《土的物理性质》课件

《《土的物理性质》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《土的物理性质》课件（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第第2 2章：土的物理性质与工程分类章：土的物理性质与工程分类1.1 土的形成土的形成1.2 土的三相土的三相组成成1.3 土的物理状土的物理状态1.4 土的土的结构构1.5 土的工程分土的工程分类1.6 土的土的压实性性 渗透特性变形特性强度特性土的三相土的三相组成成土的物理状土的物理状态土的土的结构构土的形成土的形成过程程土的工程分土的工程分类：便于研究和：便于研究和应用用土的土的压实性：如何性：如何获得得较好的土好的土决定决定土土 的的 形形 成成土土岩石岩石风化、搬运、沉化、搬运、沉积地地质成岩作用成岩作用土的土的组成、成、结构构和物理力学性和物理力学性质过程、条件程、条件土的形成土的

2、形成 土的形成与风化作用土的形成与风化作用 物理物理风化化 化学化学风化化 生物活生物活动岩石和土的粗岩石和土的粗颗粒受各种气粒受各种气候等物理因素的影响候等物理因素的影响产生生胀缩而而发生裂生裂缝,或在运或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎程中因碰撞和摩擦而破碎是是颗粒大小粒大小发生量的生量的变化化矿物成分与母岩相同，称原物成分与母岩相同，称原生生矿物物产生无粘性土生无粘性土 土的形成土的形成 母岩表面和碎散的母岩表面和碎散的颗粒受粒受环境因素的作用而改境因素的作用而改变其其矿物物的化学成分，形成新的的化学成分，形成新的矿物物颗粒成分粒成分发生生质的的变化化矿物成分与母岩不同，称次物成分与母岩不

3、同，称次生生矿物物形成十分形成十分细微的土微的土颗粒，最粒，最主要主要为粘性粘性颗粒及可溶粒及可溶盐类土的形成与风化作用土的形成与风化作用 物理物理风化化 化学化学风化化 生物活生物活动 土的形成土的形成 包括植物、包括植物、动物和土壤微物和土壤微生物的作用生物的作用可加可加剧物理和化学物理和化学风化化构成土中有机构成土中有机质和和营养物养物质的生物循的生物循环导致腐殖致腐殖质的形成，改的形成，改变土壤的土壤的结构构土的形成与风化作用土的形成与风化作用 物理物理风化化 化学化学风化化 生物活生物活动1.1土的形成土的形成 搬运与沉积残残积土土无搬运运运积土土有搬运土土质较好好残积土残积土强风化

4、强风化弱风化弱风化微风化微风化母岩体母岩体颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物风化所形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物土的形成土的形成1 土的物性与分类运运积土土有搬运风：风积土土重力重力: 坡坡积土土 流水流水:洪洪积土土冲冲积土土湖泊沼湖泊沼泽沉沉积土土海相沉海相沉积物物冰川冰川: 冰冰积土土土粒粗土粒粗细不同，性不同，性质不均匀不均匀有分有分选性，近粗性，近粗远细浑圆度分度分选性明性明显，土，土层交迭交迭含有机物淤泥，土性差含有机物淤泥，土性差颗粒粒细，表，表层松松软，土性差，土性差土粒粗土粒粗细

5、变化化较大，性大，性质不均匀不均匀颗粒均匀，粒均匀，层厚而不具厚而不具层理理土的形成土的形成1 土的物性与分类第第2 2章：土的物理性质与工程分类章：土的物理性质与工程分类1.1 土的形成土的形成 1.2 土的三相土的三相组成成1.3 土的物理状土的物理状态1.4 土的土的结构构1.5 土的工程分土的工程分类1.6 土的土的压实性性 风化作用化作用 搬运与沉搬运与沉积土中气体土中气体气相气相次要作用次要作用固体固体颗粒粒固相固相构成土体骨架构成土体骨架起决定作用起决定作用土中水土中水液相液相重要影响重要影响土体的三相构成土体的三相构成饱和土和土：土体孔隙完全被水充：土体孔隙完全被水充满干干土土

6、：土体孔隙完全被气充：土体孔隙完全被气充满非非饱和土：孔隙中水和气均存在和土：孔隙中水和气均存在1.2 土的三相土的三相组成成 固体颗粒固体颗粒 - - 颗粒大小颗粒大小 粒粒组按粗按粗细进行分行分组，将粒径接近的，将粒径接近的归成一成一类 界限粒径界限粒径d(mm)砾石石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒胶粒胶粒60275520粗 中 细粗 中 细0.075粗粒粗粒细粒粒粗粒土：以粗粒土：以砾石和砂石和砂砾为主要主要组成的土，也称无粘性土。成的土，也称无粘性土。细粒土：以粉粒、粘粒和胶粒粒土：以粉粒、粘粒和胶粒为主要主要组成的土，也称粘性土。成的土，也称粘性土。巨粒巨粒2001.2 土的三相土的三相组

