土的物理性質和工程分類課件

第二章土的性質土的物質組成固態(tài)礦物顆?？紫吨械乃紫吨械臍怏w土的物理性質和工程分類氣相固相液相++構成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用土的物理性質和工程分類土顆粒的大小粒度：土顆粒的大?。ê偷V物成分等因素有關）粒徑：和土顆粒體積相等的球體的直徑。粒組：將大小相近的土顆粒的粒徑合并成組，稱為粒組土的物理性質和工程分類問題：以下兩種土，哪種土的工程地質特性較好？A、粒徑基本一樣的土B、粒徑有大有小的土土的物理性質和工程分類級配：土樣中各粒組的干土質量占土顆?？傎|量的百分數(shù)土的名稱粒組的含量礫砂粒徑>2mm顆粒含量占全重25%~50%粗砂粒徑>0.5mm顆粒含量超過全重50%中砂粒徑>0.25mm顆粒含量超過全重50%粉砂粒徑>0.075mm顆粒含量超過全重50%建筑地基基礎設計規(guī)范中對砂土的劃分土的物理性質和工程分類測定級配的試驗方法篩分法：適用于粒徑大于0.075mm粗粒組。沉降分析法：適用于粒徑小于等于0.075mm細粒組。土的物理性質和工程分類7篩分法用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱過質量的烘干土樣過篩，稱出留在各篩上的土質量，然后計算其占總土粒質量的百分數(shù)土的物理性質和工程分類8沉降分析法：土的物理性質和工程分類土的物理性質和工程分類d10—小于某粒徑的土顆粒的質量占土樣總質量的10%，該粒徑稱為d10或有效粒徑。例：全班有70人，按成績排名次，那么類比于土力學中的有效粒徑，全班名次的d10，應該是（）A、第8名B、第7名C、第63名D、第62名土的物理性質和工程分類d30—小于某粒徑的土顆粒的質量占土樣總質量的30%，該粒徑稱為d30或連續(xù)粒徑。d60—小于某粒徑的土顆粒的質量占土樣總質量的60%，該粒徑稱為d60或限制粒徑。例：某組有10人，按成績排名次，那么類比于土力學中的連續(xù)粒徑和限制粒徑，全組名次的d30，應該是（）全組名次的d60，應該是（）土的物理性質和工程分類土的物理性質和工程分類工程中衡量級配的指標不均勻系數(shù)：曲率系數(shù)：Cu反映了土的粒徑變化范圍的大小，Cu越大粒徑變化范圍越大，累計曲線越平緩。Cc反映了介于d60與d10之間的中間粒徑的含量情況，Cc越大累計曲線的曲率越大。土的物理性質和工程分類工程中若能同時滿足：Cu≥5，且1≤Cc≤3的土，屬于級配良好的土。例：確定a、b兩種土級配的好壞土的物理性質和工程分類【例】下圖為某三種砂土A、B的顆粒級配曲線,試按《地基規(guī)范》分類法確定三種土的名稱

圖見下頁土的名稱粒組的含量礫砂粒徑>2mm顆粒含量占全重25%~50%粗砂粒徑>0.5mm顆粒含量超過全重50%中砂粒徑>0.25mm顆粒含量超過全重50%粉砂粒徑>0.075mm顆粒含量超過全重50%土的物理性質和工程分類A土:從A土級配曲線查得,粒徑小于2mm的占總土質量的67%，粒徑大于2mm的占總土質量的33%,滿足粒徑大于2mm占總土質量25%～50%的要求,故此土應命名為礫砂土的物理性質和工程分類B土:粒徑小于0.075mm占總土質量的42%,粒徑大于0.075mm占總質量的58%此土應命名為粉砂土的物理性質和工程分類土中的礦物原生礦物次生礦物在巖石風化過程中，發(fā)生物理變化保持了母巖的礦物成分和晶體結構如：石英、長石、云母、角閃石等在巖石風化過程中，發(fā)生化學變化，而進一步形成的產物土的物理性質和工程分類次生礦物的主要代表是黏土礦物黏土礦物高嶺石：親水性差蒙脫石：親水性強，是鉆孔用泥漿的主要成分。伊利石：親水性適中土的物理性質和工程分類土中的水結合水非結合水強結合水弱結合水重力水毛細水試驗可測土的物理性質和工程分類結合水：受分子引力、靜電引力吸附于土顆粒表面的水?！p電層理論黏土顆粒帶負電

