土的物理性质及工程分类

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1、土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学与基础工程土力学与基础工程第一章第一章本章作业本章作业P37：2-1、2-3、2-6、2-7、2-8交作业时间：第五周星期二交作业时间：第五周星期二第一章第一章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类二、土的三相组成和结构二、土的三相组成和结构三、土的物理性质指标三、土的物理性质指标四、土的物理状态指标四、土的物理状态指标五、土的工程分类五、土的工程分类一、土的生成一、土的生成1.1 土的生成土的生成 土是岩石经过风化后在不同条件下形土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然产物。成的自然产物。岩石岩石风化，剥蚀风化，剥蚀搬运或就地沉积搬运

2、或就地沉积土土一一. . 风化风化生物循环生物循环物理风化物理风化化学风化化学风化量变量变粗颗粒粗颗粒原生矿物原生矿物质变质变细颗粒细颗粒次生矿物次生矿物有有 机机 质质岩石和土的粗颗粒受各种气候岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂因素的影响产生胀缩而发生裂缝，或在运动过程中因碰撞和缝，或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境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因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物学成分，形成新的矿物动植物的活动动植物的活动二二. . 搬运与沉积搬运与沉积残积土残积土颗粒表面粗糙颗粒表面粗糙多棱角多棱角粗细不

3、均粗细不均无层理无层理 母岩经风化破碎成岩屑或细小颗粒母岩经风化破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地形成的土后，未经搬运残留在原地形成的土强风化强风化弱风化弱风化微风化微风化母岩体母岩体风：风积土风：风积土重力重力: : 坡积土坡积土 流水流水: :洪积土洪积土冲积土冲积土湖泊沼泽沉积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物海相沉积物冰川冰川: : 冰积土冰积土土粒粗细不同，性质不均匀土粒粗细不同，性质不均匀有分选性，近粗远细有分选性，近粗远细浑圆度分选性明显，土层交迭浑圆度分选性明显，土层交迭土粒粗细变化较大，性质不均匀土粒粗细变化较大，性质不均匀颗粒均匀，层厚而不具层理颗粒均匀，层厚而不具层理运运

4、积积土土 风化形成的土颗粒，受自然力的作用搬风化形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物运到远近不同的地点所沉积的堆积物1.2 土的三相组成和结构土的三相组成和结构固体颗粒固体颗粒（固相）（固相）土中气体土中气体（气相）（气相） 土中水土中水（液相）（液相）构成土骨架构成土骨架起决定作用起决定作用重要影响重要影响次要作用次要作用一、固体颗粒（固相）一、固体颗粒（固相）颗粒颗粒大小大小矿物矿物成分成分颗粒颗粒形状形状次生矿物次生矿物 主要是粘主要是粘土矿物土矿物原生矿物原生矿物 圆状、浑圆状、浑圆状、棱角状圆状、棱角状原生矿物原生矿物 石英、长石英、长石、云母等石、云母等次

5、生矿物次生矿物 针状、片针状、片状、扁平状状、扁平状矿物成分矿物成分颗粒大小颗粒大小搭配搭配物理状态物理状态力学特性力学特性颗粒形状颗粒形状土的性质取决于各不同粒组的相对含量。土的性质取决于各不同粒组的相对含量。1. 土粒粒组土粒粒组 粒组：工程上通常把大小相近、性粒组：工程上通常把大小相近、性质相似的土粒划分为一组。质相似的土粒划分为一组。分界粒径：划分粒组的分界尺寸。分界粒径：划分粒组的分界尺寸。粘粒粘粒粉粒粉粒砂粒砂粒圆粒圆粒碎石碎石块石块石0.0050.075220200巨粒巨粒粗粒粗粒细粒细粒2. 颗粒分析试验颗粒分析试验 为了确定各粒组的相对含量，必须为了确定各粒组的相对含量，必须

