山東建筑大學(xué)土力學(xué)第2章土的物理性質(zhì)與分類X.ppt

土力學(xué) 地基與基礎(chǔ)教研室 土的物理性質(zhì)及分類 第2章 本章內(nèi)容 2 1概述2 2土的三相比例指標(biāo)2 3粘性土的物理特征2 4無粘性土的密實(shí)度2 5粉土的密實(shí)度和濕度2 6土的脹縮性 濕陷性和凍脹性2 7土的分類 2 1概述 土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度 土的物理性質(zhì)指標(biāo) 松密程度 干濕程度 輕重程度 力學(xué)特性 影響 表示 2 1概述 土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系 松密程度干濕程度輕重程度 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 定義 基本方法 三相草圖法 2 2土的三相比例指標(biāo) 2 2 1土的三相比例關(guān)系圖 2 2土的三相比例指標(biāo) 已知關(guān)系五個(gè) 共有九個(gè)參數(shù) VVvVsVaVw msmwmam 剩下三個(gè)獨(dú)立變量 物性指標(biāo)是比例關(guān)系 可假設(shè)任一參數(shù)為1 如Vs 對于飽和土 Va 0剩下兩個(gè)獨(dú)立變量 實(shí)驗(yàn)室測定 其它指標(biāo) 2 2土的三相比例指標(biāo) 2 2 2指標(biāo)的定義 1 室內(nèi)測定的三個(gè)基本物理性質(zhì)指標(biāo) 土的密度 土粒相對密度 土粒比重 土的含水量 土粒相對密度 定義 土粒的密度與4 C時(shí)純蒸餾水的密度的比值 表達(dá)式 單位 無量綱 土粒比重一般范圍 粘性土2 70 2 75砂土2 65 比重瓶法測定 2 2土的三相比例指標(biāo) 土的含水量 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 注意 其實(shí)是含水比 可達(dá)到或超過100 烘干法測定 土的密度 定義 單位體積土的質(zhì)量 表達(dá)式 單位 kg m3或g cm3 一般范圍 1 60 2 20g cm3 相關(guān)指標(biāo) 土的重度 g 工程上更常用 用于計(jì)算土的自重應(yīng)力 環(huán)刀法測定 2 2土的三相比例指標(biāo) 2 特殊條件下土的密度 干密度 定義 土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量 表達(dá)式 相關(guān)指標(biāo) 土的干重度 飽和密度 定義 土孔隙中充滿水時(shí)的單位體積質(zhì)量 表達(dá)式 相關(guān)指標(biāo) 土的飽和重度 2 2土的三相比例指標(biāo) 浮密重或有效密度 定義 在地下水位以下 單位土體積中土粒的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差 表達(dá)式 相關(guān)指標(biāo) 土的浮重度 3 描述土的孔隙體積相對含量的指標(biāo) 孔隙比 定義 土的孔隙比是土中孔隙體積與土粒體積之比 表達(dá)式 2 2土的三相比例指標(biāo) 孔隙率 定義 土的孔隙率是土中孔隙所占體積與總體積之比 以百分?jǐn)?shù)計(jì) 表達(dá)式 飽和度 定義 土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比 以百分?jǐn)?shù)計(jì) 表達(dá)式 飽和度表示孔隙中充滿水的程度 Sr 0 干土Sr 1 飽和土 2 2土的三相比例指標(biāo) 2 2 3指標(biāo)的換算 設(shè) 推導(dǎo) 2 2土的三相比例指標(biāo) 要點(diǎn) 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) 2 2土的三相比例指標(biāo) 土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系 松密程度干濕程度輕重程度 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 定義 基本方法 三相草圖法 室內(nèi)測定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度 土粒的比重 土的含水量 三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念 其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)表示土的密度和容重的指標(biāo) 三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系 三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標(biāo)的簡單而有效的方法 小結(jié) 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程度 土的物理性質(zhì)指標(biāo) 三相間的比例關(guān)系 力學(xué)特性 影響 表示 無粘性土砂類土碎石土 2 3粘性土的物理特征 2 3 1粘性土的可塑性及界限含水量 粘性土的稠度反映土中水的形態(tài) 強(qiáng)結(jié)合水膜最大 出現(xiàn)自由水 w 搓條法 錐式液限儀 2 3粘性土的物理特征 2 3 