高等土力學(xué)教學(xué)第一章

1、河海大學(xué)河海大學(xué) 巖土工程研究所巖土工程研究所 Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University 第一章第一章 土的物理性質(zhì)土的物理性質(zhì) 指標(biāo)與工程分類指標(biāo)與工程分類 1-1 1-1 土的形成土的形成 土土是松散顆粒的堆積物，是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。是松散顆粒的堆積物，是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。 根據(jù)來源分：根據(jù)來源分：有機(jī)土有機(jī)土和和無機(jī)土無機(jī)土 巖石風(fēng)化分為巖石風(fēng)化分為物理風(fēng)化物理風(fēng)化和和化學(xué)風(fēng)化化學(xué)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。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。 物理風(fēng)化物理風(fēng)化：巖

2、石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，或受波浪巖石經(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。過程。物理風(fēng)化只改變顆粒的大小和形狀，不改變巖石物理風(fēng)化只改變顆粒的大小和形狀，不改變巖石 的礦物成分的礦物成分。 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化：巖體（或巖塊、巖屑）與氧氣、二氧化碳等巖體（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

3、，使這些巖石或巖屑逐漸產(chǎn)生化學(xué)變化，化和水化作用，使這些巖石或巖屑逐漸產(chǎn)生化學(xué)變化， 分解為分解為極細(xì)顆粒極細(xì)顆粒的過程。的過程。化學(xué)風(fēng)化不但改變了顆粒的大化學(xué)風(fēng)化不但改變了顆粒的大 小和形狀，也改變了巖石的礦物成分小和形狀，也改變了巖石的礦物成分。 1-1 1-1 土的形成土的形成 特征：特征： F物理風(fēng)化：物理風(fēng)化：量變量變過程，形成的土顆粒較粗；過程，形成的土顆粒較粗； F化學(xué)風(fēng)化：化學(xué)風(fēng)化：質(zhì)變質(zhì)變過程，形成的土顆粒很細(xì)。過程，形成的土顆粒很細(xì)。 對一般的土而言，通常既經(jīng)歷過物理風(fēng)化，又有化對一般的土而言，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)而已學(xué)風(fēng)化，只不過哪種占優(yōu)而

4、已。 1-1 1-1 土的形成土的形成 土從其土從其堆積或沉積堆積或沉積的條件來看可分為：的條件來看可分為： 殘積土：殘積土：巖石風(fēng)化后仍留在原地未經(jīng)搬運的堆積物巖石風(fēng)化后仍留在原地未經(jīng)搬運的堆積物。 特點：濕熱地帶，粘土，深厚，松軟，易變；特點：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；寒冷地帶，巖塊或砂，物理風(fēng)化，穩(wěn)定； 顆粒多為角粒。顆粒多為角粒。 1-1 1-1 土的形成土的形成 運積土運積土：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類活動等搬運離開：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類活動等搬運離開 生成地點后再沉積下來的堆積物。由于搬運動力的不同，又分為生成地點

5、后再沉積下來的堆積物。由于搬運動力的不同，又分為 沖積土、風(fēng)積土、冰磧土和沼澤土等沖積土、風(fēng)積土、冰磧土和沼澤土等。 沖積土沖積土：降雨形成的地表徑流流經(jīng)地表時，沖刷、帶動或：降雨形成的地表徑流流經(jīng)地表時，沖刷、帶動或 搬運土搬運土 粒，經(jīng)過一定距離后在較平緩地帶沉積下來的土層。粒，經(jīng)過一定距離后在較平緩地帶沉積下來的土層。 風(fēng)積土風(fēng)積土：由風(fēng)力帶動土粒經(jīng)過一段搬運距離后沉積下來的堆積物。：由風(fēng)力帶動土粒經(jīng)過一段搬運距離后沉積下來的堆積物。 沖積土的特點：有一定程度的顆粒分選和不均勻性。沖積土的特點：有一定程度的顆粒分選和不均勻性。 風(fēng)積土的特點：顆粒沿風(fēng)向有一定程度的顆粒分選，沒有明顯的風(fēng)積

6、土的特點：顆粒沿風(fēng)向有一定程度的顆粒分選，沒有明顯的 層理，顆粒以帶角的細(xì)砂粒和粉粒為主，同一地區(qū)顆粒較均勻。層理，顆粒以帶角的細(xì)砂粒和粉粒為主，同一地區(qū)顆粒較均勻。 1-1 1-1 土的形成土的形成 冰川沉積土冰川沉積土：由冰川剝落、搬運形成的堆積物由冰川剝落、搬運形成的堆積物。 冰磧土冰磧土：幾乎未經(jīng)流水搬運直接從冰層中擱置下來的土。：幾乎未經(jīng)流水搬運直接從冰層中擱置下來的土。 冰磧土的特點：不成層；顆粒粒徑的變化范圍很大，從漂石到冰磧土的特點：不成層；顆粒粒徑的變化范圍很大，從漂石到 粘粒；粗顆粒的形狀是次圓或次棱角的，有時還有磨光面。粘粒；粗顆粒的形狀是次圓或次棱角的，有時還有磨光面。

7、 冰水沖積土冰水沖積土：由冰川融化水搬運、堆積在冰層外圍的沖積土。：由冰川融化水搬運、堆積在冰層外圍的沖積土。 冰水沖積土的特點：與河流沖積土具有類似的性質(zhì)，常由礫石、冰水沖積土的特點：與河流沖積土具有類似的性質(zhì)，常由礫石、 砂和粉砂組成。砂和粉砂組成。 1-1 1-1 土的形成土的形成 沼澤土沼澤土：在沼澤地的沉積物在沼澤地的沉積物。 腐植土腐植土：充分腐化的土。：充分腐化的土。 泥炭土泥炭土：未完全腐化還保留有植物殘余物的土。：未完全腐化還保留有植物殘余物的土。 泥炭土的特點：通常呈海綿狀，干密度很小，含水率極高，土泥炭土的特點：通常呈海綿狀，干密度很小，含水率極高，土 質(zhì)十分疏松，壓縮性

