第二章土的性質(zhì)(xìngzhì)土的物質(zhì)(wùzhì)組成固態(tài)礦物(kuàngwù)顆?？紫吨械乃紫吨械臍怏w第一頁，共72頁。氣相固相液相++構(gòu)成(gòuchéng)土骨架，起決定作用重要(zhòngyào)影響土體次要(cìyào)作用第二頁，共72頁。土顆粒(kēlì)的大小粒度(lìdù)：土顆粒的大小（和礦物成分等因素有關(guān)）粒徑：和土顆粒體積相等(xiāngděng)的球體的直徑。粒組：將大小相近的土顆粒的粒徑合并成組，稱為粒組第三頁，共72頁。問題：以下(yǐxià)兩種土，哪種土的工程地質(zhì)特性較好？A、粒徑基本一樣的土B、粒徑有大有小的土第四頁，共72頁。級配：土樣中各粒組的干土質(zhì)量(zhìliàng)占土顆粒總質(zhì)量(zhìliàng)的百分數(shù)土的名稱粒組的含量礫砂粒徑>2mm顆粒含量占全重25%~50%粗砂粒徑>0.5mm顆粒含量超過全重50%中砂粒徑>0.25mm顆粒含量超過全重50%粉砂粒徑>0.075mm顆粒含量超過全重50%建筑(jiànzhù)地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中對砂土的劃分第五頁，共72頁。測定級配的試驗(shìyàn)方法篩分(shāifēn)法：適用于粒徑大于0.075mm粗粒組。沉降(chénjiàng)分析法：適用于粒徑小于等于0.075mm細粒組。第六頁，共72頁。7篩分(shāifēn)法用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱過質(zhì)量的烘干(hōnɡɡàn)土樣過篩，稱出留在各篩上的土質(zhì)量，然后計算其占總土粒質(zhì)量的百分數(shù)第七頁，共72頁。8沉降(chénjiàng)分析法：第八頁，共72頁。第九頁，共72頁。d10—小于某粒徑的土顆粒的質(zhì)量(zhìliàng)占土樣總質(zhì)量(zhìliàng)的10%，該粒徑稱為d10或有效粒徑。例：全班有70人，按成績排名次，那么類比(lèibǐ)于土力學中的有效粒徑，全班名次的d10，應(yīng)該是（）A、第8名B、第7名C、第63名D、第62名第十頁，共72頁。d30—小于某粒徑的土顆粒的質(zhì)量占土樣總質(zhì)量的30%，該粒徑稱為(chēnɡwéi)d30或連續(xù)粒徑。d60—小于某粒徑的土顆粒(kēlì)的質(zhì)量占土樣總質(zhì)量的60%，該粒徑稱為d60或限制粒徑。例：某組有10人，按成績排名次，那么類比(lèibǐ)于土力學中的連續(xù)粒徑和限制粒徑，全組名次的d30，應(yīng)該是（）全組名次的d60，應(yīng)該是（）第十一頁，共72頁。第十二頁，共72頁。工程(gōngchéng)中衡量級配的指標不均勻系數(shù)：曲率系數(shù)：Cu反映(fǎnyìng)了土的粒徑變化范圍的大小，Cu越大粒徑變化范圍越大，累計曲線越平緩。Cc反映了介于d60與d10之間的中間粒徑的含量(hánliàng)情況，Cc越大累計曲線的曲率越大。第十三頁，共72頁。工程(gōngchéng)中若能同時滿足：Cu≥5，且1≤Cc≤3的土，屬于級配良好的土。例：確定(quèdìng)a、b兩種土級配的好壞第十四頁，共72頁?！纠肯聢D為某三種砂土A、B的顆粒(kēlì)級配曲線,試按《地基規(guī)范》分類法確定三種土的名稱圖見下頁土的名稱粒組的含量礫砂粒徑>2mm顆粒含量占全重25%~50%粗砂粒徑>0.5mm顆粒含量超過全重50%中砂粒徑>0.25mm顆粒含量超過全重50%粉砂粒徑>0.075mm顆粒含量超過全重50%第十五頁，共72頁。A土:從A土級配曲線(qūxiàn)查得,粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量的67%，粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的33%,滿足粒徑大于2mm占總土質(zhì)量25%～50%的要求,故此土應(yīng)命名為礫砂第十六頁，共72頁。B土:粒徑小于0.075mm占總土質(zhì)量(zhìliàng)的42%,粒徑大于0.075mm占總質(zhì)量(zhìliàng)的58%此土應(yīng)命名為粉砂第十七頁，共72頁。土中的礦物(kuàngwù)原生礦物(yuánshēng-kuàngwù)次生礦物(cìshēnɡkuànɡwù)在巖石風化過程中，發(fā)生物理變化保持了母巖的礦物成分和晶體結(jié)構(gòu)如：石英、長石、云母、角閃石等在巖石風化過程中，發(fā)生化學變化，而進一步形成的產(chǎn)物第十八頁，共72頁。次生礦物的主要代表(dàibiǎo)是黏土礦物黏土(niántǔ)礦物高嶺石：親水性差蒙脫石：親水性強，是鉆孔用泥漿(níjiāng)的主要成分。伊利石：親水性適中第十九頁，共72頁。土中的水結(jié)合(jiéhé)水非結(jié)合(jiéhé)水強結(jié)合(jiéhé)水弱結(jié)合水重力水毛細水試驗可測第二十頁，共72頁。結(jié)合水：受分子引力、靜電引力吸附于土顆粒(kēlì)表面的水?！p電層理論黏土顆粒(kēlì)帶負電

