1、土力學(xué)之第一章,土的物理性質(zhì)與工程分類,本章提要 本章特點(diǎn) 學(xué)習(xí)要點(diǎn),第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類,對土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋 對土的組成和狀態(tài)進(jìn)行定量描述 內(nèi)容瑣碎、零散 理清各節(jié)間聯(lián)系 理清各節(jié)內(nèi)層次 注意物理概念的把握,滲透特性 變形特性 強(qiáng)度特性,土的三相組成 土的物理狀態(tài) 土的結(jié)構(gòu),土的形成過程,土的工程分類：便于研究和應(yīng)用 土的壓實(shí)性：如何獲得較好的土,第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類,1.1 土的形成 1.2 土的三相組成 1.3 土的物理狀態(tài) 1.4 土的結(jié)構(gòu) 1.5 土的工程分類 1.6 土的壓實(shí)性,土 的 形 成,土,巖石,風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積,地質(zhì)成巖作用,土的組成、結(jié)構(gòu) 和物理

2、力學(xué)性質(zhì),過程、條件,1.2 土的形成,土的形成與風(fēng)化作用,物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化 生物活動,巖石和土的粗顆粒受各種氣候等物理因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運(yùn)動過程中因碰撞和摩擦而破碎 是顆粒大小發(fā)生量的變化 礦物成分與母巖相同，稱原生礦物 產(chǎn)生無粘性土,1.2 土的形成,母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物 顆粒成分發(fā)生質(zhì)的變化 礦物成分與母巖不同，稱次生礦物 形成十分細(xì)微的土顆粒，最主要為粘性顆粒及可溶鹽類,土的形成與風(fēng)化作用,物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化 生物活動,1.2 土的形成,包括植物、動物和土壤微生物的作用 可加劇物理和化學(xué)風(fēng)化 構(gòu)成土中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)

3、的生物循環(huán) 導(dǎo)致腐殖質(zhì)的形成，改變土壤的結(jié)構(gòu),土的形成與風(fēng)化作用,物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化 生物活動,1.2 土的形成,殘積土 無搬運(yùn) 運(yùn)積土 有搬運(yùn),搬運(yùn)與沉積,1.2 土的形成,1.2 土的形成,搬運(yùn)與沉積,殘積土 無搬運(yùn) 運(yùn)積土 有搬運(yùn),風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運(yùn)到遠(yuǎn)近不同的地點(diǎn)所沉積的堆積物 坡積土：土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均 洪積土：有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì) 沖積土：渾圓度分選性明顯，土層交迭 湖泊沼澤沉積土：含有機(jī)物淤泥，土性差 海相沉積物：顆粒細(xì)，表層松軟，土性差 冰積土：土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻 風(fēng)積土：顆粒均勻，層厚而不具層理,第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類,1.1 土的形成

4、 1.2 土的三相組成 1.3 土的物理狀態(tài) 1.4 土的結(jié)構(gòu) 1.5 土的工程分類 1.6 土的壓實(shí)性,風(fēng)化作用 搬運(yùn)與沉積,土中氣體 氣相 次要作用,固體顆粒 固相 構(gòu)成土體骨架 起決定作用,土中水 液相 重要影響,土體的三相構(gòu)成,1.2 土的三相組成,固體顆粒 - 顆粒大小,粒組 按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類 界限粒徑,d (mm),礫石,砂粒,粉粒,粘粒,膠粒,60,2,0.075,0.005,0.002,0.25,0.5,5,20,粗,中,細(xì),粗,中,細(xì),0.075,粗粒,細(xì)粒,粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無粘性土。 細(xì)粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱

5、粘性土。,巨粒,60,1.2 土的三相組成 固體顆粒,固體顆粒 - 粒徑級配,粒徑級配：各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分 數(shù)來表示 分析方法： 篩分法：適用于粗粒土 孔徑大小不同的篩子 水分法：適用于細(xì)粒土 常采用比重計(jì)法 表述方法: 粒徑級配累積曲線,1.2 土的三相組成 固體顆粒,篩分法,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)量的烘干土樣過篩，稱出留在各篩上的土質(zhì)量，然后計(jì)算其占總土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù),比重計(jì)法,利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于某粒徑的土粒含量,1.2 土的三相組成 固體顆粒,固體顆粒 - 粒徑級配,孔徑 10 5.0 2.0 1.0 0.5

