土物理性質(zhì)在一定程度上決定了它力學(xué)性質(zhì)，其指標(biāo)在工程計(jì)算中常被直接應(yīng)用。對(duì)種類繁多、性質(zhì)各異土，按一定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行分門(mén)別類，給出適當(dāng)名稱，能夠概略評(píng)價(jià)土工程性質(zhì)。第一節(jié)土基本物理性質(zhì)第二節(jié)粘性土稠度與可塑性第三節(jié)土透水性第四節(jié)土工程分類第三章土物理性質(zhì)與工程分類第1頁(yè)本章教學(xué)目標(biāo)11.了解并記住土基本物理性質(zhì)指標(biāo)名稱、表示符號(hào)、定義、表示式和慣用單位，熟悉其取值范圍；2.掌握3個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)測(cè)定方法；3.掌握6個(gè)換算指標(biāo)與3個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)間換算方法；第2頁(yè)4.了解粘性土三種稠度狀態(tài)；5.了解液限和塑限定義，記住其表示符號(hào)和測(cè)定方法；6.了解并記住液性指數(shù)、塑性指數(shù)表示符號(hào)、計(jì)算方法和物理意義；7.掌握達(dá)西定律；8.熟悉土工程分類普通標(biāo)準(zhǔn)和分類及建設(shè)部土質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)。第3頁(yè)第一節(jié)土基本物理性質(zhì)土物理性質(zhì)是指三相質(zhì)量與體積之間相互百分比關(guān)系及固、液二相相互作用表現(xiàn)出來(lái)性質(zhì)。前者稱為土基本物理性質(zhì)，主要研究土密實(shí)程度和干濕情況；后者主要研究粘性土可塑性、脹縮性及透水性等。第4頁(yè)土三相示意圖氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVvma第5頁(yè)一、土粒密度定義：土粒密度ρs是指固體顆粒質(zhì)量與其體積之比，即單位體積土粒質(zhì)量。表示式：取值范圍：它數(shù)值普通在2.60~2.80g/cm3之間土粒比重Gs

土粒質(zhì)量與同體積純蒸餾水在4°C時(shí)質(zhì)量之比。無(wú)量綱。表示式：測(cè)定方法：比重瓶法第6頁(yè)二、土密度與重度土密度是指土總質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土質(zhì)量，其單位是g/cm3。1、天然密度定義：天然狀態(tài)下單位體積土質(zhì)量，稱天然密度，表示式：（g/cm3）取值范圍：天然密度常見(jiàn)值為1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它是一個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)。測(cè)定方法：環(huán)刀法第7頁(yè)2、干密度定義：土孔隙中完全沒(méi)有水時(shí)密度，稱土干密度，指單位體積干土質(zhì)量。表示式：（g/cm3）取值范圍：干密度與土中含水多少無(wú)關(guān)，只取決于土礦物成份和孔隙性。土干密度普通在1.4~1.7g/cm3之間。3、飽和密度定義：土孔隙完全被水充滿時(shí)密度稱為飽和密度，是指土孔隙中全部充滿液態(tài)水時(shí)單位體積土質(zhì)量表示式：取值范圍：1.8-2.3g/cm3第8頁(yè)工程上慣用重度指標(biāo)，它指單位體積土重量，kN/m3。天然重度γ、干重度γd及飽和重度γsat另外，處于地水位以下有效重度常特稱為土浮重度γ′，等于土飽和重度減去水重度（γw），即：對(duì)于同一個(gè)土來(lái)講，土天然重度、干重度、飽和重度、浮重度在數(shù)值上有以下關(guān)系：4、重度第9頁(yè)三、土含水性1、含水量定義：含水量指土中所含水分質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，又稱土含水率。表示式：普通所說(shuō)含水量指是天然含水量。土孔隙中全被水充滿時(shí)含水量，稱為飽和含水量wsat。飽和含水量既能反應(yīng)土孔隙中全部充滿水時(shí)含水多少。又能反應(yīng)土孔隙率大小。測(cè)定方法：烘干法第10頁(yè)2、飽和度定義：土孔隙中所含水體積與土中孔隙體積比值稱為土飽和度，以百分?jǐn)?shù)表示。表示式：或天然含水量與飽和含水量之比：取值飽和度能夠說(shuō)明土孔隙中充水程度，其數(shù)值為0~100%。干土：Sr=0；飽和土：Sr=100%。工程實(shí)際中，按飽和度大小常將砂類土劃分為以下三種含水情況：Sr<50%稍濕50%≤Sr≤80%很濕Sr>80%飽和第11頁(yè)四、土孔隙性土中孔隙大小、形狀、分布特征、連通情況與總體積等，稱為土孔隙性。其主要取決于土顆粒級(jí)配與土粒排列疏密程度。1、孔隙度定義：孔隙度又稱孔隙率，指土中孔隙總體積與土總體積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。表示式：土孔隙度取決于土結(jié)構(gòu)狀態(tài)，砂類土孔隙度常小于粘性土孔隙度。取值范圍：土孔隙度普通為27~52%。新沉積淤泥，孔隙度可達(dá)80%。

