1.土的物理性質(zhì)和工程分類

1、巖土工程安全技術(shù)巖土工程安全技術(shù) 主講人：魏勇 2011.9 2005年年7月月21日在廣州海珠區(qū)江南大道南海珠廣場(chǎng)深基坑南邊發(fā)生滑坡日在廣州海珠區(qū)江南大道南海珠廣場(chǎng)深基坑南邊發(fā)生滑坡 比薩斜塔是意大利比薩斜塔是意大利 比薩比薩城大教堂的獨(dú)城大教堂的獨(dú) 立式鐘樓，位于立式鐘樓，位于比比 薩大教堂薩大教堂的后面的后面 鐘樓始建于鐘樓始建于1173年，年， 設(shè)計(jì)為垂直建造，但設(shè)計(jì)為垂直建造，但 是在工程開(kāi)始后不久是在工程開(kāi)始后不久 便由于地基不均勻和便由于地基不均勻和 土層松軟而傾斜土層松軟而傾斜 比薩比薩 (Pisa) 斜塔斜塔 該城市人口密集。該城市人口密集。1850年開(kāi)始抽取地下水，年開(kāi)始抽

2、取地下水，18911973年，整個(gè)年，整個(gè) 老城下沉達(dá)老城下沉達(dá)8.7m造成地面道路、建筑及其他建筑設(shè)施的破壞。造成地面道路、建筑及其他建筑設(shè)施的破壞。 墨墨 西西 哥哥 城城 的的 下下 沉沉 土層中地下水位的下降，使有效應(yīng)力增加，使地基進(jìn)一步固結(jié)沉降。土層中地下水位的下降，使有效應(yīng)力增加，使地基進(jìn)一步固結(jié)沉降。 圣母教堂，因地表不均勻下沉使其發(fā)生嚴(yán)重傾斜，并成為危房圣母教堂，因地表不均勻下沉使其發(fā)生嚴(yán)重傾斜，并成為危房 La Conchita 滑坡滑坡 1996年發(fā)生在美國(guó)加年發(fā)生在美國(guó)加 州的州的La Conchita ，因，因 居民已提前撤離固未造居民已提前撤離固未造 成人員傷亡成人員

3、傷亡 Santa Tecla 滑坡滑坡 2001年年1月月13日，薩爾日，薩爾 瓦多發(fā)生了瓦多發(fā)生了7.6級(jí)的強(qiáng)震，級(jí)的強(qiáng)震， 震中位于震中位于Santa Miguel 西南西南60英里。因此在英里。因此在 Santa Tecla 造成造成 山體山體 滑坡，最終導(dǎo)致滑坡，最終導(dǎo)致700多人多人 遇難遇難 u1. 土的生成土的生成 u2. 土的三相組成土的三相組成 u3. 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 u4. 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算 u5. 無(wú)粘性土的特性無(wú)粘性土的特性 u6. 粘性土及粉土的特性粘性土及粉土的特性 u7. 粘性土水粘性土水-土系統(tǒng)的工程

4、（物理土系統(tǒng)的工程（物理-化學(xué)）特性化學(xué)）特性 u8. 土的工程分類土的工程分類 土的物理性質(zhì)及工程分類土的物理性質(zhì)及工程分類 1 1 土的生成土的生成 風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積 巖石 土 壓密、巖化 一、土的概念一、土的概念 土：土： 覆蓋在地表上的碎散礦物集合體。覆蓋在地表上的碎散礦物集合體。 巖石：構(gòu)成地殼的基本物質(zhì)，是一種或多種礦物的聚合體。巖石：構(gòu)成地殼的基本物質(zhì)，是一種或多種礦物的聚合體。 統(tǒng)稱為大自然的產(chǎn)物統(tǒng)稱為大自然的產(chǎn)物 土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物 巖石風(fēng)化分為巖石風(fēng)化分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化物理風(fēng)化、

5、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化。 物理風(fēng)化物理風(fēng)化：巖石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，或受波浪的沖：巖石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，或受波浪的沖 擊、地震等引起各種力的作用，溫度的變化、凍脹等因素使擊、地震等引起各種力的作用，溫度的變化、凍脹等因素使 整體巖石產(chǎn)生裂隙、崩解碎裂成巖塊、巖屑的過(guò)程。整體巖石產(chǎn)生裂隙、崩解碎裂成巖塊、巖屑的過(guò)程。 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化：巖體（或巖塊、巖屑）與氧氣、二氧化碳等各種：巖體（或巖塊、巖屑）與氧氣、二氧化碳等各種 氣體、水和各種水溶液等物質(zhì)相接觸，經(jīng)氧化、碳化和水化氣體、水和各種水溶液等物質(zhì)相接觸，經(jīng)氧化、碳化和水化 作用，使這些巖石或巖屑逐漸產(chǎn)生化學(xué)變化，分解為極細(xì)顆作用，使

6、這些巖石或巖屑逐漸產(chǎn)生化學(xué)變化，分解為極細(xì)顆 粒的過(guò)程。粒的過(guò)程。 特征：特征： 物理風(fēng)化物理風(fēng)化：量變過(guò)程，形成的土顆粒較粗；：量變過(guò)程，形成的土顆粒較粗； 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化：質(zhì)變過(guò)程，形成的土顆粒很細(xì)。：質(zhì)變過(guò)程，形成的土顆粒很細(xì)。 對(duì)一般的土而言，通常既經(jīng)歷過(guò)物理風(fēng)化，又有化學(xué)風(fēng)對(duì)一般的土而言，通常既經(jīng)歷過(guò)物理風(fēng)化，又有化學(xué)風(fēng) 化，只不過(guò)哪種占優(yōu)勢(shì)而已化，只不過(guò)哪種占優(yōu)勢(shì)而已。 土從其堆積或沉積的條件來(lái)看可分為：土從其堆積或沉積的條件來(lái)看可分為： 沼澤土 冰磧土 風(fēng)積土 河流沖積土 運(yùn)積土 殘積土 土 殘積土殘積土：巖石風(fēng)化后仍留在原地的堆積物。：巖石風(fēng)化后仍留在原地的堆積物。 特點(diǎn)：濕

7、熱地帶，粘土，深厚，松軟，易變；特點(diǎn)：濕熱地帶，粘土，深厚，松軟，易變； 寒冷地帶，巖塊或砂，物理風(fēng)化，穩(wěn)定寒冷地帶，巖塊或砂，物理風(fēng)化，穩(wěn)定 。 )(沼澤土有機(jī)土 冰磧土 風(fēng)積土 沖積土 運(yùn)積土 殘積土 無(wú)機(jī)土 土 運(yùn)積土運(yùn)積土：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類活動(dòng)等搬運(yùn)離：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類活動(dòng)等搬運(yùn)離 開(kāi)生成地點(diǎn)后再沉積下來(lái)的堆積物。又分為沖積土、風(fēng)積土、開(kāi)生成地點(diǎn)后再沉積下來(lái)的堆積物。又分為沖積土、風(fēng)積土、 冰磧土和沼澤土等。冰磧土和沼澤土等。 沖積土沖積土：由水流沖積而成；顆粒分選、渾圓光滑：由水流沖積而成；顆粒分選、渾圓光滑 風(fēng)積土風(fēng)積土：由風(fēng)力帶動(dòng)土粒經(jīng)過(guò)一段搬

