1.土的物理性质及程分类

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1、2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n1.1土的组成及其结构与构造n1.2土的物理性质指标n1.3土的物理状态指标n1.4土(岩)的工程分类主要内容2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质概述土的物理性质概述岩石岩石风化（风化（物理、物理、化学化学）作用）作用岩石破碎岩石破碎 化学成分改变化学

2、成分改变搬运搬运沉积沉积大小、形状和大小、形状和成分都不相同成分都不相同的松散颗粒集的松散颗粒集合体合体（土）（土） 土土固相固相液相液相气相气相土中颗粒的大小、成分土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土和比例关系，反映出土的不同性质的不同性质 土粒土粒土中水土中水土中气土中气2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1 1.1 土的组成及其结构与构造土的组成及其结构与构造n一、土的固相一、土的固相 土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配

3、情况土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学性质有明显影响对土的物理力学性质有明显影响 1.土的颗粒级配（粒度成分）土的颗粒级配（粒度成分）工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为划分为若干粒组若干粒组，为了表示土粒的大小及组成情况，通，为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配土的颗粒级配 试验方法试验方法筛分法：筛分法：适用于适用于0.075mmd60mm比重计法比重计法: :适用于适用于d0.075m

4、m2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类筛分法筛分法用一套孔径不同的筛子，按用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量，然后计算其占总土粒质量的百分数质量的百分数 20

5、24/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类比重计法比重计法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同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来确定小于某粒径的土粒含量2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类颗粒粒径级配曲线颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比, ,横坐横坐标表示土粒的粒径标表示土粒的

6、粒径( (对数坐标）对数坐标）2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类颗粒级配的描述颗粒级配的描述 工程上常用不均匀系工程上常用不均匀系数数Cu描述颗粒级配的描述颗粒级配的不均匀程度不均匀程度 d10、d30、d60小于某粒径的小于某粒径的土粒含量为土粒含量为10%、 30%和和60%时所对应的粒径时所对应的粒径Cu愈大，表示土粒愈不均愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把匀。工程上把Cu5的土视的土视为级配不良的土；为级配不良的土； Cu10的土视为级配良好的土的土视为级配良好的土

7、曲率系数曲率系数C Cc描述颗粒级描述颗粒级配曲线整体形态，表明配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况某粒组是否缺失情况 对于砾类土或砂类土，同时满对于砾类土或砂类土，同时满足足Cu5和和Cc= =13时，定名为时，定名为良好级配砂或良好级配砾良好级配砂或良好级配砾 d 6060限定粒径限定粒径d 1010有效粒径有效粒径d 3030中值粒径中值粒径2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.土粒的矿物成分土粒的矿物成分矿物成分取决于矿物成分取决于母岩的矿物成分母岩的矿物成分和和

8、风化作用风化作用原生矿物：原生矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物成分与由岩石经过物理风化形成，其矿物成分与母岩相同母岩相同次生矿物：次生矿物：岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其成分与母岩不相同成分与母岩不相同 例：例：石英、云母、长石等石英、云母、长石等特征：特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点 例：例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等特征：特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水性质较不稳定，具有较

9、强的亲水性，遇水易膨胀的特点易膨胀的特点 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n二、土中的水二、土中的水 土中水的含量明显地影响土的性质土中水的含量明显地影响土的性质( (尤其是粘性土尤其是粘性土) )。土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体。土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体颗粒的晶格内部外，还存在结合水和自由水颗粒的晶格内部外，还存在结合水和自由水1.结合水结合水强结合水：强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、几乎完

10、全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体 弱结合水：弱结合水：紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱 2.自由水自由水存在于土粒电场影响范围以外，性质和普通水无异，能存在于土粒电场影响范围以外，性质和普通水无异，能传递水压力，冰点为传递水压力，冰点为0，有溶解能力，有溶解能力 以两种形式存在：以两种形式存在：毛细水、重力水毛细水、重力水2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分

11、类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n三、土中气体三、土中气体 土中气体土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为分为与大气连通的非封闭气体与大气连通的非封闭气体和和与大气不连与大气不连通的封闭气体通的封闭气体1.非封闭气体：非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大土的性质影响不大 2.封闭气体：封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大质有较大的影响，使

12、土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时和延长土体受力后变形达到稳定的历时 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n四、土的结构四、土的结构 在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关关 1.单粒结构：单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，形成

