土的物理性质和工程分类省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 土物理性质及工程分类土物理性质及工程分类 第三章第三章 土中应力土中应力第四章第四章 土压缩性与地基沉降土压缩性与地基沉降 第五章第五章 土抗剪强度与地基承载力土抗剪强度与地基承载力 第六章第六章 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定第七章第七章 浅基础浅基础 第八章第八章 桩基础桩基础 第八章第八章 地基处理地基处理课程内容课程内容课程内容课程内容第1页第第2 2章章 土物理性质和工程分类土物理性质和工程分类学习要求：学习要求：了解土成因和三相组成，掌握土物理性质和了解土成因和三相组成，掌握土物理性质和物理状态指标定义、物理概念、计算公式和单位。物理状态指标定

2、义、物理概念、计算公式和单位。要求熟练地掌握物理指标三相换算。了解地基土要求熟练地掌握物理指标三相换算。了解地基土工程分类依据与准确定名。工程分类依据与准确定名。基本内容：基本内容：2.1 2.1 土形成与特征土形成与特征 2.2 2.2 土三相组成土三相组成 2.3 2.3 土物理性质指标土物理性质指标 2.4 2.4 土物理状态指标土物理状态指标 2.5 2.5 土工程分类土工程分类第2页2.1 2.1 土形成与特征土形成与特征2.1.12.1.1 土形成土形成2.1.22.1.2 土结构与结构土结构与结构2.2.32.2.3 土工程特征土工程特征2.2.42.2.4 土形成与工程特征关系

3、土形成与工程特征关系第3页岩石岩石风化（风化（物理、物理、化学化学）作用）作用岩石破碎岩石破碎 化学成份改变化学成份改变搬运搬运沉积沉积大小、形状和大小、形状和成份都不相同成份都不相同涣散颗粒集合涣散颗粒集合体体（土）（土）土土固相固相液相液相气相气相土中颗粒大小、成份及三相之土中颗粒大小、成份及三相之间相互作用和百分比关系，反间相互作用和百分比关系，反应出土不一样性质应出土不一样性质 2.1 2.1 土形成与特征土形成与特征第4页2.1.1 土形成土形成 “土土”一一词词在在不不一一样样学学科科领领域域有有其其不不一一样样涵涵义义。就就土土木木工工程程领领域域而而言言，土土是是指指覆覆盖盖在

4、在地地表表没没有有胶胶结结和和弱弱胶胶结结颗颗粒粒堆堆积积物物。土土与与岩岩石区分仅在于颗粒间胶结强弱。石区分仅在于颗粒间胶结强弱。物理风化物理风化指岩石经受风、霜、雨、雪侵蚀，温度湿度改变、不指岩石经受风、霜、雨、雪侵蚀，温度湿度改变、不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。这种风化仅改均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。这种风化仅改变颗粒大小与形状，不改变原来矿物成份。生成土呈涣散状态，变颗粒大小与形状，不改变原来矿物成份。生成土呈涣散状态，无粘性土。无粘性土。化化学学风风化化指指岩岩石石碎碎屑屑与与空空气气、水水和和各各种种水水溶溶液液相相接接触触，经经氧氧化化、碳碳化化和

5、和水水化化作作用用，改改变变原原来来矿矿物物成成份份，形形成成新新矿矿物物（次次生生矿矿物物）。生成土为细粒土，粘性土。生成土为细粒土，粘性土。生物风化生物风化由动物、植物和人类对岩体破坏称由动物、植物和人类对岩体破坏称。第5页2.1.2 土形成与工程特征关系土形成与工程特征关系 因为各类土生成条件不一样，它们工程特征往往相差悬殊：1.搬运、沉积条件搬运、沉积条件 通常流水搬运沉积土优于风力搬运沉积土。2.沉积年代沉积年代 通常土沉积年代越长，土工程性质越好。3.沉积自然地理环境沉积自然地理环境 自然地理环境不一样所生成土工程性质差异也很大。第6页2.1.3 土工程特征土工程特征 土与其它连续