6、 0.25 0.1 (0.075),200g土,篩余 0 10 16 18 24 22 38 72,小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（）,粒徑(mm),P 100 95 87 78 66 55 36,土的粒徑級配累積曲線,水分法,篩分法,固體顆粒 級配曲線,d60,d50,d10,d30,特征粒徑:,斜率: 某粒徑范圍內(nèi)顆 粒的含量 陡-相應(yīng)粒組含量多 緩-相應(yīng)粒組含量少 平臺-相應(yīng)粒組缺乏,d50 : 平均粒徑 d60 : 控制粒徑 d10 : 有效粒徑 d30,1.2 土的三相組成 固體顆粒,1.2 土的三相組成 固體顆粒,土的粗細(xì)度：用d50 表示 土的不均勻程度：用不均勻系數(shù)： Cu = d

7、60 / d10 表示，Cu 5，稱為不均勻土，反之稱為均勻土 連續(xù)程度: 用曲率系數(shù) Cc = d302 / (d60 d10 ) 度量, Cc=13為連續(xù)級配, 3或1為不連續(xù)級配,固體顆粒 級配曲線,小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）,粒徑(mm),土的粒徑級配累積曲線,d60,d50,d10,d30,小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）,粒徑(mm),土的粒徑級 配累積曲線,d60,d10,d30,缺少小顆粒，Cc 缺少大顆粒，Cc,Cc=13, 級配連續(xù),曲率系數(shù)舉例,1.2 土的三相組成 固體顆粒,1.2 土的三相組成 固體顆粒,粒組含量用于土的分類定名； 不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：

8、 Cu 5為不均勻土； Cu 5為 均勻土 曲率系數(shù)Cc用于判定土的連續(xù)程度： Cc =13為級配連續(xù)土；Cc3 或 Cc3 或Cc1為 級配 不良的土,粒徑級配曲線和指標(biāo)的應(yīng)用,1.2 土的三相組成 固體顆粒,固體顆粒 - 礦物成分,固體成分,原生礦物 - 石英、長石、云母等 次生礦物,礦物質(zhì) 有機(jī)質(zhì),無定形氧化物膠體 可溶鹽 粘土礦物,具有和原生礦物很不相同的特性 對粘土性質(zhì)的影響很大,1.2 土的三相組成 固體顆粒,粘 土 礦 物,粘土礦物是一種復(fù)合的鋁-硅鹽晶體，顆粒呈片狀，是由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組疊而成，可分成高嶺石、伊利石和蒙特石三種類型。,硅片 鋁片,1.2 土的三相組成 固

9、體顆粒,粘 土 礦 物,粘土礦物是一種復(fù)合的鋁-硅鹽晶體，顆粒呈片狀，是由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組疊而成，可分成高嶺石、伊利石和蒙特石三種類型。,硅片 鋁片,晶層間通過氫鍵聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)力強(qiáng)，晶格不能自由活動，水難以進(jìn)入晶格間 能組疊很多晶層，多達(dá)百個(gè)以上，成為一個(gè)顆粒。顆粒長寬約0.3-3，厚約0.03-1。 主要特征：顆粒較粗，不容易吸水膨脹和失水收縮，或者說親水能力差。,1.2 土的三相組成 固體顆粒,粘 土 礦 物,依硅片和鋁片組疊形式的不同，可分成如下三種類型：,高嶺石 蒙特石 伊利石,晶層間是O2-對O2-的連結(jié)，聯(lián)結(jié)力很弱，水很容易進(jìn)入晶層之間。 每一顆粒能組疊的晶層數(shù)較少。顆粒大小

10、約為0.1-1 ，厚約0.001-0.01。 主要特征：顆粒細(xì)微，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮的特性，或者說親水能力強(qiáng)。,1.2 土的三相組成 固體顆粒,粘 土 礦 物,依硅片和鋁片組疊形式的不同，可分成如下三種類型：,高嶺石 蒙特石 伊利石,1.2 土的三相組成 固體顆粒,粘 土 礦 物,是云母在堿性介質(zhì)中風(fēng)化的產(chǎn)物。 與蒙特石相似，由兩層硅片夾一層鋁片所形成的三層結(jié)構(gòu)，但晶層之間有鉀離子連結(jié)。 主要特征：連結(jié)強(qiáng)度弱于高嶺石而高于蒙特石，其特征也介于兩者之間。,依硅片和鋁片組疊形式的不同，可分成如下三種類型：,高嶺石 蒙特石 伊利石,1.2 土的三相組成 固體顆粒,粘土礦物的帶電性質(zhì) 研究表

