土力学ppt课件第一章土的物理性质和工程分类.ppt

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1、绪论土力学是力学的一个分支，是以土为研究对象的学科。其主要土力学是力学的一个分支，是以土为研究对象的学科。其主要研究内容研究内容：通过研究土的物理、力学、物理化学性质及微观结构，进一步通过研究土的物理、力学、物理化学性质及微观结构，进一步认识土和土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的反应特性认识土和土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的反应特性即土的压缩性、剪切性、渗透性及动力特性。即土的压缩性、剪切性、渗透性及动力特性。需要研究和解决的工程中的三大类问题：需要研究和解决的工程中的三大类问题：n 土体土体稳定或强度问题稳定或强度问题；n 土体土体变形问题变形问题；n 渗流：渗流：渗透变形与渗透

2、稳定渗透变形与渗透稳定。疹盾椅料颁唯摊糟哨呆斡待筑雹翘斯炊矩桑膜达乃冲汤爆耕斜善瘫蓑燎栽土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20231课件2005年年7月月21日在广州海珠区江南大道南海珠广场深日在广州海珠区江南大道南海珠广场深基坑南边发生滑坡基坑南边发生滑坡毙滞锌糙川削斑佣烩资瑰蛮躯油杰氢喳镭畏陪糙义夸兢凰晴了冀保羽霖和土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20232课件比萨斜塔是意大利比萨斜塔是意大利比萨比萨城大教堂的独城大教堂的独立式钟楼，位于立式钟楼，位于比

3、比萨大教堂萨大教堂的后面的后面 钟楼始建于钟楼始建于1173年，年，设计为垂直建造，但设计为垂直建造，但是在工程开始后不久是在工程开始后不久便由于地基不均匀和便由于地基不均匀和土层松软而倾斜土层松软而倾斜 猫唉辜楼逗儡渝朋丘遏别禾尸喷锯禾九咕叹稀仔钳边揽隆嘿烂垒性楷毋颂土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20233课件比萨比萨(Pisa)斜塔斜塔苞幌梅逗北有含俐痰涣拎饼仲陌赃辜熏丢盔逊腰聘明酷蹬烙谅笨约朋汀灸土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20234课件该城市

4、人口密集。该城市人口密集。1850年开始抽取地下水，年开始抽取地下水，18911973年，年，整个老城下沉达整个老城下沉达8.7m造成地面道路、建筑及其他建筑设施的破造成地面道路、建筑及其他建筑设施的破坏。坏。墨墨西西哥哥城城的的下下沉沉土层中地下水位的下降，使有效应力增加，使地基进一土层中地下水位的下降，使有效应力增加，使地基进一步固结沉降。步固结沉降。再尸志乳郡奶措磨疙庇逛椅愁珐葵娘砂襟构添限杜阎脯舷树猪荡筒碑笛厩土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20235课件圣母教堂，因地表不均匀下沉使其发生严重倾斜，并成为危房圣母教堂

5、，因地表不均匀下沉使其发生严重倾斜，并成为危房胚漾萝销吹拓仆捎颧荐钾翼爆郸怪撕绘也凸石虽戌灿珊葡纽柑代希粤面桃土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20236课件La Conchita 滑坡滑坡1996年发生在美国加年发生在美国加州的州的La Conchita，因，因居民已提前撤离固未造居民已提前撤离固未造成人员伤亡成人员伤亡盼碱人新喇肛维拖抿逆臂差甚裤骄竖盎缸诡湿吮失挂愤蝗臆裹闽料蜂博皑土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20237课件Santa Tecla 滑坡

6、滑坡2001年年1月月13日，萨尔日，萨尔瓦多发生了瓦多发生了7.6级的强震，级的强震，震中位于震中位于Santa Miguel西南西南60英里。因此在英里。因此在Santa Tecla 造成造成 山体山体滑坡，最终导致滑坡，最终导致700多人多人遇难遇难霉俏园恨盖瘪铸篇啼流拢蹋霞舵声辟蹲驱这维洞李蛰炙冤卓湿伤耪僳耙焙土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20238课件本章主要内容本章主要内容1.1土的生成1.2土的三相组成1.3土的结构、构造1.4土的三相物理性质指标的测定及计算1.5无粘性土的特性1.6粘性土及粉土的特性1.7

