合反映了土的贯入阻力的大小，亦即密实度的大小。我国贯入阻力的大小，亦即密实度的大小。我国岩土工程勘查规岩土工程勘查规范范（GB50021GB500219494）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数进行划分。进行划分。标准贯入标准贯入试验垂击试验垂击数数N36.5N36.5N36.510N36.51010N36.51510N36.51515N36.53015N36.530N36.530N36.530密实度密实度松散松散稍密稍密中密中密密实密实判定标准：判定标准：1.5 粘性土的物理特性粘性土的物理特性粘性土的物理特性可以用稠度表示。粘性土的物理特性可以用稠

36、度表示。稠度是指粘性土含水量不同时所表现出的物理状态，反映土的软硬程度。稠度是指粘性土含水量不同时所表现出的物理状态，反映土的软硬程度。粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。塑限塑限p液限液限l稠度界限稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形态粘性土的稠度反映土中水的形态固态或固态或半固态半固态塑态塑态 液态液态 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稠度状态稠度状态含水量含水量w一、界限含水量的测定方法一、界限含水量的测定方法1、液限液限L L锥式液限仪测定法：锥

37、式液限仪测定法：76g锤经锤经5s恰好沉入土恰好沉入土10mm所对应的含水量。所对应的含水量。碟式液限仪测定法：以碟式液限仪测定法：以2转转/秒的速度，使碟子反复秒的速度，使碟子反复起落，坠击底座，当起落，坠击底座，当25击击V型土槽合拢长度恰好型土槽合拢长度恰好13mm所对应的含水量。所对应的含水量。锥式液限仪锥式液限仪碟式液限仪碟式液限仪2、塑限p滚搓法：滚搓法：将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为3mm3mm 土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的含水量土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的含水量。液、塑性联合测定法：液、塑性联合测定法：利用液、塑性联

38、合测定仪同时利用液、塑性联合测定仪同时测定测定3 3份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下沉深度和份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下沉深度和含水量关系曲线，则曲线上对应深度为含水量关系曲线，则曲线上对应深度为10mm10mm及及2mm2mm时土时土样的含水量就分别为该土的液限和塑限。样的含水量就分别为该土的液限和塑限。圆锥入土深度与含水量关系圆锥入土深度与含水量关系液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪二、塑性指数二、塑性指数I Ip p和液性指数和液性指数I IL L反映吸附结合水的能力。能大致反映粘土颗粒的含量及其粘反映吸附结合水的能力。能大致反映粘土颗粒的含量及其粘性性塑性指数塑性指数I Ip

39、 p工程上常用作粘性土与粉土定名的依据工程上常用作粘性土与粉土定名的依据缺点：缺点：不能充分反映粘土颗粒含量不能充分反映粘土颗粒含量 不同的粘土矿物结合水的能力不同不同的粘土矿物结合水的能力不同为什么为什么为什么为什么？注意：仅适用于重塑土注意：仅适用于重塑土液性指数液性指数I IL LwpwwlIL1坚硬状态坚硬状态可塑状态可塑状态流流 态态0.00 0.250.25 0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑反映粘性土天然状态的软硬程度反映粘性土天然状态的软硬程度 工程上作为确定粘性土承载力的重要指标工程上作为确定粘性土承载力的重要指标三、结构特性三、结构特性相同含水量、密度相同含

40、水量、密度1.粘性土的灵敏度粘性土的灵敏度 St =原状土原状土结构性结构性相同含水量相同含水量密度密度粉碎粉碎重塑重塑重塑土重塑土强度降低强度降低St11-22-44-88-1616粘性土粘性土不灵敏不灵敏低灵敏低灵敏中等灵敏中等灵敏灵敏灵敏很灵敏很灵敏流动流动原状土的无侧限抗压强度原状土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度含水量不变，密度不变，因重塑而强含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为渐恢复的现象，称为触变性触变性触变性触变性。土的触变性是土结构中联结形态发生土的触变性是土结构中联

41、结形态发生变化引起的，是土微观结构随时间变化变化引起的，是土微观结构随时间变化的宏观表现。的宏观表现。2.粘性土的触变性粘性土的触变性 四、活动度四、活动度活性指数活性指数p0.002:粒径小于粒径小于0.002mm颗粒的质量占颗粒的质量占总土总质量的百分比总土总质量的百分比A 1.25非活性粘土非活性粘土(高岭石）高岭石）正常粘土正常粘土活性粘土（蒙脱石）活性粘土（蒙脱石）粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值称粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值称为活动度（活性指数）为活动度（活性指数）反映粘性土中所含矿物的活反映粘性土中所含矿物的活动性动性 同样的结合水含量，所需不同矿物数是不

42、一样的。如何反映？同样的结合水含量，所需不同矿物数是不一样的。如何反映？1.6 土的工程分类土的工程分类分类依据：分类依据：能反映土的物理力学性质能反映土的物理力学性质土的组成土的组成土的状态土的状态土的结构土的结构 土的工程分类是将工程性质相近的土进行分类，土的工程分类是将工程性质相近的土进行分类，以便于工程应用及研究以便于工程应用及研究本节主要介绍建筑地基基础设计规范本节主要介绍建筑地基基础设计规范 GB50007 GB5000720022002分类法分类法 土土岩石岩石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土一、岩石一、岩石按成因分类按成因分类岩浆岩沉积岩变质岩按坚硬程度