11、明，片狀粘土顆粒表面常帶有電荷，凈電荷通常為負(fù)電荷,- - - - - - - - - -,- - - - - - - - - - - -,+,+,+,+,粘土顆粒,水分子,陽離子,粘土礦物的帶電特性,玻璃筒,玻璃皿,水位 升高,粘土粒,粘土膏,+,-,粘土的電泳和電滲現(xiàn)象 (列依斯, 1809),顆粒形狀和比表面積,原生礦物：一般顆粒較粗，呈粒狀。有圓狀、渾圓狀、棱角狀等。 次生礦物：顆粒較細(xì)，多呈針狀、片狀、扁平狀。 比表面積：單位質(zhì)量土顆粒所擁有的總表面積。對于粘性土，其大小直接反映土顆粒與四周介質(zhì),特別是水,相互作用的強(qiáng)烈程度,是代表粘性土特征的一個(gè)很重要的指標(biāo)。高嶺石的比表面積為：1

12、0-20m2/g,伊利石：80-l00m2/g,蒙特石：800m2/g,粗顆粒的形狀,粘土顆粒的形狀,1.2 土的三相組成 固體顆粒,1.2 土的三相組成 土中水,土 中 水,結(jié)晶水 礦物內(nèi)部的水 結(jié)合水 吸附在土顆粒表面的水 自由水 電場引力作用范圍之外的水 土中冰 由自由水凍成，凍脹融沉 水蒸氣 存在孔隙空氣中,1.2 土的三相組成 土中水,- 強(qiáng)結(jié)合水： 排列致密，密度1g/cm3 冰點(diǎn)處于零下幾十度 完全不能移動，具有固體的特性 溫度略高于100C時(shí)可蒸發(fā) - 弱結(jié)合水： 受電場引力作用，為粘滯水膜 外力作用下可以移動 不因重力而流動，有粘滯性,粘土 顆粒,引力,d,水分子,陽離子,強(qiáng)

13、結(jié)合水,弱結(jié)合水,自由水,土中水 結(jié)合水,結(jié)合水：受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動的水,1.2 土的三相組成 土中水,毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承受表面張力和重力的作用 重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流動,土中水 自由水,自由水：不受顆粒電場引力作用的孔隙水,hc,毛細(xì)水,重力水,1.2 土的三相組成 土中水,生活在水面收縮膜頂面和底面的昆蟲,水蜘蛛,仰泳的 水蜘蛛,界面張力,1.2 土的三相組成 土中水,毛管中流體的界面效應(yīng),T,dk,w,空氣,固體, =濕潤角,水,a,T =界面張力,Dk=毛

14、管直徑,ua-uw,ua-uw =壓力差,1.2 土的三相組成 土中水,毛 細(xì) 管,hc,土中毛細(xì)水上升高度,T,2r,上升高度,r2hcw=2rTcos,毛細(xì)升高與孔徑成反比,粘土 粉土 砂土 礫石,1.2 土的三相組成 土中水,水,hc,2r,T,T,則毛細(xì)壓力：,2rTcos+ucr2 = 0,毛細(xì)管中的負(fù)靜水壓力,毛細(xì)水壓力,1.2 土的三相組成 土中水,土顆?？p隙處的彎液面,r,空氣 水 固體顆粒,彎液面,在非飽和土中，孔隙中含有水和氣，此時(shí)水多集中于顆粒間的縫隙處，稱毛細(xì)角邊水。 由于毛細(xì)張力的作用，會形成如圖所示的彎液面，使毛細(xì)角邊水產(chǎn)生負(fù)壓力，顆粒則受正壓力。 這是稍濕的砂土顆

15、粒間存在假凝聚力的原因,1.2 土的三相組成 土中水,氣相 - 土中氣,自由氣體：與大氣連通連通的氣體對土的性質(zhì)影響不大 封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體其體積與壓力有關(guān)。會增加土的彈性；阻塞滲流通道，降低滲透性 溶解在水中的氣體 吸附于土顆粒表面的氣體,1.2 土的三相組成 小結(jié),土體有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相,小 結(jié),固體顆粒 土中水 土中氣體,粒徑級配 礦物成分 顆粒形狀,結(jié)合水 ：強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水 自由水 ：重力水、毛細(xì)水,自由氣體 封閉氣體,第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類,1.1 土的形成 1.2 土的三相組成 1.3 土的物理狀態(tài) 1.4 土的結(jié)構(gòu) 1.5 土的工程分類 1