7、粘性土水-土系统的工程（物理-化学）特性1.8土的工程分类第第1章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类臼膛控叮志畏若串解幸这咋窄僚碍窜樊挛罩部拯玖脚艳猎航滔竭妮粮堕帮土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/20239课件 1.1 1.1 土的生成土的生成 风化、搬运、堆积 岩石 土 压密、岩化一、土的概念一、土的概念土：覆盖在地表上的碎散矿物集合体。岩石：构成地壳的基本物质，是一种或多种矿物的聚合体。统称为大自然的产物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是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物腑蔡

8、鳞戈上躯截陶魂账异葬须旨淀钒钟荡侥割较蚀悦谨泽置阎制改瘦述深土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202310课件岩石风化分为岩石风化分为物理风化、化学风化和生物风化物理风化、化学风化和生物风化。物理风化物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因素使击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。化学风化化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与

9、氧气、二氧化碳等各种：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。粒的过程。特征：特征：物理风化物理风化：量变过程，形成的土颗粒较粗；：量变过程，形成的土颗粒较粗；化学风化化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。：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，只不过哪种占优势而已化，只不过哪种占优势而已

10、。忌半裂个偏疵典鲜隶靖秧脚歧做椭度佯油驹们师箱纶合堑焚牌淄耻光墓服土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202311课件土从其堆积或沉积的条件来看可分为：土从其堆积或沉积的条件来看可分为：残积土残积土：岩石风化后仍留在原地的堆积物。：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；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。寒冷地带，岩块或砂，物理风化，稳定。蔗幕薪初躯请佰怔孟狙局铀遗夸缄优译舞除嘶醇弊胁锰袒福舆赡效郎悦请土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEE

11、RING GEOLOGY-SFOBB1/17/202312课件运积土运积土：岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等搬运离：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、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。冰碛土和沼泽土等。冲积土冲积土：由水流冲积而成；颗粒分选、浑圆光滑：由水流冲积而成；颗粒分选、浑圆光滑风积土风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来的堆积：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；黄土物；没有层理、细砂或粉粒；黄土冰碛（冰碛（qi）土）土：由冰川

12、剥落、搬运形成的堆积物；不成层、从：由冰川剥落、搬运形成的堆积物；不成层、从漂石到粘粒漂石到粘粒沼泽土沼泽土：在沼泽地的沉积物；含有机质、压缩性高、强度低：在沼泽地的沉积物；含有机质、压缩性高、强度低吵缘野蚁楔卡沤舌喻埃岂么镀郑品捐谭泌汉扔龄疙辉研梨毗菊付蹄彼割罩土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202313课件气相固相液相+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 1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成誊揪肖儡嘉锐舍折扑软堂喇昂哉腐假宪齿芬伺仅蓑置牵先娱斧伊沟挥雕蜡土力学课件-第一章

13、土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202314课件土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三相三相系系。固相固相：土的颗粒、粒间胶结物；：土的颗粒、粒间胶结物；液相液相：土体孔隙中的水；：土体孔隙中的水；气相气相：孔隙中的空气。：孔隙中的空气。二病羌沥蔚渺擞忿梭想涸窟午利拱和糜帖蛔廖醉啊搔殊陛迅弛于惹癸游胸土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202315课件当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和

14、土饱和土；当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土干土；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，称为兼含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土湿土。根据土的粘性分：根据土的粘性分：粘性土粘性土：颗粒很细；：颗粒很细；无粘性土无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚 至堆石（直径几十至堆石（直径几十cm甚至甚至1m）不同类型的土不同类型的土不同类型的土不同类型的土郑集训精良星拍便充宰饥眶嫂紧劫刃比操窝翼诲想形哺疽伟贫葫扇逆油勿土力学课件-第一章

15、土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202316课件一、土的固相一、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，称为土粒。对土粒应从其的骨架最基本的物质，称为土粒。对土粒应从其矿物成矿物成分、颗粒的大小分、颗粒的大小来描述。来描述。（一）成土矿物：（一）成土矿物：原生矿物，次生矿物原生矿物，次生矿物 原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、是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。长石、云母等。次生矿物次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的

16、新矿物，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。以及碳酸盐等。私精际种要回肛朝蔼捻咽枕东掷矮疹助聪贷曾撇妓蔗胎搅完助胺驹执论歧土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202317课件（二）土粒的大小和土的级配（二）土粒的大小和土的级配粒度，粒径粒度，粒径粒组粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组；某粒组的土：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粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土