強結(jié)合水，靠近土粒表面，和土粒表面的黏結(jié)很牢固，接近于固體

弱結(jié)合水，距離土顆粒表面較遠，電分子力對他作用較小，弱結(jié)合水的存在使土具有塑性、黏性并影響土的壓縮性和強度第二十一頁，共72頁。毛細水：水會因為毛細力作用，沿著(yánzhe)土顆粒之間形成的縫隙移動。毛細水上升對地基(dìjī)、基礎(chǔ)的影響見課本P11第二十二頁，共72頁。土中的氣體(qìtǐ)封閉(fēngbì)氣體游離(yóulí)氣體會降低土的透水性和使土不易壓實，在長期壓力作用下會有很大的內(nèi)壓力，會沖破土層造成意外沉陷和大氣相通，在受力時，氣體能很快從孔隙中逸出，一般不影響土的性質(zhì)。第二十三頁，共72頁。土的物質(zhì)(wùzhì)組成固態(tài)礦物(kuàngwù)顆?？紫?kǒngxì)中的水孔隙中的氣體WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm三相比例示意圖第二十四頁，共72頁。土的基本(jīběn)物理指標土的密度：單位(dānwèi)體積土的質(zhì)量土顆粒的相對(xiāngduì)密度：土顆粒在溫度為105~110℃時烘至恒量的質(zhì)量和同體積4℃的純水質(zhì)量之比含水量：土中水的質(zhì)量和土顆粒的質(zhì)量之比第二十五頁，共72頁。土的密度(mìdù)(density)土的容重(重度)γ=ρg用于計算(jìsuàn)土的自重應(yīng)力單位(dānwèi):kg/m3或g/cm3單位:kN/m3

一般范圍:1.60—2.20g/cm3定義:土單位體積的質(zhì)量表達式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積第二十六頁，共72頁。土粒相對(xiāngduì)密度土粒比重(bǐzhòng)一般范圍:見課本P14土粒比重(bǐzhòng)在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土的質(zhì)量與同體積4℃時純水的質(zhì)量之比（無量綱）表達式:第二十七頁，共72頁。土的含水量定義(dìngyì):土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分數(shù)表示含水量能否(nénɡfǒu)超過超過100％？表達式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第二十八頁，共72頁。飽和(bǎohé)密度ρsat與飽和(bǎohé)容重γsat定義：土中孔隙完全被水充滿，土處于(chǔyú)飽和狀態(tài)時單位體積土的質(zhì)量或重量WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第二十九頁，共72頁。定義：單位(dānwèi)體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之差浮密度與浮容重

