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1、土力学与地基基础工程,程建伟 主编,程建伟 主编,土力学与地基基础工程,高等职业教育建筑工程专业教学改革规划教材,项目一 土的物理与工程性质的认知,项目一 土的物理与工程性质的认知,一、土的成因与组成 二、土的物理性质指标 三、土的工程性质 四、土的物理状态指标 五、地基土(岩)的工程分类 六、土的现场鉴别,一、土的成因与组成,1.土的成因,图1-1 残积物(层)断面,(1)残积物 残积物是指残留在原地，未被搬运的那一部分原岩风化剥蚀后的产物，如图1-1所示。,一、土的成因与组成,(2)坡积物 坡积物是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡
2、上而形成的沉积物，如图1-2所示。,图1-2 坡积物(层)断面,一、土的成因与组成,图1-3 洪积物(层)断面,(3)洪积物 由暴雨或大量融雪骤然集聚而形成的暂时性山洪急流，具有很大的剥蚀和搬运能力，它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而形成洪积物，如图1-3所示。 (4)冲积物 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。,一、土的成因与组成,2.土的组成 (1)土的固体颗粒 土的固体颗粒即为固相。 1)土粒的矿物成分 土粒的矿物成分主要取决于母岩的成分及其所经历的风化作用。 原生矿物。原生矿物是物
3、理风化产物，化学性质比较稳定，具有较强的水稳定性。其中以石英砂粒强度最高，硬度最大，稳定性最好，而云母则最弱，石英和云母是粗颗粒土的主要成分。 次生矿物。次生矿物是化学风化的产物，颗粒细小，比表面积大，活性强。其中高岭石、伊利石、蒙脱石这3种复合的铝硅酸盐晶体是最重要的次生矿物，蒙脱石具有很强的亲水性，伊利石次之，高岭土亲水性最小，它们遇水膨胀，失水收缩。,一、土的成因与组成,表1-1 粒组划分标准,2.黏粒也称黏土粒，粉粒也称粉土粒。 3.黏粒的粒径上限也有采用0.002mm的。,2)土的颗粒级配 自然界中的土都是由大小不同的颗粒组成。,一、土的成因与组成,图1-4 颗粒级配曲线,一、土的成
4、因与组成,(2)土中水 土中水是土的液体相部分。 1)结合水是指吸附在土粒表面的结合水膜 研究表明，黏土颗粒表面带负电荷，吸附电场范围内的水分子及水分子中的阳离子，越靠近土粒表面吸附作用越强，结合水从内向外可分为固定层和扩散层。 2)自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水 它的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0，有溶解能力。 (3)土中气体 土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部位。,一、土的成因与组成,图1-5 土的单粒结构,3.土的结构 (1)单粒结构 是由粗大土粒在水或空气中下沉而形成的。,一、土的成因与组成,图1-6 土的蜂窝结构,(2)蜂窝结构 是主要由粉粒(0.050.0
5、05mm)组成的土的结构形式。,一、土的成因与组成,图1-7 土的絮状结构,(3)絮状结构 是由黏粒(0.005mm)集合体组成的结构形式。,一、土的成因与组成,4.土的构造 (1)层状构造 是土粒在沉积过程中，由于不同阶段沉积物质成分和颗粒大小不同，沿竖直方向呈层状分布特征。 (2)分散构造 是土层颗粒间无大的差别，分布均匀，性质相近，一般为厚度较大的粗粒土，如砂、卵石层等。 (3)裂隙构造 是指土体被许多不连续的小裂隙分割。,二、土的物理性质指标,图中字母的物理意义:V土的总体积 土粒的孔隙体积 土粒的体积 水的体积 气体的体积 m土的总质量 土粒的质量 水的质量 图1-8 土的三相图,二
6、、土的物理性质指标,1.土的三相图 2.基本指标 (1)土的密度和重度 天然状态下，单位体积土的质量称为土的密度(单位为g/cm3或t/m3)；单位体积天然土所受到的重力，称为重度(单位为kN/m3)。 (2)土粒相对密度ds 土粒的质量与同体积4时纯水的质量之比，称为土粒相对密度。 (3)土的含水量 土中水的质量与土粒质量之比(用百分数表示)称为土的含水量。 3.换算指标 (1)干密度d和干重度d 单位体积内土颗粒的质量称为土的干密度；单位体积内土颗粒受到的重力称为土的干重度。,二、土的物理性质指标,(2)土的饱和密度sat和饱和重度sat 饱和密度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积土的质量
7、；饱和重度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积内土所受到的重力。 (3)土的有效密度和有效重度 有效密度是指土在地下水位以下，单位土体积中土粒的质量扣除土粒排开同体积水的质量后,即为单位土体积中土粒的有效质量；土的有效重度是指在地下水位以下，单位土体积中土粒所受的重力扣除水的浮力后,即为单位土体积中土粒的有效重度。 (4)土的孔隙比e 孔隙比为土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示。 (5)孔隙率 (6)土的饱和度Sr,二、土的物理性质指标,表1-2 土的三相比例指标常见数值范围及常用换算公式,二、土的物理性质指标,表1-2 土的三相比例指标常见数值范围及常用换算公式,三、土的工程性质,1.土的
8、可松性 2.土的压缩率,表1-3 各种土的可松性参考数值,表1-4 土的压缩率的参考值,3.土的休止角,三、土的工程性质,表1-5 土的休止角,三、土的工程性质,表1-6 土的渗透系数参考表,4.土的渗透性,四、土的物理状态指标,1.无黏性土的密实度 (1)用孔隙比e判别 采用天然孔隙比的大小来判别砂土的密实度，是一种较简便的方法。 (2)用相对密实度Dr判别,表1-7 砂土密实度划分标准,(3)用标贯试验判别 在实际工程中，天然砂土的密实度可按原位标准贯入试验的锤击数N进行评定。,表1-8 砂土和碎石土密实度的评定,四、土的物理状态指标,2.黏性土的物理特征 (1)黏性土的界限含水量 黏性土
9、由于其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。 (2)黏性土的塑性指数IP和液性指数IL,表1-9 黏性土稠度状态的划分,五、地基土(岩)的工程分类,1.岩石 (1)岩石按坚固性可以划分为硬质岩石和软质岩石，见表1-10。,表1-10 岩石坚固性的划分,(2)岩石按风化程度可划分为微风化、中等风化和强风化，见表1-11。,表1-11 岩石按风化程度分类,五、地基土(岩)的工程分类,表1-12 碎石土的分类,3.砂土,表1-13 砂土的分类,4.粉土,2.碎石土,五、地基土(岩)的工程分类,5.黏性土,表1-14 黏性土的分类,6.人工填土,六、土的现场鉴别,表1-15 土的工程分类与现场鉴别方法,六、土的现场鉴别,表1-15 土的工程分类与现场鉴别方法,