16、.6 土的壓實(shí)性,1.3 土的物理狀態(tài),土的物理狀態(tài),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,土中三相的相對含量不同，對土的工程性質(zhì)有重要的影響。表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(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(jià)土的工程性質(zhì)最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)。三相比例指標(biāo)共9個(gè)，其中重度、相對密度ds、含水量w為室內(nèi)直接測定指標(biāo)，其他指標(biāo)為計(jì)算指標(biāo)。,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),物理性質(zhì)指標(biāo),土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系,密實(shí)程度 干濕程度 ,特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多 要點(diǎn)： 名稱、概念

17、或定義、符號、表達(dá)式、 單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別 基本方法:,定義,三相草圖法,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),三 相 草 圖,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),三 相 草 圖,三個(gè)獨(dú)立變量， 干土或飽和土二個(gè)獨(dú)立變量,其它指標(biāo)： 三相草圖法計(jì)算,實(shí)驗(yàn)室 測定,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),基本物理性質(zhì)試驗(yàn),為了確定三相草圖諸量中的三個(gè)量，通常進(jìn)行三個(gè)基本的物理性質(zhì)試驗(yàn)： 土的密度試驗(yàn) 土粒比重試驗(yàn) 土的含水量試驗(yàn),1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),定義：土單位體積的質(zhì)量 表達(dá)式： 單 位: kg/m3 或 g/cm3 一般范圍: 1.602.20 g/cm3,土的密

18、度,基本試驗(yàn)指標(biāo)-土的密度,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),定義：土粒的密度與4C時(shí)純蒸餾水密度的比值 表達(dá)式： 單 位: 無量綱 一般范圍：粘性土 2.702.75， 砂土 2.65,土粒比重Gs,基本試驗(yàn)指標(biāo)-土粒比重,=1.0 g/cm3,土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),基本試驗(yàn)指標(biāo) - 含水量,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,土的含水量W,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),可表示同一種土的松密，二者之間存在關(guān)系：,表示土中孔隙含量的指標(biāo)

19、,砂類土：28-35% 粘性土：30-50%，有的可達(dá)60-70%,孔隙比e：土中孔隙體積與固體顆粒體積之比, 為無量綱,孔隙率(孔隙度)n：土中孔隙體積與總體積之比, 用百分?jǐn)?shù)表示,可用三相草圖推出,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),表示土中含水程度的指標(biāo),對干土：Sr=0 對飽和土：Sr=1,含水量：,飽和度：土中水的體積與孔隙體積的比值,飽和度表示孔隙中充滿水的程度：,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),表示土體密度和容重的指標(biāo),干密度：土被烘干時(shí)的密度， 干容重：,天然密度 天然容重,飽和密度：土被飽和時(shí)的密度， 飽和容重：,浮容重：,靜水下的有效容重,浮密度,各種密度容重間的大小關(guān)

20、系,天然密度 干密度 飽和密度,天然容重 干容重 飽和容重 浮容重,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),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(yàn)測定的，可以根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo),推導(dǎo)：,換算關(guān)系式：,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系：,教科書,學(xué)習(xí)要點(diǎn)：,小 結(jié),從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系 不鼓勵死記硬背 必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo),五、例題分析,【例】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、密度、重度 、干重

21、度d 、孔隙比e、飽和重度sat和有效重度,【解答】,1.3 土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo),小 結(jié),土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系,定義,三相草圖法,特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多 要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號、表達(dá)式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別,土的物理狀態(tài)指標(biāo),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,1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),粗粒土的密實(shí)狀態(tài),密實(shí)度：通常指單位體積中固體顆粒含量的多少,簡單方便，但只能用于同一種土，不能反映級配的影響,物理性質(zhì)指標(biāo)：孔隙比e（孔隙率n） 干

22、容重d,相對密度：,emax與emin ：最大與最小孔隙比,1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),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,理論上的最大與最小孔隙比在室內(nèi)的測定有時(shí)很困難,粗粒土的最大與最小孔隙比,1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),相對密度,粗粒土的相對密度,相對密度指標(biāo)主要用于人工填土，對天然砂土層采用原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法測定,三、例題分析,【例】某砂土試樣V=1

23、000cm3,試驗(yàn)測定土粒相對密度Gs=2.7,含水量=9.43%,天然密度=1.66/cm3。已知砂樣最密實(shí)狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量ms1=1.62kg,最疏松狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量ms2=1.45kg。求此砂土的相對密度Dr,并判斷砂土所處的密實(shí)狀態(tài),【解答】,砂土在天然狀態(tài)下的孔隙比,砂土最小孔隙比,砂土最大孔隙比,相對密實(shí)度,（1/3,2/3,中密狀態(tài),1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),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,粘性土的稠度狀態(tài),1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),塑限w

