1第1章：土的組成和物理性質(zhì)§1.1

土的三相組成§1.2

土的三相比例指標(biāo)§1.3

土的結(jié)構(gòu)§1.4

粘性土的界限含水率§1.5

砂土的密實(shí)度§1.6

土的壓實(shí)原理§1.7

土的工程分類2§1.2

土的三相比例指標(biāo)

土的三相物質(zhì)在體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系，稱為三相比例指標(biāo)。三相比例指標(biāo)是評價土的工程性質(zhì)的最基本的物理指標(biāo)；3土的三相圖空氣水土粒ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積三相比例指標(biāo)可分為試驗(yàn)指標(biāo)（基本指標(biāo)）和換算指標(biāo)4為了確定三相草圖諸量中的三個量，通常進(jìn)行三個基本的物理性質(zhì)試驗(yàn)：土的密度試驗(yàn)ρ

土粒密度試驗(yàn)ρs

土的含水率試驗(yàn)w1.2.1

試驗(yàn)指標(biāo)5定義：單位體積土的質(zhì)量1.土的密度一般范圍:1.60~2.20g/cm3

單位:kg/m3

或g/cm3表達(dá)式：空氣水土粒ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積土的重力密度6密度測定：環(huán)刀法環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm和79.8mm，高度20mm。

7定義：干土粒的質(zhì)量與其體積之比表達(dá)式：單位:kg/m3或g/cm3一般范圍：粘性土2.70~2.75，砂土2.652.土粒密度s空氣水土粒ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積8定義：土粒的質(zhì)量與4?C時同

體積水的質(zhì)量之比表達(dá)式：單位:無量綱一般范圍：粘性土2.70~2.75，砂土2.65土粒比重ds=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度注意：空氣水土粒ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積9測定方法：比重瓶法

m0

ms

m1

m2

空瓶質(zhì)量烘干土的質(zhì)量瓶+水的質(zhì)量瓶+土+水的質(zhì)量

m1+ms——瓶+水（滿）的質(zhì)量+干土的質(zhì)量；

m1+ms-m2——與土粒體積相同的水的質(zhì)量。10

定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)

量之比，用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式：單位:無量綱一般范圍：變化范圍大注意:

其實(shí)是含水比,可達(dá)到或超過100％3.土的含水率W空氣水土粒ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積11測定法：烘干法121.2.2換算指標(biāo)1.土的干密度ρd——土的固相質(zhì)量與土的總體積之比空氣水土粒ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積2.土的飽和密度ρsat——土的孔隙中全部為水充滿時的密度3.土的有效密度（或浮密度）ρ′——扣除浮力以后的固相質(zhì)量與土的總體積之比。13反映土單位體積重力的換算指標(biāo)——土的重度（重力密度）與密度天然重度干重度飽和重度有效重度14反映土的孔隙特征、含水程度的指標(biāo)4.土的孔隙比

e——土的孔隙體積與固相體積之比（用小數(shù)表示）5.土的孔隙率n——孔隙體積與總體積之比（%)6.土的飽和度Sr——孔隙中水的體積與孔隙體積之比（%）15土的孔隙比e和土的孔隙率n，都是反映土體密實(shí)度的重要物理性質(zhì)指標(biāo)；e和n愈大，土愈疏松；反之，愈密實(shí)；e＜0.6，土是密實(shí)的，壓縮性小；e＞1.0，土是疏松的，壓縮性高；土的飽和度反映土中孔隙被水充滿的程度。

Sr=100%，土完全飽和；Sr=0，土完全干燥；

Sr≤50%，稍濕；50%<Sr≤80%,很濕；Sr>80%，飽和▲關(guān)于指標(biāo)的說明161.2.3

三相指標(biāo)之間的換算關(guān)系三個試驗(yàn)指標(biāo)土的天然密度ρ土的含水率w土粒密度ρs

六個換算指標(biāo)（可以計(jì)算求得）土的干密度ρd

土的有效密度（或浮密度）ρ′土的飽和密度ρsat

土的孔隙比e土的飽和度Sr

土的孔隙率n17令：則：由土粒相對密度定義得得由含水量定義得土的三相比例換算公式19【例題1】某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60cm3，稱得其質(zhì)量為108g，將其烘干后稱得質(zhì)量為96.43g，根據(jù)試驗(yàn)得到的土粒比重ds為2.7，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和飽和度?！窘狻浚?）已知V＝60cm3，m=108g，則由式（1－4）得