6、用试验方法（颗分试验）将各粒组区分用试验方法（颗分试验）将各粒组区分开来，最常用的颗分试验方法有筛分法开来，最常用的颗分试验方法有筛分法和密度计法两种。和密度计法两种。 适用于粒径大于适用于粒径大于0.075 mm的土粒的土粒筛分法筛分法 利用一套孔径由大到小的筛子，将事先利用一套孔径由大到小的筛子，将事先称过质量的干试样放入筛中，经过充分震摇称过质量的干试样放入筛中，经过充分震摇后，把留在各级筛上的土粒分别称量，算出后，把留在各级筛上的土粒分别称量，算出小于某粒径的土粒含量，用以确定土中各粒小于某粒径的土粒含量，用以确定土中各粒组的土粒含量。组的土粒含量。 适用于粒径小于适用于粒径小于0.0

7、75 mm的土粒的土粒密度计法密度计法 密度计法是利用不同大小的土粒在水中的密度计法是利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量。沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量。 将一定质量土粒浸入水中搅拌成悬液，搅将一定质量土粒浸入水中搅拌成悬液，搅拌停止后，土粒开始下沉。利用密度计，测不拌停止后，土粒开始下沉。利用密度计，测不同时刻悬液的浓度。算出相应的粒径及小于该同时刻悬液的浓度。算出相应的粒径及小于该粒径的土粒质量。粒径的土粒质量。3. 颗粒级配颗粒级配 颗粒级配：土中各粒组颗粒质量占颗粒级配：土中各粒组颗粒质量占土粒总质量的百分数。土粒总质量的百分数。 颗粒级配，用半对

8、数坐标系中的曲颗粒级配，用半对数坐标系中的曲线表示。称为颗粒级配曲线。线表示。称为颗粒级配曲线。1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)颗粒级配曲线颗粒级配曲线1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)颗粒级配曲线颗粒级配曲线d60d50d10d30特征粒径特征粒径: : d50 : 平均平均粒径粒径d60 : 控

9、制粒径控制粒径d10 : 有效粒径有效粒径d30 反映土中颗粒粒组及其百分含量反映土中颗粒粒组及其百分含量 反映土中颗粒分布情况反映土中颗粒分布情况 反映土中颗粒分布的不均匀程度反映土中颗粒分布的不均匀程度用不均匀系数用不均匀系数Cu表示表示 Cu 5，颗粒分布不均匀颗粒分布不均匀Cu大大 不均匀不均匀 有细粒土填空有细粒土填空 压密度大压密度大 Cu小小 均匀均匀 无细粒土填空无细粒土填空 压密度小压密度小 反映土中颗粒分布的连续程度反映土中颗粒分布的连续程度用曲率系数用曲率系数Cc 表示表示 1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（

10、）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)颗粒级配曲线颗粒级配曲线d60d10d30斜率斜率: : 某粒径范围内颗粒的含量某粒径范围内颗粒的含量陡：相应粒组质陡：相应粒组质量集中；量集中；缓：相应粒组含缓：相应粒组含量少；量少；平台：相应粒组平台：相应粒组缺乏。缺乏。Cc = 1 3, 颗粒连续性好颗粒连续性好Cc大大Cc小小台阶分布在台阶分布在d10与与d30之间之间台阶分布在台阶分布在d30与与d60之间之间 颗粒级配的好坏由土粒的均匀程度和颗粒级配的好坏由土粒的均匀程度和粒径分布曲线的形状确定。粒径分布曲线的形状确定。规范规定：规范规定： 同时满

11、足，级配良好同时满足，级配良好 二、土中水（液相）二、土中水（液相） 土的液相是水及各离子的溶液，其含量及土的液相是水及各离子的溶液，其含量及性质明显影响土，尤其是粘性土的工程性质，性质明显影响土，尤其是粘性土的工程性质，如加水，土的状态可由硬变软，甚至流动。如加水，土的状态可由硬变软，甚至流动。土中水土中水 重力水重力水 毛细水毛细水 结晶水结晶水 自由水自由水 弱结合水弱结合水 结合水结合水 强结合水强结合水 1. 结晶水结晶水结晶水：土粒矿物结晶体内部的水。结晶水：土粒矿物结晶体内部的水。 存在矿物结晶体中的水，只有在高温存在矿物结晶体中的水，只有在高温（大于（大于105）下，才能从矿物