6、介质建筑材料，含有以下三个显著工程特征：1.压缩性高 反应材料压缩性高低指标弹性模量E(土称变形模量),伴随材料不一样而有极大差异,例:钢筋 E1=21万Mpa;C20混凝土 E2=2.6万Mpa;卵石 E3=50Mpa;饱和细砂 E4=10Mpa.2.强度低 为抗剪强度，而非抗压、抗拉强度；3.透水性大 颗粒之间有没有数孔隙。第7页2.22.2土三相组成土三相组成 土土是是由由固固相相、液液相相、气气相相组组成成三相分散系。三相分散系。固固相相包包含含各各种种矿矿物物成成份份组组成成土土骨骨架架，骨骨架架间间空空隙隙为为液液相相和和气气相相填填满满，这这些些空空隙隙是是相相互互连连通，形成多

7、孔介质；通，形成多孔介质；液相液相主要是水；主要是水；气气相相主主要要是是空空气气、水水蒸蒸气气，有时还有沼气等。有时还有沼气等。第8页2.2 土三相组成土三相组成土三相组成是指土由固体颗粒、液体水和气体三部分组成。土中固体矿物组成土骨架,骨架之间贯通着大量孔隙,孔隙中充满着液体水和气体。土体三相百分比不一样，土状态和工程性质也随之各异，比如：固体+气体（液体=0）为干干土土，此时粘粘土土呈坚硬状态，砂土呈涣散状态；固体+液体+气体为湿土湿土，此时粘土粘土多为可塑状态；固体+液体（气体=0）为饱饱和和土土，此时粉细砂或粉土遇强烈地震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘粘土土地基受建筑物荷载作用

8、发生沉降需几十年才能稳定。第9页2.2.1 土固体颗粒土固体颗粒（一）土颗粒级配 1.土颗粒大小直接决定土性质；2.粒径颗粒直径大小，界限粒径划分粒组分界尺寸。3.粒组将粒径大小靠近、矿物成份和性质相同土粒归并为若干组别即称为粒组。可划分：200 20 2 0.075 0.005mm 漂石 卵石 砾石 砂粒 粉粒 粘粒 4.颗粒级配土粒大小及组成情况，通常以土中各个粒组相对含量来表示，称为土颗粒级配。级配测室方法：筛析法（0.075mm)比重计法(0.075mm)第10页第11页粘土细砂粗砂碎石卵石碎石粘土第12页筛分法筛分法用一套孔径不一样筛子，按用一套孔径不一样筛子，按从上至下筛孔逐步减小

9、放置。从上至下筛孔逐步减小放置。将事先称过质量烘干土样过将事先称过质量烘干土样过筛，称出留在各筛上土质量，筛，称出留在各筛上土质量，然后计算其占总土粒质量百然后计算其占总土粒质量百分数分数 第13页第14页比重计法比重计法利用不一样大小土粒在水中沉降速度不一样来利用不一样大小土粒在水中沉降速度不一样来确定小于某粒径土粒含量确定小于某粒径土粒含量第15页级配良好n纵坐标表示小于某粒径土重占总土重百分数，横坐标用对数坐标表示土粒径。第16页颗粒级配描述颗粒级配描述 工程上惯用不均匀系工程上惯用不均匀系数数Cu描述颗粒级配不描述颗粒级配不均匀程度均匀程度 d10、d30、d60小于某粒径土小于某粒径

10、土粒含量为粒含量为10%、30%和和60%时所对应粒径时所对应粒径Cu愈大，表示土粒愈不均愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把匀。工程上把Cu5土视为土视为级配不良土；级配不良土；Cu10土视土视为级配良好土为级配良好土 曲率系数曲率系数Cc描述颗粒级描述颗粒级配曲线整体形态，表明配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况某粒组是否缺失情况 对于砾类土或砂类土，同时满对于砾类土或砂类土，同时满足足Cu5和和Cc=13时，定名为时，定名为良好级配砂或良好级配砾良好级配砂或良好级配砾 第17页2.土粒矿物成份土粒矿物成份矿物成份取决于矿物成份取决于母岩矿物成份母岩矿物成份和和风化作用风化作用原生矿物：原生

11、矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物成份与由岩石经过物理风化形成，其矿物成份与母岩相同母岩相同次生矿物：次生矿物：岩石经化学风化后所形成新矿物，其成份岩石经化学风化后所形成新矿物，其成份与母岩不相同与母岩不相同 例：例：石英、云母、长石等石英、云母、长石等特征：特征：矿物成份性质较稳定，由其组成土含有没矿物成份性质较稳定，由其组成土含有没有粘性、透水性较大、压缩性较低特点有粘性、透水性较大、压缩性较低特点 例：例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等特征：特征：性质较不稳定，含有较强亲水性，遇水易性质较不稳定，含有较强亲水性，遇水易膨胀特点膨胀特点 第18页第1