7、成成 固体固体颗粒粒 固体颗粒固体颗粒 - - 粒径级配粒径级配F 粒度成分粒度成分(颗粒粒级配配)：各粒各粒组的相的相对含量，用含量，用质量百分数来表示量百分数来表示F 分析方法：分析方法： 筛分法：适用于粗粒土分法：适用于粗粒土 孔径大小不同的孔径大小不同的筛子子 水分法：适用于水分法：适用于细粒土粒土 常采用比重常采用比重计法法F 表述方法表述方法: 颗粒粒级配累配累积曲曲线1.2 土的三相土的三相组成成 固体固体颗粒粒 1.2 土的三相土的三相组成成 固体固体颗粒粒 固体颗粒固体颗粒 - - 粒径级配粒径级配孔径孔径10(0.075)200g土土筛余筛余0101618242238721

8、009080706050403020100小于某粒径之土小于某粒径之土质量百分数量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)P100958778665536土的粒径土的粒径级配配累累积曲曲线水分法水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.050.010.010.0050.005百分数百分数P(%)P(%)262613.513.51010筛分分法法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)土的粒径级配累

9、积曲线土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.0050.063 662.41特征粒径特征粒径: : d50 : 平均平均粒径粒径d60 : 控制控制粒径粒径d10 : 有效有效粒径粒径d30 :连续粒径连续粒径不均匀程度不均匀程度：Cu = d60 / d10 连续程度连续程度: : Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数曲率系数 不均匀系数不均匀系数Cu 5,级配不均匀粗细程度粗细程度： 用用d50 表示 一. 固体颗粒土的三相组成土的三相组成1 土的物性与分类1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）

10、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)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d10d30曲线d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545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 陡陡相应粒组质量集中相应粒组质量集中 缓缓-相应粒组含量少相应粒组含量少 平台平台-相应粒组缺乏相应粒组缺乏连续程度连续程度: : Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数曲率系数较大颗粒缺少较大颗粒缺少Cc 3增大增大Cc = 1 3,

11、级配连续性好级配连续性好一. 固体颗粒土的三相组成土的三相组成1 土的物性与分类1.2 土的三相土的三相组成成 固体固体颗粒粒 F 粒粒组含量用于土的含量用于土的分分类定名定名；F 不均匀系数不均匀系数Cu用于判定土的用于判定土的不均匀程度不均匀程度： Cu 5为不均匀土；不均匀土； Cu 5为 均匀土均匀土F 曲率系数曲率系数Cc用于判定土的用于判定土的连续程度程度： Cc =13为级配配连续土；土；Cc3 或或 Cc1为级配不配不连续土土F 不均匀系数不均匀系数Cu和曲率系数和曲率系数Cc 用于判定土的用于判定土的级配配优劣劣： Cu 5且且 Cc=13为级配配 良好的土；如果良好的土；如

12、果Cu3 或或Cc1g/cm3 冰点冰点处于零下几十度于零下几十度 完全不能移完全不能移动，具有固体的特性，具有固体的特性 温度略高于温度略高于100C时可蒸可蒸发- 弱弱结合水：合水： 受受电场引力作用，引力作用，为粘滞水膜粘滞水膜 外力作用下可以移外力作用下可以移动 不因重力而流不因重力而流动，有粘滞性，有粘滞性粘土粘土颗粒颗粒- - - - - - - - - - - - - - - - - +引力引力d水分子水分子阳离子阳离子强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水土中水土中水 结合结合水水n结合水：合水：受受颗粒表面粒表面电场作用力作用力吸引而包吸引而包围在在颗粒四周，不粒四周，

13、不传递静水静水压力，不能任意流力，不能任意流动的水的水1.2 土的三相土的三相组成成 土中水土中水 -毛毛细水：水：由于土体孔隙的毛由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。作用升至自由水面以上的水。毛毛细水承受表面水承受表面张力和重力的力和重力的作用作用-重力水：重力水：自由水面以下的孔隙自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土自由水，在重力作用下可在土中自由流中自由流动土中水土中水 自由自由水水n自由水：自由水：不受不受颗粒粒电场引引力作用的孔隙水力作用的孔隙水hc毛毛细水水重力水重力水1.2 土的三相土的三相组成成 土中水土中水 毛管中流体的界面效应毛管中流体的界面效应Tdk w空

14、气空气固体固体 =湿湿润角角水水 aT =界面界面张力力Dk=毛管直径毛管直径ua-uwua-uw =压力差力差1.2 土的三相土的三相组成成 土中水土中水 毛毛细细管管hc土中毛细水上升高度土中毛细水上升高度T2r上升高度上升高度 r2hc w=2 rTcos 毛毛细升高与孔径成反比升高与孔径成反比粘土粘土粉土粉土砂土砂土砾石砾石1.2 土的三相土的三相组成成 土中水土中水 张力张力TTuc 水水hc2ruc= -hc w水压水压 +-TT则毛毛细压力：力：2rTcos+ucr2 = 0毛毛细管中的管中的负静水静水压力力毛细水压力毛细水压力1.2 土的三相土的三相组成成 土中水土中水 土颗粒

