土的物理性質(zhì)及工程分類第一章§1.1土的形成和三相組成§1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造§1.3土的物理性質(zhì)指標§1.4土的物理狀態(tài)指標§1.5土的壓實性§1.6土的工程分類

目錄§1.1土的形成和三相組成土的三相組成土的物理狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)便于研究和應(yīng)用土的工程分類土的壓實性土的形成影響從而決定土的滲透特性；變形特性及強度特性土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物形成過程形成條件物理力學(xué)性質(zhì)影響兩個名詞：基巖覆蓋土一、風(fēng)化生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化無粘性土原生礦物粘性土次生礦物有機質(zhì)二、搬運、剝蝕與沉積殘積土無搬運土質(zhì)較好殘積土強風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化母巖體顆粒表面粗糙多棱角粗細不均無層理運積土有搬運風(fēng)：風(fēng)積土重力:

坡積土

流水:洪積土沖積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物冰川:

冰積土土粒粗細不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠細渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機物淤泥，土性差顆粒細，表層松軟，土性差土粒粗細變化較大，性質(zhì)不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理土的甲三相叮組成氣相固相液相++構(gòu)成譜土骨即架，嘉起決狠定作復(fù)用重要刃影響土體次要私作用1、敬顆粒欲大小舞—粒沙組劃乳分粒組按粗糖細進甲行分幸組，差將粒我徑接使近的目歸成郊一類界限隱粒徑一、固體冶顆粒2、土粒愉粒度瓶分析總--渣-顆拾粒級踩配顆粒杠大小各粒汪徑成吊分在諒?fù)林新氛嫉挠鸨壤w粒桿級配——各粒茂組的杰相對偉含量吊，用勢質(zhì)量朝百分狀數(shù)來來表示確定濾方法篩分蒙法：適音用于航粗粒慚土搬(>0現(xiàn).07炮5mm魂)沉降蝦分析挨法（聰比重催計法）：適種用于叢細田粒土盞(<0溪.07援5mm虜)表述琴方法顆粒高級配彩累積壤曲線篩分炭法：報適用餡于粒底徑大罵于0.再07嗓5mm的土比重姐計法慣：叼適用腹于粒約徑小西于0.筐07便5mm的土105.爺02.丹01.蹈00.放50.拒250.薪120眉0g10161824223872P%9587786655361009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線篩分偏法1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線d60d50d10d30特征茶粒徑丙:d50:平均粒徑d60:限制粒徑d10:有效粒徑d30;中值狂粒徑不均蘇勻程壁度：Cu=d60/右d10連續(xù)他程度缺:Cc=d302/(d60×d10)—曲率脂系數(shù)—不均壓勻系到數(shù)Cu≥5,級配競良好粗細恰程度腹：用d50表示1009080706050403020100小于帆某粒稍徑之囑土質(zhì)雁量百撿分數(shù)適（％扛）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(m凈m)土的蕉粒徑虹級配余累積廊曲線d60d10d30斜率:某粒堅徑范蜻圍內(nèi)培顆粒遞的含缺量陡—相應(yīng)席粒組殲質(zhì)量鍬集中緩--相應(yīng)古粒組簽含量鞠少平臺--相應(yīng)體粒組耳缺乏連續(xù)烏程度糊:Cc=d302/(d60×d10)—曲率己系數(shù)Cc=1-糧3,陜級配欠連續(xù)友性好粒徑斃級配祝判定1）監(jiān)粒組休含量浴用于狼土的駱分類德定名井；2）雞不均炊勻系振數(shù)Cu用于篇判定祝土的未不均晨勻程妹度：Cu≥呢5,不均哀勻土伍；Cu<剩5,均勻繩土3）旨曲率寬系數(shù)Cc用于鼓判定氧土的屋連續(xù)搶程度金：Cc=1－膠3,送級配窯連續(xù)問土；Cc>3或Cc<1宏,級配朗不連條續(xù)4）答不均伶勻系堪數(shù)Cu和曲撕率系郊數(shù)Cc用于流判定埋土的暫級配字優(yōu)劣也：如果Cu≥5且Cc=1－奴3在，沾級配拋良好克的土陸；如果Cu<5或Cc>3或Cc<1蠅,級配稍不良北的土脈。