粘性土的分類粒徑大于課件

第一章土的物理性質(zhì)第一章土的物理性質(zhì)

第一節(jié)土的生成第二節(jié)土的粒徑組成和礦物成分第三節(jié)土中的水和氣體第四節(jié)土的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)結(jié)

第五節(jié)土的三相比例指標(biāo)第六節(jié)土的物理狀態(tài)及相關(guān)指標(biāo)

第七節(jié)土的膨脹、收縮及凍融（自學(xué)）

第八節(jié)土（巖）的工程分類主要內(nèi)容第一節(jié)土的生成主要內(nèi)容7.最大干重度和最優(yōu)含水量maximumdrydensity,optimumwater(moisture)content土體的干重度越大，土體中固體顆粒的含量越高，土體的承載力等工程性質(zhì)越好。飽和曲線最大干密度最優(yōu)含水量工程實(shí)踐土體壓實(shí)時(shí)，在其他條件不變，土體在一定的含水量時(shí)，其干重度才能達(dá)到最大值。

此時(shí)的干重度稱為最大干重度，含水量稱為最優(yōu)含水量。飽和曲線最大干密度最優(yōu)含水量7.最大干重度和最優(yōu)含水量maximumdryden最大干容重和最優(yōu)含水量土的擊實(shí)試驗(yàn)使土體變得密實(shí)，提高土體的強(qiáng)度，減小壓縮性和滲透性室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn):夯打、振動(dòng)、碾壓目的方法途徑土的壓實(shí)性研究最大干容重和最優(yōu)含水量土的擊實(shí)試驗(yàn)使土體變得密實(shí)，提高土體的一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)二.細(xì)粒土的壓實(shí)性三.粗粒土的壓實(shí)性一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)二.細(xì)粒土的壓實(shí)性三.粗粒土的壓一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒在試驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)研究土的壓實(shí)性。擊實(shí)試驗(yàn)有輕型和重型兩種。輕型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于5mm的土，擊實(shí)筒容積為947cm3，擊錘質(zhì)量為2.5kg。把制備成一定含水量的土料分三層裝入擊實(shí)筒，每層土料用擊錘均勻錘擊25下，擊錘落高為30.5cm。

重型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于40mm的土，擊實(shí)筒容積為2104cm3，擊錘質(zhì)量為4.5kg，擊錘落高為45.7cm。分五層擊實(shí)，每層56擊。根據(jù)擊實(shí)后土樣的密度和實(shí)測(cè)含水量計(jì)算相應(yīng)的干密度一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒在試驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)影響土體壓實(shí)性的因素及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)1、含水量的影響影響土壓實(shí)性的因素很多，主要有含水量、擊實(shí)功能、土的種類和級(jí)配等。飽和曲線最大干密度最優(yōu)含水量當(dāng)含水率較低時(shí)，擊實(shí)后的干密度隨含水量的增加而增大。而當(dāng)干密度增大到某一值后，含水量的繼續(xù)增加反招致干密度的減小。當(dāng)擊數(shù)一定時(shí)，只有在某一含水量下才獲得最佳的擊實(shí)效果

影響土體壓實(shí)性的因素及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)1、含水量的影響影響土壓實(shí)性的擊數(shù)40飽和線30ω0ρd202、擊實(shí)功能的影響1.土料的最大干密度和最優(yōu)含水量不是常數(shù)。同時(shí)，光憑增加擊實(shí)功能來(lái)提高土的最大干密度是有限的。

2.當(dāng)含水量較低時(shí)擊數(shù)的影響較顯著。當(dāng)含水量較高時(shí)，含水量與干密度關(guān)系曲線趨近于飽和線，這時(shí)提高擊實(shí)功能是無(wú)效的。擊數(shù)40飽和線30ω0ρd202、擊實(shí)功能的影響1.土料的最ωρd0無(wú)粘性土的擊實(shí)曲線說(shuō)明：土的級(jí)配對(duì)土的壓實(shí)性影響很大。級(jí)配良好的土，易于壓實(shí)，級(jí)配不良的土，不易壓實(shí)，因?yàn)榧?jí)配良好的土有足夠的細(xì)粒去充填較粗粒形成的孔隙，因而能獲得較高的干密度。無(wú)粘性土的擊實(shí)曲線和粘性土擊實(shí)曲線不同，在干燥和含水量較大時(shí)得到較高的干密度，因此在無(wú)粘性土實(shí)際填筑中，通常要不斷灑水使其在較高的含水量下壓實(shí)。3.土類和級(jí)配的影響在相同擊實(shí)功能下，粘性土粘粒含量愈高，壓實(shí)愈困難，最大干密度愈小，最優(yōu)含水量愈大。

