土力学-第一章幻灯片.ppt

《土力学-第一章幻灯片.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学-第一章幻灯片.ppt（91页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、土力学-第一章第1页，共91页，编辑于2022年，星期五 本章提要本章提要 本章特点本章特点 学习要点学习要点第一章：土的物理性质与工程分类第一章：土的物理性质与工程分类 对土的特点进行详细解释对土的特点进行详细解释 对土的组成和状态进行定量描述对土的组成和状态进行定量描述 内容琐碎、零散内容琐碎、零散 理清各节间联系理清各节间联系 理清各节内层次理清各节内层次 注意物理概念的把握注意物理概念的把握第2页，共91页，编辑于2022年，星期五渗透特性变形特性强度特性土的三相组成土的三相组成（2.2）土的物理状态土的物理状态（2.3、2.4、2.5）土的结构土的结构（2.2.3、2.5.3）土的形

2、成过程土的形成过程土的工程分类土的工程分类（2.8）：便于研究和应用：便于研究和应用土的压实性土的压实性（2.7）：如何获得工程意义上较：如何获得工程意义上较好的土好的土决定决定第3页，共91页，编辑于2022年，星期五第一章：土的物理性质与工程分类第一章：土的物理性质与工程分类1.1 1.1 土的形成土的形成1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态1.4 1.4 土的结构土的结构1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类1.6 1.6 土的动力特性土的动力特性第4页，共91页，编辑于2022年，星期五土土 的的 形形 成成土土岩石岩石风化、搬运、沉积风化

3、、搬运、沉积地质成岩作用地质成岩作用土的组成、结构土的组成、结构和物理力学性质和物理力学性质过程、条件过程、条件1.21.2 土的形成土的形成 第5页，共91页，编辑于2022年，星期五土的形成与风化作用土的形成与风化作用 物理风化物理风化 化学风化化学风化 生物活动生物活动岩石和土的粗颗粒受各种气候等岩石和土的粗颗粒受各种气候等物理因素的影响产生胀缩而发生物理因素的影响产生胀缩而发生裂缝裂缝,或在运动过程中因碰撞和或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎摩擦而破碎是颗粒大小发生量的变化是颗粒大小发生量的变化矿物成分与母岩相同，称矿物成分与母岩相同，称原生原生矿物矿物产生产生无粘性土无粘性土1.21.

4、2 土的形成土的形成 第6页，共91页，编辑于2022年，星期五母岩表面和碎散的颗粒受环境母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物学成分，形成新的矿物颗粒成分发生质的变化颗粒成分发生质的变化矿物成分与母岩不同，称矿物成分与母岩不同，称次生次生矿物矿物形成十分细微的土颗粒，最形成十分细微的土颗粒，最主要为主要为粘性颗粒粘性颗粒及及可溶盐类可溶盐类土的形成与风化作用土的形成与风化作用 物理风化物理风化 化学风化化学风化 生物活动生物活动1.21.2 土的形成土的形成 第7页，共91页，编辑于2022年，星期五包括植物、动物和土壤微生包括植物

5、、动物和土壤微生物的作用物的作用可加剧物理和化学风化可加剧物理和化学风化构成土中有机质和营养物质构成土中有机质和营养物质的生物循环的生物循环导致导致腐殖质腐殖质的形成，改变土壤的形成，改变土壤的结构的结构土的形成与风化作用土的形成与风化作用 物理风化物理风化 化学风化化学风化 生物活动生物活动1.21.2 土的形成土的形成 第8页，共91页，编辑于2022年，星期五 残积土残积土 无搬运无搬运 运积土运积土 有搬运有搬运搬运与沉积搬运与沉积母岩表层经风化作用破碎成岩母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物留在原地的堆积物 残积土残积土 强风

6、化强风化 弱风化弱风化 微风化微风化 母岩体母岩体 颗粒表面粗糙颗粒表面粗糙 多棱角多棱角 粗细不均粗细不均 无明显层理无明显层理1.21.2 土的形成土的形成 第9页，共91页，编辑于2022年，星期五1.21.2 土的形成土的形成 搬运与沉积搬运与沉积 残积土残积土 无搬运无搬运 运积土运积土 有搬运有搬运风化所形成的土颗粒，受自然力的作风化所形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物积物 坡积土：坡积土：土粒粗细不同，性质不均土粒粗细不同，性质不均 洪积土：洪积土：有分选性，近粗远细有分选性，近粗远细 冲积土：冲积土：浑圆度分选性明显，