3、礦物猶成分原生禿礦物石英、長石、云母姿等次生側(cè)礦物主要算是粘泥土礦子物，品包括猾三種療類型拒：高嶺酬石、新伊里番石、煤蒙脫杏石粘土釋礦物由硅籮片和如鋁片仍構(gòu)成花的晶豈胞所橋組合寸而成硅片書的結(jié)恥構(gòu)鋁片聽的結(jié)育構(gòu)粘土寺礦物照的晶倒格構(gòu)碗造高嶺石蒙脫石伊利石比表長面積懷：單抽位質(zhì)包量土冤顆粒殲所擁目有的掉總表鎮(zhèn)面積粘土霉礦物御的帶幫電性沈質(zhì)研究鳴表明烈：粘土泰顆粒棗的表卷面電鈔荷，揚靜電蒸荷通姜常為繞負電求荷4、顆粒冷形狀次生班礦物傭（粘崗?fù)恋V廉物）針狀舟、片疫狀、盼扁平布狀原生撤礦物(石英令、長桿石、絨云母)圓狀已、渾辦圓狀插、棱盼角狀結(jié)合朽水齊吸附桑在土另顆粒植表面展的水自由慚水電場屈引力蝦作用屈范圍柿之外蜘的水土中第冰偵由自蒼由水享凍成罷，凍悟脹融妻陷二、頑土中鑄水（淘液相熊）結(jié)合蓮水強結(jié)竄合水護:排列松致密湖、定棒向性想強，亂不能昂傳遞秘靜水結(jié)壓力密度貪>1g/項cm3冰點磚處于愚零下噴幾十上度具有久固體竊的特功性溫度爹高于攝10軋0°C時可疲蒸發(fā)弱結(jié)雀合水姜:位于衣強結(jié)拘合水紫之外涌，電更場引朋力作鞠用范倚圍之勺內(nèi)外力兇作用酬下可奶以移峰動不因缸重力扮而移規(guī)動，靜有粘佛滯性雞。仍僻然不脖能傳窮遞靜移水壓即力自由吐水重力粱水毛細量水在重通力作偉用下債可在侍土中講自由腥流動存在波于固兩氣之疾間在重捷力與嘆表面歪張力緊作用汁下可甚在土是粒間笛空隙今中自帖由移阻動土中樹毛細勢現(xiàn)象上升縱高度:πr2hcγw=2πrT牲co都sα毛細栽水毛細培升高年與孔燈徑成兼反比分析乖對象:水柱粘土鏈、粉杜土、段砂土新、礫星石對砂居土強歸度的迎影響:毛細濁邊角幕水,假凝述聚力假定α=糊0,毛細盆壓力2πrT蓮co死sα+ucπr2=衣0毛細片壓力分析陶對象:水膜三、土中妻氣體自由業(yè)氣體昆：與大染氣連栽通，其對土州的性染質(zhì)影法響不倆大封閉世氣體姥：增加為土的闊彈性騰；阻黨塞滲默流通修道土顆蜓粒或助粒團語的空間狡排列伶和相乎互聯(lián)心結(jié)§1映.2土的弱結(jié)構(gòu)固和構(gòu)謝造力學(xué)拋特性（微王觀結(jié)偽構(gòu)）土的泉結(jié)構(gòu)重塑煎土的挖強度原狀獻土的群強度<（宏都觀結(jié)信構(gòu)）土的號構(gòu)造+同一噸土層寬中物濁質(zhì)成圈分、舉顆粒莖大小蝴相近忙的各渣部分跌之間組的相超互關(guān)在系的等特征影響1、土粒銅間的銹作用汽力重結(jié)力毛細顆力膠結(jié)移力顆粒菌表面滴力——這土顆有粒的肉自重叼形成守的方傷向向栗下的怎力——砂土——蔥土觸中毛止細作疼用形續(xù)成的看力——細砂管、粉搬土——拿土承粒間立的膠住體物耗質(zhì)產(chǎn)蠟成的宿作用鵲力——粘土——粘土——庫累侖兄力：——范德勵華力：顆粒俘表面日的靜計電引調(diào)力或綠斥力顆粒駕接觸優(yōu)點處慮的分褲子間談引力--適-粗懲粒土損的結(jié)當(dāng)構(gòu)粒間溜作用安力排列必形式礦物文成分單粒莫結(jié)構(gòu)示意炎圖重力保，毛許細力點與熔點、女點與隊面原生效礦物2、賞土的羞結(jié)構(gòu)--偵-細今砂、數(shù)粉粒植土的罰結(jié)構(gòu)粒間縮慧作用第力排列憲形式礦物耀成分蜂窩套結(jié)構(gòu)重力處，表險面力蜂窩影狀主要護是原乏生礦懂物--貼-細鍛粒土葬的結(jié)象構(gòu)粒間柿作用頂力形成扎環(huán)境排列壞形式礦物乏成分表面膊力、課膠結(jié)倒力（斥框力減葉小引慮力增駛加）示意宴圖表面附力、索膠結(jié)杯力（粒勸間斥掘力占誓優(yōu)勢別）淡水漸中沉禮積海水寇中沉事積次生追礦物次生申礦物天然嬸條件先下，檔可能杠是多須種組派合，看或者茄由一拉種結(jié)定構(gòu)過艷渡向蒼另一邪種結(jié)租構(gòu)。面與捐面邊、航角與挖面邊、版角與學(xué)邊絮狀甩結(jié)構(gòu)3、借土的葛構(gòu)造使類型表征天土層梯的層魂理構(gòu)普造、農(nóng)裂溝隙構(gòu)虹造及費大孔忍隙等鐵宏觀侵特征§1悔.3土的棄物理披性質(zhì)至指標土的擴物理血性質(zhì)廁指標(三相胃間的宵比例希關(guān)系)?？煞鹨杂弥硜肀戆咽就恋匿h物理孤狀態(tài)航，包括益：粗道粒土勉的松諷密程白度和冷粘性付土的縣軟硬鴉狀態(tài)聲，在隨一定校程度裙上決錢定了今土的假力學(xué)盤特性盼。一、惰物理葵性質(zhì)著指標土的塑三個瞇組成各相的冰體積全和質(zhì)母量上命的比俗例關(guān)耐系基本偵方法:三相挑草圖加法1、三相梅草圖朽（三償相比阿例關(guān)執(zhí)系圖匠）WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知向關(guān)系救五個:共有王九個源參數(shù):V腔VvVsVaVω/msmωmam剩下替三個駛獨立斧變量物性挎指標狂是比代例關(guān)幣系:可假砍設(shè)任故一參引數(shù)為1實驗扇室測側(cè)定其它寧指標2、室內(nèi)勿測定鑼的三棗個物堂理性甲質(zhì)指談標—基本匪物理將指標WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的發(fā)密度單位:kg炎/m3或g/聞cm3一般旱范圍:1.蓄60銹—2罩.2噸0g/障cm3土單活位體鈔積的燭質(zhì)量有時飛也稱土的籃天然伯密度表達州式:相關(guān)盆指標:土的愿容重膝（重漏度）γ=ρg單位:kN垃/m3環(huán)刀引法測貍得土的牧密度ρ和容咱重γ測定絡(luò)方法詢：環(huán)老刀法土粒旱相對叮密度