ρ=m／v=108／60=1.8g/cm3（2）已知ms=96.43g，則mw=m－ms=108－96.43=11.57g按式（1－9），于是w=mw

／ms＝11.57／96.43=12%（3）已知ds=2.7，則

Vs=ms／ρs=96.43／2.7＝35.7cm3

Vv=V－Vs=60－35.7＝24.3cm3

[例題分析]20按式（1－10），于是e=Vv／Vs＝24.3／35.7=0.68（4）按式（1－11）n=Vv／V＝24.3／60=40.5％（5）根據(jù)ρw的定義

Vw

=mw

／ρw=11.57／1＝11.57cm3

于是按式（1－12）St=Vw

／Vv=11.57／24.3＝48％(6)ρd=ms

／v=96.43／60=1.61g/cm3

ρsat

=ms+Vv

ρw／v=96.43+24.3×1/

60=2.01g/cm3ρ’=ms-Vs

ρw

／v=96.43-35.7×1／60=1.01g/cm3=ρsat

-1=2.01-1=1.01g/cm3解二：三個基本指標(biāo)計(jì)算同前

（1）已知V＝60cm3，m=108g，則由式（1－4）得

ρ=m／v=108／60=1.8g/cm3（2）已知ms=96.43g，則mw=m－ms=108－96.43=11.57g按式（1－9），于是w=mw

／ms＝11.57／96.43=12%（3）ds=2.7已知。在圖示各個指標(biāo)中，只有e未知。

根據(jù)密度指標(biāo)定義：

ρ=m/v=ds

(1+w)/(1+e)得：e=ds

(1+w)/ρ–1=2.7×(1+0.12)/1.8–1=0.68

21（4）利用三相比例指標(biāo)圖、各指標(biāo)的定義進(jìn)行解答。n=e/(1+e)=0.68/(1+0.68)×100%=40.5%St=wds/e=12%×2.7/0.68=48%

ρd=ds/(1+e)=2.7/(1+0.68)=1.61g/cm3

ρsat

=(ds+e)/(1+e)=(2.7+0.68)/(1+0.68)=2.01g/cm3ρ’=(ds-1)/(1+e)=(2.7-1)/(1+0.68)=1.01g/cm32223【例2】某土樣經(jīng)試驗(yàn)測得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對密度Gs為2.66，求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度

、干重度d

、孔隙比e、飽和重度sat和有效重度

【解答】2425第1章：土的組成和物理性質(zhì)§1.1

土的三相組成§1.2土的三相比例指標(biāo)§1.3

土的結(jié)構(gòu)§1.4

粘性土的界限含水率§1.5

砂土的密實(shí)度§1.6

土的壓實(shí)原理§1.7

土的工程分類定義：土的結(jié)構(gòu)是指土粒的大小、形狀、互相排列及聯(lián)結(jié)的特征。力學(xué)特性影響土的結(jié)構(gòu)反映土的成分形成條件分類單粒結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)§1.3

土的結(jié)構(gòu)1.單粒結(jié)構(gòu)

單粒結(jié)構(gòu)是碎石土和砂土的結(jié)構(gòu)特征，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。粗粒土的結(jié)構(gòu)

疏松的單粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，在荷載作用下，特別是振動荷載作用下會產(chǎn)生較大變形。密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，力學(xué)性能好，是良好的天然地基。單粒結(jié)構(gòu)2.蜂窩狀結(jié)構(gòu)

蜂窩狀結(jié)構(gòu)是以粉粒為主的土的結(jié)構(gòu)特征。粒徑在0.02~0.002mm左右的土粒在水中因自重作用而下沉?xí)r，碰上已沉積的土粒，由于土粒間的引力大于下沉土粒的重力，后沉土粒就停留在最初的接觸位置上不再下沉，形成大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)排列形式：面與面蜂窩結(jié)構(gòu)3.絮狀結(jié)構(gòu)