7、土层交迭浑圆度分选性明显，土层交迭 湖泊沼泽沉积土：湖泊沼泽沉积土：含有机物淤泥，土性差含有机物淤泥，土性差 海相沉积物：海相沉积物：颗粒细，表层松软，土性差颗粒细，表层松软，土性差 冰积土：冰积土：土粒粗细变化较大，性质不均匀土粒粗细变化较大，性质不均匀 风积土：风积土：颗粒均匀，层厚而不具层理颗粒均匀，层厚而不具层理第10页，共91页，编辑于2022年，星期五第一章：土的物理性质与工程分类第一章：土的物理性质与工程分类1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态1.4 1.4 土的结构土的结构1.5 1.5 土的工程分类

8、土的工程分类 风化作用风化作用 搬运与沉积搬运与沉积第11页，共91页，编辑于2022年，星期五土中气体土中气体 气相气相 次要作用次要作用固体颗粒固体颗粒 固相固相 构成土体骨架构成土体骨架 起决定作用起决定作用土中水土中水 液相液相 重要影响重要影响土体的三相构成土体的三相构成饱和土饱和土 ：土体孔隙完全被水充满：土体孔隙完全被水充满干干 土土 ：土体孔隙完全被气充满：土体孔隙完全被气充满非饱和土：孔隙中水和气均存在非饱和土：孔隙中水和气均存在1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 第12页，共91页，编辑于2022年，星期五固体颗粒固体颗粒 -颗粒大小颗粒大小 粒组粒组 按粗细进行分组

9、，将按粗细进行分组，将粒径粒径接近的归成一类接近的归成一类 界限粒径界限粒径d(mm)砾石砾石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒胶粒胶粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗 中 细粗 中 细0.075粗粒粗粒细粒细粒粗粒土：以砾石和砂砾为主要组成的土，也称无粘性土。粗粒土：以砾石和砂砾为主要组成的土，也称无粘性土。细粒土：以粉粒、粘粒和胶粒为主要组成的土，也称粘性土。细粒土：以粉粒、粘粒和胶粒为主要组成的土，也称粘性土。巨粒巨粒601.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒 第13页，共91页，编辑于2022年，星期五固体颗粒固体颗粒 颗粒级配颗粒级配F 颗粒级配：

10、颗粒级配：各粒组的相对含量，用质量百分各粒组的相对含量，用质量百分 数来表示数来表示F 分析方法：分析方法：筛分法：适用于粗粒土筛分法：适用于粗粒土 孔径大小不同的筛子孔径大小不同的筛子 水分法：适用于细粒土水分法：适用于细粒土 常采用比重计法常采用比重计法F 表述方法表述方法:颗粒级配曲线颗粒级配曲线1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒 第14页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒 固体颗粒固体颗粒 -粒径级配粒径级配孔径孔径105.02.01.00.50.250.1(0.075)200g土土筛余筛余010161

11、8242238721009080706050403020100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 P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)(mm)P100958778665536土的颗粒级配土的颗粒级配曲线曲线水分法水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.050.010.010.0050.005百分数百分数P(%)P(%)262613.513.51010筛筛分分法法第15页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒 固体颗粒固体颗粒 -粒径级配粒径级配10090807060

12、50403020100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 P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)(mm)斜率斜率:某粒径范围内颗某粒径范围内颗 粒的含量粒的含量 陡陡-相应粒组含量多相应粒组含量多 缓缓-相应粒组含量少相应粒组含量少 平台平台-相应粒组缺乏相应粒组缺乏第16页，共91页，编辑于2022年，星期五1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)(mm)土的颗粒级配曲线土的颗粒级配

13、曲线固体颗粒固体颗粒 级配曲线级配曲线d60d50d10d30特征粒径特征粒径:d60:限定粒径限定粒径d10:有效粒径有效粒径d30 :中值粒径中值粒径d50 :平均粒径平均粒径1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒 第17页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒 土的粗细度：土的粗细度：用用d50 表示表示土的不均匀程度：土的不均匀程度：用不均用不均匀系数：匀系数：Cu=d60/d10 表示，表示，Cu 5，称为不均匀，称为不均匀土，反之称为均匀土土，反之称为均匀土连续程度连续程度:用曲率系数用曲率系数 Cc=d3