13、的单粒结构，其特点其特点是土粒间存在点与点的接触。根是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态 密实状态密实状态疏松状态疏松状态2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.蜂窝结构：蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位, ,很多链很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构环联结起来，形成

14、孔隙较大的蜂窝状结构 3.絮状结构絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构下沉，形成孔隙较大的絮状结构 蜂窝结构蜂窝结构絮状结构絮状结构2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n五、土的构造五、土的构造 土的构造土的构造是

15、指土体中各结构单元之间的关系。主要特是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性征是土的成层性和裂隙性, ,即层理构造和裂隙构造，即层理构造和裂隙构造，二者都造成了土的不均匀性二者都造成了土的不均匀性 1.层理构造：层理构造：土粒在沉积过程中土粒在沉积过程中, ,由于由于不同阶段不同阶段沉积沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同的物质成分、颗粒大小或颜色不同, ,而沿而沿竖向竖向呈现出成呈现出成层特征，分层特征，分水平层理水平层理和和交错层理交错层理。 3.裂隙构造：裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所土体被许多不连续的小裂隙所分割分割, ,在在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物裂隙中

16、常充填有各种盐类的沉淀物 2.2.分散构造分散构造: :土层中土粒分布均匀，性质相近，如土层中土粒分布均匀，性质相近，如 砂，卵石层为分散构造。砂，卵石层为分散构造。2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.2 1.2 土的物理性质指标土的物理性质指标( (三相比例指标三相比例指标) )n一、土的三相草图一、土的三相草图 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积Vn二、直接测定指标二、直接测定指标 1.土的密度土的密度：单位单位g g/ /cmcm3 3 单位

17、体积土的质量单位体积土的质量 工程中常用重度工程中常用重度 来表示单位来表示单位体积土的重量体积土的重量 重力加速度，近重力加速度，近似取似取10m/s10m/s2 2 Vv测定方法：测定方法：环刀法、灌水法环刀法、灌水法粘土粘土 =1.8=1.82.0g/cm2.0g/cm3 3砂土砂土 =1.6=1.62.0g/cm2.0g/cm3 32024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类）、环刀法：）、环刀法：主要适用于黏性土、粉土与砂土，采用容积主要适用于黏性土、粉土与砂土，采用容积为

18、为10001000cmcm3 3或或200200cmcm3 3的不锈钢环刀的不锈钢环刀）、灌水法：）、灌水法：主要适用于卵石、砾石与原状砂。主要适用于卵石、砾石与原状砂。具体做法：现场挖试坑，将挖出的试样装入容器，称其具体做法：现场挖试坑，将挖出的试样装入容器，称其质量，再用塑料薄膜平铺于试坑内，注水至袋内水面与坑口质量，再用塑料薄膜平铺于试坑内，注水至袋内水面与坑口齐平，注入的水量即为试坑体积。齐平，注入的水量即为试坑体积。特定条件下土的重度：特定条件下土的重度： ）干重度：）干重度：单位体积土粒重量单位体积土粒重量工程应用：干重度常用于填方工程土体压实质量控制标准。工程应用：干重度常用于填

19、方工程土体压实质量控制标准。r rd d 越大，表明土体压得愈密实越大，表明土体压得愈密实2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类）饱和重度：）饱和重度：孔隙中全部充满水时单位体积土粒重量孔隙中全部充满水时单位体积土粒重量常见值：常见值：）有效重度：）有效重度：地下水位以下时，土体受水的浮力作用时，地下水位以下时，土体受水的浮力作用时，单位体积土体重量。单位体积土体重量。常见值：常见值：2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的

20、物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.土粒相对密度土粒相对密度ds（土粒比重）（土粒比重）：土粒质量与同体积的土粒质量与同体积的4时纯水时纯水的质量之比的质量之比 土粒相对密度变化范围不大土粒相对密度变化范围不大, ,土中有机质含量增加，土粒相对密度土中有机质含量增加，土粒相对密度减小减小气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积V无量纲无量纲土的名称土的名称 d ds s 砂土砂土 粉土粉土 粉质粘土粉质粘土 粘土粘土 泥炭泥炭 2.652.69 2.702.71 2.722.73 2.742.76 1.51.82024/9/8 地基基础工程地基基

21、础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积V3.土的含水量土的含水量：土中水的土中水的质量与土粒质量之比，以百分质量与土粒质量之比，以百分数表示数表示土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。其所处的自然地理环境等有关。 测定方法：测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法通常用烘干

