第二章 土的物理性質PPT課件

.,1,第二章土的物理性質,土的物理性質主要研究：1、土的三相體系間質量與體積間的比例關系，如密度、空隙性等，稱基本物理性質，共有9個指標。2、固體與液體間相互作用表現(xiàn)出來的性質如稠度、可塑性、脹縮性、透水性等，稱水理性質。,.,2,第二章土的物理性質,一、土的基本物理性質,二、粘性土的稠度狀態(tài)及可塑性,三、粘性土的脹縮性和崩解性,四、土的透水性和毛細性,.,3,第二章土的物理性質,一、土的基本物理性質,二、粘性土的稠度狀態(tài)及可塑性,三、粘性土的脹縮性和崩解性,四、土的透水性和毛細性,.,4,基本物理性質指標：1.密度土粒密度s實測指標土的天然密度實測指標土的干密度d飽和密度sat2.含水性指標天然含水率w實測指標飽和含水率wsat飽和度sr3.空隙性孔隙率n孔隙比e,一、土的基本物理性質首先將土的三相體系理想化，概化為如圖模型，并且規(guī)定一些符號表示各部分的體積與質量。,.,5,指標含義及確定方法：1.實測指標1、土粒密度s：固體顆粒部分單位體積內的質量s=ms/VsKN/m3g/cm32、土的天然密度：天然狀態(tài)下單位體積內土的質量。=m/VKN/m3g/cm3注意區(qū)別：1、含義上：s是固體相部分質量，只與土中的礦物組成有關，與孔隙性和含水性無關；而是天然狀態(tài)下單位體積內土的質量，與兩者均有關。2、測定方法上：s用擾動土樣，采用比重瓶法測定，用原狀土樣，采用環(huán)刀法或蠟封法測定。3、數(shù)值上：s3、天然含水率W:土中所含水的質量與固體顆粒質量之比W=mw/ms*100%該指標室內一般用烘干法。,.,6,.,7,指標含義及確定方法：2.換算指標：1、干密度d：指土在干燥狀態(tài)下，單位體積內的質量d=ms/VKN/m3g/cm3它可用和w換算。2、飽和密度sat：土在飽和狀態(tài)下，單位體積內的質量,.,8,3、飽和含水率（wsat)：指土飽和時，所含水的質量與固體質量之比。%。4、飽和度（Sr）：指土中水的體積與空隙體積之比的%。表示孔隙的飽和程度。5、孔隙率n：指土中孔隙體積與土總體積之比的%。,.,9,6、孔隙比e：指土中孔隙體積與固體體積之比,.,10,.,11,第二章土的物理性質,一、土的基本物理性質,二、粘性土的稠度狀態(tài)及可塑性,三、粘性土的脹縮性和崩解性,四、土的透水性和毛細性,.,12,二、粘性土的稠度狀態(tài)及可塑性,1.稠度與界限含水率粘性土由于含水率不同，可表現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)（如固態(tài)、可塑態(tài)及流動態(tài)），稱為土的稠度。即：說明隨w的增大，土的狀態(tài)發(fā)生了變化；也說明土中顆粒的活動性隨w的增大變得容易，即水與顆粒的表面現(xiàn)象越明顯。由一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N時的含水率叫界限含水率，如由固態(tài)到塑態(tài)到流態(tài)。,.,13,根據(jù)土的不同狀態(tài)，有幾種界限含水率。包括：收縮限、塑限、粘著限、液限、觸變限等，又稱阿太堡界限。塑限wp：由固態(tài)轉變?yōu)樗軕B(tài)的界限含水率。液限wL：由塑態(tài)轉變?yōu)榱鲬B(tài)的界限含水率。塑限的實測常用搓條法；液限的測定常用錐式液限儀或蝶式液限儀。稠度反映土粒間的連結強度和土粒相互活動的難易程度。與孔隙水類型及土粒周圍水膜厚度有關。