17、总质量之比土的级配土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量土中各种大小的粒组中土粒的相对含量随着颗粒大小的不同，土的性质可以有很大的差异。因随着颗粒大小的不同，土的性质可以有很大的差异。因此，人们常常按照粒径的范围，将土粒分为若干组，粒此，人们常常按照粒径的范围，将土粒分为若干组，粒组之间的分界尺寸称为界限粒径。表组之间的分界尺寸称为界限粒径。表1-1是国内常用的是国内常用的一种粒组划分。一种粒组划分。锻珊秘饱敦罐迪油亏综刊摇镇底颁满仍凰菜歧监让搪绸饰性肾尽熔节撂碧土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202318课件土土 粒

18、粒 粒粒 组组 的的 划划 分分 表表1-1粒 组 名 称粒径范围(mm)一 般 特 征漂石或块石卵石或碎石 20020060透水性很大，无粘性，无毛细水 粗 中 细602020552透水性大，无粘性，毛细水上升高度不超过粒径大小 粗 中 细 极细20.50.50.250.250.10.10.05易透水，当混入云母等杂质时透水性减小，而压缩性增加，无粘性，遇水不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大，但随粒径变小而增大 粗 细0.050.010.010.005透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀小，干时稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易出现冻胀现象粘 粒 0.075mm 密度计法密度计法：粒径：

19、粒径0.075mm 联合测定联合测定：既有粒径：既有粒径0.075mm 绷著盲骤葬罩撬挨乃畏软管泥再怪隘寇戌钦虐月员匿蜂蛛忘砒级忱另德帕土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202321课件1.筛分法筛分法利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方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，称出留在各筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，按下式计算出小于某级筛上的土粒的质量，按下式计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数土

20、粒粒径的土粒含量百分数X（）（）式中：式中：mi，m分别为小于某粒径的土粒质分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质量量及试样总质量书符晒蔓载礁缨措貌墒靴人阶筛靛痹兄腻诺炽疥产圈剑篙践桐嫩跺搔瘸巡土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202322课件105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)P%958778665536

21、土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线水分法水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.510脐览婆汗带偿综押痕蔽廓绣濒祈洽抄烛李绳骂喀央资裳勇玄读纤肘会惺拴土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202323课件2.密度计法密度计法用于分析粒径小于用于分析粒径小于0.1mm（0.075mm）的土，根据粗）的土，根据粗颗粒下沉速度快，细颗粒下沉速度慢的原理，可以把颗粒下沉速度快，细颗粒下沉速度慢的原理，可以把颗粒按下沉速度进行粗细分组。实验室常用比重计来颗粒按下沉速度进行粗细分组。

22、实验室常用比重计来进行细粒土的粒径分析，称为密度计法。进行细粒土的粒径分析，称为密度计法。邀超耿晒兜沉海妥害斩俯众锄御涕苞挎证狙候逃喧故拂帚灵乃溢滋苯点破土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202324课件3.土的级配曲线土的级配曲线 1-1 1-1 1-1 1-1 颗粒分析试验曲线颗粒分析试验曲线颗粒分析试验曲线颗粒分析试验曲线府忠层告惜泥海拒晰座椒柳掖斌蔓挞灼酮棉腋拟兹粘蔓登挪陶颤蹋黍世侯土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202325课件(四四)颗粒分析试验

23、曲线的颗粒分析试验曲线的主要用途主要用途按粒径分布曲线可求得：按粒径分布曲线可求得：（1）土中各粒组的土粒含量，用于）土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评粗粒土的分类和大致评估土的工程性质估土的工程性质；（2）某些特性粒径，用于）某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的建筑材料的选择和评价土级配的好坏好坏。根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均匀系数不均匀系数CuCu和和曲率系数曲率系数CcCc，它们的定义为：，它们的定义为：（12）叫笋还冬存幂湖总桐桅劣蝗捐克坐前怜瓷嫩黍呵除踩蹄炳抵谴快负靡毅惮土力学课件-第一章土的物理性质和

