第二章土的物理性质及工程分类.pptx

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1、2.1 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搬运、沉积形成过程形成条件物理力学性质 风化土地球影响岩石地球第1页/共98页化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为极细颗粒的过程。特征：物理风化与生物风化：量变过程，形成的土颗粒较粗；化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。对一般的土而言，通常既经历过物理风化，又有化学风化，只不过哪种占优而已。2-1 土的形成生物风化：由植物、动物和人类活动对岩体的破坏称为生物风化。第2页/共98页土从其堆积或沉积的条件来看可分为：残

2、积土：岩石风化后仍留在原地的堆积物。特点：湿热地带，粘土，深厚，松软，易变；寒冷地带，岩块或砂，物理风化，稳定。2-1 土的形成第3页/共98页运积土：岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等搬运离开生成地点后再沉积下来的堆积物。又分为冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土等。冲积土：由水流冲积而成；颗粒分选、浑圆光滑风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来的堆积物；没有层理、细砂或粉粒；黄土冰碛土：由冰川剥落、搬运形成的堆积物；不成层、从漂石到粘粒沼泽土：在沼泽地的沉积物；含有机质、压缩性高、强度低2-1 土的形成第4页/共98页气相固相液相+构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用2-2

3、 土的组成第5页/共98页2-2 土的组成土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三相系。固相：土的颗粒、粒间胶结物；液相：土体孔隙中的水；气相：孔隙中的空气。第6页/共98页当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土；当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土；一般在地下水位以上地面以下一定深度内的土的孔隙中兼含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土。根据土的粘性分：粘性土：颗粒很细；无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚至堆石（直径几十cm甚至1m）2-2 土的组成不同类型的土不同类型的土第7页/共98页一、土的固相 土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质，称为

4、土粒。对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和形状来描述。（一）成土矿物：原生矿物，次生矿物 原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。2-2 土的组成第8页/共98页一、土的固相（二）土粒的大小和土的级配粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组；某粒组的土粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量。我国GB50021-94岩土工程勘察规范的粒组划分标准可参见表1-1。2-2 土的组成粒粒 组组 名名 称称粒粒 组组 范范 围围/

5、mmmm粒粒 组组 名名 称称粒粒 组组 范范 围围/mmmm漂石（块石）粒漂石（块石）粒组组 200 200 砂粒粒组砂粒粒组 0.07520.0752卵石（碎石）粒卵石（碎石）粒组组 20200 20200 粉粒粒组粉粒粒组 0.0050.075 0.0050.075 砾石粒组砾石粒组 220220粘粒粒组粘粒粒组 0.0050.075mm密度计法：粒径0.075mm联合测定：既有粒径0.075mm2-2 土的组成第11页/共98页（三）颗粒大小分析试验1.筛分法利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的

6、质量，按下式计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X（）式中：mi，m分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质量2-2 土的组成第12页/共98页105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.5102-2 土的组成第13页/共98页2.密度计法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不

7、同来确定小于某粒径的土粒含量的方法。通过密度计测定土水悬浊液的密度来确定。2-2 土的组成第14页/共98页3.土的级配曲线 2-2 土的组成1-1 1-1 颗粒分析试验曲线颗粒分析试验曲线第15页/共98页(四)颗粒分析试验曲线的主要用途按粒径分布曲线可求得：（1）土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评估土的工程性质；（2）某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均匀系数Cu和曲率系数Cc，它们的定义为：2-2 土的组成第16页/共98页颗粒级配的描述 工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度 d10、d30、d60小于

8、某粒径的土粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径;d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu5的土视为级配不良的土；Cu10的土视为级配良好的土 曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况 对于砾类土或砂类土，同时满足Cu5和Cc=13时，定名为良好级配砂或良好级配砾 第17页/共98页二、土的液相土的液相是水及各离子的溶液，其含量及性质明显地影响土，尤其是粘性土的性质，如增加水平，可使土地状态由坚硬变为可塑，甚至成为流动状态的土浆。土中水可分为下列各类：结晶水、吸着水、自由水。（一）结晶水结晶水：溶质从溶液里结晶析出时，晶体里结合