8、高、強(qiáng)度低、靈敏度高。質(zhì)十分疏松，壓縮性高、強(qiáng)度低、靈敏度高。 1-1 1-1 土的形成土的形成 1-2 1-2 土的組成土的組成 土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為三相系三相系。 固相固相：土的顆粒、粒間膠結(jié)物；：土的顆粒、粒間膠結(jié)物； 液相液相：土體孔隙中的水；：土體孔隙中的水； 氣相氣相：孔隙中的空氣。：孔隙中的空氣。 當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時，這種土稱為當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時，這種土稱為飽和土飽和土； 當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時，就成為當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時，就成為干土干土； 一般在地下水位以上地面以下一定深度內(nèi)的土的孔隙中兼一般

9、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，此時的土體屬三相系，稱為含空氣和水，此時的土體屬三相系，稱為濕土濕土。 根據(jù)土的粘性分：根據(jù)土的粘性分：粘性土：顆粒很細(xì)；粘性土：顆粒很細(xì)； 無粘性土：顆粒較粗，甚至很大。砂、無粘性土：顆粒較粗，甚至很大。砂、 碎石、甚至堆石（直徑幾十碎石、甚至堆石（直徑幾十 cm甚至甚至1m） 1-2 1-2 土的組成土的組成 一、土的固相一、土的固相 （一）成土礦物（一）成土礦物 原生礦物原生礦物：常見的有常見的有石英、長石、云母石英、長石、云母等；等；由物理風(fēng)化生由物理風(fēng)化生 成的土粒通常由一種或幾種原生礦物組成，顆粒較粗，一成的土粒通常由一種

10、或幾種原生礦物組成，顆粒較粗，一 般為無粘性土；般為無粘性土；圓形、板狀、塊狀圓形、板狀、塊狀；吸附水的能力弱，性；吸附水的能力弱，性 質(zhì)比較穩(wěn)定，無塑性。質(zhì)比較穩(wěn)定，無塑性。 次生礦物次生礦物：由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用而形成的礦物。次：由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用而形成的礦物。次 生礦物主要是粘土礦物，常見的粘土礦物有生礦物主要是粘土礦物，常見的粘土礦物有高嶺石、伊利高嶺石、伊利 石和蒙脫石石和蒙脫石；由次生礦物構(gòu)成的土粒極細(xì)，多呈片狀或針；由次生礦物構(gòu)成的土粒極細(xì)，多呈片狀或針 狀；性質(zhì)不穩(wěn)定，有較強(qiáng)的吸附水的能力，含水率的變化狀；性質(zhì)不穩(wěn)定，有較強(qiáng)的吸附水的能力，含水率的變化 易引起體積脹縮

11、，有塑性。易引起體積脹縮，有塑性。 1-2 1-2 土的組成土的組成 粘土礦物的晶胞：粘土礦物的晶胞：硅氧四面體、鋁氫氧八面體硅氧四面體、鋁氫氧八面體。 （二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)（二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu) 粘土礦物粘土礦物：由各種硅酸鹽礦物分解形成的：由各種硅酸鹽礦物分解形成的水鋁硅酸鹽礦物水鋁硅酸鹽礦物。 其結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體，以其結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體，以晶體礦物晶體礦物為主。為主。 晶體晶體：指原子、離子在空間有規(guī)律的排列，不同的幾何排：指原子、離子在空間有規(guī)律的排列，不同的幾何排 列形式稱為列形式稱為晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)，組成晶體的最小單元稱為，組成晶體的最小單元稱為晶胞晶胞。 一、土的

12、固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 同像置換（同型替代）同像置換（同型替代）：礦物形成過程中，硅氧四面體：礦物形成過程中，硅氧四面體 或鋁氫氧八面體中心的硅、鋁原子被其它原子如鐵、鎂或鋁氫氧八面體中心的硅、鋁原子被其它原子如鐵、鎂 等置換，其結(jié)構(gòu)形式不變，但其物理化學(xué)性質(zhì)將發(fā)生變等置換，其結(jié)構(gòu)形式不變，但其物理化學(xué)性質(zhì)將發(fā)生變 化，形成不同的礦物。化，形成不同的礦物。 （二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)（二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu) 硅片硅片：基本單元是硅氧四面體，底面每個氧離子為：基本單元是硅氧四面體，底面每個氧離子為2個個 相鄰單元的硅原子共有組成六邊形孔硅片相鄰單元的硅原子共有組成六邊形

13、孔硅片。 鋁片鋁片：鋁（鎂）氫氧（氧）八面體，每個氫氧離子為：鋁（鎂）氫氧（氧）八面體，每個氫氧離子為2 個相鄰單元的鋁原子共有組成鋁片。個相鄰單元的鋁原子共有組成鋁片。 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 高嶺石高嶺石：長石風(fēng)化產(chǎn)物，：長石風(fēng)化產(chǎn)物，1:1型晶格，一個硅片一個鋁型晶格，一個硅片一個鋁 片一個晶層，晶層靠氫鍵連接，一個顆粒多達(dá)近百個晶片一個晶層，晶層靠氫鍵連接，一個顆粒多達(dá)近百個晶 層。層。 （二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)（二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu) 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 伊利石伊利石：云母在堿性介質(zhì)中風(fēng)化產(chǎn)物，：云母在堿性介

14、質(zhì)中風(fēng)化產(chǎn)物， 2:1型晶格，二個硅片型晶格，二個硅片 一個鋁片一個晶層，晶層靠鉀離子連接，比較穩(wěn)定，但不如一個鋁片一個晶層，晶層靠鉀離子連接，比較穩(wěn)定，但不如 氫鍵；氫鍵； （二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)（二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu) 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 蒙脫石蒙脫石：伊利石進(jìn)一步風(fēng)化，：伊利石進(jìn)一步風(fēng)化， 2:1型晶格，二個硅片一個型晶格，二個硅片一個 鋁片一個晶層，晶層沒有鉀離子連接，連接弱。鋁片一個晶層，晶層沒有鉀離子連接，連接弱。水分子和水分子和 水化陽離子極易進(jìn)入層間水化陽離子極易進(jìn)入層間。 （二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)（二）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu) 一、土的固相