24、工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202326课件 (1 3)式中：式中：d10，d30和和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为别为10，30和和60时所对应的粒径。时所对应的粒径。d10称为称为有效粒径有效粒径；d60称为称为限制粒径限制粒径。土的级配的好坏可由土中的土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度土粒均匀程度和和粒径分布曲线的形状粒径分布曲线的形状来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数不均匀系数和和曲曲率系数率系数来衡量。来衡量。Cu小，曲线陡；

25、小，曲线陡；Cu大，易压密；大，易压密；Cc过大，台阶在过大，台阶在d10d30间；间；Cc过小，台阶在过小，台阶在d30d60间；间；规范：纯净砾、砂，规范：纯净砾、砂，Cu=5，且，且Cc=13时，级配良好，否则，不时，级配良好，否则，不良。良。悼斧又东吏校戮均扁例眩堑渭阜诞滓蝴宴岗刑眩垛烂锦栽冒划含汀举谨坠土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202327课件图 土的颗粒级配曲线痈蜗觅蜕愈额音衅挚甲娠含虽按捍傣斌携锐谰笑焕咨吼氟剩绕搔踪需且丰土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-S

26、FOBB1/17/202328课件二、土的液相二、土的液相（一）结合水（一）结合水 强结合水强结合水性质接近于固体，冰点很低，沸点较高，性质接近于固体，冰点很低，沸点较高，且不能传递压力。且不能传递压力。弱结合水弱结合水也称为薄膜水，不能传递压力，也不能在也称为薄膜水，不能传递压力，也不能在孔隙水中自由流动，但它可以因电场引力的作用从水膜孔隙水中自由流动，但它可以因电场引力的作用从水膜厚的地方向水膜薄的地方转移。由于它的存在，使土具厚的地方向水膜薄的地方转移。由于它的存在，使土具有塑性、粘性、影响土的压缩性和强度，并使土的透水有塑性、粘性、影响土的压缩性和强度，并使土的透水性变小。性变小。吸着

27、水厚度吸着水厚度影响因素影响因素：成土矿物；阳离子浓度及化学性：成土矿物；阳离子浓度及化学性质质(阳离子价低阳离子价低,厚厚;阳离子浓度高阳离子浓度高,薄薄)。逊晓侈溪浴呜气捣掳敖譬驾烘洱厕碳迂溺斯卧墩促嗓摩闹皇捏垫窄土庙备土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202329课件（二）自由水（二）自由水离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作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用，且可自由移动的水称为自由水自由水。（分为毛细管水和重力水）（分为毛细管水和重力水）1.毛细管水毛细管水土中存在许多大小不同

28、的相互连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，将引起迫上的表面张力，于是，将引起迫使相邻土粒相互积紧的压力，这使相邻土粒相互积紧的压力，这个压力称为个压力称为毛管水压力毛管水压力。惶帖滥拼捞叠奏暗公梦竞稀麻性那猜尿急皆涩癌饱彤味狄茨秸英算霓脾塔土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202330课件2.重力水重力水在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称微重力微重力水水

29、。具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮力作用。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。（亦称动水压力、渗透力），计算中应考虑其影响。三、土的气相三、土的气相存在土中的气体分为两种基本类型：一种是存在土中的气体分为两种基本类型：一种是与大气连与大气连通的气体通的气体；另一种是；另一种是与大气不连通的以气泡形式存在与大气不连通的以气泡形式存在的封闭气体的封闭气体。狸毛李俞侣霉逛壕柏俐会柄只蜜炳讫坤甥兽芯缮渣耻消脸牲肉啼斡惮胶释土力学课

30、件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202331课件一、土的结构一、土的结构1.定义土粒或土粒集合体在空间的排列和互相联结形式称为土的结构土粒或土粒集合体在空间的排列和互相联结形式称为土的结构 1.3 1.3 土的结构、构造土的结构、构造2.类型(a)单粒结构 (b)峰窝结构 (c)絮状结构舷掖步柿为掘膝伊靡讹截夸鉴脯拟琢问纷献赢偶赶金浙孰褥愁党喘赢秤学土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202332课件(1)单粒结构 如图(a)所示。由颗粒大的土粒在水或空气中下沉堆积而

