土的物理性質及.ppt

1 4土的物理性質指標 三相組成的定性分析 進一步對土的三相組成作定量上的分析 即分析土三相組成部分的質量和體積之間的比例關系 土的物理性質指標 表示土中三相比例關系的一些物理量 可分為如下兩類 為了便于計算 用圖所示的土的三相組成示意圖來表示各部分之間的數(shù)量關系 土的三相組成示意圖 天然狀態(tài)下土單位體積的質量 g cm3或t m3粘性土 砂土 腐質土 一般用 環(huán)刀法 測定 1 4 1直接測定的物理性質指標1 土的密度 又稱天然密度 土粒比重Gs 土粒相對密度 土粒質量與同體積的4 時純水的質量之比 即 其中 土粒密度 g cm3 4 時純水的密度 1g cm3或1t m3 天然水密度 1g cm3 土粒比重取決于礦物成分 一般土 2 6 2 8 有機質土 2 4 2 5 泥炭土 1 5 1 8 土粒比重Gs 測定方法 比重瓶法 事先將比重瓶注滿純水 稱瓶加水的質量m1 然后把烘干土若干克 ms 裝入空比重瓶內 再加純水至滿 稱瓶加水加土的質量m2 按下式計算土粒比重 土的含水率 含水率 土中水的質量與土粒質量之比 以百分數(shù)表示表達式 一般 土的含水量越大 其強度越低 粗砂的含水量接近于零 淤泥可達60 一般用 烘干法 測定 土的含水率 測定方法 烘干法 先稱出天然濕土的質量 然后放在烘箱里 在100 105 下烘干 稱干土的質量 1 4 2間接換算的物理性質指標土的孔隙比e 定義 土中孔隙的體積與土粒的體積之比 以小數(shù)表示表達式 用于評價土的密實度和壓縮性 e1 0疏松 高壓縮性 土中孔隙率n 定義 土中的孔隙的體積與土的總體積之比 以百分數(shù)表示表達式 土的飽和度Sr 定義 土中孔隙水的體積與孔隙體積之比 以百分數(shù)表示表達式 干土Sr 0 飽和土Sr 100 4 土的干密度 d 飽和密度 rat 浮密度 干密度 土單位體積中固體顆粒部分的質量 工程上用作評定土體密實度 控制填土工程的施工質量 飽和密度 土孔隙中充滿水時土體的單位體積質量 浮密度 單位土體中土粒的有效質量 在地下水位以下 扣除浮力后單位土體積中土粒的質量 1 4 3物理性質指標間的換算 孔隙比與孔隙率的關系 干密度與天然密度的關系 質量m 體積V 孔隙比和干密度的關系 飽和度與含水率和孔隙比的關系 當土飽和時 即為Sr 100 則 浮密度和孔隙比的關系 例題分析 例 某土樣經試驗測得體積為100cm3 濕土質量為187g 烘干后 干土質量為167g 若土粒的相對密度Gs為2 66 求該土樣的含水量 密度 重度 干重度 d 孔隙比e 飽和重度 sat和有效重度 解答 無粘性土 密實度粘性土的物理特征 含水量 1 5土的物理狀態(tài)指標 1 5 1無粘性土的密實度劃分標準 1 孔隙比e 礫 粗 中砂 優(yōu)點 簡單方便缺點 無法反映土的級配因素 0 6 0 75 0 85 松散 中密 密實 稍密 2 相對密度Dr定義 優(yōu)點 計入土的級配因素 理論上比較完善 缺點 天然孔隙比難以獲取 且emax emin的測定受人為的影響較大 判別標準 Dr 1 最密狀態(tài)Dr 0 最松狀態(tài)Dr 1 3 疏松狀態(tài)1 32 3 密實狀態(tài) 3 根據(jù)原位標準貫入試驗判別 按標準貫入錘擊數(shù)N判別砂土密實度 錘重 63 5kg 標準貫入數(shù)N63 5 落距 760mm 打入深度 300mm 標準貫入試驗 StandardPenetrationTest 1 5 2粘性土的物理特征 液限 塑限 縮限塑性指數(shù)液性指數(shù) 液限 塑限 縮限 一 定義液限 L 塑限 p 縮限 s二 測定方法 測定塑限的方法 搓滾法和液 塑限聯(lián)合測定法 測定液限的方法 碟式儀法和液 塑限聯(lián)合測定法 10mm液限 我國標準 過渡時期的液限 17mm液限 國際通用標準 土工試驗方法標準 液塑限聯(lián)合測定法 25擊合攏長度 13mm時含水率為液限 碟式儀法 粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù) 塑性指數(shù)IP 表示土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍 IP wL wP 省去 IP越大 土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍也越大 土顆粒越細 粘粒含量越高 土能吸附的結合水量越多 則IP越大 IP在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種主要因素 故常用于對粘性土進行分類 液性指數(shù)IL 表示粘性土軟硬程度的一個指標 評判土的軟硬程度 由此可見 當0 w wP IL 0 土處于固態(tài)或半固態(tài)當wPwL IL 1 土處于流態(tài)故可根據(jù)IL的大小評判土的軟硬程度 分為如下5種 表粘性土軟硬狀態(tài)的劃分 1 5 3土的壓實性 在建造路堤 土壩等時 常需要填土 為增強土的密實度 降低其透水性和壓縮性 常采用分層壓實的辦法來加以處理 壓實性 土體在外部壓實能量作用下 土顆?？