第三章土的物理性質(zhì)與工程分類

1、 土的物理性質(zhì)在一定程度上決定了它的力學性質(zhì)，土的物理性質(zhì)在一定程度上決定了它的力學性質(zhì)，其指標在工程計算中常被直接應用。其指標在工程計算中常被直接應用。 對種類繁多、性質(zhì)各異的土，按一定的原則，進對種類繁多、性質(zhì)各異的土，按一定的原則，進行分門別類，給出合適的名稱，可以概略評價土行分門別類，給出合適的名稱，可以概略評價土的工程性質(zhì)。的工程性質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 土的基本物理性質(zhì)土的基本物理性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 粘性土的稠度與可塑性粘性土的稠度與可塑性第三節(jié)第三節(jié) 土的透水性土的透水性第四節(jié)第四節(jié) 土的工程分類土的工程分類第三章第三章 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類第一節(jié)第一節(jié) 土的基本

2、物理性質(zhì)土的基本物理性質(zhì) 土的物理性質(zhì)是指三相的質(zhì)量與體積之間的相互比土的物理性質(zhì)是指三相的質(zhì)量與體積之間的相互比例關系及固、液二相相互作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)。例關系及固、液二相相互作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)。 前者稱為土的基本物理性質(zhì)，主要研究土的密實程前者稱為土的基本物理性質(zhì)，主要研究土的密實程度和干濕狀況；度和干濕狀況； 后者主要研究粘性土的可塑性、脹縮性及透水性等。后者主要研究粘性土的可塑性、脹縮性及透水性等。 空氣空氣 air1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 三三 相相 草草 圖圖(three-phase soil models)水水 Water固體固體

3、 Solidma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積土的三相圖土的三相圖 質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVaVv1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 三三 相相 草草 圖圖九個物理量九個物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指標是比物性指標是比例關系例關系: 可假可假設任一參數(shù)為設任一參數(shù)為1物理量關系物理量關系:空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積三個獨立變量，三個獨立變量，干土或飽和土二干土或飽和土二個獨立變量個獨立變量其它指標：其它指標：三相草圖法計算

4、三相草圖法計算實驗室實驗室測定測定wwww0saammmmmmVwwsavaVVVVVVV1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 基本物理性質(zhì)試驗基本物理性質(zhì)試驗為了確定三相草圖諸量中的三個量，通為了確定三相草圖諸量中的三個量，通常進行三個基本的物理性質(zhì)試驗：常進行三個基本的物理性質(zhì)試驗：F 土的密度試驗土的密度試驗F 土粒比重試驗土粒比重試驗F 土的含水量試驗土的含水量試驗直接測定指標直接測定指標 1.土的密度土的密度：單位體單位體積土的質(zhì)量積土的質(zhì)量 awswsVVVmmVm工程中常用容重工程中常用容重 來表示來表示單位體積土的重力，單單位體積土的重力，

5、單位位: kN/m: kN/m3 3 g重力加速度，近似取重力加速度，近似取10m/s2 氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V單單 位位: kg/m3 或或 g/cm3一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3工程上更常用工程上更常用, , 用于用于計算土的自重應力計算土的自重應力2. 土粒密度和比重swsG土粒比重土粒比重Gs（土粒相對密（土粒相對密度）：度）：土粒質(zhì)量與同體積土粒質(zhì)量與同體積的的4時純水的質(zhì)量之比時純水的質(zhì)量之比 土粒比重：細粒土（粘性土）一般土粒比重：細粒土（粘性土）一般2.702.75；砂土一般；砂土一般為為2.65左右。土中有機質(zhì)含量增加

6、，土粒相對密度減小左右。土中有機質(zhì)含量增加，土粒相對密度減小氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V直接測定指標直接測定指標 )(g/cm 3sssVmC4w =1.0 g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度粒的密度s44 CswmV ()ssCwG氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V3.土的含水量土的含水量：土中水的土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分數(shù)表示數(shù)表示%100%100sssmmmmm土的含水量是標志土含水程度的一個重要物理指標。天土的含水量是標志土含水程度的一個重要物理指標。天然土層含水量