22、法，亦可近似用酒精燃烧法 主要适用于黏性土、砂土、粉土等常规实验。主要适用于黏性土、砂土、粉土等常规实验。2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n三、换算指标三、换算指标 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V1.孔隙比孔隙比e 和孔隙率和孔隙率n孔隙比孔隙比e ：土中孔隙体积与土中孔隙体积与土粒体积之比土粒体积之比 孔隙率孔隙率n ：土中孔隙体积与土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示总体积之比，以百分数表示 砂土砂土 e e0.50.51.01.0，

23、当当e e0.61.01.0时为软弱地基时为软弱地基e e 和和n n , ,土质愈疏松土质愈疏松或或2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.土的饱和度土的饱和度Sr ：土中孔土中孔隙水的体积与孔隙总体积隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示之比，以百分数表示干土干土Sr= =0, ,完全饱和土完全饱和土Sr= =100%。砂土根据饱和度分为砂土根据饱和度分为三种状态三种状态: : S Sr r50%50%稍湿；稍湿； 50 50S Sr r80%80%很湿；很湿； S S

24、r r80%80%饱和饱和气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V饱和度描述土中孔隙被水充满的程度，用于评价土饱和度描述土中孔隙被水充满的程度，用于评价土体的干湿状态体的干湿状态2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n四、指标间的换算四、指标间的换算气气水水土粒土粒dsw Vs11+1+e质量质量m体积体积V土的三相指标中土的三相指标中，土粒相对土粒相对密度密度d ds s ，含水量含水量和和密度密度是通过试验测定的，可以根是通过试验测定的，可以根据三个基

25、本指标换算出其余据三个基本指标换算出其余各指标各指标Vv=edsw ds（1）w 推导：推导：为计算方便，可令为计算方便，可令V V 1 1或或V Vs s1 1令令V Vs s1 1则则V VV Ve eV V1+1+e e即即2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n五、例题分析五、例题分析 n【例】某土样经试验测得体积为

26、某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为湿土质量为187g，烘干后，干土质量为烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度若土粒的相对密度ds为为2.66，求该土样的含水量，求该土样的含水量、密度密度、重度重度 、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】解】 据题意据题意V V = =100100cmcm3 3m m = = 187g187gm ms s = = 167g167g= =187-167=20g187-167=20g2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土

27、的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n五、例题分析五、例题分析 或或 由由得得则则2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.3 1.3 土的物理状态指标土的物理状态指标n一、无粘性土的密实度一、无粘性土的密实度 土的密实度土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧土颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程密到松散的不同物理状态。无粘性土

28、的密实度与其工程性质有着密切关系性质有着密切关系无粘性土无粘性土碎石土碎石土砂土砂土密实度大密实度大压缩性低压缩性低良好的建筑物地基良好的建筑物地基反之，松散的无粘性土则是软弱地基反之，松散的无粘性土则是软弱地基2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.相对密实度相对密实度Dr砂土在天然状态砂土在天然状态下孔隙比下孔隙比砂土在最密实状砂土在最密实状态时的孔隙比态时的孔隙比砂土在最松散状砂土在最松散状态时的孔隙态时的孔隙比比1.孔隙比孔隙比e 天然孔隙比天然孔隙比e可以用来表示砂

29、土的密实度。对于同可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散孔隙比愈大，土愈松散 当当e e 0.60.950.95时为松散砂土，强度低，压缩性高。时为松散砂土，强度低，压缩性高。方法简单，但未考虑土体颗粒级配的影响2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类当当Dr=0=0时，时， e= =emin，表示土处于最疏松状态表示土处于最疏松状态; ;当当Dr= =1.0时，时， e=

30、=emax，表示土体处于最密实状态，表示土体处于最密实状态3.按动力触探确定无粘性土的密实度按动力触探确定无粘性土的密实度Dr1/3疏松状态疏松状态1/3Dr2/3中密状态中密状态2/3Dr1密实状态密实状态 天然砂土的密实度，可按原位标准贯入试验的锤击数天然砂土的密实度，可按原位标准贯入试验的锤击数N进行评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥动进行评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥动力触探的锤击数力触探的锤击数N63.5进行评定进行评定(GB50007-2002) 密实度密实度按按N评定砂石密实度评定砂石密实度 按按N63.5评定碎石土密实度评定碎石土密实度 松散松散稍密稍密中密