15、缝隙处的弯液面土颗粒缝隙处的弯液面r空气空气 水水 固体颗粒固体颗粒弯液面弯液面F在非在非饱和土中，孔隙中含和土中，孔隙中含有水和气，此有水和气，此时水多集中水多集中于于颗粒粒间的的缝隙隙处，称毛，称毛细角角边水。水。F由于毛由于毛细张力的作用，会力的作用，会形成如形成如图所示的弯液面，所示的弯液面，使毛使毛细角角边水水产生生负压力，力，颗粒粒则受正受正压力。力。F这是稍湿的砂土是稍湿的砂土颗粒粒间存存在假凝聚力的原因在假凝聚力的原因1.2 土的三相土的三相组成成 土中水土中水 气相气相 - - 土中气土中气F自由气体：自由气体：与大气与大气连通通连通的气体通的气体对土的性土的性质影响不大影响

16、不大F封封闭气体：气体：被土被土颗粒和水封粒和水封闭的气体的气体其体其体积与与压力有关。会增加土的力有关。会增加土的弹性；性；阻塞渗流通道，降低渗透性阻塞渗流通道，降低渗透性F溶解在水中的气体溶解在水中的气体F吸附于土吸附于土颗粒表面的气体粒表面的气体1.2 土的三相土的三相组成成 小小结土体有三个土体有三个组成部分：成部分：固相固相、液相液相和和气相气相 小小 结结F固体固体颗粒粒F土中水土中水F土中气体土中气体粒径粒径级配配矿物成分物成分颗粒形状粒形状结合水合水 ：强结合水、弱合水、弱结合水合水 自由水自由水 ：重力水、毛：重力水、毛细水水自由气体自由气体封封闭气体气体第第2 2章：土的物

17、理性质与工程分类章：土的物理性质与工程分类1.1 土的形成土的形成 1.2 土的三相土的三相组成成 1.3 土的物理状土的物理状态1.4 土的土的结构构1.5 土的工程分土的工程分类1.6 土的土的压实性性 1.3 土的物理状土的物理状态 土的物理状态土的物理状态土的物理状土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的粘性土的软硬状硬状态土的物理性土的物理性质指指标(三相三相间的比例关系的比例关系)表表示示影响影响力学特性力学特性1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 物理性质指标物理性质指标土的三个土的三个组成相的体成相的体积和和质量上的比例关系量上的比例关系密密实程度程

18、度干湿程度干湿程度 特点特点: 指指标概念概念简单，数量很多，数量很多 要点：要点： 名称、概念或定名称、概念或定义、符号、表达式、符号、表达式、 单位或量位或量纲、常、常见值或范或范围、联系与区系与区别 基本方法基本方法:定定义三相草三相草图法法1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 空气空气 Air三三 相相 草草 图图水水 Water固体固体 Solidma=0mwmsm质量量VaVwVsVvV体体积三相草图三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积已知关系五个已知关系五个:共有九个参数共有九个参数: V Vv Vs Va Vw

19、/ ms m w ma m剩下三个独立剩下三个独立变量量三相草图法三相草图法物性指物性指标是比例关系是比例关系:可假设任一参数为可假设任一参数为1对于饱和土对于饱和土, Va=0剩下两个独立变量实验室测定实验室测定其它指标其它指标是一种简单而实用的方法是一种简单而实用的方法一. 物理性质指标1.3 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 基本物理性质试验基本物理性质试验为了确定三相草了确定三相草图诸量中的三个量，通量中的三个量，通常常进行三个基本的物理性行三个基本的物理性质试验：F 土的密度土的密度试验F 土粒比重土粒比重试验F 土的含水

20、量土的含水量试验1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 定定义：土：土单位体位体积的的质量量表达式：表达式： 单 位位: kg/m3 或或 g/cm3一般范一般范围: 1.602.20 g/cm3n 土的密度土的密度 空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量量VaVwVsVvV体体积相关指相关指标: 土的容重土的容重 = g 单位位: kN/m3 工程上更常用工程上更常用, 用于用于计算土的算土的自重自重应力力基本试验指标基本试验指标-土的密度土的密度1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 定定义：土粒的密度与：土粒的密度与4C时纯蒸蒸馏水密度的比水密度的比值表达

21、式：表达式： 单 位位: 无量无量纲一般范一般范围：粘性土：粘性土 2.702.75， 砂土砂土 2.65n 土粒比重土粒比重Gs基本试验指标基本试验指标-土粒比重土粒比重=1.0 g/cm3土粒比重在数土粒比重在数值上上等于土粒的密度等于土粒的密度空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量量VaVwVsVvV体体积1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 基本试验指标基本试验指标 - 含水量含水量 定定义：土中水的：土中水的质量与土粒量与土粒质 量之比，用百分数表示量之比，用百分数表示表达式：表达式： 单 位位: 无量无量纲一般范一般范围：变化范化范围大大注意注意: 其其实是含水

22、比是含水比,可达到或超可达到或超过100n 土的含水量土的含水量W空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量量VaVwVsVvV体体积v表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度). . 其它常用的物理性质指标其它常用的物理性质指标关系关系:在某种程度上反映土的松密在某种程度上反映土的松密砂类土：砂类土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%有的可达有的可达60-70%定义定义: 土中孔隙体积与固体颗粒土中孔隙体积与固体颗粒体积之比体积之比, 无量纲无量纲表达式表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积体积定义定义: 土中孔隙体积与总体土