8、運(yùn)距離后沉積下來(lái)的堆積：由風(fēng)力帶動(dòng)土粒經(jīng)過(guò)一段搬運(yùn)距離后沉積下來(lái)的堆積 物；沒(méi)有層理、細(xì)砂或粉粒；黃土物；沒(méi)有層理、細(xì)砂或粉粒；黃土 冰磧（冰磧（qi）土）土：由冰川剝落、搬運(yùn)形成的堆積物；不成層、從：由冰川剝落、搬運(yùn)形成的堆積物；不成層、從 漂石到粘粒漂石到粘粒 沼澤土沼澤土：在沼澤地的沉積物；含有機(jī)質(zhì)、壓縮性高、強(qiáng)度低：在沼澤地的沉積物；含有機(jī)質(zhì)、壓縮性高、強(qiáng)度低 氣相固相液相 + 構(gòu)成土骨架，起決定作用構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響重要影響 土體 次要作用次要作用 2 2 土的三相組成土的三相組成 土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為三相三相

9、系系。 固相固相：土的顆粒、粒間膠結(jié)物；：土的顆粒、粒間膠結(jié)物； 液相液相：土體孔隙中的水；：土體孔隙中的水； 氣相氣相：孔隙中的空氣。：孔隙中的空氣。 當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時(shí)，這種土稱為當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時(shí)，這種土稱為飽和土飽和土； 當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為干土干土； 一般在地下水位以上地面以下一定深度內(nèi)的土的孔隙中一般在地下水位以上地面以下一定深度內(nèi)的土的孔隙中 兼含空氣和水，此時(shí)的土體屬三相系，稱為兼含空氣和水，此時(shí)的土體屬三相系，稱為濕土濕土。 根據(jù)土的粘性分：根據(jù)土的粘性分： 粘性土粘性土：顆粒很細(xì)；：顆粒很細(xì)； 無(wú)粘性土無(wú)粘性土

10、：顆粒較粗，甚至很大。砂、碎石、甚：顆粒較粗，甚至很大。砂、碎石、甚 至堆石（直徑幾十至堆石（直徑幾十cm甚至甚至1m） 不同類型的土不同類型的土 一、土的固相一、土的固相 土的固相物質(zhì)包括無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成土的固相物質(zhì)包括無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成 土的骨架最基本的物質(zhì)，稱為土粒。對(duì)土粒應(yīng)從其土的骨架最基本的物質(zhì)，稱為土粒。對(duì)土粒應(yīng)從其礦物礦物 成分、顆粒的大小成分、顆粒的大小來(lái)描述。來(lái)描述。 （一）成土礦物：（一）成土礦物：原生礦物，次生礦物原生礦物，次生礦物 原生礦物原生礦物是指巖漿在冷凝過(guò)程中形成的礦物，如石英是指巖漿在冷凝過(guò)程中形成的礦物，如石英 、長(zhǎng)石、云母等。、長(zhǎng)石、

11、云母等。 次生礦物次生礦物是由原生礦物經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用后形成的新礦物是由原生礦物經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用后形成的新礦物 ，如三氧化二鋁、三氧化二鐵、次生二氧化硅、粘土礦，如三氧化二鋁、三氧化二鐵、次生二氧化硅、粘土礦 物以及碳酸鹽等。物以及碳酸鹽等。 （二）土粒的大小和土的級(jí)配（二）土粒的大小和土的級(jí)配 粒度，粒徑粒度，粒徑 粒組粒組：把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組；某粒組的土：把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組；某粒組的土 粒含量定義為該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比粒含量定義為該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比 土的級(jí)配土的級(jí)配：土中各種大小的粒組中土粒的相對(duì)含量土中各種大小的粒組中土粒的相對(duì)含量 隨著顆粒大小

12、的不同，土的性質(zhì)可以有很大的差異。因隨著顆粒大小的不同，土的性質(zhì)可以有很大的差異。因 此，人們常常按照粒徑的范圍，將土粒分為若干組，粒此，人們常常按照粒徑的范圍，將土粒分為若干組，粒 組之間的分界尺寸稱為界限粒徑。表組之間的分界尺寸稱為界限粒徑。表1-1是國(guó)內(nèi)常用的是國(guó)內(nèi)常用的 一種粒組劃分。一種粒組劃分。 土土 粒粒 粒粒 組組 的的 劃劃 分分 表表1-1 粒粒 組組 名名 稱稱 粒徑范圍粒徑范圍 (mm) 一一 般般 特特 征征 漂石或塊石漂石或塊石 卵石或碎石卵石或碎石 200 20060 透水性很大，無(wú)粘性，無(wú)毛細(xì)水透水性很大，無(wú)粘性，無(wú)毛細(xì)水 粗粗 中中 細(xì)細(xì) 6020 205 5

13、2 透水性大，無(wú)粘性，毛細(xì)水上升高度不透水性大，無(wú)粘性，毛細(xì)水上升高度不 超過(guò)粒徑大小超過(guò)粒徑大小 粗粗 中中 細(xì)細(xì) 極極 細(xì)細(xì) 20.5 0.50.25 0.250.1 0.10.05 易透水，當(dāng)混入云母等雜質(zhì)時(shí)透水性減易透水，當(dāng)混入云母等雜質(zhì)時(shí)透水性減 小，而壓縮性增加，無(wú)粘性，遇水不膨小，而壓縮性增加，無(wú)粘性，遇水不膨 脹，干燥時(shí)松散；毛細(xì)水上升高度不大，脹，干燥時(shí)松散；毛細(xì)水上升高度不大， 但隨粒徑變小而增大但隨粒徑變小而增大 粗粗 細(xì)細(xì) 0.050.01 0.010.005 透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小，透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小， 干時(shí)稍有收縮；毛細(xì)水上升高度較大較干

14、時(shí)稍有收縮；毛細(xì)水上升高度較大較 快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象 粘粘 粒粒 0.075mm 密度計(jì)法密度計(jì)法：粒徑：粒徑0.075mm 聯(lián)合測(cè)定聯(lián)合測(cè)定：既有粒徑：既有粒徑0.075mm 1.篩分法篩分法 利用一套孔徑由大到小的篩子，將按規(guī)定方利用一套孔徑由大到小的篩子，將按規(guī)定方 法取得的一定質(zhì)量的干試樣放入一次疊好的法取得的一定質(zhì)量的干試樣放入一次疊好的 篩中，置振篩機(jī)上充分振搖后，稱出留在各篩中，置振篩機(jī)上充分振搖后，稱出留在各 級(jí)篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計(jì)算出小于某級(jí)篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計(jì)算出小于某 土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)X（）（） 式中：式中