31、中密密实密实N10N63.5510N155N63.51015N3010N63.520N30N63.520因砂土较难采取原状土，天然孔隙比不易测定n【例】某砂土试样某砂土试样, ,试验测定土粒相对密度试验测定土粒相对密度ds=2.7, ,含含水量水量=9.43%, ,天然密度天然密度=1.66/cm3。已知砂样最密已知砂样最密实状态时称得干砂质量实状态时称得干砂质量ms1= =1.62kg, ,最疏松状态时称得最疏松状态时称得干砂质量干砂质量ms2= =1.45kg。求此砂土的相对密度求此砂土的相对密度Dr, ,并判断并判断砂土所处的密实状态砂土所处的密实状态 【解答】解答】 砂土在天然状态下的

32、孔隙比砂土在天然状态下的孔隙比砂土最小孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比砂土最大孔隙比相对密实度相对密实度（1/3,2/31/3,2/3中密状态中密状态2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1.粘性土的稠度状态粘性土的稠度状态稠度稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力坏的抵抗能力, ,是粘性土最主要的物理状态特征是粘性土最主要的物理状态特征 0半固态半固态可塑状态可塑状态流动状

33、态流动状态塑限塑限P液限液限L粘性土由某一种状态过渡到另一状态的分界含水量粘性土由某一种状态过渡到另一状态的分界含水量称为土的称为土的界限含水量界限含水量液塑限测定根据土工试验规程液塑限测定根据土工试验规程(SL237-007-1999)规定，采用液塑限联合测定仪进行测定。规定，采用液塑限联合测定仪进行测定。固态固态缩限缩限s2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪下沉深度为下沉深度为17mm所对应的含水量为液限所对应的含水量为液限; ;下沉深下沉

34、深度为度为2mm处所对应的含水量为塑限处所对应的含水量为塑限 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.粘性土的塑性指数和液性指数粘性土的塑性指数和液性指数塑性指数塑性指数IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值(省去省去%)，即土处在可即土处在可塑状态的含水量变化范围塑状态的含水量变化范围说明：说明：可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征，而可塑可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征，而可塑性大小是用粘性土处于塑性状态的含水量变化范围来性大小是用粘性土处于塑性状态的含水量变化范围来衡

35、量。衡量。液性指数液性指数IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比性指数之比 塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力, ,即与即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多土中粘粒含量有关。粘粒含量越多, ,塑性指数就越高塑性指数就越高 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类说明：说明：液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关系。当的相对关系。当IL0

36、时时, ,P, ,土处于坚硬状态土处于坚硬状态; ;当当IL1时时, ,L, ,土处于流动状态。根据土处于流动状态。根据IL值可以直接判定值可以直接判定土的软硬状态土的软硬状态 状态状态液性指数液性指数坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL12024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.4 1.4 土（岩）的工程分类土（岩）的工程分类n一、分类的目的和原则一、分类的目的和原则 土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分土

37、的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经验的交流验的交流分类原则：分类原则：1.分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，使用方便又要测定方法简单，使用方便2.土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性同类工程用土的不同特性2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第

38、一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n二、分类体系与方法二、分类体系与方法 分类体系：分类体系：1.建筑工程系统分类体系建筑工程系统分类体系2.工程材料系统分类体系工程材料系统分类体系侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：建筑地基基础设计规范例如：建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)地基地基土分类方法土分类方法侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土，例如：土的分类标准工程。研究对

39、象为扰动土，例如：土的分类标准(GBJ145-90)工程用土的分类和公路土工试验规程工程用土的分类和公路土工试验规程(JTJ051-93)土的工程分类土的工程分类2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类分类方法分类方法：1.建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GB500072002) 根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类土五

40、大类a.岩石的分类岩石的分类 颗粒间牢固粘结颗粒间牢固粘结, ,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度石，坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类分类 坚硬程度类别坚硬程度类别饱和单轴抗压饱和单轴抗压强度强度frk(Mpa)坚硬岩坚硬岩较硬岩较硬岩较软岩较软岩软岩软岩极软岩极软岩30frk60frk6015frk305frk15frk5b.碎石土的分类碎石土的分类 粒径大于粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土的土称为碎石土2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的

41、物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类c.砂土的分类砂土的分类 粒径大于粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒的土，且粒径大于径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土的土称为砂土 土的名称土的名称漂石漂石块石块石卵石卵石碎石碎石圆砾圆砾角砾角砾颗粒形状颗粒形状圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于200mm的颗粒的颗粒含量超过全重含量超

