第一章2修改后2012-02-6

土的物理性質(zhì)與工程分類第一章1粘性土（細(xì)粒土）無粘性土（砂性土）（粗粒土）土的特點(diǎn)土的力學(xué)特性與土有關(guān)的工程問題土的生成土的三相組成……………2§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物性指標(biāo)§1.4土的物理狀態(tài)§1.5土的結(jié)構(gòu)§1.6土的工程分類§1土的物性與分類3土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)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(hào)、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§1土的物性與分類41.

三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積§1土的物性與分類三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)5三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVw

/msmwmam三相草圖法物性指標(biāo)是比例關(guān)系:實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)是一種簡單而實(shí)用的方法§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)62.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的重度γ=ρg工程上更常用,用于計(jì)算土的自重應(yīng)力單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:單位體積土的質(zhì)量有時(shí)也稱土的天然密度表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)7WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70—2.75砂土2.654?C時(shí)純蒸餾水的密度=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土粒的密度與4?C時(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式:§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)8WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,

用百分?jǐn)?shù)表示注意:

其實(shí)是含水比,可達(dá)到或超過100％表達(dá)式:§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)9表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)關(guān)系:在某種程度上反映土的松密定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無量綱表達(dá)式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)10表示土中含水程度的指標(biāo)含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義: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Sr=0:干土Sr=1:飽和土§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)11表示土的密度和重度的指標(biāo)天然密度干密度飽和密度天然重度浮重度浮密度有效重度飽和重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:

土被完全烘干時(shí)的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達(dá)式:干重度§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)12各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然重度干重度浮重度飽和重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)13常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系要點(diǎn)從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不鼓勵(lì)死記硬背必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)14小結(jié)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(hào)、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(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)表示土的密度和重度的指標(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§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類§1土的物性與分類§1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)15土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度力學(xué)特性影響§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類16emax與emin：最大與最小孔隙比1.粗粒土的密實(shí)狀態(tài)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(jí)配的影響只能用于同一種土對(duì)策相對(duì)密度干重度d或孔隙比e或孔隙率nemin

=0.35emin

=0.20§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類17判別標(biāo)準(zhǔn)：

最密狀態(tài)Dr

=1,最松狀態(tài)Dr

=0疏松狀態(tài),Dr≤1/3,中密狀態(tài)1/3<Dr≤2/3,密實(shí)狀態(tài)Dr>2/3,相對(duì)密度§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類注意：室內(nèi)測(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難18標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N≤1010<N≤1515<N≤30N>30密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5

N63.5≤55<N63.5≤1010<N63.5≤20N63.5>20密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)砂土密實(shí)程度的評(píng)價(jià)（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N）碎石土土密實(shí)程度的評(píng)價(jià)（圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5

）§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類192.粘性土的軟硬狀態(tài)---也稱稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土含水量較硬變軟流動(dòng)§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類20塑限wp液限wl稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài)

流態(tài)

強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w土顆粒強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強(qiáng)結(jié)合水土顆粒自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水吸附弱結(jié)合水的能力塑性指數(shù)§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類21相對(duì)稠度問題：僅適用于重塑土即使含水量相同，稠度可能不同液性指數(shù)對(duì)不同的粘土，wp、wl

大小不同定義：wpwwlIL<0IL=0–1IL>1堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑軟塑對(duì)同一種粘土，含水量可反映其稠度問題：§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類22粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

相對(duì)密度Dr

小結(jié)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)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)（評(píng)價(jià)砂土密實(shí)度）重型圓錐動(dòng)力觸探

試驗(yàn)錘擊數(shù)（評(píng)價(jià)碎石土）§1.4土的物理狀態(tài)§1土的物性與分類23目的：依據(jù)：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法§1.5土的工程分類是將工程性質(zhì)相近的土歸為一類便于研究、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)§1土的物性與分類24建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法土巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土§1.5土的工程分類§1土的物性與分類25建筑規(guī)范分類法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%(干棗)粒徑大于2mm的顆粒超過全質(zhì)量50%(綠豆)§1.5土的工程分類§1土的物性與分類巖石沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖軟硬程度風(fēng)化程度完整程度26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%(綠豆)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%米粒粒徑大于0.25mm的顆粒超過全質(zhì)量50%砂糖粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量85%(粗玉米面)粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量50%細(xì)砂糖建筑規(guī)范分類法§1.5土的工程分類§1土的物性與分類分類應(yīng)根據(jù)粒組含量由大到小最先符合者確定27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)粘土建筑規(guī)范分類法§1.5土的工程分類§1土的物性與分類人工填土素填土、壓實(shí)填土、雜填土、充填土28地基土的野外鑒別鉆探現(xiàn)場(chǎng)的鑒定要求快速，以目測(cè)、手觸方法為主。對(duì)碎石土和砂土的鑒別方法是利用日常熟悉的食品，如綠豆、小米、砂糖、玉米面的顆粒作為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行對(duì)比鑒別。對(duì)粘性土與粉土是根據(jù)手搓滑膩感或砂粒感等感覺進(jìn)行鑒別區(qū)分的.

§1.5土的工程分類§1土的物性與分類29巖性鑒別特征粘土粉質(zhì)粘土粉土用手捻摸的感覺捻摸濕土有滑膩感覺，當(dāng)水分較大時(shí)，極易粘手，感覺不到有顆粒的存在仔細(xì)捻摸感覺到有少量的細(xì)顆粒，稍有滑膩，有粘滯感感覺有細(xì)顆粒存在或感覺粗糙，有輕微粘滯感或無粘滯感§1.5土的工程分類§1土的物性與分類30土顆粒或粒團(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)§1.6土的結(jié)構(gòu)土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)力學(xué)特性土的結(jié)構(gòu)影響粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)重塑土的強(qiáng)度原狀土的強(qiáng)度<§1土的物性與分類31一.土粒間的作用力

重力毛細(xì)力膠結(jié)力顆粒表面力

—土顆粒的自重形成的方向向下的力—砂性土—土中毛細(xì)作用形成的力—粉、細(xì)砂—土粒間的膠體物質(zhì)形成的作用力—粘性土—粘性土—庫侖力：—范德華力：顆粒表面的靜電引力或斥力顆粒接觸點(diǎn)處的分子間引力§1.6土的結(jié)構(gòu)§1土的物性與分類32二.粗粒土的結(jié)構(gòu)粒間作用力礦物成分單粒結(jié)構(gòu)示意圖重力，毛細(xì)力原生礦物§1.6土的結(jié)構(gòu)§1土的物性與分類33三.細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)以粉粒(

0.075-0.005mm)為主的土所具有的結(jié)構(gòu)形式（較細(xì)的顆粒在水中因自重作用而下沉?xí)r，碰到其他正下沉的或已下沉穩(wěn)定的顆粒，由于粒間引力大于土粒重力，后沉土粒就不再下沉停留在最初的接觸點(diǎn)上，逐漸形成鏈環(huán)狀單元，很多這樣的鏈環(huán)連接起來，便形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)）§1.6土的結(jié)構(gòu)§1土的物性與分類34絮狀結(jié)構(gòu)以粘粒（粒徑小于0.005mm）為主的土所具有的結(jié)構(gòu)形式§1.6土的結(jié)構(gòu)§1土的物性與分類（細(xì)微的顆粒大都呈針狀或片狀），質(zhì)量極輕，在水中處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土粒表面的弱結(jié)合水厚度變薄，粘粒相互接近，凝聚成絮狀物下沉，從而形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu)。粘土顆粒表面帶負(fù)電荷，邊角帶正電荷，土粒在海