土力学 教学课件 ppt 作者 张春梅 2.2土的性质和工程分类

《土力学 教学课件 ppt 作者 张春梅 2.2土的性质和工程分类》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学 教学课件 ppt 作者 张春梅 2.2土的性质和工程分类（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,2.3 土的三相比例指标,土,液相（水）,气相（气） 图4,固相（土颗粒）,土是三相体,三相比例指标了解土的物理性质，要对土的三相比例组成情况进行研究。表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的三相比例指标。 包括：含水量w、密度、土粒比重 Gs、孔隙比e、孔 隙率n 和饱和度 Sr等。,2,1.指标的定义,在试验室一般用“烘干法”测定。 通常，同一类土，含水量愈大时，其强度就降低。,1.1三个基本试验指标 土的含水量w ：土中水的质量与土粒质量之比。图4,3,4,土的密度：土单位体积的质量,在试验室一般用“环刀法”测定,5,土粒比重（土粒相对密度） Gs,Gs 可用 比重瓶法测定, 变化幅

2、度为（2.62.8), 通常：按经验选用，如下表。,粘性土,土的名称,砂土,粉土,粉质粘土,粘土,土粒比重,2.652.69,2.702.71,2.722.73,2.742.76,土粒比重参考值,6,测定方法： 比重瓶法：事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质 量m1。然后把烘干土若干克(ms)装入空瓶内，再加 纯水至满，称瓶加水加土的质量m2，计算土粒比重。,7,1.2反映土单位体积质量（或重度）的指标,土的密度,干密度（ ）,饱和密度（ ）,有效密度（ ）,天然重度（ ）,干重度（ ）,天然密度（ ）,饱和重度（ ）,有效重度（ ）,8,1.3 反映土的孔隙、含水特征指标 土的孔隙比e：土中孔

3、隙体积与土粒体积之比。可以评价天然土层的密实程度。,土的孔隙率n ：土中孔隙体积与土体总体积之比,土的饱和度Sr ：土中被水充满的孔隙体积与孔隙总 体积之比,9,2 指标的换算,10,11,12,13,14,15,2.4 无粘性土的密实度,密实度：与工程性质有密切关系。呈密实状态时，为良好地基；呈疏松状态时，为不良地基。 最小孔隙比emin：处于最紧密状态的孔隙比。 在试验室可用“振击法”测定。 最大孔隙比emax：处于最疏松状态的孔隙比。 在试验室可用“漏斗法”或“量筒法”测定。,16,1.无粘性土的相对密实度Dr（Relative Density ） 无粘性土的最大孔隙比与天然孔隙比之差和

4、最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。,Dr 在 01 之间，其值越大，表示土越密实。,0Dr0.33 松散 0.33Dr0.67 中密 0.67Dr1 密实,17,2.建筑地基基础设计规范N：,3.碎石土密实度野外鉴别方法,18,标准贯入试验 （Standard Penetration Test）,锤 重：63.5kg,落 距：760mm,打入深度：300mm,标准贯入数 N63.5,19,2.5 粘性土的物理特征,1粘性土的界限含水量 同一种粘性土随着含水量的不同，可分别处于固态、半固态、可塑状态和流动状态。 粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，为界限含水量。,0,固态,半固态,可塑状

5、态,流动状态,缩限ws,塑限wp,液限w l,w,20,液限仪,锥式液限仪 碟式液限仪,塑限：搓条法,液限,塑限,液限：,液塑限联 合测定仪,横坐标：土样含水量 纵坐标：圆锥入土深度,21,2粘性土的塑性指数和液性指数 (Ip ,Il ) 塑性指数: 土处于可塑状态的含水量变化范围。 反映了影响粘性土特征的各种重要因素(土的颗粒组成，土的矿物成分以及土中水的离子成分和浓度等)。 液性指数: 粘性土所处的软硬状态；值越大，即土质越软。,22,建筑地基基础设计规范GB50007-2002规定：,粘性土根据 可划分为坚硬，硬塑、可塑、软塑及流塑五种软硬状态，其划分标准见下表。,粘性土状态的划分,23