15、一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 江蘇某一級公路發(fā)生膨脹變形后的照片江蘇某一級公路發(fā)生膨脹變形后的照片 江蘇某高速公路路堤發(fā)生膨脹變形后的照片江蘇某高速公路路堤發(fā)生膨脹變形后的照片 土的級配土的級配：土中各種大小的粒組中土粒的相對含量。：土中各種大小的粒組中土粒的相對含量。 （三）土粒的大小和土的級配（三）土粒的大小和土的級配 某粒組的土粒含量某粒組的土粒含量：該粒組的：該粒組的土粒質(zhì)量土粒質(zhì)量與與干土總質(zhì)量干土總質(zhì)量之比。之比。 粒組粒組：把工程性質(zhì)相近的一定尺寸范圍的土粒合并為一組。：把工程性質(zhì)相近的一定尺寸范圍的土粒合并為一組。 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土

16、的組成土的組成 測定土中各粒組顆粒質(zhì)量所占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，確測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稱為土的定粒徑分布范圍的試驗稱為土的顆粒大小分析試驗顆粒大小分析試驗。 （四）顆粒大小分析試驗（四）顆粒大小分析試驗 常用的方法：篩分法：粒徑常用的方法：篩分法：粒徑0.075mm 密度計法：粒徑密度計法：粒徑0.075mm，又有粒徑，又有粒徑 0.075mm 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 1.篩分法篩分法 利用一套孔徑由大到小的利用一套孔徑由大到小的篩子篩子，將按規(guī)定方法取得的一定，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

17、的篩中，置振篩機(jī)上充分振搖質(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，稱出留在各級篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計算出小于后，稱出留在各級篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計算出小于 某土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)某土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)X（）。（）。 （四）顆粒大小分析試驗（四）顆粒大小分析試驗 式中：式中：mi，m分別為小于某粒徑的土粒質(zhì)量及試樣總質(zhì)分別為小于某粒徑的土粒質(zhì)量及試樣總質(zhì) 量。量。 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 2.密度計法密度計法 通過通過密度計密度計測定土水懸濁液的密度來確定。測定土水懸濁液的密度來確定。 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確

18、定小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。于某粒徑的土粒含量的方法。 （四）顆粒大小分析試驗（四）顆粒大小分析試驗 名義粒徑名義粒徑：篩分法中以篩孔徑代表；密度計法中以與：篩分法中以篩孔徑代表；密度計法中以與 實際土顆粒在水中沉降速率相同的同樣物質(zhì)的球的直實際土顆粒在水中沉降速率相同的同樣物質(zhì)的球的直 徑代表。徑代表。 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 3.土的級配曲線土的級配曲線 （四）顆粒大小分析試驗（四）顆粒大小分析試驗 （1）粒徑分布曲線粒徑分布曲線 （2）粒組頻率曲線粒組頻率曲線 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2

19、土的組成土的組成 （四）顆粒分析試驗曲線的主要用途（四）顆粒分析試驗曲線的主要用途 （2）某些特征粒徑，用于建筑材料的選擇和評價土級配的）某些特征粒徑，用于建筑材料的選擇和評價土級配的 好壞。好壞。 按按粒徑分布曲線粒徑分布曲線可求得：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）土中各粒組的土粒含量，用于粗粒土的分類和大致評 估土的工程性質(zhì)；估土的工程性質(zhì)； 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個有用的指標(biāo)，即根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個有用的指標(biāo)，即不均不均 勻系數(shù)勻系數(shù)CuCu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)C Cc c，它們的定義

20、為：，它們的定義為： （四）顆粒分析試驗曲線的主要用途（四）顆粒分析試驗曲線的主要用途 式中：式中：d10，d30和和d60為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含 量分別為量分別為10，30和和60時所對應(yīng)的粒徑。時所對應(yīng)的粒徑。d10稱為有效稱為有效 粒徑；粒徑；d60稱為限制粒徑稱為限制粒徑。 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 土的級配的好壞可由土中的土粒均勻程度和粒徑分布土的級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曲線的形狀來決定，而土粒的均勻程度和曲線的形狀又可 分別用不均勻系

21、數(shù)和曲率系數(shù)來衡量。分別用不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)來衡量。 （四）顆粒分析試驗曲線的主要用途（四）顆粒分析試驗曲線的主要用途 Cu小，曲線陡；小，曲線陡；Cu大，曲線緩。大，曲線緩。 Cc過大，臺階在過大，臺階在d10d30間；間； Cc過小，臺階在過小，臺階在d30d60間間。 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 土的分類標(biāo)準(zhǔn)土的分類標(biāo)準(zhǔn)（GBJ14590）：純凈礫、）：純凈礫、 砂，砂，Cu5，且，且Cc=13時，級配良好，否則，不良。時，級配良好，否則，不良。 （四）顆粒分析試驗曲線的主要用途（四）顆粒分析試驗曲線的主要用途 土的級配的連續(xù)性也可用粒組頻率曲線來土的級

