土力學(xué)緒論總結(jié)課件

1、土力學(xué)土力學(xué) 地基基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)Soil Mechanics and Foundation巖土與地下工程教研室?guī)r土與地下工程教研室 2u土，地之生萬物者也。土，地之生萬物者也。二二象地之象地之上，地之中；上，地之中；| |物出形也。物出形也。 說文解字說文解字u印第安人的神話：神用泥土造人印第安人的神話：神用泥土造人u中國傳統(tǒng)文化中的五行：金木水火土中國傳統(tǒng)文化中的五行：金木水火土緒緒 論論 Introduction1 1 土土礦物或巖石碎屑構(gòu)成的松軟集合體礦物或巖石碎屑構(gòu)成的松軟集合體 一一 基本概念基本概念3土的形成過程土的形成過程土土由礦物和巖石碎屑構(gòu)成的松軟的集合體由礦物和巖石碎屑構(gòu)成的

2、松軟的集合體形成過程形成過程形成條件形成條件物理力學(xué)物理力學(xué)性質(zhì)性質(zhì)影響 緒 論搬運(yùn)、沉積搬運(yùn)、沉積 風(fēng)化風(fēng)化土土地球巖石巖石地球4生物風(fēng)化生物風(fēng)化物理風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化量變量變無粘性土無粘性土原生礦物原生礦物質(zhì)變質(zhì)變粘性土粘性土次生礦物次生礦物動植物的活動動植物的活動風(fēng)化有有 機(jī)機(jī) 質(zhì)質(zhì)巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運(yùn)動或在運(yùn)動過程中因碰撞和摩擦而破碎過程中因碰撞和摩擦而破碎母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的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，形成作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形

3、成新的礦物新的礦物 緒 論5搬運(yùn)與沉積殘積土殘積土無搬運(yùn)運(yùn)積土運(yùn)積土有搬運(yùn)土土質(zhì)質(zhì)較較好好殘積土殘積土強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化弱風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化微風(fēng)化母巖體母巖體顆粒表面粗糙多棱角粗細(xì)不均無層理母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細(xì)小顆粒后，未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地的堆積物風(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 緒 論6運(yùn)積土運(yùn)積土有搬運(yùn)風(fēng)：風(fēng)：風(fēng)積土風(fēng)積土重力重力: : 坡積土坡積土 流水流水: :洪積土洪積土沖積土沖積土湖泊沼澤沉積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物海相沉積物土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分

4、選性明顯，土層交迭含有機(jī)物淤泥，土性差含有機(jī)物淤泥，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理 緒 論7土力學(xué)土力學(xué)連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基力學(xué)的基本知識本知識描述碎散體描述碎散體特性的理論特性的理論土的變形、強(qiáng)度和滲透特性以及與此有關(guān)的工程問題一般土力學(xué)；一般土力學(xué)；計(jì)算土力學(xué)；計(jì)算土力學(xué)；理論土力學(xué)；理論土力學(xué)；土塑性力學(xué)；土塑性力學(xué)；損傷土力學(xué)；損傷土力學(xué)；凍土力學(xué)；凍土力學(xué)；土動力學(xué)土動力學(xué)2 2 土力學(xué)土力學(xué)力學(xué)的一個分支，本課程的理論基礎(chǔ)力學(xué)的一個分支，本課程的理論基礎(chǔ)專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課 利用力學(xué)的一般原理，研究土的基本

5、物理力學(xué)性質(zhì)和土體在荷載、水、利用力學(xué)的一般原理，研究土的基本物理力學(xué)性質(zhì)和土體在荷載、水、溫度作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度、穩(wěn)定以及滲透等規(guī)律的力學(xué)特性溫度作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度、穩(wěn)定以及滲透等規(guī)律的力學(xué)特性8學(xué)科學(xué)科研究對象研究對象理論力學(xué)理論力學(xué) 質(zhì)點(diǎn)或剛體質(zhì)點(diǎn)或剛體材料力學(xué)材料力學(xué) 單個彈性桿件（桿、軸、梁）單個彈性桿件（桿、軸、梁）連續(xù)固體連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué) 若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)彈性力學(xué)彈性力學(xué) 彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水水 力力 學(xué)學(xué) 不可壓縮的連續(xù)流體（水）不可壓縮的連續(xù)流體（水）連續(xù)流體連續(xù)流體天然的三相碎散堆積物天然的三