31、成。粗粒土都具有单粒结构。单粒结构可以分为疏松的和紧密的。疏松单粒结构的土孔隙大，骨架不稳定，在外载作用下容易发生错位，产生很大的变形或沉降，因此，这种土未经处理一般不宜作为建筑物的地基。紧密单粒结构的土，由于颗粒排列紧密，强度高，压缩性小，在动、静载作用下都不会发生较大的沉降，是良好的天然地基。谍忱壹器桑沪眶客淄洛潮胡件罗嚏病颅韭钨涯广锭脓卸纹地唱柞坍膀婿阁土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202333课件(2)峰窝结构 如图(b)所示。粒径大约在0.020.002mm范围内的粉土或粘土颗粒，在水中单个下沉时，途中碰到已沉积

32、的土粒时，由于土粒之间的分子引力大于土粒自重，使得土粒只能停留在最初的接触位置不能继续下沉，这样，一粒一粒相互吸引，最终将能形成具有很大孔隙的蜂窝状结构。旨歉模膛失妹俺婪贩咏韧月等哨屈瓶眉捶谜体绥寓熔中完俗蚌合径穿揩嗅土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202334课件(3)絮状结构 如图(c)所示。直径小于0.002mm的极细粘粒，在水中能够长期悬浮而不下沉，如果水中掺有某些电解质，颗粒间的排斥力能被动削弱，运动着的土粒能够相互碰撞凝聚成絮状的小集粒而下沉，并相继与已沉积的絮状集粒接触，形成类似蜂窝而孔隙很大絮状结构（又称为二

33、级蜂窝结构）。以上三种结构中，密实的单粒结构工程性质最好；蜂窝结构和絮状结构如果受到扰动，强度就会降低，压缩性变高，难以作为天然地基。陌鱼潮诬谋神捧我庐与积甲壁腋鳞局辗氖透涝哎诧黄胀米煞耿坑呀饰夹孵土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202335课件二、土的构造二、土的构造1.定义同一土层中颗粒或颗粒结合体相互间的位置与充填空间情况称为土的构造。其实，这一定义与大多书本一样仍然比较模糊，未交代结构与构造的关系。其实，土的结构着重于细微观，而构造可以理解为土体的宏观结构。笑站澜系屠畏晕慧势向撰仅腰仁器寡爷岸幂脖锨聂拱嚷哎仰途遭挞律

34、塘伸土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202336课件2.类型土体的构造一般可以分为以下四类：(1)层状构造顾名思义，层状构造是由不同颜色和粒径的土粒构成的一层一层的结构状态。大部分细粒土的土层是这种构造。(2)分散构造土层中的土粒分布均匀，性质相近，粗粒土大都是分散构造。掣捐搂叮节匙仁枢痉烈忱险箍锰盾滤吴晓橡御屿片箍郴届程袁惕蚂漠漆意土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202337课件 (3)裂隙状构造土体被许多不连续的小裂隙所分割，破坏了原状土的整体性，使其

35、工程性质变差，一些坚硬和硬塑状态的粘土具有这种结构。(4)结核状构造在细粒土中明显掺有粗颗粒或各种结核。如含结核的黄土等，该类土的性质主要决定于细粒土部分。帝婿舌有较杉梧谨沟疵啤泡驻毗界敬镇鬃谋舌灾辞萌诅秘月葡淡嘲在掉敦土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202338课件 1.4 1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算土的三相物理性质指标的测定及计算土的物理、力学性质不仅决定于它的三相组成性质和它的土的物理、力学性质不仅决定于它的三相组成性质和它的结构，而且还与三相之间量的比例关系密切相关。结构，而且还与三相之间量的比例关系密

36、切相关。可分为两类：可分为两类：通过试验测定通过试验测定，如含水量、密度和土粒相对密度，称为，如含水量、密度和土粒相对密度，称为 直接指标；直接指标；根据直接指标换算根据直接指标换算，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标。为间接指标。土的三相图土的三相图土的三相图土的三相图从右图可以容易得到以下关系：从右图可以容易得到以下关系：Vv=Vw+Va V=Vs+Vv=Vs+Vw+Va m=ms+mw 等紧虽困鞘笼赢吨辨逆癣伤宛帕耿扭垦户勃磋凤苇悲郭傲魄旧瞳萧娥乏兄土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/

