土的性质及工程分类资料讲解.ppt

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1、2.12.1概概 述述土的三相土的三相(sn xin)组成组成三相比例三相比例(bl)大小大小土土的的物物理理性性质质(wlxngzh)土土的的化化学学性性质质1第一页，共32页。土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)图图 Three phase skeletal Three phase skeletal质量质量(zhl(zhling)ing)m m体积体积(tj(tj)V)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1.61.62.2g2.2gcm

2、cm3 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=02.2 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2第二页，共32页。注注：1)：干干 密密 度度(md)(g/cm3)dry density 重力重力(zhngl)(zhngl)密密度度(简称重度简称重度)天然天然(tinr(tinr n)n)重度重度=g =g 干重度干重度 d=dg d=dg 饱和饱和重度重度sat=satg sat=satg 浮重度浮重度 =g =g2:)：饱和密度：饱和密度(g/cm3)saturated density saturat

3、ed density3)：浮密度：浮密度(g/cm3)显然：显然：satsatd d satsatd d 3第三页，共32页。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）：无量纲单位单位(dnwi)体积土颗粒质量与体积土颗粒质量与4纯水单位纯水单位(dnwi)体体积的质量之比积的质量之比 粘性粘性(zhn xn)(zhn xn)土：土：s s 2.72.72.752.75砂性土：砂性土：s s 2.652.65土中有机土中有机质质含量增加，土粒含量增加，土粒相相对对密度减小密度减小比重瓶法比重瓶法 土的相对土的相对(xingdu)(xingdu)密度测定方密度测定方法法s s

4、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=04第四页，共32页。二、反映二、反映(fnyng)(fnyng)土的松密程度的指标土的松密程度的指标1孔隙比孔隙比void ratio e=vv/vs2孔隙率孔隙率porosity n=vv/v100%三、反映三、反映(fnyng)土中含水程度的指标土中含水程度的指标，Sr1、土的含水率、土的含水率(含水量含水量)water 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 saturation Sr=vw/vv 10

5、0%Sr=100%完全完全(wnqun)饱和饱和 Sr80%饱和饱和 Sr=0完全完全(wnqun)干燥干燥气气水水土土粒粒msmwmVsVwVVVama=05第五页，共32页。注：注：（1）实验直接测定实验直接测定(cdng)的指标的指标为：为：，ds(或或s）（2）各指标间关系可用三相草图法各指标间关系可用三相草图法换算换算,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指标指标(zhbio)(zhbio)间间的换算的换算2.2.3指标指标(zhbio)的换算的换算6第六页，共32页。【例2-1】已知某土样=

6、1700Kg/m3,ds=267,=14%求e、Sr及sat【解】：用三相草图(cot)法，如图 令V=1 m3 则重量m=*V=1700kg 而=mm m=m+ms 解得ms=1490kg m=210kg Vs=ms/ds=1.49/2.67=0.558 m3 Vv=V-Vs=1-0.558=0.442 m3 V=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、例题五、例题(lt)(lt)分析分析 气气水水土土粒粒msmwmVsVwVVVama=07第七页，共32页。2.3 2.3 黏性土的物理黏性土的物理(wl)(wl)特

7、特性性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n界界限限含含水水率率：粘粘性性土土从从一一种种(y(y zhn)zhn)状状态态变变化化到到另另一种一种(y zhn)(y zhn)状态的含水率状态的含水率 n1 1液液限限WLWL土土由由塑塑性性状状态态变变到到流流态态的的分分界界含含水水量量。如如WL=28 WL=28 表示土的液限含水量为表示土的液限含水量为28%28%n 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n2 2塑塑限限WPWP土土由由半半固固态态到到塑塑态态的的分分界界含含水水量量。如如WP=12WP=12，表示土

8、的塑限含水量为，表示土的塑限含水量为12%12%。n 测定：搓条法或联合测定法。测定：搓条法或联合测定法。n3 3缩限缩限WSWS0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L8第八页，共32页。2.3.22.3.2黏性土的物理黏性土的物理(wl)(wl)状态指标状态指标1塑性塑性(sxng)指数指数Ip plasticity 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，