6、相碎散堆積物碎散材料碎散材料與其它力學(xué)的對比學(xué)科特點(diǎn)實(shí)踐性極強(qiáng)研究方法注重測試與經(jīng)驗(yàn)，與相關(guān)學(xué)科滲透9土力學(xué)發(fā)展的歷史土力學(xué)土力學(xué)成為一門獨(dú)立成為一門獨(dú)立學(xué)科的重要標(biāo)志學(xué)科的重要標(biāo)志Terzaghi是土力學(xué)的是土力學(xué)的奠基人奠基人1776 Coulomb 強(qiáng)度定律，土壓力理論強(qiáng)度定律，土壓力理論1856 Darcy 定律定律1857 Rankine 新的土壓力理論新的土壓力理論1925 Terzaghi 有效應(yīng)力原理及滲透固結(jié)理論有效應(yīng)力原理及滲透固結(jié)理論1936 第一屆國際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會議第一屆國際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會議1949 中國土力學(xué)研究的興起中國土力學(xué)研究的興起1962 我國召開第

7、一屆全國土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議我國召開第一屆全國土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議我國頒布了較為系統(tǒng)的地基基礎(chǔ)方面的規(guī)范，指導(dǎo)了工程實(shí)踐我國頒布了較為系統(tǒng)的地基基礎(chǔ)方面的規(guī)范，指導(dǎo)了工程實(shí)踐3 3 地基地基 基礎(chǔ)基礎(chǔ)專業(yè)課專業(yè)課 地基：受上部結(jié)構(gòu)荷載影響的一部分土層地基：受上部結(jié)構(gòu)荷載影響的一部分土層基礎(chǔ)：建筑物（構(gòu)筑物）向下傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：建筑物（構(gòu)筑物）向下傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)和施工服務(wù)為基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)和施工服務(wù)基礎(chǔ)工程造價(jià)高；基礎(chǔ)工程造價(jià)高；基礎(chǔ)工程施工周期長；基礎(chǔ)工程施工周期長；基礎(chǔ)工程屬隱蔽工程；基礎(chǔ)工程屬隱蔽工程；基礎(chǔ)工程事故危害性大基礎(chǔ)工程事故危害性大四四 本課程的重要性本

8、課程的重要性121、加拿大特朗斯康谷倉事故：事故：19131913年年9 9月裝谷物，月裝谷物，1010月月1717日裝了日裝了3182231822谷物時(shí)：谷物時(shí)：1 1小時(shí)豎向沉降達(dá)小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm30.5cm2424小時(shí)傾斜小時(shí)傾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 東端上抬東端上抬1.52m1.52m上部鋼混筒倉完好無損上部鋼混筒倉完好無損概況：長概況：長59.4m59.4m，寬，寬23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565個圓筒倉。個圓筒倉。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 1911

9、1911年動工，年動工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。13加拿大特朗斯康谷倉 處理：處理：事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388388個個50t50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其高程比原來降低了米。高程比原來降低了米。 原因：原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此谷倉。載力應(yīng)用到此谷倉。19521952年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地年

10、經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)的基底壓力。因此，的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強(qiáng)度谷倉地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動破壞而滑動。2653失事后1913.10.181952.10.5 試驗(yàn)孔填土褐色粉質(zhì)粘土灰色粉質(zhì)粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 試驗(yàn)孔142、香港寶城滑坡 15Early 1972 滑坡前滑坡前July 1972 滑坡后滑坡后162、香港寶城滑坡 19721972年年7 7月某日清晨，香港寶城路附月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高

11、層滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅住宅-寶城大廈，頃刻間寶城大廈寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。角約五層住宅。死亡死亡7 7人。人。原因：原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，使得大降低，使得土體滑動力超過土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動。土體滑動力超過土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動。173、阪神大地震中地基液化神戶碼頭：神戶碼頭：地震引起大面積砂地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向變形和很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑沉降

12、，大量的建筑物倒塌或遭到嚴(yán)重物倒塌或遭到嚴(yán)重?fù)p傷損傷 液化：松砂地基在振動荷載作液化：松砂地基在振動荷載作用下用下喪失強(qiáng)度變成流動狀態(tài)喪失強(qiáng)度變成流動狀態(tài)的的一種現(xiàn)象一種現(xiàn)象18阪神大地震中地基液化神戶碼頭：神戶碼頭：岸墻因砂土地基液化失穩(wěn)岸墻因砂土地基液化失穩(wěn)滑入海中滑入海中194、比薩斜塔目前：目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m1.80m， 塔頂離中心線已達(dá)塔頂離中心線已達(dá)5.27m5.27m，傾斜，傾斜5.55.513601360：再復(fù)工，至再復(fù)工，至13701370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8層，高度為層，高度為55m55m12721272：復(fù)工