23、中孔隙体积与总体积之比积之比, 用百分数表示用百分数表示表达式表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid体积体积三相草图可用于确定三相草图可用于确定物性指标之间的关系物性指标之间的关系一. 物理性质指标1.3 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标对干土：干土：Sr=0对饱和土：和土：Sr=1 n含水量：含水量：n饱和度：和度：土中水的体土中水的体积与孔与孔隙体隙体积的比的比值饱和度表示孔隙中充和度表示孔隙中充满水的水的程度：程度：空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量量

24、VaVwVsVvV体体积1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 表示土体密度和容重的指标表示土体密度和容重的指标n干密度：干密度：土被烘干土被烘干时的密度，的密度， 干重度：干重度：n天然密度天然密度 天然重度天然重度n饱和密度：和密度：土被土被饱和和时的密度，的密度， 饱和重度：和重度：n浮重度：浮重度：静水下的静水下的有效重度有效重度空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量量VaVwVsVvV体体积各种密度容重间的大小关系各种密度容重间的大小关系n天然密度天然密度n干密度干密度n饱和密度和密度n天然重度天然重度n干重度干重度n饱和重度和重度n浮重度浮重度空气空气水水固体固体

25、ma=0mwmsm质量量VaVwVsVvV体体积1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 1.3 土的物理状土的物理状态 物理性物理性质指指标 常用的物理性常用的物理性质指指标间的的换算关系：算关系：教科教科书 P19 表表1-2学学习要点：要点：小小 结结 从物理意从物理意义上理解指上理解指标间的关系的关系 不鼓励死不鼓励死记硬背硬背 必要必要时利用三相草利用三相草图推推导【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度ds为，求该土样的含水量、密度、重度 、干重度d 、孔隙比e、饱和重度sat和有效重度 【解答】例题分析

26、 小结小结物理性质指标物理性质指标土的三个组成相的体积和质量上土的三个组成相的体积和质量上的比例关系的比例关系松密程度松密程度干湿程度干湿程度轻重程度重程度特点特点: 指标概念简单，数量很多指标概念简单，数量很多要点：要点：名称、概念或定义、符号、表达式、名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义定义基本方法基本方法:三相草图法三相草图法室内测定的三个物理性质指标室内测定的三个物理性质指标土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草图有助于直观三相草图有助于直观理解物性指标的概念理解物性指标的概念其它常

27、用的物理性质指标其它常用的物理性质指标v表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标v表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标v表示土的密度和容重的指标表示土的密度和容重的指标三相草图可用于确定三相草图可用于确定物性指标之间的关系物性指标之间的关系三相草图法是求取物三相草图法是求取物理性质指标的简单而理性质指标的简单而有效的方法有效的方法一. 物理性质指标1.3 土的物理状态土的物理状态1 土的物性与分类土的物理状态指标土的物理状态指标土的物理状土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的粘性土的软硬状硬状态土的物理性土的物理性质指指标(三相三相间的比例关系的比例关系)表表示示影响

28、影响力学特性力学特性密密实度度稠度稠度1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 粗粒土的密实状态粗粒土的密实状态n 密密实度：度：通常指通常指单位体位体积中固体中固体颗粒含量的多少粒含量的多少简单方便，但只能用于同一种方便，但只能用于同一种土，不能反映土，不能反映级配的影响配的影响l 物理性物理性质指指标：孔隙比：孔隙比e（孔隙率（孔隙率n）干重度干重度 demax= 0.35emin = 0.20l 相相对密度密度：emax与与emin ：最大与最小孔隙比：最大与最小孔隙比1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标

29、F最大孔隙比最大孔隙比emax: 将松散的将松散的风干土干土样通通过长颈漏漏斗斗轻轻地倒入容器，避免重力冲地倒入容器，避免重力冲击，求得土的，求得土的最小干密度再最小干密度再经换算得到最大孔隙比算得到最大孔隙比F最小孔隙比最小孔隙比emin : 将松散的将松散的风干土干土样装入金属容装入金属容器内，按器内，按规定方法振定方法振动和和锤击，直至密度不再，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小算得到最小孔隙比孔隙比理理论上的最大与最小孔隙比上的最大与最小孔隙比在室内的在室内的测定有定有时很困很困难粗粒土的最大与最小孔隙比粗粒土的最大与最小孔隙比1.3 土的物

30、理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 l 相相对密度密度粗粒土的相对密度粗粒土的相对密度l粗粒土的密粗粒土的密实度度标准准 Dr = 0 最松状最松状态 Dr 1/3疏松状疏松状态1/3 2/3密密实状状态 Dr = 1最密状最密状态l相相对密度指密度指标主要用于人工填土，主要用于人工填土，对天然天然砂土砂土层采用采用原位原位标准准贯入入试验法法测定定1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 n粘性土最主要的物理状粘性土最主要的物理状态特征是它的特征是它的稠度稠度，稠度，稠度是指土的是指土的软硬程度或土硬程度或土对外力引起外力引起变形或破坏的形或破坏的抵抗能力抵抗能力稠度状稠度状