絮狀結(jié)構(gòu)是粘土顆粒特有的結(jié)構(gòu)特征。懸浮在水中的粘土顆粒當(dāng)介質(zhì)發(fā)生變化時，土粒互相聚合，以邊-邊、面-邊的接觸方式形成絮狀物下沉，沉積為大孔隙的絮狀結(jié)構(gòu)。細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)

土的結(jié)構(gòu)形成以后，當(dāng)外界條件變化時，土的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。在取土試驗(yàn)或施工中都必須盡量減少對土的擾動，破壞土的原狀結(jié)構(gòu)。注意：天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結(jié)構(gòu)過渡向另一種結(jié)構(gòu)。

30第1章：土的組成和物理性質(zhì)§1.1

土的三相組成§1.2土的三相比例指標(biāo)§1.3

土的結(jié)構(gòu)§1.4

粘性土的界限含水率§1.5

砂土的密實(shí)度§1.6

土的壓實(shí)原理§1.7

土的工程分類31土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)表示影響力學(xué)特性密實(shí)度稠度§1.4

粘性土的界限含水率

32粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度，稠度是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土含水量較硬變軟流動1.4.1

粘性土的狀態(tài)塑限wp液限wl粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動狀態(tài)強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水w土顆粒強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強(qiáng)結(jié)合水土顆粒自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量自由水粘性土的稠度狀態(tài)稠度界限稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)示意圖34土的幾種稠度狀態(tài)：

流動狀態(tài)——含水量很大時，土就成為泥漿，為粘滯性的液體；塑性狀態(tài)——含水量減少，粘滯流動的特點(diǎn)消失，顯示出塑性；

半固體狀態(tài)—含水量繼續(xù)減少，土的可塑性逐漸消失，從可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)；

固體狀態(tài)——當(dāng)含水量很小時，土的體積不再隨著含水量的減小而減小了，稱為固體狀態(tài)。35縮限塑限液限0固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動狀態(tài)工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp液性界限，

粉土的液限在32~38%之間，粉質(zhì)粘土為38~46%，粘土為40~50%。塑性界限，常見值為17~28%1.4.2

界限含水率定義：界限含水率是粘性土從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)時的含水率分界點(diǎn)。361.4.3界限含水率的測定液、塑性聯(lián)合測定法：利用液、塑性聯(lián)合測定儀同時測定3份不同含水量的同一個土樣，得到圓錐下沉深度和含水量關(guān)系曲線，則曲線上對應(yīng)深度為10mm及2mm時土樣的含水量就分別為該土的液限和塑限。塑限ωp搓條法：將天然濕度的土體在毛玻璃上用手搓條，如搓到土條的直徑為3mm左右時斷裂為若干段，則此時的含水率即為塑限。圓錐入土深度與含水量關(guān)系液塑限聯(lián)合測定儀液塑限聯(lián)合測定儀液限ωL錐式液限儀測定法：76g錘經(jīng)5s恰好沉入土10mm所對應(yīng)的含水量。碟式液限儀測定法：以2轉(zhuǎn)/秒的速度，使碟子反復(fù)起落，墜擊底座，當(dāng)25擊V型土槽合攏長度恰好13mm所對應(yīng)的含水量。錐式液限儀碟式液限儀錐式液限儀碟式液限儀391.4.4塑性指數(shù)IP

——用土處在塑性狀態(tài)的含水量變化范圍來表示

習(xí)慣上不用帶%的百分?jǐn)?shù)表示；

IP

愈大，土的顆粒愈細(xì)，土的可塑性愈好；

wpwwL0ww-wpwL-wp40含水量相同的土，但塑限、液限不同，則土樣所處的狀態(tài)可能不同；IL

是表示天然含水量與界限含水量相對關(guān)系的指標(biāo)——IL

一般用小數(shù)表示；1.4.5液性指數(shù)ILwpwwL0ww-wpwL-wp41IL=0～1，可塑狀態(tài)，液性指數(shù)越大，表示土越軟；

