1、12土的物理性質與工程分類第一章3本章目的本章目的: : 對土的特點進行詳細解釋和定量描述 本章特點本章特點: : 看起來零散學習要點學習要點: : 各節(jié)間聯系 各節(jié)內層次1 土的物性與分類41 土的物性與分類土的形成滲透特性滲透特性變形特性變形特性強度特性強度特性土的三相組成土的物理狀態(tài)土的結構土的工程分類土的壓實性 決定影響如何獲得較好的土便于研究和應用51.1 土的形成1.2 土的三相組成1.3 土的物理狀態(tài)1.4 土的結構1.5 土的工程分類1.6 土的壓實性 1 土的物性與分類61.1 1.1 土的形成土的形成土是巖石經過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產物土是巖石經過風化后在不同

2、條件下形成的自然歷史的產物搬運、沉積搬運、沉積形成過程形成過程形成條件形成條件物理力學物理力學性質性質 風風化化土土地球影響1 土的物性與分類巖石巖石地球7生物循環(huán)生物循環(huán)物理風化物理風化化學風化化學風化量變量變無粘性土無粘性土原生礦物原生礦物質變質變粘性土粘性土次生礦物次生礦物動植物的活動動植物的活動一. 風化有有 機機 質質1.11.1土的形成土的形成巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產生脹縮而發(fā)生裂縫影響產生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運動或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎過程中因碰撞和摩擦而破碎母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用

3、而改變其礦物的化學成分，形成作用而改變其礦物的化學成分，形成新的礦物新的礦物1 土的物性與分類8二. 搬運與沉積殘積土殘積土無搬運運積土運積土有搬運土土質質較較好好殘積土殘積土強風化強風化弱風化弱風化微風化微風化母巖體母巖體顆粒表面粗糙多棱角粗細不均無層理母巖表層經風化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，未經搬運殘留在原地的堆積物風化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物1.11.1土的形成土的形成1 土的物性與分類92. 搬運與沉積運積土運積土有搬運風：風：風積土風積土重力重力: : 坡積坡積土土 流水流水: :洪積土洪積土沖積土沖積土湖泊沼澤沉積湖泊沼澤沉積土土海相沉積物

4、海相沉積物冰川冰川: : 冰積冰積土土土粒粗細不同，性質不均勻土粒粗細不同，性質不均勻有分選性，近粗遠細有分選性，近粗遠細渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機物淤泥，土性差含有機物淤泥，土性差顆粒細，表層松軟，土性差顆粒細，表層松軟，土性差土粒粗細變化較大，性質不均勻土粒粗細變化較大，性質不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理1.11.1土的形成土的形成1 土的物性與分類101.1 土的形成1.2 土的三相組成1.3 土的物理狀態(tài)1.4 土的結構1.5 土的工程分類1.6 土的壓實性 1 土的物性與分類111.2 1.2 土的三相組成土的三相組成氣相固相液

5、相+構成土骨架，起決定作用構成土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體次要作用次要作用1 土的物性與分類12一. 固體顆粒物理狀態(tài)力學特性粒徑級配粒徑級配1.21.2土的三相組成土的三相組成礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀 1 土的物性與分類131. 粒徑級配一. 固體顆粒顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例影響土性的主因1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類14顆粒大小粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑一. 固體顆粒1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類d(mm)d(mm)礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒膠粒膠粒6

6、020.050.0050.0020.250.5520粗 中 細 粗 中 細 極細0.1粗粒粗粒細粒細粒15粒徑級配確定方法確定方法 篩分法：篩分法：適用于粗粒土適用于粗粒土 (0.1 mm) 水分法：水分法：適用于細粒土適用于細粒土 (0.1 mm)各粒組的相對含量，用質量百分數來表示各粒組的相對含量，用質量百分數來表示表述方法表述方法 粒徑級配累積曲線粒徑級配累積曲線一. 固體顆粒1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類16105.02.01.0200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數小于某粒徑

7、之土質量百分數P（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分數百分數P(%)P(%)2613.510一. 固體顆粒1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類171009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數（）小于某粒徑之土質量百分數（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲土的粒徑級配累積曲線線d60d50d10d30d