31、态与含水量有关与含水量有关粘性土粘性土含水量含水量较硬硬变软流流动粘性土的稠度状态粘性土的稠度状态1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 塑限塑限wp液限液限wl粘性土的稠度反映土中水的形粘性土的稠度反映土中水的形态固固态或或半固半固态可塑状可塑状态流流动状状态强结合水合水弱弱结合水合水自由水自由水w土土颗粒粒强结合水合水弱弱结合水合水土土颗粒粒强结合水合水土土颗粒粒自由水自由水弱弱结合水合水强结合水合水强结合水膜最大合水膜最大出出现相当数量自由水相当数量自由水粘性土的稠度状态粘性土的稠度状态稠度界限稠度界限稠度状稠度状态含水量含水量土中水的形土中水的形态示意示意图粘性土的物理性

32、质界限含水量界限含水量粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，根据含水量的增长，土体呈现如下性状： a. 液限液限wL：土由可塑状态 流动状态的界限含水量； 测定方法：锥（碟）式液限仪法，联合测定法。b. 塑限塑限wp：土由半固体态 可塑状态的界限含水量； 测定方法：搓条法，联合测定法。c. 缩限缩限ws ：土由固态 半固体状态的界限含水量。半固态半固态固态固态可塑态可塑态流动态流动态1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 液性指数：液性指数：wpwwl IL 0 坚硬硬(半固半固态) 0IL 0.25硬塑硬塑0.25 IL 0.75可塑可塑 0.75 1流塑流塑土的稠度状态

33、土的稠度状态液性指数液性指数不同的粘土，不同的粘土，wp、wl 大小不同。大小不同。对于不同于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同F液性指数液性指数是表征土的含水量与分界含水量之是表征土的含水量与分界含水量之间相相对关系的指关系的指标。对重塑土重塑土较为合适。合适。1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 塑性指数塑性指数n问题：反映的是全部土：反映的是全部土颗粒吸附粒吸附结合水的能力，不能合水的能力，不能充分反映粘土充分反映粘土矿物表面活性的高低物表面活性的高低 n 活性指数：活性指数：粒径小于粒径小于颗粒的粒的质量占量占总土土总质量的百分比量的百

34、分比A 1.25活性粘土活性粘土n 定定义：大体上表示土的大体上表示土的弱弱结合水含量合水含量 反映吸附反映吸附结合水的合水的能力能力，即粘性大小，即粘性大小 大致反映粘土大致反映粘土颗粒含量粒含量 常作常作为细粒土工程分粒土工程分类的依据的依据粗粒土的密实状态指标粗粒土的密实状态指标: 相对密度相对密度Dr 小结粘性土的稠度状态指标粘性土的稠度状态指标: 液性指数液性指数IL引入引入定义定义判别标准判别标准稠度界限稠度界限稠度状稠度状态含水量含水量土中水的形土中水的形态塑性指数塑性指数液性指数液性指数引入引入定义定义判别标准判别标准二. 物理状态指标1.3 土的物理状态土的物理状态1 土的物

35、性与分类粗粒土与粘性土粗粒土与粘性土为何采用何采用不同的物理状不同的物理状态指指标？反映土的细观特点反映土的细观特点与力学特性有更直接的联系与力学特性有更直接的联系便于量测便于量测1.3 土的物理状土的物理状态 物理状物理状态指指标 F 粗粒土的密粗粒土的密实状状态指指标: 相相对密度密度Dr F 细粒土的稠度状粒土的稠度状态指指标: 液性指数液性指数IL 定定义 判判别标准准 界限含水量界限含水量 wP、wL 土中水形土中水形态 塑性指数塑性指数Ip 吸附吸附结合水的能力合水的能力 定定义 判判别标准准小小 结结第第2 2章：土的物理性质与工程分类章：土的物理性质与工程分类1.1 土的形成土

36、的形成 1.2 土的三相土的三相组成成 1.3 土的物理状土的物理状态 1.4 土的土的结构构1.5 土的工程分土的工程分类1.6 土的土的压实性性 1.4 土的土的结构构 土土 的的 结结 构构土土颗粒或粒粒或粒团的空的空间排排列和相互列和相互联结原状土和原状土和重塑重塑土的土的强度度沉沉积或碾或碾压土土的各向异性的各向异性 土的结构土的结构土体土体的性的性质 土粒土粒间的作用力的作用力 粗粒土的粗粒土的结构构 细粒土的粒土的结构构 粘性土的粘性土的结构性指构性指标一一. 土粒间的作用力土粒间的作用力重重力力毛毛细力力胶胶结力力颗粒表面力粒表面力土颗粒的自重形成的方向向下的力土颗粒的自重形成

37、的方向向下的力 砂性土砂性土 土中毛细作用形成的土中毛细作用形成的力力细砂、砂、细粒土粒土 土粒间的胶体物质形成的作用土粒间的胶体物质形成的作用力力粘性土粘性土粘性土粘性土 库 仑 力力： 范德范德华力力：颗粒表面的静电引力或斥力颗粒表面的静电引力或斥力颗粒接触点处的分子间引力颗粒接触点处的分子间引力1.4 土的结构土的结构1 土的物性与分类细土颗粒间的作用力细土颗粒间的作用力 范德范德华力：力：接触点接触点处的分子引力，作用范的分子引力，作用范围为几几个分子的距离，是个分子的距离，是细粒土粘粒土粘结在一起的主因在一起的主因库仑力：力：颗粒表面的静粒表面的静电引力或斥力，随距离衰引力或斥力，随