9、着一定数目的水分子，这样的水分子叫结晶水。存在矿物结晶中的水，只有在高温（大于105）下，才能使之从矿物中析出，故可将它视作矿物本身的一部分。2-2 土的组成第18页/共98页二、土的液相（二）吸着水（与土粒表面结合的水，受粘土矿物表面静电引力和分子引力作用而被吸附在土粒表面的水。）（1）吸着水是指附着在土粒表面呈薄膜状的水，受土粒表面引力作用而不服从静水力学规律，其冰点低于0。它比普通水有较大的粘滞性，较小能动性和不同的密度。（2）粘土矿物颗粒具有较强的与水相互作用的力，称之为亲水性。这种亲水性的土粒表面常常带有负电荷，电荷的大小与土粒表面积大小有关。常用比表面积来表示电荷对土粒性能的影响。

10、（3）比表面积大则电荷作用能力强。比表面积：每g物质中所有颗粒总外表面积之和。2-2 土的组成第19页/共98页强吸着水强吸着水土粒表面的负电荷吸引着周围极化了的水分子和水溶液中阳离子（如钾、土粒表面的负电荷吸引着周围极化了的水分子和水溶液中阳离子（如钾、钠、钙、镁等），靠近土粒表面的地方引力最大，土粒周围的水分子和离子被钠、钙、镁等），靠近土粒表面的地方引力最大，土粒周围的水分子和离子被吸引在土粒表面附近，排列十分紧密，失去常见水的某些特性，通常把靠近土吸引在土粒表面附近，排列十分紧密，失去常见水的某些特性，通常把靠近土颗粒表面的一层水称为强吸着水。颗粒表面的一层水称为强吸着水。弱吸着水弱吸

11、着水土粒表面的引力随离开土粒表面的距离增大而迅速降低，距土粒表面稍远土粒表面的引力随离开土粒表面的距离增大而迅速降低，距土粒表面稍远的地方，水分子虽仍为定向排列，但不如强吸着水那么紧密和严格，因此这层的地方，水分子虽仍为定向排列，但不如强吸着水那么紧密和严格，因此这层水有可能由水膜较厚处缓慢地迁移到另一土粒上去，这种运动与重力无关。这水有可能由水膜较厚处缓慢地迁移到另一土粒上去，这种运动与重力无关。这层水不能传递静水压力，称之为弱吸着水。层水不能传递静水压力，称之为弱吸着水。吸着水与土的物理力学性质吸着水与土的物理力学性质土粒为弱吸着水分隔时，由于土粒相互受到土粒表面引力的作用，因而土粒为弱吸

12、着水分隔时，由于土粒相互受到土粒表面引力的作用，因而在土颗粒间表现一定的联接强度。弱吸着水越薄，土粒间距越小，引力越高，在土颗粒间表现一定的联接强度。弱吸着水越薄，土粒间距越小，引力越高，这时联接性就越强，土粒就越不容易发生移动。反之弱吸着水越厚，引力降低，这时联接性就越强，土粒就越不容易发生移动。反之弱吸着水越厚，引力降低，联接性减弱，就越易于移动。弱吸着水厚度的变化，会使土的物理力学性质发联接性减弱，就越易于移动。弱吸着水厚度的变化，会使土的物理力学性质发生改变。生改变。第20页/共98页（三）自由水离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水称为自由水。（分为毛细管水和

13、重力水）1.毛细管水土中存在许多大小不同的相互连通的弯曲孔道，由于水分子与土粒分子之间的附着力和水气界面上的表面张力，于是，将引起迫使相邻土粒相互挤紧的压力，这个压力称为毛管水压力。2-2 土的组成第21页/共98页2.重力水在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称微重力水。具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮力作用。当它在土孔隙中流动时，对所流经的土体施加渗流力（亦称动水压力、渗透力），计算中应考虑其影响。2-2 土的组成第22页/共98页三、土的气相2-2 土的组成土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体。1.非封闭气体：受外