12、9页第20页二、土中水二、土中水 土中水含量显著地影响土性质土中水含量显著地影响土性质(尤其是粘性土尤其是粘性土)。土中水除了一部分以结晶水形式吸附于固体颗粒土中水除了一部分以结晶水形式吸附于固体颗粒晶格内部外，还存在结合水和自由水晶格内部外，还存在结合水和自由水1.结合水结合水强结合水：强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场作用力很大、几紧靠于颗粒表面、所受电场作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体特征而靠近于固体乎完全固定排列、丧失液体特征而靠近于固体 弱结合水：弱结合水：紧靠强结合水外围形成结合水膜，所受电紧靠强结合水外围形成结合水膜，所受电场作用力伴随与颗粒距离增大而减弱场作用力伴随与颗粒

13、距离增大而减弱 2.自由水自由水存在于土粒电场影响范围以外，性质和普通水无异，能存在于土粒电场影响范围以外，性质和普通水无异，能传递水压力，冰点为传递水压力，冰点为0，有溶解能力，有溶解能力 以两种形式存在：以两种形式存在：毛细水、重力水毛细水、重力水第21页三、土中气体三、土中气体 土中气体土中气体存在于土孔隙中未被水占据部分，存在于土孔隙中未被水占据部分，分为分为与大气连通非封闭气体与大气连通非封闭气体和和与大气不连通与大气不连通封闭气体封闭气体1.非封闭气体：非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对受外荷作用时被挤出土体外，对土性质影响不大土性质影响不大 2.封闭气体：封闭气体：受外荷作

14、用，不能逸出，被压缩或受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土性质溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土性质有较大影响，使土渗透性减小，弹性增大和延长有较大影响，使土渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形到达稳定时间土体受力后变形到达稳定时间.第22页四、土结构四、土结构 在成土过程中所形成土粒空间排列及其联结形式，与组成土在成土过程中所形成土粒空间排列及其联结形式，与组成土颗粒大小、颗粒形状、矿物成份和沉积条件相关颗粒大小、颗粒形状、矿物成份和沉积条件相关 1.单粒结构：单粒结构：粗矿物颗粒粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落在水或空气中在自重作用下沉落形成单

15、粒结构，形成单粒结构，其特点其特点是土粒间存在点与点接触。依据形是土粒间存在点与点接触。依据形成条件不一样，可分为疏松状态和密实状态。粗颗粒土，成条件不一样，可分为疏松状态和密实状态。粗颗粒土，如卵石、砂等如卵石、砂等 密实状态密实状态疏松状态疏松状态第23页1.单粒结构单粒结构因为土粒排列紧密，强度大，压缩性小，是良好天然地基。当土粒沉积速度快，如洪水冲积形成砂层和砾石层，往往形成疏松单粒结构。因为土孔隙大，土粒骨架不稳定，当受到动力荷载或其它外力作用时，土粒轻易移动而趋于紧密，同时产生很大变形。所以，未经处理这种土层，普通不宜作建筑物地基。假如饱和疏松土是由细砂粒或粉砂粒所组成，在强烈振动

16、作用下，土结构会突然破坏变成流动状态，引发所谓“砂土液化”现象，在地震区将会引发震害。第24页2.蜂窝结构：蜂窝结构：颗粒间点与点接触，因为彼此之间引力大颗粒间点与点接触，因为彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链很多链环联结起来，形成孔隙较大蜂窝状结构环联结起来，形成孔隙较大蜂窝状结构 3.絮状结构：絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生改变时，土粒表在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生改变时，土粒表面弱结合水厚度减薄，粘粒相互靠近，凝聚成絮状物下面

