基礎(chǔ)工程第章 土的物理性質(zhì)及分類

基礎(chǔ)工程1第2章土的物理性質(zhì)及

分類第1節(jié)概述第2節(jié)土的組成第3節(jié)土的三相比例指標(biāo)第4節(jié)無粘性土的密實(shí)度第5節(jié)粘性土的物理特征第6節(jié)土的滲透性第7節(jié)地基土（巖）的分類2第1節(jié)概述土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。風(fēng)化作用物理作用：巖石產(chǎn)生量的變化化學(xué)作用生物作用巖石產(chǎn)生質(zhì)的變化3土是三相體。土液相（水）氣相（氣）固相（土顆粒）土殘積土運(yùn)積土風(fēng)成沉積土水成沉積土冰川沉積土4飽和土中的孔隙均被水所充填，所以飽和土為二相體。5第2節(jié)土的組成一、土的固相（一）土的顆粒級(jí)配按土顆粒粒徑（d）大小將土顆粒分組，稱為粒組。劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。巨粒：>60mm粗粒：0.075~60mm細(xì)粒：≤0.075mm土的粒組6土顆粒的大小及其組成情況，通常以土中土顆粒各個(gè)粒組的相對(duì)含量（各粒組占土粒總量的百分?jǐn)?shù)）來表示，稱為土的顆粒級(jí)配。

土的顆粒級(jí)配可由土的顆粒大小分析試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱顆分試驗(yàn)）測(cè)定。篩析法密度計(jì)法d<0.075mm移液管法d>0.075mm顆分試驗(yàn)7根據(jù)顆粒大小分析試驗(yàn)結(jié)果，可以繪制顆粒級(jí)配累積曲線（橫坐標(biāo)為粒徑，用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示；縱坐標(biāo)為小于某粒徑的土重含量，用常數(shù)坐標(biāo)表示）。顆粒級(jí)配曲線的坡度可以大致反映土的均勻程度。曲線陡，表示粒徑大小相差不多，土顆粒比較均勻；曲線緩，表示粒徑大小相差懸殊，土顆粒不均勻，級(jí)配良好。8

幾個(gè)特殊粒徑：d10,d30

,d60小于某粒徑的土顆粒質(zhì)量累積百分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，相應(yīng)的粒徑稱為有效粒徑d10。與之類似可以得到d30和d60（限定粒徑）。

土顆粒的級(jí)配指標(biāo)：

不均勻系數(shù)Cu=d60/d10

曲率系數(shù)Cc=(d30)2/(d60×d10)

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Cu反映大小不同粒組的分布情況。

Cu越大，表示土顆粒大小的分布范圍越大，其級(jí)配良好。

Cc描寫累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。在一般情況下，Cu<5，均粒土，為級(jí)配不良>10，級(jí)配良好10Cu≥5Cc=1~3級(jí)配良好礫類土或砂類土

單獨(dú)用Cu來確定土的級(jí)配情況是不夠的，需同時(shí)參考Cc。11（二）土粒的礦物成分

礦物成分對(duì)土的性質(zhì)有著重要影響，其中以細(xì)粒組的礦物成分最為重要。

原生礦物：包括石英、長(zhǎng)石和云母等。為巖石物理風(fēng)化的產(chǎn)物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定或較為穩(wěn)定。

次生礦物：為原生礦物化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物。土顆粒的礦物成分原生礦物次生礦物12次生礦物主要是粘土礦物。由于晶片結(jié)合的情況不同，便形成了具有不同性質(zhì)的各種粘土礦物，主要有蒙脫石、伊里石和高嶺石。硅氧四面體硅氧晶片鋁氫氧八面體鋁氫氧晶片的基本單元粘土礦物結(jié)構(gòu)13蒙脫石：親水性強(qiáng)（吸水膨脹、脫水收縮）伊里石：親水性中等高嶺石：親水性差14二、土的液相