7、變化范圍較大，與土的種類、埋藏條件及然土層含水量變化范圍較大，與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關。其所處的自然地理環(huán)境等有關。 測定方法：測定方法：通常用烘干法通常用烘干法直接測定指標直接測定指標 2.2.飽和容重飽和容重 sat ：土體中孔隙土體中孔隙完全被水充滿時的土的重力完全被水充滿時的土的重力1.1.干容重干容重 d ：單位體積土體單位體積土體中固體顆粒部分的重力中固體顆粒部分的重力 svsatwVVsdwV3.3.浮容重浮容重 ：土體單位體積內(nèi)土體單位體積內(nèi)土粒重力與同體積水的重力之差土粒重力與同體積水的重力之差 sssatwwVV換算指標換算指標 dsat氣氣水水土粒

8、土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V4.孔隙比孔隙比e孔隙比孔隙比e ：土體中孔隙體積與土體中孔隙體積與土粒體積之比土粒體積之比 svVVe5.5.孔隙率孔隙率n ：土體中孔隙體積土體中孔隙體積與總體積之比，以百分數(shù)表示與總體積之比，以百分數(shù)表示 %100VVnv換算指標換算指標 氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVaVv砂類土：砂類土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%，有的可達，有的可達60-70%n 可表示同一種土的松密，二者之間存在關系：可表示同一種土的松密，二者之間存在關系：e1en n1ne 可用三相草圖推出可用三相草圖推出氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVV

9、Va質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V6.土的飽和度土的飽和度Sr ：土體中土體中孔隙水的體積與孔隙總體孔隙水的體積與孔隙總體積之比，以百分數(shù)表示積之比，以百分數(shù)表示飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土Sr= =0, ,飽和土飽和土Sr= =100%。砂土砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài)根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài): : %100vrVVSSr50%稍濕；稍濕； 50Sr80%很濕；很濕； Sr80%飽和飽和換算指標換算指標 土顆粒水氣 體e1esws(1)w1s單元土三相圖指標間換算：指標間換算：土的三相指標中土的三相指標中，土粒容重土粒容重 s ，含水量含水量和和土的容重土的

10、容重 是通過是通過試驗測定的，可以根據(jù)三個基本指標換算出其余各指標試驗測定的，可以根據(jù)三個基本指標換算出其余各指標孔隙比和孔隙率vsVeVs(1)1wv100%VnV1ene1nenwrvVSVswGesw/we飽和度指標間換算：指標間換算： 土的飽和容重、浮容重、干容重satw sw1 eswsat1eesdWVs11ew指標間換算：指標間換算：各種密度容重間的大小關系各種密度容重間的大小關系dsat dsat1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 n 天然密度天然密度n 干密度干密度n 飽和密度飽和密度VmmVmwsVVmvwssat V/msdn 天然

11、容重天然容重n 干容重干容重n 飽和容重飽和容重n 浮容重浮容重gdd g gsatsat wsat 氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVaVv例題分析例題分析n【例】某土樣經(jīng)試驗測得體積為某土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為，濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對密度。若土粒的相對密度Gs為為2.66，求，求該土樣的含水量該土樣的含水量、密度、密度、重度、重度 、干重度、干重度d 、孔隙比、孔隙比e、飽和重度飽和重度sat和有效重度和有效重度 解解答答%98.11167167187%100smm3/87. 1100187cmgVm3/7 .

12、181087. 1mkNg3/7 .1610100167mkNgdd593. 0187. 1)1198. 01 (66. 21)1 (sGe%7 .53593. 066. 21198. 0eGSsr3/4 .2010593. 01593. 066. 21mkNeeGssat3/4 .10104 .20mkNwsatdSrneGswcmg 67. 2 %9 .12 /67. 1 3求測得某原狀土樣例題30 . 1:cmVs繪三相草圖，設解VmVVSrVVnVVesdvwvsv 44.6% 805. 0 2標、按定義求其它各項指461. 0 805. 0 1.805 /4344. 0/ 014.