14、02/(d60 d10)度量度量,Cc=13为连续级配为连续级配,3或或3 或或 Cc1为级配不连续土为级配不连续土F 不均匀系数不均匀系数Cu和曲率系数和曲率系数Cc 用于判定土的用于判定土的级配优劣级配优劣：Cu 5且且 Cc=13为级配为级配 良好的土；如果良好的土；如果Cu3 或或Cc1g/cm3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 完全不能移动，具有固体的特性完全不能移动，具有固体的特性 温度略高于温度略高于100C时可蒸发时可蒸发-弱结合水：弱结合水：受电场引力作用，为粘滞水膜受电场引力作用，为粘滞水膜 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而流动，有粘滞性不因重力而流动

15、，有粘滞性粘土粘土颗粒颗粒-+引力引力d水分子水分子阳离子阳离子强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水土中水土中水 结合水结合水n结合水：结合水：受颗粒表面电场作用力吸受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水力，不能任意流动的水第30页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 土中水土中水 -毛细水：毛细水：由于土体孔隙的毛细作用由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用受表面张力和重力的作用-重力水：重力水：自由水面以下的孔

16、隙自自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由水，在重力作用下可在土中自由流动由流动土中水土中水 自由水自由水n自由水：自由水：不受颗粒电场引力作不受颗粒电场引力作用的孔隙水用的孔隙水hc毛细水毛细水重力水重力水第31页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 土中水土中水 毛毛细细管管hc土中毛细水上升高度土中毛细水上升高度T2r上升高度上升高度 r2hc w=2 rTcos 毛细升高与孔径成反比毛细升高与孔径成反比粘粘土土粉粉土土砂砂土土砾砾石石第32页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 土中水土中水 张

17、力张力TTuc 水水hc2ruc=-hc w水压水压+-TT则毛细压力：则毛细压力：2rTcos+ucr2 =0毛细管中的负毛细管中的负静水压力静水压力毛细水压力毛细水压力第33页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 土中水土中水 土颗粒缝隙处的弯液面土颗粒缝隙处的弯液面r空气空气 水水 固体颗粒固体颗粒弯液面弯液面F在非饱和土中，孔隙中含有在非饱和土中，孔隙中含有水和气，此时水多集中于颗水和气，此时水多集中于颗粒间的缝隙处，称毛细角边粒间的缝隙处，称毛细角边水。水。F由于毛细张力的作用，会形由于毛细张力的作用，会形成如图所示的弯液面，使毛成如图所示的弯

18、液面，使毛细角边水产生负压力，颗粒细角边水产生负压力，颗粒则受正压力。则受正压力。F这是稍湿的砂土颗粒间存在假凝这是稍湿的砂土颗粒间存在假凝聚力的原因聚力的原因第34页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 土中水土中水 气相气相 -土中气土中气F自由气体：自由气体：与大气连通连通的气体与大气连通连通的气体对土的性质影响不大对土的性质影响不大F封闭气体：封闭气体：被土颗粒和水封闭的气体被土颗粒和水封闭的气体其体积与压力有关。会增加土的弹性；阻塞渗其体积与压力有关。会增加土的弹性；阻塞渗流通道，降低渗透性流通道，降低渗透性F溶解在水中的气体溶解在水中的气体F

19、吸附于土颗粒表面的气体吸附于土颗粒表面的气体第35页，共91页，编辑于2022年，星期五1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 小结小结 土体有三个组成部分：土体有三个组成部分：固相固相、液相液相和和气相气相 小小 结结F固体颗粒固体颗粒F土中水土中水F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结合水 ：强结合水、弱结合水：强结合水、弱结合水 自由水自由水 ：重力水、毛细水：重力水、毛细水自由气体自由气体封闭气体封闭气体第36页，共91页，编辑于2022年，星期五第一章：土的物理性质与工程分类第一章：土的物理性质与工程分类1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2

20、1.2 土的三相组成土的三相组成 1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态1.4 1.4 土的结构土的结构1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 1.6 1.6 土的动力特性土的动力特性第37页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 土的物理状态土的物理状态土的物理状态土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态土的物理性质指标土的物理性质指标(三相间的比例关系三相间的比例关系)表表示示影响影响力学特性力学特性第38页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 物