15、：mi，m分別為小于某粒徑的土粒質(zhì)分別為小于某粒徑的土粒質(zhì) 量及試樣總質(zhì)量量及試樣總質(zhì)量 100 m m X i 土樣篩 顆分篩 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 200g 10 16 18 24 22 38 72 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（）（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒徑粒徑(mm) P % 95 87 78 66 55 36 土的粒徑級(jí)配累積曲線土的粒徑級(jí)配累積曲線 水分法水分法 粒徑粒徑(mm)(mm)0.050

16、.010.005 百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)P(%)2613.510 2.密度計(jì)法密度計(jì)法 用于分析粒徑小于用于分析粒徑小于0.1mm（0.075mm）的土，根據(jù)粗）的土，根據(jù)粗 顆粒下沉速度快，細(xì)顆粒下沉速度慢的原理，可以把顆粒下沉速度快，細(xì)顆粒下沉速度慢的原理，可以把 顆粒按下沉速度進(jìn)行粗細(xì)分組。實(shí)驗(yàn)室常用比重計(jì)來(lái)顆粒按下沉速度進(jìn)行粗細(xì)分組。實(shí)驗(yàn)室常用比重計(jì)來(lái) 進(jìn)行細(xì)粒土的粒徑分析，稱為密度計(jì)法。進(jìn)行細(xì)粒土的粒徑分析，稱為密度計(jì)法。 密度計(jì) 3.土的級(jí)配曲線土的級(jí)配曲線 1-1 1-1 顆粒分析試驗(yàn)曲線顆粒分析試驗(yàn)曲線 (四四)顆粒分析試驗(yàn)曲線的顆粒分析試驗(yàn)曲線的主要用途主要用途 按粒徑分布曲線

17、可求得：按粒徑分布曲線可求得： （1）土中各粒組的土粒含量，用于）土中各粒組的土粒含量，用于粗粒土的分類和大致評(píng)粗粒土的分類和大致評(píng) 估土的工程性質(zhì)估土的工程性質(zhì)； （2）某些特性粒徑，用于）某些特性粒徑，用于建筑材料的選擇和評(píng)價(jià)土級(jí)配的建筑材料的選擇和評(píng)價(jià)土級(jí)配的 好壞好壞。 根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個(gè)有用的指標(biāo)，即根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個(gè)有用的指標(biāo)，即不均勻系數(shù)不均勻系數(shù) CuCu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)CcCc，它們的定義為：它們的定義為： （12） 10 60 d d Cu (13) 式中：式中：d10，d30和和d60為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含量分為粒徑分布曲線上小于某粒徑

18、的土粒含量分 別為別為10，30和和60時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。d10稱為稱為有效粒徑有效粒徑； d60稱為稱為限制粒徑限制粒徑。 土的級(jí)配的好壞可由土中的土的級(jí)配的好壞可由土中的土粒均勻程度土粒均勻程度和和粒徑分布曲線的形狀粒徑分布曲線的形狀 來(lái)決定，而土粒的均勻程度和曲線的形狀又可用來(lái)決定，而土粒的均勻程度和曲線的形狀又可用不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)和和曲曲 率系數(shù)率系數(shù)來(lái)衡量。來(lái)衡量。 Cu小，曲線陡；小，曲線陡； Cu大，易壓密；大，易壓密；Cc過(guò)大，臺(tái)階在過(guò)大，臺(tái)階在d10d30間；間； Cc過(guò)小，臺(tái)階在過(guò)小，臺(tái)階在d30d60間；間； 規(guī)范：純凈礫、砂，規(guī)范：純凈礫、砂，Cu=5

19、，且且Cc=13時(shí)，級(jí)配良好，否則，時(shí)，級(jí)配良好，否則， 不良。不良。 6010 2 30 dd d Cc 圖圖 土的顆粒級(jí)配曲線土的顆粒級(jí)配曲線 二、土的液相二、土的液相 （一）結(jié)合水（一）結(jié)合水 強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水性質(zhì)接近于固體，冰點(diǎn)很低，沸點(diǎn)較高，性質(zhì)接近于固體，冰點(diǎn)很低，沸點(diǎn)較高， 且不能傳遞壓力。且不能傳遞壓力。 弱結(jié)合水弱結(jié)合水也稱為薄膜水，不能傳遞壓力，也不能在也稱為薄膜水，不能傳遞壓力，也不能在 孔隙水中自由流動(dòng)，但它可以因電場(chǎng)引力的作用從水膜孔隙水中自由流動(dòng)，但它可以因電場(chǎng)引力的作用從水膜 厚的地方向水膜薄的地方轉(zhuǎn)移。由于它的存在，使土具厚的地方向水膜薄的地方轉(zhuǎn)移。由于它的存在

20、，使土具 有塑性、粘性、影響土的壓縮性和強(qiáng)度，并使土的透水有塑性、粘性、影響土的壓縮性和強(qiáng)度，并使土的透水 性變小。性變小。 吸著水厚度吸著水厚度影響因素影響因素：成土礦物；陽(yáng)離子濃度及化學(xué)性：成土礦物；陽(yáng)離子濃度及化學(xué)性 質(zhì)質(zhì)(陽(yáng)離子價(jià)低陽(yáng)離子價(jià)低,厚厚; 陽(yáng)離子濃度高陽(yáng)離子濃度高,薄薄)。 （二）自由水（二）自由水 離開(kāi)土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作離開(kāi)土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作 用，且可自由移動(dòng)的水稱為用，且可自由移動(dòng)的水稱為自由水自由水。 （分為毛細(xì)管水和重力水）（分為毛細(xì)管水和重力水） 1.毛細(xì)管水毛細(xì)管水 土中存在許多大小不同的相互連土中存在許多大小不同的相互連

21、 通的彎曲孔道，由于水分子與土通的彎曲孔道，由于水分子與土 粒分子之間的附著力和水氣界面粒分子之間的附著力和水氣界面 上的表面張力，于是，將引起迫上的表面張力，于是，將引起迫 使相鄰?fù)亮Ｏ嗷シe緊的壓力，這使相鄰?fù)亮Ｏ嗷シe緊的壓力，這 個(gè)壓力稱為個(gè)壓力稱為毛管水壓力毛管水壓力。 2.重力水重力水 在重力或水位差作用下能在土中流動(dòng)的自由水稱在重力或水位差作用下能在土中流動(dòng)的自由水稱微重力水微重力水。 具有溶解能力，能傳遞靜水和動(dòng)水壓力，對(duì)土顆粒有浮力作用具有溶解能力，能傳遞靜水和動(dòng)水壓力，對(duì)土顆粒有浮力作用 。 當(dāng)它在土孔隙中流動(dòng)時(shí)，對(duì)所流經(jīng)的土體施加滲流力（亦稱動(dòng)當(dāng)它在土孔隙中流動(dòng)時(shí)，對(duì)所流經(jīng)的