13、33344. 02 2.67 67. 211wvasvwwwswswssswsVVVVVVmVmVmmmwmmVmGs）（）（）（）（與質(zhì)量、確定三項組成的體積30 . 1 cmVsgms67. 2gmw344. 00amgm014. 3805. 1V3344. 0cmVw 作業(yè)： 3-2，3-3 土的物理狀態(tài)主要指土的松、密和土的物理狀態(tài)主要指土的松、密和軟、硬程度軟、硬程度 一、粉土和粗粒土（密實程度）一、粉土和粗粒土（密實程度） 二、粘性土（軟硬程度二、粘性土（軟硬程度稠度）稠度）第二節(jié)第二節(jié) 粘性土的稠度與可塑性粘性土的稠度與可塑性土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)土的物理狀

14、態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標土的物理性質(zhì)指標( (三相間的比例關系三相間的比例關系) )表表示示影響影響力學特性力學特性密實度密實度稠度稠度土的物理狀態(tài)主要指土的松、密和軟、硬程度砂性土： 密實程度：松、密粘性土： 軟硬程度（稠度）：軟、硬1. 1. 無粘性土的密實度無粘性土的密實度 土的密實度土的密實度指單位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)指單位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)土顆粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊土顆粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊密到松散的不同物理狀態(tài)。無粘性土的密實度與其工程密到松散的不同物理狀態(tài)。無粘

15、性土的密實度與其工程性質(zhì)有著密切關系。性質(zhì)有著密切關系。粗粒土的密實狀態(tài)粗粒土的密實狀態(tài)1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)粗粒土的密實狀態(tài)n 密實度密實度：通常指單位體積中固體顆粒含量的多少通常指單位體積中固體顆粒含量的多少簡單方便，但只能用于同一種簡單方便，但只能用于同一種土，不能反映級配的影響土，不能反映級配的影響 物理性質(zhì)指標：孔隙比物理性質(zhì)指標：孔隙比e e（孔隙率（孔隙率n n） 干密度干密度 d dminmaxmaxreeeeD 相對密實度：相對密實度：e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比：最大與最小孔

16、隙比emin = 0.35emin = 0.20相對密實度相對密實度DrminmaxmaxeeeeDr砂土在天然狀砂土在天然狀態(tài)下孔隙比態(tài)下孔隙比砂土在最密實狀砂土在最密實狀態(tài)時的孔隙比態(tài)時的孔隙比砂土在最松散狀態(tài)砂土在最松散狀態(tài)時的孔隙比時的孔隙比當當Dr=0=0時，時， e= =emin，表示土處于最疏松狀態(tài)，表示土處于最疏松狀態(tài); ;當當Dr= =1.0時，時， e= =emax，表示土體處于最密實狀態(tài)，表示土體處于最密實狀態(tài)Dr1/3疏松疏松狀態(tài)狀態(tài)1/3Dr2/3中密中密狀態(tài)狀態(tài)2/3Dr1密實密實狀態(tài)狀態(tài) 相對密度指標主要用于人工填土，對天然砂土層采用原相對密度指標主要用于人工填土

17、，對天然砂土層采用原位標準貫入試驗法測定。位標準貫入試驗法測定。F最大孔隙比最大孔隙比e emaxmax: : 將松散的風干土樣通過長頸漏將松散的風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最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比F最小孔隙比最小孔隙比emin : 將松散的風干土樣裝入金屬容將松散的風干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動和錘擊，直至密度不再器內(nèi)，按規(guī)定方法振動和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比孔隙比理論上的最大與最小孔隙比理論上的

18、最大與最小孔隙比在室內(nèi)的測定有時很困難在室內(nèi)的測定有時很困難1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標粗粒土的最大與最小孔隙比粗粒土的最大與最小孔隙比3）按動力觸探確定無粘性土的密實度按動力觸探確定無粘性土的密實度 天然砂土的密實度，可按原位標準貫入試驗的錘天然砂土的密實度，可按原位標準貫入試驗的錘擊數(shù)擊數(shù)N63.5進行評定。進行評定。密實度密實度按按N評定砂石密實度評定砂石密實度 松散松散稍密稍密中密中密密實密實N1010N1515N30N30 標準貫入試驗（Standard Penetration Test） 標準貫入數(shù) N63.5 錘 重：63.5kg 落

