土的物力性質(zhì)指標(biāo)與工程分類

土的物力性質(zhì)指標(biāo)與工程分類第一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日第一章土的物理性質(zhì)指標(biāo)與工程分類1-1土的形成土是松散顆粒的堆積物，是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物（人工破碎；堆石壩的壩殼料；相當(dāng)于物理風(fēng)化）。土是指覆蓋在地表的沒有膠結(jié)或弱膠結(jié)的顆粒堆積物。根據(jù)來源分：有機(jī)土和無(wú)機(jī)土巖石風(fēng)化分為物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化。物理風(fēng)化：巖石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，或受波浪的沖擊、地震等引起各種力的作用，溫度的變化、凍脹等因素使整體巖石產(chǎn)生裂隙、崩解碎裂成巖塊、巖屑的過程。第二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1土的形成土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積形成過程形成條件物理力學(xué)性質(zhì)風(fēng)化土地球影響巖石地球第三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日化學(xué)風(fēng)化：巖體（或巖塊、巖屑）與氧氣、二氧化碳等各種氣體、水和各種水溶液等物質(zhì)相接觸，經(jīng)氧化、碳化和水化作用，使這些巖石或巖屑逐漸產(chǎn)生化學(xué)變化，分解為極細(xì)顆粒的過程。特征：物理風(fēng)化：量變過程，形成的土顆粒較粗；化學(xué)風(fēng)化：質(zhì)變過程，形成的土顆粒很細(xì)。對(duì)一般的土而言，通常既經(jīng)歷過物理風(fēng)化，又有化學(xué)風(fēng)化，只不過哪種占優(yōu)而已。1-1土的形成第四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日土從其堆積或沉積的條件來看可分為：殘積土：巖石風(fēng)化后仍留在原地的堆積物。特點(diǎn)：濕熱地帶，粘土，深厚，松軟，易變；寒冷地帶，巖塊或砂，物理風(fēng)化，穩(wěn)定。1-1土的形成第五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日運(yùn)積土：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類活動(dòng)等搬運(yùn)離開生成地點(diǎn)后再沉積下來的堆積物。又分為沖積土、風(fēng)積土、冰磧土和沼澤土等。沖積土：由水流沖積而成；顆粒分選、渾圓光滑風(fēng)積土：由風(fēng)力帶動(dòng)土粒經(jīng)過一段搬運(yùn)距離后沉積下來的堆積物；沒有層理、細(xì)砂或粉粒；黃土冰磧土：由冰川剝落、搬運(yùn)形成的堆積物；不成層、從漂石到粘粒沼澤土：在沼澤地的沉積物；含有機(jī)質(zhì)、壓縮性高、強(qiáng)度低1-1土的形成第六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用1-2土的組成第七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1-2土的組成土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為三相系。

固相：土的顆粒、粒間膠結(jié)物；

液相：土體孔隙中的水；

氣相：孔隙中的空氣。第八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時(shí)，這種土稱為飽和土；當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為干土；一般在地下水位以上地面以下一定深度內(nèi)的土的孔隙中兼含空氣和水，此時(shí)的土體屬三相系，稱為濕土。根據(jù)土的粘性分：粘性土：顆粒很細(xì)；無(wú)粘性土：顆粒較粗，甚至很大。砂、碎石、甚至堆石（直徑幾十cm甚至1m）1-2土的組成

不同類型的土第九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、土的固相土的固相物質(zhì)包括無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成土的骨架最基本的物質(zhì)，稱為土粒。對(duì)土粒應(yīng)從其礦物成分、顆粒的大小和形狀來描述。（一）成土礦物：原生礦物，次生礦物