s:土粒細的密蹤蝶度，蕩單位嫁體積藏土粒寬的質(zhì)端量單位:無量桑綱土粒木比重清一般票范圍:粘性厚土2.捏70足—2尊.7授5砂異土2.屯65有機丑質(zhì)、渠泥炭厘土較鬧?。??吐C時純卻蒸餾仔水的紀密度=1.0g/cm3土粒覽比重聯(lián)在數(shù)托值上墳等于站土粒爬的密在度土粒影質(zhì)量供與4?館C時純念蒸餾叢水質(zhì)印量的洗比值表達趣式:比重濟瓶法家測得WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒兩相對滋密度測定崖方法貪：比重稱瓶法蛾，事梳先將仍比重吉瓶注稈滿純片水，扔稱瓶孩加水繭的質(zhì)該量m1。然裝后把憂烘干仆土若頓干克(ms)裝入員空比憤重瓶僵內(nèi)，濾再加島純水其至滿厘，稱懂瓶加榴水加匆土的城質(zhì)量m2，按甘下式緣瑞計算賞土粒潔比重土粒困相對紋密度ds土的亦含水甜量土中掙水的仇質(zhì)量蓬與土均粒質(zhì)歇量之蓮比,用百糊分數(shù)盯表示注:含水甘量可達脖到或暖超過10廢0％表達盛式:用烘四干法訂測得孔隙弟比３.其它杰常用虛的物退理性警質(zhì)指玻標—導(dǎo)出油指標土中吸孔隙旺體積泡與固凝體顆塞粒體吵積之炊比,無量銅綱表達絞式:WaterAirSoilVaVwVsVvV體積關(guān)系:孔隙運率(孔隙錘度)土中鋤孔隙踩體積坊與總暑體積抗之比,用百旱分數(shù)軍表示表達摘式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil體積飽和擁度表達尚式:土中澡水的皮體積腐與孔潔隙體幣積的喇比值飽和罰度表失示孔隙醒中充曬滿水餅的程筑度Sr=0怖:干土Sr=1聲:飽和豬土天然綁密度干密堪度天然濕容重干容叫重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kg雕/m3或g/巖cm3單位:kN若/m3土被毛完全憤烘干寇時的駁密度,等于單位刑體積物內(nèi)土杠粒的魯質(zhì)量表達鉆式:浮容篩重浮密結(jié)度有效游容重飽和貴密度飽和休容重各種叮密度樓容重?zé)糁g惹的大怨小關(guān)牌系：天然脆密度干密摘度飽和芳密度天然呼容重干容總重浮容悉重飽和臣容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積ema闊x與emi云n：最大掀與最魂小孔果隙比§1.傾4土的慣物理聯(lián)狀態(tài)趕指標§無粘借性土潑的密六實度密實壩度單位孤體積貿(mào)中固令體顆天粒含鞏量的冊多少優(yōu)點鄉(xiāng)豐：簡單判方便缺點接：不能竊反映歐級配決的影千響只能由用于獎同一予種土2、診相對候密（剖實）四度（音砂土凍）1、鍋天然伯孔隙稱比e或孔莫隙率n緞(砂土鄉(xiāng)豐)ema怪x:最大畢孔隙粥比將松乘散的橫風(fēng)干驢土樣輸通過競長頸面漏斗章輕輕回地倒必入容級器，大避免鵝重力戲沖擊啊，求盈得土棟的最畏小干毯密度臨再經(jīng)紫換算近得到闊最大撫孔隙褲比emi戚n:最小箱孔隙燭比將松墻散的性風(fēng)干勿土樣堤裝入腥金屬覆容器熄內(nèi)，彎按規(guī)因定方慕法振津動和稈錘擊初，直廟至密托度不送再提張高，副求得號土的犧最大繩干密惰度再果經(jīng)換繳算得冰到最罷小孔汗隙比ema進x與emi叫n：最大閱與最蓄小孔脅隙比砂土礦的密笑實狀崗態(tài)指禽標判別柜標準樸：Dr=午1,最密淡狀態(tài)Dr=蘭0堤,最松渴狀態(tài)Dr≤1/讓3械,疏松蛾狀態(tài)1/往3<Dr≤2/新3貞,中密習(xí)狀態(tài)Dr>2/莊3,密實甚狀態(tài)相對腦密度3、置標準修貫入些錘擊卷數(shù)N（砂演土、英碎石鮮土）表1-劈燕3表1-魂41、氧稠度瘦狀態(tài)重與界脖限含倦水量固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài)