17、弱结合水厚度减薄，粘粒相互靠近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大絮状结构沉，形成孔隙较大絮状结构 蜂窝结构蜂窝结构絮状结构絮状结构第25页上述三种结构中，以密实单粒结构土工程性质最好，蜂窝状其次，絮状结构最差。含有蜂窝结构和絮状结构土，颗粒间存在大量微细孔隙，其压缩性大、强度低，透水性弱。又因土粒之间联结较弱且不甚稳定，在受扰力作用下(如施工扰动影响)，土粒接触点可能脱离，部分结构遭受破坏，土强度会快速降低，不可用作天然地基。第26页五、土结构五、土结构 土结构土结构是指土体中各结构单元之间关系。主要特征是是指土体中各结构单元之间关系。主要特征是土成层性和裂隙性土成层性和裂隙性,即层理结构和裂隙

18、结构，二者都即层理结构和裂隙结构，二者都造成了土不均匀性造成了土不均匀性 1.层理结构：层理结构：土粒在沉积过程中土粒在沉积过程中,因为因为不一样阶段不一样阶段沉沉积物质成份、颗粒大小或颜色不一样积物质成份、颗粒大小或颜色不一样,而沿而沿竖向竖向展现出展现出成层特征成层特征 2.裂隙结构：裂隙结构：土体被许多不连续小裂隙所土体被许多不连续小裂隙所分割分割,在裂在裂隙中常充填有各种盐类沉淀物隙中常充填有各种盐类沉淀物 第27页n地层连续沉积而形成，其间并未受到冲刷，则土层结构是水平。河流几经改道，使得附近地层发生交替冲刷与沉积，即形成斜交层理。山坡上风化碎屑受重力作用堆积在山脚下，以后又经过河流

19、沉积，即形成山坡土层。西北黄土地域，经大陆性季风沉积与剥蚀，形成交织层理。n土层理结构第28页3 3结核状结构结核状结构在细粒土中掺有粗颗粒或各种结核，如含礓石粉质粘在细粒土中掺有粗颗粒或各种结核，如含礓石粉质粘土，含砾石冰碛土等。其工程性质取决于细粒土部分。土，含砾石冰碛土等。其工程性质取决于细粒土部分。第29页2.3 土物理性质指标一、土三相图一、土三相图 n二、直接测定指标二、直接测定指标 1.土密度土密度：单位体积土质量单位体积土质量 工程中惯用重度工程中惯用重度 来表示单位体积来表示单位体积土重力土重力.重力加速度，重力加速度，近似取近似取10m/s2 2.土粒相对密度土粒相对密度G

20、s（土粒比重）：（土粒比重）：土粒质量与同体积土粒质量与同体积4时纯水质量之比时纯水质量之比.土粒相对密度改变范围不大：细粒土（粘性土）普通土粒相对密度改变范围不大：细粒土（粘性土）普通2.702.75；砂土普通为；砂土普通为2.65左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小.ms气气土粒土粒mw体积体积V水水mVsVwVVa质量质量mVv第30页气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积V3.土含水量土含水量：土中水质量土中水质量与土粒质量之比，以百分数表与土粒质量之比，以百分数表示示.（含水率）含水率）土含水量是标志土含水程度一个主

21、要物理指标。天然土土含水量是标志土含水程度一个主要物理指标。天然土层含水量改变范围较大，与土种类、埋藏条件及其所处层含水量改变范围较大，与土种类、埋藏条件及其所处自然地理环境等相关。自然地理环境等相关。测定方法：测定方法：通惯用烘干法通惯用烘干法第31页烘干法第32页三、换算指标三、换算指标 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V1.孔隙比孔隙比e和孔隙率和孔隙率n孔隙比孔隙比e ：土中孔隙体积与土粒体土中孔隙体积与土粒体积之比积之比 2.土饱和度土饱和度Sr：土中孔隙水体土中孔隙水体积与孔隙总体积之比，以百分数表积与孔隙总体积之比，以百分数表示示饱和度描述土中孔隙被水

22、充满程度。干土饱和度描述土中孔隙被水充满程度。干土Sr=0,饱和土饱和土Sr=100%。砂土砂土依据饱和度分为三种状态依据饱和度分为三种状态:孔隙率孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示之比，以百分数表示 Sr50%稍湿；稍湿；50Sr80%很湿；很湿；Sr80%饱和饱和第33页3.不一样状态下土密度和重度不一样状态下土密度和重度饱和密度饱和密度sat ：土体中孔隙完土体中孔隙完全被水充满时土密度全被水充满时土密度 干密度干密度d ：单位体积中固体颗粒单位体积中固体颗粒部分质量部分质量 浮密度浮密度 ：土单位体积内土粒土单位体积内土粒质量与同体积水质量之差质量与