ωρd0無(wú)粘性土的擊實(shí)曲線說(shuō)明：土的級(jí)配對(duì)土的壓實(shí)性影響很大4.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將土料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax。b.工程上常采用壓實(shí)度Dc控制（作為填方密度控制標(biāo)準(zhǔn)）Ⅰ、Ⅱ級(jí)土石壩

Dc>95~98%

Ⅲ~Ⅴ級(jí)土石壩

Dc>92~95%

c.粗粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)常用相對(duì)密度控制Dr>0.7~0.75，施工過(guò)程中要么風(fēng)干，要么就充分灑水，使土料飽和4.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)：①具有峰值②位于飽和曲線之下

粘性土滲透系數(shù)很小，壓實(shí)過(guò)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。0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.1最大干密度最優(yōu)含水量二.細(xì)粒土的壓實(shí)性1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)：粘性土滲透系數(shù)很小，壓實(shí)過(guò)程中含水量幾乎2.細(xì)粒土壓實(shí)機(jī)理顆粒被擊碎，土粒定向排列;粒團(tuán)破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小;空氣被擠出或被壓縮等2.細(xì)粒土壓實(shí)機(jī)理顆粒被擊碎，土粒定向排列;①不存在最優(yōu)含水量；②在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實(shí)；③潮濕狀態(tài)下ρd明顯降低。

三.粗粒土的壓實(shí)性

1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)20%粗砂

ω

=4~5%中砂

ω=7%；時(shí)，干密度最小

2.粗粒土的壓實(shí)機(jī)理

對(duì)粗粒土，擊實(shí)過(guò)程中可以自由排水。在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。三.粗粒土的壓實(shí)性1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)20%粗砂ω=第六節(jié)土的物理狀態(tài)state及其指標(biāo)index

土的物理狀態(tài)粗粒土及粉土的密實(shí)程度：松、密粘性土軟硬程度（稠度

）：軟、硬

土的力學(xué)性質(zhì)第六節(jié)土的物理狀態(tài)state及其指標(biāo)index土的物1.粗粒土及粉土的密實(shí)程度密實(shí)度土的密實(shí)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(wú)粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系。如何衡量?干容重d或孔隙比e或孔隙率n1.粗粒土及粉土的密實(shí)程度密實(shí)度土的密實(shí)度：指單位體積土中問(wèn)題：能否直接用孔隙比(度)描述粗粒土土的密實(shí)程度?emin

=0.20emin

=0.35問(wèn)題：能否直接用孔隙比(度)描述粗粒土土的密實(shí)程度?emi相對(duì)密實(shí)度RelativeDensity

孔隙比e或孔隙率n優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響，只能用于同一種土引入emax與emin：最大與最小孔隙比e：砂土在天然狀態(tài)下孔隙比e=emax時(shí)，Dr＝0，最松散e=emin時(shí)，Dr＝1，最密實(shí)相對(duì)密實(shí)度孔隙比e或孔隙率n優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：不能反映級(jí)emax與emin：最大與最小孔隙比的測(cè)定最大孔隙比emax用漏斗法或量筒法：將松散的風(fēng)干土樣通過(guò)長(zhǎng)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用振動(dòng)錘擊法：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(dòng)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(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難emax與emin：最大與最小孔隙比的測(cè)定最大孔隙比ema

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（StandardPenetrationTest），動(dòng)力觸探，靜力觸探

標(biāo)準(zhǔn)貫入數(shù)N63.5

錘重：63.5kg

落距：760mm

打入深度：300mm

工程中常用的粗粒土和粉土密實(shí)度的評(píng)價(jià)方法

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）密實(shí)程度標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5相對(duì)密實(shí)度Dr密實(shí)N>30Dr>0.67中密15<N≤300.4<Dr≤0.67稍密10<N≤150.33<Dr≤0.4松散N≤10Dr≤0.33

砂土密實(shí)度劃分（《鐵路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.5-2005））標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（StandardPenetrationT阿特堡界限

Atterberglimit19112.粘性土的稠度和可塑性consistency,plasticityVs+Va縮限Shrinkagelimit塑限plasticlimit液限liquidlimit顆粒水固態(tài)solidwLwPws半固態(tài)semisolid可塑態(tài)plastic液態(tài)liquidwVO土顆粒自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強(qiáng)結(jié)合水土顆粒強(qiáng)結(jié)合水液態(tài)