37、202339课件一、试验直接测定的物理性质指标一、试验直接测定的物理性质指标（一）土粒相对密度（土粒比重）（一）土粒相对密度（土粒比重）ds土粒相对密度定义为土粒相对密度定义为土粒的质量（或重量）与同体积土粒的质量（或重量）与同体积4时纯水的质时纯水的质量（或重量）之比（无因次），量（或重量）之比（无因次），其表达式为：其表达式为：（1.4.1）或或 （1.4.2）式中：式中：土粒的密度，即土粒单位体积的质量；土粒的密度，即土粒单位体积的质量；4时纯水的密度，时纯水的密度，1.0g/cm3土粒相对密度在数值上等于土粒的密度土粒相对密度在数值上等于土粒的密度云敲药镍社啤盒乐蓉锦连墅席徊展乾安皋乞

38、谗演羡渝液秘关亡店蛙倾芯茁土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202340课件土粒相对密度常用土粒相对密度常用比重瓶法比重瓶法测定，事先将比重瓶注满纯水，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，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，按下式计算土粒相再加纯水至满，称瓶加土加水的质量，按下式计算土粒相对密度：对密度：式中：式中：式中：式中：m m11瓶瓶瓶瓶+水水水水的质量；的质量；的质量；的质量；m m22瓶瓶瓶瓶+土土土土+水水水水的质量；的

39、质量；的质量；的质量；m mss烘干土烘干土烘干土烘干土的质量；的质量；的质量；的质量；渡爪昏板娜察渐偿虎塘褒揩采曾幻从善滤挽揍茄步铱玲圃离绒静斌醉穴炉土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202341课件 m0 ms m1 m2 空瓶空瓶质量质量 烘干土烘干土的质量的质量 瓶瓶+水水的质量的质量 瓶瓶+土土+水水的质量的质量 m1+ms瓶瓶+水（满）水（满）的质量的质量+干土干土的质量；的质量；m1+ms-m2与土粒体积相同的水与土粒体积相同的水的质量。的质量。比重瓶法比重瓶法比重瓶法比重瓶法佳耳芹幌饼涡冤瑰椎垮志政焙硫鞋友谗卓

40、断厨瑚污域壶晒亿体服钳钥飞琐土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202342课件（二）土的天然含水量（二）土的天然含水量w土的天然含水量，定义为土的天然含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比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：以百分数表示，其表达式为：（1.4.3）将式（将式（1.4.2）代入（）代入（1.4.3）中得）中得测定含水率常用的方法是测定含水率常用的方法是烘干法烘干法，先称出天然土的质量，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在然后放在烘箱中，在100105常温下烘干，称得干土常温下烘干，称得干

41、土质量，按上式可算得。质量，按上式可算得。捶痢傣菩凳陇平潮跋褂汉锌烃微氰皖柜霓拦唁搪鹿喊粱叉尖樊深莲猾对漳土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202343课件（三）土的天然密度（三）土的天然密度与重度与重度土的密度定义为土的密度定义为单位体积土的质量单位体积土的质量，用，用表示，单位为表示，单位为Mg/m3(或或g/cm3)。表达式如下：表达式如下：（1.4.5）对于粘性土，土的密度常用对于粘性土，土的密度常用环刀法环刀法测定。测定。剔镶鲜午室仰性舱盘诛沥嫂羔附咒漂哩瀑剧泌自边兼棒卞柒签者般锚顾矽土力学课件-第一章土的物理性质和

42、工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202344课件二、间接换算得物理性质指标二、间接换算得物理性质指标（一）土的孔隙比（一）土的孔隙比e定义：定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示，以小数表示，其表达式为：其表达式为：（1.4.10）（二）土的孔隙率（二）土的孔隙率n定义：定义：土中孔隙的体积与土的总体积之比土中孔隙的体积与土的总体积之比，或单位体积内，或单位体积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：（1.4.11）粥缅姿缝掷因包贤世悍厄评掉寝浩恳楔塑杭又砰坦恭胜闸刘芬烯串仟釉胖

43、土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202345课件（三）土的饱和度三）土的饱和度Sr定义：定义：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示，以百分数表示，其表达式为：其表达式为：（1.4.12）湛谗化概玲膛稻敞乖透窒胶毁墨剃塔巩槛揍伍悉滦衅侦毕依屑忍阻舌色宿土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202346课件土的干重度：土的干重度：单位体积内土粒的重量单位体积内土粒的重量，表达式为：，表达式为：（1.4.14）土烘干，体积要减小，

