1、第二章第二章土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 本章提要本章提要 本章特點(diǎn)本章特點(diǎn) 學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類 對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋 對(duì)土的組成和狀態(tài)進(jìn)行定量描述對(duì)土的組成和狀態(tài)進(jìn)行定量描述 內(nèi)容瑣碎、零散內(nèi)容瑣碎、零散 理清各節(jié)間聯(lián)系理清各節(jié)間聯(lián)系 理清各節(jié)內(nèi)層次理清各節(jié)內(nèi)層次 注意物理概念的把握注意物理概念的把握第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類2.1 2.1 土的形成土的形成2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)2.4 2.4 土的結(jié)構(gòu)土

2、的結(jié)構(gòu)2.5 2.5 土的工程分類土的工程分類2.6 2.6 土的壓實(shí)性土的壓實(shí)性 土土 的的 形形 成成土土巖石巖石風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積地質(zhì)成巖作用地質(zhì)成巖作用土的組成、結(jié)構(gòu)土的組成、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)和物理力學(xué)性質(zhì)過(guò)程、條件過(guò)程、條件2.12.1 土的形成土的形成 風(fēng)化作用（weathering)是指地表或接近地表的堅(jiān)硬巖石、礦物與大氣、水及生物接觸過(guò)程中產(chǎn)生物理、化學(xué)變化而在原地形成松散堆積物的全過(guò)程 。根據(jù)風(fēng)化作用的因素和性質(zhì)可將其分為三種類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用。風(fēng)化的概念風(fēng)化的概念土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(fēng)化作用 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)

3、風(fēng)化 生物活動(dòng)生物活動(dòng) 巖石和土的粗顆粒受各種氣巖石和土的粗顆粒受各種氣候等物理因素的影響產(chǎn)生脹候等物理因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫縮而發(fā)生裂縫, ,或在運(yùn)動(dòng)過(guò)或在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因碰撞和摩擦而破碎程中因碰撞和摩擦而破碎 是顆粒大小發(fā)生量的變化是顆粒大小發(fā)生量的變化 礦物成分與母巖相同，稱原礦物成分與母巖相同，稱原生礦物生礦物 產(chǎn)生無(wú)粘性土產(chǎn)生無(wú)粘性土2.12.1 土的形成土的形成 母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物 顆粒成分發(fā)生質(zhì)的變化顆粒成分發(fā)生質(zhì)的變化 礦物成分與母巖不同，稱次礦物成分

4、與母巖不同，稱次生礦物生礦物 形成十分細(xì)微的土顆粒，最形成十分細(xì)微的土顆粒，最主要為粘性顆粒及可溶鹽類主要為粘性顆粒及可溶鹽類土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(fēng)化作用 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化 生物活動(dòng)生物活動(dòng)2.12.1 土的形成土的形成 包括植物、動(dòng)物和土壤微包括植物、動(dòng)物和土壤微生物的作用生物的作用 可加劇物理和化學(xué)風(fēng)化可加劇物理和化學(xué)風(fēng)化 構(gòu)成土中有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物構(gòu)成土中有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物循環(huán)質(zhì)的生物循環(huán) 導(dǎo)致腐殖質(zhì)的形成，改變導(dǎo)致腐殖質(zhì)的形成，改變土壤的結(jié)構(gòu)土壤的結(jié)構(gòu)土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(fēng)化作用 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化 生物活動(dòng)生物活動(dòng)2.12.1 土的形

5、成土的形成 第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類2.1 2.1 土的形成土的形成 2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)2.4 2.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)2.5 2.5 土的工程分類土的工程分類2.6 2.6 土的壓實(shí)性土的壓實(shí)性 風(fēng)化作用風(fēng)化作用 搬運(yùn)與沉積搬運(yùn)與沉積土體的三相構(gòu)成土體的三相構(gòu)成土中氣體土中氣體 氣相氣相 次要作用次要作用固體顆粒固體顆粒 固相固相 構(gòu)成土體骨架構(gòu)成土體骨架 起決定作用起決定作用土中水土中水 液相液相 重要影響重要影響飽和土飽和土 ：土體孔隙完全被水充滿：土體孔隙完全被水充滿干干 土土 ：土體孔隙

6、完全被氣充滿：土體孔隙完全被氣充滿非飽和土：孔隙中水和氣均存在非飽和土：孔隙中水和氣均存在2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 - - 顆粒大小顆粒大小60 粒組粒組 按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類 界限粒徑界限粒徑粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無(wú)粘性土。粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無(wú)粘性土。細(xì)粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。細(xì)粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。d(mm)礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒膠粒膠粒20.0750.0050.0020.250.5520粗 中 細(xì)

