第2講土的物理狀態(tài)

1、 第2講 土的物理狀態(tài)土的三相簡(jiǎn)圖 土的物理性質(zhì)指標(biāo)，可分為兩類： （1）通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定：密度、相對(duì)密度、含水量共三個(gè)； （2）根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)換算得到：孔隙比、孔隙度等六個(gè)。一、土的三項(xiàng)基本物理指標(biāo)1、土的密度、土的密度（1）定義：自然狀態(tài)下單位體積土的質(zhì)量。）定義：自然狀態(tài)下單位體積土的質(zhì)量。（2）表達(dá)式如下：）表達(dá)式如下： vswsVVmmVm又稱天然密度或者濕密度又稱天然密度或者濕密度(g/cm3)一、土的三項(xiàng)基本物理指標(biāo)（3）測(cè)試方法：環(huán)刀法，用容積為100cm3或200cm3的環(huán)刀切土樣，用天平稱其質(zhì)量而得。一、土的三項(xiàng)基本物理指標(biāo) 天然重度天然重度 在天然狀態(tài)下，單位體積土所受的

2、重力，在天然狀態(tài)下，單位體積土所受的重力，簡(jiǎn)稱重度。簡(jiǎn)稱重度。g一、土的三項(xiàng)基本物理指標(biāo)4s4wwsssVmGssG2 2、相對(duì)密度、相對(duì)密度GsGs（比密度）（比密度）（1 1）定義：土粒的質(zhì)量與同體積純蒸餾水在）定義：土粒的質(zhì)量與同體積純蒸餾水在44時(shí)的時(shí)的質(zhì)量之比。質(zhì)量之比。相對(duì)密度在數(shù)值上等于土粒的密度，即相對(duì)密度在數(shù)值上等于土粒的密度，即引伸引伸土粒重度土粒重度gGss一、土的三項(xiàng)基本物理指標(biāo)（2 2）測(cè)試方法）測(cè)試方法 土粒比重常用比重瓶法比重瓶法測(cè)定，事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加水的質(zhì)量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿，稱瓶加土和水的質(zhì)量。 m0 ms m1 m

3、2 空瓶空瓶 烘干土烘干土 瓶瓶+水水 瓶瓶+土土+水水 m1+ms瓶瓶+水（滿）水（滿）的質(zhì)量的質(zhì)量+干土干土的質(zhì)量；的質(zhì)量； m1+ms-m2比重瓶法比重瓶法與與ms克土體積相同的水克土體積相同的水的質(zhì)量的質(zhì)量一、土的三項(xiàng)基本物理指標(biāo)%100swmm3 3、土的含水率、土的含水率w w（1 1）土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表）土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示。示。 （2 2）測(cè)試方法：）測(cè)試方法：烘干法烘干法，先稱出天然土的質(zhì)量，先稱出天然土的質(zhì)量，然后放在烘箱中，在然后放在烘箱中，在100100105105下烘干至恒重下烘干至恒重，稱得干土質(zhì)量，按上式可算得。，稱得干土質(zhì)

4、量，按上式可算得。二、其他常用指標(biāo)svVVe %100VVnv（一）表示土中孔隙含量的指標(biāo)（一）表示土中孔隙含量的指標(biāo)1 1、孔隙比、孔隙比e e：孔隙體積與固體顆粒實(shí)體體積之比孔隙體積與固體顆粒實(shí)體體積之比 2 2、孔隙度、孔隙度n n：孔隙體積與土的總體積之比，以百分?jǐn)?shù)孔隙體積與土的總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示表示 孔隙比或孔隙度都可用來(lái)表示孔隙比或孔隙度都可用來(lái)表示同一種土同一種土的松、密程度。的松、密程度。二、其他常用指標(biāo)%100vwrVVS（二）表示土中含水程度的指標(biāo)（二）表示土中含水程度的指標(biāo)3 3、飽和度、飽和度SrSr：土中水的體積與孔隙體積之比土中水的體積與孔隙體積之比，以百分，

5、以百分?jǐn)?shù)表示數(shù)表示二、其他常用指標(biāo)VmsdgVgmdsd（三）表示土的密度和重度的幾個(gè)指標(biāo)（三）表示土的密度和重度的幾個(gè)指標(biāo)4 4、干密度：干密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的質(zhì)量單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量，表達(dá)式：，表達(dá)式：5 5、干重度：干重度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的重量單位體積內(nèi)土粒的重量，表達(dá)式為：，表達(dá)式為：二、其他常用指標(biāo)gsatsatVVmwvssat6 6、飽和密度：飽和密度：土中孔隙完全被水充滿時(shí)土的密度土中孔隙完全被水充滿時(shí)土的密度7 7、飽和重度：飽和重度：飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量。飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量。二、其他常用指標(biāo)wsatwssVgVgm9 9、浮重度、浮重度 在水下的土體，受

6、到水的浮力作用，其重力會(huì)減在水下的土體，受到水的浮力作用，其重力會(huì)減輕。土的浮重度等于單位體積土體中的土粒重力減去輕。土的浮重度等于單位體積土體中的土粒重力減去與土粒同體積水的重力。與土粒同體積水的重力。密實(shí)度密實(shí)度如何衡量如何衡量? ?單位體積中固體顆粒含量的多少單位體積中固體顆粒含量的多少 或或 孔隙含量的多少孔隙含量的多少優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方簡(jiǎn)單方便便缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影不能反映級(jí)配的影響響 只能用于同一種土只能用于同一種土對(duì)對(duì)策策相對(duì)密實(shí)度相對(duì)密實(shí)度干容重干容重 d d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin = 0.35emin = 0.20三、土的物理狀態(tài)三、土的