42、过全重50粒径大于粒径大于20mm的颗粒含的颗粒含量超过全重量超过全重50粒径大于粒径大于2mm的颗粒含的颗粒含量超过全重量超过全重50注：注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定碎石土的分类碎石土的分类2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类d.粉土的分类粉土的分类 粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%，塑性，塑性指数指数IP10的土称为粉土的土称为粉土土的名称土的名称砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中

43、砂细砂细砂粉砂粉砂颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于2mm的颗粒含量占全重的颗粒含量占全重2550注：注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定粒径大于粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50粒径大于粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重85粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50砂土的分类砂土的分类2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土

44、的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类e.粘性土的分类粘性土的分类 粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量的颗粒含量不超过全重不超过全重50%，塑性指数，塑性指数IP10的土称为粘性土，粘性土根据的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分塑性指数细分土的名称土的名称粘土粘土粉质粘土粉质粘土塑性指数塑性指数注：注：塑性指数由相应于塑性指数由相应于76g圆圆锥体沉入土样中深度为锥体沉入土样中深度为10mm测定的液限计算而得测定的液限计算而得 IP1710IP17f.人工填土的分类人工填土的分类 由于人类活动而形成的堆积物称为人工填土。物质由于人类活动而形成的堆积物称为人工填土。物质成分较杂乱成分

45、较杂乱, ,均匀性较差，根据其物质组成和成因均匀性较差，根据其物质组成和成因, ,可分可分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土。为素填土、压实填土、杂填土和冲填土。 2.土的分类标准土的分类标准(GBJ14590) 根据各粒组的相对含量把土分为巨粒土、含巨粒土、根据各粒组的相对含量把土分为巨粒土、含巨粒土、粗粒土和细粒土四大类。粗粒土和细粒土四大类。2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类a.巨粒土和含巨粒土的分类巨粒土和含巨粒土的分类 巨粒土和含巨粒土按土中粒径大于巨粒土和含巨粒

46、土按土中粒径大于60mm的巨粒含的巨粒含量区分。若土中巨粒含量多于量区分。若土中巨粒含量多于50%, ,属于巨粒土；若土属于巨粒土；若土中巨粒含量在中巨粒含量在15%50%之间，属于含巨粒土。之间，属于含巨粒土。b.粗粒土的分类粗粒土的分类 巨粒含量少于巨粒含量少于15%，剔除巨粒后，若土中粒径大于，剔除巨粒后，若土中粒径大于0.075mm的粗粒含量多于余土的的粗粒含量多于余土的50%，属于粗粒土。，属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。c.细粒土的分类细粒土的分类 土中粒径小于土中粒径小于0.075mm的细粒含量多于或等于的细粒含量多于或等于50%，且粗粒含

47、量少于且粗粒含量少于25%的土属于细粒土。的土属于细粒土。2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类图中液限为图中液限为17mm液限液限细粒土按塑性图进行细分细粒土按塑性图进行细分2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n三、例题分析三、例题分析n【例】下图为某三种土下图为某三种土A、B、C的颗粒级配曲线的颗粒级配曲线, ,试按地基规范分类法确定三种土的名称试按地基规

48、范分类法确定三种土的名称 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类【解答】解答】A土土: :从从A土级配曲线查得土级配曲线查得, ,粒径小于粒径小于2mm的占总土质量的占总土质量的的67%、粒径小于、粒径小于0.075mm占总土质量的占总土质量的21%, ,满足粒满足粒径大于径大于2mm的不超过的不超过50%, ,粒径大于粒径大于0.075mm的超过的超过50%的要求的要求, ,该土属于砂土；该土属于砂土；又由于粒径大于又由于粒径大于2mm的占总土质量的的占总土质量的33%, ,

49、满足粒径大满足粒径大于于2mm占总土质量占总土质量25%50%的要求的要求, ,故此土应命名为故此土应命名为砾土砾土 B土土: :粒径大于粒径大于2mm的没有的没有, ,粒径大于粒径大于0.075mm占总土占总土质量的质量的52%, ,属于砂土。按砂土分类表分类属于砂土。按砂土分类表分类, ,此土应命此土应命名为粉砂名为粉砂 C土土: :粒径大于粒径大于2mm的占总土质量的的占总土质量的67%, ,粒径大于粒径大于20mm的占总土质量的的占总土质量的13%, ,按碎石土分类表可得按碎石土分类表可得, ,该土该土应命名为圆砾或角砾应命名为圆砾或角砾 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一