19、 距：760mm 打入深度：300mm2. 2. 粘性土的稠度和可塑性粘性土的稠度和可塑性 1）粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)稠度稠度是指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破是指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力壞的抵抗能力, ,是粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是粘性土最主要的物理狀態(tài)特征 粘性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為粘性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為土的稠度界限土的稠度界限1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土

20、的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標土的物理性質(zhì)指標( (三相間的比例關系三相間的比例關系) )表表示示影響影響力學特性力學特性密實度密實度稠度稠度n 粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度，稠度粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度，稠度是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力。抵抗能力。稠度狀態(tài)與含水量有關稠度狀態(tài)與含水量有關粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標固態(tài)半固態(tài)可塑態(tài)液態(tài)阿特堡界限 (Atterberg lim

21、it)顆 粒水VsVs+VawLwPws縮限塑限液限wVO半固態(tài)固態(tài)可塑態(tài)液態(tài)粘 粒強結合水弱結合水自由水液 態(tài)可塑態(tài)固態(tài)或半固態(tài)稠度狀態(tài)稠度狀態(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) 土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)強結合水強結合水弱結合水弱結合水自由水自由水w含水量含水量稠度界限稠度界限塑限塑限p強結合水膜最大強結合水膜最大液限液限l出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)土顆粒土顆粒強結合水強結合水弱結合水弱結合水土顆粒土顆粒強結合水強結合水土顆粒土顆粒自由水自由水弱結合水弱結合水強結合水強結合水 液限和塑限的測定方法：液限（Liquid Limit）：液

22、塑限聯(lián)合測定儀或碟式儀塑限（Plastic Limit）： 搓條法或液塑限聯(lián)合測定儀1、液限液限L錐式液限儀測定法：錐式液限儀測定法：76g錘經(jīng)錘經(jīng)5s恰好恰好沉入土沉入土10mm所對應的含水量。所對應的含水量。2、塑限、塑限p滾搓法：將天然濕度的土體在毛玻璃滾搓法：將天然濕度的土體在毛玻璃上搓成直徑為上搓成直徑為3mm 土條時，土條恰土條時，土條恰好產(chǎn)生裂縫并開始斷裂時的含水量好產(chǎn)生裂縫并開始斷裂時的含水量。錐式液限儀錐式液限儀碟式液限儀碟式液限儀2）粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值(省去省去%)，即土處在可塑狀態(tài)的

23、，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，大體上表示土的弱結合水含量。含水量變化范圍，大體上表示土的弱結合水含量。說明：說明：塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結合水的能力塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結合水的能力, ,即與即與土中粘粒含量有關。粘粒含量越多土中粘粒含量有關。粘粒含量越多, ,塑性指數(shù)就越高。塑性指數(shù)就越高。IP17 IP17 粘土；粘土； 1717IP10IP10粉質(zhì)粘土；粉質(zhì)粘土； IPIP1010粉土或砂類土粉土或砂類土PLpIn 定義：定義： 反映吸附結合水的反映吸附結合水的能力能力，即粘性大小，即粘性大小 大致反映粘土顆粒含量大致反映粘土顆粒含量 常作為細粒土工程分類的依據(jù)常作

24、為細粒土工程分類的依據(jù)pLpLwwwwI 液性指數(shù)：液性指數(shù)：wpwwl IL 0 堅硬堅硬(半固態(tài)半固態(tài)) 0IL 0.25硬塑硬塑0.25 IL 0.75可塑可塑 0.75 1流塑流塑土的稠度狀態(tài)土的稠度狀態(tài)液性指數(shù)液性指數(shù) 不同的粘土，不同的粘土，wp、wl 大小不同。對于不同的粘土，含大小不同。對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同。水量相同，稠度可能不同。1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標說明：說明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對關液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對關系。當系。當IL0時時, ,P, ,土處于堅硬狀