7、粗 中 細(xì)0.075粗粒粗粒細(xì)粒細(xì)粒巨粒巨粒602.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 固體顆粒固體顆粒-顆粒級(jí)配顆粒級(jí)配F 顆粒級(jí)配：顆粒級(jí)配：各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分 數(shù)來(lái)表示數(shù)來(lái)表示F 分析方法：分析方法： 篩分法：粒徑篩分法：粒徑0.075mm0.075mm 孔徑大小不同的篩子孔徑大小不同的篩子水分法：粒徑水分法：粒徑0.0750.075mmmm 常采用密度計(jì)法常采用密度計(jì)法 聯(lián)合法：聯(lián)合法：既有粒徑既有粒徑 0.0750.075 0.075mmmmF 表述方法表述方法: : 顆粒級(jí)配曲線顆粒級(jí)配曲線2.2 2.2 土的三相組成土的三

8、相組成 固體顆粒固體顆粒 固體顆粒固體顆粒 - 粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 顆粒大小分析試驗(yàn)顆粒大小分析試驗(yàn)1.篩分法利用一套孔徑由大到小的篩子，將按規(guī)定方法取得的一定質(zhì)量的干試樣放入一次疊好的篩中，置振篩機(jī)上充分振搖后，稱出留在各級(jí)篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計(jì)算出小于某土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)X（）式中：mi，m分別為小于某粒徑的土粒質(zhì)量及試樣總質(zhì)量100mmXi2.密度計(jì)法 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來(lái)確定小于某粒徑的土粒含量的方法。通過(guò)密度計(jì)測(cè)定土水懸濁液的密度來(lái)確定?？讖娇讖?05.02.01.0(0.075

9、)200g土土篩余篩余0101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P P（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm)P100958778665536土的粒徑級(jí)配土的粒徑級(jí)配累積曲線累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.050.010.010.0050.005百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)P(%)262613.513.51010篩篩分分法法2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)

10、量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm) 土的粒徑級(jí)配累積曲線土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10d30特征粒徑特征粒徑: 斜率斜率: : 曲線越陡，表示粒曲線越陡，表示粒徑相差不多，土粒均勻，徑相差不多，土粒均勻，級(jí)配不良。級(jí)配不良。 曲線越平緩，表示曲線越平緩，表示粒徑大小懸殊，土粒不粒徑大小懸殊，土粒不均勻，級(jí)配良好均勻，級(jí)配良好d60 : 限制粒徑限制粒徑d10 : 有效粒徑有效粒徑d30：平均粒徑：平均粒徑2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成固體顆粒固體顆粒- -級(jí)配曲線級(jí)配曲線 土的不均勻程度

11、：土的不均勻程度：用不用不均勻系數(shù)：均勻系數(shù)： Cu = d60 / d10 表示，表示， 連續(xù)程度連續(xù)程度: 用曲率系數(shù)用曲率系數(shù) Cc = d302 / (d60 d10 ) 度量度量 Cu10，稱為不均勻土，稱為不均勻土， Cu5及及, Cc=13兩個(gè)條件兩個(gè)條件時(shí)，稱為級(jí)配良好時(shí)，稱為級(jí)配良好1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm) 土的粒徑級(jí)配累積曲線土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10d302.2 2.2 土的三相組成土的三相組成固體顆粒

12、固體顆粒- -級(jí)配曲線級(jí)配曲線固體顆粒固體顆粒 - 礦物成分礦物成分次生礦物固體顆粒礦物質(zhì)有機(jī)質(zhì)原生礦物：石英、長(zhǎng)石、云母等粘土礦：蒙脫石、伊利石、高嶺石等可溶鹽：NaCl、CaCO3等無(wú)定形氧化膠體2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成固體顆粒固體顆粒顆粒形狀和比表面積顆粒形狀和比表面積 原生礦物：原生礦物：一般顆粒較粗，呈粒狀。一般顆粒較粗，呈粒狀。有圓狀、渾圓狀、棱角狀等。有圓狀、渾圓狀、棱角狀等。 次生礦物：次生礦物：顆粒較細(xì)，多呈針狀、片顆粒較細(xì)，多呈針狀、片狀、扁平狀。狀、扁平狀。 比表面積：比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量土顆粒所擁有的單位質(zhì)量土顆粒所擁有的總表面積。對(duì)于粘性土，其大小直接總

