土的物理性質(zhì)與分類PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 土的物理性質(zhì)與分類土的物理性質(zhì)與分類 2 本章目的本章目的: : 對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述 本章特點(diǎn)本章特點(diǎn): : 看起來零散看起來零散 學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn): : 各節(jié)間聯(lián)系各節(jié)間聯(lián)系 各節(jié)內(nèi)層次各節(jié)內(nèi)層次 1 土的組成土的組成 4個(gè)課時(shí)個(gè)課時(shí) 第1頁/共88頁 土的組成土的組成 PART ONE 第2頁/共88頁 04 1.1 土的組成 1.2土中水 次重要作用 1.4 土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 影響土的長期工程力學(xué)性 質(zhì) 1.3 土中氣體 工程性質(zhì)作用很小 1.1 土的固體顆粒 骨架作用，對(duì)土體影 響最大。 第3頁/共88頁 5 1. 土的組成土的組成

2、 土的形成土的形成 滲透特性滲透特性 變形特性變形特性 強(qiáng)度特性強(qiáng)度特性 土的三相組成土的三相組成 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 土的工程分類土的工程分類 土的壓實(shí)性土的壓實(shí)性 決定決定 影響影響 如何獲得較好的土如何獲得較好的土 便于研究和應(yīng)用便于研究和應(yīng)用 第4頁/共88頁 6 1.1 土的形成土的形成 土是巖石經(jīng)過風(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)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物 搬運(yùn)、沉積搬運(yùn)、沉積 風(fēng)化風(fēng)化 土土 地球地球 1 土的組成土的組成 巖石巖石 地球地球 第5頁/共88頁 7 生物分化生物分化 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化 量變量變

3、 無黏性土無黏性土原生礦物原生礦物 質(zhì)變質(zhì)變 黏性土黏性土次生礦物次生礦物 動(dòng)植物的活動(dòng)動(dòng)植物的活動(dòng) 一一. 風(fēng)化風(fēng)化 有有 機(jī)機(jī) 質(zhì)質(zhì) 1.11.1土的形成土的形成 巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹 縮而發(fā)生裂縫縮而發(fā)生裂縫, ,或在運(yùn)動(dòng)過程中因碰撞和摩擦而或在運(yùn)動(dòng)過程中因碰撞和摩擦而 破碎破碎 母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變 其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物 1 土的組成土的組成 第6頁/共88頁 8 土的三相組成土的三相組成 氣相氣相固相固相液相液相 +

4、+ + 構(gòu)成土骨架構(gòu)成土骨架 起決定作用起決定作用 重要影響重要影響 土體土體 次要作用次要作用 1 土的組成土的組成 第7頁/共88頁 第8頁/共88頁 10 一一. 固體顆粒固體顆粒 物理狀態(tài)物理狀態(tài) 力學(xué)特性力學(xué)特性 粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配 土的三相組成土的三相組成 礦物成分礦物成分 顆粒形狀顆粒形狀 1 土的物性與分類土的物性與分類 第9頁/共88頁 1 土的組成土的組成1.11.1土的形成土的形成 第10頁/共88頁 第11頁/共88頁 13 1. 粒徑粒徑 1. 固體顆粒固體顆粒 顆粒大小顆粒大小 當(dāng)量小球體的直徑當(dāng)量小球體的直徑 影響土性的主影響土性的主 因因 土的三相組成土的三相組成

5、1 土的組成土的組成 第12頁/共88頁 14 2. 粒組粒組 1. 固體顆粒固體顆粒 顆粒相近顆粒相近 土粒粒徑接近，則工程性質(zhì)也接近，土粒粒徑接近，則工程性質(zhì)也接近， 所以歸為一組。所以歸為一組。 劃分粒組的分劃分粒組的分 界尺寸叫界限界尺寸叫界限 粒徑粒徑 土的三相組成土的三相組成1 土的組成土的組成 第13頁/共88頁 15 顆粒大小顆粒大小 粒組粒組 按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類 界限粒徑，要注意不同的部門和教材，數(shù)字不同。界限粒徑，要注意不同的部門和教材，數(shù)字不同。 1. 固體顆粒固體顆粒1.1土的三相組成土的三相組成1 土的組成土的組成