25、態(tài)土處于堅硬狀態(tài); ;當當IL1時時, ,L, ,土處土處于流動狀態(tài)。根據(jù)于流動狀態(tài)。根據(jù)IL值可以直接判定土的軟硬狀態(tài)。值可以直接判定土的軟硬狀態(tài)。 例題：從某地基取原狀土樣，測得土的液限例題：從某地基取原狀土樣，測得土的液限wL=47%，塑限塑限wp=18%，天然含水量，天然含水量w=40%，問地基土是什么問地基土是什么土，處于什么狀態(tài)？土，處于什么狀態(tài)？解：解： 1.求塑性指數(shù)：求塑性指數(shù)：2.求液性指數(shù)：求液性指數(shù)：3.Ip 17，該地基土為粘土；，該地基土為粘土；4.查表查表3-4， 1.0IL0.75，得土處于軟塑狀態(tài)。，得土處于軟塑狀態(tài)。759. 018471840pLpLwww

26、wI291847pLpwwIpLpLwwwwI F 粗粒土的密實狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)指標: : 相對密度相對密度D Dr r F 細粒土的稠度狀態(tài)指標細粒土的稠度狀態(tài)指標: : 液性指數(shù)液性指數(shù)I IL L 定義定義 判別標準判別標準 界限含水量界限含水量 w wP P、w wL L 土中水形態(tài)土中水形態(tài) 塑性指數(shù)塑性指數(shù) I Ip p 吸附結合水的能力吸附結合水的能力minmaxmaxreeeeD 定義定義 判別標準判別標準小小 結結1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標第三節(jié)第三節(jié) 土的透水性土的透水性一、土的滲透性一、土的滲透性n土中孔隙一般是連通

27、的，當飽和土中的兩點存土中孔隙一般是連通的，當飽和土中的兩點存在能量差時，水就在土的孔隙中從能量高的點向在能量差時，水就在土的孔隙中從能量高的點向能量低的點流動。能量低的點流動。n水在土體孔隙中流動的現(xiàn)象稱為水在土體孔隙中流動的現(xiàn)象稱為滲流滲流n土具有被水等液體透過的性質(zhì)稱為土的土具有被水等液體透過的性質(zhì)稱為土的滲透性滲透性土的滲透符合土的滲透符合Darcy定律（定律（1856） 在層流狀態(tài)下，土中水的滲流速度與能量損在層流狀態(tài)下，土中水的滲流速度與能量損失之間服從線性滲流規(guī)律。即滲流十分緩慢，失之間服從線性滲流規(guī)律。即滲流十分緩慢，相鄰兩個水分子運動的軌跡相互平行而不混相鄰兩個水分子運動的軌

28、跡相互平行而不混摻。摻。 上述理論即為達西定律：滲出水量上述理論即為達西定律：滲出水量Q與圓筒與圓筒過水斷面積過水斷面積A和水力梯度和水力梯度I成正比，且與土的成正比，且與土的透水性質(zhì)有關。透水性質(zhì)有關。cm L H i cm/s k cm A cm Q cm/s v1)-(2 23滲流途徑水頭差水頭損失水力梯度水力坡降滲透系數(shù)過水斷面滲出水量斷面平均滲透速度式中或LHkkiAQvkAiQ V不是孔隙中水的實際流速，因公式推導中采用不是孔隙中水的實際流速，因公式推導中采用的是土樣的整個面積，包括了土粒骨架所占的部的是土樣的整個面積，包括了土粒骨架所占的部分面積在內(nèi)，因土粒本身是不透水的，故真實

29、面分面積在內(nèi)，因土粒本身是不透水的，故真實面積積Av小于小于A，從而實際平均流速，從而實際平均流速Vs大于大于V，通過水，通過水流連續(xù)原理建立：流連續(xù)原理建立： 孔隙孔隙率率n， VsAvvAQnAAVnvnAvAvs/ 滲透系數(shù)滲透系數(shù)是反映土的透水性能的比例系數(shù)，是反映土的透水性能的比例系數(shù)，是水力梯度為是水力梯度為1時的滲透速度，其量綱和時的滲透速度，其量綱和滲透速度相同。物理含義即為單位面積單滲透速度相同。物理含義即為單位面積單位水力梯度單位時間內(nèi)透過的水量。位水力梯度單位時間內(nèi)透過的水量。二、土的滲透性影響因素二、土的滲透性影響因素 1.1.顆粒級配顆粒級配。影響性最大。土粒越細或粗