22、配的連續(xù)性也可用粒組頻率曲線來反映反映。 若粒組頻率曲線呈單峰則土的級配連續(xù)的；若粒組頻若粒組頻率曲線呈單峰則土的級配連續(xù)的；若粒組頻 率曲線呈雙峰，且谷點對應(yīng)的粒組含量率曲線呈雙峰，且谷點對應(yīng)的粒組含量3時，是時，是 連續(xù)的，否則是不連續(xù)的。連續(xù)的，否則是不連續(xù)的。 一、土的固相一、土的固相 1-2 1-2 土的組成土的組成 大多數(shù)粘粒表面帶有大多數(shù)粘粒表面帶有凈的負(fù)電荷凈的負(fù)電荷，是因為：，是因為： 二二、土的、土的液相液相 1.1.低價原子替代了四面體中小的硅原子和八面體中的鋁低價原子替代了四面體中小的硅原子和八面體中的鋁 原子；原子； 2.2. 顆粒結(jié)構(gòu)連續(xù)性的破壞，在顆粒邊緣引起斷鍵

23、，通顆粒結(jié)構(gòu)連續(xù)性的破壞，在顆粒邊緣引起斷鍵，通 常這些斷鍵產(chǎn)生凈負(fù)電荷，但在常這些斷鍵產(chǎn)生凈負(fù)電荷，但在PHPH7 7的酸性介質(zhì)中的酸性介質(zhì)中 ，邊緣上也常有正電荷的局部集中；，邊緣上也常有正電荷的局部集中； 3.3.在顆粒表面或邊緣上暴露的氫氧離子中氫離子被離解。在顆粒表面或邊緣上暴露的氫氧離子中氫離子被離解。 1-2 1-2 土的組成土的組成 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 吸著水吸著水：由土顆粒表面電分子力吸附在土粒表面的一層水。：由土顆粒表面電分子力吸附在土粒表面的一層水。 （一）吸著水（一）吸著水 吸著水可分為吸著水可分為強(qiáng)吸著水強(qiáng)吸著水和和弱吸著水弱吸

24、著水。 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 強(qiáng)吸著水性質(zhì)接近于固體，冰點很低（強(qiáng)吸著水性質(zhì)接近于固體，冰點很低（78），沸點），沸點 較高（較高（150），且不能傳遞壓力。），且不能傳遞壓力。 （一）吸著水（一）吸著水 弱吸著水也稱為薄膜水，不能傳遞壓力，也不能在孔隙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，但它可以因電場引力的作用從水膜厚的水中自由流動，但它可以因電場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，并使土的透水性變性、粘性、影響

25、土的壓縮性和強(qiáng)度，并使土的透水性變 小。小。 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 吸著水厚度影響因素：吸著水厚度影響因素： （一）吸著水（一）吸著水 1.1.成土礦物；成土礦物； 在三種粘土礦物中，由蒙脫石組成的顆粒盡管它單位在三種粘土礦物中，由蒙脫石組成的顆粒盡管它單位 質(zhì)量的負(fù)電荷最多。但它的質(zhì)量的負(fù)電荷最多。但它的比表面比表面( (顆粒的表面積與其質(zhì)顆粒的表面積與其質(zhì) 量或體積之比量或體積之比) )比其他礦物顆粒大得多。因而，單位表面比其他礦物顆粒大得多。因而，單位表面 積上的負(fù)電荷反而少，以致吸著水層厚度最薄。高嶺石正積上的負(fù)電荷反而少，以致吸著水層厚度最薄。高

26、嶺石正 相反，吸著水層最厚。伊利石則介于兩者之間。但這并不相反，吸著水層最厚。伊利石則介于兩者之間。但這并不 意味著蒙脫石吸附水的能力最弱。正出于它有很大的比表意味著蒙脫石吸附水的能力最弱。正出于它有很大的比表 面，在其他條件都相同的情況下，它的吸著水的體積卻是面，在其他條件都相同的情況下，它的吸著水的體積卻是 最大的。最大的。 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 吸著水厚度影響因素：吸著水厚度影響因素： （一）吸著水（一）吸著水 2.2.水中陽離子的濃度和化學(xué)性質(zhì)；水中陽離子的濃度和化學(xué)性質(zhì)； 水中陽離子的離子價愈低，為平衡土粒表面負(fù)電荷所水中陽離子的離子價愈低，為平

27、衡土粒表面負(fù)電荷所 需的需的陽離子陽離子就愈多就愈多( (如所需的陽離子如所需的陽離子NaNa 就要比 就要比CaCa2 2 多兩倍 多兩倍 ) )，而且而且低價陽離子的水化程度低價陽離子的水化程度一一般也較強(qiáng)，因此吸著般也較強(qiáng)，因此吸著水水 層的厚度就愈厚。層的厚度就愈厚。陽陽離子濃度愈離子濃度愈高，高，則靠近土粒表面的陽則靠近土粒表面的陽 離子也愈多，吸著離子也愈多，吸著水水層厚度也愈薄，因為較薄吸著層厚度也愈薄，因為較薄吸著水水層中層中 的陽離子就足以的陽離子就足以平衡平衡上粒表面的負(fù)電荷。上粒表面的負(fù)電荷。 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 吸著水對土的工程性

28、質(zhì)的影響：吸著水對土的工程性質(zhì)的影響： （一）吸著水（一）吸著水 對于對于細(xì)粒土細(xì)粒土，當(dāng)粘粒含量很高，特別是當(dāng)粘粒由粘，當(dāng)粘粒含量很高，特別是當(dāng)粘粒由粘 土礦物組成時，由于它們多呈片狀土礦物組成時，由于它們多呈片狀，比表面很比表面很大，大，吸著水吸著水 往往占有很大的孔隙體積，往往占有很大的孔隙體積，故故細(xì)粒土的性質(zhì)將受吸著水的細(xì)粒土的性質(zhì)將受吸著水的 重大影響。重大影響。 對于對于粗粒土粗粒土，由于顆粒在三個方向的尺寸屬，由于顆粒在三個方向的尺寸屬同一數(shù)量同一數(shù)量 級級，比表面較小，因此，在，比表面較小，因此，在孔隙水孔隙水的體積中吸著水的體積的體積中吸著水的體積 可忽略不計。故粗粒土的性