12、中析出，）下，才能从矿物中析出，故可将它视作矿物本身的一部分。故可将它视作矿物本身的一部分。2. 结合水结合水 结合水：受颗粒表面电场作用力吸引结合水：受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水。能任意流动的水。吸吸力力po距离距离 r105oO-2H+H+排列致密、定向性强排列致密、定向性强密度密度1g/cm3冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度具有固体的特性具有固体的特性温度高于温度高于100C时可蒸发时可蒸发强结合水强结合水位于强结合水之外，电场引力位于强结合水之外，电场引力作用范围之内作用范围之内外力作用下可以移动外力

13、作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性弱结合水弱结合水强强弱弱结合水结合水自由水自由水结合水与土的物理力学性质结合水与土的物理力学性质 土粒为弱吸着水分隔时，由于土粒相互土粒为弱吸着水分隔时，由于土粒相互受到引力的作用，在土粒间表现一定的联接受到引力的作用，在土粒间表现一定的联接强度强度粘聚力粘聚力。弱吸着水越薄，土粒间距越。弱吸着水越薄，土粒间距越小，引力越高，这时联接性就越强，土粒就小，引力越高，这时联接性就越强，土粒就越不易发生移动。弱吸着水厚度的变化，会越不易发生移动。弱吸着水厚度的变化，会使土的物理力学性质发生改变。使土的物理力学性质发生改变。2. 自由水自由

14、水 自由水指土粒表面引力作用范围以外自由水指土粒表面引力作用范围以外的水，与普通水一样，受重力支配，能传的水，与普通水一样，受重力支配，能传递静水压力并具有融解作用。递静水压力并具有融解作用。自自由由水水重力水重力水毛细水毛细水在重力作用下可在土中自由流动在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间存在于固气之间 在重力与表面张力作用下可在重力与表面张力作用下可在土粒间孔隙中自由移动在土粒间孔隙中自由移动自由水自由水毛细水毛细水 ：湿润角湿润角 空气空气固体固体水水 lT：表面张力表面张力D D：毛管直径毛管直径Td=2rua-uwua-uw = 压力差压力差毛细现象毛细现象毛毛细细管管hchc

15、：毛细水毛细水上升高度上升高度土中毛细现象土中毛细现象毛细水上升高度毛细水上升高度r2hcw=2rTcos分布在土中相互贯通的孔隙可以看成许多形分布在土中相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管状不一、直径互异、彼此连通的毛细管分析对象分析对象: : 水柱水柱张力张力TTuc 水水2rTT则毛细压力则毛细压力：2rTcos+ucr2 = 0hcuc= -hc w水压水压 +-毛细管中的毛细管中的负静水压力负静水压力毛细水压力毛细水压力毛细水对土性质的影响毛细水对土性质的影响 非饱和土中的孔隙水多非饱和土中的孔隙水多集中于颗粒间的缝隙处。集中于颗粒间的缝隙处。空气空气 水水

16、 固体颗粒固体颗粒 由于表面张力的作用，会形由于表面张力的作用，会形成如图所示的弯液面，使水产生成如图所示的弯液面，使水产生负压力，颗粒则受正压力。负压力，颗粒则受正压力。r弯液面弯液面 这是稍湿的砂土颗粒间存在作用力的原因，这是稍湿的砂土颗粒间存在作用力的原因，这种作用力称为假凝聚力这种作用力称为假凝聚力 重力水：在重力作用下能在土中流动重力水：在重力作用下能在土中流动的自由水。它是土中其它类型水的来源。的自由水。它是土中其它类型水的来源。重力水具有融解能力，能传递静水和动水重力水具有融解能力，能传递静水和动水压力，并对土粒起浮力作用压力，并对土粒起浮力作用 。自由水自由水重力水重力水与大气

