土力学第一章.pptx

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1、第二节第二节 土的三相组成土的三相组成土是由土粒（固相）、水（液相）、空气（气相）组成的三相体系；孔隙中充满水时为饱和土，为二相体系；完全无水时土为干土，也是二相体系。第1页/共53页一、固体颗粒(一)颗粒的矿物成分和颗粒分组1.土的矿物成分（1）原生矿物物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分。（2）次生矿物化学风化产物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。第2页/共53页2.土的粒径分组粒度:颗粒粒径的大小;粒组:把粒度相近的颗粒合为一组。铁路桥涵地基和基础设计规范（TB1002.5-99）对粒组的划分见表11。0.0050.0522020

2、0单位：mm黏土粒粉粒砂粒圆粒角粒卵石碎石漂石块石粒径第3页/共53页(二)用筛析法作土的颗粒大小分析筛分法（粒径0.1mm以上）密度计法（粒径0.1mm以下）移液管法（粒径0.1mm以下）（2）粒径分析（1）颗粒级配：各粒组的质量占干土土样总质量的百分数叫做颗粒级配。1.表格法列表说明土样中各粒组的土质量占土样质量的百分数。第4页/共53页(1)粗筛：孔径为60、40、20、10、5、2mm。(2)细筛：孔径为20、10、05、025、0.075mm。第5页/共53页颗粒尺寸（mm）取样数量（g）210030010300100020100020004020004000604000以上第6页/

3、共53页风干土质量风干土质量:1000g,小于小于0.1mm土总质量百分数土总质量百分数:1.8%2mm筛上土质量筛上土质量:403g 小于小于2mm的土总质量百分数的土总质量百分数:59.7%2mm筛下土质量筛下土质量:597g 细筛分析时所取试样质量细筛分析时所取试样质量:100g 孔径孔径(mm)累计留筛累计留筛质量质量(g)小于该孔径小于该孔径土质量土质量(g)小于该孔径小于该孔径百分数百分数(%)小于该孔径占总小于该孔径占总土百分数土百分数(%)1010090090.090.0719580580.580.5528072072.072.0240359759.759.7128.371.7

4、71.742.80.560.739.339.323.50.2592.37.77.74.60.1973.03.01.8底盘总计底盘总计3第7页/共53页2.颗粒分布曲线法（级配曲线）不均匀系数Cu越大，曲线越平缓，粒径分布越不均匀。曲率系数Cc3，中间颗粒偏多，小粒径颗粒偏少。级配良好的土且第8页/共53页第9页/共53页第10页/共53页土中的水固态自由水气态液态结合水重力水毛细水强结合水弱结合水三、土中的水粘性土的性质第11页/共53页105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性三、土中的气体第12页/共53页第三节 土的物理状态一、土的三相组成在量上的比例特征第13页/共53页土颗粒水气体孔隙

5、（一）土的三相图（一）土的三相图V第14页/共53页1.土的密度土的密度（二）确定三相比例关系的基本试验指标土的重度土的重度测定方法:环刀法:适用于细粒土灌水法:现场测定粗粒土、巨粒土灌砂法:现场测定粗粒土,最大粒径不超过15mm核子密度仪:现场快速测定法第15页/共53页第16页/共53页第17页/共53页第18页/共53页第19页/共53页2.含水量3.土粒相对密度（比密度）：比重瓶法测定土粒相对密度（比密度）：比重瓶法测定测定方法：烘干法：适用于粘性土、粉土、砂土烘干法：适用于粘性土、粉土、砂土红外线法：适用于少量试样试验红外线法：适用于少量试样试验酒精燃烧法：适用于少量试样快速测定酒精