29、質(zhì)主要取決于可忽略不計。故粗粒土的性質(zhì)主要取決于土粒土粒的形狀、級的形狀、級 配和排列配和排列。 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 自由水自由水：離開土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作：離開土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作 用，且可自由移動的水。用，且可自由移動的水。 （二）自由水（二）自由水 自由水的特點：性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水壓力，冰自由水的特點：性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水壓力，冰 點為點為0，有溶解能力。，有溶解能力。 自由水的分類：毛細(xì)管水（毛管水）和重力水。自由水的分類：毛細(xì)管水（毛管水）和重力水。 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2

30、 土的組成土的組成 1.毛細(xì)管水毛細(xì)管水 （二）自由水（二）自由水 土中存在許多大小不同的相互連通的彎曲孔道，由于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 ，地下水將沿著毛細(xì)管被吸上來，在地下水位以上形成一，地下水將沿著毛細(xì)管被吸上來，在地下水位以上形成一 定高度的定高度的毛管水帶毛管水帶。 在毛管水帶內(nèi)，由于水氣界面上彎液面和表面張力的在毛管水帶內(nèi)，由于水氣界面上彎液面和表面張力的 存在，使水內(nèi)的壓力小于大氣壓力，即存在，使水內(nèi)的壓力小于大氣壓力，即水壓力水壓力為負(fù)值。為負(fù)值。 二二、

31、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 由毛管水壓力引起的摩擦阻力猶如給予砂土以某些由毛管水壓力引起的摩擦阻力猶如給予砂土以某些 粘聚力，以致在潮濕的砂土中能開挖一定高度的直立坑壁粘聚力，以致在潮濕的砂土中能開挖一定高度的直立坑壁 。但一旦砂土被水浸飽和，則彎液面消失，毛管水壓力變。但一旦砂土被水浸飽和，則彎液面消失，毛管水壓力變 為零，這種粘聚力液就不再存在。把這種粘聚力稱為為零，這種粘聚力液就不再存在。把這種粘聚力稱為假粘假粘 聚力聚力。 1.毛細(xì)管水毛細(xì)管水 （二）自由水（二）自由水 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 2.重力水重力水 （二）自由水

32、（二）自由水 特點：具有溶解能力，能傳遞靜水和動水壓力，對土顆粒有特點：具有溶解能力，能傳遞靜水和動水壓力，對土顆粒有 浮力作用。能溶蝕或析出土中的水溶鹽，改變土的工程性質(zhì)浮力作用。能溶蝕或析出土中的水溶鹽，改變土的工程性質(zhì) 。當(dāng)它在土孔隙中流動時，對所流經(jīng)的土體施加滲流力（亦。當(dāng)它在土孔隙中流動時，對所流經(jīng)的土體施加滲流力（亦 稱動水壓力、滲透力），計算中應(yīng)考慮其影響。稱動水壓力、滲透力），計算中應(yīng)考慮其影響。 重力水重力水：在重力或水位差作用下能在土中流動的自由水。在重力或水位差作用下能在土中流動的自由水。 二二、土的、土的液相液相 1-2 1-2 土的組成土的組成 1、土中氣的分類、土中

33、氣的分類 三三、土的、土的氣相氣相 兩種基本類型：一種是兩種基本類型：一種是與大氣連通的氣體與大氣連通的氣體；另一種是；另一種是 與與大氣不連通的以氣泡形式存在的封閉氣體大氣不連通的以氣泡形式存在的封閉氣體。 2、土中氣對土的工程性質(zhì)的影響、土中氣對土的工程性質(zhì)的影響 （1）與大氣連通的氣體與大氣連通的氣體：對土的性質(zhì)影響不大。：對土的性質(zhì)影響不大。 （2）封閉氣體封閉氣體：對土的性質(zhì)有較大的影響。增加土的：對土的性質(zhì)有較大的影響。增加土的 彈性，使土的滲透性減小，延長土體受力后變形達(dá)到彈性，使土的滲透性減小，延長土體受力后變形達(dá)到 穩(wěn)定的歷時。穩(wěn)定的歷時。 1-2 1-2 土的組成土的組成

34、外力作用外力作用：荷載和重力場的作用。：荷載和重力場的作用。 一一、土粒間的相互作用土粒間的相互作用 1-3 1-3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 內(nèi)力作用內(nèi)力作用：土顆粒內(nèi)部的作用和土粒之間的相互作用。：土顆粒內(nèi)部的作用和土粒之間的相互作用。 土粒間的相互作用土粒間的相互作用：包括化學(xué)鍵、分子鍵、離子：包括化學(xué)鍵、分子鍵、離子靜電靜電 力、毛細(xì)水壓力。力、毛細(xì)水壓力。 當(dāng)粘粒在溶液中沉淀時，粒間引力主要是范得華力（分當(dāng)粘粒在溶液中沉淀時，粒間引力主要是范得華力（分 子鍵），還有吸著水層中異性電荷引起的靜電引力。子鍵），還有吸著水層中異性電荷引起的靜電引力。 范得華力可以發(fā)生在范得華力可以發(fā)生在極性顆粒極

35、性顆?；蛩矔r極性顆粒之間。此時或瞬時極性顆粒之間。此時 當(dāng)任何兩個極性顆粒相互接近時，必同極相斥，異極相吸，而當(dāng)任何兩個極性顆粒相互接近時，必同極相斥，異極相吸，而 促使它們發(fā)生轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的結(jié)果使它們異極相對，兩個顆?；ゴ偈顾鼈儼l(fā)生轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的結(jié)果使它們異極相對，兩個顆?；?相吸引。相吸引。 一一、土粒間的相互作用土粒間的相互作用 1-3 1-3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 引力引力: : 范得華力總是在極性顆粒之間產(chǎn)生引力，但它是一范得華力總是在極性顆粒之間產(chǎn)生引力，但它是一 種短程力，約隨粒間間距得六次方遞減，而與溶液的性種短程力，約隨粒間間距得六次方遞減，而與溶液的性 質(zhì)無關(guān)。質(zhì)無關(guān)。 斥力斥力:

36、 : 在兩個土粒互相靠近，使顆粒表面吸著水層相搭接在兩個土?；ハ嗫拷?，使顆粒表面吸著水層相搭接 時，吸著水層中的陽離子不足以平衡土粒上得凈負(fù)電荷時，吸著水層中的陽離子不足以平衡土粒上得凈負(fù)電荷 就發(fā)生粒間斥力。大小取決于溶液的性質(zhì)，并隨粒間間就發(fā)生粒間斥力。大小取決于溶液的性質(zhì)，并隨粒間間 距得指數(shù)函數(shù)遞減。距得指數(shù)函數(shù)遞減。 一一、土粒間的相互作用土粒間的相互作用 1-3 1-3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 粒間電作用力粒間電作用力: : 粒間電作用力隨著粒間距離而變化，顆粒之間既有粒間電作用力隨著粒間距離而變化，顆粒之間既有 吸引力又有排斥力，當(dāng)總的吸引力大于排斥力時表現(xiàn)為吸引力又有排斥力，當(dāng)總的吸

37、引力大于排斥力時表現(xiàn)為 凈吸力，反之為凈斥力。凈吸力，反之為凈斥力。 一一、土粒間的相互作用土粒間的相互作用 1-3 1-3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)：指土的物質(zhì)組成（主要指土粒，也包括孔隙）：指土的物質(zhì)組成（主要指土粒，也包括孔隙） 在空間的相互排列以及土粒間的聯(lián)結(jié)特征的綜合。在空間的相互排列以及土粒間的聯(lián)結(jié)特征的綜合。 二、土的結(jié)構(gòu)二、土的結(jié)構(gòu) 砂、礫等粗粒土在沉積過程中形成的典型結(jié)構(gòu)。砂、礫等粗粒土在沉積過程中形成的典型結(jié)構(gòu)。 （一）單粒結(jié)構(gòu)（一）單粒結(jié)構(gòu) 特征：土粒之間以特征：土粒之間以點與點點與點的接觸為主。的接觸為主。 1-3 1-3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 粘土顆粒組成的細(xì)粒

38、土特有的結(jié)構(gòu)。粘土顆粒組成的細(xì)粒土特有的結(jié)構(gòu)。 （二）分散結(jié)構(gòu)（二）分散結(jié)構(gòu) 主要存在于細(xì)顆粒所形成的土中。主要存在于細(xì)顆粒所形成的土中。 （二）絮狀（二）絮狀(絮凝絮凝)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 特征：土粒之間以特征：土粒之間以角、邊與面的接觸或邊與邊的搭接角、邊與面的接觸或邊與邊的搭接形形 式為主。式為主。 特征：土粒之間以特征：土粒之間以面與面面與面的接觸為主。的接觸為主。 二、土的結(jié)構(gòu)二、土的結(jié)構(gòu) 1-3 1-3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 天然沉積土的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜。上述單個顆粒參與排列的方天然沉積土的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜。上述單個顆粒參與排列的方 式在天然土中時少見的。通常土?？偸浅蓤F(tuán)存在，稱為粒團(tuán)。式在天然土中時少

39、見的。通常土?？偸浅蓤F(tuán)存在，稱為粒團(tuán)。 對土顆粒及粒團(tuán)的排列而言，既有粒團(tuán)內(nèi)土粒的任意或定向排對土顆粒及粒團(tuán)的排列而言，既有粒團(tuán)內(nèi)土粒的任意或定向排 列，也有粒團(tuán)之間的任意或定向排列。列，也有粒團(tuán)之間的任意或定向排列。 當(dāng)粒團(tuán)及粒團(tuán)內(nèi)的土粒都是任意排列時，土體是當(dāng)粒團(tuán)及粒團(tuán)內(nèi)的土粒都是任意排列時，土體是各向同性各向同性的。的。 當(dāng)粒團(tuán)任意排列，而粒團(tuán)內(nèi)的土粒是定向排列時，土體在當(dāng)粒團(tuán)任意排列，而粒團(tuán)內(nèi)的土粒是定向排列時，土體在主體上主體上 是各向同性是各向同性的。的。 當(dāng)粒團(tuán)是定向排列，而粒團(tuán)內(nèi)的土粒是任意排列時，土體在當(dāng)粒團(tuán)是定向排列，而粒團(tuán)內(nèi)的土粒是任意排列時，土體在主體主體 上是各向異性

40、上是各向異性的。的。 當(dāng)粒團(tuán)及粒團(tuán)內(nèi)的土粒都是定向排列時，土體是當(dāng)粒團(tuán)及粒團(tuán)內(nèi)的土粒都是定向排列時，土體是各向異性各向異性的。的。 二、土的結(jié)構(gòu)二、土的結(jié)構(gòu) 1-3 1-3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 可分為兩類：可分為兩類： 一類是必須通過試驗測定的，如含水率、密度和土粒比重一類是必須通過試驗測定的，如含水率、密度和土粒比重 ，稱為直接指標(biāo)；，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)。度等，稱為間接指標(biāo)。 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)：反映組成土的固體顆

41、粒、孔隙中的水：反映組成土的固體顆粒、孔隙中的水 和氣體三項所占的體積和質(zhì)量（重和氣體三項所占的體積和質(zhì)量（重 量）的比例關(guān)系的指標(biāo)。量）的比例關(guān)系的指標(biāo)。 三相圖：三相圖： 圖中圖中m表示質(zhì)量；表示質(zhì)量；V 表示體積；下標(biāo)表示體積；下標(biāo)s， w，a，v分別表示土分別表示土 粒、水、氣體和孔粒、水、氣體和孔 隙隙 空氣空氣 土粒土粒 水水 質(zhì)量質(zhì)量 Ma0 Ms mw m 土的三相圖土的三相圖 體積體積 Va Vv Vw V Vs 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) （一）土的密度（一）土的密度與重度與重度 一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo)一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的密度土