7、物理狀態(tài)（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度1、相對(duì)密實(shí)度、相對(duì)密實(shí)度 式中：式中：Dr相對(duì)密實(shí)度；相對(duì)密實(shí)度； emax無(wú)粘性土處在最松狀態(tài)時(shí)的孔隙比，用土無(wú)粘性土處在最松狀態(tài)時(shí)的孔隙比，用土的最小干密度換算得到；的最小干密度換算得到； emin無(wú)粘性土處在最密狀態(tài)時(shí)的孔隙比，用土的無(wú)粘性土處在最密狀態(tài)時(shí)的孔隙比，用土的最大干密度換算得到；最大干密度換算得到； e0無(wú)粘性土的天然孔隙比。無(wú)粘性土的天然孔隙比。minmax0maxeeeeDr二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度按式（按式（123）可得相對(duì)密

8、實(shí)度得使用表達(dá)式）可得相對(duì)密實(shí)度得使用表達(dá)式 式中：式中：dmax無(wú)粘性土的最大干密度；無(wú)粘性土的最大干密度； dmin無(wú)粘性土的最小干密度；無(wú)粘性土的最小干密度； d無(wú)粘性土的天然干密度或填筑干密度。無(wú)粘性土的天然干密度或填筑干密度。ddddddrDminmaxmaxmin注意：這一指標(biāo)雖然理論上可以確定土的密實(shí)程度，但由于注意：這一指標(biāo)雖然理論上可以確定土的密實(shí)程度，但由于最大和最小孔隙比難以準(zhǔn)確測(cè)定，所以該指標(biāo)對(duì)天然土尚難最大和最小孔隙比難以準(zhǔn)確測(cè)定，所以該指標(biāo)對(duì)天然土尚難以應(yīng)用，多用于填方土的質(zhì)量控制中。以應(yīng)用，多用于填方土的質(zhì)量控制中。二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無(wú)

9、粘性土）的密實(shí)度（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度在工程上，用相對(duì)密實(shí)度在工程上，用相對(duì)密實(shí)度DrDr劃分劃分砂類土砂類土的狀態(tài)見(jiàn)的狀態(tài)見(jiàn)表表1-51-5，如下：，如下： Dr=0 最松最松 Dr 0.2 極松極松 0. 2 Dr 0.33 稍松稍松 0.33Dr 0.67 中密中密 0.67 Dr 密實(shí)密實(shí) Dr=1 最密最密二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度 碎石類土的密實(shí)程度的劃分還沒(méi)有一個(gè)較科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，目前僅憑經(jīng)驗(yàn)在野外鑒別，規(guī)范規(guī)定的碎石類土密實(shí)程度劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1-6二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的

10、密實(shí)度（一）粗粒土（無(wú)粘性土）的密實(shí)度無(wú)粘性土的潮濕程度無(wú)粘性土的潮濕程度 除密實(shí)程度以外，潮濕程度對(duì)碎石類土和砂類土的工程性除密實(shí)程度以外，潮濕程度對(duì)碎石類土和砂類土的工程性質(zhì)也有一定影響。質(zhì)也有一定影響。碎石類土和砂類土的潮濕程度按飽和度的碎石類土和砂類土的潮濕程度按飽和度的大小來(lái)劃分。大小來(lái)劃分。 粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度，稠度稠度是指土的軟硬程度或土對(duì)外力引起變形或破壞的抵抗是指土的軟硬程度或土對(duì)外力引起變形或破壞的抵抗能力。能力。1 1、當(dāng)土粒之間只有強(qiáng)結(jié)合水時(shí)，、當(dāng)土粒之間只有強(qiáng)結(jié)合水時(shí)，土表現(xiàn)為固態(tài)或半固態(tài)。土表現(xiàn)為固態(tài)或半固態(tài)。二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（二）

11、細(xì)粒土（粘性土）的稠度（二）細(xì)粒土（粘性土）的稠度2 2、當(dāng)土中有若結(jié)合水存在時(shí)，、當(dāng)土中有若結(jié)合水存在時(shí)，土呈現(xiàn)可塑狀態(tài)。土呈現(xiàn)可塑狀態(tài)。3 3、當(dāng)含水量繼續(xù)增加，除了結(jié)、當(dāng)含水量繼續(xù)增加，除了結(jié)合水外還含有一定數(shù)量的自由合水外還含有一定數(shù)量的自由水時(shí)，土呈流動(dòng)狀態(tài)。水時(shí)，土呈流動(dòng)狀態(tài)。0固態(tài)或半固態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)塑限塑限P液限液限L 黏性土由某一種狀態(tài)過(guò)渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱黏性土由某一種狀態(tài)過(guò)渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為土的稠度界限。為土的稠度界限。土從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)的含水率為土從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)的含水率為塑限。塑限。土從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)的含水率為土從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)的含水率為液限。液限。 塑性指數(shù)塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值( (省去省去%) )，即土處在可塑狀態(tài)的即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍含水量變化范圍說(shuō)明：說(shuō)明：土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，大體上相當(dāng)于土粒土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，大體上相當(dāng)于土粒所能吸附的弱結(jié)合水的含量。黏粒含量越多所能吸附的弱結(jié)合水的含量。黏粒含量越多, ,塑性指數(shù)就越高。塑性指數(shù)就越高。 PLpI0固態(tài)或半固態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)