30、大顆粒間含影響性最大。土粒越細或粗大顆粒間含有細顆粒越多，土的滲透性越弱，反之越強。有細顆粒越多，土的滲透性越弱，反之越強。 2.2.礦物成份礦物成份。粘土礦物的成分不同，形成結合水膜的。粘土礦物的成分不同，形成結合水膜的厚度不同，故不同粘土礦物組成的土，其透水性也不厚度不同，故不同粘土礦物組成的土，其透水性也不同，通常隨土中親水性強的粘土礦物增多，滲透性降同，通常隨土中親水性強的粘土礦物增多，滲透性降低。（思考：蒙脫石，高嶺石，伊利石滲透性能的大低。（思考：蒙脫石，高嶺石，伊利石滲透性能的大小）?。?3.3.土的密度土的密度。對同一種土而言，土越密實，孔隙越小，。對同一種土而言，土越密實，孔

31、隙越小，滲透性也就降低。故土的滲透性隨土的密實程度的增滲透性也就降低。故土的滲透性隨土的密實程度的增大而減小。大而減小。 4.4.土的結構構造土的結構構造。 5.5.水溶液成份和濃度水溶液成份和濃度。粘性土的滲透性隨溶液中陽離。粘性土的滲透性隨溶液中陽離子價數(shù)和水溶液濃度的增大而增大。子價數(shù)和水溶液濃度的增大而增大。1.1.分類的目的分類的目的 土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)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(jīng)驗同土類間作有價值

32、的比較、評價、積累以及學術與經(jīng)驗的交流的交流2.2.分類原則：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(zhì)，又要分類要簡明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要測定方法簡單，使用方便測定方法簡單，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工程用土的不同特性第四節(jié) 土的工程分類土的組成土的組成土的狀態(tài)土的狀態(tài)土的結構土的結構建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范- GB50007-2002- GB50007-2002分類法分類法 水利部水利部SL237-1999SL237-1999分類法分類法1.5

33、 1.5 土的工程分類土的工程分類土的工程分類土的工程分類F 目的：目的： 便于調(diào)查研究；便于調(diào)查研究； 便于分析評價；便于分析評價； 便于交流便于交流 ( (基于共同的概念基于共同的概念) )F 依據(jù)：最能反映土的物理力學性質(zhì)的指標依據(jù)：最能反映土的物理力學性質(zhì)的指標F 要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性，要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性， 綱目分明，簡單易記，便于運用綱目分明，簡單易記，便于運用 巖 土 巖 石碎 石 土 粉 土特 殊 土 砂 土強度、節(jié)理級配、形狀 粘性土 塑性指數(shù)或塑性圖3.3.分類體系與方法分類體系與方法 分類體系：分類體系：1.建筑工程系統(tǒng)分類體系建筑工程系統(tǒng)分類體系2.

34、公路路基土分類體系公路路基土分類體系公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范、 建筑地基基礎建筑地基基礎設計規(guī)范設計規(guī)范(GB50007-2002)側(cè)重把土作為建筑地基和側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境進行分類環(huán)境進行分類公路路基設計規(guī)范公路路基設計規(guī)范（JTG D302004)側(cè)重把土作為側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土進行分類建筑材料，用于路堤、土壩和填土進行分類分類方法分類方法：1.建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范(GB500072002) 根據(jù)土粒大小、粒組的土粒含量或土的塑性指數(shù)把根據(jù)土粒大小、粒組的土粒含量或土的塑性指數(shù)把地基土（巖）分為巖石、碎石土、砂土、