22、土體施加滲流力（亦稱動(dòng) 水壓力、滲透力），計(jì)算中應(yīng)考慮其影響。水壓力、滲透力），計(jì)算中應(yīng)考慮其影響。 三、土的氣相三、土的氣相 存在土中的氣體分為兩種基本類型：一種是存在土中的氣體分為兩種基本類型：一種是與大氣連通的與大氣連通的 氣體氣體；另一種是；另一種是與大氣不連通的以氣泡形式存在的封閉氣與大氣不連通的以氣泡形式存在的封閉氣 體體。 一、土的結(jié)構(gòu)一、土的結(jié)構(gòu) 1. 定義定義 土粒或土粒集合體在空間的排列和互相聯(lián)結(jié)形式稱為土的結(jié)構(gòu)土?；蛲亮＜象w在空間的排列和互相聯(lián)結(jié)形式稱為土的結(jié)構(gòu). 3 3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 2. 類型類型 (a) 單粒結(jié)構(gòu) (b) 峰窩結(jié)構(gòu) (c) 絮狀結(jié)構(gòu)

23、 (1)單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu) 如圖如圖(a)所示。由顆粒大的土粒在水或所示。由顆粒大的土粒在水或 空氣中下沉堆積而成。粗粒土都具有單粒結(jié)構(gòu)?？諝庵邢鲁炼逊e而成。粗粒土都具有單粒結(jié)構(gòu)。 單粒結(jié)構(gòu)可以分為疏松的和緊密的。疏松單粒結(jié)單粒結(jié)構(gòu)可以分為疏松的和緊密的。疏松單粒結(jié) 構(gòu)的土孔隙大，骨架不穩(wěn)定，在外載作用下容易構(gòu)的土孔隙大，骨架不穩(wěn)定，在外載作用下容易 發(fā)生錯(cuò)位，產(chǎn)生很大的變形或沉降，因此，這種發(fā)生錯(cuò)位，產(chǎn)生很大的變形或沉降，因此，這種 土未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。緊密單土未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。緊密單 粒結(jié)構(gòu)的土，由于顆粒排列緊密，強(qiáng)度高，壓縮粒結(jié)構(gòu)的土，由于顆粒排列緊密，強(qiáng)度

24、高，壓縮 性小，在動(dòng)、靜載作用下都不會(huì)發(fā)生較大的沉降，性小，在動(dòng)、靜載作用下都不會(huì)發(fā)生較大的沉降， 是良好的天然地基。是良好的天然地基。 (2)峰窩結(jié)構(gòu)峰窩結(jié)構(gòu) 如圖如圖(b)所示。粒徑大約在所示。粒徑大約在0.020.002mm 范圍內(nèi)的粉土或粘土顆粒，在水中單個(gè)下沉?xí)r，途范圍內(nèi)的粉土或粘土顆粒，在水中單個(gè)下沉?xí)r，途 中碰到已沉積的土粒時(shí)，由于土粒之間的分子引力中碰到已沉積的土粒時(shí)，由于土粒之間的分子引力 大于土粒自重，使得土粒只能停留在最初的接觸位大于土粒自重，使得土粒只能停留在最初的接觸位 置不能繼續(xù)下沉，這樣，一粒一粒相互吸引，最終置不能繼續(xù)下沉，這樣，一粒一粒相互吸引，最終 將能形成

25、具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。將能形成具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。 (3)絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu) 如圖如圖(c)所示。直徑小于所示。直徑小于0.002mm 的極細(xì)粘粒的極細(xì)粘粒，在水中能夠長(zhǎng)期懸浮而不下沉在水中能夠長(zhǎng)期懸浮而不下沉， 如果水中摻有某些電解質(zhì)，顆粒間的排斥力能如果水中摻有某些電解質(zhì)，顆粒間的排斥力能 被動(dòng)削弱，運(yùn)動(dòng)著的土粒能夠相互碰撞凝聚成被動(dòng)削弱，運(yùn)動(dòng)著的土粒能夠相互碰撞凝聚成 絮狀的小集粒而下沉，并相繼與已沉積的絮狀絮狀的小集粒而下沉，并相繼與已沉積的絮狀 集粒接觸，形成類似蜂窩而孔隙很大絮狀結(jié)構(gòu)集粒接觸，形成類似蜂窩而孔隙很大絮狀結(jié)構(gòu) （又稱為二級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)）。（又稱為二級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)）。

26、以上三種結(jié)構(gòu)中，密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)工程性質(zhì)最以上三種結(jié)構(gòu)中，密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)工程性質(zhì)最 好；蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)如果受到擾動(dòng)，強(qiáng)度好；蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)如果受到擾動(dòng)，強(qiáng)度 就會(huì)降低，壓縮性變高，難以作為天然地基。就會(huì)降低，壓縮性變高，難以作為天然地基。 二、土的構(gòu)造二、土的構(gòu)造 1. 定義定義 同一土層中顆?；蝾w粒結(jié)合體相互間的位置與充同一土層中顆粒或顆粒結(jié)合體相互間的位置與充 填空間情況稱為土的構(gòu)造。其實(shí)，這一定義與大填空間情況稱為土的構(gòu)造。其實(shí)，這一定義與大 多書(shū)本一樣仍然比較模糊，未交代結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的多書(shū)本一樣仍然比較模糊，未交代結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的 關(guān)系。其實(shí)，土的結(jié)構(gòu)著重于細(xì)微觀，而構(gòu)造可關(guān)系。其實(shí)，

27、土的結(jié)構(gòu)著重于細(xì)微觀，而構(gòu)造可 以理解為土體的宏觀結(jié)構(gòu)。以理解為土體的宏觀結(jié)構(gòu)。 2. 類型類型 土體的構(gòu)造一般可以分為以下四類：土體的構(gòu)造一般可以分為以下四類： (1) 層狀構(gòu)造層狀構(gòu)造 顧名思義，層狀構(gòu)造是由不同顏色和粒徑的土顧名思義，層狀構(gòu)造是由不同顏色和粒徑的土 粒構(gòu)成的一層一層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。大部分細(xì)粒土粒構(gòu)成的一層一層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。大部分細(xì)粒土 的土層是這種構(gòu)造。的土層是這種構(gòu)造。 (2) 分散構(gòu)造分散構(gòu)造 土層中的土粒分布均勻，性質(zhì)相近，粗粒土大土層中的土粒分布均勻，性質(zhì)相近，粗粒土大 都是分散構(gòu)造。都是分散構(gòu)造。 (3) 裂隙狀構(gòu)造裂隙狀構(gòu)造 土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割，破壞了原