21、理性质指标物理性质指标土的三个组成相的体积土的三个组成相的体积和质量上的比例关系和质量上的比例关系密实程密实程度度干湿程干湿程度度 特点特点:指标概念简单，数量很多指标概念简单，数量很多 要点：要点：名称、概念或定义、符号、表达式、名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别单位或量纲、常见值或范围、联系与区别 基本方法基本方法:定义定义三相草图法三相草图法第39页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 空气空气 Air三三 相相 草草 图图水水 Water固体固体 Solidma=0mwmsm质量质量Va

22、VwVsVvV体积体积第40页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 三三 相相 草草 图图九个物理量九个物理量:V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指标是比物性指标是比例关系例关系:可假设可假设任一参数为任一参数为1物理量关系物理量关系:空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积三个独立变量，三个独立变量，干土或饱和土二干土或饱和土二个独立变量个独立变量其它指标：其它指标：三相草图法计算三相草图法计算实验室实验室测定测定第41页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土

23、的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 基本物理性质试验基本物理性质试验为了确定三相草图诸量中的三个量，通常进为了确定三相草图诸量中的三个量，通常进行三个基本的物理性质试验：行三个基本的物理性质试验：F 土的密度试验土的密度试验F 土粒比重试验土粒比重试验F 土的含水量试验土的含水量试验第42页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 定义：土单位体积的质量定义：土单位体积的质量表达式：表达式：单单 位位:kg/m3 或或 g/cm3一般范围一般范围:1.602.20 g/cm3n 土的密度土的密度 空气空气水水固体固体m

24、a=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积 相关指标相关指标:土的容重土的容重 =g 单位单位:kN/m3 工程上更常用工程上更常用,用于计算土的用于计算土的自重应力自重应力基本试验指标基本试验指标-土的密度土的密度第43页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 定义：土粒的密度与定义：土粒的密度与4C时时纯蒸馏水密度的比值纯蒸馏水密度的比值表达式：表达式：单单 位位:无量纲无量纲一般范围：粘性土一般范围：粘性土 2.702.75，砂土砂土 2.65n 土粒相对密度土粒相对密度(比重比重)ds基本试验指标基本试验指标-土粒

25、比重土粒比重=1.0 g/cm3土粒比重在数值上等于土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒的密度空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积第44页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 基本试验指标基本试验指标-含水量含水量 定义：土中水的质量与土粒质定义：土中水的质量与土粒质 量之比，用百分数表示量之比，用百分数表示表达式：表达式：单单 位位:无量纲无量纲一般范围：变化范围大一般范围：变化范围大注意注意:其实是含水比其实是含水比,可达到或超过可达到或超过100100n 土的含水量土的含水量w空气空气水水

26、固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积第45页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 n 可表示同一种土的松密，二者之间存在关系：可表示同一种土的松密，二者之间存在关系：表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标砂类土：砂类土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%，有的可达，有的可达60-70%n孔隙比孔隙比e：土中孔隙体积与固体土中孔隙体积与固体颗粒体积之比颗粒体积之比,为无量纲为无量纲n孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)n：土中孔隙体土中孔隙体积与总体积之比积与总体积之比,用百分数表示用百分数表示可用三相

27、草图推出可用三相草图推出空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积第46页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标对干土：对干土：Sr=0对饱和土：对饱和土：Sr=1 n含水量：含水量：n饱和度：饱和度：土中水的体积与孔土中水的体积与孔隙体积的比值隙体积的比值饱和度表示孔隙中充满水的程饱和度表示孔隙中充满水的程度：度：空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积第47页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状

28、态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 表示土体密度和容重的指标表示土体密度和容重的指标n干密度：干密度：土被烘干时的密度，土被烘干时的密度，干重度：干重度：n天然密度天然密度 天然重度天然重度n饱和密度：饱和密度：土被饱和时的密度，土被饱和时的密度，饱和重度：饱和重度：n有效密度：有效密度：有效重度：有效重度：静水下的有静水下的有效重度效重度浮密度浮密度空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积第48页，共91页，编辑于2022年，星期五各种密度容重间的大小关系各种密度容重间的大小关系n天然密度天然密度n干密度干密度n饱和密度饱和密度n天然重度天然重度n干重度

29、干重度n饱和重度饱和重度n有效重度有效重度空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 第49页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 常用的物理性质指标间的换算关系：常用的物理性质指标间的换算关系：教科书教科书 P17 P17 表表2-72-7学习要点：学习要点：小小 结结 从物理意义上理解指标间的关系从物理意义上理解指标间的关系 不鼓励死记硬背不鼓励死记硬背 必要时利用三相草图推导必要时利用三相草图推导第50页，共91页，编辑于202

