復(fù)習(xí)-土的工程性質(zhì)

土質(zhì)學(xué)第一章土的物質(zhì)組成1.1土的粒度成分1.2土的礦物成分1.3土的化學(xué)成分1.4土中的水1.5土中的氣體固相液相氣相1.1.1粒組及其劃分粒度(粒徑)的定義?土粒平均直徑的大小.界限粒徑d(mm)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)0.075粗粒細(xì)粒巨粒60粒組(粒級)的定義:粒徑大小相近,工程地質(zhì)性質(zhì)相近.各粒組土的工程性質(zhì)1.漂石,卵石,礫粒2.砂粒3.粉粒4.粘粒透水性顆粒之間的連接可塑性脹縮性壓縮性強度土的粒度成分(顆粒級配)?1.1.2粒度成分的測定方法及結(jié)果分析土中各種大小土粒的相對含量。用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示。分析方法：表達方式:適用于粗粒土適用于細(xì)粒土列表法累積曲線三角圖法篩分法：孔徑大小不同的篩子水分法：常采用比重計法1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)累積曲線d60d50d10d30斜率:某粒徑范圍內(nèi)顆

粒的含量陡-相應(yīng)粒組含量多緩-相應(yīng)粒組含量少

平臺-相應(yīng)粒組缺乏d50:平均粒徑d60:控制粒徑d10

:有效粒徑d30斜率的意義?從圖中查找特殊粒徑土的不均勻程度：用不均勻系數(shù)：掌握兩個計算式:連續(xù)程度:用曲率系數(shù)

Cu=d60/d10

表示，Cu

5，稱為不均勻土，反之稱為均勻土

Cc=d302/(d60×d10

)

度量,Cc=1~3為連續(xù)級配,>3或<1為不連續(xù)級配1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)累積曲線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545曲率系數(shù)舉例是否均勻?是否連續(xù)級配?1.1.3土按粒度成分的分類第6章固體成分原生礦物-石英、長石、云母等次生礦物礦物質(zhì)有機質(zhì)可溶鹽不可溶(游離氧化物,粘土礦物)1.2土的礦物成分1.2.2土的礦物成分與粒組的關(guān)系P.16第3段粘土礦物是一種復(fù)合的鋁-硅鹽晶體，顆粒呈片狀，是由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組疊而成，可分成高嶺石、伊利石和蒙特石三種類型。

高嶺石蒙特石伊利石主要特征：顆粒較粗，不容易吸水膨脹和失水收縮，或者說親水能力差。主要特征：顆粒細(xì)微，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮的特性，或者說親水能力強。主要特征：連結(jié)強度弱于高嶺石而高于蒙特石，其特征也介于兩者之間。1.2.3粘土礦物1.2.4土的礦物成分研究方法了解1.3土的化學(xué)成分河砂海砂1.4土中的水礦物中的結(jié)合水:礦物內(nèi)部的水土粒表面結(jié)合水:吸附在土顆粒表面非結(jié)合水(自由水)電場引力作用范圍之外的水固態(tài)水由自由水凍成，凍脹融沉氣態(tài)氣存在孔隙空氣中總共幾類?1.4土中的水1.4.1礦物中的結(jié)合水結(jié)構(gòu)水粘土礦物OH-蒙脫石：2Al2[Si4O10](OH)2nH2O，土狀或顯微鱗片狀集合體；白色或灰白色因含雜質(zhì)染有黃、淺玫瑰紅、藍或綠色；土狀者光澤暗淡；硬度1~2；相對密度2~3；具可塑性，遇水劇烈膨脹。結(jié)晶水沸石水石膏,蘇打方沸石-強結(jié)合水：排列致密，密度>1g/cm3

冰點處于零下幾十度完全不能移動，具有固體的特性溫度略高于100°C時可蒸發(fā)-弱結(jié)合水：受電場引力作用，為粘滯水膜外力作用下可以移動不因重力而流動，有粘滯性粘土顆粒-----------------++++引力d水分子陽離子強結(jié)合水弱結(jié)合水自由水土中水–結(jié)合水結(jié)合水：受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動的水結(jié)合水特點?毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承受表面張力和重力的作用重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流動土中水–自由水非結(jié)合水(自由水)：不受顆粒電場引力作用的孔隙水,主要受重力控制毛細(xì)水重力水1.4.4固態(tài)水凍土是指0攝氏度以下，并含有冰的各種巖石和土壤。地球上多年凍土/季節(jié)凍土和短時凍土區(qū)的面積約占陸地面積的50%，其中，多年凍土面積占陸地面積的25%。1.4.5氣態(tài)水1.5土中的氣體游離氣體：與大氣連通連通的氣體

對土的性質(zhì)影響不大封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體

其體積與壓力有關(guān)。會增加土的彈性；阻塞滲流通道，降低滲透性吸附于土顆粒表面的氣體幾類?3.1概述土的結(jié)構(gòu)是指組成土的基本單元體（單粒）和結(jié)構(gòu)單元體(集粒)的大小、形狀、表面特征、定量比例關(guān)系、各結(jié)構(gòu)單元體在空間的排列狀況及其結(jié)構(gòu)連結(jié)特征和孔隙特征的總稱。

顆粒大小(粒度分析)

顆粒的連接

顆粒的排列

顆粒組成形狀第3章土的結(jié)構(gòu)和土體結(jié)構(gòu)土的構(gòu)造系指土體形成時期伴隨形成的相的特征，以及后期改造過程中產(chǎn)生的節(jié)理、裂隙等不連續(xù)面在土塊內(nèi)的排列、組合特征。如層理、節(jié)理、裂隙等，它影響著土體的穩(wěn)定、沉降、滲流等工程地質(zhì)特性。3.1土的結(jié)構(gòu)連結(jié)組成土的顆粒之間的連結(jié)、組合關(guān)系通常稱為結(jié)構(gòu)連結(jié)，簡稱連結(jié)。一、按連結(jié)物質(zhì)性質(zhì)的分類(5種)毛細(xì)水連結(jié)結(jié)合水連結(jié)冰連結(jié)無連結(jié)膠結(jié)連結(jié)二、按連結(jié)力的性質(zhì)分類(6種)離子—靜電連結(jié)化學(xué)連結(jié)毛細(xì)力連結(jié)分子連結(jié)磁性連結(jié)靜電連結(jié)3.2土的排列方式與孔隙類型排列是指土的結(jié)構(gòu)單元體(單粒和集粒)的排列方式，即指土顆粒間排列組合關(guān)系。通俗地說，就是指土顆粒排列的松緊程度。土的排列方式直接影響到土中孔隙大小和孔隙類型、數(shù)量的多少，因而影響土的水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。礫粒、砂粒、粉粒，由于其顆粒較粗大，比表面積小，土粒自重遠遠大于顆粒間的分子引力，所以粒間幾乎沒有連結(jié)，或者具有微弱的連結(jié)，形成單粒結(jié)構(gòu)。因而常稱粗粒土為“無凝聚性土”或“無粘性土”。粗粒土的排列有松散的和緊密的兩種。一、粗粒土的排列方式與孔隙類型

