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1、第六章第六章土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类第一节第一节 土的组成土的组成第二节第二节 土的物理性质指标（本章重点）土的物理性质指标（本章重点）第三节第三节 土的物理状态指标土的物理状态指标第四节第四节 土的击实性土的击实性第五节第五节 地基岩土的工程分类地基岩土的工程分类第一节土的组成w组成：组成：土一般是由土一般是由固体颗粒固体颗粒、水水和和气体气体组成的组成的三相孔隙介质。三相孔隙介质。w(特例：特例：干土干土与与饱和土饱和土)一、土中固体颗粒：一、土中固体颗粒：w土颗粒构成土的骨架，其土颗粒构成土的骨架，其大小、粗细、大小、粗细、成分与组成成分与组成决定土的物理力学性质。决
2、定土的物理力学性质。单矿物颗粒：石英、长石、云母原生矿物无机物无机物无机物无机物多矿物结构：与母岩相同土的矿物成分有机物有机物有机物有机物腐殖质、泥炭及动植物残骸腐殖质、泥炭及动植物残骸次生矿物可溶盐：易溶易溶中溶难溶不溶盐：SiO2倍半氧化物黏土矿物黏土矿物细粒细粒（粉粒粉粒粉粒粉粒：0.005d0.075；粘粒粘粒粘粒粘粒：d0.005）粒组划分粒组划分粒组划分粒组划分：工程上将物理力学性质相近的颗粒划：工程上将物理力学性质相近的颗粒划分为一组，便于研究。分为一组，便于研究。巨粒巨粒（漂石、块石漂石、块石漂石、块石漂石、块石：d200；卵石、碎石卵石、碎石卵石、碎石卵石、碎石：20或或60
3、d200）粗粒粗粒（砾粒：砾粒：砾粒：砾粒：2d20或或60；砂粒砂粒砂粒砂粒：0.075d2）透水性大，无黏性。透水性大，无黏性。易透水，无黏性，松散，毛细现象。透水性小，稍有黏性，毛细现象大。透水性很小，毛细现象很大，有黏性，可塑。表1-1粒组划分标准（岩土工程勘察规范（GB500212009）粒组名称 粒 组 范 围/mm粒 组 名 称 粒 组 范 围/mm漂石（块石）粒组 200 砂粒粒组 0.0752 卵石（碎石）粒组 20200 粉粒粒组 0.0050.075 砾石粒组 220 粘粒粒组 土的重度土的重度 干重度干重度 d 浮重度浮重度 3.土的有效重度土的有效重度（地下水位以下土
4、粒受浮力作用）（地下水位以下土粒受浮力作用）(kN/m3)饱和土体单位体积内土粒的重量扣除土粒所受水的饱和土体单位体积内土粒的重量扣除土粒所受水的饱和土体单位体积内土粒的重量扣除土粒所受水的饱和土体单位体积内土粒的重量扣除土粒所受水的浮力所剩的有效合力。浮力所剩的有效合力。浮力所剩的有效合力。浮力所剩的有效合力。4.土的孔隙比土的孔隙比5.土的孔隙率土的孔隙率土中孔隙体积与土粒体积之比土中孔隙体积与土粒体积之比 土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示 用于评价天然土层的密实程度，用于评价天然土层的密实程度，亦反映土的密实程度亦反映土的密实程度一般一般e e
5、0.60.6为低压缩性土为低压缩性土为低压缩性土为低压缩性土，e e1 1为疏为疏为疏为疏松的高压缩性土松的高压缩性土松的高压缩性土松的高压缩性土。6.土的饱和度土的饱和度砂土砂土砂土砂土根据饱和度分为三种状态根据饱和度分为三种状态:土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示以百分数表示反映土中孔隙被水反映土中孔隙被水充满的程度。充满的程度。Sr=0为为干土干土干土干土，Sr=100%为为完全饱和土完全饱和土完全饱和土完全饱和土。S Sr r50%50%稍湿；稍湿；5050S Sr r80%80%很湿；很湿；S Sr r80%80%饱和饱和四、指标换算公式
6、四、指标换算公式【解解】n【习题习题习题习题】某土样经试验测得体积为某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质，湿土质量为量为187g，烘干后，干土质量为，烘干后，干土质量为167g。若土粒的相。若土粒的相对密度对密度Gs为为2.66，求该土样的含水量，求该土样的含水量、密度、密度、重、重度度、干重度、干重度d 、孔隙比、孔隙比e、饱和重度、饱和重度sat和有效重度和有效重度 。【解答解答】由得第三节 土的物理状态指标重点内容：重点内容：掌握判断不同土物理状态的依据掌握判断不同土物理状态的依据一、无黏性土（碎石土、砂土）的密实度一、无黏性土（碎石土、砂土）的密实度一、无黏性土（碎石土、砂土）的