13、，經(jīng)復(fù)工，經(jīng)6 6年，至年，至7 7層，高層，高48m48m，再，再停工停工11781178：至至4 4層中，高約層中，高約29m29m，因傾斜停工，因傾斜停工11731173：動工動工原因：原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，層，模量較低，變形較大變形較大。1590:1590: 伽利伽利略在此塔做略在此塔做落體實(shí)驗(yàn)落體實(shí)驗(yàn) 20比薩斜塔1838-18391838-1839：挖環(huán)形基坑卸載挖環(huán)形基坑卸載1933-19351933-1935：基坑防水處理基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固19901990年年1 1月月: : 封閉封閉19

14、921992年年7 7月：月：加固塔身，用壓重加固塔身，用壓重 法和取土法進(jìn)行地法和取土法進(jìn)行地 基處理基處理目目 前前: : 已向游人開放。已向游人開放。 處理措施215、虎丘塔問題：問題：塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔 頂離中心線已達(dá)頂離中心線已達(dá)2.31m2.31m，底層，底層 塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險(xiǎn)塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險(xiǎn) 建筑物而封閉。建筑物而封閉。概況：概況：位于蘇州市虎丘公園山頂，落成位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元于宋太祖建隆二年（公元961961年）。全年）。全塔塔7 7層，高層，高47.5m47.5m，塔的平面呈八角形。，塔的平

15、面呈八角形。原因：原因：坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上，坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上， 產(chǎn)生產(chǎn)生不均勻沉降不均勻沉降。處理：處理：在塔四周建造一圈樁排式地下在塔四周建造一圈樁排式地下 連續(xù)墻并對塔周圍與塔基進(jìn)行連續(xù)墻并對塔周圍與塔基進(jìn)行 鉆孔注漿和打設(shè)樹根樁、加固鉆孔注漿和打設(shè)樹根樁、加固 塔身，效果良好。塔身，效果良好。2219861986年：年：開工開工19901990年：年：人工島完成人工島完成19941994年：年：機(jī)場運(yùn)營機(jī)場運(yùn)營面積：面積：4370m4370m1250m1250m填筑量：填筑量6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測沉降：設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測沉

16、降：5.7-7.5 m5.7-7.5 m目前實(shí)際沉降：目前實(shí)際沉降：已達(dá)十米以上。已達(dá)十米以上。問題：沉降大且有不均勻沉降6、關(guān)西國際機(jī)場 世界最大人工島7、九江大堤決口潰口原因：潰口原因：堤基管涌堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險(xiǎn)情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進(jìn)水口又過20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個洞，5 m寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約62m的潰口。 長江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過程示意圖長江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過程示意圖砂砂環(huán)環(huán)管管涌涌口口粘性土粘性土砂性土砂性土滲水滲水雜填土雜填土管涌：管涌：在滲流作用下，無粘性土體中的細(xì)小顆粒，在滲流作用下，無粘

17、性土體中的細(xì)小顆粒，通過土的孔隙，發(fā)生移動或被水流帶出的現(xiàn)象。通過土的孔隙，發(fā)生移動或被水流帶出的現(xiàn)象。 堤基管涌管涌砂環(huán)砂性土堤基管涌破壞示意圖砂性土堤基管涌破壞示意圖管涌破壞當(dāng)管涌發(fā)生時(shí)，當(dāng)管涌發(fā)生時(shí)，滲流將導(dǎo)致向源滲流將導(dǎo)致向源侵蝕，使堤防基侵蝕，使堤防基礎(chǔ)下部出現(xiàn)滲流礎(chǔ)下部出現(xiàn)滲流通道通道當(dāng)水頭差足夠大時(shí)，當(dāng)水頭差足夠大時(shí)，侵蝕將加速并掏挖侵蝕將加速并掏挖堤防基礎(chǔ)。形成通堤防基礎(chǔ)。形成通道后極易引起潰決道后極易引起潰決26土的形成滲透特性滲透特性變形特性變形特性強(qiáng)度特性強(qiáng)度特性土的三相組成土的物理狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)土的工程分類決定影響便于研究和應(yīng)用第一章 土的物性與分類27本章目的本章目的:

18、 : 對土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述 本章特點(diǎn)本章特點(diǎn): : 看起來零散學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn): : 各節(jié)間聯(lián)系 各節(jié)內(nèi)層次第一章 土的物性與分類281.1 1.1 土的三相組成土的三相組成氣相固相液相+構(gòu)成土骨架，起決定作用構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體次要作用次要作用1 土的物性與分類29一. 固體顆粒物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級配粒徑級配1.11.1土的三相組成土的三相組成礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀 1 土的物性與分類30 粒徑級配一. 固體顆粒顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例狹義的粒徑級配影響土性的主因1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類31顆粒大小粒組 按粒

19、徑大小進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類按粒徑大小進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑一. 固體顆粒1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類d(mm)d(mm)礫礫砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒膠粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗 中 細(xì) 粗 中 細(xì)0.075粗粒粗粒細(xì)粒細(xì)粒32粒徑級配確定方法確定方法 篩分法：篩分法：適用于粗粒土適用于粗粒土 (0.075 mm) 水分法：水分法：適用于細(xì)粒土適用于細(xì)粒土 (0.075 mm)各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示表述方法表述方法 粒徑級配累積曲線粒徑級配累積曲線一. 固體

20、顆粒1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類33105.02.01.075200g101618242244661009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)P%958778665533土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)P(%)2613.510一. 固體顆粒1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類341009080706050

21、403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲土的粒徑級配累積曲線線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒徑特征粒徑: : d50 : 平均平均粒徑粒徑d60 : 控制控制粒徑粒徑d10 : 有效有效粒徑粒徑d30 不均勻程度不均勻程度：Cu = d60 / d10 連續(xù)程度連續(xù)程度: : Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù) 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu 5,級配不均勻粗細(xì)程度粗細(xì)程

22、度： 用用d50 表示 一. 固體顆粒1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類351009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲土的粒徑級配累積曲線線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量 陡陡相應(yīng)粒組質(zhì)量集中相應(yīng)粒組質(zhì)量集中 緩緩-相應(yīng)粒組含量少相應(yīng)粒組含量少 平臺平臺-相

23、應(yīng)粒組缺乏相應(yīng)粒組缺乏連續(xù)程度連續(xù)程度: : Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù)較大顆粒集中較大顆粒集中Cc 增大增大較大顆粒缺少較大顆粒缺少Cc減小減小Cc = 1 3, 級配連續(xù)性好級配連續(xù)性好一. 固體顆粒1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類36粒徑級配粒徑級配累積曲線及指標(biāo)的用途粒徑級配累積曲線及指標(biāo)的用途：1）粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名；2）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土不均勻土； Cu 3 或 Cc 1,級配不連續(xù)土級配不連續(xù)土4）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)

24、Cu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc用于判定土的級配優(yōu)劣：用于判定土的級配優(yōu)劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級配良好的土級配良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc 1 1g/cmg/cm3 3 冰點(diǎn)處于零下幾十度冰點(diǎn)處于零下幾十度 具有固體的特性具有固體的特性 沸點(diǎn)沸點(diǎn)680680C C強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引 力作用范圍之內(nèi)力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力而移動，有粘滯性不因重力而移動，有粘滯性弱結(jié)合水弱結(jié)合水二. 土中水1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類40自由水自由水重力水重力水

25、毛細(xì)水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動在重力作用下可在土中自由流動 存在于固氣之間存在于固氣之間 在重力與表面張力作用下在重力與表面張力作用下 可在土粒間空隙中自由移動可在土粒間空隙中自由移動二. 土中水1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類41三. 土中氣體v自由氣體：自由氣體：與大氣連通，對土的性質(zhì)影響不大與大氣連通，對土的性質(zhì)影響不大v封閉氣體：封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類42 土有三個組成部分：固相、液相和氣相土有三個組成部分：固相、液相和氣相 小結(jié)小結(jié)1. 固體顆粒固體顆粒2.