可塑態(tài)

固態(tài)或半固態(tài)

阿特堡界限2.粘性土的稠度和可塑性consistency0固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)ω塑限ωP液限ωL稠度：指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力,是粘性土最主要的物理狀態(tài)特征。

液限：由流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)入可塑狀態(tài)的含水率ωL

塑限：由可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)的含水率ωp

縮限：由半固態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的含水率ωs

0固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)ω塑限ωP液限ωL稠度：指土的

液限和塑限的測(cè)定方法液限錐式（瓦氏）液限儀或碟式（卡式）液限儀塑限搓條法或液塑限聯(lián)合測(cè)定儀液限和塑限的測(cè)定方法液限塑限液塑限聯(lián)合測(cè)定儀下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限;下沉深度為2mm處所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限

液塑限聯(lián)合測(cè)定儀下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限;下沉

塑性指數(shù)liquidindex

（2）可用于土的分類及其性質(zhì)的評(píng)估。

（1）反映粘性土中細(xì)顆粒含量的多少，顆?；钚缘拇笮。ㄟ^(guò)可塑性綜合反映出來(lái)。3.粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)

液性指數(shù)plasticindex固態(tài)或半固態(tài)可塑態(tài)液態(tài)巖土工程勘察規(guī)范

0

0.25

0.75

1.0堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑IL

塑限及液限均由重塑土獲得，以此判斷原狀土的狀態(tài)常偏于保守。

物理狀態(tài)指標(biāo)與原狀土的狀態(tài)判斷粘性土所處的狀態(tài)塑性指數(shù)liquidindex（2）可用于土4.影響粘性土可塑性的因素

粒徑組成的影響

粘粒（粒徑<0.005mm）含量的增加及粒徑的減小，使塑限及液限提高，但對(duì)液限的影響更為明顯，故可塑性隨粘粒含量的增加及粒徑的減小而提高。

礦物成分的影響

（1）可塑性隨礦物成分親水性的加大而提高：蒙脫石>伊利石>高嶺石?；钚灾笖?shù)（膠體活動(dòng)性指數(shù)）p0.002為粘性土中粒徑小于0.002mm的顆粒質(zhì)量與顆粒總質(zhì)量之比A<0.75非活性A=0.75~1.25一般A>1.25活性4.影響粘性土可塑性的因素粒徑組成的影響例題分析

【例】某砂土試樣,試驗(yàn)測(cè)定土粒相對(duì)密度Gs=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66g/cm3。已知體積為1000cm3的砂樣最密實(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(duì)密度Dr,并判斷砂土所處的密實(shí)狀態(tài)。

例題分析

例題分析【例】某砂土試樣,試驗(yàn)測(cè)定土粒相對(duì)密度Gs=2.7【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(duì)密實(shí)度∈（1/3,2/3]中密狀態(tài)例題答案【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分類的目的

土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成一定的類別，目的在于通過(guò)通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，便于在不同土類間作有價(jià)值的比較、評(píng)價(jià)、積累以及學(xué)術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的交流。分類原則：1.分類要簡(jiǎn)明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要測(cè)定方法簡(jiǎn)單，使用方便2.土的分類體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類工程用土的不同特性第八節(jié)土（巖）的工程分類分類的目的土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃

粗粒土和細(xì)粒土

粗粒土：粒徑較大，顆粒之間聯(lián)結(jié)微弱，僅有重力或毛細(xì)壓力作用，亦稱無(wú)粘性土。

細(xì)粒土：粒徑很小，顆粒之間由分子引力和靜電力，使土具有粘聚力，顆粒之間的結(jié)合水膜使其具有可塑性，其中的粘土礦物使其具有脹縮性。亦稱粘性土。

粗粒土和細(xì)粒土的工程劃分

粗粒土的工程性質(zhì)（強(qiáng)度、壓縮性、滲透性）主要取決于其顆粒級(jí)配，細(xì)粒土的則主要取決于顆粒的礦物成分。

工程上，粒徑大于0.075mm顆粒質(zhì)量占全部土粒質(zhì)量50％的稱為粗粒土，小于50％稱為細(xì)粒土。粗粒土和細(xì)粒土粗粒土：粒徑較大，顆粒之間聯(lián)常用分類體系：1.建筑工程系統(tǒng)分類體系2.工程材料系統(tǒng)分類體系側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對(duì)象為原狀土，例如：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)地基土分類方法側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基工程。研究對(duì)象為擾動(dòng)土，例如：《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ145-90)工程用土的分類和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051-93)土的工程分類常用分類體系：1.建筑工程系統(tǒng)分類體系2.工程材料系統(tǒng)分類體土（巖石）巖石碎石土粉土特殊土砂土按堅(jiān)硬程度和完整程度劃分按級(jí)配、圓度劃分粘性土按塑性指數(shù)Ip(IP≥17稱為粘土)1、土（巖石）的工程分類方法（《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》）按級(jí)配和塑性指數(shù)Ip按塑性圖軟土紅粘土黃土膨脹土多年凍土鹽漬土性質(zhì)特殊且對(duì)工程不利的土。土（巖石）巖石碎石土粉土特殊土砂土按堅(jiān)硬程度按級(jí)a.巖石的分類

顆粒間牢固粘結(jié),呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖石，堅(jiān)硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk分類

堅(jiān)硬程度類別飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk(Mpa)堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖30＜frk≤60frk＞6015＜frk≤305＜frk≤15frk≤5a.巖石的分類顆粒間牢固粘結(jié),呈整體或具有節(jié)理隙的巖體土的名稱漂石塊石卵石碎石圓礫角礫顆粒形狀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形及亞圓形為主棱角形為主顆粒級(jí)配粒徑大于200mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于20mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50％注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定碎石土的分類b.碎石土的分類

粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱為碎石土土的名稱漂石塊石卵石碎石圓礫角礫顆粒形狀圓形及亞圓形為主棱角土的名稱礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂顆粒級(jí)配粒徑大于2mm的顆粒含量占全重25％～50％注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重85％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50％砂土的分類c.砂土的分類

粒徑大于2mm的顆粒含量小于全重50%的土，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱為砂土

土的名稱礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂顆粒級(jí)配粒徑大于2mm的顆粒含量d.粉土的分類

粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%，塑性指數(shù)IP≤10的土稱為粉土e.粘性土的分類

粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全重50%，塑性指數(shù)IP＞10的土稱為粘性土，粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分土的名稱粘土粉質(zhì)粘土塑性指數(shù)注：塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓錐體沉入土樣中深度為10mm測(cè)定的液限計(jì)算而得

IP＞1710＜IP≤17f.人工填土的分類

由于人類活動(dòng)而形成的堆積物稱為人工填土。物質(zhì)成分較雜亂,均勻性較差，根據(jù)其物質(zhì)組成和成因,可分為素填土、壓實(shí)填土、雜填土和沖填土d.粉土的分類粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重細(xì)粒土的塑性圖plasticitychart

分類法粘土粉土低液限高液限A線B線C：粘土Clay

M：粉土Mo,SiltH：高液限High

L：低液限Low

O：有機(jī)的Organic

ArthurCasagrande(1902-1981)

1932

圖中液限為17mm液限細(xì)粒土的塑性圖plasticitychart分類法粘例題分析【例1】下圖為某三種土A、B、C的顆粒級(jí)配曲線,試按《地基規(guī)范》分類法確定三種土的名稱

例題分析【例1】下圖為某三種土A、B、C的顆粒級(jí)配曲線,試按【解答】A土:從A土級(jí)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(guò)50%,粒徑大于0.075mm的超過(guò)50%的要求,該土屬于砂土；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【解答】A土:從A土級(jí)配曲線查得,粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量【解答】B土:粒徑大于2mm的沒(méi)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【解答】B土:粒徑大于2mm的沒(méi)有,粒徑大于0.075mm占【解答】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【解答】C土:粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的67%,粒徑大于2【例題2】

完全飽和的土樣含水量為30％，液限為29％，塑限為17％，試按塑性指數(shù)分類法定名，并確定其狀態(tài)?！纠}2】完全飽和的土樣含水量為30％，液限為29％，例題2解答【解】：該土的塑性指數(shù)Ip＝12

液性指數(shù)IL＝1.1

根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)，該土樣為粉質(zhì)粘土，土樣的物理狀態(tài)為流塑態(tài)。例題2解答【解】：第一章完第一章完§1土的物性小結(jié)1、土的形成物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化量變無(wú)粘性土原生礦物質(zhì)變粘性土次生礦物殘積土無(wú)搬運(yùn)運(yùn)積土有搬運(yùn)土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物重力:坡積土流水:洪積土、沖積土、湖相土、海相土冰川:冰積土風(fēng)力：風(fēng)積土§1土的物性小結(jié)1、土的形成物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化量變無(wú)粘性土原2、土的三相組成