2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo) 相對稠度 即使含水量相同 稠度可能不同 液性指數(shù) 吸附弱結(jié)合水的能力 大致反映粘土顆粒含量 粘性大小 塑性指數(shù) 常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù) 2 3粘性土的物理特征 問題 僅適用于重塑土 定義 IL1 堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài) 0 00 0 250 25 0 750 75 1 00 硬塑可塑軟塑 wp w wL 天然稠度 定義 指原狀土測定的液限和天然含水量的差值與塑性指數(shù)之比 可以用來劃分路基的干濕狀態(tài) 2 3粘性土的物理特征 2 3 3粘性土的結(jié)構(gòu)性和觸變性 m 粒徑小于0 002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比 活動度 靈敏度 原狀土 結(jié)構(gòu)性 相同含水量密度 組成 粉碎重塑 重塑土 強(qiáng)度降低 低靈敏 14 靈敏度愈高 其結(jié)構(gòu)性愈強(qiáng) 受擾動后土的強(qiáng)度降低就愈多 2 3粘性土的物理特征 觸變性 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) 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 目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標(biāo) 2 4無粘性土的密實(shí)度 2 4 1砂土的相對密實(shí)度 密實(shí)度 如何衡量 單位體積中固體顆粒含量的多少或孔隙含量的多少 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 對策 相對密實(shí)度 干容重 d或孔隙比e或孔隙率n emin 0 35 emin 0 20 2 4無粘性土的密實(shí)度 emax 最大孔隙比 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 emin 最小孔隙比 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 注意 室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難 相對密度 Dr 1 最密狀態(tài)Dr 0 最松狀態(tài)Dr 1 3 松散狀態(tài)1 32 3 密實(shí)狀態(tài) 2 4無粘性土的密實(shí)度 2 4 2無粘性土密實(shí)度劃分的其他的方法1 砂土按天然孔隙比劃分 2 砂土按標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)劃分 3 碎石土按重型動力觸探擊數(shù)劃分 4 碎石土的野外鑒別 2 5粉土的密實(shí)度和濕度 2 5 1粉土的概念 介于砂土和粘性土之間的土類 砂粒 2 0 075 粉粒 0 075 0 005 粘粒 小于0 005 歷史上粗粒組下限 0 005實(shí)驗(yàn)繁瑣0 1未含細(xì)粒組砂土粗粒組下限 0 075現(xiàn)行規(guī)范 粉土為粒徑 0 075mm的顆粒含量不超過全重的50 塑性指數(shù)的土 2 5 2粉土的密實(shí)度和濕度密實(shí)度 根據(jù)孔隙比劃分為 密實(shí) 中密 稍密 濕度 根據(jù)含水量劃分稍濕 濕 很濕 2 6 1土的脹縮性指吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性 膨脹土的特點(diǎn) 2 6土的脹縮性 濕陷性和凍脹性 自由膨脹率 規(guī)范的規(guī)定 膨脹土的自由膨脹率 2 6 2土的濕陷性 定義 濕陷的內(nèi)外在原因 濕陷性黃土的濕陷系數(shù) 規(guī)范的規(guī)定 2 6 3土的凍脹性 凍脹性的定義 2 6土的脹縮性 濕陷性和凍脹性 級 不凍 級 弱凍脹 級 凍脹 級 強(qiáng)凍脹 級 特強(qiáng)凍脹 凍脹分類 平均凍脹率 2 7土的分類標(biāo)準(zhǔn) 2 7 1分類原則 簡明 工程特性差異 建筑工程系統(tǒng) 側(cè)重于把土作為建筑地基和環(huán)境 原狀土 工程材料系統(tǒng) 側(cè)重于把土作為建筑材料 擾動土 1 巨粒土和粗粒土的分類標(biāo)準(zhǔn)2 細(xì)粒土的分類標(biāo)準(zhǔn) 2 7 2建筑地基土的分類 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50007 2002分類法 1 按沉積年代和地質(zhì)沉積劃分2 按顆粒級配 粒度成分 和塑性指標(biāo)劃分 碎石土 土的名稱顆粒形狀粒組含量 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 2 7土的分類標(biāo)準(zhǔn) 砂土 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 2 7土的分類標(biāo)準(zhǔn) 2 7土的分類標(biāo)準(zhǔn) 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)Ip 10的土 塑性指數(shù)Ip 10的土 粘性土 10 Ip 17的土 Ip 17的土 粘土 粉質(zhì)粘土