14、荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大。2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时。第23页/共98页一、土的结构2-3 土的结构 在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关（一）单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态。第24页/共98页密实状态疏松状态第25页/共98页一、土的结构（二）蜂窝状结构颗粒间点与点接触，由

15、于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构。2-3 土的结构蜂窝结构第26页/共98页一、土的结构（三）絮状结构角、边与面接触时净引力最大，因此絮状结构的特征是土粒之间以角、边与面的接触或边与边的搭接形式为主。这种结构的土粒呈任意排列，具有较大的孔隙，其强度低，压缩性高，对扰动比较敏感。2-3 土的结构絮状结构第27页/共98页2-3 土的结构二、土的构造 土的构造：是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造，二者都造成了土的不均匀性。（1）层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分

16、、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征。（2）裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物。第28页/共98页2-4 土的物理性质指标可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水率、密度和土粒比重，称为直接指标；另一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标。土的三相图土的三相图第29页/共98页一、试验直接测定的物理性质指标（一）土的密度与重度土的密度定义为单位体积土的质量，用表示，单位为Mg/m3(或g/cm3)。表达式如下：（1-4）对于粘性土，土的密度常用环刀法测定。2-4 土的物理性质指标第30页/共98页土的重度亦称为容重，

17、定义为单位体积土的重量，用表示，单位为kN/m3。表达式如下：（1-5）式中：W土的重量，单位为kN；g重力加速度。2-4 土的物理性质指标第31页/共98页（二）土粒比重Gs土粒比重定义为土粒的质量（或重量）与同体积4时纯水的质量（或重量）之比（无因次），其表达式为：（1-6）或（1-7）式中：土粒的密度，即土粒单位体积的质量；4时纯水的密度，1.0g/cm34时纯水的重度。2-4 土的物理性质指标土粒比重在数值上等于土粒的密度第32页/共98页土粒比重常用比重瓶法测定，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土加水的质量，按下式计算土粒

18、比重：（1-8）式中：m1瓶+水的质量；m2瓶+土+水的质量；ms烘干土的质量；tC时蒸馏水的比重。2-4 土的物理性质指标第33页/共98页m0 ms m1 m2空瓶质量烘干土的质量瓶+水的质量瓶+土+水的质量m1+ms瓶+水（满）的质量+干土的质量；m1+ms-m2与土粒体积相同的水的质量。比重瓶法比重瓶法第34页/共98页（三）土的含水率w土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：（1-9）测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100105常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得。2-4 土的物理性质指标第35页/

19、共98页二、间接换算得物理性质指标（一）土的孔隙比e定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示，其表达式为：（1-10）（二）土的孔隙率n定义：土中孔隙的体积与土的总体积之比，或单位体积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：（1-11）2-4 土的物理性质指标第36页/共98页（三）土的饱和度Sr定义：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示，其表达式为：（1-12）2-4 土的物理性质指标第37页/共98页土的干重度：单位体积内土粒的重量，表达式为：（1-14）土烘干，体积要减小，因而，土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度也是评定土密实程度的指标，干密度或干重度愈大表

20、明土愈密实，反之愈疏松。（四）干密度d与干重度d土的干密度：单位体积内土粒的质量，表达式：（1-13）2-4 土的物理性质指标第38页/共98页（五）饱和密度sat与饱和重度sat饱和密度定义：土中孔隙完全被水充满土处于饱和状态时单位体积土的质量。表达式为：（1-15）2-4 土的物理性质指标第39页/共98页在饱和状态下，单位体积土的重量称为饱和重度，其表达式为：（1-16）2-4 土的物理性质指标第40页/共98页（六）浮密度与浮重度（有效重度）土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量减小，因此提出了浮重度，即有效重度的概念，其表达式为：（1-17）2-4 土的物理性质指标第41页/共98页