強結合水，靠近土粒表面，和土粒表面的黏結很牢固，接近于固體

弱結合水，距離土顆粒表面較遠，電分子力對他作用較小，弱結合水的存在使土具有塑性、黏性并影響土的壓縮性和強度土的物理性質和工程分類毛細水：水會因為毛細力作用，沿著土顆粒之間形成的縫隙移動。毛細水上升對地基、基礎的影響見課本P11土的物理性質和工程分類土中的氣體封閉氣體游離氣體會降低土的透水性和使土不易壓實，在長期壓力作用下會有很大的內壓力，會沖破土層造成意外沉陷和大氣相通，在受力時，氣體能很快從孔隙中逸出，一般不影響土的性質。土的物理性質和工程分類土的物質組成固態(tài)礦物顆粒孔隙中的水孔隙中的氣體WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm三相比例示意圖土的物理性質和工程分類土的基本物理指標土的密度：單位體積土的質量土顆粒的相對密度：土顆粒在溫度為105~110℃時烘至恒量的質量和同體積4℃的純水質量之比含水量：土中水的質量和土顆粒的質量之比土的物理性質和工程分類土的密度(density)土的容重(重度)γ=ρg用于計算土的自重應力單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

一般范圍:1.60—2.20g/cm3定義:土單位體積的質量表達式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積土的物理性質和工程分類土粒相對密度土粒比重一般范圍:見課本P14土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土的質量與同體積4℃時純水的質量之比（無量綱）表達式:土的物理性質和工程分類土的含水量定義:土中水的質量與土粒質量之比,用百分數(shù)表示含水量能否超過超過100％？表達式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm土的物理性質和工程分類飽和密度ρsat與飽和容重γsat

定義：土中孔隙完全被水充滿，土處于飽和狀態(tài)時單位體積土的質量或重量WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm土的物理性質和工程分類定義：單位體積內土粒質量與同體積水質量之差浮密度與浮容重

土的物理性質和工程分類WaterSoilVwVsVmwmsm【例】某飽和土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質量為187g，烘干后干土質量為167g。求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相對密度ds,飽和密度ρsat，浮密度土的物理性質和工程分類【例】某飽和土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質量為187g，烘干后干土質量為167g。求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相對密度ds,飽和密度ρsat，浮密度WaterSoilVwVsVmwmsm土的物理性質和工程分類【例】某飽和土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質量為187g，烘干后干土質量為167g。求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相對密度ds,飽和密度ρsat，浮密度WaterSoilVwVsVmwmsm飽和密度：土飽和時的密度土的物理性質和工程分類【思考】某非飽和土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質量為187g，烘干后干土質量為167g。求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相對密度ds,飽和密度ρsat土顆粒水空氣土的物理性質和工程分類干密度ρd定義：土中空隙完全被空氣充滿時的密度土的干密度是評價土密實程度的指標，干密度重越大表明土越密實，反之越疏松。常用它來控制填土工程的施工質量。

土的干密度是不是就是烘干以后土的密度？干密度是不是在數(shù)值上和土顆粒的相對密度相等？土的物理性質和工程分類【例】推導公式：WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm土的物理性質和工程分類【例】已知某土樣的體積為1000cm3，測得濕土質量為1.95kg，取質量為17.48g的濕土，烘干后質量為15.03g，計算含水量和干密度。土的物理性質和工程分類土中的孔隙含量指標孔隙比：孔隙率：WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm土的物理性質和工程分類WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm【例】推導公式：土的物理性質和工程分類飽和度→表示土中含水程度的指標土的物理性質和工程分類無黏性土的密實度指標孔隙比：