6、 d (mm) d (mm) 礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒黏粒黏粒膠粒膠粒 6020.050.0050.002 0.250.5 520 粗粗 中中 細(xì)細(xì)粗粗 中中 細(xì)細(xì) 極細(xì)極細(xì) 0.075 粗粒粗粒細(xì)粒細(xì)粒 第14頁/共88頁 極弱的透水性，強(qiáng)烈的可 壓縮性，溶水，有 毛管現(xiàn)象，顆粒連接 第15頁/共88頁 n顆粒分布可以評(píng)估水泥漿、化學(xué)溶液、動(dòng) 力固結(jié)等。 n有效粒徑可以判斷土的滲透性。 第16頁/共88頁 18 粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配 確定方法確定方法 篩分法：篩分法：適用于粗粒土適用于粗粒土 (0.075 mm)，想一想為什么？想一想為什么？ 水分法：水分法：適用于細(xì)粒土適用于細(xì)粒土 (0.07

7、5 mm) 各粒組及其相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示各粒組及其相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示 表述方法表述方法 粒徑級(jí)配累積曲線粒徑級(jí)配累積曲線 一一. 固體顆粒固體顆粒1.3 土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類土的物性與分類 顆粒組成反映土的分散度，各粒組的相對(duì)含量決定了土的工程性質(zhì)顆粒組成反映土的分散度，各粒組的相對(duì)含量決定了土的工程性質(zhì) 。 第17頁/共88頁 19 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.075 200g 10 16 18 24 22 46 64 100 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

8、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 32 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)0.050.010.005 百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510 1. 固體顆粒固體顆粒1.1 土的三相組成土的三相組成1 土的組成土的組成 第18頁/共88頁 20 100 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)（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005

9、0.001 粒徑粒徑(mm) 土的粒徑級(jí)配累積曲線土的粒徑級(jí)配累積曲線 d60d50 d10 d30 d60d10d30CuCc 0.330.0050.063662.41 特征粒徑特征粒徑: : d50 : 平均平均粒徑粒徑 d60 : 控制控制粒徑粒徑 d10 : 有效有效粒徑粒徑 d30 ：沒有名字沒有名字 不均勻程度不均勻程度： Cu = d60 / d10 連續(xù)程度連續(xù)程度: : Cc = d302 / (d60d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù) 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù) Cu 5, 級(jí)配不均勻級(jí)配不均勻 粗細(xì)程度粗細(xì)程度： 用用d50 表示表示 一一. 固體顆粒固體顆粒1.1 土的三相組成土的

10、三相組成1 土的組成土的組成 第19頁/共88頁 21 100 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)（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒徑粒徑(mm) 土的粒徑級(jí)配累積曲線土的粒徑級(jí)配累積曲線 d60d10d30 曲線曲線 d60d10d30CuCc L 0.330.005 0.081 66 3.98 M0.0632.41 R0.0300.545 斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量 陡陡相應(yīng)粒組質(zhì)量集中相應(yīng)粒組質(zhì)量集中 緩緩相應(yīng)粒組含量少相

11、應(yīng)粒組含量少 平平相應(yīng)粒組缺乏相應(yīng)粒組缺乏 連續(xù)程度連續(xù)程度: : Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù) 較大顆粒缺少較大顆粒缺少Cc 減小減小 較小顆粒缺少較小顆粒缺少Cc 增大增大 Cc = 1 3, 級(jí)配連續(xù)性好級(jí)配連續(xù)性好 1. 固體顆粒固體顆粒1.1 土的三相組成土的三相組成1 土的組成土的組成 第20頁/共88頁 22 粒徑級(jí)配累積曲線及指標(biāo)的用途粒徑級(jí)配累積曲線及指標(biāo)的用途： 1）粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名； 2）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土不均勻土； Cu 3 或或

12、 Cc 1, 級(jí)配不連續(xù)土級(jí)配不連續(xù)土 4）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣：用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級(jí)配良好的土級(jí)配良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc 1g/cm3 冰點(diǎn)處于零下幾十度冰點(diǎn)處于零下幾十度 具有固體的特性具有固體的特性 溫度高于溫度高于100C時(shí)可蒸發(fā)時(shí)可蒸發(fā) 強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引 力作用范圍之內(nèi)力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動(dòng)外力作用下可以移動(dòng) 不因重力而移動(dòng)，有黏滯性不因重力而移動(dòng)，有黏滯性 弱結(jié)合水弱結(jié)合水 二二. 土中水土中水1.3