第三十頁，共72頁。WaterSoilVwVsVmwmsm【例】某飽和土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質(zhì)量為187g，烘干(hōnɡɡàn)后干土質(zhì)量為167g。求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度、土粒相對密度ds,飽和密度ρsat，浮密度第三十一頁，共72頁?！纠磕筹柡屯翗咏?jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質(zhì)量為187g，烘干后干土質(zhì)量為167g。求該土樣的含水量ω、密度(mìdù)ρ、重度、土粒相對密度(mìdù)ds,飽和密度(mìdù)ρsat，浮密度(mìdù)WaterSoilVwVsVmwmsm第三十二頁，共72頁。【例】某飽和土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質(zhì)量為187g，烘干后干土質(zhì)量為167g。求該土樣的含水量ω、密度(mìdù)ρ、重度、土粒相對密度(mìdù)ds,飽和密度(mìdù)ρsat，浮密度(mìdù)WaterSoilVwVsVmwmsm飽和(bǎohé)密度：土飽和(bǎohé)時的密度第三十三頁，共72頁?！舅伎肌磕撤秋柡屯翗咏?jīng)試驗測得體積為100cm3，飽和土質(zhì)量為187g，烘干后干土質(zhì)量為167g。求該土樣的含水量ω、密度(mìdù)ρ、重度、土粒相對密度(mìdù)ds,飽和密度(mìdù)ρsat土顆粒水空氣第三十四頁，共72頁。干密度(mìdù)ρd定義：土中空隙完全被空氣(kōngqì)充滿時的密度土的干密度是評價土密實程度的指標，干密度重越大表明土越密實，反之越疏松。常用它來控制(kòngzhì)填土工程的施工質(zhì)量。土的干密度是不是就是烘干以后土的密度？干密度是不是在數(shù)值上和土顆粒的相對密度相等？第三十五頁，共72頁。【例】推導(dǎo)公式：WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第三十六頁，共72頁?！纠恳阎惩翗拥捏w積為1000cm3，測得濕土質(zhì)量為1.95kg，取質(zhì)量為17.48g的濕土，烘干(hōnɡɡàn)后質(zhì)量為15.03g，計算含水量和干密度。第三十七頁，共72頁。土中的孔隙含量(hánliàng)指標孔隙比：孔隙率：WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第三十八頁，共72頁。WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm【例】推導(dǎo)公式：第三十九頁，共72頁。飽和度→表示土中含水(hánshuǐ)程度的指標第四十頁，共72頁。無黏性土的密實(mìshi)度指標孔隙比：

孔隙比越大說明土越松散相對密實度：相對密實度越大說明土越密實標準貫入錘擊數(shù)：越大說明(shuōmíng)土越密實第四十一頁，共72頁。孔隙比：

孔隙比越大說明土越松散但孔隙(kǒngxì)比不能反映級配e=0.2e=0.2第四十二頁，共72頁。相對密實度：相對密實度越大說明土越密實。emax和emin測定的數(shù)值和實際工程不符。地下水以下的砂土(shātǔ)取原狀土樣比較困難。第四十三頁，共72頁?！纠磕成巴恋拿芏?mìdù)為ρ=1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對密度(mìdù)2.68，經(jīng)試驗測得土樣的最大干密度(mìdù)1.74g/cm3，最小干密度(mìdù)1.37g/cm3，求該砂土的相對密實度并判定其密實程度。第四十四頁，共72頁?！纠磕成巴恋拿芏葹棣?1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對(xiāngduì)密度2.68，經(jīng)試驗測得土樣的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求該砂土的相對(xiāngduì)密實度并判定其密實程度。第四十五頁，共72頁?！纠磕成巴恋拿芏葹棣?1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對(xiāngduì)密度2.68，經(jīng)試驗測得土樣的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求該砂土的相對(xiāngduì)密實度并判定其密實程度。屬于密實(mìshi)砂土第四十六頁，共72頁?！纠孔C明：第四十七頁，共72頁?！纠孔C明：第四十八頁，共72頁。標準貫入試驗：用卷揚機將重63.5Kg的鋼錘提升(tíshēng)到760mm的高度，使其自由下落，錘擊貫入器，記錄貫入30cm所需錘擊數(shù)第四十九頁，共72頁。衡量黏性土的物理狀態(tài)指標(zhǐbiāo)→稠度稠度(chóudù)：黏性土在某一含水量下對外力引起的變形或破壞的抵抗能力（反映了黏性土的稀稠、軟硬程度）黏性土在某種稠度時呈現(xiàn)出的狀態(tài)(zhuàngtài)，稱為稠度狀態(tài)(zhuàngtài)。含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)第五十頁，共72頁。含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL液限ωL：液限是黏性土在極小擾力作用(zuòyòng)下將發(fā)生流動的含水量將縮限、塑限、液限稱為(chēnɡwéi)界限含水量第五十一頁，共72頁。含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL塑限ωP：黏性土可以(kěyǐ)產(chǎn)生塑性變形的最小含水量第五十二頁，共72頁。含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL縮限ωs：從半固態(tài)(gùtài)向固體轉(zhuǎn)變時，黏性土要不斷的蒸發(fā)水分，體積要不斷的縮小，直到體積不再縮小時土的界限含水量稱為縮限。第五十三頁，共72頁。對于不同的黏性土，用塑性指數(shù)(zhǐshù)和液性指數(shù)(zhǐshù)來衡量他們的稠度關(guān)系塑性(sùxìng)指數(shù)：液限和塑限的差值（省去%）含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL第五十四頁，共72頁。一種土塑性指數(shù)越大，表明該土的礦物成分吸水能力越強，從土顆粒來講，土顆粒越小黏粒含量(hánliàng)越高，比表面積越大，能吸附的弱結(jié)合水越多，塑性指數(shù)就越大Ip≤10且粒徑大于0.075mm的顆粒(kēlì)不超過總質(zhì)量50%的土稱為粉土第五十五頁，共72頁。液性指數(shù)：表征了土的天然含水量和界限含水量之間的相對關(guān)系(guānxì)，反映了土的軟硬程度含水量ω固體狀態(tài)塑性狀態(tài)流動狀態(tài)半固體狀態(tài)縮限ωs塑限ωP液限ωL第五十六頁，共72頁。某黏性土樣的天然含水量ω=36.4%，液限ωL=41%，塑限ωP=26%，則該土的塑性(sùxìng)指數(shù)為（）A、0.15