原生礦物是指巖漿在冷凝過程中形成的礦物，如石英、長(zhǎng)石、云母等。

次生礦物是由原生礦物經(jīng)過風(fēng)化作用后形成的新礦物，如三氧化二鋁、三氧化二鐵、次生二氧化硅、粘土礦物以及碳酸鹽等。1-2土的組成第十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、土的固相（二）土粒的大小和土的級(jí)配粒組：把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組；某粒組的土粒含量定義為該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比土的級(jí)配：土中各種大小的粒組中土粒的相對(duì)含量。我國(guó)GB

50021-94《巖土工程勘察規(guī)范》的粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)可參見表1-1。1-2土的組成粒組名稱粒組范圍/mm粒組名稱粒組范圍/mm漂石（塊石）粒組

>200砂粒粒組0.075~2卵石（碎石）粒組

20~200粉粒粒組0.005~0.075礫石粒組

2~20粘粒粒組<0.005第十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日顆粒大小粒組

按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑d(mm)d(mm)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.050.0050.0020.250.5520粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)

極細(xì)0.1粗粒細(xì)粒1-2土的組成第十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）顆粒大小分析試驗(yàn)測(cè)定土中各粒組顆粒質(zhì)量所占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，確定粒徑分布范圍的試驗(yàn)稱為土的顆粒大小分析試驗(yàn)。常用的方法：篩分法：粒徑>0.075mm

密度計(jì)法：粒徑<0.075mm

聯(lián)合測(cè)定：既有粒徑<0.075mm，又有粒徑>0.075mm

1-2土的組成第十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）顆粒大小分析試驗(yàn)1.篩分法利用一套孔徑由大到小的篩子，將按規(guī)定方法取得的一定質(zhì)量的干試樣放入一次疊好的篩中，置振篩機(jī)上充分振搖后，稱出留在各級(jí)篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計(jì)算出小于某土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)X（％）式中：mi，m－分別為小于某粒徑的土粒質(zhì)量及試樣總質(zhì)量1-2土的組成第十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線水分法粒徑(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.5101-2土的組成第十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2.密度計(jì)法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于某粒徑的土粒含量的方法。通過密度計(jì)測(cè)定土水懸濁液的密度來確定。1-2土的組成第十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日3.土的級(jí)配曲線

1-2土的組成1-1顆粒分析試驗(yàn)曲線第十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日(四)顆粒分析試驗(yàn)曲線的主要用途按粒徑分布曲線可求得：（1）土中各粒組的土粒含量，用于粗粒土的分類和大致評(píng)估土的工程性質(zhì)；（2）某些特性粒徑，用于建筑材料的選擇和評(píng)價(jià)土級(jí)配的好壞。根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個(gè)有用的指標(biāo)，即不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc，它們的定義為：

（1－2）1-2土的組成第十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日(1－3)式中：d10，d30和d60為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含量分別為10％，30％和60％時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。d10稱為有效粒徑；d60稱為限制粒徑。1-2土的組成第十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日土的級(jí)配的好壞可由土中的土粒均勻程度和粒徑分布曲線的形狀來決定，而土粒的均勻程度和曲線的形狀又可用不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)來衡量。Cu小，曲線陡；Cu大，易壓密；Cc過大，臺(tái)階在d10~d30間；Cc過小，臺(tái)階在d30~d60間；規(guī)范：純凈礫、砂，Cu>=5，且Cc=1~3時(shí)，級(jí)配良好，否則，不良。1-2土的組成第二十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、土的液相（一）吸著水