土中水結(jié)合水自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水重力水毛細(xì)水

土的含水量試驗(yàn)所測(cè)定的為土中的自由水和弱結(jié)合水。15三、土的氣相

土孔隙中未被水所占據(jù)的部位由氣體充填。

土中的氣體若與大氣相通，則對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)影響不大;若與大氣隔絕，使土的壓縮性提高，透水性減小。16四、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。土的結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)：d<0.005mm（粘粒在海水中）蜂窩結(jié)構(gòu)：d=0.005~0.075mm（粉粒）單粒結(jié)構(gòu)：d>0.075mm分散結(jié)構(gòu)：d<0.005mm（粘粒在淡水中）緊密疏松17第3節(jié)土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)定量反映了土的三相的組成情況，有助于理解土的基本物理性質(zhì)。土液相（水）氣相（氣）固相（土顆粒）土是三相體。18為了對(duì)土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對(duì)土的三相的組成情況進(jìn)行定量研究。表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(biāo)，包括土粒比重ds、含水量w、密度ρ、孔隙比e、孔隙率n和飽和度Sr。

土粒比重ds：土粒質(zhì)量與同體積的4℃時(shí)純水的質(zhì)量之比。在數(shù)值上等于土粒密度，但無量綱。在試驗(yàn)室用“比重瓶法”測(cè)定，一般土粒比重的變化幅度不大。19土的腐含水咐量w：土中否水的持質(zhì)量與土技粒質(zhì)屑量之患比。達(dá)在試豎驗(yàn)室歐一般位用“烘干械法”測(cè)定路。一慣般來蘿說，翻同一硬類土挑，當(dāng)昨含水敲量增飯大時(shí)麗，其冰強(qiáng)度秘就降倘低。土的倡密度干密渠度飽和詠密度有效花密度干重鮮度飽和演重度有效摸重度土的扔密度ρ：土單畢位體詠積的猴質(zhì)量懲。在戶試驗(yàn)澇室一麻般用“環(huán)刀哄法”測(cè)定擱。20土的異孔隙腦比e：土中偵孔隙盲體積與土盾粒體允積之揀比。光可以意用來將評(píng)價(jià)天然木土層鑼的密麥實(shí)程繭度。土的液孔隙起率n：土中架孔隙勻體積敢與土餓體總疏體積棋之比喂。土的嚷飽和霉度Sr：土中牛被水昌充滿梳的孔董隙體維積與兇孔隙情總體堂積之票比。21第4俱節(jié)惑無干粘性鈔土的旱密實(shí)更度無粘鼻性土似的密靜實(shí)度隆與其毯工程頓性質(zhì)徹有著發(fā)密切謝的關(guān)騎系。姥呈密土實(shí)狀啊態(tài)時(shí)逃，為悲良好鄉(xiāng)豐地基但；呈氏疏松此狀態(tài)買時(shí)，麻為不倒良地棍基。無粘紛性土徑的最章小孔棚隙比emi鬼n：處于磨最緊蓄密狀訊態(tài)的革孔隙金比。里在試果驗(yàn)室慢可用“振擊宴法”測(cè)定春。無粘婦性土恨的最窗大孔棋隙比ema檔x：處于桶最疏毯松狀仔態(tài)的練孔隙蠅比。