8、60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒徑特征粒徑: : d50 : 平均平均粒徑粒徑d60 : 控制控制粒徑粒徑d10 : 有效有效粒徑粒徑d30 不均勻程度不均勻程度：Cu = d60 / d10 連續(xù)程度連續(xù)程度: : Cc = d302 / (d60d10 ) 曲率系數曲率系數 不均勻系數不均勻系數Cu 5,級配不均勻粗細程度粗細程度： 用用d50 表示 一. 固體顆粒1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類181009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數（）小于某粒徑之土質量百分數（）105.01.00.50.1

9、00.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲土的粒徑級配累積曲線線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率: : 某粒徑范圍內顆粒的含量某粒徑范圍內顆粒的含量 陡陡相應粒組質量集中相應粒組質量集中 緩緩-相應粒組含量少相應粒組含量少 平臺平臺-相應粒組缺乏相應粒組缺乏連續(xù)程度連續(xù)程度: : Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數曲率系數較大顆粒缺少較大顆粒缺少Cc 減小減小較小顆粒缺少較小顆粒缺少Cc 增大增大Cc = 1 3, 級配連續(xù)性好級配連續(xù)

10、性好一. 固體顆粒1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類19粒徑級配粒徑級配累積曲線及指標的用途粒徑級配累積曲線及指標的用途：1）粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名；2）不均勻系數不均勻系數Cu用于判定土的不均勻程度：用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土不均勻土； Cu 3 或 Cc 1,級配不連續(xù)土級配不連續(xù)土4）不均勻系數不均勻系數Cu和和曲率系數曲率系數Cc用于判定土的級配優(yōu)劣：用于判定土的級配優(yōu)劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級配級配 良好的土良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc 1g/cm3 冰點處于零下幾十度冰點處

11、于零下幾十度 具有固體的特性具有固體的特性 溫度高于溫度高于100C時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)強結合水強結合水 位于強結合水之外，電場引位于強結合水之外，電場引 力作用范圍之內力作用范圍之內 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力而移動，有粘滯性不因重力而移動，有粘滯性弱結合水弱結合水二. 土中水1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類28自由水自由水重力水重力水毛細水毛細水在重力作用下可在土中自由流動在重力作用下可在土中自由流動 存在于固氣之間存在于固氣之間 在重力與表面張力作用下在重力與表面張力作用下 可在土粒間空隙中自由移動可在土粒間空隙中自由移動二. 土中水1.21.2土的

12、三相組成土的三相組成1 土的物性與分類29 = 濕潤角濕潤角 空氣空氣固體固體水水 lT = 界面張力界面張力d d = 毛管直徑毛管直徑Td=2rua-uwua-uw = 壓力差壓力差二. 土中水1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類毛細水毛細現象毛細現象毛毛細細管管hc30土中毛細現象土中毛細現象rThccos2上升高度上升高度: :r2hcw=2rTcos毛細水分布在土粒內部相互貫通分布在土粒內部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連不一、直徑互異、彼此連通的毛細管通的毛細管毛細升高與孔徑成反比毛細升高與孔徑成反比粘土粉土砂土礫石分析對

13、象分析對象: 水柱水柱二. 土中水1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類31對砂土強度的影響對砂土強度的影響: :毛細邊角水毛細邊角水, , 假凝聚力假凝聚力ccuh 毛細壓力毛細壓力2rTcos+ucr2 = 0毛細壓力 非飽和土中毛細張力影響非飽和土中毛細張力影響分析對象分析對象:水膜水膜二. 土中水1.21.2土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類rThccos232三. 土中氣體v自由氣體：自由氣體：與大氣連通，對土的性質影響不大與大氣連通，對土的性質影響不大v封閉氣體：封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道1.21.2土的三相組成土的三相組