26、土中水土中水3. 土中氣體土中氣體 粒徑級配粒徑級配 礦物成分礦物成分 顆粒形狀顆粒形狀 結(jié)合水結(jié)合水 (強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水) 自由水自由水 (重力水、毛細(xì)水重力水、毛細(xì)水) 自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體1.11.1土的三相組成土的三相組成1 土的物性與分類43粒徑小于0.075mm的顆粒 物理學(xué)中，半徑為r的球形物體，在粘滯系數(shù)為的流體中,以速度運(yùn)動時(shí)，所受阻力為：vrf6土粒（球體）以自重在水中勻速下沉?xí)r：036633vdddws土粒自重土粒受到的浮力粘滯阻力據(jù)此有：vdws181.2 1.2 水分法專題水分法專題1 土的物性與分類4420時(shí)水的粘滯系數(shù)：=1. 01

27、* 10-6 kPastLdws18tLv 10時(shí)水的粘滯系數(shù)：=1. 31* 10-6 kPas45在時(shí)間ti內(nèi)，Li深度以上其最大顆粒為di ，則該處的最大粒徑為iiwsitLd18試驗(yàn)時(shí)，用一個1升的量筒，裝入一定質(zhì)量的風(fēng)干土樣，制成1升的懸液，攪拌均勻后，讓其下沉，Li46 在Li處的懸液中，若粒徑小于等于粒徑小于等于di的土粒重量為的土粒重量為Wsi ，則懸液的重度為：)1000(10001wsosisiiWW據(jù)此有：sowsowisiW*1000so土粒重度；w水的重度；iLi處懸液的密度，比重計(jì)法或吸液管法懸液中，粒徑小于等于di重量為Wsi的土粒占土?？傊氐陌俜直龋?100*s

28、siiWWp 土粒體積Li除土粒外水的重量強(qiáng)度低，壓縮性高不可作為天然地基0.020.002mm）0.005mm1.31.3土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)1 土的物性與分類48 土的三相草圖土的三相草圖固相固相液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量amwmsmmVv體積體積aVwVsVV基本基本實(shí)驗(yàn)室直接測定實(shí)驗(yàn)室直接測定重力密度重力密度 ：單位體積土的重量：單位體積土的重量)(Vmg3mNg1、密度密度 ：單位體積土的質(zhì)量：單位體積土的質(zhì)量mV土的總質(zhì)量土的總質(zhì)量土的總體積土的總體積Vm1.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比例指標(biāo)1 土的物性與分類常見值常見值：3)22001600(mkg3)2216(mkN測定方法測定方

29、法環(huán)刀法環(huán)刀法灌水法灌水法49基本基本實(shí)驗(yàn)室直接測定實(shí)驗(yàn)室直接測定1、密度密度 ;重力密度重力密度 土的三相草圖土的三相草圖固相固相液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量體積體積amwmsmmaVwVVvsVV常見值常見值：砂砂 土土2.652.69粉粉 土土2.702.71粘性土粘性土2.722.752、土粒比重土粒比重 ：土中固體礦物的質(zhì)量土中固體礦物的質(zhì)量 與同體積與同體積4時(shí)純水質(zhì)量的比值時(shí)純水質(zhì)量的比值 )(ssdG)4(CVmGwsss無量綱無量綱測定方法測定方法：比重瓶法比重瓶法關(guān)鍵在于測量固體礦物質(zhì)量和體積關(guān)鍵在于測量固體礦物質(zhì)量和體積質(zhì)量質(zhì)量烘干烘干體積體積排氣排氣經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法依據(jù)為各種土

30、的土粒比重相差不大依據(jù)為各種土的土粒比重相差不大1.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比例指標(biāo)1 土的物性與分類503、土的含水量土的含水量 ：土中水的質(zhì)量與固體土中水的質(zhì)量與固體 礦物質(zhì)量的比值礦物質(zhì)量的比值 (%)100swmm常見值常見值：砂砂 土土（04）粘性土粘性土（2060）測定方法測定方法：烘箱法烘箱法紅外線法紅外線法酒精燃燒法酒精燃燒法鐵鍋炒干法鐵鍋炒干法本質(zhì)都是確定脫水前后土樣的質(zhì)量，區(qū)本質(zhì)都是確定脫水前后土樣的質(zhì)量，區(qū)別在于脫水的方法別在于脫水的方法基本基本實(shí)驗(yàn)室直接測定實(shí)驗(yàn)室直接測定1、密度密度 ;重力密度重力密度 2、土粒比重土粒比重 )(ssdG 液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量a

