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1、1 项目 1 土的物理性质及分类 【 项目要点 】 土的三相组成、三相比例指标的工程意义及换算 无黏性土和黏性土的物理特征 地基土（岩）的分类 土的物理性质指标 三相间的比例关系 质量和体积之间的关系 影响 力学特性 土的分类 土的物理状态指标 反映土的松密和软硬 状态的指标 2 土的成因 土的生成 土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后在不同条件下形成的自然历史的产物 . 搬运、沉积 风化 岩石 土 3 土的成因 土的生成 生物风化 物理风化 化学风化 矿物成 分未变 无粘性土 原生矿物 矿物成分改变 粘性土 次生矿物 风化作用分类 有 机 质 岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响
2、产生胀缩而发生裂缝 ,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎 母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物 动植物活动引起的岩石和土体粗颗粒的粒度或成分的变化 4 土的成因 土的结构和构造 定义： 土体的结构是指土生成工程中所形成土粒的空间排列及 其形式。 力学特性 影响 土的结构 反映 土的成分 形成条件 分类 单粒结构 蜂窝结构 絮状结构 5 土的成因 粒间作用力 可否作天然地基 矿物成分 单粒结构 示意图 重力、毛细力 原生矿物 指粗砂粒或更粗大的颗粒在水或空气中沉积形成。 粗粒土的结构 松散 密实 密实的单粒结构是良好的天然地基 6 土的成因 粒间作用力 形成环境
3、 可否作为天然地基 矿物成分 水中的悬浮力、自重力 （斥力减小引力增加） 絮状结构 (凝聚结构 ) 蜂窝结构 (分散结构 ) 示意图 颗粒间的引力、自重力 （粒间引力占优势） 淡水中沉积 海水中沉积 次生矿物 次生矿物 注意： 天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。 不可 不可 细粒土的结构 是指由粉粒（粒径 水中下沉时形的。 是指由粘粒（粒径 集合体组成。 7 土的成因 土的构造 土的构造： 是指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体 相互关系的特征，是从宏观角度研究土的组成。 力学特性 影响 土的构造 类型 层状构造 裂隙构造 层状构造较为常见，分布均匀的硬质土
4、层宜作为持力层，裂隙构造不连续的裂缝破坏土的整体性故土的工程性质最差。 8 土的组成 气相 固相 液相 + + 构成土骨架，起主体作用 重要影响 土体 次要作用 土体三相组成示意图 土体三相组成中每一相的特性及三相比例关系对土的性质均有显著影响。 9 土的组成 土的固体颗粒（固相） 粒组的划分 土的颗粒级配 土粒的矿物成分 工程上把大小相近的土粒合并为组，称为 粒组 。 土的粒径不同， 物理性状 和 力学性能 差别很大。 根据 土的工程分类标准 ，将土粒划分为若干粒组。 10 土的组成 土的固体颗粒（固相） 表格法表示的粒组划分 土粒粒组的划分 粒组统称 粒组名称 粒径范围 (m m) 一 般
5、 特 征 巨粒 漂石、块石颗粒 200 透水性很大，无粘性，无毛细水 卵石、碎石颗粒 60 d 20 0 粗粒 圆砾、 角砾颗粒 粗 中 细 20 d 60 5 d 20 2 d 5 透水性很大，无粘性，毛细水上升高度不超 过粒径大小 砂 粒 粗 中 细 d 2 d d 5 易透水，（当混入云母等杂质时透水性减小，而压缩性增加）；无粘性，遇水膨胀小，干燥时松散，毛细水上升高度不大，随粒径变小而增大。 细粒 粉 粒 d 5 透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀小，干时稍有收缩，毛细水上升高度较大较快，极易出现冻胀现象。 粘 粒 0 . 00 5 透水性很小，湿时有粘性、可塑性，遇水膨胀大，干时收缩显
6、著，毛细水上升高度大，但速度较慢。 11 土的组成 土的固体颗粒（固相） 土的颗粒级配 级配状况 影响土性质的主因 是指粒径大小不同的土粒的搭配情况，通常以各粒组相对含量的百分比表示。 土中各个粒组 的相对含量 常用颗粒级 配曲线表示 确定方法 筛分法 ：适用于粒径在 60土 密度计法 ：适用于粒径小于 土 移液管法 ：适用于粒径小于 土 12 土的组成 10 00g 10 16 18 24 22 38 72 P % 95 87 78 66 55 36 筛分法原理图 筛分法就是用一套标准筛子如孔直径 ( 20、 10、 将烘干且分散了的 200后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对
7、含量，即得土的颗粒级配。 密度计法 (也称比重计法 ) ：是沉降分析法的一种，另外还有移液管法(也称吸管法 )。该两法的理论基础都是依据 笃克斯 )定律，即球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比 13 土的组成 粒径 (u 6 征粒径 : 控制 粒径 有效 粒径 中 值粒径 不均匀程度 ： 连续程度 : Cc= ( 曲率系数 不均匀系数 粗细程度 ： 用平均粒径 示 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒径之土质量百分数（）01土的粒径级配累积曲线 u 5,级配不均匀 14 土的组成 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
8、0 小于某粒径之土质量百分数（）土的粒径级配累积曲线 续程度 : ( 曲率系数 较大颗粒缺少 小 较小颗粒缺少 大 1 3, 级配连续性好 曲线 u 66 5 土的组成 粒径、级配曲线及指标的用途： 粒组 含量用于土的 分类定名 ； 工程中用不均匀系数 , 不均匀土 ； 定义 : 土中孔隙体积与固体颗粒体积之比 , 无量纲 表达式 : 定义 : 土中孔隙体积与土的总体积之比 , 用百分数表示 表达式 : %100 指标的定义 换算指标 a s mw ms m 质量 体积 t 饱和度 表达式 : 定义 : 土中水的体积与孔隙体积的比值 ,用百分数表示。 饱和度表示孔隙中充满水的程度 : 干土 0
9、0% : 饱和土 %100土的物理性质指标 指标的换算 s=1 Vv=e 1+e +w)w 质量 体积 换算步骤 : :假设 (V=1或 ),并画出三相草图 ; :解出各相物质的质量和体积的换算指标 ; :利用换算指标按基本定义列出所求的物理指标换算公式 1001土的物理性质指标 例 1 某原状土样 ,经试验测得基本指标 : =水量 =土粒比重 求： e、 n、 d、 【 解 】 1 3 6 521)1( 1 1 3/ 3 / a t 31 无黏性土的密实度 无黏性土的密实度 无粘性土的 密实程度 工程性质 影响 指具有单粒结构的碎石土与砂土，土粒之间无粘结力，呈松散状态 定义 : 土密实 结
10、构稳定、强度高、压缩性低变形小 土松散 结构不稳定、强度低、压缩性高变形大 如何评定无粘性土密实度 ? 碎石土用触探锤击数 土用相对密度 32 无黏性土的密实度 碎石土的密实度 对于平均粒径 不大于 5000采用 重型圆锥动力触探锤击数 来评价其密实度。 对于平均粒径 大于 5000按野外鉴别方法综合判定其密实度。 重型圆锥动力探测 锤击数 实度 重型圆锥动力探测 锤击数 实度 松散 101 坚硬状态 可塑状态 流 态 塑 可塑 软塑 工程上作为确定粘性土承载力的重要指标 41 性土的物理特征 例 1内练习） A、 验结果见表，试确定该土的名称及软硬状态。 土样 天然含水量(%) 塑限 p(%) 液限 L(%) A 解答 】 522=425947=I P