13、 土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類土的物性與分類 第36頁/共88頁 38 自由水自由水 重力水重力水 毛細(xì)水毛細(xì)水 在重力作用下可在土中自由流動(dòng)在重力作用下可在土中自由流動(dòng) 存在于固氣之間存在于固氣之間 在重力與表面張力作用下在重力與表面張力作用下 可在土粒間空隙中自由移動(dòng)可在土粒間空隙中自由移動(dòng) 二二. 土中水土中水1.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類土的物性與分類 第37頁/共88頁 39 = 濕潤角濕潤角 空氣空氣 固固 體體 水水 l T = 界面張力界面張力 d d = 毛管直徑毛管直徑 T d=2r ua-uw ua-uw = 壓力差壓力差 二二. 土中水土

14、中水1.1 土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類土的物性與分類 毛細(xì)水毛細(xì)水毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象 毛毛 細(xì)細(xì) 管管 hc 第38頁/共88頁 40 土中毛細(xì)現(xiàn)象土中毛細(xì)現(xiàn)象 2cos c T h r 上升高度上升高度: : r2hcw=2rTcos 毛細(xì)水毛細(xì)水 分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可 以看成許多形狀不一、直徑互異、以看成許多形狀不一、直徑互異、 彼此連通的毛細(xì)管彼此連通的毛細(xì)管 毛細(xì)升高與孔徑成反比毛細(xì)升高與孔徑成反比 黏土黏土 粉土粉土 砂土砂土 礫石礫石 分析對(duì)象分析對(duì)象: 水柱水柱 二二. 土中水土中水1.1 土的三相組成土的三相組成1 土的物性

15、與分類土的物性與分類 大氣壓為基準(zhǔn)大氣壓為基準(zhǔn) 第39頁/共88頁 41 cc uh 毛細(xì)壓力毛細(xì)壓力 2rTcos+ucr2 = 0 毛細(xì)壓力毛細(xì)壓力 分析對(duì)象分析對(duì)象: 水膜水膜 二二. 土中水土中水1.3 土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類土的物性與分類 r T hc cos2 第40頁/共88頁 42 毛細(xì)壓力毛細(xì)壓力 二二. 土中水土中水1.1土的三相組成土的三相組成1 土的組成土的組成 對(duì)砂土強(qiáng)度的影響對(duì)砂土強(qiáng)度的影響: : 毛細(xì)邊角水毛細(xì)邊角水, , 假凝聚力假凝聚力 非飽和土中毛細(xì)張力影響非飽和土中毛細(xì)張力影響 第41頁/共88頁 43 三三. 土中氣體土中氣體 v自由

16、氣體：自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大 v封閉氣體：封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道 1.3 土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類土的物性與分類 第42頁/共88頁 同一種土，原狀土樣和重塑土樣的力學(xué)性質(zhì)有很大差異，可見，土 的組成成分不是決定土性的全部，土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對(duì)土性也有很大 影響。 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)（fabric of soil)（微觀微觀方面）是指土粒土粒大小、形狀、相互 排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系、土中水性質(zhì)及孔隙特征等因素的綜合特征。土 的結(jié)構(gòu)是在成土過程中逐漸形成的，它與礦物成份、沉積條件相關(guān) 。 土的構(gòu)造土的構(gòu)

17、造 (structure of soil)（宏觀宏觀方面）是指同一土層同一土層中的物質(zhì)成 分和顆粒大小都相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征，表征了土層 的層理、裂隙及大孔隙等宏觀特征 結(jié)構(gòu)與構(gòu)造結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1.1土的三相組成土的三相組成1 土的組成土的組成 第43頁/共88頁 1.5.1 土的結(jié)構(gòu) 第44頁/共88頁 第45頁/共88頁 第46頁/共88頁 架作用和一定程度粒間聯(lián) 結(jié)，使得其可以承擔(dān)一般 水平的靜力荷載。但當(dāng)其 承受高水平應(yīng)力和動(dòng)力荷 載時(shí)，結(jié)構(gòu)將破壞，可導(dǎo)可導(dǎo) 致嚴(yán)重的地基變形。致嚴(yán)重的地基變形。 2.蜂窩結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu) 第47頁/共88頁 就表現(xiàn)為凈吸引力；反 之，為凈排斥力。