24、p,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,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),液塑限聯(lián)合測定儀,下沉深度為17mm所對應(yīng)的含水量為液限;下沉深度為2mm處所對應(yīng)的含水量為塑限,1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),液性指數(shù)：,IL0 堅(jiān)硬(半固態(tài)) 01流塑,土的稠度狀態(tài)液性指數(shù),不同的粘土，wp、wl 大小不同。對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同,液性指數(shù)是表征土的含水量與分界含水量之間相對關(guān)系的指標(biāo)。對重塑土較為合適。,1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),塑性指數(shù),問題：反映的是全部土顆粒吸附結(jié)和合的

25、能力，不能充分反映粘土礦物表面活性的高低,活性指數(shù)：,粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比,A 1.25活性粘土,定義：,大體上表示土的弱結(jié)合水含量,反映吸附結(jié)合水的能力，即粘性大小 大致反映粘土顆粒含量 常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù),1.3 土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標(biāo),粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo): 相對密度Dr,細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo): 液性指數(shù)IL,定義 判別標(biāo)準(zhǔn),界限含水量 wP、wL 土中水形態(tài) 塑性指數(shù) Ip 吸附結(jié)合水的能力,定義 判別標(biāo)準(zhǔn),小 結(jié),第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類,1.1 土的形成 1.2 土的三相組成 1.3 土的物理狀態(tài) 1.4 土的結(jié)構(gòu) 1.5 土的工程

26、分類 1.6 土的壓實(shí)性,1.4 土的結(jié)構(gòu),土 的 結(jié) 構(gòu),土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié),土粒間的作用力 粗粒土的結(jié)構(gòu) 細(xì)粒土的結(jié)構(gòu) 粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo),1.4 土的結(jié)構(gòu),粗粒土的結(jié)構(gòu),粒間作用力：重力起決定性的作用。在非飽和土中，還受到毛細(xì)力的作用 排列形式：點(diǎn)與點(diǎn) 點(diǎn)與面,細(xì)土顆粒間的作用力,范德華力：接觸點(diǎn)處的分子引力，作用范圍為幾個(gè)分子的距離，是細(xì)粒土粘結(jié)在一起的主因 庫侖力：顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離衰減的速度比范德華力慢 膠結(jié)力：土粒間通過膠體連結(jié)在一起，作用力是化合鍵，具有較高的強(qiáng)度 毛細(xì)力：土中毛細(xì)作用形成的力,土中細(xì)顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的作用，其他

27、粒間力起主導(dǎo)作用：,1.4 土的結(jié)構(gòu),1.4 土的結(jié)構(gòu),細(xì)粒土的結(jié)構(gòu),形成環(huán)境 粒間作用力 排列形式,淡水中沉積 表面力、膠結(jié)力 （粒間斥力占優(yōu)勢) 面與面,天然通常不是單一結(jié)構(gòu)，可能是呈多種類型的綜合結(jié)構(gòu)。往往先形成團(tuán)粒,海水中沉積 表面力、膠結(jié)力 （斥力減小引力增加) 邊、角與面 邊、角與邊,示意圖,1.4 土的結(jié)構(gòu),反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo),靈敏度 觸變性,含水量不變，密度不變，因重塑而強(qiáng)度降低，又因靜置而逐漸強(qiáng)化，強(qiáng)度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性。,1.4 土的結(jié)構(gòu),反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo),土的觸變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的宏觀表現(xiàn)。 目前尚沒有合理的描述土觸

28、變性的方法和指標(biāo)。,靈敏度 觸變性,1.4 土的結(jié)構(gòu),土顆粒或粒團(tuán)的 空間排列和相互聯(lián)結(jié),小 結(jié),第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類,1.1 土的形成 1.2 土的三相組成 1.3 土的物理狀態(tài) 1.4 土的結(jié)構(gòu) 1.5 土的工程分類 1.6 土的壓實(shí)性,1.5 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,土的工程分類,目的： 便于調(diào)查研究； 便于分析評價(jià)； 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) 要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性， 綱目分明，簡單易記，便于運(yùn)用,1.5 土的工程分類,巖石 碎石土 砂土 粉土 粘性土

