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1、学习要求 了解土的成因和三相组成，掌握土的物理性质和物理状态指标的定 义、物理概念、计算公式和单位。要求熟练地掌握物理指标的三相换算。 了解地基土的工程分类依据与准确定名。 基本内容 土的三相组成 土的三相比例指标 土的结构与构造 粘性土的界限含水量 砂土的密实度 土的工程分类,土的物理性质和工程分类,土的物理状态指标1,所谓土的物理状态，对于无粘性土是指土的密实度；对于粘性土是指 土的软硬程度或称粘性土的稠度。 无粘性土的密实度 砂土的密实度对其工程性质具有重要的影响。 密实的砂土具有较高的强度和较低的压缩性，是良好的建筑物地基； 松散的砂土，尤其是饱和松散砂土，不仅强度低，且水稳定性很差，
2、 容易产生流砂、液化等工程事故。对砂土评价的主要问题是正确地划分其 密实度。 土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒充满的程度。密实度反映无 粘性土工程性质的主要指标。判别砂土的密实度有以下三种方法。,土的物理状态指标2,用孔隙比e为标准 砂土的密实度（74规范） 评价：（1）优点：简捷方便； （2）缺点：无法反映土的粒径级配因素。,土的物理状态指标3,用相对密实度Dr为标准 Dr土的相对密实度； emax土的最大孔隙比 ； emin土的最大孔隙比； e土的天然孔隙比。 评价：（1）优点：理论上完善； （2）缺点：实际上难以操作。,土的物理状态指标4,用标准贯入试验N为标准 标准贯入试验(SPT
3、)是动力触探的一种，它利用一定的锤击动能(锤重 63.5kg，落距76cm)，将一定规格的对开管式的贯入器打入钻孔孔底的土 中，根据打入土中的贯阻抗，判别土层的工程性质。贯入阻抗用贯入器贯 入土中30cm的锤击数N63.5表示， N63.5 也称为标贯击数。 该实验的的应用主要有评定砂土的相对密度、评定地基土承载力、估 算单桩承载力等。 建筑地基基础设计规范(GB50007-2019),土的物理状态指标5,标准贯入试验(SPT),土的物理状态指标6,粘性土的稠度 稠度指粘性土含水量不同时所表现出的物理状态,它反映了土的软硬程 度或对外力引起的变化或破坏的抵抗能力的性质。 随着含水量的改变，粘性
4、土将经历不同的物理状态。 当含水量很大时，土是一种粘滞流动的液体即泥浆，称为流动状态； 随着含水量逐渐减少，粘滞流动的特点渐渐消失而显示出塑性，称 为可塑状态； 当含水量继续减少时，则发现土的可塑性逐渐消失，从可塑状态变 为半固体状态。 如果同时测定含水量减少过程中的体积变化，则可发现土的体积随 着含水量的减少而减小，但当含水量很小的时候，土的体积却不再随含水 量的减少而减小了，这种状态称为固体状态。,土的物理状态指标7,粘性土的稠度 界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态时的分界含水量。 液限wL：流动状态与可塑状态间的分界含水量称液限； 塑限wp：可塑状态与半固体状态间分界含水量称塑限
5、； 缩限ws： 半固体状态与固体状态间的分界含水量称缩限。,土的物理状态指标8,测试方法 用搓条法测定塑限wp 搓条法:即用双手将天然湿度的土样搓成小圆球（球径小于10mm）， 放在毛玻璃板上再用手掌慢慢搓滚成小土条，用力均匀，搓到土条直径为 3mm，出现裂纹，自然断开，这时土条的含水量就是塑限wp值。,搓好的泥条,土的物理状态指标9,用平衡锥式液限仪测定wL 其工作过程是：将粘性土调成均匀的浓糊状，装满盛土杯，刮平杯口 表面，将76克重圆锥体轻放在试样表面的中心，使其在自重作用下徐徐沉 入试样，若圆锥体经5秒种恰好沉入10mm深度，这时杯内土样的含水量就 是液限wL值。为了避免放锥时的人为晃
6、动影响，可采用电磁放锥的方法。,锥式液限仪(见动画),土的物理状态指标10,塑性指数 Ip 定义：是指液限和塑限的差值（省去%号），即土处在可塑状态的含 水量变化范围，用Ip表示。 物理意义：塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水量范围也愈大。 塑性指数的大小与土中结合水的可能含量有关，土中结合水的含量与 土的颗粒组成、矿物组成以及土中水的离子成分和浓度等因素有关。 工程应用：由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的 各种重要因素，因此，在工程上常按塑性指数对粘性土进行分类。,粘土,粉质粘土,土的物理状态指标11,液性指数 IL 定义：是指粘性土的天然含水量与塑限的差值除以塑性指数，用I
7、L表 示。即 物理意义：液性指数也称相对稠度，反映了土的硬度不同。 工程应用：根据IL不同，可划分五种软硬不同的状态。,土的物理状态指标12,活动度(了解) 定义：粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值，用A表示。 即 P0.002粒径1.25 活性粘土; 0.75A1.25 正常粘土。,土的物理状态指标13,灵敏度 定义：是指粘性土的原状土的无侧限抗压强度qu与重塑土的无侧限抗 压强度qur比值，用St 表示。 即 物理意义：反映了粘性土的结构性的强弱。 工程应用：保护基槽，以免破坏破坏其结构，降低地基强度。 14 高灵敏。,土的工程特征 土与其它连续介质的建筑材料，具有下列三个显著的工
8、程特征： 1.压缩性高 反映材料压缩性高低的指标弹性模量E(土称变形模量),随着材料的不 同而有极大的差别,例如: 钢筋E=21万MPa; C20混凝土E=2.0万MPa; 卵石E=50MPa; 饱和细砂E=10MPa. 2.强度低 为抗剪强度，而非抗压、抗拉强度； 3.透水性大 颗粒之间有无数孔隙。,土的工程分类1,土的形成与工程特性的关系 由于各类土的生成条件不同，它们的工程特性往往相差悬殊： 1.搬运、沉积条件 通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土。 2.沉积年代 通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。 3.沉积的自然地理环境 自然地理环境不同所生成的土的工程性质差异也很大。,土的