朔ｉg阻力 產生相對位移 使土中的孔隙減少 密度增加 強度提高的特性 實踐表明 細粒土和粗粒土的壓實性不同 壓實細粒土宜用夯擊或碾壓機具 壓實粗粒土宜用振動機具 最優(yōu)含水率 土過濕過干都難以充分壓實 過濕 則土中自由水過多 夯實或碾壓時水難以從孔隙中排出 阻止顆粒的靠攏 從而會出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象 俗稱橡皮土 過干 則土中主要是強結合水 顆粒間引力大 阻止顆粒的移動 只有當含水量適當時 壓實效果才會好 常用室內擊實試驗確定最優(yōu)含水量 最優(yōu)含水量 wop 一定的壓實能量下使土最容易壓實且能達到最大密實度時的含水量 由室內擊實試驗測得 最大干密度 dmax 與wop相應的干密度 dmax越大 e越小 擊實試驗與擊實曲線 擊實試驗 對同一種土配制若干份不同含水量的試樣 用同樣的壓實能量分別對每一份試樣進行擊實 測定各試樣相應的含水量w和干密度 d 然后繪制含水量與干密度關系曲線 即得擊實曲線 曲線峰值點對應的即為最優(yōu)含水量wop和最大干密度 dmax 圖2 13含水量 干密度曲線 擊實功 擊實功越大 最大干密度越大 最優(yōu)含水率越小 粘粒含量 粘粒含量越少 最大干密度越大 顆粒級配 顆粒級配越均勻 擊實效果越差 壓實效果 壓實度 為便于工地現(xiàn)場壓實質量控制 工程上常采用壓實度Dc來控制 Dc值越接近1 則表示對壓實質量要求越高 對高速公路主要受力層 要求Dc值達0 95 對I II級土石壩 Dc值應達0 95 0 98 理論飽和曲線 定義 土處于飽和狀態(tài)下的干密度 d與含水量w的關系曲線 由Sr 100 e wGs 可得理論飽和曲線方程為 土壓實到 dmax時 其飽和度一般為80 因此 壓實曲線只能位于理論飽和曲線的下方 不可能與之相交 采用室內擊實試驗來模擬現(xiàn)場壓實是半經驗法 1 6土的工程分類 一 分類的目的和原則 土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質差異將土劃分成一定的類別 目的在于通過通用的鑒別標準 便于在不同土類間作有價值的比較 評價 積累以及學術與經驗的交流 分類原則 1 分類要簡明 既要能綜合反映土的主要工程性質 又要測定方法簡單 使用方便 2 土的分類體系所采用的指標要在一定程度上反映不同類工程用土的不同特性 二 分類體系與方法 分類體系 2 建筑工程系統(tǒng)分類體系 1 工程材料系統(tǒng)分類體系 側重把土作為建筑地基和環(huán)境 研究對象為原狀土 例如 建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007 2002 地基土分類方法 側重把土作為建筑材料 用于路堤 土壩和填土地基工程 研究對象為擾動土 例如 土的分類標準 GBJ145 90 工程用土的分類和 公路土工試驗規(guī)程 JTJ051 93 土的工程分類 三 土的分類標準 GBJ145 90 根據(jù)各粒組的相對含量把土分為巨粒土 含巨粒土 粗粒土和細粒土四大類 a 巨粒土和含巨粒土的分類 巨粒土和含巨粒土按土中粒徑大于60mm的巨粒含量區(qū)分 若土中巨粒含量多于50 屬于巨粒土 若土中巨粒含量在15 50 之間 屬于含巨粒土 b 粗粒土的分類 巨粒含量少于15 剔除巨粒后 若土中粒徑大于0 075mm的粗粒含量多于余土的50 屬于粗粒土 粗粒土分為礫類土和砂類土兩類 礫粒組質量多于總質量50 的土稱為礫類土 c 細粒土的分類 土中粒徑小于0 075mm的細粒含量多于或等于50 且粗粒含量少于25 的土屬于細粒土 圖中液限為17mm液限 細粒土按塑性圖進行細分 2 建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007 2002 粉土 d 0 075mm的顆粒含量小于等于50 全重且IP 10的土 分為砂質粉土 d10 地基土工程分類 碎石土 粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50 的土分為 漂 塊石 卵 礫石 圓 角礫 表1 15 粒組含量由大至小以最先符合者確定 砂土 粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重的50 且粒徑大于0 075mm的顆粒超過全重50 的土分為礫砂 粗 中 細砂 粉砂 表1 16 粘性土 IP 10的土 按IP分為 粉質粘土 1017 表1 17 a 碎石土的分類 粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50 的土稱為碎石土 b 砂土的分類 粒徑大于2mm