強(qiáng)吸著水性質(zhì)接近于固體，冰點(diǎn)很低，沸點(diǎn)較高，且不能傳遞壓力。

弱吸著水也稱為薄膜水，不能傳遞壓力，也不能在孔隙水中自由流動(dòng)，但它可以因電場(chǎng)引力的作用從水膜厚的地方向水膜薄的地方轉(zhuǎn)移。由于它的存在，使土具有塑性、粘性、影響土的壓縮性和強(qiáng)度，并使土的透水性變小。吸著水厚度影響因素：成土礦物；陽(yáng)離子濃度及化學(xué)性質(zhì)(陽(yáng)離子價(jià)低,厚;陽(yáng)離子濃度高,薄)。1-2土的組成第二十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）自由水離開土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作用，且可自由移動(dòng)的水稱為自由水。（分為毛細(xì)管水和重力水）1.毛細(xì)管水土中存在許多大小不同的相互連通的彎曲孔道，由于水分子與土粒分子之間的附著力和水氣界面上的表面張力，于是，將引起迫使相鄰?fù)亮Ｏ嗷シe緊的壓力，這個(gè)壓力稱為毛管水壓力。1-2土的組成第二十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2.重力水在重力或水位差作用下能在土中流動(dòng)的自由水稱微重力水。具有溶解能力，能傳遞靜水和動(dòng)水壓力，對(duì)土顆粒有浮力作用。當(dāng)它在土孔隙中流動(dòng)時(shí)，對(duì)所流經(jīng)的土體施加滲流力（亦稱動(dòng)水壓力、滲透力），計(jì)算中應(yīng)考慮其影響。1-2土的組成第二十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日三、土的氣相存在土中的氣體分為兩種基本類型：一種是與大氣連通的氣體；另一種是與大氣不連通的以氣泡形式存在的封閉氣體。1-2土的組成第二十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、土的結(jié)構(gòu)（一）單粒結(jié)構(gòu)1-3土的結(jié)構(gòu)第二十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、土的結(jié)構(gòu)（二）蜂窩狀結(jié)構(gòu)1-3土的結(jié)構(gòu)第二十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、土的結(jié)構(gòu)（三）絮狀結(jié)構(gòu)角、邊與面接觸時(shí)凈引力最大，因此絮狀結(jié)構(gòu)的特征是土粒之間以角、邊與面的接觸或邊與邊的搭接形式為主。這種結(jié)構(gòu)的土粒呈任意排列，具有較大的孔隙，其強(qiáng)度低，壓縮性高，對(duì)擾動(dòng)比較敏感。1-3土的結(jié)構(gòu)

土的絮狀結(jié)構(gòu)

第二十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)可分為兩類：一類是必須通過試驗(yàn)測(cè)定的，如含水率、密度和土粒比重，稱為直接指標(biāo)；另一類是根據(jù)直接指標(biāo)換算的，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱為間接指標(biāo)。土的三相圖第二十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、試驗(yàn)直接測(cè)定的物理性質(zhì)指標(biāo)（一）土的密度ρ與重度γ土的密度定義為單位體積土的質(zhì)量，用ρ表示，單位為Mg/m3(或g/cm3)。表達(dá)式如下：（1-4）

對(duì)于粘性土，土的密度常用環(huán)刀法測(cè)定。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日土的重度亦稱為容重，定義為單位體積土的重量，用γ表示，單位為kN/m3。表達(dá)式如下：（1-5）式中：W——土的重量，單位為kN；g——重力加速度。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）土粒比重Gs土粒比重定義為土粒的質(zhì)量（或重量）與同體積4℃時(shí)純水的質(zhì)量（或重量）之比（無(wú)因次），其表達(dá)式為：（1-6）或（1-7）式中：——土粒的密度，即土粒單位體積的質(zhì)量；——4℃時(shí)純水的密度，1.0g/cm3——4℃時(shí)純水的重度。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度第三十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日土粒比重常用比重瓶法測(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，稱瓶加土加水的質(zhì)量，按下式計(jì)算土粒比重：（1-8）式中：m1——瓶+水的質(zhì)量；

m2——瓶+土+水的質(zhì)量；

ms——烘干土的質(zhì)量；——toC時(shí)蒸餾水的比重。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日