流態(tài)

強結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w粘性欲土的歉稠度色、靈敏紡度和觸郊變性塑限ωp液限ωl稠度型界限粘性挖土的絨稠度儀反映內(nèi)土中掘水的絕形態(tài)強結(jié)片合水?dāng)y膜最瘡大出現(xiàn)棗自由到水——惑吸附嚴結(jié)合攻水的含能力村；粘過性大淚小；常大致捏反映妻粘土損顆粒極含量（1）塑棄性指套數(shù)常作社為細鐮粒土垮工程郵分類腿的依塊據(jù)（2）液遼性指溉數(shù)不同津的粘奏土，ωp、ωl大小匯不同對于不同訓(xùn)的粘灰土，棟含水籍量相駛同，稠度簡可能嶼不同定義魯：wpwwlIL<0IL=0仗–戰(zhàn)1IL>1堅硬脹狀態(tài)可塑久狀態(tài)流宏態(tài)0.鐮00之–佛0正.2掌50.瞇25襯-牧0感.7亭50.尊75揮–軋1去.0田0硬塑可塑軟塑2、豈粘性判土的父可塑送性及轎指標粘性械土在伏某含賴水量哄范圍卵內(nèi)，套用外煙力塑雨成任夕何形午狀而兔不發(fā)搭生裂葬紋，往外力吉移去臨后仍糟能保卸持既嗚得形露狀。萬--煤--襖可塑攜性三、反映值粘性死土結(jié)既構(gòu)性燈的指次標1.粘性土土的階活動齡度反映洲了粘等性土踢中所毛含礦杏物的適活動菊性。A＝Ip/m2.粘性盡土的果靈敏貪度St=原狀狼土的辭無側(cè)挽限抗禁壓強扁度重塑尿土的侮無側(cè)絞限抗躲壓強粉度相同含水量、密度▼含水帽量不閥變，皇密度延不變朱，因透重塑見而強諸度降惹低，祖又因萍靜置肅而逐本漸強瓣化，膜強度插逐漸夏恢復(fù)惕的現(xiàn)穗象，笨稱為觸變忠性。▼土的瓶觸變爺性是纏土結(jié)鏈構(gòu)中決聯(lián)結(jié)最形態(tài)純發(fā)生睜變化陷引起材的，湖是土連結(jié)構(gòu)投隨時遵間變梁化的獵宏觀哥表現(xiàn)租。▼目前斥尚沒稻有合膏理的垂描述饒土觸跟變性弊的方非法和余指標駛。3.粘性狂土的呀觸變塘性4.粘性少土的滴脹縮擠性、外濕陷品性、術(shù)凍脹忍性壓實潑：指通傷過夯幅打、監(jiān)振動見、碾礙壓等雄，使魚土體燦變得虹密實頌、以絕提高化土的削強度恩、減澡小土筍的壓耐縮性尿和滲法透性壓實橫性：指土榴在一皮定壓身實能府量作除用下蘇密度泄增長昌的特笑性研究奏擊實峰性的搖目的律：以最唉小的授能量徑消耗趙獲得駐最大考的壓吊實密不度擊實間方法：室內(nèi)求擊實威試驗現(xiàn)場斜試驗拔:夯打邪、振尖動、普碾壓§1姻.5土的練壓實小性一、辣室內(nèi)樂擊實場試驗試驗疼設(shè)備擊實繪筒V=10嶼00疊cm3；擊實宴錘m=侮2.酒5/棵4.率5k拴g試驗缺條件土樣測分層n=術(shù)3層；寇落高d=羨30厚5/冰45天7c蓋m；擊數(shù)N=紙25/5鋼6/層擊實繞能量試驗殲方法對ω=co西sn止st的土壘；分慣三層允壓實戶；測定提擊實詠后的ω、攀ρ，算定ρd土1.擊實弱曲線特點憲：①具有時峰值糖，即最大貿(mào)干密毀度與最笛優(yōu)含攝水量②位于法飽和思曲線痛之下0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度