二、細(xì)粒土的排列方式通常認(rèn)為，片狀粘土礦物是以單個薄片形式存在于土中，片狀礦物的晶面上往往帶負(fù)電荷，而其邊緣表面有時帶正電荷，有時帶負(fù)電荷，分子吸引及靜電引力使這些顆粒相互接觸。按單個片狀結(jié)構(gòu)單元體(粘土礦物)相互間的接觸方式可分為邊面與邊面、邊面與晶面、晶面與晶面三種類型。細(xì)粒土的排列，可以根據(jù)孔隙比的大小來判斷其排列的緊密程度。通常我們按照孔隙比的大小將土的結(jié)構(gòu)單元體的排列分為：

孔隙比大于1.0的土稱為“松散排列的土”；孔隙比小于0.7的土稱為“緊密排列的土”；孔隙比為1.0~0.7的土稱為“中密排列的土”。一般情況下，呈緊密排列的土中結(jié)構(gòu)單元體基本上以鑲嵌接觸方式為主，而呈松散排列的土中結(jié)構(gòu)單元體基本上以架空的接觸或凝聚型的接觸方式為主要類型。土中的孔隙大體上可以分為以下四種孔隙：溶蝕孔隙粒間孔隙粒內(nèi)孔隙大孔隙3.3土的結(jié)構(gòu)類型及研究方法一、粗粒土的微觀結(jié)構(gòu)類型分為松散結(jié)構(gòu)和緊密結(jié)構(gòu)。松散砂土，由于其孔隙較大，土粒位置不固定，在較大壓力，特別是動荷作用下變形時，顆?；瑒踊驖L動到緊密狀態(tài)，孔隙比隨之減小；而緊密砂土在外力作用下孔隙比增大。這種結(jié)構(gòu)的變化影響到土層或土坡的穩(wěn)定性。二、細(xì)粒土的微觀結(jié)構(gòu)類型(至少掌握5種)

關(guān)于土的微觀類型，在不同的研究時代，人們曾提出了很多的意見和想法。目前，根據(jù)不同成因、不同物質(zhì)組成和不同的形態(tài)特征提出了以下結(jié)構(gòu)類型:骨架狀結(jié)構(gòu)、絮凝狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)、海綿狀結(jié)構(gòu)、疊片狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)狀結(jié)構(gòu)凝塊狀結(jié)構(gòu)、團聚狀結(jié)構(gòu)、磁疇狀結(jié)構(gòu)粗粒土-雙目放大鏡或顯微鏡細(xì)粒土-顯微鏡、x射線能諧和波譜分析、壓汞法、電子顯微鏡三、研究土結(jié)構(gòu)特征的方法簡介了解3.4

土體結(jié)構(gòu)土體結(jié)構(gòu)土體原生結(jié)構(gòu)土體次生結(jié)構(gòu)流水形成的層理風(fēng)積形成的均質(zhì)結(jié)構(gòu)殘積、洪積、冰積等形成的無序狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)碎裂狀結(jié)構(gòu)團粒狀結(jié)構(gòu)柱狀結(jié)構(gòu)割裂狀結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)教材P.52-53第四章土的物理性質(zhì)4.1土的基本物理性質(zhì)土的基本物理性質(zhì)包括土的密度、土的含水性、土的孔隙性，它們反映了土的三相物質(zhì)的比例關(guān)系，土的松密和干濕程度。土的物理性質(zhì)與土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，主要取決于土粒、水和氣體三相基本組成在質(zhì)量與體積方面的相互比例關(guān)系?？諝馊嗖輬D水Water固體Solidma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積一、土粒密度土粒密度是指土顆粒質(zhì)量ms與其體積Vs之比，即土粒單位體積的質(zhì)量：空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積土粒密度只與組成土粒的礦物密度有關(guān)土粒密度與哪些因素有關(guān)?與土的孔隙率有關(guān)?定義：土粒的密度與4?C時

純蒸餾水密度的比值表達式：單位:無量綱一般范圍：粘性土2.70~2.75，砂土2.65

土的比重Gs=1.0g/cm3土的比重在數(shù)值上等于土粒的密度如何得到土粒密度?實驗比重瓶法二、土的密度土的密度是指土的總質(zhì)量M與總體積V之比，即土單位體積的質(zhì)量(亦稱質(zhì)量密度，單位為g/cm3)。土總質(zhì)量包括土粒質(zhì)量Ms和水質(zhì)量Mw，空氣質(zhì)量Ma忽略不計，總體積包括土粒體積Vs和土粒間空隙體積Vv。

按土孔隙中充水程度和土所處的位置不同,將土的密度又分為天然密度、干密度和飽和密度。

定義：土單位體積的質(zhì)量表達式：單位:kg/m3

或g/cm3土的天然密度

相關(guān)指標(biāo):土的重度(容重)=g單位:kN/m3

工程上更常用,用于計算土的

自重應(yīng)力地基沉降天然狀態(tài)下環(huán)刀法,蠟封法如何得到土的天然密度?

2．干密度

土孔隙中沒有水時干土的密度稱干密度，即固體顆粒的質(zhì)量與土總體積之比，用下式表示：

干密度是土密度的最小值，它取決于單位體積的土中固體顆粒多少及組成土粒的礦物密度，其值的大小反映了土粒排列的密實程度。

若土愈密實，土粒愈多，孔隙體積就愈小，則干密度愈大；反之，土愈琉松，土粒愈少，孔隙體積愈大，則干密度愈小。故干密度也反映了土的孔隙性。因此，可用來計算孔隙性指標(biāo)。對填土工程(如堤、壩、路基)常用干密度作為填土壓密程度的質(zhì)量要求指標(biāo)。

土的干密度，可用土的天然密度及含水率計算得到，稱計算指標(biāo)，其一般值在1.4—1.7g/cm3。如何得到土的干密度?