m0msm1m2空瓶質(zhì)量烘干土的質(zhì)量瓶+水的質(zhì)量瓶+土+水的質(zhì)量

m1+ms——瓶+水（滿）的質(zhì)量+干土的質(zhì)量；

m1+ms-m2——與土粒體積相同的水的質(zhì)量。比重瓶法第三十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）土的含水率w土的含水率，曾稱為含水量，定義為土中水的質(zhì)量與土粒的質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為：（1-9）測(cè)定含水率常用的方法是烘干法，先稱出天然土的質(zhì)量，然后放在烘箱中，在100℃～105℃常溫下烘干，稱得干土質(zhì)量，按上式可算得。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、間接換算得物理性質(zhì)指標(biāo)（一）土的孔隙比e定義：土中孔隙的體積與土粒的體積之比，以小數(shù)表示，其表達(dá)式為：（1-10）（二）土的孔隙率n定義：土中孔隙的體積與土的總體積之比，或單位體積內(nèi)孔隙的體積，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為：（1-11）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）土的飽和度Sr定義：土中孔隙水的體積與孔隙體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為：（1-12）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日土的干重度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的重量，表達(dá)式為：

（1-14）土烘干，體積要減小，因而，土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度也是評(píng)定土密實(shí)程度的指標(biāo)，干密度或干重度愈大表明土愈密實(shí)，反之愈疏松。（四）干密度ρd與干重度γd土的干密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的質(zhì)量，表達(dá)式：（1-13）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（五）飽和密度ρsat與飽和重度γsat飽和密度定義：土中孔隙完全被水充滿土處于飽和狀態(tài)時(shí)單位體積土的質(zhì)量。表達(dá)式為：（1-15）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日在飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量稱為飽和重度，其表達(dá)式為：（1-16）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（六）浮密度ρ’與浮重度（有效重度）γ’土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量減小，因此提出了浮重度，即有效重度的概念，其表達(dá)式為：

（1-17）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日與其相應(yīng)，提出了浮密度的概念，土的浮密度是單位體積內(nèi)的土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之差，其表達(dá)式為：（1-18）或（1-19）從上述四種土的密度或重度的定義可知，同一土樣各種密度或重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算常用的土的物理指標(biāo)共有九個(gè)。已知其中任意三個(gè)，通過換算可以求出其余的六個(gè)。（一）孔隙比與孔隙率的關(guān)系設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則可知，孔隙的體積Vv為e，土體的體積V為（1＋e），于是有：（1-20）或（1-21）三相示意圖（a）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）干密度與濕密度和含水率的關(guān)系設(shè)土體的體積V為1，則ρd=ms/V，土體內(nèi)土粒的質(zhì)量ms為ρd，由w=mw/ms水的質(zhì)量mw為wρd。于是，按式（1－4）的定義可得：

或

（1-22）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）孔隙比與比重和干密度的關(guān)系設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則按，孔隙的體積Vv為e；由ρs＝ms/Vs得土粒的質(zhì)量ms為ρs。于是，按ρd的定義可得：應(yīng)用式（1－6）整理得：(1-23)1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（四）飽和度與含水率、比重和孔隙比得關(guān)系設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則按e=Vv/Vs得體積vv=e；由ρs＝ms/Vs得土粒的質(zhì)量ms=ρs。按w=mw/ms，水得質(zhì)量mw=wρs，則水得體積vw=mw/ρw=wρs/ρw。于是，S（1-24）當(dāng)土飽和時(shí)，即Sr為100％，則：（1-25）式中：wsat——飽和含水率。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（五）浮密度與比重和孔隙比得關(guān)系設(shè)土體內(nèi)土粒體積為1，則按e=Vv/V，孔隙的體積Vv為e；由ρs＝ms/Vs得土粒的質(zhì)量ms為ρs。于是，按式（1－18）可（1-26）1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日【例題1－2】某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60cm3，稱得其質(zhì)量為108g，將其烘干后稱得質(zhì)量為96.43g，根據(jù)試驗(yàn)得到的土粒比重Gs為2.7，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和飽和度?！窘狻浚?）已知V＝60cm3，m=108g，則由式（1－4）得

