土力學(xué)與地礎(chǔ)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類(lèi)

1、土力學(xué)地基基礎(chǔ)土力學(xué)地基基礎(chǔ)河南科技大學(xué)建工學(xué)院高笑娟第二章第二章 介紹土的形成及物質(zhì)組成介紹土的形成及物質(zhì)組成, ,從定性和定量?jī)蓚€(gè)方從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面描述面描述土體土體的的物質(zhì)組成物質(zhì)組成、密實(shí)程度密實(shí)程度及及工程應(yīng)用。工程應(yīng)用。土的物理性質(zhì)及工程分類(lèi)土的物理性質(zhì)及工程分類(lèi)主要內(nèi)容主要內(nèi)容:知識(shí)要點(diǎn)：知識(shí)要點(diǎn)：了解無(wú)粘性土的密實(shí)度概念及判別方法。了解無(wú)粘性土的密實(shí)度概念及判別方法。掌握粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)的作用和用途，以及粘性掌握粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)的作用和用途，以及粘性土的物理狀態(tài)評(píng)價(jià)。土的物理狀態(tài)評(píng)價(jià)。掌握無(wú)粘性土和粘性土的分類(lèi)依據(jù)和分類(lèi)方法掌握無(wú)粘性土和粘性土的分類(lèi)依據(jù)

2、和分類(lèi)方法。1.1 土的成因土的成因 土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運(yùn)、沉積等過(guò)程土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運(yùn)、沉積等過(guò)程后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積搬運(yùn)、沉積一、土體的生成一、土體的生成 風(fēng)化風(fēng)化巖石巖石地球土土地球生物風(fēng)化生物風(fēng)化物理風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成礦物成分未變分未變無(wú)粘性土無(wú)粘性土原生礦物原生礦物礦物成礦物成分改變分改變粘性土粘性土次生礦物次生礦物 風(fēng)化作用分類(lèi)風(fēng)化作用分類(lèi)有有 機(jī)機(jī) 質(zhì)質(zhì)巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運(yùn)動(dòng)或在運(yùn)動(dòng)

3、過(guò)程中因碰撞和摩擦而破碎過(guò)程中因碰撞和摩擦而破碎母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物新的礦物動(dòng)植物活動(dòng)引起的巖石和土體粗顆動(dòng)植物活動(dòng)引起的巖石和土體粗顆粒的粒度或成分的變化粒的粒度或成分的變化定義：定義：土體的結(jié)構(gòu)是指土生成過(guò)程中所形成土粒的空間排列及土體的結(jié)構(gòu)是指土生成過(guò)程中所形成土粒的空間排列及 其形式。其形式。力學(xué)力學(xué)特性特性影影響響土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)反映反映土的成分土的成分形成條件形成條件分類(lèi)分類(lèi)單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)二、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)二、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造造 粒間作用

4、力粒間作用力 可否作天然地基可否作天然地基 礦物成分礦物成分單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu) 示意圖示意圖重力、毛細(xì)力重力、毛細(xì)力密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)是良好的天然地基密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)是良好的天然地基原生礦物原生礦物 指粗砂?；蚋执蟮念w粒在水或空氣中沉積形成。粗粒土粗粒土的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)松散松散密實(shí)密實(shí) 粒間作用力粒間作用力 形成環(huán)境形成環(huán)境 可否作為天然地基可否作為天然地基 礦物成分礦物成分水中的懸浮力、自重力水中的懸浮力、自重力（斥力減小引力增加）（斥力減小引力增加） 絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)( (凝聚結(jié)構(gòu)凝聚結(jié)構(gòu)) )蜂窩結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)( (分散結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu)) ) 示意圖示意圖顆粒間的引力、自重力顆粒間的引力、自重力（粒間引

5、力占優(yōu)勢(shì)）（粒間引力占優(yōu)勢(shì)） 淡水中沉積淡水中沉積海水中沉積海水中沉積次生礦物次生礦物次生礦物次生礦物注意：注意：天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結(jié)構(gòu)過(guò)渡向另一種結(jié)構(gòu)。天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結(jié)構(gòu)過(guò)渡向另一種結(jié)構(gòu)。 不可不可不可不可細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)是指由粉粒（粒徑0.0050.075mm）在水中下沉?xí)r形成的。是指由粘粒（粒徑0.005mm）集合體組成。 顆粒形狀原生礦物原生礦物 圓狀、渾圓狀、棱角狀圓狀、渾圓狀、棱角狀次生礦物次生礦物 針狀、片狀、扁平狀針狀、片狀、扁平狀土的構(gòu)造：土的構(gòu)造：是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系，主是從宏觀角度是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系