28、土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割，破壞了原 狀土的整體性，使其工程性質(zhì)變差，一些堅(jiān)硬狀土的整體性，使其工程性質(zhì)變差，一些堅(jiān)硬 和硬塑狀態(tài)的粘土具有這種結(jié)構(gòu)。和硬塑狀態(tài)的粘土具有這種結(jié)構(gòu)。 (4) 結(jié)核狀構(gòu)造結(jié)核狀構(gòu)造 在細(xì)粒土中明顯摻有粗顆?；蚋鞣N結(jié)核。如含在細(xì)粒土中明顯摻有粗顆?；蚋鞣N結(jié)核。如含 結(jié)核的黃土等，該類土的性質(zhì)主要決定于細(xì)粒結(jié)核的黃土等，該類土的性質(zhì)主要決定于細(xì)粒 土部分。土部分。 4 4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算 土的物理、力學(xué)性質(zhì)不僅決定于它的三相組成性質(zhì)和它的結(jié)土的物理、力學(xué)性質(zhì)不僅決定于它的三相組成性質(zhì)和它的結(jié) 構(gòu)，而且還與三相之間量

29、的比例關(guān)系密切相關(guān)。構(gòu)，而且還與三相之間量的比例關(guān)系密切相關(guān)。 可分為兩類：可分為兩類： 通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，如含水量、密度和土粒相對(duì)密度，稱為，如含水量、密度和土粒相對(duì)密度，稱為 直接指標(biāo)；直接指標(biāo)； 根據(jù)直接指標(biāo)換算根據(jù)直接指標(biāo)換算，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱為，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱為 間接指標(biāo)。間接指標(biāo)。 土的三相圖土的三相圖 從右圖可以容易得到以下關(guān)系：從右圖可以容易得到以下關(guān)系： Vv = Vw + Va V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va m = ms + mw 一、試驗(yàn)直接測(cè)定的物理性質(zhì)指標(biāo)一、試驗(yàn)直接測(cè)定的物理性質(zhì)指標(biāo) （一）土粒相對(duì)密度（

30、土粒比重）（一）土粒相對(duì)密度（土粒比重）ds 土粒相對(duì)密度定義為土粒相對(duì)密度定義為土粒的質(zhì)量（或重量）與同體積土粒的質(zhì)量（或重量）與同體積4時(shí)純水的時(shí)純水的 質(zhì)量（或重量）之比（無(wú)因次），質(zhì)量（或重量）之比（無(wú)因次），其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： （1.4.1） 或或 （1.4.2） 式中：式中： 土粒的密度，即土粒單位體積的質(zhì)量；土粒的密度，即土粒單位體積的質(zhì)量； 4時(shí)純水的密度，時(shí)純水的密度，1.0g/cm3 土粒相對(duì)密度在數(shù)值上等于土粒的密度土粒相對(duì)密度在數(shù)值上等于土粒的密度 w s ws ss w s s V V m m d wsss Vdm s w 土粒相對(duì)密度常用土粒相對(duì)密度常用比重瓶

31、法比重瓶法測(cè)定，事先將比重瓶注滿純水測(cè)定，事先將比重瓶注滿純水 ，稱瓶加水的質(zhì)量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶，稱瓶加水的質(zhì)量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶 內(nèi)，再加純水至滿，稱瓶加土加水的質(zhì)量，按下式計(jì)算土內(nèi)，再加純水至滿，稱瓶加土加水的質(zhì)量，按下式計(jì)算土 粒相對(duì)密度：粒相對(duì)密度： 21 mmm m d s s s 式中：式中： m1瓶瓶+水水的質(zhì)量；的質(zhì)量； m2瓶瓶+土土+水水的質(zhì)量；的質(zhì)量； ms烘干土烘干土的質(zhì)量；的質(zhì)量； m0 ms m1 m2 空瓶空瓶質(zhì)量質(zhì)量 烘干土烘干土的質(zhì)量的質(zhì)量 瓶瓶+水水的質(zhì)量的質(zhì)量 瓶瓶+土土+水水的質(zhì)量的質(zhì)量 m1+ms瓶瓶+水（滿）水（滿）

32、的質(zhì)量的質(zhì)量+干土干土的質(zhì)量；的質(zhì)量； m1+ms-m2與土粒體積相同的水與土粒體積相同的水的質(zhì)量。的質(zhì)量。 比重瓶法比重瓶法 （二）土的天然含水量（二）土的天然含水量w 土的天然含水量，定義為土的天然含水量，定義為土中水的質(zhì)量與土粒的質(zhì)量之比土中水的質(zhì)量與土粒的質(zhì)量之比 ，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為：，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為： （1.4.3 ） 將式（將式（1.4.2）代入（）代入（1.4.3）中得）中得 測(cè)定含水率常用的方法是測(cè)定含水率常用的方法是烘干法烘干法，先稱出天然土的質(zhì)量，先稱出天然土的質(zhì)量， 然后放在烘箱中，在然后放在烘箱中，在100105常溫下烘干，稱得干常溫下烘干，稱得干 土

33、質(zhì)量，按上式可算得。土質(zhì)量，按上式可算得。 %100 s w m m w ssw Vdm 烘干法 （三）土的天然密度（三）土的天然密度與重度與重度 土的密度定義為土的密度定義為單位體積土的質(zhì)量單位體積土的質(zhì)量，用，用表示，單位為表示，單位為 Mg/m3(或或g/cm3)。 表達(dá)式如下：表達(dá)式如下： （1.4.5） 對(duì)于粘性土，土的密度常用對(duì)于粘性土，土的密度常用環(huán)刀法環(huán)刀法測(cè)定。測(cè)定。 aws aws VVV mmm V m 密度：環(huán)刀法 二、間接換算得物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算得物理性質(zhì)指標(biāo) （一）土的孔隙比（一）土的孔隙比e 定義：定義：土中孔隙的體積與土粒的體積之比土中孔隙的體積與土粒的體

34、積之比，以小數(shù)表示，以小數(shù)表示， 其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： （1.4.10） （二）土的孔隙率（二）土的孔隙率n 定義：定義：土中孔隙的體積與土的總體積之比土中孔隙的體積與土的總體積之比，或單位體積內(nèi)，或單位體積內(nèi) 孔隙的體積，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為：孔隙的體積，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為： （1.4.11） s v V V e %100 V V n v （三）土的飽和度三）土的飽和度Sr 定義：定義：土中孔隙水的體積與孔隙體積之比土中孔隙水的體積與孔隙體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示，以百分?jǐn)?shù)表示， 其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： （1.4.12） %100 v w r V V S 土的干重度：土的干重度：

35、單位體積內(nèi)土粒的重量單位體積內(nèi)土粒的重量，表達(dá)式為：，表達(dá)式為： （1.4.14） 土烘干，體積要減小，因而，土的干密度不等于烘干土的土烘干，體積要減小，因而，土的干密度不等于烘干土的 密度。土的干密度或干重度也是評(píng)定土密實(shí)程度的指標(biāo)，密度。土的干密度或干重度也是評(píng)定土密實(shí)程度的指標(biāo)， 干密度或干重度愈大表明土愈密實(shí)，反之愈疏松。干密度或干重度愈大表明土愈密實(shí)，反之愈疏松。 g V gm V W d ss d （四）干密度四）干密度d與干重度與干重度d 土的干密度：土的干密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的質(zhì)量單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量，表達(dá)式：，表達(dá)式： （1.4.13） V ms d （五）飽和密度（五）飽和