9、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。粘性土的分类粘性土的分类(fn li)常用于常用于IP2液性指数液性指数IL liquidity indexliquidity index讨论讨论：IL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。9第九页，共32页。

10、3天然天然(tinrn)稠度稠度(natural consistency)测定测定(cdng)：烘干法：烘干法路基路基(lj)的干湿状态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10第十页，共32页。液塑限联合液塑限联合(linh)(linh)测定仪测定仪下沉下沉(xi chn)(xi chn)深度为深度为17mm17mm所对应的含水量为液限所对应的含水量为液限;下下沉沉(xi chn)(xi chn)深度为深度为2mm2mm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11第十一页，共32页。12第十二页，共

11、32页。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：反映活动度：反映(fnyng)黏性土中所黏性土中所含矿物的活动性含矿物的活动性A0.750.75A1.25不活动不活动(hu dng)正常正常(zhngchng)活动活动13第十三页，共32页。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14第十四页，共32页。n概念概念(ginin)：黏性土的抗剪强：黏性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质度随时间恢复的胶体化学性质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

12、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、15第十五页，共32页。2.4 2.4 无粘性无粘性(zhn xn)(zhn xn)土的密实度土的密实度The compactness of none-cohesive The compactness of none-cohesive soilsoil 无粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响无粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响(yngxing)(yngxing)无粘性无粘性土工程性质的主要因素是密实度土工程性质的主要因素是密实度 1.孔隙孔隙(kngx)比比e（老规范）（

13、老规范）:没考虑级没考虑级配因素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。16第十六页，共32页。2.2.由相对由相对(xingdu)(xingdu)密实度密实度DrDr判断（公路规判断（公路规范用）范用）relative densityrelative density砂土在天然状态砂土在天然状态(zhu(zhu ngtngt i)i)下下孔隙比孔隙比砂土在最密实状砂土在最密实状态态(zhu(zhu ngtngt i)i)时时的孔隙比的孔隙比砂土在最松砂土在最松散状态时的散状态时的孔隙

14、比孔隙比当当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？17第十七页，共32页。n三、例题三、例题(lt)(lt)分析分析 n【例】某砂土试样,试验测定土粒相对密度ds=2.7,含水量=9.43%,天然密度=1.66/cm3。已知砂样最密实状态时称得干砂质量(zhling)ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量(zhling)ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度Dr

15、,并判断砂土所处的密实状态【解答(jid)】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18第十八页，共32页。3 3 据标准贯入击数判断据标准贯入击数判断(pndun)(pndun)（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：N30N30密实；密实；15N3015N30中密；中密；10N1510N15稍密；稍密；N10 N10松散松散(sngsn)(sngsn)公路桥涵地基及基础设计规范公路桥涵地基及基础设计规范N30N30密实；密实；1

16、0 N3010 N30中密；中密；5 N9 5 N9 稍密；稍密；N5 N0.075mm的颗粒含量不超的颗粒含量不超过全重的过全重的50%的土的土20第二十页，共32页。2.5.2粉土的密实粉土的密实(m shi)度度和湿度和湿度密实密实(m shi)度度密实密实(m shi)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w3021第二十一页，共32页。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：吸水膨胀胀缩性：吸水膨胀(png zhng)和失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自由(zyu)膨胀率膨胀率膨胀膨胀(png zhng)土

17、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22第二十二页，共32页。n湿陷性的概念：湿陷性的概念：n土在自重压力作用下或自重压土在自重压力作用下或自重压力和附加力和附加(fji)压力作用下，压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加而发生显著附加(fji)下陷的下陷的特征特征2.6.2土的湿陷性土的湿陷性23第二十三页，共32页。湿陷系数湿陷系数(xsh)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24第二十四页，共3