30、2年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 小小 结结土的三个组成相的体积和质量土的三个组成相的体积和质量上的比例关系上的比例关系定义定义三相草图法三相草图法室内测定三个基本室内测定三个基本物理性质指标：物理性质指标：土的密度土的密度 土粒比重土粒比重土的含水量土的含水量其它物理性质指标其它物理性质指标孔隙含量孔隙含量含水程度含水程度密度和容重密度和容重特点特点:指标概念简单，数量很多指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别单位或量纲、常见值或范围、联系与区别密实程

31、度密实程度干湿程度干湿程度 第51页，共91页，编辑于2022年，星期五思考题：思考题：P44 2.2P44 2.2习题：习题：2.22.2，2.42.4第52页，共91页，编辑于2022年，星期五土的物理状态指标土的物理状态指标土的物理状态土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态土的物理性质指标土的物理性质指标(三相间的比例关系三相间的比例关系)表表示示影响影响力学特性力学特性密实度密实度稠度稠度1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 第53页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态

32、指标物理状态指标 无粘性土的密实度无粘性土的密实度n 密实度：密实度：通常指单位体积中固体颗粒含量的多少通常指单位体积中固体颗粒含量的多少简单方便，但只能用于同一种土，不简单方便，但只能用于同一种土，不能反映级配的影响能反映级配的影响 l 物理性质指标物理性质指标：孔隙比：孔隙比e e（孔隙率（孔隙率n n）干容重干容重 d demin=0.35emin=0.20l 相对密度相对密度：e emaxmax与与e emin min：最大与最小孔隙比：最大与最小孔隙比第54页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 F最大孔隙比最大孔隙比

33、e emaxmax:将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻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换算得到最大孔隙比F最小孔隙比最小孔隙比emin:将松散的风干土样装入金属容器内，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的最大干密度再经换算得到最小孔隙比理论上的最大与最小孔隙比理论上的最大与最小孔隙比在室内的测定有时很困难在室内的测定有时很困难无粘性土的最大与最小孔隙比无粘性土的

34、最大与最小孔隙比第55页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 l 相对密度相对密度无粘性土的相对密度无粘性土的相对密度l粗粒土的密实粗粒土的密实度标准度标准 Dr=0 最松状态最松状态 Dr 1/3疏松状态疏松状态1/3 2/3密实状态密实状态 Dr=1最密状态最密状态l相对密度指标主要用于人工填土，对天然砂土层采用相对密度指标主要用于人工填土，对天然砂土层采用原位标准贯入试验原位标准贯入试验法测定，见法测定，见P20 表表2.8l碎石可以根据野外鉴别法划分，见碎石可以根据野外鉴别法划分，见P20 表表2.9第56页，共91页，

35、编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 n粘性土最主要的物理状态特征是它的粘性土最主要的物理状态特征是它的可塑性可塑性(稠度稠度)，可，可塑性是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗塑性是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力能力可塑状态与含水量有关可塑状态与含水量有关粘性土粘性土含水量含水量较硬较硬变软变软流动流动粘性土的物理特性粘性土的物理特性第57页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 塑限塑限w wp p液限液限w wl l粘性土的可塑状态反映土中水的形

36、态粘性土的可塑状态反映土中水的形态固态或固态或半固态半固态可塑状态可塑状态 流动状态流动状态 强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水w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强结合水膜最大强结合水膜最大出现相当数量自由水出现相当数量自由水稠度界限稠度界限可塑状态可塑状态含水量含水量土中水的形态土中水的形态示意图示意图粘性土的物理特性粘性土的物理特性缩限缩限w ws s第58页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 塑限塑限w wp p液限

37、液限w wl l固态固态可塑状态可塑状态 流动状态流动状态 w我国采用锥式液限仪我国采用锥式液限仪欧美采用碟式液限仪欧美采用碟式液限仪稠度界限稠度界限可塑状态可塑状态含水量含水量粘性土的物理特性粘性土的物理特性缩限缩限w ws s半固态半固态搓条法搓条法第59页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 粘土的物理特性粘土的物理特性塑性指数塑性指数n 定义：定义：大体上表示土的大体上表示土的弱结合水含量弱结合水含量 反映土的矿物成分及颗粒大小（比表面积反映土的矿物成分及颗粒大小（比表面积 大小）大小）反映吸附结合水的能力，即粘性大小反