35、粉土和粘性土地基土（巖）分為巖石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大類五大類a.巖石的分類巖石的分類 顆粒間牢固粘結顆粒間牢固粘結, ,呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖石，堅硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強度石，堅硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強度frk分類分類 堅硬程度類別堅硬程度類別飽和單軸抗壓飽和單軸抗壓強度強度frk(Mpa)堅硬巖堅硬巖較硬巖較硬巖較軟巖較軟巖軟巖軟巖極軟巖極軟巖30frk60frk6015frk305frk15frk5土的名稱土的名稱漂石漂石塊石塊石卵石卵石碎石碎石圓礫圓礫角礫角礫顆粒形狀顆粒形狀圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角

36、形為主圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主顆粒級配顆粒級配粒徑大于粒徑大于200mm的顆的顆粒含量超過全重粒含量超過全重50粒徑大于粒徑大于20mm的顆粒的顆粒含量超過全重含量超過全重50粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒的顆粒含量超過全重含量超過全重50注：注：定名時應根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定定名時應根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定碎石土的分類碎石土的分類b.碎石土的分類碎石土的分類巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土碎石土碎石土建筑地基基礎規(guī)范建筑地基基礎規(guī)范GB50007-2002G

37、B50007-2002土的名稱土的名稱礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細砂細砂粉砂粉砂顆粒級配顆粒級配粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒含量占全重的顆粒含量占全重2550注：注：定名時應根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定定名時應根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定粒徑大于粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過全重的顆粒含量超過全重50粒徑大于粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過全重的顆粒含量超過全重50粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重的顆粒含量超過全重85粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重的顆粒含量超過全重50砂土的分類砂土的分類c.砂土的分類砂土的分類 粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒

38、含量不超過全重的顆粒含量不超過全重50%的土，且粒的土，且粒徑大于徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重的顆粒含量超過全重50%的土稱為砂土的土稱為砂土 巖石巖石碎石土碎石土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土砂土砂土建筑地基基礎規(guī)范建筑地基基礎規(guī)范GB50007-2002GB50007-2002根據(jù)堆積時代分 根據(jù)塑性指數(shù)Ip分 按工程特性分 根據(jù)有機質(zhì)含量分類 1）老堆積土：第四紀更新世Q3及其以前 2）一般堆積土：全新世堆積 3）新近堆積土：全新世以后IP17 粘土； 17IP10粉質(zhì)粘土； IP10粉土或砂類土濕陷性土 、紅粘土 、軟土（包括淤泥和淤泥質(zhì)土）、 多年冰土、膨脹土、鹽滯土

39、 、混合土 、填土污染土等無機土 ：Q5% 有機質(zhì)土 ：5%Q10% 泥炭質(zhì)土 ：10Q60 泥炭 ：Q60 d.粘性土的分類粘性土的分類2.土的分類標準土的分類標準(GBJ14590)-水利部的土質(zhì)分類 根據(jù)各粒組的相對含量把土分為巨粒土、含巨粒土、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的分類 巨粒土和含巨粒土按土中粒徑大于巨粒土和含巨粒土按土中粒徑大于60mm的巨粒含量的巨粒含量區(qū)分。若土中巨粒含量多于區(qū)分。若土中巨粒含量多于50%, ,屬于巨粒土；若土中巨屬于巨粒土；若土中巨粒含量在粒含量在15%5

40、0%之間，屬于含巨粒土之間，屬于含巨粒土b.粗粒土的分類粗粒土的分類 巨粒含量少于巨粒含量少于15%，剔除巨粒后，若土中粒徑大于，剔除巨粒后，若土中粒徑大于0.075mm的粗粒含量多于余土的的粗粒含量多于余土的50%，屬于粗粒土。，屬于粗粒土。 c.細粒土的分類細粒土的分類 土中粒徑小于土中粒徑小于0.075mm的細粒含量多于或等于的細粒含量多于或等于50%，且粗粒含量少于且粗粒含量少于25%的土屬于細粒土。的土屬于細粒土。細粒土按塑性圖進行細分。細粒土按塑性圖進行細分。粗粒土分為礫類土和砂類土兩類粗粒土分為礫類土和砂類土兩類礫粒組質(zhì)量多余總質(zhì)量的礫粒組質(zhì)量多余總質(zhì)量的50%50%的土為礫類土