42、的密度：單位體積土的質(zhì)量，用：單位體積土的質(zhì)量，用表示，單位為表示，單位為Mg/m3 (或 或g/cm3)。 土的密度常用土的密度常用環(huán)刀法環(huán)刀法、臘封法、臘封法、灌砂法灌砂法、灌水法灌水法測定。測定。 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的重度土的重度：亦稱為：亦稱為容重容重，定義為單位體積土的重量，用，定義為單位體積土的重量，用 表示，單位為表示，單位為kN/m3。 （一）土的密度（一）土的密度與重度與重度 式中：式中：W土的重量，單位為土的重量，單位為kN； g重力加速度。重力加速度。 一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo)一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理

43、性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土粒比重土粒比重：土粒的質(zhì)量（或重量）與同體積：土粒的質(zhì)量（或重量）與同體積4時純水時純水 的質(zhì)量（或重量）之比。是無因次的量。的質(zhì)量（或重量）之比。是無因次的量。 （二）土粒比重（二）土粒比重Gs 式中：式中：s土粒的密度，即土粒單位體積的質(zhì)量；土粒的密度，即土粒單位體積的質(zhì)量； （w）44時純水的密度，時純水的密度，1g/cm3 （w）44時純水的重度。時純水的重度。 一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo)一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土粒比重常用比重瓶法測定。事先將比重瓶注滿純水土粒比重常用比重瓶法測定。事先將比重瓶注

44、滿純水 ，稱瓶加水的質(zhì)量，稱瓶加水的質(zhì)量m1 。然后把質(zhì)量為。然后把質(zhì)量為ms的烘干土裝入該的烘干土裝入該 空比重瓶內(nèi)，再加純水至滿，稱瓶加土加水的質(zhì)量空比重瓶內(nèi)，再加純水至滿，稱瓶加土加水的質(zhì)量m2 。 （二）土粒比重（二）土粒比重Gs 一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo)一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的含水率土的含水率：土中水的質(zhì)量與土粒的質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)：土中水的質(zhì)量與土粒的質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù) 表示。表示。 （三）土的含水率（三）土的含水率w 測定含水率常用的方法是測定含水率常用的方法是烘干法烘干法、酒精燃燒法、酒精燃燒法、 土壤濕度計土

45、壤濕度計。 一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo)一、試驗直接測定的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的孔隙比土的孔隙比：土中孔隙的體積與土粒的體積之比，以小數(shù)表：土中孔隙的體積與土粒的體積之比，以小數(shù)表 示。示。 （一）土的孔隙比（一）土的孔隙比e 二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的孔隙率土的孔隙率：土中孔隙的體積與土的總體積之比，或單位體：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，積內(nèi)孔隙的體積。以百分?jǐn)?shù)表示， （二）土的孔隙率（二）土的孔隙率n 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的飽和度土的飽

46、和度：土中孔隙水的體積與孔隙體積之比，以百：土中孔隙水的體積與孔隙體積之比，以百 分?jǐn)?shù)表示。分?jǐn)?shù)表示。 （三）土的飽和度（三）土的飽和度Sr 二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的干重度土的干重度：單位體積內(nèi)土粒的重量。：單位體積內(nèi)土粒的重量。 土的干密度土的干密度：單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量。：單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量。 （四）干密度（四）干密度d與干重度與干重度d 問題：土的干密度是不是等于烘干土（干土）的密度？問題：土的干密度是不是等于烘干土（干土）的密度？ 二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4

47、土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 飽和密度飽和密度：土中孔隙完全被水充滿土處于飽和狀態(tài)時單位：土中孔隙完全被水充滿土處于飽和狀態(tài)時單位 體積土的質(zhì)量。體積土的質(zhì)量。 （五）飽和密度（五）飽和密度sat與飽和重度與飽和重度sat 飽和重度飽和重度：在飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量。：在飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量。 二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量減小，因土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量減小，因 此提出了此提出了浮重度浮重度（即（即有效重度有效重度）的概念。）的概念。 （六）浮密度（

48、六）浮密度與浮重度（有效重度）與浮重度（有效重度） 二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的浮密度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)量之是單位體積內(nèi)的土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之 差。差。 （六）浮密度（六）浮密度與浮重度（有效重度）與浮重度（有效重度） 二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算 （一）孔隙比和孔隙率的關(guān)系（一）孔隙比和孔隙率的關(guān)系 孔隙孔隙 土粒土粒 e 體積體積 1 1+e 1-4 1-4

49、土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) （二）干密度與濕密度和含水率的關(guān)系（二）干密度與濕密度和含水率的關(guān)系 空氣空氣 土粒土粒 水水 體積體積 1 質(zhì)量質(zhì)量 三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) （三）孔隙比與比重和干密度的關(guān)系（三）孔隙比與比重和干密度的關(guān)系 孔隙孔隙 土粒土粒 e 體積體積 1 1+e 質(zhì)量質(zhì)量 三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的三相圖土的三相圖 （四）飽和度與含水率、比重和孔隙比的關(guān)系（四）飽和度與含水率、比重和孔隙比的關(guān)系 e 體積體積 1 質(zhì)

50、量質(zhì)量 三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 空氣空氣 土粒土粒 水水 （五）浮密度與比重和孔隙比的關(guān)系（五）浮密度與比重和孔隙比的關(guān)系 孔隙孔隙 土粒土粒 e 體積體積 1 1+e 質(zhì)量質(zhì)量 三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算三、物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 【例題例題13】某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60.0cm3，稱得其質(zhì)，稱得其質(zhì) 量為量為108.00g，將其烘干后稱得質(zhì)量為，將其烘干后稱得質(zhì)量為96.43g，根據(jù)試驗得到的土粒，根據(jù)試驗得到的土粒 比重比重Gs