31、mwmsmmaVwVVvsVV體積體積1.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比例指標(biāo)1 土的物性與分類511、孔隙比孔隙比 ：土中孔隙體積與土顆粒體土中孔隙體積與土顆粒體 積之比積之比 esvVVe 常見值：常見值：砂砂 土土0.51.0，e 1.0時(shí)，為軟弱地基時(shí)，為軟弱地基 液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量amwmsmmaVwVVvsVV體積體積2、孔隙率孔隙率 ：土中孔隙體積與土總體積之比土中孔隙體積與土總體積之比 n(%)100VVnv常見值：常見值：n=(3050)%vwrVVs 常見值：常見值：013、飽和度飽和度 ：水在孔隙中充滿的程度水在孔隙中充滿的程度rs1.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比

32、例指標(biāo)1 土的物性與分類521、孔隙比孔隙比 e 液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量amwmsmmaVwVVvsVV體積體積2、孔隙率孔隙率 n3、飽和度飽和度 rs4、干密度干密度 :單位體積土顆粒的質(zhì)量單位體積土顆粒的質(zhì)量 d)(3mkgVmsd工程應(yīng)用：工程應(yīng)用：直接反應(yīng)土體的密實(shí)度，定義壓實(shí)系數(shù)直接反應(yīng)土體的密實(shí)度，定義壓實(shí)系數(shù)1maxdd要求達(dá)到的干密度要求達(dá)到的干密度max試驗(yàn)室條件下能達(dá)到的最大干密度試驗(yàn)室條件下能達(dá)到的最大干密度壓實(shí)系數(shù)工程允許值：壓實(shí)系數(shù)工程允許值：0.940.95干重度干重度 gdd1.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比例指標(biāo)1 土的物性與分類535、 飽和密度飽和密度

33、：土中孔隙完全被水充滿時(shí)，單位體積質(zhì)量土中孔隙完全被水充滿時(shí)，單位體積質(zhì)量 sat)(3mkgVVmmVVmwawswvssat6、 有效密度有效密度 ：地下水位以下，土體受浮力作用時(shí)，單位體積的地下水位以下，土體受浮力作用時(shí)，單位體積的質(zhì)量質(zhì)量)(3mkgwsat1、孔隙比孔隙比 e 液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量amwmsmmaVwVVvsVV體積體積2、孔隙率孔隙率 n3、飽和度飽和度 rs4、干密度干密度 d;干重度干重度 gdd飽和重度飽和重度 gsatsat有效重度有效重度 g1.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比例指標(biāo)1 土的物性與分類54)(Vm3mkg1、密度密度 )4(CVmGwss

34、s2、土粒比重土粒比重 3、土的含水量土的含水量 (%)100swmm1、孔隙比孔隙比 svVVe 2、孔隙率孔隙率 (%)100VVnv3、飽和度飽和度vwrVVs 4、干密度干密度 )(3mkgVmsd5、 飽和密度飽和密度 )(3mkgVVmwvssat6、 有效密度有效密度 )(3mkgwsat 液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量amwmsmmaVwVVvsVV體積體積1.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比例指標(biāo)1 土的物性與分類55 液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量0amwmsmmaVwVVvsVV體積體積1)1 (wsGVVmwvssatVVmwssVmsdsswssssvVVmmVVVVVeVmssw

35、ssssvVVmmVVVVVesswssssvVVmmVVVVVe1ssssVmVmsssVeV)1 ()1 (1)1 (sesSsVeV)1 ( es1sswsVeV)1 ()(ews1eews11.41.4三相體比例指標(biāo)三相體比例指標(biāo)1 土的物性與分類56 液相液相氣相氣相質(zhì)量質(zhì)量amwmsmmaVwVVvsVV體積體積求求e及及Sr3/17mkN3/2 .27mkNs%10例：例：1)1 (se解解1：vwrVVS wsegkNVW17解解2：令土的體積為：令土的體積為V=1m3，則則kNWWs45.151 . 01171ssswWWWWWkNWWWsw55. 13568. 0mWVSs