14、成1 土的物性與分類33 粘性土粘性土（細粒土）（細粒土） 無粘性土無粘性土（砂性土）（砂性土）（粗粒土）（粗粒土）土的特點土的力學特性與土有關的工程問題土的生成土的三相組成34 1.1 土的形成 1.2土的三相組成 1.3土的物理狀態(tài)?1.4土的結構?1.5土的工程分類?1.6土的壓實性 1 土的物性與分類351.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度粘性土的軟硬程度土的物理性質指標( (松松密程度、干濕程度、輕重程度密程度、干濕程度、輕重程度) )力學特力學特性性直接影直接影響響表表示示1 土的物性與分類？36一. 物理性質指標土的三個組成

15、相的體積和質量上的比例關系1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)松密程度松密程度干濕程度干濕程度輕重程度輕重程度特點: 指標概念簡單，數量很多要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯系與區(qū)別定義定義基本方法:三相草圖法1 土的物性與分類371. 三相草圖三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm一. 物理性質指標質量體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類38三相草圖三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積sawvawVVVVVVVswaawwwmmmmm0mV 已知關系五個已知關系五個

16、: :共有九個參數共有九個參數: V Vv Vs Va Vw / / ms m w ma m剩下三個獨立變量剩下三個獨立變量三相草圖法三相草圖法物性指標是比例關系物性指標是比例關系: :可假設任一參數為可假設任一參數為1對于飽和土對于飽和土, Va=0剩下兩個獨立變量實驗室測定實驗室測定其它指標其它指標是一種簡單而實用的方法是一種簡單而實用的方法一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類392.2.室內測定的三個物理性質指標室內測定的三個物理性質指標WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積土的密度、土粒的比重、土的含水土的密度、土

17、粒的比重、土的含水量量土的密度土的密度awswsVVVmmVm 土的容土的容重重=g工程上更常用工程上更常用, 用于計算土的自重應力用于計算土的自重應力單位單位: kg/m3 或或 g/cm3單位單位: kN/m3 一般范圍一般范圍: 1.60 2.20 g/cm3定義定義: 單位體積土的質單位體積土的質量量有時也稱有時也稱土的天然密土的天然密度度表達式表達式:相關指標相關指標:三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念理解物性指標的概念一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類40WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積

18、體積土粒比重土粒比重 s: 土粒的密度，單位體積土粒的質土粒的密度，單位體積土粒的質量量sssVm 單位單位: 無量無量綱綱土粒比重一般范圍土粒比重一般范圍: 粘性土粘性土 2.70 2.75 砂砂 土土 2.65C4w C4wssG 4C時純蒸餾水的密時純蒸餾水的密度度C4w =1.0 g/cm3土粒比重在數值上等于土粒的密度土粒比重在數值上等于土粒的密度定義定義: 土粒的密度與土粒的密度與4C時純蒸餾水的密度的比值時純蒸餾水的密度的比值表達式表達式:一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類41WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量

19、體積體積土的含水量土的含水量ssswmmmmm(%)w 定義定義: 土中水的質量與土粒質量之比土中水的質量與土粒質量之比, 用百分數表示用百分數表示注意注意: 其實是含水比其實是含水比, 可達到或超過可達到或超過100表達式表達式:一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類42v表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量的指標孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率( (孔隙度孔隙度) )svVVe . . 其它常用的物理性質指標其它常用的物理性質指標VV(%)nv 關系關系:e1en n1ne 在某種程度上反映土的松密在某種程度上反映土的松密砂類土：砂類土：28 35%粘性土：粘性土：

20、30 50%有的可達有的可達60 70%定義定義: 土中孔隙體積與固體顆土中孔隙體積與固體顆粒體積之比粒體積之比, 無量綱無量綱表達式表達式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積體積定義定義: 土中孔隙體積與總體土中孔隙體積與總體積之比積之比, 用百分數表示用百分數表示表達式表達式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積體積三相草圖可用于確定三相草圖可用于確定物性指標之間的關系物性指標之間的關系一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類43v表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標swmm(%)w 含水量含水量飽和度飽和度vwrVVS

21、 WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積表達式表達式:定義定義: 土中水的體積與孔隙體積的比值土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示飽和度表示孔隙中充滿水的程度孔隙中充滿水的程度Sr=0 : 干土干土Sr=1 : 飽和土飽和土一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類44v表示土的表示土的密度和容重密度和容重的指標的指標天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度awswsVVVmmVm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 浮密度浮密度有效容重有效容重飽和容