17、相通与大气相通无影响，易挤出无影响，易挤出与大气不相通（空气、水气、天然气）与大气不相通（空气、水气、天然气） 压力作用下可压缩或融解压力作用下可压缩或融解 三、土中气（气相）三、土中气（气相） 导致渗透性减小，弹性增大，延长土压导致渗透性减小，弹性增大，延长土压缩和膨胀变形的时间。缩和膨胀变形的时间。三、土的结构三、土的结构 土的结构：指土粒的相互排列及粒土的结构：指土粒的相互排列及粒间联结能力。间联结能力。 土的结构是在成土过程中逐渐形成土的结构是在成土过程中逐渐形成的，它与矿物成份、颗粒形状、沉积条的，它与矿物成份、颗粒形状、沉积条件相关。件相关。絮状结构絮状结构蜂窝结构蜂窝结构单粒结构

18、单粒结构土的结构土的结构 单粒结构单粒结构砂土和碎石的主要结构形砂土和碎石的主要结构形式。由粗大颗粒在水或空气中下沉形成。式。由粗大颗粒在水或空气中下沉形成。 根据形成条件不同，单粒结构分为疏根据形成条件不同，单粒结构分为疏松状态和密实状态。松状态和密实状态。 单粒结构的特点：土粒间存在点与点单粒结构的特点：土粒间存在点与点的接触。的接触。单粒结构单粒结构疏松状态单粒结构疏松状态单粒结构 在荷载作用下，在荷载作用下，特别是在震动荷载作特别是在震动荷载作用下会使土粒移向更用下会使土粒移向更稳定的位置而更加密稳定的位置而更加密实，同时产生较大的实，同时产生较大的变形。变形。密实状态单粒结构密实状态

19、单粒结构 比较稳定，力比较稳定，力学性质好，粗砂土学性质好，粗砂土如砂土、砾石等土如砂土、砾石等土类的结构特征类的结构特征 。蜂窝结构蜂窝结构以粉粒为主的土具有的结构形式以粉粒为主的土具有的结构形式 土粒下沉过程中，接触土粒下沉过程中，接触点引力大于下沉土粒重量形点引力大于下沉土粒重量形成链环状单元，很多这样的成链环状单元，很多这样的链环状单元联接起来，便形链环状单元联接起来，便形成孔隙较大的蜂窝状结构，成孔隙较大的蜂窝状结构，蜂窝状结构常在粉土、粘土蜂窝状结构常在粉土、粘土类中遇到类中遇到絮状结构絮状结构粘土的主要结构形式粘土的主要结构形式 微小的粘粒，重量极轻，靠其自重在水微小的粘粒，重量

20、极轻，靠其自重在水中下沉，极为缓慢，土粒表面常带有同号电中下沉，极为缓慢，土粒表面常带有同号电荷，因而悬浮在水中作分子热运动，不能相荷，因而悬浮在水中作分子热运动，不能相互碰撞结成粒团下沉。互碰撞结成粒团下沉。 在悬液介质发生变化时，土表面的弱吸在悬液介质发生变化时，土表面的弱吸着水厚度减薄，运动着的粘粒相互聚合，以着水厚度减薄，运动着的粘粒相互聚合，以面对边或者面对角的接触，并凝结成絮状物面对边或者面对角的接触，并凝结成絮状物下沉。下沉。 孔隙很大，强度孔隙很大，强度低、压缩性高、对扰低、压缩性高、对扰动比较敏感，土粒间动比较敏感，土粒间的联接强度会由于压的联接强度会由于压密和胶结作用而逐渐

21、密和胶结作用而逐渐得到加强。得到加强。1.3 土的物理性质指标土的物理性质指标 土的三个组成相的体土的三个组成相的体积和质量上的比例关系积和质量上的比例关系作用作用反映土的松密、干湿、轻重程度。反映土的松密、干湿、轻重程度。 名称、概念或定义、符号、表名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别。围、联系与区别。定义定义要点要点空气空气 Air水水 Water固体固体 Solidma0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积一、一、 指标的定义指标的定义三三 相相 草草 图图物理量关系物理量关系:空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量

