1、第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),1.土的三項比例指標(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)反映了土的干燥與潮濕、疏松與緊密，是評價土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，是工程地質(zhì)勘察報告中的基本內(nèi)容。,V土的總體積，cm3； m土的總質(zhì)量，g； Vs土中固體顆粒實體的體積，cm3；ms土的固體顆粒質(zhì)量，g； Vv土中孔隙體積，cm3； mw土中液體的質(zhì)量，g；Vw土中液體的體積，cm3； ma土中空氣的質(zhì)量，（ma=0）； Va土中氣體的體積，cm3。,土的三相示意圖,1.土粒密度（土粒比重） 土粒密度是指固體顆粒的質(zhì)量與其體積之比，即單位體積土

2、粒的質(zhì)量，其單位為g/cm3。,第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),1.土的三項比例指標(biāo),土粒密度也稱土粒比重（土粒相對密度），是指土的質(zhì)量與4時同體積水的質(zhì)量之比，其值與土粒密度相同，但沒有單位，在用作土的三相指標(biāo)計算時必須乘以水的密度值才能平衡量綱。 土粒密度大小決定于土粒的礦物成分，與土的孔隙大小和含水多少無關(guān)，它的數(shù)值一般在2.62.8g/cm3之間。,2.土的密度（天然密度） 土的密度是指土的總質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土的質(zhì)量，其單位是g/cm3，常見值為1.62.2g/cm3。 土的密度常用環(huán)刀法測定。,第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),1.土

3、的三項比例指標(biāo),3.土的含水量 土中所含水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，又稱土的含水率。它是描述土的干濕程度的重要指標(biāo)。用烘干法測定。,一、土的三相圖,質(zhì)量m,體積V,二、直接測定指標(biāo),1.土的密度：單位體積土的質(zhì)量,工程中常用重度來表示單位體積土的重力,重力加速度，近似取10m/s2,2.土粒相對密度Gs（土粒比重）：土粒質(zhì)量與同體積的4時純水的質(zhì)量之比,土粒相對密度變化范圍不大：細(xì)粒土（粘性土）一般2.702.75；砂土一般為2.65左右。土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對密度減小,3.土的含水量：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示,土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個重要物理指標(biāo)

4、。天然土層含水量變化范圍較大，與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。,測定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃燒法,第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),三、換算指標(biāo),1.孔隙比e和孔隙率n,孔隙比e ：土中孔隙體積與土粒體積之比,2.土的飽和度Sr ：土中孔隙水的體積與孔隙總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示,飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土Sr=0,飽和土Sr=100%。砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài):,孔隙率n ：土中孔隙體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示,Sr50%稍濕； 50Sr80%很濕； Sr80%飽和,3.不同狀態(tài)下土的密度和重度,飽和密度sat ：土體中孔隙完全被

5、水充滿時的土的密度,干密度d ：單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量,浮密度 ：土單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差,土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有4個，土的密度，飽和密度sat，干密度d，浮密度 (kg/m3),相應(yīng)的重度指標(biāo)也有4個，土的重度，飽和重度sat，干重度d，浮重度 (kN/m3),四、指標(biāo)間的換算,質(zhì)量m,體積V,土的三相指標(biāo)中，土粒比重Gs ，含水量和密度是通過試驗測定的，可以根據(jù)三個基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo),推導(dǎo)：,換算關(guān)系式：,三相比例指標(biāo)之間的換算表,土的密實度指單位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)土顆粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊密到松散的不同物理狀態(tài)。無

6、粘性土的密實度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系,1.孔隙比e,孔隙比e可以用來表示砂土的密實度。對于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時，處于密實狀態(tài)?？紫侗扔?，土愈松散,2.相對密實度Dr,砂土在天然狀態(tài)下孔隙比,砂土在最密實狀態(tài)時的孔隙比,砂土在最松散狀態(tài)時的孔隙比,第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),2.無粘性土的密實狀態(tài),砂土的天然孔隙比界于最大和最小孔隙比之間，故相對密度Dr=01；當(dāng)e=emax時，Dr=0，砂土處于最疏松狀態(tài)；當(dāng)e=emin時，則Dr=1，砂土處于最緊密狀態(tài)。,工程實際中，常用相對密度判別砂土的震動液化，或評價砂土的密實程度。按相對密度值可將砂土分為三種密實

7、狀態(tài)，,第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),2.無粘性土的密實狀態(tài),用標(biāo)貫擊數(shù)判定砂土的密實狀態(tài),第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),對于粉土，用e值作為劃分標(biāo)準(zhǔn),2.無粘性土的密實狀態(tài),實際上，由于砂土原狀樣不易取得，測定天然孔隙比較為困難，加上實驗室測定砂土的與精度有限，因此計算的相對密度值誤差較大，在實際工程中，常用標(biāo)準(zhǔn)貫入測試來判定砂土的密實狀態(tài)。,第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),3.粘性土的物理特征,由固態(tài)轉(zhuǎn)變到流態(tài)的界限含水量，稱為塑性界限（塑限）,由塑態(tài)轉(zhuǎn)變到流態(tài)的界限含水量，稱為液性界限（液限）,粉土的液限在3238%之間，粉

8、質(zhì)粘土為3846%，粘土為4050%。塑限常見值為1728%。 粘性土的液限與塑限一般在室內(nèi)進(jìn)行測定，液限常采用錐式液限儀。,粘性土的稠度狀態(tài)的變化是由于土中含水量的變化而引起的，粘性土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N稠度狀態(tài)，相應(yīng)于轉(zhuǎn)變點（臨界點）的含水量稱為稠度界限（界限含水量）。工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp。,粘性土中含水量在液限與塑限兩個稠度界限之間時，土處于可塑狀態(tài)，具有可塑性，這是粘性土的獨特性能。由于粘性土的可塑性是含水量界于液限與塑限之間表現(xiàn)出來的，故可塑性的強(qiáng)弱可由這兩個稠度界限的差值大小來反映，這差值稱為塑性指數(shù)IP ，即：,第4章 土的工程性質(zhì)與分類,4.2土的物理力學(xué)性質(zhì),3.粘性土的物理特征,液性指數(shù)和塑性指數(shù) 土處于何種稠度狀態(tài)取決于土中的含水量，但是由于不同土的稠度界限是不同的，因此天然含水量不能說明土的稠度狀態(tài)。為判別自然界中粘性土的稠度狀態(tài)，通常采用液性指數(shù)（IL）進(jìn)行評價，即：,土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性,壓縮量的組成 固體顆粒的壓縮 土中水的壓縮 空氣的排出 水的排出,占總壓縮量的1/400不到，忽略不計,壓縮量