22、重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積單位單位: kg/m3 或或 g/cm3單位單位: kN/m3 定義定義: 土被完全烘干時的密度土被完全烘干時的密度, 等于等于 單位體積內土粒的質量單位體積內土粒的質量表達式表達式:一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類45各種密度容重之間的大小關系：各種密度容重之間的大小關系：dsat dsat天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度Vm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 飽和容重飽和容重Wate

23、rAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類46常用的物理性質指標間的換算關系教科書教科書 P18 表表1-5要點從物理意義上理解指標間的關系不鼓勵死記硬背必要時利用三相草圖推導一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類47小結小結物理性質指標物理性質指標土的三個組成相的體積和質量上土的三個組成相的體積和質量上的比例關系的比例關系松密程度松密程度干濕程度干濕程度輕重程度輕重程度特點特點: 指標概念簡單，數量很多指標概念簡單，數量很多要點：要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、

24、名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯系與區(qū)別單位或量綱、常見值或范圍、聯系與區(qū)別定義定義基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法室內測定的三個物理性質指標室內測定的三個物理性質指標土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念理解物性指標的概念其它常用的物理性質指標其它常用的物理性質指標v表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量的指標v表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標v表示土的密度和容重的指標表示土的密度和容重的指標三相草圖可用于確定三相草圖可用于確定物性指標之間的關系物性指標之間的關系三相

25、草圖法是求取物三相草圖法是求取物理性質指標的簡單而理性質指標的簡單而有效的方法有效的方法一. 物理性質指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類48二.土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度粘性土的軟硬程度土的物理性質指標( (三相間的比例關系三相間的比例關系) )力學特力學特性性影影響響表表示示1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類49e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比1. 粗粒土的密實狀態(tài)粗粒土的密實狀態(tài)二. 物理狀態(tài)指標密實度密實度如何衡量如何衡量? ?單位體積中固體顆粒含量的多少單位

26、體積中固體顆粒含量的多少 或或 孔隙含量的多少孔隙含量的多少優(yōu)點：優(yōu)點：簡單方簡單方便便缺點：缺點：不能反映級配的影不能反映級配的影響響 只能用于同一種土只能用于同一種土對對策策相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD 干容重干容重 d d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin = 0.35emin = 0.201.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類50e emaxmax: : 最大孔隙比；將松散的風干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經換算得到最大孔隙比e eminmin: : 最小孔隙比；將松散的風干土樣裝入金屬容器內，按規(guī)定

27、方法振動和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經換算得到最小孔隙比e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比注意：注意：室內測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難室內測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難二. 物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類51粗粒土的密實狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)指標 判別標準：判別標準： D Dr r = 1 = 1 , , 最密狀態(tài)最密狀態(tài) D Dr r = 0 = 0 , , 最松狀態(tài)最松狀態(tài) D Dr r 1/3 , 1/3 , 疏松狀態(tài)疏松狀態(tài) 1/3 1/3 2/3 2/3 , , 密實狀態(tài)密

28、實狀態(tài)相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD dmindmaxdmaxdminddr)()(D 二. 物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類522. 粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài) 也稱也稱稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)與含水量有關稠度狀態(tài)與含水量有關粘性粘性土土含水含水量量較較硬硬變變軟軟流流動動二. 物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類53塑限塑限wp液限液限wl稠度界限稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或固態(tài)或半固態(tài)半固態(tài)塑態(tài)塑態(tài) 流態(tài)流態(tài) 強結合水膜最大強結合水膜最大出現自由水出現自由水強結合水強結

29、合水弱結合水弱結合水自由水自由水稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)w二. 物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類土顆粒土顆粒強結合水強結合水弱結合水弱結合水土顆粒土顆粒強結合水強結合水土顆粒土顆粒自由水自由水弱結合水弱結合水強結合水強結合水plpIww吸附弱結合吸附弱結合水的能力水的能力塑性指數塑性指數54相對稠度相對稠度pLlpwwIww 問題：僅適用于問題：僅適用于重塑土重塑土即使即使含水量相同，稠度可能不同稠度可能不同液性指數液性指數定義：定義：wpwwlIL1堅硬狀堅硬狀態(tài)態(tài)可塑狀可塑狀態(tài)態(tài)流流 態(tài)態(tài)0.00 0.250.25 0.750.75