22、质量VaVwVsVvV体积体积土粒相对密度（土粒比重）土粒相对密度（土粒比重）ds定义：定义：土粒质量与同体积纯水在土粒质量与同体积纯水在4时的时的质量之比。质量之比。 单位：单位：无无表达式：表达式：粘粒粘粒2.722.76砂粒砂粒2.652.69粉粒粉粒2.702.71常见值：常见值：土的含水率土的含水率w定义：定义：土中水的质量与土粒质量之比，以土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示百分数表示 。 砂土砂土040%粘土类粘土类3100%，甚至更大，甚至更大单位：单位：无无常见值：常见值：表达式：表达式：土的密度土的密度定义：定义：单位体积单位体积土的质量土的质量。 砂土砂土1.62.0

23、 g/cm3粘性土粘性土1.82.0 g/cm3单位：单位：Mg/m3或或 g/cm3常见值：常见值：表达式：表达式：土的孔隙比土的孔隙比e砂土砂土0.30.9单位：单位：无无常见值：常见值：表达式：表达式：定义：定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示以小数表示。 粘性土粘性土0.41.2土的孔隙率土的孔隙率n砂土砂土2835%单位：单位：无无常见值：常见值：表达式：表达式：定义：定义：土中孔隙的体积与土的总体积之比，土中孔隙的体积与土的总体积之比，以百分数表示以百分数表示。 粘性土粘性土2870%土的饱和度土的饱和度Sr干土干土0单位：单位：无无常见

24、值：常见值：表达式：表达式：定义：定义：土中所含水的体积与孔隙体积之比，土中所含水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示以百分数表示。 饱和土饱和土100%土的干密度土的干密度d单位：单位： g/cm3常见值：常见值：表达式：表达式：定义：定义：单位体积内土粒的质量单位体积内土粒的质量。 1.31.8 g/cm3土的饱和密度土的饱和密度sat单位：单位： g/cm3常见值：常见值：表达式：表达式：1.82.3 g/cm3定义：定义：土孔隙完全被水充满时的土孔隙完全被水充满时的单位体积质量单位体积质量。 土的有效密度土的有效密度单位：单位： g/cm3土的重度土的重度表达式：表达式：=g定义：定义：

25、土孔隙完全被水充满时的土孔隙完全被水充满时的单位体积质量单位体积质量。 单位：单位： N/cm3一、一、 指标的确定指标的确定 一类是必须通过试验测定的，如含水一类是必须通过试验测定的，如含水率、密度和土粒比重，称为直接指标；率、密度和土粒比重，称为直接指标； 一类是根据直接指标换算的，如孔隙一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标 土的物理性质指标分为两类：土的物理性质指标分为两类：直接指标直接指标土的含水率土的含水率w 烘干法：先称出天然湿土的质量，然后烘干法：先称出天然湿土的质量，然后放在烘箱里在放在烘箱里在100105下烘干，

26、称干土的下烘干，称干土的质量。损失的即为水的质量。质量。损失的即为水的质量。直接指标直接指标土的密度土的密度 环刀法：环刀容积一定，称出环刀中土环刀法：环刀容积一定，称出环刀中土的质量。的质量。直接指标直接指标土粒比重土粒比重ds 比重瓶法，事先将比重瓶注满纯水，比重瓶法，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量称瓶加水的质量m1。然后把烘干土若干。然后把烘干土若干克克( (ms) )装入空比重瓶内，再加满纯水，称装入空比重瓶内，再加满纯水，称瓶加水加土的质量瓶加水加土的质量m2，按下式计算土粒，按下式计算土粒比重比重间接指标间接指标指标间的换算指标间的换算土粒土粒水水气气令：Vs=1, V=1+