13、表面積。對(duì)于粘性土，其大小直接反映土顆粒與四周介質(zhì)反映土顆粒與四周介質(zhì), ,特別是水特別是水, ,相相互作用的強(qiáng)烈程度互作用的強(qiáng)烈程度, ,是代表粘性土特是代表粘性土特征的一個(gè)很重要的指標(biāo)。征的一個(gè)很重要的指標(biāo)。次生礦物性質(zhì)不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的親次生礦物性質(zhì)不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的親水性，遇水膨脹。水性，遇水膨脹。粗顆粒的形狀粗顆粒的形狀粘土顆粒的形狀粘土顆粒的形狀2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成固體顆粒固體顆粒2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 土土 中中 水水 結(jié)晶水結(jié)晶水 礦物內(nèi)部的水礦物內(nèi)部的水 結(jié)合水結(jié)合水 吸附在土顆粒表面的水吸附在土顆粒表面的水 自由水自由水

14、電場(chǎng)引力作用范圍之外的水電場(chǎng)引力作用范圍之外的水 土中冰土中冰 由自由水凍成，凍脹融沉由自由水凍成，凍脹融沉 水蒸氣水蒸氣 存在孔隙空氣中存在孔隙空氣中液態(tài)水液態(tài)水固態(tài)水固態(tài)水氣態(tài)水氣態(tài)水- 強(qiáng)結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水： 排列致密，密度排列致密，密度1g/cm3 冰點(diǎn)處于零下幾十度冰點(diǎn)處于零下幾十度 完全不能移動(dòng)，具有固體的特性完全不能移動(dòng)，具有固體的特性 溫度略高于溫度略高于100C時(shí)可蒸發(fā)時(shí)可蒸發(fā)- 弱結(jié)合水：弱結(jié)合水： 受電場(chǎng)引力作用，為粘滯水膜受電場(chǎng)引力作用，為粘滯水膜 外力作用下可以移動(dòng)外力作用下可以移動(dòng) 不因重力而流動(dòng)，有粘滯性不因重力而流動(dòng)，有粘滯性粘土粘土顆粒顆粒- - - - - -

15、 - - - - - - - - - - - +引力引力d水分子水分子陽(yáng)離子陽(yáng)離子強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水土中水土中水 結(jié)合水結(jié)合水n 結(jié)合水：結(jié)合水：受顆粒表面電場(chǎng)作用力受顆粒表面電場(chǎng)作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動(dòng)的水壓力，不能任意流動(dòng)的水2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 - 毛細(xì)水：毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)由于土體孔隙的毛細(xì)作用升至自由水面以上的水。作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承受表面張力和重力的毛細(xì)水承受表面張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

16、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動(dòng)中自由流動(dòng)土中水土中水 自由水自由水n 自由水：自由水：不受顆粒電場(chǎng)引不受顆粒電場(chǎng)引力作用的孔隙水力作用的孔隙水hc毛細(xì)水毛細(xì)水重力水重力水2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 毛細(xì)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)致的墻體破壞氣相氣相 - - 土中氣土中氣F自由氣體：自由氣體：與大氣連通的氣體與大氣連通的氣體對(duì)土的性質(zhì)影響不大對(duì)土的性質(zhì)影響不大F封閉氣體：封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體被土顆粒和水封閉的氣體其體積與壓力有關(guān)。會(huì)增加土的彈性和其體積與壓力有關(guān)。會(huì)增加土的彈性和壓縮性；降低土的透水性（橡皮土）壓縮性；降低土的透水性（橡皮土）F

17、溶解在水中的氣體溶解在水中的氣體F吸附于土顆粒表面的氣體吸附于土顆粒表面的氣體2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 土中氣土中氣 橡皮土橡皮土一、土的結(jié)構(gòu)（一）單粒結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)（二）蜂窩狀結(jié)構(gòu)二、土的結(jié)構(gòu)（三）絮狀結(jié)構(gòu) 角、邊與面接觸時(shí)凈引力最大，因此絮狀結(jié)構(gòu)的特征是土粒之間以角、邊與面的接觸或邊與邊的搭接形式為主。這種結(jié)構(gòu)的土粒呈任意排列，具有較大的孔隙，其強(qiáng)度低，壓縮性高，對(duì)擾動(dòng)比較敏感。 土的絮狀結(jié)構(gòu) 2.2.2 土的構(gòu)造層理構(gòu)造層理構(gòu)造分散構(gòu)造分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 小結(jié)小結(jié) 土體有三個(gè)組成部分：土體有三個(gè)組成部分：固相固相、液相液相和和氣