B、15%

C、15

D、10.4該土的液性指數(shù)為該黏性土屬于(shǔyú)（）A、粉質(zhì)黏土B、黏土C、粉土D、無法(wúfǎ)判定第五十七頁，共72頁。巖土的工程(gōngchéng)分類巖石(yánshí)碎石(suìshí)土砂土粉土黏性土人工填土第五十八頁，共72頁。巖石按堅硬程度(chéngdù)劃分：堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖。

按完整程度(chéngdù)劃分：完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎。第五十九頁，共72頁。第六十頁，共72頁。碎石(suìshí)土粒徑大于2mm的顆粒含量大于50%的土屬碎石(suìshí)土。根據(jù)粒組含量及顆粒形狀，可細分為漂石、塊石、卵石、碎石(suìshí)、圓礫、角礫。碎石土的密實度根據(jù)標準灌入錘擊(chuíjī)數(shù)，可分為松散、稍密、中密、密實。第六十一頁，共72頁。第六十二頁，共72頁。砂土(shātǔ)粒徑大于2mm的顆粒含量(hánliàng)在50%以內(nèi)，同時粒徑大于0.075mm的顆粒含量(hánliàng)超過50%的土屬砂土。砂土根據(jù)粒組含量(hánliàng)不同又分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂五類。第六十三頁，共72頁。【例】某砂土(shātǔ)的顆粒成分分析如下表所示：試判斷砂土(shātǔ)的類別(1)、大于2mm粒徑的土粒占全重9.4%，小于25%，故該土樣不是(bùshi)礫砂。(2)、大于0.5mm粒徑的土粒占全重的(9.4+18.6)%=28%，未超過(chāoguò)全重50%，故該土樣不是粗砂。第六十四頁，共72頁。(3)、大于0.25mm粒徑的土粒占全重的(9.4+18.6+21)%=49%，仍未超過(chāoguò)全重50%，故該土樣也不是中砂。(4)、大于0.075mm粒徑的土粒占全重的(9.4+18.6+21+36.5)=85.5%，已超過85%，故定名(dìngmíng)為細砂。第六十五頁，共72頁。粉土粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于50%且塑性指數(shù)小于或等于(děngyú)10的土屬于粉土粉土含有較多的粒徑為0.075～0.005mm的粉粒，其工程(gōngchéng)性質(zhì)介于黏性土和砂土之間第六十六頁，共72頁。黏性土粒徑大于0.075mm的顆粒含量在50%