18、主要有： 3.絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu) 第48頁/共88頁 第49頁/共88頁 分散構(gòu)造 裂隙構(gòu)造 水平層理構(gòu)造 交錯(cuò)層理構(gòu)造 土的構(gòu)造 土的構(gòu)造是結(jié)構(gòu)相對(duì)均一的結(jié)構(gòu)單元體的形態(tài) 和組合特征。 第50頁/共88頁 52 1.2 土的物理指標(biāo)土的物理指標(biāo) 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度 黏性土的軟硬程度黏性土的軟硬程度 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) ( (松松密程度、干濕程度、輕重程度密程度、干濕程度、輕重程度) ) 力學(xué)特性力學(xué)特性 直接影響直接影響 表表 示示 1 土的組成土的組成 ？ 第51頁/共88頁 53 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 土的三個(gè)組成相的體積和

19、質(zhì)量土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量 上的比例關(guān)系上的比例關(guān)系 1.3 土的物理指標(biāo)土的物理指標(biāo) 松密程度松密程度 干濕程度干濕程度 輕重程度輕重程度 特點(diǎn)特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多 要點(diǎn)：要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、 單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別 定義定義 基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法 1 土的組成土的組成 第52頁/共88頁 54 1. 三相草圖三相草圖 Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 質(zhì)

20、量質(zhì)量體積體積 1.2土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第53頁/共88頁 55 三相草圖三相草圖 Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 saw vaw VVVV VVV swa a www mmmm m0 mV 已知關(guān)系五個(gè)已知關(guān)系五個(gè): : 共有九個(gè)參量共有九個(gè)參量: V Vv Vs Va Vw / / ms m w ma m 剩下三個(gè)獨(dú)立變量剩下三個(gè)獨(dú)立變量 三相草圖法三相草圖法 物性指標(biāo)是比例關(guān)系物性指標(biāo)是比例關(guān)系: : 可假設(shè)任一參量為可假設(shè)任一參量為1 1 對(duì)于飽和土對(duì)于飽和土, Va=0 剩下兩個(gè)獨(dú)立變

21、量剩下兩個(gè)獨(dú)立變量 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 其它指標(biāo)其它指標(biāo) 是一種簡單而實(shí)用的方法是一種簡單而實(shí)用的方法 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第54頁/共88頁 56 2. 室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo) Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量 土的密度土的密度 aws ws VVV mm V m 土的重度土的重度(天然重度、濕重度天然重度、濕重度) =g 工程上很常用工程上很常用, 用于計(jì)算土

22、的自重應(yīng)力用于計(jì)算土的自重應(yīng)力 單位單位: kg/m3 或或 g/cm3 單位單位: kN/m3 一般范圍一般范圍: 1.60 2.20 g/cm3 定義定義: 單位體積土的質(zhì)量單位體積土的質(zhì)量 有時(shí)也稱有時(shí)也稱土的天然密度、濕密度土的天然密度、濕密度 表達(dá)式表達(dá)式: 相關(guān)指標(biāo)相關(guān)指標(biāo): 三相草圖有助于直觀理解物性三相草圖有助于直觀理解物性 指標(biāo)的概念指標(biāo)的概念 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第55頁/共88頁 57 Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 土粒比重土粒比重

23、s: 土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量 s s s V m 單位單位: 無量綱無量綱 土粒比重一般范圍土粒比重一般范圍: 黏性土黏性土 2.70 2.75 砂砂 土土 2.65 C4 w C4 w s s G 4C時(shí)純蒸餾水的密度時(shí)純蒸餾水的密度 C4 w =1.0 g/cm3 土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度 定義定義: 土粒的密度與土粒的密度與4C時(shí)純蒸餾水的密度的比值時(shí)純蒸餾水的密度的比值 表達(dá)式表達(dá)式: 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第56頁/共88頁 58 Water Ai

24、r Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 土的含水量土的含水量 s s s w m mm m m w 定義定義: 土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比, 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示 注意注意: 其實(shí)是含水比其實(shí)是含水比, 可達(dá)到或超過可達(dá)到或超過100 表達(dá)式表達(dá)式: 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第57頁/共88頁 59 v表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo) 孔隙比孔隙比 孔隙率孔隙率 ( (孔隙度孔隙度) ) s v V V e . 其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)其它常用的