3．飽和密度土的孔隙完全充滿水時的密度稱飽和密度，亦即土孔隙中全部充滿水時的單位土體積質(zhì)量，用下式表示：飽和密度是上密度的最大值，一般值在1.80—2.30g/cm3?？赏ㄟ^干密度、孔隙率等指標(biāo)計算求得。如何得到土的飽和密度?地下水位以下的土，受到水的浮力作用。在單位體積土中，土顆粒所受的重力減掉浮力后的重度稱為浮重度，其數(shù)值等于飽和重度減水的重度，又稱水下重度，其表示式為：4．重度

工程上也常用重力密度(簡稱重度)這一概念。它是指單位體積的土所受的重力，其值等于土的質(zhì)量密度乘以重力加速度。因此，相應(yīng)地有,土的天然重度、干重度及飽和重度.表示土體密度和容重的指標(biāo)干密度：土被烘干時的密度，

干容重：天然密度天然容重飽和密度：土被飽和時的密度，飽和容重：浮容重：各種密度容重間的大小關(guān)系天然密度干密度飽和密度天然容重干容重飽和容重浮容重三、土的含水性

土的含水性是指土中含水情況，說明土的干濕程度.土中水土中氣體固體顆?？捎猛林泻馁|(zhì)量來表示，也可用水充填孔隙的程度來表示。1．含水率土中所含水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，稱為土的含水率，也稱為含水量，通常用百分比表示，在計算時則化為小數(shù)，表達式為：土在天然狀態(tài)下的含水率稱天然含水率，它在很大程度上決定了土的力學(xué)性質(zhì)。天然含水率是實測指標(biāo)，如何測定?一般砂土的天然含水率不超過40％，常見值為10％-30％。一般粘性土大多在10％-80％之間，常見值為20％-50％。室內(nèi)常用烘干法土的孔隙全部被水充滿時的含水率稱飽和含水率，用ωsat表示，表達式為：飽和含水率

2．飽和度含水率只能表明土中含水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量的相對比值，不能反映土中孔隙的充水程度。因此，在工程實踐中，除測定土的天然含水率外，還用飽和度Sr來表明土中孔隙被水充滿的程度。Sr用土中水的體積與孔隙體積的百分比值表示，即或用天然含水率與飽和含水率之百分比表示：在工程實踐中，按飽和度的大小將土的飽水程度劃為如下三種狀態(tài)：Sr<50％為稍濕的；Sr＝50％—80％為很濕的；Sr＞80％為飽和的。表示土中含水程度的指標(biāo)對干土：Sr=0對飽和土：Sr=1含水量：飽和度：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：1．孔隙率與孔隙比孔隙率和孔隙比是用來表示土中孔隙體積的數(shù)量及土的松密程度的兩個指標(biāo)。它們不能表示孔隙的大小和連通情況。

孔隙率n：(也稱孔隙度)是土的孔隙體積與土總體積之比，常用百分比表示：

孔隙比e：是土的孔隙體積與土粒體積之比，常用小數(shù)表示：孔隙率與孔隙比之間可做如下?lián)Q算：孔隙率的常見值為33％~55％；一般情況下，孔隙比的常見值在0.5~1.0之間，粘土孔隙比有時可大于1。四、土的孔隙性

2．砂土的相對密實度砂土的密實程度還可以用相對密實度Dr，來判斷工程中常用Dr作為砂土振動液化的判別標(biāo)準(zhǔn),它也是評價砂土強度和穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。3．影響孔隙性的因素不同類型的土，由于其粒度成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)排列、土層埋藏條件及沉積歷史的不同，孔隙性有顯著差異。教材P.59五、土基本物理性質(zhì)指標(biāo)的求法和相互關(guān)系土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)中的土粒密度、土的天然密度、土的含水率可以通過試驗直接測得，稱實測指標(biāo)；而土的干密度、飽和密度、飽和度、孔隙率、孔隙比等指標(biāo)可通過上述三個實測指標(biāo)換算求得，故又稱為導(dǎo)出指標(biāo)，其基本計算公式如下：通過土的三相組成示意圖，還可以導(dǎo)出許多土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)的換算公式，常用的換算公式有：4-2細(xì)粒土的稠度和可塑性

土粒與水相互作用所表現(xiàn)出的某些性質(zhì)，也稱土的水理性質(zhì)，如(1)與結(jié)合水有關(guān)的稠度、可塑性、膨脹性、收縮性、崩解性等.(2)與水的流動有關(guān)的透水性、毛細(xì)性等性質(zhì)，均直接或間接地影響建筑物的安全與穩(wěn)定，是土工程性質(zhì)的重要內(nèi)容。

一、細(xì)粒土的稠度及界限含水率

細(xì)粒土，因土中水分在量和質(zhì)方面的變化而明顯地表現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，具有不同的性質(zhì)，如隨著含水率從少到多，土可以由固態(tài)、半固態(tài)變?yōu)榭伤軕B(tài)，最后變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)。細(xì)粒土這種因含水率的變化而表現(xiàn)出的各種不同物理狀態(tài)，稱為細(xì)粒土的稠度。什么是稠度?隨著含水率的變化，土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N稠度狀態(tài)，相應(yīng)于轉(zhuǎn)變點的含水率稱界限含水率，也稱稠度界限。稠限首先是由瑞典農(nóng)學(xué)家阿太堡提出來的，故也稱阿太堡界限。水wVO半固態(tài)顆粒Vs+VaVs固態(tài)可塑態(tài)wswPwL阿太堡界限(Atterberglimit)五個界限含水率中，意義最大的是從半固態(tài)過渡到稠塑態(tài)的塑限含水率Wp(也稱塑性下限)和從粘塑態(tài)過渡到粘流態(tài)的液限含水率WL(也稱塑性上限)；WL相當(dāng)于土中結(jié)合水達到最大值時的含水率。顯然，界限含水率可以用來判斷土的稠度狀態(tài)，當(dāng)W≤Ws時，土呈固態(tài)：Ws＜W≤Wp土呈半固態(tài)，Wp＜W≤WL土呈塑態(tài)，W＞W(wǎng)L土呈流態(tài)。塑限測定方法1：搓滾法：調(diào)制均勻的濕圖樣，在毛玻璃上搓滾成3毫米直徑的土條，若這個時刻恰好出現(xiàn)裂縫，就把土條的含水率定為塑限塑限測定方法2：液塑限聯(lián)合測定法：取代表性試樣，加入不同數(shù)量的純水，調(diào)制成三種不同稠度的試樣，用電磁落錐測定圓錐在自重作用下經(jīng)5秒后沉入試樣的深度。以含水率為橫坐標(biāo)，圓錐入土深度為縱坐標(biāo)，在雙對數(shù)紙上繪制關(guān)系曲線。入土深度2毫米所對應(yīng)的含水率為塑限。液限測定方法2：液塑限聯(lián)合測定法：