膏在試擴(kuò)驗(yàn)室蒼可用“漏斗停法”或“量筒愈法”測(cè)定找。22無粘眉性土桃的相夕對(duì)密餓實(shí)度Dr：無粘知性土?xí)车淖铐嵈罂讗巯侗燃寂c天引然孔青隙比糾之差叮和最靈大孔煩隙比的與最奴小孔瓜隙比釀之差奏的比卡值。Dr=(ema澇x-e)/靈(ema訂x-emi懸n)相對(duì)加密實(shí)逮度的敞值介鳴于0~心1之間爪，值招越大映，表億示越隊(duì)密實(shí)卻。23第5采節(jié)纖粘宴性土線的物辭理特惠征一、大粘性和土的聚界限濟(jì)含水睡量同一色種粘驅(qū)性土魂隨著鐵含水路量的邁不同撫，可贊分別終處于固態(tài)、半固宇態(tài)、可塑妥狀態(tài)和流動(dòng)劣狀態(tài)。粘癢性土辯由一倆種狀猾態(tài)轉(zhuǎn)堪到另新一種芹狀態(tài)布的分累界含促水量輪，稱便為界限蠅含水倆量。0固態(tài)半固糧態(tài)可塑逆狀態(tài)流動(dòng)鴨狀態(tài)縮限ws塑限wp液限wlw24液限襯儀錐式脆液限淡儀碟式冤液限室儀塑限：搓橫條法液限塑限液限：液塑卵限聯(lián)合周測(cè)定粘儀橫坐紋標(biāo)：面土樣博含水剝量縱坐巧標(biāo)：狐圓錐世入土眉深度25二、潤(rùn)粘性乘土的借塑性狡指數(shù)菠和液眉性指御數(shù)塑性犬指數(shù)Ip為液消限和坊塑限諷的差值，粗表示腳土處掌于可隙塑狀裕態(tài)的插含水績(jī)量變酷化范期圍。塑性明指數(shù)忘在一寄定程忙度上震綜合達(dá)反映綠了影租響粘秩性土伐特征通的各確種重改要因腹素(張土的宜顆粒冷組成俗，土循的礦擔(dān)物成強(qiáng)分以飽及土禁中水說的離程子成菠分和協(xié)濃度鈴等)辯。液性碰指數(shù)Il為粘曉性土撓的天均然含傲水量午和塑喉限的說差值宴與塑日性指滲數(shù)的向比值某。26液性因指數(shù)幻玉可以害表示繞粘性監(jiān)土所處益的軟哲硬狀手態(tài)。車液性耗指數(shù)保的值越茄大，解表示紡?fù)临|(zhì)淺越軟滔。三、鬧粘性褲土的歸靈敏繩度和紛觸變轟性土的房誠(chéng)靈敏掌度：原斧狀土昌的強(qiáng)亂度與壓同一士土經(jīng)巴重塑蟲（含鴉水量傻不變洋，土耕的結(jié)夸構(gòu)被籃徹底君破壞喚）后婚的強(qiáng)株度之念比。土的冒靈敏挎度越貸高，街其結(jié)倒構(gòu)性熟越強(qiáng)慨，受煙擾動(dòng)沾后土車的強(qiáng)宮度降灣低就辟越多鏡。施必工中逃要盡程量減若少對(duì)勒土結(jié)贈(zèng)構(gòu)的孤擾動(dòng)汽。27土的討觸變彩性：粘旗性土褲的結(jié)收構(gòu)遭到索破壞帖，其鹿強(qiáng)度鴨就會(huì)尿降低恨，但隨著談時(shí)間裙發(fā)展胡土體使的強(qiáng)冒度會(huì)劃逐漸車恢復(fù)棄，這寇種膠汗體化興學(xué)性沈質(zhì)稱蜓為土撲的觸付變性耗。28第6救節(jié)釣土窩的滲墾透性土的激滲透直性：水輛流通充過土料中孔稼隙難旨易程即度的跡土體叼性質(zhì)票。達(dá)西輛定律：土患中滲扭流速紛度v與水儉力梯照度i之間演呈線歪性比都例關(guān)預(yù)系（促比例浙常數(shù)k稱為某滲透瘡系數(shù)發(fā)）。告公式踏表示拖為：v=ki在砂鈔性土昏中水收的流膏動(dòng)滿掃足達(dá)憐西定侄律。29在粘涂性土澤中只饑有當(dāng)稱水頭貝梯度超過長(zhǎng)起始章梯度超（臨仙界梯只度，亦梯度閾值引）才壯開始返發(fā)生響滲流利。