土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相1.固體顆粒2.土中水3.土中氣體粒徑級(jí)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§1土的物性小結(jié)2、土的三相組成土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相13、土的物理狀態(tài)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)系松密程度干濕程度輕重程度定義基本方法:三相草圖法室內(nèi)測(cè)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)粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

相對(duì)密度Dr

粘性土的稠度狀態(tài)指標(biāo):

液性指數(shù)IL引入定義判別標(biāo)準(zhǔn)稠度界限稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)塑性指數(shù)液性指數(shù)引入定義判別標(biāo)準(zhǔn)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)表示§1土的物性小結(jié)3、土的物理狀態(tài)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4、土的結(jié)構(gòu)§1土的物性與分類土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)4、土的結(jié)構(gòu)§1土的物性與分類土顆?；蛄F(tuán)的土粒間的作用力5、土的工程分類§1土的物性與分類目的：依據(jù)：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法水利部GB/T50145-2007分類法便于研究、交流及應(yīng)用能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)－土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)碎石土砂土粉土粘性土5、土的工程分類§1土的物性與分類目的：依據(jù)：建筑地基基礎(chǔ)作業(yè)1-1；1-2；1-7；1-11；1-13；1-15作業(yè)1-1；1-2；1-7；1-11；節(jié)日愉快注意安全節(jié)日愉快第一章土的物理性質(zhì)第一章土的物理性質(zhì)

第一節(jié)土的生成第二節(jié)土的粒徑組成和礦物成分第三節(jié)土中的水和氣體第四節(jié)土的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)結(jié)

第五節(jié)土的三相比例指標(biāo)第六節(jié)土的物理狀態(tài)及相關(guān)指標(biāo)

第七節(jié)土的膨脹、收縮及凍融（自學(xué)）

第八節(jié)土（巖）的工程分類主要內(nèi)容第一節(jié)土的生成主要內(nèi)容7.最大干重度和最優(yōu)含水量maximumdrydensity,optimumwater(moisture)content土體的干重度越大，土體中固體顆粒的含量越高，土體的承載力等工程性質(zhì)越好。飽和曲線最大干密度最優(yōu)含水量工程實(shí)踐土體壓實(shí)時(shí)，在其他條件不變，土體在一定的含水量時(shí)，其干重度才能達(dá)到最大值。

此時(shí)的干重度稱為最大干重度，含水量稱為最優(yōu)含水量。飽和曲線最大干密度最優(yōu)含水量7.最大干重度和最優(yōu)含水量maximumdryden最大干容重和最優(yōu)含水量土的擊實(shí)試驗(yàn)使土體變得密實(shí)，提高土體的強(qiáng)度，減小壓縮性和滲透性室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn):夯打、振動(dòng)、碾壓目的方法途徑土的壓實(shí)性研究最大干容重和最優(yōu)含水量土的擊實(shí)試驗(yàn)使土體變得密實(shí)，提高土體的一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)二.細(xì)粒土的壓實(shí)性三.粗粒土的壓實(shí)性一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)二.細(xì)粒土的壓實(shí)性三.粗粒土的壓一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒在試驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)研究土的壓實(shí)性。擊實(shí)試驗(yàn)有輕型和重型兩種。輕型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于5mm的土，擊實(shí)筒容積為947cm3，擊錘質(zhì)量為2.5kg。把制備成一定含水量的土料分三層裝入擊實(shí)筒，每層土料用擊錘均勻錘擊25下，擊錘落高為30.5cm。

重型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于40mm的土，擊實(shí)筒容積為2104cm3，擊錘質(zhì)量為4.5kg，擊錘落高為45.7cm。分五層擊實(shí)，每層56擊。根據(jù)擊實(shí)后土樣的密度和實(shí)測(cè)含水量計(jì)算相應(yīng)的干密度一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒在試驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)影響土體壓實(shí)性的因素及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)1、含水量的影響影響土壓實(shí)性的因素很多，主要有含水量、擊實(shí)功能、土的種類和級(jí)配等。飽和曲線最大干密度最優(yōu)含水量當(dāng)含水率較低時(shí)，擊實(shí)后的干密度隨含水量的增加而增大。而當(dāng)干密度增大到某一值后，含水量的繼續(xù)增加反招致干密度的減小。當(dāng)擊數(shù)一定時(shí)，只有在某一含水量下才獲得最佳的擊實(shí)效果