7、密实度一、无黏性土（碎石土、砂土）的密实度（一）砂土密实度（一）砂土密实度（一）砂土密实度（一）砂土密实度1.1.天然孔隙比天然孔隙比天然孔隙比天然孔隙比原我国地基规范（TJ7-74）曾采用天然孔隙比作为砂上紧密状态的分类指标，具体划分标准见表。砂土名称密实中密稍密疏松砾砂、粗砂、中砂细砂、粉砂0.60.850.95按天然孔隙比按天然孔隙比e划分砂土的紧密状态划分砂土的紧密状态2.砂土的相对密实度砂土的相对密实度采用采用相对密实度相对密实度相对密实度相对密实度DrDr判断判断e-土天然孔隙比土天然孔隙比emin-土最小孔隙比土最小孔隙比emax-土最大孔隙比土最大孔隙比0Dr r0.33松散松
8、散0.33Dr r0.67中密中密0.67Dr r1密实密实N10松散15N30中密10N15稍密N30密实规范规范法探测：标准贯入试验法探测：标准贯入试验用锤击数用锤击数N判断判断。3.砂土的标准贯入试验砂土的标准贯入试验出水孔出水孔30（10）cm锤重：锤重：63.5kN落距：落距：760mm动力触探试验动力触探试验标准贯入器标准贯入器重型圆锥重型圆锥被探测土层被探测土层地面地面触探杆触探杆N63.55松散松散10N63.520中密中密5N63.510稍密稍密N63.520密实密实规范规范规范规范法探测：法探测：法探测：法探测：重型圆锥动力触探试验重型圆锥动力触探试验用锤击数用锤击数N N
9、63.563.5判断其密实度判断其密实度。也可根据野外方法鉴别也可根据野外方法鉴别（二）碎石土的密实度（二）碎石土的密实度（二）碎石土的密实度（二）碎石土的密实度碎石土密实度野外鉴别方法碎石土密实度野外鉴别方法碎石土密实度野外鉴别方法碎石土密实度野外鉴别方法密密实实度度骨架颗粒含量骨架颗粒含量和排列和排列可挖性可挖性可钻性可钻性密密实实骨架颗粒含量骨架颗粒含量大于总重的大于总重的70，呈交错排，呈交错排列，大部分接列，大部分接触触锹、镐挖掘困难，用撬锹、镐挖掘困难，用撬棍方能松动；井壁一般棍方能松动；井壁一般较稳定较稳定钻进极困难，冲击钻进极困难，冲击钻探时，钻杆、吊钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈
10、；孔壁锤跳动剧烈；孔壁较稳定较稳定中中密密骨架颗粒含量骨架颗粒含量等于总重的等于总重的6070，呈，呈交错排列，大交错排列，大部分接触部分接触锹、镐可挖掘，井壁有锹、镐可挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出掉块现象，从井壁取出大颗粒处，能保持颗粒大颗粒处，能保持颗粒凹面形状凹面形状钻进较困难；冲击钻进较困难；冲击钻探时，钻杆、吊钻探时，钻杆、吊锤跳动不剧烈，孔锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌现象壁有坍塌现象稍稍密密骨架颗粒含量骨架颗粒含量小于总重的小于总重的60，排列混乱，排列混乱，大部分不接触大部分不接触锹可以挖掘，井壁易坍锹可以挖掘，井壁易坍塌；从井壁取出大颗粒塌；从井壁取出大颗粒后，填充物砂土立即塌
11、后，填充物砂土立即塌落落钻进较容易，冲击钻进较容易，冲击钻探时，钻杆稍有钻探时，钻杆稍有跳动；孔壁易坍塌跳动；孔壁易坍塌二、黏性土的稠度二、黏性土的稠度即黏性土在某一含水率时的稀稠程度。即黏性土在某一含水率时的稀稠程度。固态固态半固态半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态缩限缩限缩限缩限w ws s塑限塑限塑限塑限w wp p（测）（测）液限液限液限液限w wL L（测）（测）含水量含水量黏性土由一种状态转变到另一种状黏性土由一种状态转变到另一种状态的态的分界含水量。分界含水量。（一）界限含水量（一）界限含水量（一）界限含水量（一）界限含水量（由试验测得）（由试验测得）w 半固体状态与固体状态