21、与其相应，提出了浮密度的概念，土的浮密度是单位体积内的土粒质量与同体积水质量之差，其表达式为：（1-18）或（1-19）从上述四种土的密度或重度的定义可知，同一土样各种密度或重度在数值上有如下关系：2-4 土的物理性质指标第42页/共98页三、物理性质指标间的换算常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个，通过换算可以求出其余的六个。（一）孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为1，则可知，孔隙的体积Vv为e，土体的体积V为（1e），于是有：（1-20）或（1-21）三相示意图（a）2-4 土的物理性质指标第43页/共98页（二）干密度与湿密度和含水率的关系设土体的体积V为1，则d=ms/V

22、，土体内土粒的质量ms为d，由w=mw/ms水的质量mw为wd。于是，按式（14）的定义可得：或（1-22）2-4 土的物理性质指标第44页/共98页（三）孔隙比与比重和干密度的关系设土体内土粒的体积为1，则按，孔隙的体积Vv为e；由sms/Vs得土粒的质量ms为s。于是，按d的定义可得：应用式（16）整理得：(1-23)2-4 土的物理性质指标第45页/共98页（四）饱和度与含水率、比重和孔隙比得关系设土体内土粒的体积为1，则按e=Vv/Vs得体积vv=e；由s ms/Vs得土粒的质量ms=s。按w=mw/ms，水得质量mw=ws，则水得体积vw=mw/w=ws/w。于是，S（1-24）当土

23、饱和时，即Sr为100，则：（1-25）式中：wsat饱和含水率。2-4 土的物理性质指标第46页/共98页（五）浮密度与比重和孔隙比得关系设土体内土粒体积为1，则按e=Vv/V，孔隙的体积Vv为e；由sms/Vs得土粒的质量ms为s。于是，按式（118）可（1-26）2-4 土的物理性质指标第47页/共98页【例题12】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重Gs为2.7，试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。【解】（1）已知V60cm3，m=108g，则由式（14）得=mv=180

24、/60=1.8g/cm32-4 土的物理性质指标第48页/共98页（2）已知ms=96.43g，则 mw=mms=10896.43=11.57g按式（18），于是 w=mwms11.5796.43=12%（3）已知Gs=2.7，则 Vs=ms/s=96.43 2.735.7cm3 Vv=V Vs=6035.724.3cm3按式（111），于是2-4 土的物理性质指标（44）按式（按式（111122）n=Vn=Vvv/V/V24.3 24.3 60=40.560=40.5（55）根据根据ww的定义的定义 V Vww=m=mww/ww=11.57=11.57 1111.57cm11.57cm33

25、于是按式（于是按式（111133）SSrr=V=Vww/V/Vvv=11.57=11.57 24.324.34848=24.3=24.3 35.7=0.6835.7=0.68第49页/共98页【例BrajaM.DasAdvancedSoilMechanicsp.5】Forasoilinnaturalstate,givene=0.8,Gs=2.68andw=24%.(a)Determinethemoistunitweight,dryunitweight,anddegreeofsaturation.(b)Ifthesoilismadecompletelysaturatedbyaddingwater

26、,whatwoulditsmoisturecontentbeatthattime?Alsofindthesaturatedunitweight.（eunchanged）某土样在天然状态下的孔隙比e=0.8，土粒比重Gs=2.68，含水量=24%，求：(a)天然状态下的重度、干重度和饱和度；(b)若该土样加水后，达到饱和状态，计算饱和时的含水量及饱和重度(假定土的孔隙比保持不变)。2-4 土的物理性质指标第50页/共98页解:(a)(b)2-4 土的物理性质指标第51页/共98页【例】Asaturatedsoilsampleweighs0.4Nanditsvolumeis21.5cm3.Thew