41、，的土為礫類土，礫粒組質(zhì)量少于或等于余總質(zhì)量的礫粒組質(zhì)量少于或等于余總質(zhì)量的50%50%的土為砂類土。的土為砂類土。塑性圖及其應用 （一）一般細粒土的塑性圖（一）一般細粒土的塑性圖 細粒土應根據(jù)塑性圖分類。塑性圖的橫坐標為土的細粒土應根據(jù)塑性圖分類。塑性圖的橫坐標為土的液限（液限（L），縱坐標為塑性指數(shù)（），縱坐標為塑性指數(shù)（Ip）。國家標準）。國家標準土的分類標準土的分類標準（GBJ145-90）規(guī)定的一般細粒土）規(guī)定的一般細粒土的塑性圖有兩種，根據(jù)所采用的液限標準進行選用，的塑性圖有兩種，根據(jù)所采用的液限標準進行選用，基本上是等效的?；旧鲜堑刃У?。 1當取質(zhì)量為當取質(zhì)量為76g、錐角為、

42、錐角為30的液限儀，錐尖入土深度的液限儀，錐尖入土深度為為17mm對應的含水量為液限時，應按圖二所示塑性圖分對應的含水量為液限時，應按圖二所示塑性圖分類。土的定名詳見表類。土的定名詳見表524-10。 2當取質(zhì)量為當取質(zhì)量為76g、錐角為、錐角為30的液限儀，錐尖入土深度的液限儀，錐尖入土深度為為10mm對應的含水量為液限時，應按圖三所示塑性圖分對應的含水量為液限時，應按圖三所示塑性圖分類。土的定名詳見表類。土的定名詳見表524-11。三、國標三、國標土的工程分類標準土的工程分類標準（GBJ145-90）規(guī)定的土的野外鑒別方法規(guī)定的土的野外鑒別方法例題例題 下圖為某種土的粒徑級配累積曲線。其中

43、粒徑小下圖為某種土的粒徑級配累積曲線。其中粒徑小于于0.075mm的細粒土，經(jīng)測定的細粒土，經(jīng)測定wL=38%，wp=23%。試按試按巖土工程勘察規(guī)范分類法定出土的名稱。巖土工程勘察規(guī)范分類法定出土的名稱。土的名稱土的名稱漂石漂石塊石塊石卵石卵石碎石碎石圓礫圓礫角礫角礫顆粒形狀顆粒形狀圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主顆粒級配顆粒級配粒徑大于粒徑大于200mm的顆的顆粒含量超過全重粒含量超過全重50粒徑大于粒徑大于20mm的顆粒的顆粒含量超過全重含量超過全重50粒徑大于粒徑

44、大于2mm的顆粒的顆粒含量超過全重含量超過全重50注：注：定名時應根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定定名時應根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定碎石土的分類碎石土的分類土的名稱土的名稱顆粒級配顆粒級配砂砂類類土土礫砂礫砂粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒占總質(zhì)量的的顆粒占總質(zhì)量的2550%粗砂粗砂粒徑大于粒徑大于0.5mm的顆粒超過總質(zhì)量的顆粒超過總質(zhì)量50%中砂中砂粒徑大于粒徑大于0.25mm的顆粒超過總質(zhì)量的顆粒超過總質(zhì)量50%細砂細砂粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒超過總質(zhì)量的顆粒超過總質(zhì)量85%粉砂粉砂粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒超過總質(zhì)量的顆粒超過總質(zhì)量50%砂類土的分類砂類土的分類 分析：分析： 1 1、d2mmd2mm的顆粒重量的顆粒重量 0.5mm d0.5mm的顆粒重量的顆粒重量50%50% 按前述內(nèi)容，定名為粗砂按前述內(nèi)容，定名為粗砂 2 2、d0.075mmd10Ip=38-23=1510 應進一步定名為含粘性土粗砂應進一步定名為含粘性土粗砂例題分析例題分析n【例】下圖為某三種土下圖為某三種土A、B、C的顆粒級配曲線的顆粒級配曲線, ,試按試按地基規(guī)范地基規(guī)范分類法確定三種土