6、,3 粘性土的灵敏度和触变性 灵敏度st ：原状土的强度与同一土经重塑（含水量不变，土的结构被彻底破坏）后的强度之比。 其值越高，结构性越强，受扰动后土的强度降低愈多。施工中要尽量减少对土结构的扰动。 触变性：粘性土的结构遭到破坏，其强度就会降低，但随着时间的发展，土体的强度会逐渐恢复，这种胶体化学性质称为土的触变性。,24,低灵敏度 1.0 2.0 中灵敏度 2.0 4.0 高灵敏度 4.0 8.0 极灵敏度 8.0,根据灵敏度将粘性土分为：,25,粘性土时间和强度的关系,26,四.粘性土的胀缩性、湿陷性和冻胀性,4.1 膨胀性 自由膨胀率 ： 膨胀系数 ：自由膨胀系数若直接以小数表示时。

7、膨胀系数较小的膨胀土，膨胀潜势较弱，建筑物损坏轻微；膨 胀系数高的土，有较强的膨胀潜势，会造成建筑物的严重破坏。 线膨胀率 ：,27,4.2 收缩性,体缩率 ： 线缩率 ：,4.3 土的湿陷性 湿陷系数 ：由室内压缩试验来测定,4.4土的冻胀性 土的冻胀性：土在冬季负温时土、水的冻胀给土工建筑物带来 危害的变形特性。 危害：使路基隆起，使柔性路面鼓包、开裂、倾斜、不均匀沉降甚至倒塌；解冻后土层软化，土的强度的降低。,28,2.6 土的压实原理,土的静力问题：荷载不随时间变化。 土的动力问题：土体在动荷载的作用下，强度和变形 性质受到影响，可能造成土体破坏。 此时利用动荷载进行地基处理，还可 以

8、用于其它工程建设。 一、土的压实原理 目的：增加土的密实度，提高土的强度，减少压缩性 实际工程中的压实方法：碾压、夯实和振动。 粗粒土的压实标准：一般用 Dr 控制。,29,二、击实试验及击实曲线 击实设备：击实仪，包括击实筒、击实锤及导筒。 击实方法：用击实锤按规定的落距和击数锤击分层 土样，最后把被压实的土样充满击实筒，由击实筒 的体积和筒体被压实的土重计算出湿密度，同时测 出含水量，换算出干密度。 击实曲线：对不同含水量的土样击实，得到不同的 干密度，绘制的含水量和干密度曲线。,30,击实曲线的特点：1）峰值：最大干密度dmax 2）击实曲线位于理论饱和曲线左边 3）击实曲线的形态：左陡

9、右缓,31,粘性土，当压实功能和条件相同时，土的含水 量过大或过小，土体都不易压实，只有把土的含水 量调整到某适宜值时，才能收到最佳的压实效果。 最优含水量wop 和 最大干密度dmax 在一定压实机械的功能条件下，土最易于被压 实，并能达到最大密度时的含水量，称为最优含水 量wop，相应的干密度则称为最大干密度dmax 。,32,土的压实效果的影响因素 土的含水量 压实机械 压实功能 土的压实效果常用干密度 d（单位土体积内土粒的质量）来衡量。,三、影响击实效果的因素,33,含水量低时：土粒表面的结合水膜薄，水处于强结合水状态，土粒间距小，粒间引力占优势，土粒间的摩擦力、粘结力都很大，所以土

10、粒相对位移时阻力大，压实效果差。 含水量增加：结合水膜增厚，土粒间距也逐渐增加，这时斥力增加而使土块变软，引力相对减小，压实功能比较容易克服，粒间引力而使土粒相互位移，趋于密实，压实效果较好。 含水量继续增大：随粒间引力减小，但有自由水，且水占据的体积越大，颗粒占据的体积就越小，击实时孔隙中过多的水分不易排出，气体也不易排出，以封闭气泡的形式存在于土内，阻止土粒的移动，击实效果下降。,34,影响因素 含水量：较干、湿均得不到充分压实，最优含水量时可以 击实功：加大击实功能，能克服较大的粒间阻力，使土的干密度增加，最优含水量减小；含水量低时能量影响较显著，含水量较高时，加大击实功提高密实度是无效