18、相氣相 小小 結(jié)結(jié)F固體顆粒固體顆粒F土中水土中水F土中氣體土中氣體粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀結(jié)合水結(jié)合水 ：強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水 自由水自由水 ：重力水、毛細(xì)水：重力水、毛細(xì)水自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類2.1 2.1 土的形成土的形成 2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)2.4 2.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)2.5 2.5 土的工程分類土的工程分類2.6 2.6 土的壓實(shí)性土的壓實(shí)性 2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 土的物理狀態(tài)土的物理狀

19、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狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)( (三相間的比例關(guān)系三相間的比例關(guān)系) )表表示示影響影響力學(xué)特性力學(xué)特性2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)土的三個(gè)組成相的體積土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系和質(zhì)量上的比例關(guān)系密實(shí)程度密實(shí)程度干濕程度干濕程度 特點(diǎn)特點(diǎn): : 指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多 要點(diǎn)：要點(diǎn)： 名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、 單位或量綱、常見(jiàn)值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別單位或量綱、常見(jiàn)值或范

20、圍、聯(lián)系與區(qū)別 基本方法基本方法:定義定義三相草圖法三相草圖法空氣空氣 Air三三 相相 草草 圖圖水水 Water固體固體 Solidma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 三三 相相 草草 圖圖九個(gè)物理量九個(gè)物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指標(biāo)是比物性指標(biāo)是比例關(guān)系例關(guān)系: 可假設(shè)可假設(shè)任一參數(shù)為任一參數(shù)為1wavwasVVVVVVV wwwaawsVm0mmmmm 物理量關(guān)系物理量關(guān)系:空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積三個(gè)獨(dú)立變量，三個(gè)獨(dú)

21、立變量，干土或飽和土二干土或飽和土二個(gè)獨(dú)立變量個(gè)獨(dú)立變量其它指標(biāo)：其它指標(biāo)：三相草圖法計(jì)算三相草圖法計(jì)算實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室測(cè)定測(cè)定2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 基本物理性質(zhì)試驗(yàn)基本物理性質(zhì)試驗(yàn)為了確定三相草圖諸量中的三個(gè)量，通為了確定三相草圖諸量中的三個(gè)量，通常進(jìn)行三個(gè)基本的物理性質(zhì)試驗(yàn)：常進(jìn)行三個(gè)基本的物理性質(zhì)試驗(yàn)：F土的含水率試驗(yàn)土的含水率試驗(yàn)F土的密度試驗(yàn)土的密度試驗(yàn)F土粒比重試驗(yàn)土粒比重試驗(yàn)2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì) 量之比，用百分?jǐn)?shù)表示量之比，用百分?jǐn)?shù)表示 表

22、達(dá)式：表達(dá)式： 單單 位位: 無(wú)量綱無(wú)量綱 一般范圍：變化范圍大一般范圍：變化范圍大ssswmmmmm(%)w 注意注意: : 其實(shí)是含水比其實(shí)是含水比, ,可達(dá)到或超過(guò)可達(dá)到或超過(guò)100100n 土的含水量土的含水量W空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 測(cè)定方法常用測(cè)定方法常用“烘干法烘干法” 定義：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量定義：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量 表達(dá)式：表達(dá)式： 單單 位位: kg/m3 或或 g/cm3 一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3awswsVVVmmVm n 土的密度土的

23、密度 空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積 相關(guān)指標(biāo)相關(guān)指標(biāo): : 土的容重土的容重 = g 單位單位: kN/m3 工程上更常用工程上更常用, 用于計(jì)算土的用于計(jì)算土的自重應(yīng)力自重應(yīng)力2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 測(cè)定方法常用測(cè)定方法常用“環(huán)刀法環(huán)刀法”環(huán)刀環(huán)刀比重瓶比重瓶 定義：土粒的密度與定義：土粒的密度與4C時(shí)時(shí)純蒸餾水密度的比值純蒸餾水密度的比值 表達(dá)式：表達(dá)式： 單單 位位: 無(wú)量綱無(wú)量綱 一般范圍：粘性土一般范圍：粘性土 2.702.75， 砂土砂土 2.65C4wsC4wsss)(VmGn 土粒比重土粒比