27、eightandthevolumeare0.33Nand15.7cm3afterbeingnon-completely(partly)driedinanovenforaperiod.Thecorrespondingdegreeofsaturationis75%.Determinethewatercontentw,voidrationeanddryunitweightdbeforedrying.【例1-3】某饱和土样重0.4N，体积为21.5cm3。放入烘箱内烘一段时间后取出，称得其重量为0.33N，体积减小至15.7cm3，饱和度为75%。试求该土样烘烤前的含水量w、孔隙比e及干容重d。2-4

28、 土的物理性质指标第52页/共98页解：设烘一段时间后，孔隙体积为Vv2，孔隙水所占体积为Vw2，则：在烘后状态：在烘前状态：联立求解得：2-4 土的物理性质指标 =4.8cm=4.8cm33，=3.6cm=3.6cm33第53页/共98页1-10 实验测得某土样的孔隙比e=0.72，土颗粒的比重Gs=2.61。求：(1)孔隙率、干密度及饱和密度；(2)若该土样的饱和度为60%，计算其天然重度。Forasoilinnaturalstate,givene=0.72,andGs=2.61.(a)Determinetheporosity,dryunitweight,andsaturatedunitw

29、eight.(b)Ifdegreeofsaturationofthesoilis60%,calculatetheunitweight.第54页/共98页1-11 1-11 画土的三相图，设画土的三相图，设，试证明：，试证明：第55页/共98页密实度如何衡量?单位体积中固体颗粒含量的多少或孔隙含量的多少优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响只能用于同一种土对策相对密度干容重d或孔隙比e或孔隙率nemin=0.35emin=0.202-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第56页/共98页2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性一、无粘性土的相对密实度常用相对密实度Dr

30、来衡量无粘性土的松紧程度，其定义为（1-27）式中：Dr相对密实度；emax无粘性土处在最松状态时的孔隙比；emin无粘性土处在最密状态时的孔隙比；e0无粘性土得天然孔隙比或填筑孔隙比。第57页/共98页按式（123）可得相对密实度得使用表达式（1-28）式中：dmax无粘性土的最大干密度；dmin无粘性土的最小干密度；d无粘性土的天然干密度或填筑干密度。将风干的无粘性土试样用漏斗法测定其最小干密度，用振击法测定其最大干密度。2-5 无粘性土得相对密实度、粘性土得稠度及土的压实性注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难第58页/共98页在工程上，用相对密实度Dr划分无粘性土的状态如下：

31、0Dr1/3疏松的1/3Dr2/3中密的2/3Dr1密实的2-5 无粘性土得相对密实度、粘性土得稠度及土的压实性第59页/共98页Asampleofsand,given=14.7kN/m3,w=13%,dmin=12kN/m3,dmax=16.6kN/m3.Estimateitscompactionstate.Solution:2-5 无粘性土得相对密实度、粘性土得稠度及土的压实性第60页/共98页So,itisloose.2-5 无粘性土得相对密实度、粘性土得稠度及土的压实性第61页/共98页二、粘性土的稠度（一）粘性土的稠度状态稠度指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏

32、的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。流动、软、可塑、硬等描述四种状态可塑性：土在外力作用下可改变形状但不显著改变其体积也不开裂，外力卸除厚仍能保持已有的形状。2-5 无粘性土得相对密实度、粘性土得稠度及土的压实性粘性土较硬变软流动第62页/共98页（二）界限含水率及其测定1.界限含水率粘性土从一种状态过渡到另一种状态，可用某一界限含水率来区分，这种界限含水率称为稠度界限或阿太堡界限(Atterberglimits)。液限（wL）从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，也就是可塑状态的上限含水率；塑限（wp）从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率；缩限（ws）从半固体