ρ=m／v=180/60=1.8g/cm31-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）已知ms=96.43g，則mw=m－ms=108－96.43=11.57g按式（1－8），于是w=mw／ms＝11.57／96.43=12%（3）已知Gs=2.7，則

Vs=ms/ρs=96.43／2.7＝35.7cm3Vv=V－Vs

=60－35.7＝24.3cm3按式（1－11），于是1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)（4）按式（1－12）n=Vv/V＝24.3／60=40.5％（5）根據(jù)ρw的定義

Vw=mw/ρw=11.57／1＝11.57cm3于是按式（1－13）Sr=Vw/Vv=11.57／24.3＝48％=24.3／35.7=0.68第四十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日【例BrajaM.DasAdvancedSoilMechanicsp.5】Forasoilinnaturalstate,givene=0.8,Gs=2.68andw=24%.(a)Determinethemoistunitweight,dryunitweight,anddegreeofsaturation.(b)Ifthesoilismadecompletelysaturatedbyaddingwater,whatwoulditsmoisturecontentbeatthattime?Alsofindthesaturatedunitweight.（eunchanged）

某土樣在天然狀態(tài)下的孔隙比e=0.8，土粒比重Gs=2.68，含水量ω=24%，求：(a)天然狀態(tài)下的重度、干重度和飽和度；(b)若該土樣加水后，達(dá)到飽和狀態(tài)，計(jì)算飽和時(shí)的含水量ω及飽和重度(假定土的孔隙比保持不變)。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日解:(a)(b)1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第五十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日【例】

Asaturatedsoilsampleweighs0.4Nanditsvolumeis21.5cm3.Theweightandthevolumeare0.33Nand15.7cm3afterbeingnon-completely(partly)driedinanovenforaperiod.Thecorrespondingdegreeofsaturationis75%.Determinethewatercontentw,voidrationeanddryunitweightγdbeforedrying.【例1-3】某飽和土樣重0.4N，體積為21.5cm3。放入烘箱內(nèi)烘一段時(shí)間后取出，稱得其重量為0.33N，體積減小至15.7cm3，飽和度為75%。試求該土樣烘烤前的含水量w、孔隙比e及干容重γd。1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)第五十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日解：設(shè)烘一段時(shí)間后，孔隙體積為Vv2，孔隙水所占體積為Vw2，則：在烘后狀態(tài)：在烘前狀態(tài)：聯(lián)立求解得：1-4土的物理性質(zhì)指標(biāo)

=4.8cm3，=3.6cm3第五十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1-10實(shí)驗(yàn)測(cè)得某土樣的孔隙比e=0.72，土顆粒的比重Gs=2.61。求：(1)孔隙率、干密度及飽和密度；(2)若該土樣的飽和度為60%，計(jì)算其天然重度。Forasoilinnaturalstate,givene=0.72,andGs=2.61.(a)Determinetheporosity,dryunitweight,andsaturatedunitweight.(b)Ifdegreeofsaturationofthesoilis60%,calculatetheunitweight.第五十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1-11畫土的三相圖，設(shè)，試證明：第五十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日密實(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(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對(duì)策相對(duì)密度干容重d或孔隙比e或孔隙率nemin

=0.35emin

=0.201-5無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度、 粘性土的稠度及土的壓實(shí)性第五十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1-5無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度、 粘性土的稠度及土的壓實(shí)性一、無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度常用相對(duì)密實(shí)度Dr來衡量無(wú)粘性土的松緊程度，其定義為

（1-27）式中：Dr——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；

emin——無(wú)粘性土處在最密狀態(tài)時(shí)的孔隙比；

e0——無(wú)粘性土得天然孔隙比或填筑孔隙比。第五十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日按式（1－23）可得相對(duì)密實(shí)度得使用表達(dá)式（1-28）式中：ρdmax——無(wú)粘性土的最大干密度；