38、映吸附结合水的能力，即粘性大小 大致反映粘土颗粒含量大致反映粘土颗粒含量 常作为细粒土工程分类的依据常作为细粒土工程分类的依据第60页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 液性指数：液性指数：wpwwl IL 0 坚硬坚硬(半固态半固态)0IL 0.25硬塑硬塑0.25 IL 0.75可塑可塑 0.75 1流塑流塑粘土的物理特性粘土的物理特性液性指数液性指数不同的粘土，不同的粘土，wp、wl 大小不同。对于不同的粘大小不同。对于不同的粘土，含水量相同，可塑状态可能不同土，含水量相同，可塑状态可能不同F液性指数液性指数是表征土的含

39、水量与分界含水量之间相是表征土的含水量与分界含水量之间相对关系的指标。对重塑土较为合适。对关系的指标。对重塑土较为合适。第61页，共91页，编辑于2022年，星期五1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理状态指标物理状态指标 F 粗粒土的密实状态指标粗粒土的密实状态指标:相对密度相对密度D Dr r F 细粒土的可塑状态指标细粒土的可塑状态指标:液性指数液性指数I IL L 定义定义 判别标准判别标准 界限含水量界限含水量 w wP P、w wL L 土中水形态土中水形态 塑性指数塑性指数 I Ip p 吸附结合水的能力吸附结合水的能力 定义定义 判别标准判别标准小小 结结第62页，共9

40、1页，编辑于2022年，星期五第一章：土的物理性质与工程分类第一章：土的物理性质与工程分类1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 1.4 1.4 土的结构土的结构1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类1.6 1.6 土的动力特性土的动力特性第63页，共91页，编辑于2022年，星期五1.4 1.4 土的结构土的结构 土土 的的 结结 构构土颗粒或粒团的空间排列土颗粒或粒团的空间排列和相互联结和相互联结原状土和原状土和重塑重塑土的强度土的强度沉积或碾压土沉积或碾压土的各向异性的各向异性 土的结构土的结构土体土体的性质

41、的性质 土粒间的作用力土粒间的作用力 粗粒土的结构粗粒土的结构 细粒土的结构细粒土的结构 粘性土的结构性指标粘性土的结构性指标第64页，共91页，编辑于2022年，星期五1.4 1.4 土的结构土的结构 粗粒土的结构粗粒土的结构-单粒结构单粒结构F粒间作用力：粒间作用力：重力起决重力起决定性的作用定性的作用。在非饱和。在非饱和土中，还受到毛细力的土中，还受到毛细力的作用作用F排列形式：点与点排列形式：点与点 点与面点与面单粒结构单粒结构示意图示意图第65页，共91页，编辑于2022年，星期五细土颗粒间的作用力细土颗粒间的作用力 范德华力：范德华力：接触点处的分子引力，作用范围为几个分子接触点处

42、的分子引力，作用范围为几个分子的距离，是细粒土粘结在一起的主因的距离，是细粒土粘结在一起的主因库仑力：库仑力：颗粒表面的静电引力或斥力，随距离衰减的速颗粒表面的静电引力或斥力，随距离衰减的速度比范德华力慢度比范德华力慢胶结力：胶结力：土粒间通过胶体连结在一起，作用力是化合键，土粒间通过胶体连结在一起，作用力是化合键，具有较高的强度具有较高的强度毛细力：毛细力：土中毛细作用形成的力土中毛细作用形成的力 土中细颗粒，比表面积大，重量轻，重力不起重要的作用，土中细颗粒，比表面积大，重量轻，重力不起重要的作用，其他粒间力起主导作用：其他粒间力起主导作用：1.4 1.4 土的结构土的结构 第66页，共9

43、1页，编辑于2022年，星期五1.4 1.4 土的结构土的结构 细粒土的结构细粒土的结构 形成环境形成环境 粒间作用力粒间作用力 排列形式排列形式淡水中沉积淡水中沉积表面力、胶结力表面力、胶结力（粒间斥力占优势（粒间斥力占优势)面与面面与面天然通常不是单一结构，可能是呈多种类型的综合结构。往天然通常不是单一结构，可能是呈多种类型的综合结构。往往先形成团粒往先形成团粒絮凝结构絮凝结构海水中沉积海水中沉积表面力、胶结力表面力、胶结力（斥力减小引力增加（斥力减小引力增加)边、角与面边、角与面边、角与边边、角与边示意图示意图分散结构分散结构 第67页，共91页，编辑于2022年，星期五1.4 1.4