33、状态转变为固体状态的界限含水率，亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第63页/共98页2.液、塑限的测定测定塑限的方法：搓滚法和液、塑限联合测定法。测定液限的方法：碟式仪法和液、塑限联合测定法锥式液限仪测定法。液、塑限联合测定法：塑限5秒入土2mm时的含水率10mm液限5秒入土10mm时的含水率17mm液限5秒入土17mm时的含水率2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第64页/共98页2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性2.液、塑限的测定测定液限的方法：碟式仪法和液、塑限联合测定法。第65

34、页/共98页2.液、塑限的测定测定液限的方法：碟式仪法和液、塑限联合测定法。测定塑限的方法：搓滚法和液、塑限联合测定法。25击合拢长度13mm时含水率为液限2-5 无粘性土得相对密实度、粘性土得稠度及土的压实性第66页/共98页土的缩限用收缩皿法测定，把土料的含水率调制到大于土的液限，然后将试样分层填入收缩皿中，刮平表面，烘干，测出干试样的体积并称量准确至0.1g后，按下式计算：（1-29）式中：ws土的缩限（）w制备时的含水率（）V1湿试样的体积（cm3），V2干试样的体积（cm3）2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第67页/共98页（三）塑性指数和液性指数1.塑性指数塑

35、性指数：液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）。用Ip表示，取整数，即：塑性指数越高，吸着水含量可能高，土的粘粒含量越高。2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第68页/共98页塑性指数Ip土的名称Ip17粘土10Ip17粉质粘土注:塑性指数由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm时测定的液限计算而得。粘 性 土 的 分 类 建筑地基基础设计规范 GB50007-20022-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第69页/共98页2.液性指数粘性土的状态可用液性指数来判别。定义为：（1-31）式中：IL液性指数，以小数表示；w土的天然含水率。液性指数表征了土的天

36、然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性IL1坚硬状态可塑状态流态0.00 0.250.25-0.750.75 1.00硬塑可塑软塑第70页/共98页液性指数IL状态液性指数IL状态IL 0坚硬0.75 IL1软塑01流塑0.25 IL0.75可塑 粘性土的状态 建筑地基基础设计规范 GB50007-20022-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第71页/共98页【例】已知粘性土的颗粒重度s=27.5 kN/m3，液限为40，塑限为22，饱和度为98%，孔隙比为1.15，试计算塑性指数、液性指数及确定粘性

37、土的状态。2-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的压实性第72页/共98页【解】根据液限和塑限可以求得塑性指数为18，土的含水量及液性指数可由下式求得 IL l，故此粘性土为流塑状态。第73页/共98页一.室内击实试验 试验设备 击实筒V=1000cm3；击实锤w=25牛顿 试验条件 土样分层n=3层；落高d=30cm；击数N=27/层 击实能量 试验方法 对=cosnst的土；分三层压实；测定击实后的、，算定d 注意：仅适用于细粒土；对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪土2-6 土的压实原理击实试验击实试验第74页/共98页二、土的压实性土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，

38、使土能够压实到某种密实度的性质。填土的密实程度常以干密度表示土工试验方法标准（国家标准）轻型：d5mm；V=947cm3,m=2.5kg,3层 25击，落高30.5cm重型：d5mm粒径的含量不超过2530时，仍可用轻型击实，但要修正。问题：d5mm粒径的含量较少时是剔除好：还是修正好？或者干脆用重型？2-6 土的压实原理第77页/共98页2-7 土的工程分类粗粒土按颗粒组成进行分类；粘性土按塑性指数分类。一、土的分类标准（一）巨粒土和含巨粒土的分类巨粒土和含巨粒土应按试样中所含粒径大于60mm的巨粒组含量来划分。试样中含巨粒组质量多于总质量的50的土称为巨粒土；试样中巨粒组质量为总质量的15