24、重GsC4w =1.0 g/cm3土粒比重在數(shù)值上土粒比重在數(shù)值上等于等于土粒土粒的密度的密度空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 測(cè)定方法：測(cè)定方法：比重瓶法比重瓶法n 可表示同一種土的松密，二者之間存在關(guān)系：可表示同一種土的松密，二者之間存在關(guān)系：表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)e1en n1ne 砂類土：砂類土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%，有的可達(dá)，有的可達(dá)60-70%svV/Ve n 孔隙比孔隙比e：土中孔隙體積與固土中孔隙體積與固體顆粒體積之比體顆粒體積之比

25、, 為無(wú)量綱為無(wú)量綱V/V(%)nvn 孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)n：土中孔隙體土中孔隙體積與總體積之比積與總體積之比, 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示可用三相草圖推出可用三相草圖推出空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 表示土中含水程度的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)對(duì)干土：對(duì)干土：Sr=0對(duì)飽和土：對(duì)飽和土：Sr=1 swmm(%)wn 含水率：含水率：vwrVVS n 飽和度：飽和度：土中水的體積與孔土中水的體積與孔隙體積的比值隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水飽和度表示孔隙中充滿水的程度：的程

26、度：空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 表示土體密度和容重的指標(biāo)表示土體密度和容重的指標(biāo)n 干密度：干密度：土被烘干時(shí)的密度，土被烘干時(shí)的密度， 干容重：干容重：gddV/msdn 天然密度天然密度 天然容重天然容重awswsVVVmmVm gn 飽和密度：飽和密度：土體飽和時(shí)的密度，土體飽和時(shí)的密度， 飽和容重：飽和容重：VVmvwssat gsatsat wsat n 浮容重：浮容重：靜水下的靜水下的有效容重有效容重浮密度浮密度空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsV

27、vV體積體積2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 各種密度容重間的大小關(guān)系各種密度容重間的大小關(guān)系dsat dsatn 天然密度天然密度n 干密度干密度n 飽和密度飽和密度VmmVmwsVVmvwssat V/msdn 天然容重天然容重n 干容重干容重n 飽和容重飽和容重n 浮容重浮容重gdd g gsatsat wsat 空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系：常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系：教科書(shū)教科書(shū) P24 P24 表表2-2

28、2-2學(xué)習(xí)要點(diǎn)：學(xué)習(xí)要點(diǎn)：小小 結(jié)結(jié) 從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系 不鼓勵(lì)死記硬背不鼓勵(lì)死記硬背 必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)無(wú)粘性土土的松密程度無(wú)粘性土土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)( (三相間的比例關(guān)系三相間的比例關(guān)系) )表表示示影響影響力學(xué)特性力學(xué)特性密實(shí)度密實(shí)度稠度稠度2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 無(wú)粘性土的密實(shí)度無(wú)粘性土的密實(shí)度emi

29、n = 0.35emin = 0.202.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 密實(shí)度如何衡量?單位體積中固體顆粒含量的多少 或 孔隙含量的多少優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響 只能用于同一種土對(duì)策相對(duì)密度干容重d或孔隙比e或孔隙率nl 相對(duì)密度相對(duì)密度minmaxmaxreeeeD 無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度l 粗粒土的密粗粒土的密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)實(shí)度標(biāo)準(zhǔn) Dr = 0 最松狀態(tài)最松狀態(tài) Dr 1/3疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)1/3 2/3密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài) Dr = 1最密狀態(tài)最密狀態(tài)2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) F最大孔隙比

30、最大孔隙比e emaxmax: : 將松散的風(fēng)干土樣通過(guò)長(zhǎng)頸漏斗輕將松散的風(fēng)干土樣通過(guò)長(zhǎng)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輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比（松砂器法）再經(jīng)換算得到最大孔隙比（松砂器法）F最小孔隙比最小孔隙比emin : 將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度不再提高，求得土按規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比（振擊法）的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比（振擊法）理論上的最大與最小孔隙比理論上的最大與最小孔隙比在室內(nèi)的測(cè)定有時(shí)