44、土的结构土的结构 反映粘性土结构性的指标反映粘性土结构性的指标 灵敏度灵敏度 触变性触变性S St t1 11-21-22-42-44-84-88-168-161616粘性土粘性土不灵敏不灵敏低灵敏低灵敏中等灵敏中等灵敏灵敏灵敏很灵敏很灵敏流动流动 3=0相同含水相同含水量、密度量、密度 ququ原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度St：原状土的无侧限抗压强度原状土的无侧限抗压强度qu和重塑土的无侧限抗压强度和重塑土的无侧限抗压强度qu之比之比第68页，共91页，编辑于2022年，星期五含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐

45、恢复的现象，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为称为触变性触变性。1.4 1.4 土的结构土的结构 反映粘性土结构性的指标反映粘性土结构性的指标土的触变性是土结构中联结形态发生变土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土结构随时间变化的宏观化引起的，是土结构随时间变化的宏观表现。表现。目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。标。应用举例：打桩要应用举例：打桩要“一气呵成一气呵成”。灵敏度灵敏度 触变性触变性第69页，共91页，编辑于2022年，星期五1.4 1.4 土的结构土的结构 土的结构土的结构土颗粒或粒团的土颗粒或粒团的空间排列和相互

46、联结空间排列和相互联结粗粒土的结构粗粒土的结构单粒结构单粒结构重力起主导作用重力起主导作用粒间力起粒间力起主导作用主导作用粘性土的粘性土的结构性指标结构性指标细粒土的结构细粒土的结构分散结构分散结构 凝聚结构凝聚结构小小 结结第70页，共91页，编辑于2022年，星期五第一章：土的物理性质与工程分类第一章：土的物理性质与工程分类1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 1.3 1.3 土的物理状态土的物理状态 1.4 1.4 土的结构土的结构 1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类1.6 1.6 土的动力特性土的动力特性第71页，共91页，编辑于2022年，

47、星期五1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 土的组成土的组成土的状态土的状态土的结构土的结构建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范-GB50007-2002-GB50007-2002分类法分类法 水利部水利部SL237-1999SL237-1999分类法分类法土的工程分类土的工程分类F 目的：目的：便于调查研究；便于调查研究；便于分析评价；便于分析评价；便于交流便于交流 (基于共同的概念基于共同的概念)F 依据：最能反映土的物理力学性质的指标依据：最能反映土的物理力学性质的指标F 要求：要有一定的逻辑性、系统性，要求：要有一定的逻辑性、系统性，纲目分明，简单易记，便于运用纲目分明，简单易

48、记，便于运用公路路基土公路路基土JTJ051-93JTJ051-93分类法分类法第72页，共91页，编辑于2022年，星期五1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 岩石岩石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土特殊土特殊土土岩石岩石 建筑场地基基础规范建筑场地基基础规范GB50007-2002GB50007-2002坚硬岩坚硬岩较硬岩较硬岩frk 60较软岩较软岩软岩软岩极软岩极软岩坚硬程度类别坚硬程度类别 饱和单轴抗压强度标准值饱和单轴抗压强度标准值frk(MPa)60 frk 30 30 frk 15 15 frk 5 5 frk第73页，共91页，编辑于2022年，星

49、期五1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 岩石岩石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土特殊土特殊土土漂石漂石块石块石圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主粒径大于粒径大于200mm200mm的颗的颗粒超过全质量粒超过全质量50%50%卵石卵石碎石碎石圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆砾圆砾角砾角砾粒径大于粒径大于20mm20mm的颗的颗粒超过全质量粒超过全质量50%50%粒径大于粒径大于2mm2mm的颗的颗粒超过全质量粒超过全质量50%50%名称名称 颗粒形状颗粒形状 粒组含量粒组含量

50、碎石土碎石土建筑场地基基础规范建筑场地基基础规范GB50007-2002GB50007-2002第74页，共91页，编辑于2022年，星期五1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 土的名称土的名称 粒组含量粒组含量粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒占全的颗粒占全质量质量25-50%25-50%砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂粒径大于粒径大于0.5mm0.5mm的颗粒超的颗粒超过全质量过全质量50%50%粒径大于粒径大于0.25mm0.25mm的颗粒的颗粒超过全质量超过全质量50%50%粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗的颗粒超过全质量粒超过全质量85%85%粒径大于粒径