IL＞1，土處于流動狀態(tài)，

IL＜0，土處于固體或半固體狀態(tài)?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007-2002）規(guī)定：IL

數(shù)值的特征：狀態(tài)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)IL≤00<IL

≤0.250.25<IL

≤0.750.75<IL

≤1IL

>142第1章：土的組成和物理性質(zhì)§1.1

土的三相組成§1.2土的三相比例指標(biāo)§1.3

土的結(jié)構(gòu)§1.4

粘性土的界限含水率

§1.5

砂土的密實(shí)度§1.6

土的壓實(shí)原理§1.7

土的工程分類43影響砂、卵石等無粘性土工程性質(zhì)的主要因素是密實(shí)度；土的密實(shí)度指單位體積土中固體顆粒的含量；§1.5

砂土的密實(shí)度

判斷無粘性土密實(shí)度的方法：按相對密實(shí)度劃分按天然孔隙比劃分按標(biāo)貫擊數(shù)劃分按重型動力觸探擊數(shù)劃分1.5.1孔隙比e密實(shí)度單位體積中固體顆粒含量的多少優(yōu)點(diǎn)：簡單方便缺點(diǎn)：不能反映級配的影響只能用于同一種土利用孔隙比e分類按天然孔隙比劃分砂土密實(shí)度土類密實(shí)度密實(shí)中密稍密松散礫砂、粗砂、中砂e<0.600.60≤e≤0.750.75<e≤0.85e>0.85細(xì)砂、粉砂e<0.700.70≤e≤0.850.85<e≤0.95e>0.9545最大孔隙比emax:

將松散的風(fēng)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(jīng)換算得到最大孔隙比最小孔隙比emin:

將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比1.5.2相對密實(shí)度46Dr=1最密實(shí)狀態(tài)1≥Dr＞2/3密實(shí)2/3≥Dr＞1/3中密1/3≥Dr＞0松散Dr=0最疏松狀態(tài)

粗粒土的密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)1.5.2相對密實(shí)度

天然狀態(tài)下的e測定較困難，《規(guī)范》規(guī)定，用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N來評價砂土的密實(shí)度；47按標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N值確定砂土密實(shí)度密實(shí)度密實(shí)中密稍密松散(GB50007-2002)標(biāo)貫擊數(shù)NN>3015<N≤3010<N≤15N≤10(JTJ024-85)平均標(biāo)貫擊數(shù)N50~3029~109~5<51.5.3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是一種原位測試方法。試驗(yàn)方法：將質(zhì)量為63.5kg的錘頭，提升到76cm的高度，讓錘自由下落，打擊標(biāo)準(zhǔn)貫入器，使貫入器入土深為30cm所需的錘擊數(shù)，記為N63.5，這是一種簡便的測試方法。N的大小，綜合反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實(shí)度的大小。48第1章：土的組成和物理性質(zhì)§1.1

土的三相組成§1.2土的三相比例指標(biāo)§1.3

土的結(jié)構(gòu)§1.4

粘性土的界限含水率§1.5

砂土的密實(shí)度

§1.6

土的壓實(shí)原理§1.7

土的工程分類§1.6

土的壓實(shí)原理土的壓實(shí)性是指土體能夠通過振動、夯實(shí)和碾壓等方法調(diào)整土粒排列，從而增加密實(shí)度。壓實(shí)的本質(zhì)土料孔隙率減小，密實(shí)度提高擊實(shí)機(jī)理：顆粒被擊碎，土粒定向排列;土粒破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小;氣被擠出或被壓縮等§1.6.1土的擊實(shí)試驗(yàn)和擊實(shí)曲線0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.1土的干密度是反映土的密實(shí)度的重要指標(biāo)§1.6.2擊實(shí)曲線的特性及含水率的影響0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.1在一定夯擊能量下填土最易壓實(shí)并獲得最大密實(shí)度的含水率稱為土的最優(yōu)含水率wop，對應(yīng)最大干密度ρdmaxa.土的最優(yōu)含水率ωop采用室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定。在填土施工中應(yīng)該將土料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax。通常取b.工程上常采用壓實(shí)度Dc（壓實(shí)系數(shù)K）控制（作為填方密度控制標(biāo)準(zhǔn)）

