第一章2修改后2012-02-6

土的物理性質與工程分類第一章1粘性土（細粒土）無粘性土（砂性土）（粗粒土）土的特點土的力學特性與土有關的工程問題土的生成土的三相組成……………2§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物性指標§1.4土的物理狀態(tài)§1.5土的結構§1.6土的工程分類§1土的物性與分類3土的三個組成相的體積和質量上的比例關系§1.3土的物理性質指標松密程度干濕程度輕重程度特點:指標概念簡單，數(shù)量很多要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法§1土的物性與分類41.

三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積§1土的物性與分類三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念§1.3土的物理性質指標5三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積已知關系五個:共有九個參數(shù):

VVvVsVaVw

/msmwmam三相草圖法物性指標是比例關系:實驗室測定其它指標是一種簡單而實用的方法§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標62.室內(nèi)測定的三個物理性質指標WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的重度γ=ρg工程上更常用,用于計算土的自重應力單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:單位體積土的質量有時也稱土的天然密度表達式:相關指標:§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標7WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質量單位:無量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70—2.75砂土2.654?C時純蒸餾水的密度=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土粒的密度與4?C時純蒸餾水的密度的比值表達式:§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標8WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積土的含水量定義:土中水的質量與土粒質量之比,

用百分數(shù)表示注意:

其實是含水比,可達到或超過100％表達式:§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標9表示土中孔隙含量的指標孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性質指標關系:在某種程度上反映土的松密定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無量綱表達式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分數(shù)表示表達式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標10表示土中含水程度的指標含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積表達式:定義: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Sr=0:干土Sr=1:飽和土§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標11表示土的密度和重度的指標天然密度干密度飽和密度天然重度浮重度浮密度有效重度飽和重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:

土被完全烘干時的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質量表達式:干重度§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標12各種密度容重之間的大小關系：天然密度干密度飽和密度天然重度干重度浮重度飽和重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標13常用的物理性質指標間的換算關系要點從物理意義上理解指標間的關系不鼓勵死記硬背必要時利用三相草圖推導§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標14小結物理性質指標土的三個組成相的體積和質量上的比例關系松密程度干濕程度輕重程度特點:指標概念簡單，數(shù)量很多要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法室內(nèi)測定的三個物理性質指標土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念其它常用的物理性質指標表示土中孔隙含量的指標表示土中含水程度的指標表示土的密度和重度的指標三相草圖可用于確定物性指標之間的關系三相草圖法是求取物理性質指標的簡單而有效的方法§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質指標15土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度力學特性影響§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類16emax與emin：最大與最小孔隙比1.粗粒土的密實狀態(tài)密實度如何衡量?單位體積中固體顆粒含量的多少或孔隙含量的多少優(yōu)點：簡單方便缺點：不能反映級配的影響只能用于同一種土對策相對密度干重度d或孔隙比e或孔隙率nemin

=0.35emin

=0.20§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類17判別標準：

最密狀態(tài)Dr

=1,最松狀態(tài)Dr

=0疏松狀態(tài),Dr≤1/3,中密狀態(tài)1/3<Dr≤2/3,密實狀態(tài)Dr>2/3,相對密度§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類注意：室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難18標準貫入試驗錘擊數(shù)N≤1010<N≤1515<N≤30N>30密實度松散稍密中密密實重型圓錐動力觸探試驗錘擊數(shù)N63.5

N63.5≤55<N63.5≤1010<N63.5≤20N63.5>20密實度松散稍密中密密實砂土密實程度的評價（標準貫入試驗錘擊數(shù)N）碎石土土密實程度的評價（圓錐動力觸探試驗錘擊數(shù)N63.5

）§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類192.粘性土的軟硬狀態(tài)---也稱稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)與含水量有關粘性土含水量較硬變軟流動§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類20塑限wp液限wl稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài)

流態(tài)

強結合水膜最大出現(xiàn)自由水強結合水弱結合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w土顆粒強結合水弱結合水土顆粒強結合水土顆粒自由水弱結合水強結合水吸附弱結合水的能力塑性指數(shù)§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類21相對稠度問題：僅適用于重塑土即使含水量相同，稠度可能不同液性指數(shù)對不同的粘土，wp、wl

大小不同定義：wpwwlIL<0IL=0–1IL>1堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑軟塑對同一種粘土，含水量可反映其稠度問題：§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類22粗粒土的密實狀態(tài)指標:

相對密度Dr

小結粘性土的稠度狀態(tài)指標:

液性指數(shù)IL引入定義判別標準稠度界限稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)塑性指數(shù)液性指數(shù)引入定義判別標準標準貫入試驗錘擊數(shù)（評價砂土密實度）重型圓錐動力觸探

試驗錘擊數(shù)（評價碎石土）§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類23目的：依據(jù)：建筑地基基礎設計規(guī)范-GB50007-2002分類法§1.5土的工程分類是將工程性質相近的土歸為一類便于研究、交流及應用能反映土的物理力學性質－土的組成土的狀態(tài)土的結構§1土的物性與分類24建筑地基基礎設計規(guī)范-GB50007-2002分類法土巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土§1.5土的工程分類§1土的物性與分類25建筑規(guī)范分類法碎石土土的名稱顆粒形狀粒組含量漂石塊石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于200mm的顆粒超過全質量50%卵石碎石圓形及亞圓形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主圓礫角礫粒徑大于20mm的顆粒超過全質量50%(干棗)粒徑大于2mm的顆粒超過全質量50%(綠豆)§1.5土的工程分類§1土的物性與分類巖石沉積巖、巖漿巖、變質巖軟硬程度風化程度完整程度26砂土土的名稱粒組含量粒徑大于2mm的顆粒占全質量25-50%(綠豆)礫砂粗砂中砂細砂粉砂粒徑大于0.5mm的顆粒超過全質量50%米粒粒徑大于0.25mm的顆粒超過全質量50%砂糖粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質量85%(粗玉米面)粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質量50%細砂糖建筑規(guī)范分類法§1.5土的工程分類§1土的物性與分類分類應根據(jù)粒組含量由大到小最先符合者確定27粉土粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全質量50%而塑性指數(shù)Ip≤10的土塑性指數(shù)Ip>10的土粘性土10<Ip≤17的土Ip>17的土粘土粉質粘土建筑規(guī)范分類法§1.5土的工程分類§1土的物性與分類人工填土素填土、壓實填土、雜填土、充填土28地基土的野外鑒別鉆探現(xiàn)場的鑒定要求快速，以目測、手觸方法為主。對碎石土和砂土的鑒別方法是利用日常熟悉的食品，如綠豆、小米、砂糖、玉米面的顆粒作為標準，進行對比鑒別。對粘性土與粉土是根據(jù)手搓滑膩感或砂粒感等感覺進行鑒別區(qū)分的.

§1.5土的工程分類§1土的物性與分類29巖性鑒別特征粘土粉質粘土粉土用手捻摸的感覺捻摸濕土有滑膩感覺，當水分較大時，極易粘手，感覺不到有顆粒的存在仔細捻摸感覺到有少量的細顆粒，稍有滑膩，有粘滯感感覺有細顆粒存在或感覺粗糙，有輕微粘滯感或無粘滯感§1.5土的工程分類§1土的物性與分類30土顆?；蛄F的空間排列和相互聯(lián)結§1.6土的結構土粒間的作用力粘性土的結構性指標力學特性土的結構影響粗粒土的結構細粒土的結構重塑土的強度原狀土的強度<§1土的物性與分類31一.土粒間的作用力

重力毛細力膠結力顆粒表面力

—土顆粒的自重形成的方向向下的力—砂性土—土中毛細作用形成的力—粉、細砂—土粒間的膠體物質形成的作用力—粘性土—粘性土—庫侖力：—范德華力：顆粒表面的靜電引力或斥力顆粒接觸點處的分子間引力§1.6土的結構§1土的物性與分類32二.粗粒土的結構粒間作用力礦物成分單粒結構示意圖重力，毛細力原生礦物§1.6土的結構§1土的物性與分類33三.細粒土的結構蜂窩結構以粉粒(

0.075-0.005mm)為主的土所具有的結構形式（較細的顆粒在水中因自重作用而下沉時，碰到其他正下沉的或已下沉穩(wěn)定的顆粒，由于粒間引力大于土粒重力，后沉土粒就不再下沉停留在最初的接觸點上，逐漸形成鏈環(huán)狀單元，很多這樣的鏈環(huán)連接起來，便形成孔隙較大的蜂窩狀結構）§1.6土的結構§1土的物性與分類34絮狀結構以粘粒（粒徑小于0.005mm）為主的土所具有的結構形式§1.6土的結構§1土的物性與分類（細微的顆粒大都呈針狀或片狀），質量極輕，在水中處于懸浮狀態(tài)。當懸液介質發(fā)生變化時，土粒表面的弱結合水厚度變薄，粘粒相互接近，凝聚成絮狀物下沉，從而形成孔隙較大的絮狀結構。粘土顆粒表面帶負電荷，邊角帶正電荷，土粒在海