影響土體壓實(shí)性的因素及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)1、含水量的影響影響土壓實(shí)性的擊數(shù)40飽和線30ω0ρd202、擊實(shí)功能的影響1.土料的最大干密度和最優(yōu)含水量不是常數(shù)。同時(shí)，光憑增加擊實(shí)功能來(lái)提高土的最大干密度是有限的。

2.當(dāng)含水量較低時(shí)擊數(shù)的影響較顯著。當(dāng)含水量較高時(shí)，含水量與干密度關(guān)系曲線趨近于飽和線，這時(shí)提高擊實(shí)功能是無(wú)效的。擊數(shù)40飽和線30ω0ρd202、擊實(shí)功能的影響1.土料的最ωρd0無(wú)粘性土的擊實(shí)曲線說(shuō)明：土的級(jí)配對(duì)土的壓實(shí)性影響很大。級(jí)配良好的土，易于壓實(shí)，級(jí)配不良的土，不易壓實(shí)，因?yàn)榧?jí)配良好的土有足夠的細(xì)粒去充填較粗粒形成的孔隙，因而能獲得較高的干密度。無(wú)粘性土的擊實(shí)曲線和粘性土擊實(shí)曲線不同，在干燥和含水量較大時(shí)得到較高的干密度，因此在無(wú)粘性土實(shí)際填筑中，通常要不斷灑水使其在較高的含水量下壓實(shí)。3.土類和級(jí)配的影響在相同擊實(shí)功能下，粘性土粘粒含量愈高，壓實(shí)愈困難，最大干密度愈小，最優(yōu)含水量愈大。

ωρd0無(wú)粘性土的擊實(shí)曲線說(shuō)明：土的級(jí)配對(duì)土的壓實(shí)性影響很大4.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將土料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax。b.工程上常采用壓實(shí)度Dc控制（作為填方密度控制標(biāo)準(zhǔn)）Ⅰ、Ⅱ級(jí)土石壩

Dc>95~98%

Ⅲ~Ⅴ級(jí)土石壩

Dc>92~95%

c.粗粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)常用相對(duì)密度控制Dr>0.7~0.75，施工過(guò)程中要么風(fēng)干，要么就充分灑水，使土料飽和4.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)：①具有峰值②位于飽和曲線之下

粘性土滲透系數(shù)很小，壓實(shí)過(guò)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。0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.1最大干密度最優(yōu)含水量二.細(xì)粒土的壓實(shí)性1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)：粘性土滲透系數(shù)很小，壓實(shí)過(guò)程中含水量幾乎2.細(xì)粒土壓實(shí)機(jī)理顆粒被擊碎，土粒定向排列;粒團(tuán)破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小;空氣被擠出或被壓縮等2.細(xì)粒土壓實(shí)機(jī)理顆粒被擊碎，土粒定向排列;①不存在最優(yōu)含水量；②在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實(shí)；③潮濕狀態(tài)下ρd明顯降低。

三.粗粒土的壓實(shí)性

1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)20%粗砂

ω

=4~5%中砂

ω=7%；時(shí)，干密度最小

2.粗粒土的壓實(shí)機(jī)理

對(duì)粗粒土，擊實(shí)過(guò)程中可以自由排水。在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。三.粗粒土的壓實(shí)性1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)20%粗砂ω=第六節(jié)土的物理狀態(tài)state及其指標(biāo)index

土的物理狀態(tài)粗粒土及粉土的密實(shí)程度：松、密粘性土軟硬程度（稠度

）：軟、硬

土的力學(xué)性質(zhì)第六節(jié)土的物理狀態(tài)state及其指標(biāo)index土的物1.粗粒土及粉土的密實(shí)程度密實(shí)度土的密實(shí)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(wú)粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系。如何衡量?干容重d或孔隙比e或孔隙率n1.粗粒土及粉土的密實(shí)程度密實(shí)度土的密實(shí)度：指單位體積土中問(wèn)題：能否直接用孔隙比(度)描述粗粒土土的密實(shí)程度?emin

