土力學(xué)：土的物理性質(zhì)及分類

1土的物理性質(zhì)及分類基本要求：掌握土的三相比例指標(biāo)及相互換算，各物理指標(biāo)的概念及測定方法；熟悉土的分類原則；了解三種特殊土的概念。2024/10/182本章內(nèi)容2.1概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3粘性土的物理特征2.4無粘土的密實度2.5粉土的密實度和濕度2.6土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7土的分類2024/10/1832.1概述1、物理性質(zhì)指標(biāo)：三相間的比例指標(biāo)（輕重、松密、干濕程度）。土為三相體，三相間的比例對土的工程性質(zhì)具有重要影響。2、物理狀態(tài)與特征無粘性土的松密與粘性土的稠度——土粒大小是影響土性質(zhì)最主要的因素。3、土的工程分類2024/10/1842.2土的三相比例指標(biāo)2.2.1三相圖在研究三相物質(zhì)量的比例關(guān)系時，可以假想把它們分別集中在一起。

水氣土粒

VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積2024/10/1852.2.2指標(biāo)的定義1、三個基本指標(biāo)（實測指標(biāo)）

水氣土粒

VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒比重：含水量：密度：（比重瓶法）（烘干法）（環(huán)刀法

）2024/10/1862、導(dǎo)出指標(biāo)

水氣土粒

VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積干密度：飽和密度：

有效密度或浮密度：重度即重力密度：

也即★

孔隙比：孔隙率：飽和度：2024/10/1871、繪制的三相圖2.2.3指標(biāo)的換算令2024/10/1882、指標(biāo)間關(guān)系的推導(dǎo)（對照三相圖）2024/10/189例題2-1某飽和土體，土粒相對密度為，。試求（1）推導(dǎo)干重度的表達式；（2）計算干重度。已知條件分析：解法1：(1)繪三相圖土水1分析2024/10/1810推導(dǎo)(2)代入已知指標(biāo)計算重度2024/10/1811解法2：（1）繪三相圖，計算并標(biāo)出各相質(zhì)量及體積（2）根據(jù)定義求指標(biāo)土水設(shè)V＝1cm3解得：1.0標(biāo)出各相質(zhì)量與體積2024/10/1812解法3：（1）繪制Vs＝1的三相圖，計算各相質(zhì)量與體積土水1（2）計算干重度或其他指標(biāo)解得：2024/10/18132.3粘性土的物理特征2.3.1粘性土的可塑性與界限含水量1、可塑性2、界限含水量（液塑限聯(lián)合測定儀：圓錐入土深度與土樣含水量的雙對數(shù)坐標(biāo)，2mm及17mm對應(yīng)的含水量）2024/10/18142.3.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1、塑性指數(shù)

2、液性指數(shù)

3、天然稠度反映土的塑性大小的指標(biāo)，用于土分類。反映土的軟硬程度的指標(biāo)，判定土狀態(tài)。IL<0IL=0–1IL>1堅硬狀態(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

與都是采用重塑土測定，因而液性指數(shù)并不能完全反映結(jié)構(gòu)性粘土的物理狀態(tài)。取原狀土樣測試（聯(lián)合測定），反映路基的干濕狀態(tài)。烘干法測含水量，聯(lián)合測定儀法測液、塑限。2024/10/18152.3.3粘性土的活動度、靈敏度和觸變性1、活動度2、靈敏度3、觸變性實際中可能有兩種土的塑性指數(shù)很接近，但性質(zhì)卻有很大差異，這主要是由于粘粒的膠體活動性不同?；顒有耘c礦物成分有關(guān)，例如在三種主要粘土礦物中，蒙脫石的活動性最高，高嶺石的最低。其中為粘粒（<0.002mm）百分含量。A越大，土的活動性越強。結(jié)構(gòu)性對強度的影響用靈敏度來衡量，其定義為：按靈敏程度對土劃分為高、中、低靈敏性土（以2、4為界）（含水量與密度不變）飽和粘性土結(jié)構(gòu)破壞后強度降低，但擾動停止后強度隨時間得到一定程度恢復(fù)。（如連續(xù)打樁與試樁時需樁靜置一段時間）。原因解釋：粒間電分子力產(chǎn)生的“原始粘聚力”及粒間膠結(jié)產(chǎn)生的“固化粘聚力”。2024/10/18162.4無粘性土的密實度對于無粘性土來說，影響其工程性質(zhì)的主要因素是土的密實程度。反映密實程度的物性指標(biāo)有孔隙比、相對密實度和標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)。2.4.1砂土的相對密實度

2.4.2無粘性土密實度劃分的其他方法對于級配相差較大的不同類土，難以用有效判斷其密實度的相對高低，因而采用相對密實度：

1、天然孔隙比；（砂土）2、標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)；（砂土）3、重型動力觸探擊數(shù)；（碎石土）4、野外鑒別（可挖性與可鉆性）。（碎石土）2024/10/18172.5粉土的密實度和濕度2.5.1粉土的概念2.5.2粉土的密實度和濕度極細砂粒（0.1-0.075mm）和粉粒（0.075-0.005mm）占絕大多數(shù)：（1）易于液化而接近砂土；（2）易于濕陷、凍脹而接近粘土。工程性質(zhì)：重力、風(fēng)成易濕陷，水成易液化。粉土：且mm的顆粒含量不超過50%?！稁r土工程勘察規(guī)范》規(guī)定：按孔隙比劃分密實度；按含水量劃分濕度。2024/10/18182.6土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.6.1土的脹縮性（蒙脫石）2.6.2土的濕陷性（濕陷性黃土）吸水膨脹、失水收縮。原因：富含親水性礦物，如蒙脫石。在一定壓力作用下（自重、自重和附加應(yīng)力）土體浸水后結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加下陷的特征。原因：大孔隙性，膠結(jié)物為鹽類（碳酸鹽類）自由膨脹率：其中為土樣在水中膨脹穩(wěn)定后的體積。2024/10/1819濕陷系數(shù)，由固結(jié)試驗測定：其中，為土樣的原始高度；為壓縮穩(wěn)定后的高度；為浸水穩(wěn)定后的高度。，土濕陷。2.6.3土的凍脹性一般是水分向凍結(jié)區(qū)遷移和積聚的結(jié)果。（粉土凍脹最強。地基或路基中換填砂可防凍脹）凍土的凍脹級別根據(jù)土類、凍前天然含水量、地下水位以及平均凍脹率劃分：式中，、、分別為地表凍脹量，設(shè)計凍深和凍層厚度。2024/10/18202.7土的分類2.7.1分類的目的、原則和標(biāo)準(zhǔn)1、分類的目的根據(jù)土的類別大致判斷土的工程性質(zhì)、便于分門別類地積累資料并進行學(xué)術(shù)交流。2、分類的原則簡單方便、綱目分明、邏輯完備。

2024/10/18212.7.2我國土的工程分類1、統(tǒng)一分類2、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）和《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2001，2009年版）3、公路橋涵地基土的分類（1）巨粒土（＞60mm）（2）粗粒土（60~0.075）（3）細粒土(