50、章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1.5 5 土的压实性土的压实性n一、土的击实试验一、土的击实试验 在试验室内通过击实试验研究土的压实性。击实试验有在试验室内通过击实试验研究土的压实性。击实试验有轻型和重型两种。轻型和重型两种。击实筒击实筒护筒护筒击锤击锤导筒导筒轻型击实试验轻型击实试验适用于粒径小于适用于粒径小于5mm的土，击实筒容积为的土，击实筒容积为947cm3，击锤质量为击锤质量为2.5kg。把制备成一把制备成一定含水量的土料分三层装入击实定含水量的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击筒，每层土料

51、用击锤均匀锤击25下，击锤落高为下，击锤落高为30.5cm 重型击实试验重型击实试验适用于粒径小于适用于粒径小于40mm的土，击实筒容积为的土，击实筒容积为2104cm3，击锤质量为击锤质量为4.5kg，击锤落高为击锤落高为45.7cm 。分五层击实，分五层击实，每层每层56击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度。密度。2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类n二、填土的击实特性二、填土的击实特性 影响土压实性的因素很

52、多，主要有含水量、击实功影响土压实性的因素很多，主要有含水量、击实功能、土的种类和级配等能、土的种类和级配等 1.含水量的影响含水量的影响dmaxd0op当含水率较低时，击实后当含水率较低时，击实后的干密度随含水量的增加的干密度随含水量的增加而增大。而当干密度增大而增大。而当干密度增大到某一值后，含水量的继到某一值后，含水量的继续增加反招致干密度的减续增加反招致干密度的减小。干密度的这一最大值小。干密度的这一最大值称为称为该击数下该击数下的的最大干密最大干密度度，与它对应的含水量称，与它对应的含水量称为为最优含水量最优含水量 说明：说明：当击数一定时，只有在某一含水量下才获得最佳的击当击数一定

53、时，只有在某一含水量下才获得最佳的击实效果、实效果、 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类2.击实功能的影响击实功能的影响说明：说明：填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过低，填填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过低，填土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土的其他力学性质。因土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土的其他力学性质。因此，在实际施工中填土的含水率控制得当与否，不仅涉及到经济此，在实际施工中填土的含水率控制得当与否，不仅涉及到经济效益，而且影响到工程质量效

54、益，而且影响到工程质量 0d击数击数403020饱和线饱和线1.土料的土料的最大干密度最大干密度和和最优最优含水量含水量不是常数不是常数。最大干密。最大干密度随击数的增加而逐渐增大度随击数的增加而逐渐增大, ,最优含水量逐渐减小。然而，最优含水量逐渐减小。然而，这种变化速率是递减的。同这种变化速率是递减的。同时，光凭增加击实功能来提时，光凭增加击实功能来提高土的最大干密度是有限的高土的最大干密度是有限的 2.当含水量较低时击数的影当含水量较低时击数的影响较显著。当含水量较高时，响较显著。当含水量较高时，含水量与干密度关系曲线趋含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线，这时提高击实近于饱和线，这时提高

55、击实功能是无效的功能是无效的 2024/9/8 地基基础工程地基基础工程第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类3.土类和级配的影响土类和级配的影响 击实试验表明，在相同击实功能下，粘性土粘粒含量愈高或塑击实试验表明，在相同击实功能下，粘性土粘粒含量愈高或塑性指数愈大，压实愈困难，最大干密度愈小，最优含水量愈大。性指数愈大，压实愈困难，最大干密度愈小，最优含水量愈大。 无粘性土的击实曲线和粘无粘性土的击实曲线和粘性土击实曲线不同，在含性土击实曲线不同，在含水量较大时得到较高的干水量较大时得到较高的干密度，因此在无粘性土实密度，因此在无粘性土实际填筑中，通常要不断洒际填筑中，通常要不断洒水使其在较高的含水量下水使其在较高的含水量下压实。压实。 d0无粘性土的击实曲线无粘性土的击实曲线说明：说明：土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于压实，级配不良的土，不易压实，因为级配良好的土有足够的压实，级配不良的土，不易压实，因为级配良好的土有足够的细粒去充填较粗粒形成的孔隙，因而能获得较高的干密度细粒去充填较粗粒形成的孔隙，因而能获得较高的干密度