=0.20emin

=0.35問(wèn)題：能否直接用孔隙比(度)描述粗粒土土的密實(shí)程度?emi相對(duì)密實(shí)度RelativeDensity

孔隙比e或孔隙率n優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響，只能用于同一種土引入emax與emin：最大與最小孔隙比e：砂土在天然狀態(tài)下孔隙比e=emax時(shí)，Dr＝0，最松散e=emin時(shí)，Dr＝1，最密實(shí)相對(duì)密實(shí)度孔隙比e或孔隙率n優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：不能反映級(jí)emax與emin：最大與最小孔隙比的測(cè)定最大孔隙比emax用漏斗法或量筒法：將松散的風(fēng)干土樣通過(guò)長(zhǎng)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用振動(dòng)錘擊法：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(dòng)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(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難emax與emin：最大與最小孔隙比的測(cè)定最大孔隙比ema

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（StandardPenetrationTest），動(dòng)力觸探，靜力觸探

標(biāo)準(zhǔn)貫入數(shù)N63.5

錘重：63.5kg

落距：760mm

打入深度：300mm

工程中常用的粗粒土和粉土密實(shí)度的評(píng)價(jià)方法

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）密實(shí)程度標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5相對(duì)密實(shí)度Dr密實(shí)N>30Dr>0.67中密15<N≤300.4<Dr≤0.67稍密10<N≤150.33<Dr≤0.4松散N≤10Dr≤0.33

砂土密實(shí)度劃分（《鐵路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.5-2005））標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（StandardPenetrationT阿特堡界限

Atterberglimit19112.粘性土的稠度和可塑性consistency,plasticityVs+Va縮限Shrinkagelimit塑限plasticlimit液限liquidlimit顆粒水固態(tài)solidwLwPws半固態(tài)semisolid可塑態(tài)plastic液態(tài)liquidwVO土顆粒自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強(qiáng)結(jié)合水土顆粒強(qiáng)結(jié)合水液態(tài)

可塑態(tài)

固態(tài)或半固態(tài)

阿特堡界限2.粘性土的稠度和可塑性consistency0固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)ω塑限ωP液限ωL稠度：指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力,是粘性土最主要的物理狀態(tài)特征。

液限：由流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)入可塑狀態(tài)的含水率ωL

塑限：由可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)的含水率ωp

縮限：由半固態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的含水率ωs

0固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)ω塑限ωP液限ωL稠度：指土的

液限和塑限的測(cè)定方法液限錐式（瓦氏）液限儀或碟式（卡式）液限儀塑限搓條法或液塑限聯(lián)合測(cè)定儀液限和塑限的測(cè)定方法液限塑限液塑限聯(lián)合測(cè)定儀下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限;下沉深度為2mm處所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限

液塑限聯(lián)合測(cè)定儀下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限;下沉

塑性指數(shù)liquidindex

（2）可用于土的分類及其性質(zhì)的評(píng)估。

（1）反映粘性土中細(xì)顆粒含量的多少，顆粒活性的大小，通過(guò)可塑性綜合反映出來(lái)。3.粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)

液性指數(shù)plasticindex固態(tài)或半固態(tài)可塑態(tài)液態(tài)巖土工程勘察規(guī)范

0

0.25

0.75

1.0堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑IL

塑限及液限均由重塑土獲得，以此判斷原狀土的狀態(tài)常偏于保守。

物理狀態(tài)指標(biāo)與原狀土的狀態(tài)判斷粘性土所處的狀態(tài)塑性指數(shù)liquidindex（2）可用于土4.影響粘性土可塑性的因素

粒徑組成的影響

粘粒（粒徑<0.005mm）含量的增加及粒徑的減小，使塑限及液限提高，但對(duì)液限的影響更為明顯，故可塑性隨粘粒含量的增加及粒徑的減小而提高。

礦物成分的影響

（1）可塑性隨礦物成分親水性的加大而提高：蒙脫石>伊利石>高嶺石?；钚灾笖?shù)（膠體活動(dòng)性指數(shù)）p0.002為粘性土中粒徑小于0.002mm的顆粒質(zhì)量與顆粒總質(zhì)量之比A<0.75非活性A=0.75~1.25一般A>1.25活性4.影響粘性土可塑性的因素粒徑組成的影響例題分析

【例】某砂土試樣,試驗(yàn)測(cè)定土粒相對(duì)密度Gs=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66g/cm3。已知體積為1000cm3的砂樣最密實(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(duì)密度Dr,并判斷砂土所處的密實(shí)狀態(tài)。

例題分析

例題分析【例】某砂土試樣,試驗(yàn)測(cè)定土粒相對(duì)密度Gs=2.7【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(duì)密實(shí)度∈（1/3,2/3]中密狀態(tài)例題答案【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分類的目的