23、同体积水质量之差 土三相百分比指标中质量密度指标共有土三相百分比指标中质量密度指标共有4个，土密度个，土密度，饱和密，饱和密度度sat，干密度，干密度d，浮密度，浮密度 (kg/m3),对应重度指标也有对应重度指标也有4个，个，土重度土重度，饱和重度，饱和重度 sat，干重度，干重度 d，浮重度，浮重度 (kN/m3)气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V第34页四、指标间换算四、指标间换算气气水水土粒土粒Gsw Vs11+1+e质量质量m体积体积V土三相指标中，土三相指标中，土粒比重土粒比重Gs ，含水量含水量和和密度密度是经过试是经过试验测定，能够依据三个基本验测定

24、，能够依据三个基本指标换算出其余各指标指标换算出其余各指标Vv=eGsw Gs（1）w 推导：推导：换算关系式：换算关系式：第35页五、例题分析五、例题分析 n【例】某土样经试验测得体积为某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为，烘干后，干土质量为167g。若土粒相对密度。若土粒相对密度Gs为为2.66，求该土样含水量，求该土样含水量、密度、密度、重度、重度、干重度、干重度d 、孔隙比孔隙比e、饱和重度、饱和重度sat和有效重度和有效重度 【解答】解答】第36页四、指标间换算四、指标间换算气气水水土粒土粒Ws=dswVs11+1+e质量质量m体积体

25、积V土粒比重土粒比重d ds ，含水量含水量和和密度密度是经过试验测定，能够依是经过试验测定，能够依据这三个基本指标换算出其据这三个基本指标换算出其余各指标余各指标Vv=e Ww=wdswW=dsw(1+w)推导：推导：第37页五、例题分析五、例题分析 n【例】某土样经试验测得体积为某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为，烘干后，干土质量为167g。若土粒相对密度。若土粒相对密度Gs为为2.66，求该土样含水量，求该土样含水量、密度、密度、重度、重度、干重度、干重度d 、孔隙比孔隙比e、饱和重度、饱和重度sat和有效重度和有效重度 【解答】解答】

26、第38页2.4 土物理状态指标一、无粘性土密实度一、无粘性土密实度 土密实度土密实度指单位体积土中固体颗粒含量。依据土颗粒指单位体积土中固体颗粒含量。依据土颗粒含量多少，天然状态下砂、碎石等处于从紧密到涣散不一含量多少，天然状态下砂、碎石等处于从紧密到涣散不一样物理状态。无粘性土密实度与其工程性质有着亲密关系样物理状态。无粘性土密实度与其工程性质有着亲密关系1.孔隙比孔隙比e 孔隙比孔隙比e能够用来表示砂土密实度。对于同一个土，能够用来表示砂土密实度。对于同一个土，当孔隙比小于某一程度时，处于密实状态。孔隙比愈大，当孔隙比小于某一程度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈涣散土愈涣散 2.相对密实

27、度相对密实度Dr砂土在天然状砂土在天然状态下孔隙比态下孔隙比砂土在最密实状砂土在最密实状态时孔隙比态时孔隙比砂土在最涣砂土在最涣散状态时孔散状态时孔隙比隙比第39页当当Dr=0=0时，时，e=emin，表示土处于最疏松状态，表示土处于最疏松状态;当当Dr=1.0时，时，e=emax，表示土体处于最密实状态，表示土体处于最密实状态3.按动力触探确定无粘性土密实度按动力触探确定无粘性土密实度Dr1/3疏松状态疏松状态1/3Dr2/3中密状态中密状态2/3Dr1密实状态密实状态 天然砂土密实度，可按原位标准贯入试验锤击数天然砂土密实度，可按原位标准贯入试验锤击数N进进行评定。天然碎石土密实度，可按原