38、距离衰减的速度比范德减的速度比范德华力慢力慢胶胶结力：力：土粒土粒间通通过胶体胶体连结在一起，作用力是在一起，作用力是化合化合键，具有，具有较高的高的强度度毛毛细力：力：土中毛土中毛细作用形成的力作用形成的力 土中土中细颗粒，比表面粒，比表面积大，重量大，重量轻，重力不起重要的，重力不起重要的作用，其他粒作用，其他粒间力起主力起主导作用：作用：1.4 土的土的结构构 1.4 土的土的结构构 粗粒土的结构粗粒土的结构F粒粒间作用力：作用力：重力起重力起决定性的作用决定性的作用。在非。在非饱和土中，和土中，还受到毛受到毛细力的作用力的作用F排列形式：点与点排列形式：点与点 点与面点与面单粒粒结构构

39、示意示意图1.4 土的土的结构构 细粒土的结构细粒土的结构 形成形成环境境 粒粒间作用力作用力 排列形式排列形式淡水中沉淡水中沉积表面力、胶表面力、胶结力力（粒（粒间斥力占斥力占优势)面与面面与面天然通常不是天然通常不是单一一结构，可能是呈多种构，可能是呈多种类型的型的综合合结构。往往先形成构。往往先形成团粒粒凝聚凝聚结构构海水中沉海水中沉积表面力、胶表面力、胶结力力（斥力减小引力增加（斥力减小引力增加)边、角与面、角与面边、角与、角与边示意示意图分散分散结构构 1.4 土的土的结构构 反映粘性土结构性的指标反映粘性土结构性的指标 灵敏度灵敏度 触触变性性St11-22-44-88-1616粘

40、性土粘性土不灵敏不灵敏低灵敏低灵敏中等灵敏中等灵敏灵敏灵敏很灵敏很灵敏流流动 3=0相同含水相同含水量、密度量、密度 ququ原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度St：原状土的无原状土的无侧限抗限抗压强度度qu和重塑土的无和重塑土的无侧限抗限抗压强度度qu之比之比含水量不含水量不变，密度不，密度不变，因重塑而，因重塑而强度度降低，又因静置而逐降低，又因静置而逐渐强化，化，强度逐度逐渐恢复的恢复的现象，称象，称为触触变性性。1.4 土的土的结构构 反映粘性土结构性的指标反映粘性土结构性的指标土的触土的触变性是土性是土结构中构中联结形形态发生生变化引起的，是土化引起的，是土结构随构随时间变化的化的

41、宏宏观表表现。目前尚没有合理的描述土触目前尚没有合理的描述土触变性的方性的方法和指法和指标。 灵敏度灵敏度 触触变性性1.4 土的土的结构构 土的结构土的结构土土颗粒或粒粒或粒团的的空空间排列和相互排列和相互联结粗粒土的粗粒土的结构构单粒结构单粒结构重力起主重力起主导作用作用粒粒间力起力起主主导作用作用粘性土的粘性土的结构性指构性指标细粒土的粒土的结构构分散结构分散结构 凝聚结凝聚结构构小小 结结第第2 2章：土的物理性质与工程分类章：土的物理性质与工程分类1.1 土的形成土的形成 1.2 土的三相土的三相组成成 1.3 土的物理状土的物理状态 1.4 土的土的结构构 1.5 土的工程分土的工

42、程分类1.6 土的土的压实性性 1.5 土的工程分土的工程分类 土的土的组成成土的状土的状态土的土的结构构建筑地基基建筑地基基础设计规范范- GB50007-2002分分类法法 水利部水利部SL237-1999分分类法法土的工程分类土的工程分类F 目的：目的： 便于便于调查研究；研究； 便于分析便于分析评价；价； 便于交流便于交流 (基于共同的概念基于共同的概念)F 依据：最能反映土的物理力学性依据：最能反映土的物理力学性质的指的指标F 要求：要有一定的要求：要有一定的逻辑性、系性、系统性，性，纲目分明，目分明，简单易易记，便于运用，便于运用1.5 土的工程分土的工程分类 岩石岩石碎石土碎石土

43、砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土土漂石漂石块石石圆形及形及亚圆形形为主主棱角形棱角形为主主粒径大于粒径大于200mm的的颗粒超粒超过全全质量量50%卵石卵石碎石碎石圆形及形及亚圆形形为主主棱角形棱角形为主主圆形及形及亚圆形形为主主棱角形棱角形为主主圆砾角角砾粒径大于粒径大于20mm的的颗粒超粒超过全全质量量50%粒径大于粒径大于2mm的的颗粒超粒超过全全质量量50%名称名称 颗粒形状粒形状 粒粒组含量含量碎石土碎石土建筑场地基基础规范建筑场地基基础规范GB50007-2002GB50007-20021.5 土的工程分土的工程分类 土的名称土的名称粒粒组含量含量粒径大于粒径大于2mm