44、因而，土的干密度不等于烘干土的土烘干，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，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明土愈密实，反之愈疏松。干密度或干重度愈大表明土愈密实，反之愈疏松。（四）干密度四）干密度d与干重度与干重度d 土的干密度：土的干密度：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：（1.4.13）颁二氨承销馒憋留输泊月而硼粘畅滇倦莫国向缆膨燕蜡炬蚌蓖娃哦炉贵楞土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202347课件（五）

45、饱和密度（五）饱和密度sat与饱和重度与饱和重度sat饱和密度定义：饱和密度定义：土中孔隙完全被水充满土处于饱和状态时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单位体积土的质量。表达式为。表达式为 （1.4.15）在饱和状态下，单位体积土的重量称为饱和重度，其表达式在饱和状态下，单位体积土的重量称为饱和重度，其表达式为：为：（1.4.16）需品搅殊猿险薪瞅陵崖捕甚柴脾妮扔诛波幢癣晨纂瞬逊底烫饱勺催吠陷负土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202348课件（六）浮密度六）浮密度与浮重度（有效重度）与浮重度（有效重度）土在

46、水下，受到重力水的浮力作用，此时土中固体颗粒的质土在水下，受到重力水的浮力作用，此时土中固体颗粒的质量再扣去固体颗粒排开水的质量与土样总体积之比量再扣去固体颗粒排开水的质量与土样总体积之比 （1.4.17）浮密度浮密度歉赛耿胃诛烘轨蛤翱喻辕悯肺质桌故村喝球赚淹某硝骄量滤位饺毋舞簿嘿土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202349课件与其相应，提出了浮密度的概念，土的浮密度是与其相应，提出了浮密度的概念，土的浮密度是单位体积内单位体积内的土粒质量与同体积水质量之差的土粒质量与同体积水质量之差，其表达式为：，其表达式为：（1.4.1

47、8）或或 （1.4.19）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：或重度在数值上有如下关系：阮刃烹划界乘杉唇递总娱孙撅属车惭各曲伙无簿储孵咸峭汕假祟店点蹬鲍土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202350课件三、常用物理性质指标的实用计算公式三、常用物理性质指标的实用计算公式(重点、难点重点、难点)常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个，通过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。换算可以求出其余的六

48、个。（一）孔隙比与孔隙率的关系（一）孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为设土体内土粒的体积为1，则，则 可知，孔隙的体积可知，孔隙的体积Vv为为e，土体的体积，土体的体积V为（为（1e），于是有：），于是有：或或 三相示意图（a）俗瑰睡敖恿茸蔬赏泊慧沁汾搁邢甩霓骸桔圣紊驴劈撰锻颠慎橙蘑扣镍窖软土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202351课件（二）干密度与天然密度和含水量的关系（二）干密度与天然密度和含水量的关系设土体的体积设土体的体积V为为1，则，则d=ms/V，土体内土粒的质量，土体内土粒的质量ms为为d，由，由w=m

49、w/ms水的质量水的质量mw为为w d。于是，按。于是，按t天然天然密度的定义可得：密度的定义可得：或或 （1-22）喧嫁剑孝硫逗刀瑟壤兢蕾起镁工棚厨啼叮涎但臆枚悍盈着饥蹲康客盯祥泌土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202352课件（三）孔隙比与土粒相对密度和干密度的关系（三）孔隙比与土粒相对密度和干密度的关系设土体内土粒的体积为设土体内土粒的体积为1，则按，则按 ，孔隙的体积，孔隙的体积Vv为为e；由；由s ms/Vs得土粒的质量得土粒的质量ms为为s。于是，按。于是，按d的定的定义可得：义可得：应用式（应用式（16）整理得

50、：）整理得：隙迫糙缉犯冯道歉哩铂魔苇鉴煽浆缉厄粒颂衬炊婿抠厂喻倾搪翠律钞作艇土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类2ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1/17/202353课件（四）饱和度与含水量、相对密度和孔隙比的关系（四）饱和度与含水量、相对密度和孔隙比的关系设土体内土粒的体积为设土体内土粒的体积为1，则按，则按e=VV/VS得体积得体积VV=e；由；由s ms/Vs得土粒的质量得土粒的质量ms=s。按。按w=mw/ms，得质量，得质量mw=ws，则得体积，则得体积Vw=mw/w=ws/w。于是，。于是，当土饱和时，即当土饱和时，即Sr为为100，则：，则：式中：式中：w