27、e则则 Vv=e进而可以导出：进而可以导出：例题：例题：P16 1-11.4 土的物理状态指标土的物理状态指标土的存在形式土的物理状态影影响响力学特力学特性性砂土的松密程度粘性土的干湿/软硬程度一一 粘性土的稠度粘性土的稠度 指粘性土在某一含水率下对外界引指粘性土在某一含水率下对外界引起的变形或破坏的抵抗能力，是粘性土起的变形或破坏的抵抗能力，是粘性土最主要的物理状态指标。最主要的物理状态指标。定义：定义：自由水自由水1. 粘性土的稠度状态粘性土的稠度状态弱结合水弱结合水强结合水强结合水土粒土粒水将土水将土粒分开粒分开界限含水率界限含水率土颗粒土颗粒自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水

28、土中水的形态土中水的形态自由水自由水稠度状态稠度状态流态流态含水率含水率大大小小弱结合水弱结合水可塑态可塑态 弱结合水弱结合水强结合水强结合水半固态半固态强结合水强结合水强结合水强结合水 固态固态强结合水强结合水体积不再收缩，空气进入土体缩限缩限ws液限液限wL自由水消失自由水消失塑限塑限wp强结合水膜最大强结合水膜最大2. 粘性土的界限含水率粘性土的界限含水率粘性土的稠粘性土的稠度反映土中度反映土中水的形态水的形态3. 粘性土界限含水率的实验测定粘性土界限含水率的实验测定液塑限联合测定法液塑限联合测定法。测定方法：测定方法：测定仪器：测定仪器： 取取代代表表性性试试样样，加加入入不不同同数数

29、量量的的纯纯水水，调调制制成成三三种种不不同同稠稠度度的的试试样样，用用电电磁磁落落锥锥测测定定圆圆锥锥在在自自重重作作用用下下经经5秒秒后后沉沉入入试试样样的深度。的深度。试验测定：试验测定： 以以含含水水率率为为横横坐坐标标，圆圆锥锥入入土土深深度度为为纵坐标，在双对数纸上绘制关系曲线。纵坐标，在双对数纸上绘制关系曲线。 入入土土深深度度17毫毫米米所所对对应应的的含含水率为塑限。水率为塑限。 入入土土深深度度2毫毫米米所所对对应应的的含含水水率为塑限；率为塑限；在关系曲线查找在关系曲线查找圆圆锥锥入入土土深深度度（ mm ）土的含水率土的含水率吸附弱结合水的能力吸附弱结合水的能力塑性指数

30、塑性指数4. 粘性土的可塑性粘性土的可塑性 外力作用可改变其形状，而不改变其体外力作用可改变其形状，而不改变其体积，但外力卸除后仍能保持已得形状。积，但外力卸除后仍能保持已得形状。定义：定义：反映指标：反映指标：省去省去% 塑性指数：表示处于可塑状态时土的含塑性指数：表示处于可塑状态时土的含水率变化幅度。水率变化幅度。 塑性指数是反映粘性土性质的一个综合塑性指数是反映粘性土性质的一个综合性指标。一般地，塑性指数越大，土的粘粒性指标。一般地，塑性指数越大，土的粘粒含量越高，所以常用作粘性土的分类指标。含量越高，所以常用作粘性土的分类指标。 5. 粘性土的坚硬状态粘性土的坚硬状态即使含水率相同，坚

31、硬状态可能不同即使含水率相同，坚硬状态可能不同对不同的粘土，对不同的粘土，wp、wL大小不同大小不同含水率可反映粘土的坚硬状态稠度含水率可反映粘土的坚硬状态稠度问题：问题：液性指数液性指数状态状态坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑液性指数液性指数IlIl00Il0.250.25Il0.750.75Il1.0Il1.0 由于液限和塑限目前都是用扰动土测定由于液限和塑限目前都是用扰动土测定的，土的结构已彻底破坏，而天然土一般在的，土的结构已彻底破坏，而天然土一般在自重作用下存在很长历史，获得一定的结构自重作用下存在很长历史，获得一定的结构强度，以至土的天然含水率大于它的液限也强度，以至土的天