30第7峽節(jié)愧地冤基土性（巖秘）級(jí)的分澡類一、甘巖石賓的工簽程分肯類（一提）巖門石按采堅(jiān)硬甜程度守分類1.硬螺質(zhì)巖水石（qu≥30嘴MP怨a）2.軟興質(zhì)巖假石（qu<30勸MP晚a）（二茂）巖攝石的按風(fēng)化愈程度1.微究風(fēng)化2.中欲等風(fēng)舒化3.強(qiáng)絡(luò)風(fēng)化31二、蘿土的粱工程公分類一般南土粗粒屆土細(xì)粒怎土礫類銹土：2~孟60鋒mm砂類芝土：0.拉07臂5~只2m悠m粉土巡壽：<0晃.0福75犯mm粘土慕：<0身.0恩75下mm巨粒道土：>6查0m著m特殊科土：嚴(yán)軟土斬、黃刃土、動(dòng)膨脹艷土等工程同用土32土按周有機(jī)扯質(zhì)含紹量（Wu）的分初類土無機(jī)捎土：Wu<5奴%有機(jī)委質(zhì)土唉：10玩%前≥Wu≥絨5%泥炭宴質(zhì)土牢：60舞%≥Wu>輛10位%泥炭太：Wu>棵60訴%注：戲有機(jī)擔(dān)質(zhì)含茂量Wu按燒既失量垮試驗(yàn)冒確定優(yōu)?！疽灾腥A魯人民壘共和靜國(guó)國(guó)澇家標(biāo)蛾準(zhǔn)《搖巖土注工程文勘察基規(guī)范勉》（GB說5科00勇21梁-9高4）】33軟土蝴：指遺在靜抖水或虎非常摩緩慢的流險(xiǎn)水環(huán)浙境中成沉積霜，經(jīng)毀生物箱化學(xué)作用遇下形睜成的訊軟弱親土。物理林力學(xué)昏特性鉛軟土適的天然密孔隙撒比大：e>1天然齒含水藝量高：w≥wl壓縮堵系數(shù)賊高滲透轎系數(shù)納小抗剪叨強(qiáng)度示低靈敏慢度高34淤泥子：e≥1貿(mào).5淤泥急質(zhì)土務(wù)：1.訴5匪>e≥1煮.0軟土35三、遞細(xì)粒隆土按宗塑性皺圖分風(fēng)類粗、燭細(xì)粒叉組的汽分界就粒徑土：0.洪07茫5m架m。土粗粒伴土：按顆賤粒大嫩小及沸級(jí)配舊分類細(xì)粒般土：按塑猶性圖仙分類土的歉塑性昂指數(shù)鳳雖然捎是劃賊分細(xì)令粒土尊的良淹好指旦標(biāo)，擾但是堵塑性研指數(shù)痰反映踩的只碰是一巡壽個(gè)相瘋對(duì)的鑄含水侍量范票圍，腳具有啊相同康的塑質(zhì)性指繩數(shù)，英液、棟塑限膜卻可括能完塘全不策同，物土性檢也可辜能很得不相伯同。36細(xì)粒脊土的亡科學(xué)貿(mào)合理忽的分固類，搖應(yīng)綜包合考慮滲塑性賤指數(shù)怕和液名限（夠或塑嘗限）應(yīng)。0IpwlⅢⅠMLMHCHCL40Ⅰ:Ip=0邊.6猜3(wl-2愿0)Ⅱ:Ip=1逗0Ⅲ:wl=4暢0%Ⅱ37有機(jī)貨質(zhì)土波可在基相應(yīng)情的土錢類代號(hào)膠之后莖綴以巷代號(hào)硬O，盾如C孩HO屠，MH渴O等豎?！锻铃懙姆纸☆悩?biāo)江準(zhǔn)》階：1.粗粒勤土（試腳樣中那粗粒俘組質(zhì)笨量≥暮總質(zhì)輝量的裙50捷%）界；2.細(xì)粒旬土（試重樣中勸細(xì)粒盤組質(zhì)麥量≥癢總質(zhì)霧量的煤50壟%）候；3.含粗邪粒的茅細(xì)粒無土（試雪樣中默粗粒闊組質(zhì)既量為馬總質(zhì)法量的質(zhì)25童~5向0%僑）。38關(guān)于海幾個(gè)碎問題議的討柏論1.“含水蚊量”的名忙稱：一個(gè)攔指標(biāo)表的名她稱應(yīng)怪能準(zhǔn)早確地燭反映肆其所垂表示微的內(nèi)萍容和前意義紡。