11、。 土粒及级配：颗粒越粗，越能在低含水量时获得最大干密度。级配良好的土，由于细颗粒进入粗颗粒的孔隙中，压实效果好;反之差。干砂容易压实，稍湿击实效果不好，饱和砂土的击实效果良好。,35,压实特性在现场填土中的应用： 压实系数：工地压实时要求达到的干密度 与室内击实试验所得到的最大干密度 之比值。 越接近1，表明对压实质量的要求越高。 工程实践中：用土的压实度或压实系数来直接控制 填方工程的质量。,36,2.7 地基土（岩）的工程分类 一、土的工程分类,一般土,粗粒土,细粒土,砾类土：260mm 砂类土：0.0752mm,粉土：0.075mm 粘性土：0.005mm,巨粒土：60mm,特殊土：软

12、土、黄土、膨胀土等,工程用土,37,二、粗、细粒土分类 粗、细粒组的分界粒径：0.075mm。,土,粗粒土：按颗粒大小及级配分类,细粒土：按塑性图分类,土的塑性指数是划分细粒土的良好指标。 塑性指数反映的只是一个相对的含水量范围，具有相同的塑性指数，液、塑限却可能完全不同，土性也可能很不相同。,38,粗粒土：砾类土和砂类土,砾类土的分类,砂类土的分类,39,细粒土的科学合理的分类，应综合 考虑塑性指数和液限（或塑限）。,0,Ip,wl,ML,MH,CH,CL,40, : Ip=0.63(wl-20) : Ip=10 : wl=40%,细粒土的分类,40,土的成分、性质、土类和次要成分的统一符号

13、 B漂石（块石） CB卵石（碎石） S砂 G砾 C粘土 M粉土 H高液限 L低液限 W级配良好 D级配不良,41,1岩石 坚硬程度划分：坚硬、较硬、较软、软、极软岩。 完整程度划分：完整、较完整、较破碎、破碎、 极破碎。 2碎石土 粒径大于2mm的颗粒含量大于50% 的土属碎石 土。根据粒组含量及颗粒形状，可细分为漂石、块 石、卵石、碎石、圆砾、角砾。,三、建筑地基基础设计规范-地基土的工程分类,42,3 砂土 粒径 2mm的颗粒含量在50%以内，同时粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土属砂土。由粒组含量不同分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五类。 4 粉土 粒径0.075mm的颗粒含

14、量小于50%且Ip 10的土属粉土。该类土的工程性质较差，如抗剪强度低，防水性差，粘聚力小等。 5 粘性土 粒径 0.075mm的颗粒含量在50%以内,10Ip 17 的土属粘性土。由塑性指数的大小可细分为粘土和粉质粘土。,43,6 人工填土 由组成和成因：素填土、压实填土、杂填土、冲填土 素 填土 ：由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成。 压实填土：经过压实或夯实的素填土。 杂 填 土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物 的填土。 冲 填 土：由水力冲填泥砂形成的填土。 7 特殊土 软土、黄土、红粘土、膨胀土、多年冻土、盐渍等。,44,特殊土按有机质含量（Wu）的分类,土,无机土： Wu

15、5%,有机质土：10% Wu 5%,泥炭质土： 60% Wu 10%,泥炭： Wu 60%,注：有机质含量Wu按烧失量试验确定。,45,有机质土可在相应的土类，代号之后缀以代号O，如CHO，MHO等。 土的分类标准 1粗粒土（试样中粗粒组质量总质量的50%） 2细粒土（试样中细粒组质量总质量的50%） 3含粗粒的细粒土（试样中粗粒组质量为总质量 的2550%）。,46,土的成分、性质、土类和次要成分的统一符号 B漂石（块石） CB卵石（碎石） S砂 G砾 C粘土 M粉土 W级配良好 H高液限 L低液限 D级配不良,47,软土的工程性质,分布: 沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相； 内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相。 工程特性： a)孔隙比、含水量高,天然含水量液限，软流塑 b)透水性低，水平向渗透系数较大。 c)压缩性大，强度低，欠压密状态。 d)显著的蠕变和触变性(高灵敏度)、流变性。,48,黄土的工程性质,分布:我国西北及华北地区,面积约63万km2。 工程特性： 1) 粒度以粉粒、砂粒