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1、第二章第二章 土的物理性质土的物理性质 土的物理性质主要研究： 1、土的三相体系间质量质量与体积体积间的比例关系，如密度、空隙性等，称基本物理性基本物理性质质，共有9个指标。 2、固体固体与液体液体间相互作用表现出来的性质如稠度、可塑性、胀缩性、透水性等，称水理性质水理性质。2021/8/21第二章 土的物理性质一、土的基本物理性质二、粘性土的稠度状态及可塑性三、粘性土的胀缩性和崩解性四、土的透水性和毛细性2021/8/22第二章 土的物理性质一、土的基本物理性质一、土的基本物理性质二、粘性土的稠度状态及可塑性三、粘性土的胀缩性和崩解性四、土的透水性和毛细性2021/8/23基本物理性质指标：
2、1.密度 土粒密度s 实测指标 土的天然密度 实测指标 土的干密度d 饱和密度sat2.含水性指标 天然含水率 w 实测指标 饱和含水率 wsat 饱和度sr3.空隙性 孔隙率 n 孔隙比 emmsmwo水气V0VVWVSVV固一、土的基本物理性质 首先将土的三相体系理想化，概化为如图模型，并且规定一些符号表示各部分的体积与质量。2021/8/24指标含义及确定方法：指标含义及确定方法：1.实测指标实测指标 1、土粒密度土粒密度 s s：固体颗粒固体颗粒部分单位体积内的质量部分单位体积内的质量 s=ms/Vs KN/m3 g/cm3 2 2、土的天然密度、土的天然密度 ：天然状态天然状态下单位
3、体积内土的质量。下单位体积内土的质量。 =m/V KN/m3 g/cm3 注意区别：1、含义上：、含义上： s是固体相部分质量，只与土中的矿物组成有关，与孔隙性和含水性无关；而是天然状态下单位体积内土的质量，与两者均有关。2、测定方法上：、测定方法上：s用扰动土样，采用比重瓶法测定， 用原状土样，采用环刀法或蜡封法测定。3、数值上：、数值上： s 3 3、天然含水率、天然含水率 W:W:土中所含水的质量与固体颗粒质量之比土中所含水的质量与固体颗粒质量之比 W =mw/ms * 100% 该指标室内一般用烘干法。mmsmwo水气V0VVWVSVV固2021/8/252021/8/26指标含义及确
4、定方法指标含义及确定方法：2.换算指标换算指标： 1、干干密度密度 d d：指土在干燥状指土在干燥状态下，单位体积内的质量态下，单位体积内的质量 d=ms/V KN/m3 g/cm3 它可用和w换算。 2 2、饱和密度饱和密度 satsat：土在饱和状态下，单位体积内的质量土在饱和状态下，单位体积内的质量 mmsmwo水气V0VVWVSVV固2021/8/273 3、饱和含水率饱和含水率（w wsatsat) )：指土饱和时，所含水的质量与固：指土饱和时，所含水的质量与固体质量之比。体质量之比。% %。4 4、饱和度饱和度（SrSr）：指土中：指土中水的体积与空隙体积之比的水的体积与空隙体积之
5、比的% %。表示孔隙的饱和程度表示孔隙的饱和程度。5 5、孔隙率孔隙率n n：指土中孔隙体积与土总体积之比的指土中孔隙体积与土总体积之比的% %。mmsmwo水气V0VVWVSVV固2021/8/286 6、孔隙比、孔隙比e e：指土中孔隙体积与固体体积之比指土中孔隙体积与固体体积之比2021/8/292021/8/210第二章 土的物理性质一、土的基本物理性质二、粘性土的稠度状态及可塑性二、粘性土的稠度状态及可塑性三、粘性土的胀缩性和崩解性四、土的透水性和毛细性2021/8/211二、粘性土的稠度状态及可塑性1.1.稠度与界限含水率稠度与界限含水率 粘性土由于含水率不同，可表现出不同的物理状
6、态（如固态、可塑态及流动态），称为土的稠度土的稠度。即： 说明随w的增大，土的状态发生了变化；也说明土中颗粒的活动性随w的增大变得容易，即水与颗粒的表面现象越明显。 由一种状态转变为另一种时的含水率叫界限含水率，如由固态到塑态到流态。固 态塑 态流 态固体态半固态粘塑态稠塑态粘流态液流态W小W大触变限塑塑限限Wp粘着限收缩限液液限限wl2021/8/212 根据土的不同状态，有几种界限含水率。包括：收缩限、塑限塑限、粘着限、液限液限、触变限等，又称阿太堡界限。 塑限塑限wp：由固态转变为塑态的界限含水率。：由固态转变为塑态的界限含水率。 液限液限wL：由塑态转变为流态的界限含水率。：由塑态转变
7、为流态的界限含水率。 塑限的实测常用搓条法搓条法；液限的测定常用锥式液限仪或蝶式液限仪液限仪或蝶式液限仪。 稠度反映土粒间的连结强度土粒间的连结强度和土粒相互活动的难易程度土粒相互活动的难易程度。与孔隙水类型孔隙水类型及土粒周围水膜厚度土粒周围水膜厚度有关。流态土：自由液态水、结合水膜厚度很大、粒间无连结力塑态土：弱结合水、结合水膜厚度较小、粒间连结力较弱固态土：强结合水、水膜厚度很小、粒间连结力较强2021/8/2132 2、塑性指数及土的塑性指数分类塑性指数及土的塑性指数分类 如果土的天然含水率介于塑限和液限之间时，土将处于塑性状态，这时土可被揉塑成任意形状而不发生断裂，这种性质叫可塑性可