44、的的颗粒粒占全占全质量量25 - 50%砾砂砂粗砂粗砂中砂中砂细砂砂粉砂粉砂粒径大于的粒径大于的颗粒超粒超过全全质量量50%粒径大于的粒径大于的颗粒超粒超过全全质量量50%粒径大于的粒径大于的颗粒超粒超过全全质量量85%粒径大于的粒径大于的颗粒超粒超过全全质量量50%建筑场地基基础规范建筑场地基基础规范GB50007-2002GB50007-2002岩石岩石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土砂土砂土1.5 土的工程分土的工程分类 岩石岩石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土粉土粉土粘性土粘性土n 粘性土：粘性土：塑性指数塑性指数Ip10的土的土 粉粉质

45、粘土：粘土：1017的土的土 非活性粘土：非活性粘土： 正常粘土正常粘土 活性粘土活性粘土n粉土：粉土：粒径大于粒径大于的的颗粒含量小于全粒含量小于全质量量50%而塑性指数而塑性指数Ip 10的土的土建筑场地基基础规范建筑场地基基础规范GB50007-2002GB50007-2002土1.5 土的工程分土的工程分类 水利部水利部SL237-1999SL237-1999分类法分类法 土土颗粒粒组成及其特性成及其特性 塑性指塑性指标：液限、塑限、塑性指数：液限、塑限、塑性指数 有机有机质含量含量n 土的分土的分类 巨粒土和含巨粒土巨粒土和含巨粒土 粗粒土：粗粒土：砾类土、砂土、砂类土土 细粒土：粒

46、土：根据塑性根据塑性图分分类 特殊土：特殊土： 淤泥及淤泥淤泥及淤泥质土、土、黄土、膨黄土、膨胀土、土、红粘土粘土n 分分类依据：依据：第第2 2章：土的物理性质与工程分类章：土的物理性质与工程分类1.1 土的形成土的形成 1.2 土的三相土的三相组成成 1.3 土的物理状土的物理状态 1.4 土的土的结构构 1.5 土的工程分土的工程分类 1.6 土的土的压实性性 室内室内击实试验 细粒土的粒土的压实性性 粗粒土的粗粒土的压实性性1.6 土的土的压实性性 n土的土的压实：指通指通过夯打、振夯打、振动、碾、碾压等，使土体等，使土体变得密得密实、以提高土的、以提高土的强度、减小土的度、减小土的压

47、缩性和渗透性性和渗透性n压实性：性：指土在一定指土在一定压实能量作用下密度增能量作用下密度增长的特性的特性n研究研究击实性的目的：性的目的：以最小的能量消耗以最小的能量消耗获得最大的得最大的压实密度密度n击实方法：方法： 室内室内击实试验 现场试验: 夯打、振夯打、振动、碾、碾压土的压实性土的压实性1.6 土的土的压实性性 室内击实试验室内击实试验 F 试验设备：击实筒筒V=1000cm3；击实锤w=25牛牛顿F 试验条件：条件：土土样分分层n=3层；落高；落高d=30cm；击数数N=27/层F 击实能量能量 F 试验方法：方法：对w=cosnst的土，分三的土，分三层压实；测定定击实后的后的

48、w、 ，算定，算定 dF 注意：注意：仅适用于适用于细粒土；粒土； 对粗粒土，可用粗粒土，可用较大尺寸的大尺寸的击实仪0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.01.81.61.4干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲和曲线 dmaxwop细粒土的压实性细粒土的压实性- -击实曲线击实曲线 具有峰具有峰值 最大干密度最大干密度 dmax 最最优含水量含水量Wop 位于位于饱和曲和曲线之下之下粘性土透水性小，粘性土透水性小，击实过程中含水量几乎不程中含水量几乎不变，要，要想想击实到到饱和状和状态是不可是不可能的。能的。Sr=11.6 土的土的压实性性 1.6 土的土的压实性性

49、 含水量含水量 Wop： 颗粒表面水膜很薄，相粒表面水膜很薄，相对移移动困困难 含水量含水量=Wop： 水膜水膜润滑作用效果最佳，孔隙气尚没有形成封滑作用效果最佳，孔隙气尚没有形成封闭 气泡，易排出气泡，易排出 含水量含水量Wop：水膜水膜润滑作用不再明滑作用不再明显增加；封增加；封闭气泡气泡难以排出以排出; 水的相水的相对含量增加含量增加n 压实机理机理 颗粒破碎（粒破碎（细粒土粒土较少）少） 粒粒间联结力被破坏，力被破坏，颗粒粒间孔隙被孔隙被压缩 土粒定向排列土粒定向排列0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.01.81.61.4干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲

50、和曲线 dmaxWop n 压实与含水量与含水量细粒土的压实性细粒土的压实性- -压实机理压实机理 1.6 土的土的压实性性 细粒土的压实性细粒土的压实性- -压实功能压实功能 F对于同一种土于同一种土,最最优含水含水量和最大干密度并不恒量和最大干密度并不恒定定,而随而随压密功能密功能变化，化，压实功能愈大功能愈大,最最优含水含水量愈小，相量愈小，相应的最大干的最大干密度愈高密度愈高F超超过最最优含水量后，含水量后，压实功能的影响随含水量功能的影响随含水量的增加逐的增加逐渐减小。减小。击实曲曲线均靠近于均靠近于饱和曲和曲线0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)1.91.7