29、 人工填土,土,建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002,1.5 土的工程分類,土的名稱 粒組含量,粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)量25 - 50%,礫砂 粗砂 中砂 細(xì)砂 粉砂,粒徑大于0.5mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,粒徑大于0.25mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量85%,粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002,巖石 碎石土 砂土 粉土 粘性土 人工填土,砂土,1.5 土的工程分類,巖石 碎石土 砂土 粉土 粘性土 人工填土,土,粉土 粘性土,粘性土：塑性指數(shù)Ip10的土,粉質(zhì)粘土：1017的土,非活性粘土：

30、 A 1.25,粉土：粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)Ip10的土,建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002,c.細(xì)粒土按塑性圖可進(jìn)一步分類,土中粒徑小于0.075mm的細(xì)粒含量多于或等于50%，且粗粒含量少于25%的土屬于細(xì)粒土。,圖中液限為17mm液限,細(xì)粒土按塑性圖進(jìn)行細(xì)分,三、例題分析,【例】下圖為某三種土A、B、C的顆粒級配曲線,試按地基規(guī)范分類法確定三種土的名稱,【解答】,A土:從A土級配曲線查得,粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量的67%、粒徑小于0.075mm占總土質(zhì)量的21%,滿足粒徑大于2mm的不超過50%,粒徑大于0.075mm的超過50%的要求,該土

31、屬于砂土； 又由于粒徑大于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)命名為礫土,B土:粒徑大于2mm的沒有,粒徑大于0.075mm占總土質(zhì)量的52%,屬于砂土。按砂土分類表分類,此土應(yīng)命名為粉砂,C土:粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的67%,粒徑大于20mm的占總土質(zhì)量的13%,按碎石土分類表可得,該土應(yīng)命名為圓礫或角礫,第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類,1.1 土的形成 1.2 土的三相組成 1.3 土的物理狀態(tài) 1.4 土的結(jié)構(gòu) 1.5 土的工程分類 1.6 土的壓實(shí)性,室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn) 細(xì)粒土的壓實(shí)性 粗粒土的壓實(shí)性,1.6 土的壓實(shí)性,土的壓實(shí)：指通過夯

32、打、振動、碾壓等，使土體變得密實(shí)、以提高土的強(qiáng)度、減小土的壓縮性和滲透性 壓實(shí)性：指土在一定壓實(shí)能量作用下密度增長的特性 研究擊實(shí)性的目的：以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度 擊實(shí)方法： 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn) 現(xiàn)場試驗(yàn): 夯打、振動、碾壓,土的壓實(shí)性,1.6 土的壓實(shí)性,室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)備：擊實(shí)筒V=1000cm3；擊實(shí)錘w=25牛頓 試驗(yàn)條件：土樣分層n=3層；落高d=30cm； 擊數(shù)N=27/層 擊實(shí)能量,試驗(yàn)方法：對w=cosnst的土，分三層壓實(shí)； 測定擊實(shí)后的w、，算定d 注意：僅適用于細(xì)粒土； 對粗粒土，可用較大尺寸的擊實(shí)儀,土,0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%)

33、,飽和曲線,dmax,wop,細(xì)粒土的壓實(shí)性-擊實(shí)曲線,具有峰值 最大干密度dmax 最優(yōu)含水量Wop,位于飽和曲線之下,粘性土透水性小，擊實(shí)過程中含水量幾乎不變，要想擊實(shí)到飽和狀態(tài)是不可能的。,1.6 土的壓實(shí)性,1.6 土的壓實(shí)性,含水量Wop：顆粒表面水膜很薄，相對移動困難 含水量=Wop：水膜潤滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封閉 氣泡，易排出 含水量Wop：水膜潤滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出; 水的相對含量增加,壓實(shí)機(jī)理 顆粒破碎（細(xì)粒土較少） 粒間聯(lián)結(jié)力被破壞，顆粒 間孔隙被壓縮 土粒定向排列,壓實(shí)與含水量,細(xì)粒土的壓實(shí)性-壓實(shí)機(jī)理,1.6 土的壓實(shí)性,細(xì)粒土的壓實(shí)性-壓實(shí)功能,對于同一種土,最優(yōu)含水量和最大干密度并不恒定,而隨壓密功能變化，壓實(shí)功能愈大,最優(yōu)含水量愈小，相應(yīng)的最大干密度愈高 超過最優(yōu)含水量后，壓實(shí)功能的影響隨含水量的增加逐漸減小。擊實(shí)曲線均靠近于飽和曲線,1.6 土的壓實(shí)性,細(xì)粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),填土施工時(shí)應(yīng)