25、物理性質(zhì)指標(biāo) V V n v 關(guān)系關(guān)系: e1 e n n1 n e 在某種程度上反映土的松密在某種程度上反映土的松密 砂類土：砂類土：28 35% 黏性土：黏性土：30 50% 有的可達(dá)有的可達(dá)60 70% 定義定義: 土中孔隙體積與固體顆粒體積之比土中孔隙體積與固體顆粒體積之比, 無量綱無量綱 表達(dá)式表達(dá)式: Water Air Solid Va Vw Vs Vv V 體積體積 定義定義: 土中孔隙體積與總體積之比土中孔隙體積與總體積之比, 常常 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示 表達(dá)式表達(dá)式: Vs=1 Vv=e V=1+e Water Air Solid 體積體積 三相草圖可用于確定物性指標(biāo)三

26、相草圖可用于確定物性指標(biāo) 之間的關(guān)系之間的關(guān)系 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第58頁/共88頁 60 v表示土中含水程度的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo) s w m m w 含水量含水量 飽和度飽和度 v w r V V S Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 表達(dá)式表達(dá)式: 定義定義: 土中水的體積與孔隙體積的比值土中水的體積與孔隙體積的比值 飽和度表示孔隙中充滿水的程度飽和度表示孔隙中充滿水的程度 Sr=0 : 干土干土 Sr=1 : 飽和土飽和土 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)

27、物理性質(zhì)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第59頁/共88頁 61 v表示土的密度和重度的指標(biāo)表示土的密度和重度的指標(biāo) 天然密度天然密度 干密度干密度 飽和密度飽和密度 aws ws VVV mm V m 天然重度天然重度 干重度干重度 V ms d g g dd V Vm vws sat g satsat 浮重度浮重度wsat 浮密度浮密度有效重度有效重度 飽和重度飽和重度 Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 單位單位: kg/m3 或或 g/cm3 單位單位: kN/m3 定義定義: 土被完全烘干時(shí)

28、的密度土被完全烘干時(shí)的密度, 等于等于 單位體積內(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: 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第60頁/共88頁 62 各種密度重度之間的大小關(guān)系：各種密度重度之間的大小關(guān)系： satd satd 天然密度天然密度 干密度干密度 飽和密度飽和密度 V m 天然重度天然重度 干重度干重度 V ms d g g dd V Vm vws sat g satsat 浮重度浮重度 wsat 飽和重度飽和重度 Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 一一

29、. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.2土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第61頁/共88頁 63 常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系 教科書教科書 要點(diǎn)要點(diǎn) 從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系 不鼓勵(lì)死記硬背不鼓勵(lì)死記硬背 必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo) 一一. 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)1.2 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 三相草圖法三相草圖法 有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念 可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系 是求取物理性質(zhì)指標(biāo)的簡單而有效的方法是求取物理性質(zhì)

30、指標(biāo)的簡單而有效的方法 第62頁/共88頁 第63頁/共88頁 第64頁/共88頁 第65頁/共88頁 第66頁/共88頁 第67頁/共88頁 第68頁/共88頁 第69頁/共88頁 第70頁/共88頁 第71頁/共88頁 73 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo) 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度 黏性土的軟硬程度黏性土的軟硬程度 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) ( (三相間的比例關(guān)系三相間的比例關(guān)系) ) 力學(xué)特性力學(xué)特性 影響影響 表表 示示 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第72頁/共88頁 74 emax與與emin ：最大與最小孔隙比最

31、大與最小孔隙比 1. 粗粒土的密實(shí)狀態(tài)粗粒土的密實(shí)狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo) 密實(shí)度密實(shí)度如何衡量如何衡量? ? 單位體積土中固體顆粒含量的多少單位體積土中固體顆粒含量的多少 或或 孔隙含量的多少孔隙含量的多少 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡單方便簡單方便 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響不能反映級(jí)配的影響 只能用于同一種土只能用于同一種土 對(duì)對(duì) 策策 相對(duì)密度相對(duì)密度 minmax max r ee ee D 干重度干重度 d d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n n emin = 0.35 emin = 0.20 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第73頁/共88頁 75 em

32、ax: 最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得 土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比 emin: 最小孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度最小孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度 不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比 emax與與emin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比 注意：注意：室內(nèi)測(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有