ρdmin——無(wú)粘性土的最小干密度；

ρd——無(wú)粘性土的天然干密度或填筑干密度。將風(fēng)干的無(wú)粘性土試樣用漏斗法測(cè)定其最小干密度，用振擊法測(cè)定其最大干密度。1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性注意：室內(nèi)測(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難第五十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日在工程上，用相對(duì)密實(shí)度Dr劃分無(wú)粘性土的狀態(tài)如下：0＜Dr≤1/3疏松的

1/3＜Dr≤2/3中密的2/3＜Dr≤1密實(shí)的1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第五十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日Asampleofsand,givenγ=14.7kN/m3,w=13%,γdmin=12kN/m3,γdmax=16.6kN/m3.Estimateitscompactionstate.Solution:1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第五十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日So,itisloose.1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第六十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、粘性土的稠度（一）粘性土的稠度狀態(tài)稠度指粘性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。流動(dòng)、軟、可塑、硬等描述四種狀態(tài)可塑性：土在外力作用下可改變形狀但不顯著改變其體積也不開裂，外力卸除厚仍能保持已有的形狀。1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性粘性土較硬變軟流動(dòng)第六十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）界限含水率及其測(cè)定1.界限含水率粘性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來區(qū)分，這種界限含水率稱為稠度界限或阿太堡界限(Atterberglimits)。液限（wL）——從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限（wp

）——從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限（ws

）——從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變時(shí)的含水率。1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第六十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2.液、塑限的測(cè)定測(cè)定塑限的方法：搓滾法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。測(cè)定液限的方法：碟式儀法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法

錐式液限儀測(cè)定法。液、塑限聯(lián)合測(cè)定法：塑限－5秒入土2mm時(shí)的含水率10mm液限－5秒入土10mm時(shí)的含水率17mm液限－5秒入土17mm時(shí)的含水率1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第六十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性2.液、塑限的測(cè)定測(cè)定液限的方法：碟式儀法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。第六十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2.液、塑限的測(cè)定測(cè)定液限的方法：碟式儀法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。測(cè)定塑限的方法：搓滾法和液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。25擊合攏長(zhǎng)度＝13mm時(shí)含水率為液限1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第六十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日土的縮限用收縮皿法測(cè)定，把土料的含水率調(diào)制到大于土的液限，然后將試樣分層填入收縮皿中，刮平表面，烘干，測(cè)出干試樣的體積并稱量準(zhǔn)確至0.1g后，按下式計(jì)算：

（1-29）式中：ws——土的縮限（％）w——制備時(shí)的含水率（％）V1——濕試樣的體積（cm3），V2——干試樣的體積（cm3）1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第六十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)1.塑性指數(shù)塑性指數(shù)：液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）。用Ip表示，取整數(shù)，即：塑性指數(shù)越高，吸著水含量可能高，土的粘粒含量越高。

1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第六十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日塑性指數(shù)Ip土的名稱Ip>17粘土10<Ip≤17粉質(zhì)粘土注:塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓錐體沉入土樣中深度為10mm時(shí)測(cè)定的液限計(jì)算而得。

粘性土的分類《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50007-20021-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第六十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2.液性指數(shù)粘性土的狀態(tài)可用液性指數(shù)來判別。定義為：（1-31）式中：IL——液性指數(shù)，以小數(shù)表示；

w——土的天然含水率。液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對(duì)關(guān)系，表達(dá)了天然土所處的狀態(tài)。1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性IL<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硬塑可塑軟塑第六十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日液性指數(shù)IL狀態(tài)液性指數(shù)IL狀態(tài)IL≤0堅(jiān)硬0.75<IL≤1軟塑0<IL

≤0.25硬塑IL>1流塑0.25<IL≤0.75可塑

粘性土的狀態(tài)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-20021-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第七十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日【例】已知粘性土的顆粒重度γs=27.5kN/m3，液限為40％，塑限為22％，飽和度為98%，孔隙比為1.15，試計(jì)算塑性指數(shù)、液性指數(shù)及確定粘性土的狀態(tài)?！窘狻扛鶕?jù)液限和塑限可以求得塑性指數(shù)為18，土的含水量及液性指數(shù)可由下式求得