32、然含水率大于它的液限也未必发生流动。含水率大于液限只意味着：未必发生流动。含水率大于液限只意味着：若土的结构破坏，它将转变为粘滞泥浆。若土的结构破坏，它将转变为粘滞泥浆。注意：注意：液性指数仅适用于判断液性指数仅适用于判断重塑土重塑土的状态的状态二二 无粘性土的密实度无粘性土的密实度 无粘性土的松密程度对其工程性质无粘性土的松密程度对其工程性质影响很大。影响很大。 土的密实程度越高，压缩性越小，土的密实程度越高，压缩性越小，其工程特性越好；其工程特性越好； 孔隙比在一定程度上可反映无粘性孔隙比在一定程度上可反映无粘性土的密实度。土的密实度。emin = 0.35emin = 0.20但孔隙比不

33、能反映级配但孔隙比不能反映级配对土密实度的影响。对土密实度的影响。相对密度相对密度Dremax 最大孔隙比（最疏松状态的最大孔隙比（最疏松状态的孔隙比）。孔隙比）。emin 最小孔隙比（最紧密状态最小孔隙比（最紧密状态的孔隙比）。的孔隙比）。密实的密实的砂土的密实度状态划分为下列三种：砂土的密实度状态划分为下列三种：中密的中密的松散的松散的注意：室内测得理论上的最大与最小孔注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难。隙比有时很困难。1.5 土的工程分类土的工程分类目的：目的：依据：依据：便于研究、交流及应用便于研究、交流及应用能反映土的物理力学性质能反映土的物理力学性质土的组成土的组成土

34、的状态土的状态土的结构土的结构定义：定义： 是将工程性质相近的土归为一类是将工程性质相近的土归为一类粗粒土主要按颗粗粒土主要按颗粒组成进行分类粒组成进行分类粘性土则按塑粘性土则按塑性指数分类性指数分类 我国的分类方法至今尚未统一，不同我国的分类方法至今尚未统一，不同的部门根据各自行业特点建立了各自的分的部门根据各自行业特点建立了各自的分类标准。类标准。水利部水利部土工试验规程土工试验规程 （SL237-1999）（SL237-1999）规程分类法规程分类法分类依据分类依据有机质、颗粒组成、有机质、颗粒组成、IP、wLB漂石漂石；Cb卵石卵石；G砾砾；S砂砂；M粉土粉土；C粘土粘土；F细粒土细粒

35、土（C与与M的合称的合称）；）；SI混合土（粗、细粒土合称）混合土（粗、细粒土合称）；O有机质土有机质土。H高液限高液限；L低液限低液限；W级配良好级配良好；P级配不良好级配不良好。分分类类符符号号（SL237-1999）规程分类法规程分类法土名表示土名表示1个符号：直接表示土的名称；个符号：直接表示土的名称； 2个符号：第个符号：第1个表示土的主成分，第个表示土的主成分，第2个表个表示土的特性；示土的特性； 3个符号：第个符号：第1个表示土的主成分，第个表示土的主成分，第2个表个表示土的特性，第示土的特性，第3个表示土的次要成分个表示土的次要成分。土名名称：将表示土名的符号按从后到前的土名名

36、称：将表示土名的符号按从后到前的顺序依次读出。顺序依次读出。（SL237-1999）规程分类法规程分类法分类方法分类方法无机土（工程用土）的分类无机土（工程用土）的分类 依据颗分试验测土中各粒组的百分含量；依据颗分试验测土中各粒组的百分含量； 1. 依据粒组含量划分土的大类；依据粒组含量划分土的大类； 若若 60mm巨粒粒组含量巨粒粒组含量 15%，该，该土土划分巨粒类土；划分巨粒类土； 若若 60mm巨粒粒组含量巨粒粒组含量15%，将，将 60mm的颗粒剔除。的颗粒剔除。 以以 0.075mm的颗粒含量的颗粒含量 50%，该土为粗粒类土该土为粗粒类土； 以以 0.075mm的颗粒含量的颗粒含