《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）規(guī)定入土深度恰好為17毫米所對應(yīng)的含水率為17毫米液限，入土深度恰好為10毫米所對應(yīng)的含水率為10毫米液限。液限測定方法1：錐式液限儀注意由于液限和塑限目前都是用擾動土測定的，土的結(jié)構(gòu)已徹底破壞，而天然土一般在自重作用已有很長的歷史，它獲得了一定的結(jié)構(gòu)強度，以至于土的天然含水率大于它的液限也未必一定會發(fā)生流動。含水率大于液限只是意味著：若土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，它將轉(zhuǎn)變?yōu)檎硿酀{。二、細(xì)粒土的可塑性及其指標(biāo)

細(xì)粒土的可塑性主要是在含水率界于液限和塑限之間才表現(xiàn)出來的。因此，可塑性的高低可以由WL和Wp這兩個界限含水率的差值大小來反映，二者差值愈大，意味著細(xì)粒土處于塑態(tài)的含水率變化范圍大，可塑性愈高，反之兩者差值愈小，土的可塑性愈低。工程中，將液限含水率和塑限含水率的差值稱為塑性指數(shù)，應(yīng)用時通常去掉百分符號，用Ip表示：塑性指數(shù)定義：大體上表示土的弱結(jié)合水含量大致反映礦物的親水性大致反映粘土顆粒含量常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù)工程中常用塑性指數(shù)Ip對土進行分類：我國一般細(xì)粒土(指不含大量有機質(zhì)或水溶鹽的土)的塑限值多在15％—30％之間，常見值為17％—28%。液限值變化范圍較大，從20％—40％；重粘土WL高達50％—60％。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范

GB-50007_2002一個問題：液性指數(shù)：wpwwL土的稠度狀態(tài)–液性指數(shù)不同的粘土，wp、wL

大小不同。對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同

液性指數(shù)IL是用來判斷粘性土天然稠度狀態(tài)的塑性指標(biāo)，用土的天然含水率和塑限含水率之差與塑性指數(shù)的比值來表示.土的天然含水率愈大，則液性指數(shù)愈大。根據(jù)液性指數(shù)對土的分類建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范

GB-50007_2002[例]某粘性土的天然含水量w=19.3%，液限wL=28.3%，塑限wP=16.7%。求塑性指數(shù)IP和液性指數(shù)IL，確定該土狀態(tài)。查表可知該土的狀態(tài)為硬塑狀態(tài)。IL===0.224[解]：IP=wL-wP=28.3-16.7=11.6IL＞l，故此粘性土為流塑狀態(tài)。【例】已知粘性土的土粒重度γs=27.5kN/m3，液限為40％，塑限為22％，飽和度為98%，孔隙比為1.15，試計算塑性指數(shù)、液性指數(shù)及確定粘性土的狀態(tài)?！窘狻扛鶕?jù)液限和塑限可以求得塑性指數(shù)為18，土的含水量及液性指數(shù)可由下式求得三、細(xì)粒土稠度變化的本質(zhì)細(xì)粒土稠度狀態(tài)的變化，是由于土中含水率的增減引起的，其實質(zhì)是由于土顆粒周圍結(jié)合水厚度或者擴散層厚度發(fā)生了變化，使土粒間連結(jié)強度發(fā)生變化所致。

2.1粘粒的膠體特性(吸引帶電顆粒)

1、選擇吸附2、表面分子解離3、同晶替代2.2粘粒雙電層的形成（雙電層與擴散層的概念影響擴散層厚度的因素）

2.3離子交換

離子交換：吸附在粘粒表面的離子可與溶液中的離子進行交換（同號交換），這種現(xiàn)象稱之為…。2.4粘粒的聚沉和穩(wěn)定

當(dāng)W＜Ws時，土粒表面只有極薄的固定層水(強結(jié)合水)，顆粒間靠置疊的固定層連接，連結(jié)牢固，顆粒之間距離很小，孔隙中存在很多氣體。此時，土具有較高的強度，形狀固定，不易變形，土體不會因水分的減少而發(fā)生顯著的收縮，土呈固態(tài)。土顆粒強結(jié)合水當(dāng)Ws＜W≤Wp時，土粒表面結(jié)合水膜增厚，固定層外圍形成很薄的擴散層水(弱結(jié)合水)，粒間連結(jié)仍以固定層連結(jié)為主，連結(jié)力稍減弱，但仍較牢固，粒間距離稍有增大，孔隙中氣體減少，土體積有微弱的膨脹，土能抵抗一定外力，但不能揉塑變形，土進入半固體狀態(tài)。弱結(jié)合水土顆粒強結(jié)合水

當(dāng)Wp＜W≤WL時，土粒表面擴散層弱結(jié)合水膜增厚．土粒間距離顯著增大，粒間靠重量的擴散層的連結(jié)，連結(jié)力明顯減弱。此時，土在外力作用下可揉塑成任意形狀而不破壞連結(jié)，上呈可塑狀態(tài)。其中，當(dāng)擴散層結(jié)合水膜相對較薄時，土與其它干燥物體之間不能相互粘著，土處于稠塑狀態(tài)；當(dāng)擴散層相對較厚時，土與其它干燥物體接觸時能夠相互粘著，土進入粘塑狀態(tài)。弱結(jié)合水土顆粒強結(jié)合水當(dāng)W＞W(wǎng)L時，土粒擴散層外圍出現(xiàn)自由液態(tài)水，土粒之間距離已超出相互引力范圍，連結(jié)力幾乎消失。此時，自由液態(tài)水起主要作用，土難以維持一定形狀，呈流動狀態(tài)。土顆粒自由水弱結(jié)合水強結(jié)合水四、影響細(xì)粒土可塑性的因素1．礦物成分和粒度成分的影響

礦物成分和粒度成分是影響細(xì)粒土塑性的最主導(dǎo)因素。

2．溶液的化學(xué)成分、濃度和pH值的影響

土孔隙中溶液的化學(xué)成分、濃度和pH值對土可塑性的影響是通過對擴散層厚度的影響表現(xiàn)出來的。蒙脫石粗粒土五、研究細(xì)粒土的稠度和可塑性的意義細(xì)粒土的稠度反映了土粒間的連接強度，塑性反映了土粒與水相互作用的程度，在一定程度上表明了土中粘粒的含量和礦物成分的親水程度。因此，稠度和塑性與土的力學(xué)性質(zhì)直接相關(guān)，塑性指標(biāo)是判斷細(xì)粒土物理力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)。了解建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范