30、 1.00硬硬塑塑可可塑塑軟軟塑塑二. 物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類對同一種粘土，含水量可反映其稠度對同一種粘土，含水量可反映其稠度問題：問題：對不同的粘土，對不同的粘土，wp、wl 大小不同大小不同55plpIww吸附弱結合水的能力；大致反映粘土顆粒含量、粘性大小吸附弱結合水的能力；大致反映粘土顆粒含量、粘性大小塑性指數塑性指數常作為細粒土工程分類的依據常作為細粒土工程分類的依據缺點缺點不能充分反映粘土顆粒含量不能充分反映粘土顆粒含量 不同的粘土礦物結合水的能力不不同的粘土礦物結合水的能力不同同活性指活性指數數002. 0ppIA p0.002: 粒徑小于粒

31、徑小于0.002mm顆粒的質量占總土總質量的百分比顆粒的質量占總土總質量的百分比A 1.25非活性粘非活性粘土土正常粘土正常粘土活性粘土活性粘土二. 物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類56粗粒土的密實狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)指標: 相對密度相對密度Dr 小結粘性土的稠度狀態(tài)指標粘性土的稠度狀態(tài)指標: 液性指數液性指數IL引入引入定義定義判別標準判別標準稠度界限稠度界限稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)塑性指數塑性指數液性指數液性指數引入引入定義定義判別標準判別標準二. 物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 土的物性與分類粗粒土與粘性土為何

32、采用粗粒土與粘性土為何采用不同的物理狀態(tài)指標？不同的物理狀態(tài)指標？反映土的細觀特點反映土的細觀特點與力學特性有更直接的聯系與力學特性有更直接的聯系便于量測便于量測57 1.1 土的形成 1.2土的三相組成 1.3土的物理狀態(tài) 1.4土的結構?1.5土的工程分類?1.6土的壓實性 1 土的物性與分類58土顆?；蛄F的土顆?；蛄F的空間排列和相互聯結空間排列和相互聯結1.4 1.4 土的結構土的結構土粒間的作用力土粒間的作用力粘性土的結構性指標粘性土的結構性指標力學特性力學特性土的結構影響粗粒土的結構粗粒土的結構細粒土的結構細粒土的結構重塑土的強度重塑土的強度原狀土的強度原狀土的強度16粘性土粘性

33、土不靈敏不靈敏低靈敏低靈敏中等靈中等靈敏敏靈敏靈敏很靈敏很靈敏流動流動原狀土的無側限抗壓強原狀土的無側限抗壓強度度重塑土的無側限抗壓強重塑土的無側限抗壓強度度1.4 土的結構土的結構1 土的物性與分類重塑土的強度重塑土的強度原狀土的強度原狀土的強度10的土的土粘性土1017的土的土粘土粘土粉質粘土粉質粘土A 1.25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建筑規(guī)范分類法 1.5 土的工程分類土的工程分類1 土的物性與分類70水利部水利部SL237-001-1999SL237-001-1999分類法分類法自學自學: 教科書教科書P26 P29 參考資料參考資料1.5 土的工程分類土的

34、工程分類1 土的物性與分類71 1.1 土的形成 1.2土的三相組成 1.3土的物理狀態(tài) 1.4土的結構 1.5土的工程分類 1.6土的壓實性 1 土的物性與分類72壓實：指通過夯打、振動、碾壓等，使土體變得密實、以提高土的強度、減小土的壓縮性和滲透性壓實性：指土在一定壓實能量作用下密度增長的特性研究擊實性的目的： 以最小的能量消耗獲得最大的壓實密度 擊實方法：室內擊實試驗現場試驗: 夯打、振動、碾壓1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性1 土的物性與分類73一. 室內擊實試驗 二. 細粒土的壓實性 三. 粗粒土的壓實性 1.6 土的壓實性土的壓實性1 土的物性與分類74一. 室內擊實試驗 試驗