36、密度sat與飽和重度與飽和重度sat 飽和密度定義：飽和密度定義：土中孔隙完全被水充滿土處于飽和狀態(tài)時(shí)土中孔隙完全被水充滿土處于飽和狀態(tài)時(shí) 單位體積土的質(zhì)量單位體積土的質(zhì)量。表達(dá)式為。表達(dá)式為 （1.4.15 ） V Vm wvs sat 在飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量稱為飽和重度，其表達(dá)式在飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量稱為飽和重度，其表達(dá)式 為：為： （1.4.16 ） g V gVgm V VW sat wvswvs sat （六）浮密度六）浮密度與浮重度（有效重度）與浮重度（有效重度） 土在水下，受到重力水的浮力作用，此時(shí)土中固體顆粒的質(zhì)土在水下，受到重力水的浮力作用，此時(shí)土中固體顆粒的

37、質(zhì) 量再扣去固體顆粒排開(kāi)水的質(zhì)量與土樣總體積之比量再扣去固體顆粒排開(kāi)水的質(zhì)量與土樣總體積之比 （1.4.17） V Vm wss 浮密度浮密度 與其相應(yīng)，提出了浮密度的概念，土的浮密度是與其相應(yīng)，提出了浮密度的概念，土的浮密度是單位體積內(nèi)單位體積內(nèi) 的土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之差的土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之差，其表達(dá)式為：，其表達(dá)式為： （1.4.18） 或或 （1.4.19） 從上述四種土的密度或重度的定義可知，同一土樣各種密度從上述四種土的密度或重度的定義可知，同一土樣各種密度 或重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：或重度在數(shù)值上有如下關(guān)系： dsat dsat wsat g V gVgm V VW ws

38、swss 三、常用物理性質(zhì)指標(biāo)的實(shí)用計(jì)算公式三、常用物理性質(zhì)指標(biāo)的實(shí)用計(jì)算公式(重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)、難點(diǎn)) 常用的土的物理指標(biāo)共有九個(gè)。已知其中任意三個(gè)，通過(guò)常用的土的物理指標(biāo)共有九個(gè)。已知其中任意三個(gè)，通過(guò) 換算可以求出其余的六個(gè)。換算可以求出其余的六個(gè)。 （一）孔隙比與孔隙率的關(guān)系（一）孔隙比與孔隙率的關(guān)系 設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則，則 可知，孔隙的體積可知，孔隙的體積Vv為為 e，土體的體積土體的體積V為（為（1e），），于是有：于是有： 或或 e e V V n v 1 n n e 1 孔隙 e 1+e 土粒 1 三相示意圖（a） s v V V e （二）干密度與天

39、然密度和含水量的關(guān)系二）干密度與天然密度和含水量的關(guān)系 設(shè)土體的體積設(shè)土體的體積V為為1，則，則d = ms /V，土體內(nèi)土粒的質(zhì)量土體內(nèi)土粒的質(zhì)量 ms為為d，由由w= mw / ms水的質(zhì)量水的質(zhì)量mw為為w d。于是，按于是，按t 天然密度的定義可得：天然密度的定義可得： 或或 （1-22） )1 ( 1 w w V m d dd w d 1 （三）孔隙比與土粒相對(duì)密度和干密度的關(guān)系（三）孔隙比與土粒相對(duì)密度和干密度的關(guān)系 設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則按，則按 ，孔隙的體積孔隙的體積Vv為為e ；由由s ms / Vs得土粒的質(zhì)量得土粒的質(zhì)量ms為為s。于是，按于是，按

40、d的定的定 義可得：義可得： 應(yīng)用式（應(yīng)用式（16）整理得：）整理得： eV m ss d 1 1 d ws d e s v V V e （四）飽和度與含水量、相對(duì)密度和孔隙比的關(guān)系（四）飽和度與含水量、相對(duì)密度和孔隙比的關(guān)系 設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則按，則按e=VV/VS得體積得體積VV=e；由由s ms / Vs得土粒的質(zhì)量得土粒的質(zhì)量ms=s。按按w= mw / ms ，得質(zhì)量，得質(zhì)量 mw=ws，則得體積則得體積Vw= mw / w =ws/w。于是，于是， 當(dāng)土飽和時(shí)，即當(dāng)土飽和時(shí)，即Sr為為100，則：，則： 式中：式中：wsat飽和含水率。飽和含水率。 e

41、wd e w V V S sw s v w r ssatd we （五）浮密度與土粒相對(duì)密度和孔隙比的關(guān)系（五）浮密度與土粒相對(duì)密度和孔隙比的關(guān)系 設(shè)土體內(nèi)土粒體積為設(shè)土體內(nèi)土粒體積為1，則按，則按e=VV/VS ，孔隙的體積，孔隙的體積VV為為e ；由由s ms / Vs得土粒的質(zhì)量得土粒的質(zhì)量ms為為s。于是，按式浮密于是，按式浮密 度的定義可得度的定義可得 e d eV Vm wswswss 1 1 1 上一節(jié)講的上一節(jié)講的9個(gè)三相指標(biāo)主要是反映土的個(gè)三相指標(biāo)主要是反映土的物理物理 性質(zhì)性質(zhì)的，還不能直接表現(xiàn)土的物理狀態(tài)，本的，還不能直接表現(xiàn)土的物理狀態(tài)，本 節(jié)講授反映土的節(jié)講授反映土的

42、物理狀態(tài)物理狀態(tài)的有關(guān)指標(biāo)。的有關(guān)指標(biāo)。 所謂所謂土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)，對(duì)于粗粒土來(lái)講，就是，對(duì)于粗粒土來(lái)講，就是 指它的密實(shí)程度；對(duì)于細(xì)粒土，則是指它的指它的密實(shí)程度；對(duì)于細(xì)粒土，則是指它的 軟硬程度即粘性土的稠度軟硬程度即粘性土的稠度(consistency） 5 和和 6 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo) 一、無(wú)粘性土（粗粒土）的密實(shí)度（一、無(wú)粘性土（粗粒土）的密實(shí)度（5節(jié)）節(jié)） 土的密實(shí)度土的密實(shí)度:指單位體積的土體中固體顆粒的含量。指單位體積的土體中固體顆粒的含量。 干容量干容量d和孔隙比和孔隙比e（或孔隙率（或孔隙率n）都是表示土的）都是表示土的 密實(shí)度的指標(biāo)。密實(shí)度的指標(biāo)。

43、但這種直接用土粒的含量或孔隙含量表示密實(shí)度但這種直接用土粒的含量或孔隙含量表示密實(shí)度 的方法具有明顯的缺點(diǎn)的方法具有明顯的缺點(diǎn):最主要的就是它們沒(méi)有考最主要的就是它們沒(méi)有考 慮到土粒粒徑級(jí)配這一重要因素的影響慮到土粒粒徑級(jí)配這一重要因素的影響，不同級(jí)不同級(jí) 配的砂土，即使孔隙比相同，所處的松密狀態(tài)并配的砂土，即使孔隙比相同，所處的松密狀態(tài)并 不會(huì)相同不會(huì)相同。 為了更好的表明粗粒土的密實(shí)狀態(tài)，可以將天然孔隙比為了更好的表明粗粒土的密實(shí)狀態(tài)，可以將天然孔隙比e 與同一種土的最密實(shí)狀態(tài)的孔隙比與同一種土的最密實(shí)狀態(tài)的孔隙比emin 和最松散狀態(tài)孔隙和最松散狀態(tài)孔隙 比比emax 進(jìn)行對(duì)比，看天然的