GB-50007_2002活性指數(shù)活性指數(shù)：A<0.75 非活性粘土A=075–1.25 正常粘土A>1.25 活性粘土粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比礦物親水性4-3土的脹縮性及崩解性細(xì)粒土由于含水率的增加土體積增大的性能稱為膨脹性；由于含水率的減少體積減少的性能稱為收縮性。這種濕脹干縮的性質(zhì)，統(tǒng)稱為土的脹縮性。土由于浸水而產(chǎn)生崩散解體的特性稱為崩解性，又稱濕化性。細(xì)粒土由于含水率的變化,稠度發(fā)生變化。膨脹、收縮、崩解等特性是說明土與水作用時的穩(wěn)定程度，故又統(tǒng)稱土的抗水性。

幾個定義?土的膨脹、收縮相崩解對某些基坑、邊坡穩(wěn)定性有著重要的影響。而崩解常造成塌岸現(xiàn)象，影響邊坡穩(wěn)定性。因此，研究土的脹縮性和崩解性對工程建筑物的安全和穩(wěn)定具有重要意義。一、研究土脹縮性和崩解性的意義

了解二、土的膨脹性及其指標(biāo)土膨脹的最普遍形式是由于雙電層形成，結(jié)合水，特別是弱結(jié)合水的增加，削弱了粒間的連結(jié)力，增大了粒間的距離，從而使土體積膨脹；當(dāng)含水量達到液限，即相當(dāng)于最大分子水容量時，土體膨脹達最大值。這種膨脹的機理是由于粘土礦物和細(xì)分散有機質(zhì)因水化而產(chǎn)生的結(jié)合水膜對土粒間的楔劈作用的結(jié)果。如果擴散層較薄，結(jié)合水較少，土的粒間連結(jié)力大于或等于結(jié)合水膜的楔劈作用時，土不會發(fā)展膨脹。當(dāng)擴散層較厚，結(jié)合水較多，結(jié)合水的楔劈壓力大于粒間連結(jié)力時，將迫使土粒間距增大，從而引起土體積膨脹，直到達兩種力達到新的平衡為止。土的膨脹性原因土顆粒結(jié)合水膜弱結(jié)合水強結(jié)合水教材P.69某些親水性能較強的粘土礦物的晶胞之間，可以吸附大量水分子。由于進入硅氧四面體和鋁氧八面體的“層間結(jié)合水”的增加，使結(jié)晶格架膨脹，引起土體積膨脹，這稱為層間膨脹或結(jié)晶內(nèi)部膨脹。表征土膨脹性的指標(biāo)主要有膨脹率、自由膨脹率、膨脹力、膨脹含水量。1.膨脹率原狀土在一定壓力下，在有側(cè)限條件下浸水膨脹穩(wěn)定后的高度與原高度之比，用百分率表示。其值愈大，說明土的膨脹性愈強。室內(nèi)試驗是用環(huán)刀取土測定的，由于是在有側(cè)限條件下的膨脹，因此測得的膨脹率(線脹率）實際上就是體脹率即膨脹率。表達式為?

2．自由膨脹率將一定體積的擾動烘干土樣經(jīng)充分吸水膨脹穩(wěn)定后，測得的增加的體積與原干土體積之比即為自由膨脹率，以百分率表示：3．膨脹力Pe

原始土樣在體積不變時，由于浸水膨脹時產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。4．膨脹含水率Wsl

土樣膨脹穩(wěn)定后的含水率，此時擴散層已達最大厚度．結(jié)合水含量增至極限狀態(tài)。三、土的收縮性及其指標(biāo)一般認(rèn)為土的失水收縮主要是因為雙電層變薄、結(jié)合水減少引起的。土中水分進一步減小而土的體積不再縮小時的含水率，稱為土的收縮界限含水率，簡稱“縮限”，用Ws表示。液限與縮限為土與水相互作用后土體積隨含水率變化的上、下界限，以縮性指數(shù)表示：縮性指數(shù)隨含水率的變化,土體積變化的大小表征土收縮性的指標(biāo)有：1．體縮率

土樣失水收縮減少的體積與原體積之比，以百分率表示。2．線縮率土樣失水收縮減少的高度與原高度之比，以百分率表示。3．收縮系數(shù)原狀土樣在直線收縮階段，含水率每減少1％時的豎向線縮率。四、影響土膨脹性和收縮性的因素影響擴散層和結(jié)合水厚度的因素，也是影響脹縮性的因素，主要有土的粒度成分和礦物成分、土的天然含水率、土的密實程度、土的結(jié)構(gòu)、水溶液介質(zhì)的性質(zhì)以及外部壓力等因素。

五、土的崩解性及其影咱因素土因浸水而發(fā)生崩解散體的特性稱崩解性。土的崩解形式是多種多樣的，有的呈均勻的散粒狀，有的呈鱗片狀、碎塊狀或崩裂狀等等。不同的崩解形式與土的礦物成分、粒度成分、顆粒形狀及土的結(jié)構(gòu)和膠結(jié)程度有關(guān)。了解評價粘性土的崩解性一般采用下列三個指標(biāo)：(1)崩解時間：一定體積的土樣完全崩解所需的時間；(2)崩解特征：土樣在崩解過程中的各種現(xiàn)象；(3)崩解速度：土樣在崩解過程中質(zhì)量的損失與原土樣質(zhì)量之比和時間的關(guān)系。4-4土的毛細(xì)性毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承受表面張力和重力的作用毛細(xì)管中流體的界面效應(yīng)PD=表面張力系數(shù)彎液面力彎液面力用水柱高度表示毛細(xì)上升高度土顆粒毛細(xì)水結(jié)合水起始水力梯度教材P.75土顆粒土中水滲流土是一種碎散的多孔介質(zhì)，其孔隙在空間互相連通。當(dāng)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能量低的點流動

水在土體孔隙中流動的現(xiàn)象稱為滲流土具有被水等液體透過的性質(zhì)稱為土的滲透性4-5土的滲透性在多數(shù)情況下，水在天然土層中以層流形式運動，服從達西定律，通常用滲透系數(shù)K來表征土的透水性。達西定律達西定律：在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度v與水力坡降i的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)滲透系數(shù)k:

反映土的透水性能的比例系數(shù)，其物理意義為水力坡降i＝1時的滲流速度，單位：cm/s,m/s,m/day滲透速度v：土體試樣全斷面的平均滲流速度，也稱假想滲流速度其中，Vs為實際平均流速，孔隙斷面的平均流速土顆粒水比較大小(1)在純礫以上的很粗的粗粒土如堆石體中，在水力坡降較大時，達西定律不再適用，此時：