43、分类按坚硬程度分类按完整程度分类按完整程度分类二、碎石土二、碎石土土的名称土的名称 颗粒形状颗粒形状 粒组含量粒组含量漂石漂石块石块石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于200mm的颗粒超过全质量50%卵石卵石碎石碎石圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆砾圆砾角砾角砾粒径大于20mm的颗粒超过全质量50%粒径大于2mm的颗粒超过全质量50%三、砂土三、砂土土的名称土的名称 粒组含量粒组含量粒径大于2mm的颗粒占全质量25-50%砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全质量50%粒径大于0.25mm的颗粒超过全质量50%粒径大于0.075mm的颗粒超

44、过全质量85%粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量50%四、粉土四、粉土粒径大于0.075mm的颗粒含量小于小于全质量50%而塑性指数Ip10的土粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量大于大于全质量50%塑性指数Ip10Ip10的土五、粘性土五、粘性土1017的土的土粘土粘土粉质粘土粉质粘土六、人工填土六、人工填土人类活动而形成的各类土。成分复杂，均匀性差。人类活动而形成的各类土。成分复杂，均匀性差。分类方法分类方法:(1)按堆积年代进行分类，分为老填土、新填土；按堆积年代进行分类，分为老填土、新填土；(2)按组成物质分类如下表：按组成物质分类如下表：土的名称组成物质素填土素填土由碎

45、石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土杂填土杂填土为含有建筑物垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土冲填土冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土压实填土经过压实或夯实的素填土为压实填土1.淤泥和淤泥质土：天然含水量大于液限淤泥和淤泥质土：天然含水量大于液限()，天然，天然孔隙比孔隙比15的粘性土是淤泥，天然孔隙比的粘性土是淤泥，天然孔隙比50%，=3050，e=1.11.7，Sr0.85。液限。液限45%的土为次生红粘土。红粘的土为次生红粘土。红粘土的工程性质：强度高压缩性低。土的工程性质：强度高压缩性低。七、特殊土七、特殊土1.7 土的压实机理及工程控制土的压实机理及工程控制土的击实性是指土在反复冲击

46、荷载作用下能被压土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性密的特性压实的本质压实的本质土料孔隙率减小，密实度提高1 1、击实机理：、击实机理：颗粒被击碎，土粒定向排列颗粒被击碎，土粒定向排列;土粒破碎，粒间联结力被破土粒破碎，粒间联结力被破坏而发生孔隙体积减小坏而发生孔隙体积减小;气被挤出或被压缩等气被挤出或被压缩等2 2、影响击实效、影响击实效 果的因素：果的因素：土的性质土的性质含水量：含水量：压实功：压实功：粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差含水量的不同改变了土颗

47、粒间的作用力，并改变含水量的不同改变了土颗粒间的作用力，并改变土的结构与状态，含水量与击实效果如下图所示土的结构与状态，含水量与击实效果如下图所示要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.01.81.61.4干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲线饱和曲线 dmax=1.86wop=12.1Soil mechanics Chapter 1(WRH)例题例题P34页页例例1.4某土料场土料的分类为中液限粘质土，

48、天然含水量某土料场土料的分类为中液限粘质土，天然含水量21，土粒比重，土粒比重2.70。室内标准功能击实试验得到最大。室内标准功能击实试验得到最大干密度干密度1.85g/cm3。设计中取压密度。设计中取压密度95，并要求压，并要求压实后土的饱和度实后土的饱和度0.9。问土料的天然含水量是否适用于填。问土料的天然含水量是否适用于填筑？碾压时土料应控制多大的含水量。筑？碾压时土料应控制多大的含水量。例例1.5某一施工现场需要填土某一施工现场需要填土,基坑的体积为基坑的体积为2000m3,土方来土方来源是从附近土丘开挖源是从附近土丘开挖,经勘察土的比重为经勘察土的比重为2.70,含水量为含水量为15

49、,孔隙比为孔隙比为0.60,要求填土的含水量为要求填土的含水量为17,干密度为干密度为17.6kN/m3,问问:(1)取土场土的重度、干重度、和饱和度是多少？取土场土的重度、干重度、和饱和度是多少？(2)应从取土场开采多少方土？应从取土场开采多少方土？(3)碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？Soil mechanics Chapter 1(WRH)1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.1 1.1 土的形成及颗粒特征土的形成及颗粒特征1.21.2土的结构及工程性质土的结构及工程性质1.31.3土的三相组成及物理性质指标土的三相组成及物理性质指标1.41

50、.4无粘性土的密实特性无粘性土的密实特性1.51.5粘性土的物理特性粘性土的物理特性1.61.6土的工程分类土的工程分类1.71.7土的压实机理及工程控制土的压实机理及工程控制本章总结本章总结Soil mechanics Chapter 1(WRH)1.1 土的形成及颗粒特征土的形成及颗粒特征土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物历史的产物搬运、沉积搬运、沉积形成过程形成过程形成条件形成条件物理力学物理力学性质性质 风化风化岩石岩石地球土土地球影响影响Soil mechanics Chapter 1(WRH)土有三个组成部分：固相、液相和气相