39、50的土称为巨粒混合土；试样中巨粒组质量少于总质量的15的土，可扣除巨粒，按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名。第78页/共98页（二）粗粒土的分类试样中粒径大于0.075mm的粗粒组质量多于总质量50的土称为粗粒土。粗粒土又分为砾类土和砂类土两类。试样中粒径大于2mm的砾粒组质量多于总质量的50的土称为砾类土；试样中粒径大于2mm的砾粒组质量少于或等于总质量50的土称为砂类土。2-7 土的工程分类第79页/共98页（三）细粒土的分类试样中粒径小于0.075mm的细粒组质量多于或等于总质量的50的土称为细粒土。细粒土应按下列规定划分：1、试样中粗粒组质量少于总质量的25的土称为细粒土；2、试样中

40、粗粒组质量为总质量的2550的土称含粗粒的细粒土；3、试样中含部分有机质的土称有机质土。细粒土可按塑性图进一步细分。2-7 土的工程分类第80页/共98页2-7 土的工程分类第81页/共98页2-7 土的工程分类第82页/共98页【例题15】有A，B，C三种土，它们的粒径分布曲线如图所示。已知B土的液限为38，塑限为19，C土的液限为47，塑限为24。试对这三种土进行分类。2-7 土的工程分类第83页/共98页【解】（1）对A土进行分类：从图128曲线A查得粒径大于60mm的巨粒含量为零，而粒径大于0.075mm的粗粒含量为98，大于50，所以A土属于粗粒土；从图中查得粒径大于2mm的砾粒含量

41、为63，大于50，所以A土属于砾类土；细粒含量为2，少于5，该土属砾；从图中曲线查得d10，d30和d60分别为0.32mm、1.65mm和3.55mm，因此，土的不均匀系数Cu=d60d10=3.550.3211.0土的曲率系数Cc=(d30)2d10d601.6520.323.55=2.402-7 土的工程分类第84页/共98页由于Cu5，Cc13，所以A土属于级配良好砾（GW）。（2）对B土进行分类：从图128的B曲线中查得大于0.075mm的粗粒含量为72，大于50，所以B土属于粗粒土；从图中查得大于2mm的砾粒含量为8，小于50，所以B土属于砂类土，但小于0.075mm的细粒含量为2

42、8，在1550%之间，因而B土属于细粒土质砂；由于B土的液限为38，塑性指数Ip381919，在17mm塑性图上落在CL区，故B土最后应定名为粘土质砂（SC）。2-7 土的工程分类第85页/共98页（3）对C土进行分类：从图128的C曲线中查得大于0.075mm的粗粒含量为46，介于2550之间，所以C土属于含粗粒的细粒土；从图中查得大于2mm的砾粒含量为零，该土属于含砂细粒土；由于C土的液限为47，塑性指数Ip=472423，在17mm塑性图上落在CL区，故C土最后应定名为含砂低液限粘土（CLS）。2-7 土的工程分类第86页/共98页二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类该规范按土粒大小、

43、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土分为碎石土、砂土、粉土和粘性土四大类，然后再进一步细分。（一）碎石土的分类若土中粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50，则该土属于碎石土。（二）砂土的分类若土中粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50，则该土属于砂土。砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂2-7 土的工程分类第87页/共98页（三）粉土若土的塑性指数小于或等于10，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总量的50，则该土属于粉土。（四）粘性土的分类若土的塑性指数大于10，粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总量的50，则该土属于粘性土。进一步地，将再静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学形成，其天然含水率大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土称为淤泥。天然孔隙比小于1.5，但大于或等于1.0的粘性土称为淤泥质土。粘土：Ip17粉质粘土：10Ip172-7 土的工程分类第88页/共98页End of Chapter 2结束第89页/共98页粘土粘土细砂粗砂碎石卵石碎石粘土第90页/共98页土样筛土样筛颗分筛第91页/共98页密度计第92页/共98页密度：环刀法第93页/共98页烘干法第94页/共98页联合测定仪第95页/共98页蝶式仪第96页/共98页击实仪第97页/共98页感谢您的观看！第98页/共98页