36、S3432. 0568. 01mVv3158. 081. 955. 1mWVwww761. 0568. 0432. 0wvVVe37. 0432. 0158. 0vwrVVSswseVm/57干粘土慢慢加水，其表現(xiàn)有什么變化干粘土慢慢加水，其表現(xiàn)有什么變化？S0LP固態(tài)固態(tài)半固態(tài)半固態(tài)塑態(tài)塑態(tài)液態(tài)液態(tài)%/粘性土的稠度粘性土的稠度含水量變化后果含水量變化后果狀態(tài)：狀態(tài)： 固態(tài)固態(tài)半固態(tài)半固態(tài)塑態(tài)塑態(tài)液態(tài)液態(tài)強(qiáng)度：強(qiáng)度： 下降很多，可達(dá)下降很多，可達(dá)10倍以上倍以上1.51.5粘性土界限含水量粘性土界限含水量1 土的物性與分類58%/S0LP固態(tài)固態(tài)半固態(tài)半固態(tài)塑態(tài)塑態(tài)液態(tài)液態(tài)1、液限液限 ： 粘

37、性土呈液態(tài)與塑態(tài)之間的分界含水量粘性土呈液態(tài)與塑態(tài)之間的分界含水量 (%)L測定方法：測定方法：10 錐式液限儀錐式液限儀碟式液限儀碟式液限儀 1.51.5粘性土界限含水量粘性土界限含水量1 土的物性與分類59%/S0LP固態(tài)固態(tài)半固態(tài)半固態(tài)塑態(tài)塑態(tài)液態(tài)液態(tài)1、液限液限 ： 粘性土呈液態(tài)與塑態(tài)之間的分界含水量粘性土呈液態(tài)與塑態(tài)之間的分界含水量 (%)L2、塑限塑限 ： 粘性土呈塑態(tài)與半固態(tài)之間的分界含水量粘性土呈塑態(tài)與半固態(tài)之間的分界含水量 (%)P液塑限聯(lián)合測定法液塑限聯(lián)合測定法測定方法測定方法滾搓法滾搓法3、縮限縮限 ： 粘性土呈半固態(tài)與固態(tài)之間的分界含水量粘性土呈半固態(tài)與固態(tài)之間的分界含

38、水量 (%)S測定方法：收縮皿法測定方法：收縮皿法4、塑性指數(shù)塑性指數(shù) ： 粘性土與粉土的液限與塑限的差值，去掉百分?jǐn)?shù)粘性土與粉土的液限與塑限的差值，去掉百分?jǐn)?shù) PI100)(PLPI物理意義：細(xì)顆粒土體處于可塑狀態(tài)下，含水量的變化最大區(qū)間物理意義：細(xì)顆粒土體處于可塑狀態(tài)下，含水量的變化最大區(qū)間 其值大，表明該土粘粒含量高或礦物成分吸水能力強(qiáng)其值大，表明該土粘粒含量高或礦物成分吸水能力強(qiáng)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2011IP17粘土；粘土； 100.75 0.750.55 0.550.35 0.350.15 0.15 1.定義：顆粒間牢固聯(lián)接，呈整體或具有節(jié)理裂

39、隙的巖體定義：顆粒間牢固聯(lián)接，呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體2.分類分類依據(jù)堅(jiān)硬程度依據(jù)堅(jiān)硬程度巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度 frk堅(jiān)硬程度類別 堅(jiān)硬巖 較硬巖 較軟巖 軟巖 極軟巖 飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 frk (MPa) frk60 60frk30 30frk15 15frk5 frk5 巖石完整程度劃分巖石完整程度劃分按風(fēng)化程度劃分按風(fēng)化程度劃分1.71.7土的工程分類土的工程分類1 土的物性與分類工民建地基規(guī)范1.定義：土的粒徑定義：土的粒徑d 20mm的顆粒含量大于的顆粒含量大于50%的土的土2.分類依據(jù)分類依據(jù):顆粒級配顆粒級配+顆粒形狀顆粒形狀土的名稱土的名稱為主的顆粒形狀為主的顆粒形狀粒組含量粒組含量漂石漂石圓形及亞圓形圓形及亞圓形粒徑大于粒徑大于200mm的顆的顆粒含量超過全重的粒含量超過全重的50%塊石塊石棱角形棱角形卵石卵石圓形及亞圓形圓形及亞圓形粒徑大于粒徑大于20mm的顆粒的顆粒含量超過全重的含量超過全重的50%碎石碎石棱角形棱角形圓礫圓礫圓形及亞圓形圓形及亞圓形粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒的顆粒含量超過全重的含量超過全重的50%角礫角礫棱角形棱角形1.71.7土的工程分類土的工程分類1 土的物性與分類工民建地