第12頁(yè)2、孔隙比定義：孔隙比指土中孔隙體積與土中固體顆?？傮w積比值，用小數(shù)表示表示式：土孔隙比說(shuō)明土密實(shí)程度，按其大小可對(duì)砂土或粉土進(jìn)行密實(shí)度分類。在《巖土工勘察規(guī)范》（GB50021-94）中，用天然孔隙比來(lái)確定粉土密實(shí)度。e<0.75密實(shí)0.75≤e≤0.9中密e>0.9稍密孔隙度與孔隙比關(guān)系為第13頁(yè)3、砂土相對(duì)密度砂土密實(shí)程度還可用相對(duì)密度（Dr）來(lái)表示。Dr=0時(shí)，土處于最疏松狀態(tài)；Dr=1時(shí)，土處于最密實(shí)狀態(tài)。第14頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5密實(shí)度N63.5≤10渙散10<N63.5≤15稍密15<N63.5≤30中密N63.5>30密實(shí)天然狀態(tài)砂土密實(shí)度了解：第15頁(yè)五、土基本物理性質(zhì)指標(biāo)之間關(guān)系土粒密度、天然密度、含水量是三個(gè)基本實(shí)測(cè)指標(biāo)、即經(jīng)過(guò)試驗(yàn)直接測(cè)定。六個(gè)換算指標(biāo)換算方法：1、數(shù)學(xué)演算法由實(shí)測(cè)指標(biāo)換算求取六個(gè)導(dǎo)出指標(biāo)可直接用簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)演算方法，如：第16頁(yè)1）繪制三相草圖，令Vs=12）依據(jù)實(shí)測(cè)指標(biāo)確定三相體積與質(zhì)量3）按定義求其它指標(biāo)例題12、三相草圖法第17頁(yè)一、粘性土稠度狀態(tài)稠度：粘性土因含水多少而表現(xiàn)出稀稠軟硬程度；稠度狀態(tài)：因含水多少而展現(xiàn)出不一樣物理狀態(tài)。第二節(jié)粘性土稠度與可塑性粘性土稠度與可塑性是土粒與水相互作用后所表現(xiàn)出來(lái)物理性質(zhì)。第18頁(yè)固態(tài)：含水量相對(duì)較少，粒間主要為強(qiáng)結(jié)合水連結(jié)，連結(jié)牢靠，土質(zhì)堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，不能揉塑變形，形狀大小固定。三種稠度狀態(tài)第19頁(yè)塑態(tài)：含水量較固態(tài)為大，粒間主要為弱結(jié)合水連結(jié)，在外力作用下輕易產(chǎn)生變形，可揉塑成任意形狀不破裂、無(wú)裂紋，去掉外力后不能恢復(fù)原狀。第20頁(yè)流態(tài)：含水量繼續(xù)增加，粒間主要為液態(tài)水占據(jù)，連接極微弱，幾乎喪失抵抗外力能力，強(qiáng)度極低，不能維持一定形狀，土體呈泥漿狀，受重力作用即可流動(dòng)。第21頁(yè)0固態(tài)塑態(tài)流態(tài)ω怎樣定量判斷粘性土稠度狀態(tài)？第22頁(yè)二、界限含水量——稠度界限土從某種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)時(shí)界限含水量稱為稠度界限，又稱為Atterberg界限。工程上慣用有塑限ωP和液限ωL塑限：土從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗軕B(tài)時(shí)界限含水量，簡(jiǎn)稱塑限ωP液限：土從塑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)界限含水量，簡(jiǎn)稱液限ωL

0固態(tài)塑態(tài)液態(tài)ω塑限ωP液限ωL第23頁(yè)搓條法測(cè)定塑限將粘性土在毛玻璃上用手搓成直徑為3mm土條時(shí)若恰好開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，此時(shí)含水量就是塑限。第24頁(yè)錐式液限儀法測(cè)定液限0.75N，錐角30°，錐體下沉深度為10mm，所對(duì)應(yīng)含水量為粘性土液限（放錐15秒）第25頁(yè)聯(lián)合測(cè)定儀法測(cè)定液限和塑限第26頁(yè)液性指數(shù)IL：反應(yīng)土天然含水量與液限、塑限之間關(guān)系，工程上用來(lái)表示土稠度狀態(tài)。ωpωωL0