用茂中國(guó)亮傳統(tǒng)憤的詞哭語習(xí)浪慣，“寬量”應(yīng)為私一量枯詞，霞是有凍量綱跟（或攪單位虹）的薯，如“質(zhì)量”（單恩位為g或kg）、“重量”（單榆位為N或kN）等。而從“含水燃量”的定胃義看雷，它舉是兩南個(gè)質(zhì)推量之牲比，聲是無稀量綱頌的。39所以盾從名懶稱的臘科學(xué)頃化、誰規(guī)范化的竿角度鳴，從晨不至搜于造憐成混賭淆、便于借理解芽的意吊義上洪，本隱人認(rèn)駕為“吊含水黃量”筆的名稱嬌需更玩改。現(xiàn)有壘學(xué)者時(shí)將含涂水量依改稱稀為“含水鳥率”，均從無掙量綱候上與督定義拳是符周合了岡，但反本人晃認(rèn)為綿似乎順還不邊確切盯，因懂為“逮率”會(huì)一般煎反映吳某相若關(guān)部簡(jiǎn)分占方整體慎的比壁例（癢與時(shí)球間有蛇關(guān)的畏名詞胃排除屋在外巷，如滲速率遺），講如“摩升學(xué)專率”扶、“禍效率寨”、鉗“孔懲隙率呼”等柱；而鍋“含撈水量壺”的哈定義印卻是辜整體礦中部睛分與哈部分出的比婆值，丑所以恰稱“青含水磚率”40似也蒸不妥言，建疾議稱紫為“含水盛比”或“水比”。叨“水暈比”斷似更壩好一些仁，亦齡可與傅“孔伶隙比奔”相補(bǔ)比照鞏。2.筆“液攝性指意數(shù)”音的名礙稱：“塑性崇指數(shù)”為銜兩個(gè)槳含水評(píng)量（歡液限油和塑揮限）擱之差秀，而彈“液性汗指數(shù)”卻至為兩放個(gè)含傻水量恭之差欺的比葡值，許完全狡不同萍的概初念名洗稱卻敗都用鑄“指數(shù)”的相稱謂頂，似堅(jiān)欠妥復(fù)，不偏便于殊理解洗?？衫窀难蹫椤跋鄬?duì)?？伤苡|度”，煌與“訓(xùn)液性腫指數(shù)鵝”的抬定義翠相符詳，也半可與猾無粘針性土顫的“相對(duì)唐密實(shí)攤度”相如比照跟。413.撐有機(jī)覺質(zhì)含礦量與董燒失曠量：現(xiàn)行怪的中軋華人葬民共功和國(guó)國(guó)家叼標(biāo)準(zhǔn)?！稁r勻土工怒程勘罵察規(guī)析范》宣（GB爺5啞00沒21噸-9膏4）在只按“有機(jī)艦質(zhì)含址量”對(duì)顯土進(jìn)范行分牛類時(shí)緒注明炕“有機(jī)料質(zhì)含主量Wu按燒箭失量旅試驗(yàn)睛確定”?！吨谐?guó)國(guó)菠家標(biāo)艦準(zhǔn)匯湊編》羨（GB恨7摟87煮6-萬87）中驗(yàn)是這丙樣定芬義“燒失畢量”的桶：燒失盡量不停包括洞吸濕驕水，紅僅包前括有研機(jī)質(zhì)索和水枯合水絹，石碑灰性鞭土壤睬中還逐包括爛二氧沸化碳多。42由燒聾失量嗓的定墨義可者知：經(jīng)有機(jī)質(zhì)牽含量匙高，井燒失堅(jiān)量就環(huán)高；替燒失量擺高，印有機(jī)種質(zhì)含郵量卻聯(lián)并不架一定夾高。霧也就彎是說寒，燒失唱量的愉高低屠并不令一定夠能準(zhǔn)恒確地舅反映鹿土中占的有氧機(jī)質(zhì)鉛含量逆水平。因航此，燒失舍量與欺有機(jī)棚質(zhì)含阿量是殲兩個(gè)彎不能化相等對(duì)同的儲(chǔ)概念肉，二料者之尼間既歐有聯(lián)捉系又科存在饞著區(qū)湊別。而現(xiàn)陵行的有規(guī)范擠卻把認(rèn)兩個(gè)豬不同貌的概妨念混榆同了付。43由此血可見胸，以與印有機(jī)拳質(zhì)含億量不同狠概念析的燒吳失量屯作為形判定條是否為有親機(jī)土避的指島標(biāo)，亮是不康科學(xué)專的、阻有