8、塑性。 塑性指数塑性指数（Ip）是指液限与塑限的差值是指液限与塑限的差值。 Ip=wL-wp Ip愈大，说明土的可塑状态的范围越大，可塑性越好，反之亦然。Ip=0时，土无可塑性。 Ip的大小主要取决于土中粘粒的含量及其矿物成分土中粘粒的含量及其矿物成分。土中粘粒含量越高，矿物的亲水性越好，Ip越大，反之，就小。思考：砂和砾石类土是否有可塑性,why?2021/8/214 土按塑性指数的分类，各部门有所区别，界限也有区别。 国标准岩土工程勘察规范中规定： 分类不足之处在于：不同的液限和塑限可能得出相同的塑性指数，即土类型相同，但其性质可能完全不同。 为解决这一问题，提出了用塑性图对细粒土分类。
9、如国标中就采用了这一分类方法。如图：2021/8/215CLCLO1030塑塑性性指指数数IpIp=10Ip=7MLMLOMHMHOCHCHOA80604020100液限液限Wl(%)C代表粘土M代表粉土O代表有机质A线：Ip=0.63(Wl - 20)2021/8/216 如果土中含有有机质就用代号O。例如CHO为有机质高液限粘土类。另外还有一些别的规定。2021/8/217 3. 3.液性指数及稠度状态分级液性指数及稠度状态分级 液性指数液性指数 可以看出：当当wwp时，时，ILwL时，时，(w-wpWL-WP)，IL1,土将处于流动状态；土将处于流动状态； 当当wp w wL时，时，0
10、IL 1，土将处于可塑状态；土将处于可塑状态； 因此， IL的大小 实际上反映了土的天然稠度状态。 按IL将土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种状态。 从土的力学性质角度，考察土的稠度状态：实际上， IL反映了土的强度和压缩性， IL越大，土将处于软塑或流塑状态，土体的强度就低，压缩性高，承载力低；反之， IL越小，土处于坚硬或硬塑状态，土的强度就高，压缩性就低，承载力大。液性指数IL00IL0.250.25IL0.750.751.00稠度状态坚硬硬塑可塑软塑流塑2021/8/2182021/8/219第二章 土的物理性质一、土的基本物理性质二、粘性土的稠度状态及可塑性三、粘性土的胀缩性和
11、崩解性三、粘性土的胀缩性和崩解性四、土的透水性和毛细性2021/8/220三、粘性土的胀缩性和崩解性 1. 1. 胀缩性包括膨胀性与收缩性胀缩性包括膨胀性与收缩性： 是指粘性土由于含水率增加或减少而引起体积增大（膨胀）或减少（收缩）的性质。一般来说，粘性土不同程度的具有胀缩性。 产生原因产生原因：由于土颗粒表面的结合水（水化）膜厚度产生了变化，从而导致矿物颗粒间引力变化，进而产生了土的胀缩性。 评价指标评价指标：膨胀率、膨胀力、线膨胀率、体缩率等。 2. 2.崩解性崩解性： 指粘性土随含水率增加而发生崩散解体的性能。 崩解形式崩解形式：散粒崩解、鳞片状崩解、碎块状或崩裂状崩解。具体形式主要取决
12、于土的矿物成分、粒度成分、结构及胶结程度等。 产生原因产生原因：由于浸水后，土颗粒间产生局部应力集中，使局部颗粒间的斥力超过吸引力，造成这些颗粒崩落。 评价指标评价指标：崩解速度和崩解时间2021/8/221第二章 土的物理性质一、土的基本物理性质二、粘性土的稠度状态及可塑性三、粘性土的胀缩性和崩解性四、土的透水性和毛细性四、土的透水性和毛细性2021/8/222四、土的透水性和毛细性 土的透水性在评价水库、渠道等水工建筑物的渗漏和浸没问题时，具有重要意义。 详见水文地质学基础。2021/8/223 习 题1。已知一块饱和原状土样，其体积为17.40cm3，重29.8g，经105度温度下烘干后
13、，其重为19.6g，求：w,s,e,d, sat,解：2021/8/2242.在野外试验中用体积为90cm3的环刀取原状土样，称得质量为154g，送回试验室后称得重量148g，并测得w=15%, s=2.7g/cm3.求, d,w,e,n,wsat,sr. 已知：V=90cm3,m=154g，m=148g,w=15%, s=2.7g/cm3.解：土样从野外送回试验室的过程中，土的重量减轻了。说明土的水分损失了一部分，所以试验室测得的含水率偏小。真正的含水率应根据含水率的概念确定。2021/8/2253.一块体积为27cm3的粘土，烘干后重47.25g。在体积不变的情况下饱和，饱和后的重量56.7g。求 s. 已知：V=27cm3，ms=47.25g，msat=56.7g解：2021/8/226部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