IL＞l，故此粘性土為流塑狀態(tài)。1-5無(wú)粘性土得相對(duì)密實(shí)度、 粘性土得稠度及土的壓實(shí)性第七十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備

擊實(shí)筒V=1000cm3；擊實(shí)錘w=25牛頓

試驗(yàn)條件

土樣分層n=3層；落高d=30cm；擊數(shù)N=27/層

擊實(shí)能量

試驗(yàn)方法

對(duì)ω=cosnst的土；分三層壓實(shí)；測(cè)定擊實(shí)后的ω、ρ，算定ρd

注意：僅適用于細(xì)粒土；對(duì)粗粒土，可用較大尺寸的擊實(shí)儀土1-6土的壓實(shí)原理?yè)魧?shí)試驗(yàn)第七十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、土的壓實(shí)性土的壓實(shí)性：指在一定的含水率下，以人工或機(jī)械的方法，使土能夠壓實(shí)到某種密實(shí)度的性質(zhì)。填土的密實(shí)程度常以干密度表示《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）輕型：d<5mm；V=947cm3,m=2.5kg,3層25擊，落高30.5cm重型：d<40mm；V=2104cm3,m=4.5kg,5層56擊，落高47.7cm1-6土的壓實(shí)原理第七十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日三、土的壓實(shí)性土的壓實(shí)性影響因素：（一）含水率的影響最大干密度（對(duì)于與某N），最優(yōu)含水率wop1-6土的壓實(shí)原理第七十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日三、土的壓實(shí)性（二）擊實(shí)功能的影響1、土料的最大干密度和最優(yōu)含水率不是常數(shù)。2、當(dāng)含水率較低時(shí)擊數(shù)的影響較顯著。（三）土類和級(jí)配的影響粘粒含量高，Ip大，難壓密；級(jí)配良好，易壓密；（四）粗粒含量的影響對(duì)d>5mm粒徑的含量不超過25％～30％時(shí)，仍可用輕型擊實(shí)，但要修正。問題：d>5mm粒徑的含量較少時(shí)是剔除好：還是修正好？或者干脆用重型？1-6土的壓實(shí)原理第七十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1-7土的工程分類粗粒土按顆粒組成進(jìn)行分類；粘性土按塑性指數(shù)分類。一、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（一）巨粒土和含巨粒土的分類巨粒土和含巨粒土應(yīng)按試樣中所含粒徑大于60mm的巨粒組含量來劃分。試樣中含巨粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的50％的土稱為巨粒土；試樣中巨粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的15％～50％的土稱為巨?；旌贤?；試樣中巨粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量的15％的土，可扣除巨粒，按粗粒土或細(xì)粒土的相應(yīng)規(guī)定分類定名。第七十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）粗粒土的分類試樣中粒徑大于0.075mm的粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50％的土稱為粗粒土。粗粒土又分為礫類土和砂類土兩類。試樣中粒徑大于2mm的礫粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的50％的土稱為礫類土；試樣中粒徑大于2mm的礫粒組質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量50％的土稱為砂類土。1-7土的工程分類第七十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）細(xì)粒土的分類試樣中粒徑小于0.075mm的細(xì)粒組質(zhì)量多于或等于總質(zhì)量的50％的土稱為細(xì)粒土。細(xì)粒土應(yīng)按下列規(guī)定劃分：1、試樣中粗粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量的25％的土稱為細(xì)粒土；2、試樣中粗粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的25％～50％的土稱含粗粒的細(xì)粒土；3、試樣中含部分有機(jī)質(zhì)的土稱有機(jī)質(zhì)土。細(xì)粒土可按塑性圖進(jìn)一步細(xì)分。1-7土的工程分類第七十八頁(yè)，共九十