孔隙比越大說明土越松散相對密實度：相對密實度越大說明土越密實標準貫入錘擊數(shù)：越大說明土越密實土的物理性質和工程分類孔隙比：

孔隙比越大說明土越松散但孔隙比不能反映級配e=0.2e=0.2土的物理性質和工程分類相對密實度：相對密實度越大說明土越密實。emax和emin測定的數(shù)值和實際工程不符。地下水以下的砂土取原狀土樣比較困難。土的物理性質和工程分類【例】某砂土的密度為ρ=1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對密度2.68，經(jīng)試驗測得土樣的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求該砂土的相對密實度并判定其密實程度。土的物理性質和工程分類【例】某砂土的密度為ρ=1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對密度2.68，經(jīng)試驗測得土樣的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求該砂土的相對密實度并判定其密實程度。土的物理性質和工程分類【例】某砂土的密度為ρ=1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對密度2.68，經(jīng)試驗測得土樣的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求該砂土的相對密實度并判定其密實程度。屬于密實砂土土的物理性質和工程分類【例】證明：土的物理性質和工程分類【例】證明：土的物理性質和工程分類標準貫入試驗：用卷揚機將重63.5Kg的鋼錘提升到760mm的高度，使其自由下落，錘擊貫入器，記錄貫入30cm所需錘擊數(shù)土的物理性質和工程分類衡量黏性土的物理狀態(tài)指標→稠度稠度：黏性土在某一含水量下對外力引起的變形或破壞的抵抗能力（反映了黏性土的稀稠、軟硬程度）黏性土在某種稠度時呈現(xiàn)出的狀態(tài)，稱為稠度狀態(tài)。含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)土的物理性質和工程分類含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL液限ωL：液限是黏性土在極小擾力作用下將發(fā)生流動的含水量將縮限、塑限、液限稱為界限含水量土的物理性質和工程分類含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL塑限ωP：黏性土可以產生塑性變形的最小含水量土的物理性質和工程分類含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL縮限ωs：從半固態(tài)向固體轉變時，黏性土要不斷的蒸發(fā)水分，體積要不斷的縮小，直到體積不再縮小時土的界限含水量稱為縮限。土的物理性質和工程分類對于不同的黏性土，用塑性指數(shù)和液性指數(shù)來衡量他們的稠度關系塑性指數(shù)：液限和塑限的差值（省去%）含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL土的物理性質和工程分類一種土塑性指數(shù)越大，表明該土的礦物成分吸水能力越強，從土顆粒來講，土顆粒越小黏粒含量越高，比表面積越大，能吸附的弱結合水越多，塑性指數(shù)就越大Ip≤10且粒徑大于0.075mm的顆粒不超過總質量50%的土稱為粉土土的物理性質和工程分類液性指數(shù)：表征了土的天然含水量和界限含水量之間的相對關系，反映了土的軟硬程度含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL土的物理性質和工程分類某黏性土樣的天然含水量ω=36.4%，液限ωL=41%，塑限ωP=26%，則該土的塑性指數(shù)為（）A、0.15

B、15%

C、15

D、10.4該土的液性指數(shù)為該黏性土屬于（）A、粉質黏土

B、黏土

C、粉土

D、無法判定土的物理性質和工程分類巖土的工程分類巖石碎石土砂土粉土黏性土人工填土土的物理性質和工程分類

巖石按堅硬程度劃分：堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖。

按完整程度劃分：完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎。土的物理性質和工程分類土的物理性質和工程分類碎石土

粒徑大于2mm的顆粒含量大于50%的土屬碎石土。

根據(jù)粒組含量及顆粒形狀，可細分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫、角礫。

碎石土的密實度根據(jù)標準灌入錘擊數(shù)，可分為松散、稍密、中密、密實。土的物理性質和工程分類土的物理性質和工程分類砂土

粒徑大于2mm的顆粒含量在50%以內，同時粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過50%的土屬砂土。

砂土根據(jù)粒組含量不同又分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂五類。土的物理性質和工程分類【例】某砂土的顆粒成分分析如下表所示：試判斷砂土的類別(1)、大于2mm粒徑的土粒占全重9.4%，小于25%，故該土樣不是礫砂。(2)、大于0.5mm粒徑的土粒占全重的(9.4+18.6)%=28%，未超過全重50%，故該土樣不是粗砂。土的物理性質和工程分類(3)、大于0.25mm粒徑的土粒占全重的(9.4+18.6+21)%=49%，仍未超過全重50%，故該土樣也不是中砂。(4)、大于0.075mm粒徑的土粒占全重的(9.4+18.6+21+36.5)=85.5%，已超過85%，故定名為細砂。土的物理性質和工程分類粉土

粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于50%且塑性指數(shù)小于或等于10的土屬于粉土

粉土含有較多的粒徑為0.075～0.005mm的粉粒，其工程性質介于黏性土和砂土之間土的物理性質和工程分類黏性土

粒徑大于0.075mm的顆粒含量在50%以內，塑性指數(shù)大于10的土屬粘性土。根據(jù)塑性指數(shù)的大小可細