6、燃烧法：适用于少量试样快速测定铁锅炒干法：适用于卵石或砂夹卵石铁锅炒干法：适用于卵石或砂夹卵石第20页/共53页（三）确定三相量比例关系的其他常用指标（三）确定三相量比例关系的其他常用指标1.表示土中孔隙含量的指标土颗粒水气体单元土三相图第21页/共53页孔隙比e和孔隙度n孔隙比：部分与部分孔隙比：部分与部分比值，可大于等于比值，可大于等于1孔隙度：部分与整体孔隙度：部分与整体比值，不可能大于比值，不可能大于1第22页/共53页（2）饱和度2.2.表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标（1）含水量饱和度用于判定无粘性土的潮湿程度第23页/共53页（1）土的饱和密度）土的饱和密度 和饱和重

7、度和饱和重度3.表示土的密度和重度的几种指标（2）土的浮重度第24页/共53页（3 3）土的干重度（干密度）土的干重度（干密度）在路基工程中，常以干重度作为土的密实程在路基工程中，常以干重度作为土的密实程度的指标度的指标第25页/共53页二、土的物理状态指标土的物理状态：粗粒土：粗粒土：密实程度：松、密粘性土：粘性土：软硬程度（稠度）：软、硬软硬程度（稠度）：软、硬1.粗粒土（无黏性土）的密实程度粗粒土（无黏性土）的密实程度（一）粗粒土（无黏性土）的物理状态指标同一种土，可以用孔隙比e来判定土的密实程度第26页/共53页相对密实度（RelativeDensity）不同的土不可以用孔隙比来判定，

8、而要用相对密度来判定最大孔隙比用漏斗法来测定最大孔隙比用漏斗法来测定最小孔隙比用振动锤击法来测定最小孔隙比用振动锤击法来测定第27页/共53页标准贯入试验标准贯入试验（Standard Penetration Test）标准贯入数标准贯入数 N63.5锤重：锤重：63.5kg落落 距：距：760mm打入深度：打入深度：300mm第28页/共53页粘粒强结合水弱结合水自由水液态可塑状态固态或半固态（二）黏性土（细粒土）的物理状态指标1.黏性土（细粒土）的稠度第29页/共53页颗 粒水VsVs+Va固态wLwPws缩限塑限液限半固态可塑态液态wVO2.粘性土的稠度界限第30页/共53页液限和塑限的

9、测定方法：液限（LiquidLimit）：锥式（瓦氏）液限仪或碟式（卡式）液限仪或液、塑限联合测定仪塑限（PlasticLimit）：搓条法或液、塑限联合测定仪塑性指数：综合反映粘性土的特性以及各类重要因素的影响，因此可用于土的分类及其性质的评估。反映粘性土可塑性的大小。液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）成为塑性指数第31页/共53页液、塑限联合测定仪第32页/共53页第33页/共53页塑限测定方法搓滚法：调制均匀的湿图样，在毛玻璃上搓滚成3毫米直径的土条，若这个时刻恰好出现裂缝，就把土条的含水率定为塑限液塑限联合测定法：取代表性试样，加入不同数量的纯水，调制成三种不同稠度的试样，用电磁落

10、锥测定圆锥在自重作用下经5秒后沉入试样的深度。以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数纸上绘制关系曲线。入土深度2毫米所对应的含水率为塑限。液、塑限联合测定仪第34页/共53页液限测定方法土工试验方法标准（GB/T50123-1999）规定用液塑限联合测定仪测出圆锥入土深度恰好为17毫米所对应的含水率为17毫米液限(铁路工程勘察规范)，入土深度恰好为10毫米所对应的含水率为10毫米液限(岩土工程勘察规范)。第35页/共53页（2）液性指数反映粘性土软硬程度（稠度，潮湿程度）。固态或半固态可塑状态液态第36页/共53页重塑土和原状土粘性土的结构性和灵敏度灵敏度原状土与重塑土的强度比24，