35、設備試驗設備 擊實筒擊實筒V=V=1000cm3；擊實錘擊實錘w=25牛頓牛頓 試驗條件試驗條件 土樣分層土樣分層n=3層；落高層；落高d=30cm；擊數擊數N=27/ /層層 擊實能量擊實能量 3m/mKN5 .607VwdNnE 試驗方法試驗方法 對對w=cosnst的土；分三層壓實；的土；分三層壓實； 測定擊實后的測定擊實后的w、，算定算定d 注意注意：僅適用于細粒土；僅適用于細粒土； 對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀土土1.6 土的壓實性土的壓實性1 土的物性與分類75二. 細粒土的壓實性 1.1.擊實曲線擊實曲線2 2. .理論分析理論分析 3 3. .影

36、響因素影響因素4 4. .壓實標準壓實標準1.6 土的壓實性土的壓實性1 土的物性與分類761 1. .擊實曲線擊實曲線 特點：特點：具有峰值具有峰值位于飽和曲線之下位于飽和曲線之下 粘性土粘性土滲透系數滲透系數很小，很小，壓實過程中含水量幾乎壓實過程中含水量幾乎不變，要想擊實到飽和不變，要想擊實到飽和狀態(tài)是不可能的狀態(tài)是不可能的。satdd)( 0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w (%)2.0干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線飽和曲線 dmax=1.86wop=12.11/swdsrGG w S()1swdsatsGG w1Sr 二. 細粒土的壓實性

37、 最大干密度最優(yōu)含水量1.6 土的壓實性土的壓實性1 土的物性與分類772 2. . 理論分析理論分析 壓實機理：壓實機理： 顆粒被擊碎，土粒定向排列顆粒被擊碎，土粒定向排列; 粒團破碎，粒間聯結力被破粒團破碎，粒間聯結力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小壞而發(fā)生孔隙體積減小; 空氣被擠出或被壓縮等空氣被擠出或被壓縮等水膜潤滑作用效果最佳水膜潤滑作用效果最佳; ; 尚沒有形成封閉氣泡，氣體易于排出尚沒有形成封閉氣泡，氣體易于排出; ;顆粒表面水膜很薄，相對移動困難顆粒表面水膜很薄，相對移動困難 水膜潤滑作用不明顯水膜潤滑作用不明顯;封閉氣泡難以排出封閉氣泡難以排出;增加水的相對含量增加水的相對含量 w

38、wop, d dmaxw wop , d wop , d9598% 級土石壩級土石壩 Dc9295% 二. 細粒土的壓實性 1.6 土的壓實性土的壓實性1 土的物性與分類80不存在最優(yōu)含水量不存在最優(yōu)含水量； 在完全風干和飽和兩種狀態(tài)在完全風干和飽和兩種狀態(tài) 下易于擊實下易于擊實；潮濕狀態(tài)下潮濕狀態(tài)下d明顯降低明顯降低。 三. 粗粒土的壓實性 1 1. .擊實曲線擊實曲線特點特點d 20%粗砂粗砂 =45%中砂中砂 =7%； 時，干密度最小時，干密度最小 2 2. . 理論分析理論分析 對粗粒土，擊實過程中可以自由排水，不存在細粒土中出現的現象。對粗粒土，擊實過程中可以自由排水，不存在細粒土中

39、出現的現象。 在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。3 3. . 壓實標準壓實標準 常用相對密度常用相對密度控制控制 Dr0.70.75 施工過程中要么風干，要么就充分灑水，使土料飽和施工過程中要么風干，要么就充分灑水，使土料飽和 1.6 土的壓實性土的壓實性1 土的物性與分類81第一章完821.1 土的形成1.2土的三相組成1.3土的物理狀態(tài)1.4土的結構1.5土的工程分類1.6土的壓實性 1 土的物性與分類831 土的物性與分類1.1 1.1 土的形成土的形成物理風化物理風化化學風化化學風化量變量變無粘性土無粘性土原生礦物原生礦物質變質變粘性土粘性土次生礦物次生礦物殘積土殘積土無搬運運積土運積土有搬運土是巖石經過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產物土是巖石經過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產物重力重力: : 坡積土坡積土流水