兩種特例ivovcr(2)粘性土的滲透性而在粘土中，主要是結(jié)合水在運動。因為結(jié)合水具有抗剪強度，所以，必須是水力梯度達到某一數(shù)值后，克服了結(jié)合水的抗剪強度時，水才能在土中滲透流動。因此，粘性土透水性較弱，一般常把粘性土視為隔水層，而實際上粘性土還是透水的，如建在粘性土地基上的建筑物的基礎(chǔ)沉降，就是在建筑物荷重作用下，一部分結(jié)合水從孔隙中被擠出，孔隙體積減小，引起地基土層壓縮所致。這就是結(jié)合水在土孔隙中滲透流動的結(jié)果。由于結(jié)合水粘滯阻力的影響．使粘性土中水的滲透不符合達西定律。結(jié)合水中的強結(jié)合水具有固體性質(zhì)，可視為固體相的一部分。弱結(jié)合水，由于水分子排列不緊密，既具固體性質(zhì)，又具液體性質(zhì)，在水力梯度較小時，滲透速度非常?。划?dāng)水力梯度增大到某一數(shù)值后，克服了結(jié)合水抗剪強度時，水才能發(fā)生滲透流動。用于克服結(jié)合水抗剪強度的水力梯度，稱起始水力梯度，用I0表示。ivoi0i>i0,v=k(i-i0)是土中孔隙直徑大小的主要影響因素因由粗顆粒形成的大孔隙可被細(xì)顆粒充填，故土體孔隙的大小一般由細(xì)顆粒所控制。因此，土的滲透系數(shù)常用有效粒徑d10來表示，如哈臣公式：土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)的影響因素

掌握定性分析是單位土體中孔隙體積的直接度量對于砂性土，常建立孔隙比e與滲透系數(shù)k之間的關(guān)系，如：滲透系數(shù)的影響因素

土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)對粘性土，影響顆粒的表面力不同粘土礦物之間滲透系數(shù)相差極大，其滲透性大小的次序為高嶺石>伊利石>蒙脫石；當(dāng)粘土中含有可交換的鈉離子越多時，其滲透性將越低塑性指數(shù)Ip綜合反映土的顆粒大小和礦物成份，常是滲透系數(shù)的參數(shù)滲透系數(shù)的影響因素

土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)影響孔隙系統(tǒng)的構(gòu)成和方向性，對粘性土影響更大在宏觀構(gòu)造上，天然沉積層狀粘性土層，扁平狀粘土顆粒常呈水平排列，常使得k水平﹥k垂直在微觀結(jié)構(gòu)上，當(dāng)孔隙比相同時，凝聚結(jié)構(gòu)將比分散結(jié)構(gòu)具有更大的透水性滲透系數(shù)的影響因素

土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)的影響因素水的動力粘滯系數(shù)：溫度，水粘滯性，k飽和度（含氣量）：封閉氣泡對k影響很大，可減少有效滲透面積，還可以堵塞孔隙的通道

土的性質(zhì)

水的性質(zhì)粒徑大小及級配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)第五章土的力學(xué)性質(zhì)

5.0概述一、土的力學(xué)性質(zhì)的涵義：

土在外力作用下表現(xiàn)出的性質(zhì)。

高壓縮性——孔隙被壓縮，土的體積減小 低抗剪強度——低抗剪切破壞的能力弱

不考慮拉應(yīng)力包括： 可壓縮性簡稱壓縮性（在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生） 抗剪性（在剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生） 滲透變形（在滲透水流作用的滲透力下產(chǎn)生）特點5.1土的壓縮性

一、土的壓縮性及實質(zhì) 壓縮性——土在靜壓應(yīng)力作用下體積壓縮變小的性能。

土的壓縮性包括兩含義：

壓縮量大小：研究外力與e的關(guān)系。

壓縮這程快慢：研究變形與時間t的關(guān)系。土壓縮變形的本質(zhì)土體的壓縮變形實際上是孔隙壓縮、孔隙比變小所造成的。在土的壓縮過程中，假定土顆粒是不可壓縮的，水是不可壓縮的，只有孔隙可以壓縮。對飽和土而言，土的壓縮主要是由孔隙中的水被擠出所致，壓縮過程同排水過程一致?？紫端懦?，土的壓縮隨時間而增長的過程，稱為土的固結(jié)。試驗方法壓縮試驗載荷試驗受力條件不同：①有側(cè)限室內(nèi)壓縮試驗——只有垂向變形（大量的，傳統(tǒng)的）②無側(cè)限現(xiàn)場載荷試驗——既有垂向壓縮，又有側(cè)向變形二、壓縮實驗、參數(shù)1、土的壓縮試驗特點：①室內(nèi)，取樣品做；②有側(cè)限。（1）原理及方法 方法：室內(nèi)用環(huán)刀切取土體，放在垂向變形的壓縮儀中，分級加壓，測取各級壓力下壓縮穩(wěn)定后土樣的高度變化，換算相應(yīng)的孔隙比，然后作p-e曲線。分級加壓，令Pi=0.5，1，2，3kg/cm2

用測微表測出△h0.5△h1,△h2,△h3通過公式算出e0.5e1e2e3作p—e曲線稱為壓縮曲線 e-p曲線ep01002003000.60.70.80.91.0ep(kPa)不同土的壓縮系數(shù)不同，a越大，土的壓縮性越大同種土的壓縮系數(shù)a不是常數(shù)，與應(yīng)力p有關(guān)通常用a1-2即應(yīng)力范圍為100-200kPa的a值對不同土的壓縮性進行比較壓縮系數(shù)

KPa-1，MPa-1土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土>0.5中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土<0.1壓縮系數(shù)a1-2常用作比較土的壓縮性大小壓縮系數(shù)：01002003000.60.70.80.91.0epep(kPa)（3）壓縮指數(shù)Cc 將壓縮試驗成果投放e-lgp對數(shù)座標(biāo)系中，得一曲線，其中線段的斜率定義為壓縮指數(shù)。用Cc表示。 優(yōu)點：線在很大范圍內(nèi)呈直線，Cc是常量而非變量，用起來也較方便。Cc越大，線段越陡，表示土的壓縮性越高。壓縮指數(shù)粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之間

體積壓縮系數(shù)1e0e孔隙固體顆粒e壓縮模量指土在側(cè)限壓縮條件下豎向附加壓應(yīng)力與應(yīng)變增量之比，單位為MPa。三、載荷試驗和變形模量