33、時(shí)很困難室內(nèi)測(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難 二二. 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第74頁/共88頁 76 粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo) 判別標(biāo)準(zhǔn)：判別標(biāo)準(zhǔn)： Dr = 1 , 最密狀態(tài)最密狀態(tài) Dr = 0 , 最松狀態(tài)最松狀態(tài) Dr 1/3 , 疏松狀態(tài)疏松狀態(tài) 1/3 2/3 , 密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài) 相對(duì)密度相對(duì)密度 minmax max r ee ee D dmindmaxd maxdmindd r )( )( D 二二. 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第75頁/共88頁

34、77 2. 黏性土的軟硬狀態(tài)黏性土的軟硬狀態(tài)也稱也稱稠度狀態(tài)稠度狀態(tài) 稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)稠度狀態(tài)與含水量有關(guān) 黏性土黏性土 含水量含水量 較硬較硬 變軟變軟 流動(dòng)流動(dòng) 二二. 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第76頁/共88頁 78 塑限塑限wp液限液限wl 稠度界限稠度界限 黏性土的稠度反映土中水的形態(tài)黏性土的稠度反映土中水的形態(tài) 固態(tài)或固態(tài)或半固態(tài)半固態(tài)塑態(tài)塑態(tài) 流態(tài)流態(tài) 強(qiáng)結(jié)合水膜最大強(qiáng)結(jié)合水膜最大 出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水 強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水 稠度狀態(tài)稠度狀態(tài) 含水量含水量 土中水的形態(tài)土中水的形態(tài) w 二二. 物理

35、狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 土顆粒土顆粒 強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 弱結(jié)合水弱結(jié)合水 土顆粒土顆粒 強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 土顆粒土顆粒 自由水自由水 弱結(jié)合水弱結(jié)合水 強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 plp Iww 吸附弱結(jié)合水的吸附弱結(jié)合水的 能力能力 塑性指數(shù)塑性指數(shù) 第77頁/共88頁 79 相對(duì)稠度相對(duì)稠度 p L lp ww I ww 問題：僅適用于問題：僅適用于重塑土重塑土 即使含水量相同，稠度狀態(tài)可能不同即使含水量相同，稠度狀態(tài)可能不同 液性指數(shù)液性指數(shù) 定義：定義： wpw wl IL1 堅(jiān)硬狀態(tài)堅(jiān)硬狀態(tài) 可塑狀態(tài)可塑狀態(tài) 流流 態(tài)態(tài) 0.00 0.25 0

36、.25 0.75 0.75 1.00 硬塑硬塑 可塑可塑 軟塑軟塑 二二. 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 對(duì)同一種黏土，含水量可反映其稠度對(duì)同一種黏土，含水量可反映其稠度 問題：問題：對(duì)不同的黏土，對(duì)不同的黏土，wp、wl 大小不同大小不同 第78頁/共88頁 80 plp Iww 吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映黏土顆粒含量、黏性大小吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映黏土顆粒含量、黏性大小 塑性指數(shù)塑性指數(shù) 常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù)常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 不能充分反映黏土顆粒含量不能充分反映黏土顆粒含量 不同的黏土礦物結(jié)合水的能力不同不同

37、的黏土礦物結(jié)合水的能力不同 活性指數(shù)活性指數(shù) 002.0 p p I A p0.002: 粒徑小于粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比 A 1.25 非活性黏土非活性黏土 正常黏土正常黏土 活性黏土活性黏土 二二. 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 第79頁/共88頁 81 二二. 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的組成土的組成 粗粒土與黏性土為何采用不同的物理狀態(tài)指標(biāo)？粗粒土與黏性土為何采用不同的物理狀態(tài)指標(biāo)？ u 反映土的細(xì)觀特點(diǎn)反映土的細(xì)觀特點(diǎn) u 與力學(xué)特性有更直接的聯(lián)系與力學(xué)特性有更直接的聯(lián)系 u 便于量測(cè)便于量測(cè) 第80頁/共88頁 82 目的：目的：便于研究、交流及應(yīng)用便于研究、交流及應(yīng)用 依據(jù)：依據(jù)：能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2011分類法分類法 水利部水利部SL237-001-1999分類法分類法 1.4 土的工程分類土的工程分類 是將工程性質(zhì)相近的土歸為是將工程性質(zhì)相