土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成一定的類別，目的在于通過(guò)通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，便于在不同土類間作有價(jià)值的比較、評(píng)價(jià)、積累以及學(xué)術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的交流。分類原則：1.分類要簡(jiǎn)明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要測(cè)定方法簡(jiǎn)單，使用方便2.土的分類體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類工程用土的不同特性第八節(jié)土（巖）的工程分類分類的目的土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃

粗粒土和細(xì)粒土

粗粒土：粒徑較大，顆粒之間聯(lián)結(jié)微弱，僅有重力或毛細(xì)壓力作用，亦稱無(wú)粘性土。

細(xì)粒土：粒徑很小，顆粒之間由分子引力和靜電力，使土具有粘聚力，顆粒之間的結(jié)合水膜使其具有可塑性，其中的粘土礦物使其具有脹縮性。亦稱粘性土。

粗粒土和細(xì)粒土的工程劃分

粗粒土的工程性質(zhì)（強(qiáng)度、壓縮性、滲透性）主要取決于其顆粒級(jí)配，細(xì)粒土的則主要取決于顆粒的礦物成分。

工程上，粒徑大于0.075mm顆粒質(zhì)量占全部土粒質(zhì)量50％的稱為粗粒土，小于50％稱為細(xì)粒土。粗粒土和細(xì)粒土粗粒土：粒徑較大，顆粒之間聯(lián)常用分類體系：1.建筑工程系統(tǒng)分類體系2.工程材料系統(tǒng)分類體系側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對(duì)象為原狀土，例如：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)地基土分類方法側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基工程。研究對(duì)象為擾動(dòng)土，例如：《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ145-90)工程用土的分類和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051-93)土的工程分類常用分類體系：1.建筑工程系統(tǒng)分類體系2.工程材料系統(tǒng)分類體土（巖石）巖石碎石土粉土特殊土砂土按堅(jiān)硬程度和完整程度劃分按級(jí)配、圓度劃分粘性土按塑性指數(shù)Ip(IP≥17稱為粘土)1、土（巖石）的工程分類方法（《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》）按級(jí)配和塑性指數(shù)Ip按塑性圖軟土紅粘土黃土膨脹土多年凍土鹽漬土性質(zhì)特殊且對(duì)工程不利的土。土（巖石）巖石碎石土粉土特殊土砂土按堅(jiān)硬程度按級(jí)a.巖石的分類

顆粒間牢固粘結(jié),呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖石，堅(jiān)硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk分類

堅(jiān)硬程度類別飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk(Mpa)堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖30＜frk≤60frk＞6015＜frk≤305＜frk≤15frk≤5a.巖石的分類顆粒間牢固粘結(jié),呈整體或具有節(jié)理隙的巖體土的名稱漂石塊石卵石碎石圓礫角礫顆粒形狀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形及亞圓形為主棱角形為主顆粒級(jí)配粒徑大于200mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于20mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50％注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定碎石土的分類b.碎石土的分類

粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱為碎石土土的名稱漂石塊石卵石碎石圓礫角礫顆粒形狀圓形及亞圓形為主棱角土的名稱礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂顆粒級(jí)配粒徑大于2mm的顆粒含量占全重25％～50％注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過(guò)全重50％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重85％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50％砂土的分類c.砂土的分類

粒徑大于2mm的顆粒含量小于全重50%的土，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱為砂土

土的名稱礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂顆粒級(jí)配粒徑大于2mm的顆粒含量d.粉土的分類

粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%，塑性指數(shù)IP≤10的土稱為粉土e.粘性土的分類

粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全重50%，塑性指數(shù)IP＞10的土稱為粘性土，粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分土的名稱粘土粉質(zhì)粘土塑性指數(shù)注：塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓錐體沉入土樣中深度為10mm測(cè)定的液限計(jì)算而得

IP＞1710＜IP≤17f.人工填土的分類

由于人類活動(dòng)而形成的堆積物稱為人工填土。物質(zhì)成分較雜亂,均勻性較差，根據(jù)其物質(zhì)組成和成因,可分為素填土、壓實(shí)填土、雜填土和沖填土d.粉土的分類粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重細(xì)粒土的塑性圖plasticitychart

分類法粘土粉土低液限高液限A線B線C：粘土Clay

M：粉土Mo,SiltH：高液限High

L：低液限Low

O：有機(jī)的Organic

ArthurCasagrande(1902