51、為為2.70，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔，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。隙比、孔隙率和飽和度。 1-4 1-4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 常用相對密實度常用相對密實度Dr來衡量無粘性土的松緊程度，其定義為來衡量無粘性土的松緊程度，其定義為 一、無粘性土的相對密實度一、無粘性土的相對密實度 式中：式中：Dr相對密實度；相對密實度； emax無粘性土處在最松狀態(tài)時的孔隙比；無粘性土處在最松狀態(tài)時的孔隙比； emin無粘性土處

52、在最密狀態(tài)時的孔隙比；無粘性土處在最密狀態(tài)時的孔隙比； e0無粘性土得天然孔隙比或填筑孔隙比。無粘性土得天然孔隙比或填筑孔隙比。 式中：式中：dmax無粘性土的最大干密度；無粘性土的最大干密度； dmin無粘性土的最小干密度；無粘性土的最小干密度； d無粘性土的天然干密度或填筑干密度。無粘性土的天然干密度或填筑干密度。 無粘性土用無粘性土用漏斗法漏斗法測定其最小干密度，用測定其最小干密度，用振擊法振擊法測定測定 其最大干密度。其最大干密度。 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 一、無粘性土的相對密實度一、無粘性土的相對密實

53、度 在工程上，用相對密實度在工程上，用相對密實度Dr劃分無粘性土的狀態(tài)如下：劃分無粘性土的狀態(tài)如下： 0Dr1/3 疏松的疏松的 1/3Dr2/3 中密的中密的 2/3Dr1 密實的密實的 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 一、無粘性土的相對密實度一、無粘性土的相對密實度 稠度稠度：指粘性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗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)。物理狀態(tài)指標(biāo)。 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 （一）粘性

54、土的稠度狀態(tài)（一）粘性土的稠度狀態(tài) 粘性土的稠度狀態(tài)常用粘性土的稠度狀態(tài)常用流動、軟、可塑、硬流動、軟、可塑、硬等描述。等描述。 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 （一）粘性土的稠度狀態(tài)（一）粘性土的稠度狀態(tài) 流態(tài)流態(tài)V w 0 可塑態(tài)可塑態(tài)半固態(tài)半固態(tài) 固態(tài)固態(tài) 膨脹膨脹收縮收縮 VS 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 粘性土從一種狀態(tài)過渡到粘性土從一種狀態(tài)過渡到 另一種狀態(tài)，可用某一界限含另一種狀態(tài)，可用某一界

55、限含 水率來區(qū)分，這種界限含水率水率來區(qū)分，這種界限含水率 稱為稱為稠度界限稠度界限或或阿太堡界限阿太堡界限。 （二）界限含水率及其測定（二）界限含水率及其測定 流態(tài)流態(tài)V w 0 可塑態(tài)可塑態(tài)半固態(tài)半固態(tài) 固態(tài)固態(tài) 膨脹膨脹收縮收縮 wLwPwS 1.界限含水率界限含水率 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 液限（液限（W WL L）從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，從流動狀態(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；也就是可塑狀態(tài)的上限含水率； （二）界限含水率及其

56、測定（二）界限含水率及其測定 塑限（塑限（WpWp）從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率從可塑狀態(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；也就是可塑狀態(tài)的下限含水率； 縮限（縮限（WsWs）從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率從半固體狀態(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亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不 變時的含水率。變時的含水率。 1.界限含水率界限含水率 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 測定塑限的方法：搓滾法和測定塑限

57、的方法：搓滾法和液、塑限聯(lián)合測定法液、塑限聯(lián)合測定法。 （二）界限含水率及其測定（二）界限含水率及其測定 2.液、塑限的測定液、塑限的測定 測定液限的方法：測定液限的方法：碟式儀法碟式儀法、錐式液限儀錐式液限儀、和液、塑限和液、塑限 聯(lián)合測定法。聯(lián)合測定法。 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 土的縮限用收縮皿法測定。土的縮限用收縮皿法測定。 （二）界限含水率及其測定（二）界限含水率及其測定 3.縮限的測定縮限的測定 式中：ws土的縮限（） w制備時的含水率（） V1濕試樣的體積（cm3）

58、 ，V2干試樣的體積（cm3） 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 1.塑性指數(shù)塑性指數(shù) （三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)（三）塑性指數(shù)和液性指數(shù) 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）。：液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號）。 用用Ip表示，取整數(shù)。表示，取整數(shù)。 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 2.液性指數(shù)液性指數(shù) （三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)（三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)

59、式中：式中：IL液性指數(shù)，以小數(shù)表示；液性指數(shù)，以小數(shù)表示； w土的天然含水率。土的天然含水率。 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 粘性土的狀態(tài)可用液性指數(shù)來判別。粘性土的狀態(tài)可用液性指數(shù)來判別。 2.液性指數(shù)液性指數(shù) （三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)（三）塑性指數(shù)和液性指數(shù) wwp時，時，IL0，土處于，土處于堅硬堅硬狀態(tài)；狀態(tài)； wpwwL時，時，0IL1.0，土處于，土處于可塑可塑狀態(tài)；狀態(tài)； wLw時，時，IL1.0，土處于，土處于流動流動狀態(tài)。狀態(tài)。 二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度

60、1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 土的壓實性土的壓實性：指在一定的含水率下，以人工或機(jī)械的方法，：指在一定的含水率下，以人工或機(jī)械的方法， 使土能夠壓實到某種密實程度的性質(zhì)。使土能夠壓實到某種密實程度的性質(zhì)。 三、土的壓實性三、土的壓實性 室內(nèi)：室內(nèi)：擊實試驗擊實試驗 現(xiàn)場：現(xiàn)場：碾壓試驗?zāi)雺涸囼?1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對密實度 粘性土的稠度及土的壓實性粘性土的稠度及土的壓實性 （一）含水率的影響（一）含水率的影響 三、土的壓實性三、土的壓實性 1-5 1-5 無粘性土的相對密實度無粘性土的相對