d(g/cm3)飽和曲線

dmax=1.86wop=12.1二、蔑細粒晨土的渡壓實蓄性粘性腥土K很小蹄，壓戀實過斃程中個含水財量幾礎(chǔ)乎不給變，捕要想值擊實買到飽痕和狀每態(tài)是奴不可戚能的斑。若2.壓實鴉機理浪：顆粒及被擊豎碎，山土粒識定向獲排列慎;土粒王破碎微，粒竹間聯(lián)專結(jié)力乒被破割壞而習(xí)發(fā)生鐮孔隙駛體積雪減小穿;氣被湯擠出雨或被趨壓縮燥等水膜慌潤滑緣瑞作用妨效果灣最佳可;尚沒轟有形吹成封瓦閉氣劍泡，茶氣易認于排隆出;顆粒米表面偷水膜已很薄脂，相蒸對移芒動困講難水膜凳潤滑所作用常不明旱顯;封閉崗氣泡已難以疼排出熱;增加噸水的慨相對啞含量當(dāng)ω

ωop,凝ρd

ρdm膜ax當(dāng)ω<ωop,ρd<ρdm芹ax當(dāng)ω>ωop,ρd<ρdm供ax3.影響準因素a.擊實茄功能b.土的側(cè)級配c.擊實仇方式夯實隸、輾爪壓、符振動律；輾促壓對閃粘土聰比較彩合適4.壓實淚標準a.粘性慨土存滔在最河優(yōu)含懂水量ωop，在甲填土落施工都中應(yīng)痕該將豎土料粉的含昆水量程控制苗在ωop左右咱，以坡期得安到ρdm是ax，通六常取b.工程邊上常濤采用茄壓實沈度Dc控制充（作半為填卻方密戀度控疤制標跟準）①不存然在最糞優(yōu)含訴水量；②在完康全風(fēng)楚干和淘飽和占兩種煙狀態(tài)電下易乖于擊銷實；③潮濕茶狀態(tài)跟下ρd明顯筋降低。三、悠粗粒脊土的新壓實柔性1.壓實囑特點粗砂ω=4挨~5抱%中砂ω=社7%；時，昆干密廟度最吼小2.理論霧分析▼對粗腥粒土鄭，擊尖實過拆程中彼可以憶自由挨排水悄，不脅存在捏細粒逮土中青出現(xiàn)圣的現(xiàn)盜象。▼在潮買濕狀鞠態(tài)下普，存詳在著股假凝組聚力娘，加萍大了相阻力管。3.壓實晴標準▼常用矮相對燒密度潑控制