18、2页。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建筑物带来危害的变形或土工建筑物带来危害的变形(bin xng)特性特性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25第二十五页，共32页。2.7 2.7 土的分类土的分类(fn li)(fn li)n一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累(jli)(jli)及交及交流流n二、分类体系二、分类体系(tx)(tx)与方法与方法 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

19、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基础设计规范(GB50007-2002)地基土分类方法地基土分类方法,很很注意土的结构性。注意土的结构性。侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对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：土的分类标准象为扰动土，例如：土的分类标准(GB/T50145-2007)工程用工程用土的分类和公路土工试验规程土的分类和公路土工试验规程(JTJ051-93)土的工程分土的工程分类类26第二十六页，共32页

20、。1 1、按沉积、按沉积(chnj)(chnj)年代和地质成因年代和地质成因划分划分老沉积土：第四纪晚更新世老沉积土：第四纪晚更新世Q3Q3及其以前沉积的土，呈超及其以前沉积的土，呈超固结状态固结状态(zhungti)(zhungti)、具有较高的结构强度、具有较高的结构强度新近沉积新近沉积(chnj)(chnj)土：第四纪全新世近期沉积土：第四纪全新世近期沉积(chnj)(chnj)的土，一般呈欠固结状态、结构强度较低的土，一般呈欠固结状态、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)27第二十七页，共32页。2 2

21、、根据土粒大小、根据土粒大小(dxio)(dxio)、粒组的土粒含量或土的、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。（与书上土和粘性土五大类。（与书上P54P54稍有差异）稍有差异）（1）岩石(ynsh)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呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，坚硬程度可根据石，坚硬程度可根据(gnj)(gnj)岩块的饱和单轴抗压强度岩块的饱和单轴抗压强度frkfrk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

22、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28第二十八页，共32页。（2）碎石(su sh)土土中2mm颗粒含量全重50%，且颗粒间未经胶结的粗粒土（3）砂土(sh t)土中2mm颗粒50%全部土重，且粒径0.075mm的颗粒50%全部土重。又可进一步分。（4）粉土粒径0.075mm颗粒含量50%全土重，且IP10的土。e1.0为软弱地基(dj)。（5）粘性土粘性土塑性指数塑性指数IP10的土称为粘性土，粘性的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分。土根据塑性指数细分。土的名称土的名称粘土粘土粉质粘

23、土粉质粘土塑性指数塑性指数IP1710IP1729第二十九页，共32页。3。其他。其他(qt)软土：（软土：（e1e1，L)L)压缩性高、强压缩性高、强度低和具有度低和具有(j(j yu)yu)灵敏性、结构性。其包括灵敏性、结构性。其包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土。淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土。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30第三十页，共32页。碎石土、砂土、粉土的分类与建筑地基基础设计规范完碎石土、砂土、粉土的分类与建筑地基基

24、础设计规范完全相同。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，还要求之外，还要求(yoqi)(yoqi)粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量不超过的颗粒含量不超过总质量总质量50%50%的土，另外按沉积年代划分黏土。的土，另外按沉积年代划分黏土。3 3 公公路路(gngl)(gngl)路路基基土的分类土的分类 公路土工试验规程公路土工试验规程(JTGE40-2007)(JTGE40-2007)参照土的参照土的分类标准将土分为分类标准将土分为(fn wi)(fn wi)巨粒土、粗粒土、细巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊

25、土粒土和特殊土 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组土粒质量之和多，且巨粒组土粒与粗粒组土粒质量之和多于总质量于总质量50%50%的土属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。的土属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。2.7.4公路桥涵地基土的分类公路桥涵地基土的分类31第三十一页，共32页。c.细粒(x l)土的分类 细粒组土粒质量多余细粒组土粒质量多余(duy)(duy)或等于总质量或等于总质量50%50%的土属的土属于细粒土。于细粒土。图中液限为图中液限为17mm17mm液限液限土工分类土工分类(fn l(fn l i)i)标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2-142-1432第三十二页，共32页。