載荷試驗 無側(cè)限現(xiàn)場試驗，在試坑中進行，較真實反映土體的受力狀態(tài)，因而成果較符合實際。 壓力p沉降SOab載荷試驗P~S曲線

oa段：壓密變形階段（直線變形或隙性變形階段）P-S曲線近直線，反映地基的彈性變形為主，主要是土顆粒在垂直方向上彼此靠攏，0~Pa壓力下，剪力＜土的抗剪強度。

ab段：局部剪切變形段（局部塑性變形階段）壓力＞Pa后，局部地基土剪應(yīng)力超過土抗剪強度，局部地壓出現(xiàn)剪切變形，且隨壓力的增大逐漸增大，但在Pa~Pb范圍內(nèi)未出現(xiàn)連續(xù)破壞面。Pa稱臨塑荷載，Pb稱極限荷載。

bc段：完全破壞階段（b點以左），荷載達Pb后剪切變形形成連續(xù)滑動面，地基土發(fā)生破壞。

變形模量 從P-S曲線可以確定土的變形模量E0。 E0的物理意義：土在無側(cè)限條件下受壓，壓應(yīng)力與壓應(yīng)變之比。

掌握計算式

當(dāng)u在0.5~0.0之間時,β在1~0之間 ∴Eo＜Es(理論值)

但是在實際工作中有時側(cè)得β=＞1，與理論值不符，原因是：

結(jié)構(gòu)性,彈性體四.變形模量E與壓縮模量Es間的關(guān)系天然土體往往是經(jīng)過反復(fù)加載荷的。下降段——沉積,建造房屋——加荷；五、應(yīng)力歷史和先期固結(jié)壓力

上升段——剝蝕，建筑拆除——卸荷。描述：在壓縮試驗過程中加壓至某值pb后逐級卸壓，土樣即回彈，稱為回彈曲線，如圖中bc段所示。可恢復(fù)的這部分變形（即與ec-eb

相當(dāng)?shù)膲嚎s量）是彈性變形，不可恢復(fù)的變形（即與e0-ec相當(dāng)?shù)膲嚎s量）則稱為殘余變形。如卸壓后又重新逐級加壓至pf

，則相應(yīng)的孔隙比與壓力的關(guān)系曲線段稱為再壓縮曲線，如圖中cdf

所示。在圖中指出?先期固結(jié)壓力?

先期固結(jié)壓力：土層歷史上所經(jīng)受到的最大壓力p 目的：用先期固結(jié)壓力與目前土的上覆土重對比，研究其壓縮性，結(jié)構(gòu)性。

正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土的概念正常固結(jié)土：土層歷史上經(jīng)受的最大壓力等于現(xiàn)有覆蓋土的自重應(yīng)力.超固結(jié)土：土層在超過目前自重壓力的荷載作用下固結(jié)形成的土,也即該土層歷史上曾受過大于現(xiàn)有覆蓋土重的前期固結(jié)壓力.超固結(jié)比OCR:先期固結(jié)壓力與現(xiàn)有土層自重應(yīng)力之比.OCR=pc/p1欠固結(jié)土：土層在目前的土重下,還沒有達到完全固結(jié)的狀態(tài),土層實際固結(jié)壓力小于現(xiàn)有土層的自重應(yīng)力.p=s：正常固結(jié)土p>s：超固結(jié)土p<s：欠固結(jié)土OCR=1：正常固結(jié)OCR>1：超固結(jié)OCR<1：欠固結(jié)

超固結(jié)比：如土層當(dāng)前承受的自重壓力為s

相同s

時，一般OCR越大，土越密實，壓縮性越小固結(jié)狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)化可以相互轉(zhuǎn)化的。例如：對于原位地基中沉積已穩(wěn)定的正常固結(jié)土，因開挖卸載等，就成為超固結(jié)土，而超固結(jié)土則可因足夠大的堆載加壓而成為正常固結(jié)土。新近沉積土在自重應(yīng)力作用下尚未完成固結(jié)，故為欠固結(jié)土，但隨著時間的推移，在自重應(yīng)力下的壓縮會漸趨穩(wěn)定從而轉(zhuǎn)化為正常固結(jié)土。對于室內(nèi)壓縮穩(wěn)定并處于正常固結(jié)狀態(tài)的土樣，經(jīng)卸荷就會進入超固結(jié)狀態(tài)，而處于超固結(jié)狀態(tài)的土樣則可經(jīng)施加更大的壓力而進入正常固結(jié)狀態(tài)。土的固結(jié)狀態(tài)是否可以相互轉(zhuǎn)化?舉例?六、土的壓縮過程

土的壓縮性應(yīng)包括： ①壓力與變形的關(guān)系（e-p，e-logp，p-s）或該土在某級壓力下壓縮達穩(wěn)定時壓力與變形量的關(guān)系； ②變形與時間的關(guān)系（s-t）或該是土在一定壓力下的壓縮過程，即壓縮穩(wěn)定所需的時間及在t穩(wěn)過程中s的變化規(guī)律。七.影響因素

1.粒度成分和礦物成分的影響

2.含水率的影響

3.密實度的影響

4.結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響

5.構(gòu)造特征的影響

6.受力歷史的影響5.2土的抗剪性

一、抗剪強度及剪切破壞本質(zhì)1、土的抗剪性，抗剪強度。

抗剪性：在剪應(yīng)力作用下，土抵抗剪切破壞的性質(zhì)。

抗剪強度：土抵抗剪切破壞的極限強度。定義土的強度破壞的本質(zhì)：

實際上是顆粒間的相互錯動最終在土體中形成連續(xù)的滑動面。 ①粒間存在摩擦阻力。 ②土粒間有結(jié)構(gòu)連結(jié)。 不同的土粒間摩阻力不同，結(jié)構(gòu)連結(jié)亦不同，抗剪強度就不相同。無粘性土主要是粒向摩阻力；粘性土還有粒間結(jié)構(gòu)連結(jié)力，但它的粒間摩阻力小。土為什么有抗剪強度?抗剪強度指標(biāo)的測試方法較多，有：室內(nèi)的：直剪、三軸、無側(cè)限抗壓強度野外的：十字板、靜力觸探、大型直剪二.土的剪切試驗

即直接剪切試驗，是研究土的抗剪強度的一種較常規(guī)，一般的方法。室內(nèi)進行。1、直剪試驗方法：用環(huán)刀取土，將土樣推入剪切盒中（由上、下兩半組成），上盒固定，從上部加垂直壓力P，然后從水平方向施加剪力T，當(dāng)T增到某一定值時，土樣沿剪切面剪壞。PT土樣下盒上盒S面積A