31、很困難在室內(nèi)的測(cè)定有時(shí)很困難粗粒土的最大與最小孔隙比粗粒土的最大與最小孔隙比2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的一種原位試驗(yàn)，以錘擊數(shù)N為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定。 試驗(yàn)方法：用質(zhì)量為63.5kg的鋼錘提升76cm，使貫入器入土30cm，記錄錘擊數(shù)Nl 相對(duì)密實(shí)度指標(biāo)主要用相對(duì)密實(shí)度指標(biāo)主要用于人工填土，對(duì)天然砂于人工填土，對(duì)天然砂土層采用土層采用原位標(biāo)準(zhǔn)貫入原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)試驗(yàn)法測(cè)定法測(cè)定粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) （一）粘性土的稠度狀態(tài)稠度指粘性土的干濕程度或

32、在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。流動(dòng)、軟、可塑、硬等描述四種狀態(tài)可塑性：土在外力作用下可改變形狀但不顯著改變其體積也不開(kāi)裂，外力卸除厚仍能保持已有的形狀。 粘性土較硬變軟流動(dòng)粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) （二）界限含水率及其測(cè)定1.界限含水率粘性土從一種狀態(tài)過(guò)渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來(lái)區(qū)分，這種界限含水率稱為稠度界限或阿太堡界限 (Atterberg limits )。液限（wL）從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限（ wp ）從可塑狀態(tài)

33、轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限（ ws ）從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開(kāi)始不變時(shí)的含水率。2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 2.液、塑限的測(cè)定測(cè)定塑限的方法：搓滾法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。測(cè)定液限的方法：碟式儀法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法，錐式液限儀測(cè)定法。液、塑限聯(lián)合測(cè)定法：塑限5秒入土2mm時(shí)的含水率 10mm液限 5秒入土10mm時(shí)的含水率 17mm液限 5秒入土17mm時(shí)的含水率塑性指數(shù)塑性指數(shù)2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) （三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)

34、1.塑性指數(shù)塑性指數(shù)：液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）。用Ip表示，取整數(shù)，即：塑性指數(shù)越高，吸著水含量可能高，土的粘粒含量越高。 pLpwwI塑性指數(shù)Ip土的名稱Ip17粘土10Ip17粉質(zhì)粘土注:塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓錐體沉入土樣中深度為10mm時(shí)測(cè)定的液限計(jì)算而得。 粘 性 土 的 分 類 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50007-20022.液性指數(shù)液性指數(shù)粘性土的狀態(tài)可用液性指數(shù)來(lái)判別。定義為： （1-31）式中：IL液性指數(shù)，以小數(shù)表示； w土的天然含水率。液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對(duì)關(guān)系，表達(dá)了天然土所處的狀態(tài)。pppLpLIwwwwwwI 粘性土的狀態(tài)

35、粘性土的狀態(tài) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50007-2002液性指數(shù)IL狀態(tài)液性指數(shù)IL狀態(tài)IL 0堅(jiān)硬0.75 IL1軟塑01流塑0.251616粘性土粘性土不靈敏不靈敏低靈敏低靈敏中等靈敏中等靈敏靈敏靈敏很靈敏很靈敏流動(dòng)流動(dòng)靈敏度靈敏度St：原狀土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度原狀土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu和重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu之比之比2.4 2.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 靈敏度就是天然土在人為擾動(dòng)前的強(qiáng)度與擾動(dòng)后強(qiáng)度的比值。含水量不變，密度不變，因重塑而強(qiáng)度含水量不變，密度不變，因重塑而強(qiáng)度降低，又因靜置而逐漸強(qiáng)化，強(qiáng)度逐漸降低，又因靜置而逐漸強(qiáng)化，強(qiáng)度逐漸恢

36、復(fù)的現(xiàn)象，稱為恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性觸變性。反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo) 土的觸變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生土的觸變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的變化引起的，是土結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的宏觀表現(xiàn)。宏觀表現(xiàn)。 目前尚沒(méi)有合理的描述土觸變性的方目前尚沒(méi)有合理的描述土觸變性的方法和指標(biāo)。法和指標(biāo)。 靈敏度靈敏度 觸變性觸變性2.4 2.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) pLpLwwwwI F 粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo): : 相對(duì)密度相對(duì)密度D Dr r F 細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo)細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo): : 液性指數(shù)液性指數(shù)I IL L 定義定義 判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 界限含水量界限含水量 w wP P、w wL L 土中水形態(tài)土中水形態(tài) 塑性指數(shù)塑性指數(shù) I Ip p 吸附結(jié)合水的能力吸附結(jié)合水的能力minmaxmaxreeeeD 定義定義 判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn)小小 結(jié)結(jié)2.3 2.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類2.1 2.1 土的形成土的形成 2.2 2.2 土的三相組成土的三相組成 2.3 2.