9、工程分类2,土的工程分类3,土的分类与定名的必要性 土的分类原则：将其划分为一定的类别，同一类别的土在工程地质性 质上应比较接近。 1、根据地质成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、风积土等。 2、根据颗粒级配或塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。 3、根据土的工程特性的特殊性可分为一般土和特殊土 土的分类标准： 世界各国、各地区、各部门，根据自己的传统和经验，都有自己的分 类标准。据建筑地基基础设计规范(GB50007-2019),土的工程分类4,岩石 定义：颗粒间牢固联结，形成整体、节理、裂隙的岩体。 分类： 按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩； 按坚硬程度分为坚硬岩、较硬岩、较软
10、岩、软岩、极软岩等； 按风化程度分为未风化、微风化、中风化、强风化、全风化等； 根据完整性可分完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎等。,土的工程分类5,碎石土 定义：粒径2mm的颗粘含量超过全重的50% 。 分类：按粒径和颗粒形状可进一步划分为漂石、块石、卵石、碎石、 圆砾和角砾，见下表。 碎石土的分类 碎石土没有粘性和塑性，属于单粒结构,土的工程分类6,砂土 定义：指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%、粒径大于 0.075mm的颗粒超过全重50%的土。 分类：砂土按粒组含量分类如下表 碎石土的分类,土的工程分类7,粉土 定义：粉土是指粒径大于0.075 mm的颗粒含量不超过总质量的50
11、， 且塑性指数 Ip10的土。粉土是介于砂土和粘性土之间的过渡性土类，它 具有砂土和粘性土的某些特征，根据粘粒含量可以将粉土再划分为砂质粉 土和粘质粉土。,土的工程分类8,粘性土 定义：粘性土是指塑性指数10的土。根据塑性指数大小，粘性土可再 划分为粉质粘土和粘土两个亚类： 当 1017 时为粘土。 又可按沉积年代分类 老粘土：Q3及以前的土，强度高，压缩性低 一般粘性土：Q4 新近沉积的粘性土：文化期以来(久固结),土的工程分类9,人工填土 定义：人工填土是指由人类活动而堆填的土。其物质成分较杂，均匀 性较差。根据其物质组成和堆填方式，填土可分为素填土、杂填土、冲填 土和压实填土四类。各类填
12、土应根据下列特征予以区别： 1、素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一种或几种材料组成的填土 其中不含杂质或含杂质很少。按主要组成物质分为碎石素填土、砂性素填 土、粉性素填土及粘性填土。经分层压实后则称为压实填土。 2、杂填土是含大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土。按 其组成物质成分和特征分为建筑垃圾土、工业废料土及生活垃圾土。 3、冲填土为由水力冲填泥浆形成的填土。,土的工程分类10,土层分布示意,土的工程分类11,特殊土 定义：特殊土是指在特定地理环境或人为条件下形成的具有特殊性质 的土。它的分布一般具有明显的地域性。特殊土包括软土、人工填土、湿 陷性黄土、红粘土、膨胀土、多年冻土
13、等。 软土是指沿海的滨海相、三角洲相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土 组成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限 ）、压缩性高和强度低的特点。包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土等 。多数还具有高灵敏度的结构。 淤泥：天然含水量大于液限，天然孔隙比1.5的粘性土。 淤泥质土：天然孔隙比小于1.5但1.0的粘性土。 当土中有机质含量大于5%时称为有机质土；大于60%时则称泥炭。泥 炭往往以夹层构造存在于一般粘性土层中，对工程十分不利，必须引起足 够重视。,土的工程分类12,湿陷性黄土：是指土体在一定压力下受水浸湿时产生湿陷变形量达到 一定数值的土。(湿陷变形量按野外浸水载荷试
14、验确定) 红粘土：是指碳酸盐岩系的岩石，经红土化作用形成并覆盖于基岩上 的棕红、褐黄等颜色的高塑性粘土。其液限一般大于50，上硬下软，具明 显的收缩性，裂隙发育，经坡、洪积再搬运后仍保留红粘土基本特征，液 限大于45小于50的土称为次生红粘土。我国的红粘土以贵州、云南、广西 等省区最为典型，分布广。 膨胀土：一般是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物（以蒙脱石和伊利 石为主）所组成的粘性土，在环境和湿度变化时，可产生强烈的胀缩变形， 具有吸水膨胀、失水收缩的特性。已有的建筑经验证明，当土中水份聚集 时，土体膨胀，可能对与其接触的建筑物产生强烈的膨胀上抬压力而导致 建筑物的破坏；土中水分减少时，土体收缩并可使土体产生程度不同的裂 隙，导致其自身强度的降低或消失。,土的工程分类13,多年冻土：是指温度等于或低于摄氏零度、含有固态水且这种状态在 自然界连续保持三年或三年以上的土。当自然条件改变时，会产生冻胀、 融陷、热融滑塌等特殊不良地质现象及发生物理力学性质的改变。,小结,