直剪試驗

法向應(yīng)力：

剪應(yīng)力：

剪切變形SS123

庫侖公式：（1776）f1f2f3Oc

f

：土的抗剪強度tg：摩擦強度-正比于壓力：土的內(nèi)摩擦角c：土的粘聚力-與所受壓力無關(guān)直剪試驗的優(yōu)缺點

設(shè)備和操作簡單人為固定剪切面剪切面積逐漸減小排水條件不明確333331=3+11=3+1原理：據(jù)土體在主向力作用下處于極限平衡狀態(tài)時，土內(nèi)某點的應(yīng)力狀態(tài)（σ1、σ3）與c、φ之間的關(guān)系來確定土的抗剪強度指標(biāo)2、三軸剪切試驗（靜三軸）1-313=100kPa3=300kPa3=500kPa三軸試驗確定土的強度包線O31f強度包線c由不同圍壓的三軸試驗，得到破壞時相應(yīng)的（1-)f分別繪制破壞狀態(tài)的應(yīng)力摩爾圓，其公切線即為強度包線，可得強度指標(biāo)c與(1-3)f類型施加

3施加

1-3量測固結(jié)

排水固結(jié)排水體變固結(jié)

不排水固結(jié)不排水孔隙水壓力不固結(jié)不排水不固結(jié)不排水孔隙水壓力常用試驗類型333331=3+11=3+1常規(guī)三軸試驗優(yōu)缺點單元體試驗，試樣內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變相對均勻應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑明確排水條件清楚，可控制破壞面不是人為固定的設(shè)備操作復(fù)雜現(xiàn)場無法試驗常規(guī)三軸試驗不能反映2的影響說明：3＝0即為無側(cè)限抗壓強度試驗3、無側(cè)限抗壓強度試驗（三軸試驗的特例）

圓柱形土樣放在無側(cè)向壓力儀上，使土樣發(fā)生剪切破壞。即：指土抵抗軸亂向壓力的極限強度。 適用于飽和軟粘土（認(rèn)為φ≈o）

極限應(yīng)力圓試驗時圍壓σ3=0（無側(cè)限），試樣在軸向壓力下產(chǎn)生剪切破壞。破壞時的軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強度，以qu

表示。十字板剪切試驗一般適用于測定軟粘土的不排水強度指標(biāo)鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭通過施加的扭矩計算土的抗剪強度

1、總應(yīng)力法 用剪切面上的總應(yīng)力表示土的抗剪強度的方法。 總應(yīng)力強度指標(biāo)——用總應(yīng)力法求得的土的抗剪強度指標(biāo)。

τf=σtg+c（對無法測u來說的）三、土的抗剪強度指標(biāo)確定

因試樣剪切過程中排水程度不同，u不同，在相同壓力下，測得的指標(biāo)c，φ值是不同的，分三種：①慢剪（排水剪）：加上壓力后試樣充分排水固結(jié)，然后（φd，cd）緩慢加水平力，試驗中均排水，u=0，壓縮固結(jié)；②快剪（不排水剪）：加上壓力不排水，又迅速加水平剪力下試樣剪壞（φu，cu），整個試驗過程中ω不變；③固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）：加壓后充分排水固結(jié)，然后迅速加水平力剪壞試樣（φcu，Ccu）(1)慢剪施加正應(yīng)力-充分固結(jié)剪切速率很慢，<0.02mm/分，以保證無超靜孔壓(2)固結(jié)快剪施加正應(yīng)力-充分固結(jié)在3-5分鐘內(nèi)剪切破壞(3)快剪施加正應(yīng)力后立即剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞通過控制剪切速率近似模擬排水條件關(guān)系：φd＞φcu＞φu

慢剪＞固結(jié)快＞快剪在實際工程中該采取哪種方法應(yīng)依具體情況定，即模擬實際工程的情況及土性，工程排水條件，施工期長短等，一般來說：①厚層粘土，排水條件不好，施工短期，采用?②薄層粘土，排水條件較好，施工期較長,采用?③施工期間固結(jié)基本完成的土（砂類土或施工期長的粘性土）；期間可能突然加荷,采用?快剪。慢剪。固結(jié)快剪。2、有效應(yīng)力法和有效應(yīng)力強度指標(biāo)

有效應(yīng)力法：用剪切面上的有效應(yīng)力表示土的抗剪強度的方法。

測定方法：主要是三軸剪切實驗?？辜魪姸鹊挠行?yīng)力指標(biāo)c，c+tg=-u

符合土的破壞的機理，

但有時孔隙水壓力u

無法確定

有效應(yīng)力指標(biāo)與總應(yīng)力指標(biāo)凡是可以確定（測量、計算）孔隙水壓力u的情況，都應(yīng)當(dāng)使用有效應(yīng)力指標(biāo)c，采用總應(yīng)力指標(biāo)c，時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場土體可能的固結(jié)排水情況，選用不同的總應(yīng)力強度指標(biāo)研究意義在于評價土穩(wěn)定時如何選用強度指標(biāo)，選殘余強度是安全的，但偏于保守。3、土的峰值強度和殘余強度1、峰值強度以土樣剪壞時的最大剪應(yīng)力（峰值）確定土的抗剪強度。2、殘余強度以土樣剪壞時的最小剪應(yīng)力（穩(wěn)定值）確定土的抗剪強度。無粘性土的剪切性狀緊砂的強度達一定值后，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加強度減小，最后趨于與松砂相同的恒定值，這一恒定的強度稱為殘余強度。緊砂的這種強度減小被認(rèn)為是剪應(yīng)變克服了土粒間的咬合作用之后，無粘性土結(jié)構(gòu)崩解變松的結(jié)果。粘土的殘余強度正常固結(jié)粘性土的峰值強度＜超固結(jié)粘性土峰值強度正常固結(jié)土的殘余強度=超固結(jié)土的殘余強度粘土的殘余強度粘土的殘余強度與它的應(yīng)力歷史無關(guān)在大剪位移下超固結(jié)粘土的強度降低幅度比正常固結(jié)粘土的大

峰值強度指標(biāo)與殘余強度指標(biāo)

峰值強度：一般問題

殘余強度古舊滑坡斷層夾泥大變形問題四、土的蠕變及長期強度 1、土的蠕變 是由工程實踐中提出來的。工程實踐中發(fā)現(xiàn)，建筑物建成后，使用開始，土體穩(wěn)定。隨著時間延伸，有些地基土在τ＜τf時發(fā)生變形甚至破壞。說明——在不變的剪力作用下，隨