填土路基最少要壓到0.9，一般建筑設(shè)計(jì)上取0.93。壓實(shí)系數(shù)1就是完全壓實(shí)（施工現(xiàn)場是不可能的）§1.6.3擊實(shí)功能對壓實(shí)特性的影響根據(jù)同一種土樣在不同擊實(shí)功能作用下所得的壓實(shí)曲線：（1）土料的最大干密度和最優(yōu)含水率不是常數(shù)；（2）僅靠增加擊實(shí)功能來提高土的最大干密度的作用是有限的?！?.6.4土類對壓實(shí)特性的影響在同一擊實(shí)功能條件下，不同土類的擊實(shí)特性是不一樣的。（1）含粗粒越多的土樣最大密度越大，而最優(yōu)含水率越小；（2）顆粒級配良好的土容易被壓實(shí)，顆粒級配均勻則最大干密度偏小。56第1章：土的組成和物理性質(zhì)§1.1

土的三相組成§1.2土的三相比例指標(biāo)§1.3

土的結(jié)構(gòu)§1.4

粘性土的界限含水率§1.5

砂土的密實(shí)度§1.6

土的壓實(shí)原理

§1.7

土的工程分類57§1.7

土的工程分類

土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法土的分類標(biāo)準(zhǔn)-GBJ145-90

目的：便于調(diào)查研究；便于分析評價；便于交流(基于共同的概念)

依據(jù)：最能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)原則：簡明（能綜合反映土的主要工程性質(zhì)；測定方法簡單，使用方便）；工程特性差異原則（一定程度上反映不同類工程土的不同特性）1.7.1土的工程分類原則581.7.2土的工程分類方法粗粒土按顆粒組成進(jìn)行分類；粘性土按塑性指數(shù)分類。一、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（一）巨粒土和含巨粒土的分類巨粒土和含巨粒土應(yīng)按試樣中所含粒徑大于60mm的巨粒組含量來劃分。試樣中含巨粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的50％的土稱為巨粒土；試樣中巨粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的15％～50％的土稱為巨?；旌贤粒辉嚇又芯蘖＝M質(zhì)量少于總質(zhì)量的15％的土，可扣除巨粒，按粗粒土或細(xì)粒土的相應(yīng)規(guī)定分類定名。59（二）粗粒土的分類試樣中粒徑大于0.075mm的粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50％的土稱為粗粒土。粗粒土又分為礫類土和砂類土兩類。試樣中粒徑大于2mm的礫粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的50％的土稱為礫類土；試樣中粒徑大于2mm的礫粒組質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量50％的土稱為砂類土。60（三）細(xì)粒土的分類試樣中粒徑小于0.075mm的細(xì)粒組質(zhì)量多于或等于總質(zhì)量的50％的土稱為細(xì)粒土。細(xì)粒土應(yīng)按下列規(guī)定劃分：1、試樣中粗粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量的25％的土稱為細(xì)粒土；2、試樣中粗粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的25％～50％的土稱含粗粒的細(xì)粒土；3、試樣中含部分有機(jī)質(zhì)的土稱有機(jī)質(zhì)土。細(xì)粒土可按塑性圖進(jìn)一步細(xì)分。6162土按粒度成分分類表土的名稱顆粒級配大類類粗粒土碎石土粒徑大于2mm的顆粒超過總質(zhì)量的50%砂類土粒徑大于0.075mm的顆粒超過總質(zhì)量50%細(xì)粒土粉土粒徑小于0.005mm的顆粒超過總質(zhì)量10%粘性土粒徑小于0.005mm的顆粒質(zhì)量大于總質(zhì)量30%2.7.2建筑地基土的分類63巖石碎石土砂土粉土粘性土特殊類土土漂石塊石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于200mm的顆粒超過全質(zhì)量50%卵石碎石圓形及亞圓形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主圓礫角礫粒徑大于20mm的顆

粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于2mm的顆粒超過全質(zhì)量50%名稱顆粒形狀粒組含量碎石土碎石類土是粒徑大于2mm的顆粒含量超過50%的土64土的名稱粒組含量粒徑大于