12、间的分界含水半固体状态与固体状态间的分界含水量称为量称为缩限缩限ws；w 可塑状态与半固体状态间的分界含水可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为量称为塑限塑限wp，可用，可用搓条法搓条法测定；测定；w 流动状态与可塑状态间的分界含水量流动状态与可塑状态间的分界含水量称为称为液限液限wL。可用。可用锥式液限仪法锥式液限仪法测定；测定；搓条法测定塑限搓条法测定塑限如搓到土条的直径恰为3 mm时断裂为若干段，则此时的含水量即为塑限wp。锥式液限仪锥式液限仪锥式液限仪测定土的液限锥式液限仪测定土的液限试验时使平衡锥在自重作用下沉入土膏，当15s内正好沉入深度10mm时的含水量即为液限wL。w液限与塑限
13、的测定中还有根据平衡圆锥沉入深度与液限、塑限的对应关系而采取的光电式塑液光电式塑液限联合测定法。限联合测定法。圆锥下沉深度与含水率关系曲线表示土在表示土在可塑状态下可塑状态下的的含水量变化范围含水量变化范围。塑性指数塑性指数塑性指数塑性指数IP大，则粘粒（大，则粘粒（d0.005mm颗粒）含量多，颗粒）含量多，故工程上用于对土进行分类，即：故工程上用于对土进行分类，即：当当IP10时为黏性土时为黏性土。塑性指数用塑性指数用塑性指数用塑性指数用不带不带不带不带的数值表示。的数值表示。的数值表示。的数值表示。（二）塑性指数（二）塑性指数（三）液性指数（三）液性指数反映土不同天然含水量反映土不同天然
14、含水量w状态下软硬程度状态下软硬程度指标指标IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL1坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数液性指数规范根据液性指数将黏性土划分为如下五种状态：规范根据液性指数将黏性土划分为如下五种状态：规范根据液性指数将黏性土划分为如下五种状态：规范根据液性指数将黏性土划分为如下五种状态：第四节土的击实性w土体能够通过振动、夯实和碾压等周期性土体能够通过振动、夯实和碾压等周期性荷载作用下调整土粒排列，进而增加密实度的荷载作用下调整土粒排列，进而增加密实度的性质称为性质称为土的击实性土的击实性。w击实土是最简单易行的土质改良方法。为击实土是最简单易行的土质改良方法。为了
15、提高填土的强度，增加土的密实度，降低其了提高填土的强度，增加土的密实度，降低其透水性和压缩性，通常用分层压实的办法来处透水性和压缩性，通常用分层压实的办法来处理地基。理地基。w 土的土的干密干密（重）（重）度度r rd d（d）是反映土的是反映土的密实度的重要指标，它与密实度的重要指标，它与土的含水量土的含水量、压实能压实能量量和和填土的性质填土的性质等有关。等有关。一、土的压实原理1.1.实践表明：实践表明：实践表明：实践表明：过湿的黏性土过湿的黏性土过湿的黏性土过湿的黏性土软弹现象，难以压实；软弹现象，难以压实；软弹现象，难以压实；软弹现象，难以压实；过干的黏性土过干的黏性土过干的黏性土过
16、干的黏性土不能充分压实。不能充分压实。不能充分压实。不能充分压实。2.2.试验表明：试验表明：含含水水量量较较小小时时土土粒粒表表面面结结合合水水膜膜薄薄，颗颗粒粒间间分分子子力力大大，阻碍土的压实；阻碍土的压实；含含水水量量太太大大时时压压实实时时土土孔孔隙隙中中大大量量的的自自由由水水不不易易排排出出，孔隙水压力大，阻止土粒靠拢；孔隙水压力大，阻止土粒靠拢；含含水水量量适适当当时时水水起起到到润润滑滑作作用用，且且不不占占用用太太多多的的孔孔隙，土粒易靠拢形成密实排列。隙，土粒易靠拢形成密实排列。3压实效果衡量指标干重度d压实土为压实土为15.518.0kN/m3。4.4.最优含水量最优含水量op 在在一一定定压压实实功功能能条条件件下下，土土最最易易于于被被压压实实，并并能达到能达到最大密实度最大密实度时的含水量。时的含水量。二、击实试验-最优含水量op的测定试验方法：试验方法：将同一种土配制成将同一种土配制成56份份含水量不同含水量不同含水量不同含水量不同的试样；的试样；以以同样的击实功同样的击实功同样的击实功同样的击实功对每份进行击实；对每份进行击实；测定各试样击实后的含水量
