第yi章土的物理性质与工程分类.ppt
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1、第yi章土的物理性质与工程分类1现在学习的是第1页,共40页1.2 1.2 土的三相组成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1 土的物性与分类现在学习的是第2页,共40页固体颗粒物理状态力学特性粒径级配粒径级配1.21.2土的三相组成土的三相组成矿物成分矿物成分颗粒形状颗粒形状 1 土的物性与分类现在学习的是第3页,共40页粒径级配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的主因1.21.2土的三相组成土的三相组成1 土的物性与分类现在学习的是第4页,共40页 土有三个组成部分:固相、液相和气相土有三个组成部分:
2、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 矿物成分矿物成分 颗粒形状颗粒形状 结合水 (强结合水、弱结合水)自由水 (重力水、毛细水)自由气体自由气体封闭气体封闭气体1.21.2土的三相组成土的三相组成1 土的物性与分类现在学习的是第5页,共40页三相草图三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积已知关系五个已知关系五个:共有九个参数共有九个参数:V Vv Vs Va Vw/ms m w ma 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
3、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1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第6页,共40页2.2.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WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的密度土的容重土的容重=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
4、范围一般范围:1.602.20 g/cm3定义定义:单位体积土的质量单位体积土的质量有时也称有时也称土的天然密度土的天然密度表达式表达式:相关指标相关指标:三相草图有助于直观理三相草图有助于直观理解物性指标的概念解物性指标的概念1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类g:牛顿牛顿/千克千克现在学习的是第7页,共40页WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质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
5、时纯蒸馏水的密度时纯蒸馏水的密度=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表达式表达式:1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第8页,共40页WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土的含水量土的含水量定义定义: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100表达式表达式:1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分
6、类现在学习的是第9页,共40页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).其它常用的物理性质指标其它常用的物理性质指标关系关系: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%定义定义:土中孔隙体积与固体颗粒体土中孔隙体积与固体颗粒体积之比积之比,无量纲无量纲表达式表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积体积定义定义:土中孔隙体积与总体积之比土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示用百分数表示表达式表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSol
7、id体积体积三相草图可用于确定物性三相草图可用于确定物性指标之间的关系指标之间的关系1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第10页,共40页v表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标含水量含水量饱和度饱和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm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1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第11页,共40页v表示土的表示土的密度和容重
8、密度和容重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容重天然容重干容重干容重浮容重浮容重浮密度浮密度有效容重有效容重饱和容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=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:1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第12页,共40页各种密度容重之间的大小关系:各种密度容重之间的大小关系:天然密度天然密度干密度干密度饱和密度饱和密度天然容重天然容重
9、干容重干容重浮容重浮容重饱和容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第13页,共40页e emaxmax与与e emin min:最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比1.粗粒土的密实状态粗粒土的密实状态二.物理状态指标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 或或 孔隙含量的多少孔隙含量的多少优点:优点:简单方便简单方便缺点:缺点:不能反映级配的影响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对对策策相对密度相对密度干容重干容重 d
10、d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin=0.35emin=0.201.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第14页,共40页e emaxmax:最大孔隙比;将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器,避免重力冲击,求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比e eminmin:最小孔隙比;将松散的风干土样装入金属容器内,按规定方法振动和锤击,直至密度不再提高,求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比e emaxmax与与e emin min:最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比注意:注意:室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难室内测得理论上的最大与最小孔隙比有
11、时很困难二.物理状态指标1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第15页,共40页粗粒土的密实状态指标粗粒土的密实状态指标 判别标准:判别标准: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 ,密实状态密实状态相对密度相对密度二.物理状态指标1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第16页,共40页2.粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态也称也称稠度状态稠度状态稠度状态与含水量有关稠度状态与含水量有关粘性土粘性土含水量含水量较硬较
12、硬变软变软流动流动二.物理状态指标1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类现在学习的是第17页,共40页塑限塑限wp液限液限wl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 流态流态 强结合水膜最大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土中水的形态土中水的形态w二.物理状态指标1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类土颗粒土颗粒强结合水强结合水弱结合水弱结合水土颗粒土颗粒强结合水强结合水土颗粒土颗粒自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水吸附弱结合水的能力塑性指数塑性
13、指数现在学习的是第18页,共40页相对稠度相对稠度问题:仅适用于问题:仅适用于重塑土重塑土即使即使含水量相同,稠度可能不同稠度可能不同液性指数液性指数对不同的粘土,对不同的粘土,wp、wl 大小不同大小不同定义:定义:wpwwlIL1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二.物理状态指标1.2 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类对同一种粘土,含水量可反映其稠度对同一种粘土,含水量可反映其稠度问题:问题:现在学习的是第19页,共40页吸附弱结合水的能力;大致反映粘土颗粒含量、粘性大小吸附弱结合水的能力;大致
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