11、中等灵敏；48，灵敏；816，特别灵敏；16，超灵敏结构未破坏结构破坏结构强度恢复触变性第37页/共53页第四节土的结构与构造1.单粒结构土的结构：土中颗粒及其集合物的堆积方式和相互联结方式。生成时重力起主要作用，颗粒之间以机械作用为主。粗粒土：单粒结构疏松状态（左图）在荷载作用下，会使土粒移向更稳定的位置而更加密实，同时产生较大的变形 密实状态（右图）比较稳定第38页/共53页粉土：蜂窝结构土粒下沉过程中，接触点引力大于下沉土粒重量形成链环状单元，很多这样的链环状单元联接起来，便形成孔隙较大的蜂窝状结构，蜂窝状结构常在粉土、粘土类中遇到 2.蜂窝结构第39页/共53页微小的粘粒，重量极轻，靠

12、其自重在水中下沉，极为缓慢，土粒表面常带有同号电荷，因而悬浮在水中作分子热运动，不能相互碰撞结成粒团下沉。在悬液介质发生变化时，土表面的弱吸着水厚度减薄，运动着的粘粒相互聚合，以面对边或者面对角的接触，并凝结成3.絮状结构特点：孔隙很大，强度低、压缩性高、对扰动比较敏感，土粒间的联接强度会由于压密和胶结作用而逐渐得到加强。第40页/共53页二、土的构造二、土的构造1层状构造土粒在沉积过程中，由于不同的地质作用和沉积环境条件，大体相同的物质成分和土粒大小在水平方向沉积成一定厚度，呈现出成层特征。2裂隙构造裂隙构造是指土层中存在的各种裂隙，裂隙中往往有盐类的沉淀。3结核构造在细粒土中明显掺有大颗粒

13、或聚集的铁质、钙质等结合体、贝壳等杂物称为结核构造。第41页/共53页三、土的特性1 土有较大的压缩性。2 土颗粒之间具有相对移动性。3 土具有较大的透水性。土的三个特性对应土力学三个定律：1.1.压缩性压缩性压密定律压密定律2.2.相对移动性相对移动性库仑定律库仑定律3.3.透水性透水性达西定律达西定律土的三个特性：第42页/共53页第五节第五节 土的工程分类及野外鉴别方法土的工程分类及野外鉴别方法一、土的工程分类按铁路桥涵地基和基础设计规范（TB1002.5-99）对土、石的工程分类。第43页/共53页土（岩）的工程分类 岩 土 岩 石碎 石 土 粉 土特 殊 土 砂 土强度、节理级配、形

14、状 粘性土 塑性指数或塑性图第44页/共53页二、特殊土特殊土红黏土：易引起不均匀沉降湿陷性黄土：遇水易引起湿陷软土：压缩性高承载力与强度低膨胀土：遇水膨胀，失水收缩冻土：冻胀融沉三、特殊土的野外鉴别方法第45页/共53页三、特殊土的野外鉴别方法第46页/共53页第六节 土的压实性l土的压实性指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度的性质。l土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀性。填土的密实度常以其干密度来表示。l在实验室内研究土的密实性是通过击

15、实试验进行的。一、概述第47页/共53页轻型：粒径小于5毫米重型：粒径小于40毫米56下，分5层击实二、击实试验25下，分三层击实第48页/共53页最大干重度和最优含水量饱和线第49页/共53页影响最大干重度（或最大干密度）的几个因素三、(一)含水量的影响1.在填土工程中注意控制土的含水量，在土较干或较湿时都不容易将土击实到最密实状态。2.含水量过高或过低对填土工程都是不利的。（二）击实功能的影响：同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干密度也大，最优含水率小第50页/共53页（三）土类和级配的影响 同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指数越大，越难于压实。级配良好的土易于压实，反之则不易压实。对于中小型工程，可用下式估算最大干重度四、填土的含水量和辗压标准的控制第51页/共53页对于无粘性土，含水率对压实性的影响没有像粘性土那么敏感，其击实曲线与粘性土是不同的。因此在无粘性土的实际填筑中，同时需要不断洒水使其在较高含水率下压实。无粘性土的填筑标准，通常是用相对密实度来控制的，一般不进行击实试验五、粗粒土的压实性第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页