37、量50%，该土为细粒类土该土为细粒类土；2. 巨粒类土的分类；巨粒类土的分类；巨粒土和含巨粒土的分类巨粒土和含巨粒土的分类土土类类粒粒组组含量含量土代号土代号土土 名名 称称巨粒土巨粒土巨粒含量巨粒含量75%100%漂石粒含漂石粒含量量50%漂石粒含漂石粒含量量50%BCb漂漂 石石卵卵 石石混混 合合巨粒土巨粒土50%巨粒含量巨粒含量75%漂石粒含漂石粒含量量50%漂石粒含漂石粒含量量50%BSICbSI混合土漂石混合土漂石混合土卵石混合土卵石巨巨 粒粒混合土混合土15%巨粒含量巨粒含量50%漂石含量卵石含量漂石含量卵石含量漂石含量漂石含量卵石含量卵石含量SIBSICb漂石混合土漂石混合土卵

38、石混合土卵石混合土3. 粗粒类土的分类；粗粒类土的分类； 在粗粒类土中，若在粗粒类土中，若2mm的颗粒含量的颗粒含量 50%，该土为砾类土，按下表分类该土为砾类土，按下表分类； 土土类类粒粒组组含量含量土代号土代号土名称土名称砾砾细细粒含量粒含量5%级级配：配：Cu5 u5 Cc=13GW级级配良好配良好砾砾级级配：不能同配：不能同时满时满足上足上述要求述要求GP级级配不良配不良砾砾含含细细粒粒土土砾砾细细粒含量粒含量5%15%GF含含细细粒土粒土砾砾细细粒土粒土质砾质砾细细粒含量粒含量15%，50%细细粒粒为为黏粒黏粒GC黏土黏土质砾质砾细细粒粒为为粉粒粉粒GM粉土粉土质砾质砾 在粗粒类土中

39、，若在粗粒类土中，若2mm的颗粒含量的颗粒含量50% ，该土为砂类土，按下表分类该土为砂类土，按下表分类； 土土类类粒粒组组含量含量土代号土代号土名称土名称砂砂细细粒含量粒含量5%级级配：配：Cu5 u5 Cc=13SW级级配良好砂配良好砂级级配：不能同配：不能同时满时满足足上述要求上述要求SP级级配不良砂配不良砂含含细细粒粒土砂土砂细细粒含量粒含量5%15%SF含含细细粒土砂粒土砂细细粒土粒土质质砂砂细细粒含量粒含量15%，同同时时50%细细粒粒为为黏粒黏粒SC黏土黏土质质砂砂细细粒粒为为粉粒粉粒SM粉土粉土质质砂砂4. 细粒类土的分类；细粒类土的分类；细粒类土按塑性图进行分类；细粒类土按塑

40、性图进行分类；501004530150液限含水率液限含水率wL(%)塑性指数塑性指数IP60B线：线：wL=50%BCCHHLLA线线：IP=0.73(wL-20)AMM塑塑性性图图细粒土的塑性图细粒土的塑性图细细粒土的分粒土的分类类（17mm液限）表液限）表土的塑性指数在塑性土的塑性指数在塑性图图中的位置中的位置土代号土代号土名称土名称塑性指数塑性指数Ip液限液限wLIp p0.73(0.73(wL L-20)-20)和和Ip p1010wL L50%50%CH高液限黏土高液限黏土wL L50%50%CL低液限黏土低液限黏土Ip p0.73(0.73(wL L-20)-20)和和Ip p1010wL L50%50%MH高液限粉土高液限粉土wL L50%50%ML低液限粉土低液限粉土 若细粒土内含部分有机质，则土名前若细粒土内含部分有机质，则土名前加形容词有机质，土代号后加加形容词有机质，土代号后加O，例如高，例如高液限有机质黏土液限有机质黏土（CHO）等；等；细粒类土分类注意问题：细粒类土分类注意问题：若细粒土内粗粒含量为若细粒土内粗粒含量为25%50%，则，则该土属含粗粒的细粒土。当粗粒中砂粒占该土属含粗粒的细粒土。当粗粒中砂粒占优势，则该土属含砂细粒土，并在代号后优势，则该土属含砂细粒土，并在代号后加加S，如，如CLS，MHS等。等。本章小结本章小结