44、進(jìn)行對(duì)比，看天然的e是靠近是靠近emin還是靠近還是靠近emax，以，以 此來(lái)判別它的密實(shí)度。這種度量密實(shí)度的指標(biāo)稱為此來(lái)判別它的密實(shí)度。這種度量密實(shí)度的指標(biāo)稱為相對(duì)密相對(duì)密 度度( (relative density) )Dr 。 式中：式中： Dr相對(duì)密實(shí)度；相對(duì)密實(shí)度； emax無(wú)粘性土處在最松狀態(tài)時(shí)的孔隙比；無(wú)粘性土處在最松狀態(tài)時(shí)的孔隙比； emin無(wú)粘性土處在最密狀態(tài)時(shí)的孔隙比；無(wú)粘性土處在最密狀態(tài)時(shí)的孔隙比； e無(wú)粘性土得天然孔隙比或填筑孔隙比。無(wú)粘性土得天然孔隙比或填筑孔隙比。 minmax max ee ee Dr 顯然，當(dāng)顯然，當(dāng)e接近于接近于emin時(shí)，時(shí)，Dr 接近于接近

45、于1，土呈密實(shí)，土呈密實(shí) 狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)，當(dāng)e接近于接近于emax時(shí)，時(shí)，Dr接近于零，土呈松散接近于零，土呈松散 狀態(tài)。通常根據(jù)狀態(tài)。通常根據(jù)Dr可以把粗粒土的松密狀態(tài)分為可以把粗粒土的松密狀態(tài)分為 下列三種：下列三種： 0Dr0.33 松散松散 0.33 Dr0.67 中密中密 0.67 Dr 1 密實(shí)密實(shí) 天然砂土的密實(shí)度只能在現(xiàn)場(chǎng)利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試天然砂土的密實(shí)度只能在現(xiàn)場(chǎng)利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試 驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等原位測(cè)試方法來(lái)獲得。通常驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等原位測(cè)試方法來(lái)獲得。通常 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N ，將天然砂土分為，將天然砂土分為 表表1.5.2中的四種密實(shí)度狀態(tài)。

46、中的四種密實(shí)度狀態(tài)。 表表1.5.2 天然砂土的密實(shí)度劃分天然砂土的密實(shí)度劃分 砂土密實(shí)度 松散稍密中密密實(shí) 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)擊數(shù) N 1010N151530 碎石土可以用可挖性、可鉆性等方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒碎石土可以用可挖性、可鉆性等方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒 別，一般也可區(qū)分為密實(shí)、中密和稍密三種密實(shí)別，一般也可區(qū)分為密實(shí)、中密和稍密三種密實(shí) 度狀態(tài)。度狀態(tài)。 細(xì)粒土（粘性土）無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定最大和最小細(xì)粒土（粘性土）無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定最大和最小 孔隙比，實(shí)際上也不存在孔隙比，實(shí)際上也不存在emax和和emin，因此只能，因此只能根根 據(jù)孔隙比據(jù)孔隙比e或干密度或干密度d來(lái)判斷其密實(shí)度來(lái)判斷其密實(shí)度。 稠度：稠度：指

47、粘性土的干濕程度或在某一含水率指粘性土的干濕程度或在某一含水率 下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是粘下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是粘 性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。 二、粘性土的稠度（二、粘性土的稠度（6節(jié)）節(jié)） （一）粘性土的稠度狀態(tài)（一）粘性土的稠度狀態(tài) 粘性土的稠度狀態(tài)常用粘性土的稠度狀態(tài)常用流動(dòng)、軟、可塑、硬流動(dòng)、軟、可塑、硬等描述。等描述。 粘性粘性 土土 粘性土從一種狀態(tài)過(guò)渡到粘性土從一種狀態(tài)過(guò)渡到 另一種狀態(tài)，可用某一界限含另一種狀態(tài)，可用某一界限含 水率來(lái)區(qū)分，這種界限含水率水率來(lái)區(qū)分，這種界限含水率 稱為稱為稠度界限稠度界限或或阿太堡界限阿太堡界

48、限。 （二）界限含水率及其測(cè)定（二）界限含水率及其測(cè)定 流態(tài)流態(tài)V w 0 可塑態(tài)可塑態(tài)半固態(tài)半固態(tài) 固態(tài)固態(tài) 膨脹膨脹收縮收縮 wLwPwS 1.界限含水率界限含水率 液限（液限（W WL L）從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率， 也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；也就是可塑狀態(tài)的上限含水率； 塑限（塑限（WpWp）從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率, 也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；也就是可塑狀態(tài)的下限含水率； 縮限（縮限（WsWs）從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率, 亦即粘

49、性土隨著含水率的減小而體積開(kāi)始不亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開(kāi)始不 變時(shí)的含水率。變時(shí)的含水率。 測(cè)定塑限的方法：搓滾法和測(cè)定塑限的方法：搓滾法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。 2.液、塑限的測(cè)定液、塑限的測(cè)定 測(cè)定液限的方法：測(cè)定液限的方法：碟式儀法、錐式液限儀、碟式儀法、錐式液限儀、和液、塑限和液、塑限 聯(lián)合測(cè)定法。聯(lián)合測(cè)定法。 聯(lián)合測(cè)定儀 錐式液限儀 蝶式儀 25擊合攏長(zhǎng)度擊合攏長(zhǎng)度13mm時(shí)含水率為液限時(shí)含水率為液限 土的縮限用土的縮限用收縮皿法收縮皿法測(cè)定。測(cè)定。 100 21 w s s m VV ww 3.縮限的測(cè)定縮限的測(cè)定 式中：ws土的縮限（） w制備時(shí)的含水率

50、（） V1濕試樣的體積（cm3） ，V2干試樣的體積（cm3） 1.塑性指數(shù)塑性指數(shù) pLp wwI （三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)（三）塑性指數(shù)和液性指數(shù) 塑性指數(shù)塑性指數(shù)：液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）。：液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）。 用用Ip表示，取整數(shù)。表示，取整數(shù)。 粘土粘土 粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土 粉土粉土 103 1710 17 p p p I I I p p pL p L I ww ww ww I 2.液性指數(shù)液性指數(shù) 式中：式中：IL液性指數(shù)，以小數(shù)表示；液性指數(shù)，以小數(shù)表示； w土的天然含水率。土的天然含水率。 1989和和2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)