28、位重型圆锥动力触行评定。天然碎石土密实度，可按原位重型圆锥动力触探锤击数探锤击数N63.5进行评定进行评定(GB50007-)密实度密实度按按N评定砂石密实度评定砂石密实度 按按N63.5评定碎石土密实度评定碎石土密实度 涣散涣散稍密稍密中密中密密实密实N10N63.5510N155N63.51015N3010N63.520N30N63.520第40页二、粘性土稠度二、粘性土稠度 1.粘性土稠度状态粘性土稠度状态稠度稠度是指土软硬程度或土受外力作用所引发变形或破坏是指土软硬程度或土受外力作用所引发变形或破坏抵抗能力抵抗能力,是粘性土最主要物理状态特征是粘性土最主要物理状态特征 0固态或半固态固

29、态或半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态塑限塑限P液限液限L粘性土由某一个状态过渡到另一状态界限含水量称为土粘性土由某一个状态过渡到另一状态界限含水量称为土稠度界限稠度界限.也叫也叫界限含水率界限含水率.液塑限测定依据土工试验规程要求，采取液塑限联液塑限测定依据土工试验规程要求，采取液塑限联合测定仪进行测定。合测定仪进行测定。第41页液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪下沉深度为下沉深度为17mm所对应含水量为液限所对应含水量为液限;下沉深度为下沉深度为2mm处所对应含水量为塑限处所对应含水量为塑限 第42页2.粘性土塑性指数和液性指数粘性土塑性指数和液性指数塑性指数塑性指数IP是液限和塑限差值

30、是液限和塑限差值(省去省去%)，即土处于可塑状态含水，即土处于可塑状态含水量改变范围量改变范围说明：说明：塑性指数大小取决于土颗粒吸附结合水能力塑性指数大小取决于土颗粒吸附结合水能力,即与土中粘即与土中粘粒含量相关。粒含量相关。粘粒含量越多粘粒含量越多,塑性指数就越高塑性指数就越高 说明：说明：液性指数表征土天然含水量与界限含水量间相对关系。液性指数表征土天然含水量与界限含水量间相对关系。当当IL0时时,P,土处于坚硬状态土处于坚硬状态;当当IL1时时,L,土处于流土处于流动状态。动状态。依据依据IL值能够直接判定土软硬状态值能够直接判定土软硬状态 液性指数液性指数IL是粘性是粘性土天然含水量

31、和塑限差值与塑性指数之比土天然含水量和塑限差值与塑性指数之比 状态状态液性指数液性指数坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL1第43页三、例题分析三、例题分析 n【例】某砂土试样某砂土试样,试验测定土粒相对密度试验测定土粒相对密度Gs=2.7,含水量含水量=9.43%,天然密度天然密度=1.66/cm3。已知已知 v=1000 v=1000 ，砂样最密实状态时称得干砂质量砂样最密实状态时称得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松状态时最疏松状态时称得干砂质量称得干砂质量ms2=1.45kg,求此砂土相对密度求此砂土相对密度Dr,并判断砂

32、土并判断砂土所处密实状态所处密实状态.【解答】解答】砂土在天然状态下孔隙比砂土在天然状态下孔隙比砂土最小孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比砂土最大孔隙比相对密实度相对密实度（1/3,2/31/3,2/3 中密状态中密状态第44页2.5 土（岩）工程分类一、分类目标和标准一、分类目标和标准 土分类体系就是依据土工程性质差异将土划分成一土分类体系就是依据土工程性质差异将土划分成一定类别，目标在于经过通用判别标准，便于在不一样土定类别，目标在于经过通用判别标准，便于在不一样土类间作有价值类间作有价值比较、评价、积累以及学术与经验交流比较、评价、积累以及学术与经验交流分类标准：分类标准：分类要简明，既

33、要能综合反应土主要工程性质，又要分类要简明，既要能综合反应土主要工程性质，又要测定方法简单，使用方便测定方法简单，使用方便第45页二、分类体系与方法二、分类体系与方法 分类体系：分类体系：1.建筑工程系统分类体系建筑工程系统分类体系2.工程材料系统分类体系工程材料系统分类体系 侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土原状土，比，比如：如：建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GB50007-)地基土分类方地基土分类方法法.侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为程。研究对象为扰动