流態(tài)土：自由液態(tài)水、結合水膜厚度很大、粒間無連結力塑態(tài)土：弱結合水、結合水膜厚度較小、粒間連結力較弱固態(tài)土：強結合水、水膜厚度很小、粒間連結力較強,.,14,2、塑性指數(shù)及土的塑性指數(shù)分類如果土的天然含水率介于塑限和液限之間時，土將處于塑性狀態(tài)，這時土可被揉塑成任意形狀而不發(fā)生斷裂，這種性質叫可塑性。塑性指數(shù)（Ip）是指液限與塑限的差值。Ip=wL-wpIp愈大，說明土的可塑狀態(tài)的范圍越大，可塑性越好，反之亦然。Ip=0時，土無可塑性。Ip的大小主要取決于土中粘粒的含量及其礦物成分。土中粘粒含量越高，礦物的親水性越好，Ip越大，反之，就小。思考：砂和礫石類土是否有可塑性,why?,.,15,土按塑性指數(shù)的分類，各部門有所區(qū)別，界限也有區(qū)別。國標準巖土工程勘察規(guī)范中規(guī)定：分類不足之處在于：不同的液限和塑限可能得出相同的塑性指數(shù)，即土類型相同，但其性質可能完全不同。為解決這一問題，提出了用塑性圖對細粒土分類。如國標中就采用了這一分類方法。如圖：,C代表粘土M代表粉土O代表有機質A線：,.,17,如果土中含有有機質就用代號O。例如CHO為有機質高液限粘土類。另外還有一些別的規(guī)定。,.,18,3.液性指數(shù)及稠度狀態(tài)分級液性指數(shù)可以看出：當wwL時，(w-wpWL-WP)，IL1,土將處于流動狀態(tài)；當wpwwL時，0IL1，土將處于可塑狀態(tài)；因此，IL的大小實際上反映了土的天然稠度狀態(tài)。按IL將土劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑五種狀態(tài)。從土的力學性質角度，考察土的稠度狀態(tài)：實際上，IL反映了土的強度和壓縮性，IL越大，土將處于軟塑或流塑狀態(tài)，土體的強度就低，壓縮性高，承載力低；反之，IL越小，土處于堅硬或硬塑狀態(tài)，土的強度就高，壓縮性就低，承載力大。,.,19,.,20,第二章土的物理性質,一、土的基本物理性質,二、粘性土的稠度狀態(tài)及可塑性,三、粘性土的脹縮性和崩解性,四、土的透水性和毛細性,.,21,三、粘性土的脹縮性和崩解性,1.脹縮性包括膨脹性與收縮性：是指粘性土由于含水率增加或減少而引起體積增大（膨脹）或減少（收縮）的性質。一般來說，粘性土不同程度的具有脹縮性。產(chǎn)生原因：由于土顆粒表面的結合水（水化）膜厚度產(chǎn)生了變化，從而導致礦物顆粒間引力變化，進而產(chǎn)生了土的脹縮性。評價指標：膨脹率、膨脹力、線膨脹率、體縮率等。2.崩解性：指粘性土隨含水率增加而發(fā)生崩散解體的性能。崩解形式：散粒崩解、鱗片狀崩解、碎塊狀或崩裂狀崩解。具體形式主要取決于土的礦物成分、粒度成分、結構及膠結程度等。產(chǎn)生原因：由于浸水后，土顆粒間產(chǎn)生局部應力集中，使局部顆粒間的斥力超過吸引力，造成這些顆粒崩落。評價指標：崩解速度和崩解時間,.,22,第二章土的物理性質,一、土的基本物理性質,二、粘性土的稠度狀態(tài)及可塑性,三、粘性土的脹縮性和崩解性,四、土的透水性和毛細性,.,23,四、土的透水性和毛細性,土的透水性在評價水庫、渠道等水工建筑物的滲漏和浸沒問題時，具有重要意義。詳見水文地質學基礎。,.,24,習題1。已知一塊飽和原狀土樣，其體積為17.40cm3，重29.8g，經(jīng)105度溫度下烘干后，其重為19.6g，求：w,s,e,d,sat,解：,.,25,2.在野外試驗中用體積為90cm3的環(huán)刀取原狀土樣，稱得質量為154g，送回試驗室后稱得重量148g，并測得w=15%,s=2.7g/cm3.求,d,w,e,n,wsat,sr.已知：V=90cm3,m=154g，m=148g,w=15%,s=2.7g/cm3.解：土樣從野外送回試驗室的過程中，土的