ω-ωpωL-ωp稠度狀態(tài)液性指數(shù)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1三、液性指數(shù)第27頁(yè)四、粘性土可塑性當(dāng)粘性土含水量在某范圍內(nèi)時(shí)，可用外力塑成任何形狀而不發(fā)生裂紋，并在外力移去時(shí)能保持既得形狀，土這種性能叫可塑性。粘性土中含水量在液限與塑限兩個(gè)稠度界限之間時(shí)，土處于可塑狀態(tài)，含有可塑性，這是粘性土獨(dú)特征能。第28頁(yè)塑性指數(shù)IPωL和ωP差值能夠反應(yīng)可塑性大小，工程上定義為塑性指數(shù)IPIP=ωL-ωP計(jì)算結(jié)果中百分號(hào)省略1994年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》按塑性指數(shù)IP將粘性土分為：

IP>17為粘土17≥IP>10為粉質(zhì)粘土

IP≤10為粉土或砂類土。第29頁(yè)從某地基取原狀土樣，測(cè)得土液限ωL=47%，塑限ωP=18%，天然含水量ω=40%，問(wèn)地基土是什么土，處于什么狀態(tài)？解：求塑性指數(shù)：求液性指數(shù)：Ip>17，該地基土為粘土；查表3-4，1.0>IL>0.75，得土處于軟塑狀態(tài)。例題2：第30頁(yè)第三節(jié)土透水性水在土體孔隙中流動(dòng)現(xiàn)象稱為滲流土含有被水等液體透過(guò)性質(zhì)稱為土滲透性工程意義：計(jì)算基坑涌水量、水庫(kù)與渠道滲漏量、評(píng)價(jià)土體滲透變形、分析飽和粘性土在建筑荷載作用下地基變形與時(shí)間關(guān)系。第31頁(yè)一、土滲透規(guī)律砂土、粉土滲透符合Darcy定律（1856）在層流狀態(tài)下，土中水滲流速度與能量損失之間服從線性滲流規(guī)律。滲透系數(shù)k是反應(yīng)土透水性能百分比系數(shù)，是水力梯度為1時(shí)滲透速度，其量綱與滲透速度相同。第32頁(yè)Darcy定律第33頁(yè)第四節(jié)土工程分類一、工程分類普通標(biāo)準(zhǔn)和類型基本標(biāo)準(zhǔn)：所劃分土類能反應(yīng)土性質(zhì)改變規(guī)律。土工程分類總起來(lái)能夠歸納為三級(jí)分類土第一級(jí)分類是成因類型分類如《巖土工程勘察規(guī)范》將土按堆積年代劃分為三類：1.老堆積土；2.普通堆積土；3.新近堆積土。土第二級(jí)分類是土質(zhì)類型分類土第三級(jí)分類是工程建筑類型分類第34頁(yè)建設(shè)部分類法土按顆粒級(jí)配分類表土名稱顆粒級(jí)配大類類粗粒土碎石土粒徑大于2mm顆粒超出總質(zhì)量50%砂類土粒徑大于0.075mm顆粒超出總質(zhì)量50%細(xì)粒土粉土粒徑小于0.005mm顆粒超出總質(zhì)量10%粘性土粒徑小于0.005mm顆粒質(zhì)量大于總質(zhì)量30%二、土質(zhì)分類介紹第35頁(yè)在實(shí)際工程應(yīng)用中要求，土中粒徑d>0.075mm（有規(guī)范用0.1mm）土粒質(zhì)量大于全部土粒質(zhì)量50%時(shí)稱為粗粒土，小于50%時(shí)稱為細(xì)粒土。粗粒土能夠按顆粒級(jí)配深入細(xì)分。細(xì)粒土多用塑性指數(shù)Ip或液限ωL加塑性指數(shù)Ip進(jìn)行細(xì)分。第36頁(yè)1、碎石類土

碎石類土是粒徑大于2mm顆粒含量超出50%土土名稱顆粒級(jí)配及形狀碎石土漂石圓形及亞圓形為主粒徑大于200mm顆粒超出總質(zhì)量50%塊石棱角形為主卵石圓形及亞圓形為主粒徑大于20mm顆粒超出總質(zhì)量50%碎石棱角形為主圓礫圓形及亞圓形為主粒徑大于2mm顆粒超出總質(zhì)量50%角礫棱角形為主第37頁(yè)土名稱顆粒級(jí)配砂類土礫砂粒徑大于2mm顆粒占總質(zhì)量25~50%粗砂粒徑大于0.5mm顆粒超出總質(zhì)量50%中砂粒徑大于0.25mm顆粒超出總質(zhì)量50%細(xì)砂粒徑大于0.075mm顆粒超出總質(zhì)量85%粉砂粒徑大于0.075mm顆粒超出總質(zhì)量50%2、砂類土

砂類土是粒徑大于2mm顆粒含量不超出50%，粒徑大于0.075mm顆粒含量超出50%土。第38頁(yè)粉土砂質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm顆粒不超出總質(zhì)量10%粘質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm顆粒超出總質(zhì)量10%3、粉土

粉土是粒徑大于0.075mm顆粒含量不超出50%，塑性指數(shù)Ip小于或等于10土。第39頁(yè)4、粘性土

粘性土是粒徑大于0.075mm顆粒含