51、1.51.3干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲和曲线N=36N=29N=25N=181.6 土的土的压实性性 细粒土的压实标准细粒土的压实标准 填土施工填土施工时应将土料含水量控制在将土料含水量控制在Wop左右，以期用左右，以期用较小小的能量的能量获得最好的密度：得最好的密度：在在Wop的干的干侧：常具有：常具有凝聚凝聚结构构。土。土质比比较均匀，均匀，强度度较高，高，较脆硬，不易脆硬，不易压密。但浸水密。但浸水时易易产生附生附加沉降。加沉降。在在Wop的湿的湿侧：常具有：常具有分散分散结构构。土体可塑性大，。土体可塑性大，适适应变形的能力形的能力强。但。但强度度较低，具有不等向性。低，具有

52、不等向性。在在设计土料土料时应根据填土的要求和当地土料的天然含水根据填土的要求和当地土料的天然含水量，量，选定合适的含水量，一般要求定合适的含水量，一般要求为：1.6 土的土的压实性性 、级土石土石坝 Dc9598% III 级土石土石坝 Dc9295% 细粒土的压实标准细粒土的压实标准 n工程上常采用工程上常采用压实度度Dc，作，作为填方填方压实密度控制的密度控制的标准：准：1.6 土的土的压实性性 粗粒土的压实性粗粒土的压实性 n 击实曲曲线n 压实标准：准：常用常用相相对密度密度控制控制不存在最不存在最优含水量，在完全含水量，在完全风干干或或饱和状和状态下易于下易于击实。在潮湿。在潮湿状

53、状态下，存在假凝聚力，加大了下，存在假凝聚力，加大了阻力阻力同同细粒土不同，粗粒土在粒土不同，粗粒土在击实过程中可以自由排水程中可以自由排水粗砂粗砂w=45%，中砂，中砂w=7%时，干密度最小干密度最小 ， 含水量含水量w干密度干密度 粗砂中砂1.6 土的土的压实性性 小小 结结F室内室内击实试验F细粒土的粒土的压实性性F粗粒土的粗粒土的压实性性 击实曲曲线 最最优含水含水量量 最大干密最大干密度度 压实功能功能 压实标准准 击实曲曲线 压实标准准第第2 2章：土的物理性质与工程分类章：土的物理性质与工程分类1.1 土的形成土的形成 1.2 土的三相土的三相组成成 1.3 土的物理状土的物理状

54、态 1.4 土的土的结构构 1.5 土的工程分土的工程分类 1.6 土的土的压实性性 本章作本章作业土土 的的 形形 成成土土岩石岩石风化、搬运、沉化、搬运、沉积地地质成岩作用成岩作用土的土的组成、成、结构构和物理力学性和物理力学性质过程、条件程、条件 土的形成土的形成 - 总结土体有三个土体有三个组成部分：固相、液相和气相成部分：固相、液相和气相土的三相组成土的三相组成F固体固体颗粒粒F土中水土中水F土中气体土中气体粒径粒径级配配矿物成分物成分颗粒形状粒形状结合水合水 ：强结合水、弱合水、弱结合水合水 自由水自由水 ：重力水、毛：重力水、毛细水水自由气体自由气体封封闭气体气体1.2 土的三相

55、土的三相组成成 小小结物理性质指标物理性质指标1.3 土的物理状土的物理状态 总结土的三个土的三个组成相的体成相的体积和和质量上的比例关系量上的比例关系定定义三相草三相草图法法室内室内测定三个基本定三个基本物理性物理性质指指标：土的密度土的密度 土粒比重土粒比重土的含水量土的含水量其它物理性其它物理性质指指标孔隙含量孔隙含量含水程度含水程度密度和容重密度和容重密密实程度程度干湿程度干湿程度 1.3 土的物理状土的物理状态 总结F 粗粒土的密粗粒土的密实状状态指指标: 相相对密度密度Dr F 细粒土的稠度状粒土的稠度状态指指标: 液性指数液性指数IL 定定义 判判别标准准 界限含水量界限含水量

56、wP、wL 土中水形土中水形态 塑性指数塑性指数Ip 吸附吸附结合水的能力合水的能力 定定义 判判别标准准物理状态指标物理状态指标1.4 土的土的结构构 小小结土的结构土的结构土土颗粒或粒粒或粒团的的空空间排列和相互排列和相互联结粗粒土的粗粒土的结构构单粒结构单粒结构重力起主重力起主导作用作用粒粒间力起力起主主导作用作用粘性土的粘性土的结构性指构性指标细粒土的粒土的结构构分散结构分散结构 凝聚结凝聚结构构土的结构土的结构1.5 土的工程分土的工程分类 土的土的组成成土的状土的状态土的土的结构构建筑地基基建筑地基基础设计规范范- GB50007-2002分分类法法 水利部水利部SL237-1999分分类法法F 目的：目的： 便于便于调查研究；研究； 便于分析便于分析评价；价； 便于交流便于交流 (基于共同的概念基于共同的概念)F 依据：最能反映土的物理力学性依据：最能反映土的物理力学性质的指的指标土的工程分类土的工程分类1.6 土的土的压实性性 F室内室内击实试验F细粒土的粒土的压实性性F粗粒土的粗粒土的压实性性 击实曲曲线 最最优含水含水量量 最大干密最大干密度度 压实功能功能 压实标准准 击实曲曲线 压实标准准土的压实性土的压实性