34、土扰动土，比如：，比如：土分类标准土分类标准(GBJ145-90)工程用土分类和公路土工试验规程工程用土分类和公路土工试验规程(JTJ051-93)土工土工程分类程分类.第46页分类方法：分类方法：1.建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GB50007)依据土粒大小、粒组土粒含量或土塑性指数把地基依据土粒大小、粒组土粒含量或土塑性指数把地基土（岩）分为土（岩）分为岩石岩石、碎石土碎石土、砂土砂土、粉土粉土和和粘性土粘性土五大五大类类a.岩石分类岩石分类 颗粒间牢靠粘结颗粒间牢靠粘结,呈整体或含有节理隙岩体称为岩石，呈整体或含有节理隙岩体称为岩石，坚硬程度可依据岩块饱和单轴抗压强度坚硬程度

35、可依据岩块饱和单轴抗压强度frk分类分类 坚硬程度类别坚硬程度类别饱和单轴抗压饱和单轴抗压强度强度frk(Mpa)坚硬岩坚硬岩较硬岩较硬岩较软岩较软岩软岩软岩极软岩极软岩30frk60frk6015frk305frk15frk5b.碎石土分类碎石土分类 粒径大于粒径大于2mm颗粒含量超出全重颗粒含量超出全重50%土称为碎石土土称为碎石土第47页c.砂土分类砂土分类 粒径大于粒径大于2mm颗粒含量不超出全重颗粒含量不超出全重50%土，且粒径大于土，且粒径大于0.075mm颗粒含量超出全重颗粒含量超出全重50%土称为砂土土称为砂土 土名称土名称漂石漂石块石块石卵石卵石碎石碎石圆砾圆砾角砾角砾颗粒形

36、状颗粒形状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颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于200mm颗粒颗粒含量超出全重含量超出全重50粒径大于粒径大于20mm颗粒含颗粒含量超出全重量超出全重50粒径大于粒径大于2mm颗粒含颗粒含量超出全重量超出全重50注：注：定名时应依据颗粒级配定名时应依据颗粒级配由大到小以最先由大到小以最先符合者确定符合者确定碎石土分类碎石土分类第48页d.粉土分类粉土分类 粒径大于粒径大于0.075mm颗粒含量不超颗粒含量不超出全重出全重50%，塑性指数塑性指数I

37、P10土称为粉土称为粉土土土名称土名称砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于2mm颗粒含量占全重颗粒含量占全重2550注：注：定名时应依据颗粒级配由大到小以最先符合者确定定名时应依据颗粒级配由大到小以最先符合者确定粒径大于粒径大于0.5mm颗粒含量超出全重颗粒含量超出全重50粒径大于粒径大于0.25mm颗粒含量超出全重颗粒含量超出全重50粒径大于粒径大于0.075mm颗粒含量超出全重颗粒含量超出全重85粒径大于粒径大于0.075mm颗粒含量超出全重颗粒含量超出全重50砂土分类砂土分类e.粘性土分类粘性土分类 粒径大于粒径大于0.075mm颗粒含量不超出颗粒含量

38、不超出全重全重50%，塑性指数塑性指数IP10土称为粘土称为粘性土，粘性土依据塑性指数细分性土，粘性土依据塑性指数细分土名称土名称粘土粘土粉质粘土粉质粘土塑性指数塑性指数注：注：塑性指数由对应于塑性指数由对应于76g圆圆锥体沉入土样中深度为锥体沉入土样中深度为10mm测定液限计算而得测定液限计算而得 IP1710IP17第49页f.人工填土分类人工填土分类 因为人类活动而形成堆积物称为人工填土。物质成份较杂乱因为人类活动而形成堆积物称为人工填土。物质成份较杂乱,均匀性较差，均匀性较差，依据其物质组成和成因依据其物质组成和成因,可分为素填土、杂填土和冲填土可分为素填土、杂填土和冲填土 2.土分类

39、标准土分类标准(GBJ14590)依据各粒组相对含量把土分为依据各粒组相对含量把土分为巨粒土巨粒土、含巨粒土含巨粒土、粗粒土粗粒土和和细粒土细粒土四大四大类类a.巨粒土和含巨粒土分类巨粒土和含巨粒土分类 巨粒土和含巨粒土按土中粒径巨粒土和含巨粒土按土中粒径大于大于60mm巨粒含量区分。若土中巨粒含量区分。若土中巨粒含量巨粒含量多于多于50%,属于巨粒土；若土中巨粒含量在属于巨粒土；若土中巨粒含量在15%50%之间，属于含巨粒土之间，属于含巨粒土b.粗粒土分类粗粒土分类 巨粒含量少于巨粒含量少于15%，剔除巨粒后，若土中粒径大于，剔除巨粒后，若土中粒径大于0.075mm粗粒含量多粗粒含量多于余土