51、計(jì)規(guī)范都根據(jù)都根據(jù)I L將粘性將粘性 土劃分成了表土劃分成了表1.6.1中的五種狀態(tài)。中的五種狀態(tài)。 粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài) 表表1.6.11.6.1 狀 態(tài)堅(jiān) 硬硬 塑可 塑軟 塑 流 塑 液性指數(shù)I L I L 0 0 I L0.25 0.25IL0.75 0.751 （四）靈敏度、觸變性及活動(dòng)度（四）靈敏度、觸變性及活動(dòng)度 土的結(jié)構(gòu)形成后就獲得了一定的強(qiáng)度，并且這種強(qiáng)度會(huì)土的結(jié)構(gòu)形成后就獲得了一定的強(qiáng)度，并且這種強(qiáng)度會(huì) 隨時(shí)間而增長(zhǎng)。隨時(shí)間而增長(zhǎng)。在含水量不變的情況下，在含水量不變的情況下，將原狀土捏碎，將原狀土捏碎， 重新按原來(lái)的密度制備成重塑土，由于原狀結(jié)構(gòu)遭到了重新按原來(lái)

52、的密度制備成重塑土，由于原狀結(jié)構(gòu)遭到了 徹底破壞，重塑土樣的強(qiáng)度會(huì)比原狀土樣有明顯的降低。徹底破壞，重塑土樣的強(qiáng)度會(huì)比原狀土樣有明顯的降低。 原狀土樣的單軸抗壓強(qiáng)度原狀土樣的單軸抗壓強(qiáng)度qu與重塑土樣的單軸抗壓強(qiáng)度與重塑土樣的單軸抗壓強(qiáng)度 qu 之比稱為土的之比稱為土的靈敏度靈敏度St，即，即： St = qu /qu (1.6.6) 根據(jù)靈敏度的大小可以將根據(jù)靈敏度的大小可以將粘性土分為三類：低靈粘性土分為三類：低靈 敏土（敏土（1 S t2）；中靈敏土（）；中靈敏土（2 4）。）。 與靈敏度密切相關(guān)的另一特性是與靈敏度密切相關(guān)的另一特性是觸變性觸變性。結(jié)構(gòu)受。結(jié)構(gòu)受 破壞，強(qiáng)度降低以后的土

53、，若靜置不動(dòng)，則土顆破壞，強(qiáng)度降低以后的土，若靜置不動(dòng)，則土顆 粒與水分子和離子會(huì)重新組合排列，形成新的結(jié)粒與水分子和離子會(huì)重新組合排列，形成新的結(jié) 構(gòu)，強(qiáng)度又將得到一定程度的恢復(fù)。這種在含水構(gòu)，強(qiáng)度又將得到一定程度的恢復(fù)。這種在含水 量和密度不變的條件下，土因重塑而軟化，又因量和密度不變的條件下，土因重塑而軟化，又因 靜置而逐漸硬化的性質(zhì)稱為土的靜置而逐漸硬化的性質(zhì)稱為土的觸變性。觸變性。 在實(shí)際工程中，在實(shí)際工程中，有時(shí)兩種粘土的塑性指數(shù)有時(shí)兩種粘土的塑性指數(shù)Ip很接近，很接近， 但性質(zhì)可能會(huì)有很大差異但性質(zhì)可能會(huì)有很大差異，為了進(jìn)一步加以區(qū)別，為了進(jìn)一步加以區(qū)別， 英國(guó)土力學(xué)家斯肯普頓在

54、英國(guó)土力學(xué)家斯肯普頓在1953年又引入了年又引入了活動(dòng)度活動(dòng)度 A的概念，即：的概念，即： A = Ip /m 式中式中m為粒徑小于為粒徑小于0.002mm的土粒質(zhì)量占土樣總的土粒質(zhì)量占土樣總 質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。 試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備 擊實(shí)筒擊實(shí)筒V=V=1000cm3；擊實(shí)錘擊實(shí)錘w=25牛頓牛頓 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件 土樣分層土樣分層n=3層；落高層；落高d=30cm；擊數(shù)擊數(shù)N=27/ /層層 擊實(shí)能量擊實(shí)能量 3 m/mKN5 .607 V wdNn E 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 對(duì)對(duì)=常數(shù)常數(shù)的土；分三層壓實(shí)；的土；分三層壓實(shí)； 測(cè)定擊實(shí)后的測(cè)定擊實(shí)后的、，算定算定d 注意注意：僅適用于細(xì)

55、粒土；對(duì)粗粒土，可用較大尺僅適用于細(xì)粒土；對(duì)粗粒土，可用較大尺 寸的擊實(shí)儀寸的擊實(shí)儀 土土 7 7 粘性土水粘性土水- -土系統(tǒng)的工程特性土系統(tǒng)的工程特性 擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)試驗(yàn) 土的壓實(shí)性：指在一定的含水率下，以人工或機(jī)械的方法，土的壓實(shí)性：指在一定的含水率下，以人工或機(jī)械的方法， 使土能夠壓實(shí)到某種密實(shí)度的性質(zhì)。使土能夠壓實(shí)到某種密實(shí)度的性質(zhì)。 擊實(shí)儀 8 地基土的工程分類地基土的工程分類 按前面的分析，影響土的工程性質(zhì)的三個(gè)主要因按前面的分析，影響土的工程性質(zhì)的三個(gè)主要因 素是素是土的三相組成、土的物理狀態(tài)和土的結(jié)構(gòu)土的三相組成、土的物理狀態(tài)和土的結(jié)構(gòu)。 在這三者中，起主要作用的無(wú)疑是三相組成

56、。在在這三者中，起主要作用的無(wú)疑是三相組成。在 三相組成中，關(guān)鍵又是土的固體顆粒，而三相組成中，關(guān)鍵又是土的固體顆粒，而顆粒的顆粒的 粗細(xì)是最為重要的粗細(xì)是最為重要的。 1. 碎石土碎石土 指粒徑大于指粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)總土重的顆粒含量超過(guò)總土重50%的土。根據(jù)的土。根據(jù) 粒組含量及顆粒形狀，還可按表粒組含量及顆粒形狀，還可按表1.8.11.8.1細(xì)分為漂石、塊石、細(xì)分為漂石、塊石、 卵石、碎石、圓礫和角礫六類。卵石、碎石、圓礫和角礫六類。 碎碎 石石 土土 的的 分分 類類 表表1.8.1 土的名稱 顆粒形狀粒 組 含 量 漂石磨圓 粒徑大于200mm的顆粒超過(guò)全重50% 塊石棱角 卵石磨圓 粒徑大于20mm的顆粒超過(guò)全重50% 碎石棱角 圓礫磨圓 粒徑大于2mm的顆粒超過(guò)全重50% 角礫棱角 注：分類時(shí)應(yīng)根據(jù)粒組含量由大到小以最先符合者確定。 2. 砂土砂土 指粒徑大于指粒徑大于2mm的顆粒含量不超過(guò)全重的的顆粒含量不超過(guò)全重的50%，而粒徑，而粒徑 大于大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重的的顆粒含量超過(guò)全重的50%的土。砂土根的土。砂土根 據(jù)粒組含量不