40、于余土50%，属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类，属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类g.g.其它特殊类土其它特殊类土软土（淤泥等）软土（淤泥等）、红粘土红粘土、黄土等黄土等第50页c.细粒土分类细粒土分类 土中粒径小于土中粒径小于0.075mm细粒含量多于或等于细粒含量多于或等于50%，且，且粗粒含量少于粗粒含量少于25%土属于细粒土。土属于细粒土。图中液限为图中液限为17mm液限液限细粒土按塑性图进行细分细粒土按塑性图进行细分第51页6 6 人工填土人工填土人工填土是指由人类活动而堆填土。其物质成份较杂，均匀性较差。依据其物质组成和堆填方式，填土可分为素填土素填土、杂填土杂填土、

41、冲填土冲填土和压实填土压实填土四类。各类填土应依据以下特征给予区分：1、素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一个或几个材料组成填土，其中不含杂质或含杂质极少。按主要组成物质分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性填土。经分层压实后则称为压实填土。2、杂填土是含大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物填土。按其组成物质成份和特征分为建筑垃圾土、工业废料土及生活垃圾土。3、冲填土 为由水力冲填泥浆形成填土。第52页特殊土（特殊土（）特殊土是指在特定地理环境或人为条件下形成含有特殊性质土。它分布普通含有显著地域性。特殊土包含软土、人工填土、湿陷性黄土、红粘土、膨胀土、多年冻土等。软土软土是指沿海滨海

42、相、三角洲相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成土，含有孔隙比大（普通大于1）、天然含水量高（靠近或大于液限）、压缩性高和强度低特点。包含淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土等。多数还含有高灵敏度高灵敏度结构。淤泥淤泥：天然含水量大于液限，天然孔隙比1.5粘性土 淤泥质土淤泥质土：天然孔隙比小于1.5但1.0粘性土。当土中有机质含量大于5%时称为有机质土；大于60%时则称泥炭泥炭。泥炭往往以夹层结构存在于普通粘性土层中，对工程十分不利，必须引发足够重视。第53页特殊土（特殊土（）湿陷性黄土湿陷性黄土：是指土体在一定压力下受水浸湿时产生湿陷变形量到达一定数值土。湿陷变形量按野外浸水载荷试验在200kPa

43、 压力下附加变形量确定，当附加变形量与载荷板宽度之比大于0.015时为湿陷性黄土。红粘土红粘土：是指碳酸盐岩系出露岩石，经红土化作用形成并覆盖于基岩上棕红、褐黄等颜色高塑性粘土。其液限普通大于50，上硬下软，具显著收缩性，裂隙发育，经坡、洪积再搬运后仍保留红粘土基本特征，液限大于45小于50土称为次生红粘土次生红粘土。我国红粘土以贵州、云南、广西等省区最为经典，分布广。第54页特殊土（特殊土（）膨胀土：膨胀土：普通是指粘粒成份主要由亲水性粘土矿物（以蒙脱石和伊利石为主）所组成粘性土，在环境和湿度改变时，可产生强烈胀缩变形，含有吸水膨胀、失水收缩特征。已经有建筑经验证实，当土中水份聚集时，土体膨

44、胀，可能对与其接触建筑物产生强烈膨胀上抬压力而造成建筑物破坏；土中水分降低时，土体收缩并可使土体产生程度不一样裂隙，造成其本身强度降低或消失。多年冻土：多年冻土：是指温度等于或低于摄氏零度、含有固态水且这种状态在自然界连续保持三年或三年以上土。当自然条件改变时，会产生冻胀、融陷、热融滑塌等特殊不良地质现象及发生物理力学性质改变。第55页本章小结本章小结 主要讨论了土物质组成以及定定性性、定定量量描述其物质组成方法，包含土三三相相组组成成、土三三相相指指标标、土结结构构结结构构、粘性土界界限限含含水水量量、砂土密密实实度度和土工工程程分分类类等。这些内容是学习土力学原理和基础工程设计与施工技术所必需基本知识，也是评价土工程性质、分析与处理土工程技术问题时讨论最基本内容。第56页