6、，主是從宏觀角度 研究土的組成，其主要特點(diǎn)是土的成層性和裂縫性研究土的組成，其主要特點(diǎn)是土的成層性和裂縫性。力學(xué)特性力學(xué)特性影影響響土的構(gòu)造土的構(gòu)造 類(lèi)型類(lèi)型層狀構(gòu)造層狀構(gòu)造分散構(gòu)造分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造裂隙構(gòu)造結(jié)核狀構(gòu)造結(jié)核狀構(gòu)造 通常分散構(gòu)造土的工程性質(zhì)最好是理想地基，結(jié)核狀構(gòu)造土的工通常分散構(gòu)造土的工程性質(zhì)最好是理想地基，結(jié)核狀構(gòu)造土的工程性質(zhì)取決于細(xì)粒土部分，裂隙構(gòu)造不連續(xù)的裂縫破壞土的整體性，程性質(zhì)取決于細(xì)粒土部分，裂隙構(gòu)造不連續(xù)的裂縫破壞土的整體性，故土的工程性質(zhì)最差。故土的工程性質(zhì)最差。 土的工程特性土的工程特性 （1 1）壓縮性高；）壓縮性高； （2 2）強(qiáng)度低；）強(qiáng)度低； （3 3

7、）透水性大；）透水性大； 土的生成與工程特性的關(guān)系土的生成與工程特性的關(guān)系 沉積年代越長(zhǎng)，工程特性越好。沉積年代越長(zhǎng)，工程特性越好。q q3 3以前的粘性土稱(chēng)為以前的粘性土稱(chēng)為老粘性土，密度大、強(qiáng)度高、壓縮性低，為良好天然地基；老粘性土，密度大、強(qiáng)度高、壓縮性低，為良好天然地基； q q4 4以后的粘性土，其性質(zhì)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。以后的粘性土，其性質(zhì)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。氣相固相液相+ + +構(gòu)成土骨架，起主體作用構(gòu)成土骨架，起主體作用重要影響重要影響土體次要作用次要作用土體三相組成示意圖1.2 土的組成土的組成一、土中的固體顆粒一、土中的固體顆粒(固相固相)物理狀態(tài)力學(xué)特性粒組的劃分粒組的劃分土的顆

8、粒級(jí)配土的顆粒級(jí)配土粒的礦物成分土粒的礦物成分 . 顆粒級(jí)配顆粒大小土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量常用表格法或常用表格法或粒徑曲線(xiàn)法表示粒徑曲線(xiàn)法表示影響土性影響土性質(zhì)的主因質(zhì)的主因表格法表示的粒組劃分粒徑級(jí)配篩分法篩分法：適用于粒徑在：適用于粒徑在0.075 60mm 的土的土 密度計(jì)法密度計(jì)法：適用于粒徑小于適用于粒徑小于0.0750.075mm的土的土 根據(jù)斯托克斯（根據(jù)斯托克斯（stokesstokes）定理，球狀的細(xì)顆粒在）定理，球狀的細(xì)顆粒在 水中下沉速度與顆粒直徑的平方成正比?；谶@水中下沉速度與顆粒直徑的平方成正比?；谶@ 一原理，實(shí)驗(yàn)室常用密度計(jì)測(cè)試水土懸液在不同一原理，實(shí)驗(yàn)室常用密

9、度計(jì)測(cè)試水土懸液在不同 時(shí)間的密度，進(jìn)而確定土樣中各粒組的相對(duì)含時(shí)間的密度，進(jìn)而確定土樣中各粒組的相對(duì)含 量，這一方法稱(chēng)為密度計(jì)法。量，這一方法稱(chēng)為密度計(jì)法。通常將各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示通常將各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示篩分法（篩分法（d0.075mm的土）的土）密度計(jì)法（密度計(jì)法（d0.075mm的土）的土）105.02.01.0200g10161824223872p%958778665536篩分法原理圖篩分法原理圖篩分法就是用一套標(biāo)準(zhǔn)篩子如孔直篩分法就是用一套標(biāo)準(zhǔn)篩子如孔直徑徑(mm)(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、

10、0.1、0.075，將烘干且分散了的將烘干且分散了的200g g有代表性的有代表性的試樣倒入標(biāo)準(zhǔn)篩內(nèi)搖振，然后分別試樣倒入標(biāo)準(zhǔn)篩內(nèi)搖振，然后分別稱(chēng)出留在各篩子上的土重，并計(jì)算稱(chēng)出留在各篩子上的土重，并計(jì)算出各粒組的相對(duì)含量，即得土的顆出各粒組的相對(duì)含量，即得土的顆粒級(jí)配。粒級(jí)配。密度計(jì)法密度計(jì)法(也稱(chēng)比重計(jì)法也稱(chēng)比重計(jì)法) ：是：是沉降沉降分析分析法的一種，另外還有移液管法法的一種，另外還有移液管法( (也稱(chēng)吸管法也稱(chēng)吸管法) )。該兩法的理論基礎(chǔ)。該兩法的理論基礎(chǔ)都是依據(jù)都是依據(jù)stokes(stokes(司篤克斯司篤克斯) )定律，定律，即球狀的細(xì)顆粒在水中的下沉速度即球狀的細(xì)顆粒在水中的

11、下沉速度與顆粒直徑的平方成正比與顆粒直徑的平方成正比典典型型顆顆粒粒級(jí)級(jí)配配曲曲線(xiàn)線(xiàn)1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)p（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)d60d50d10d30特征粒徑特征粒徑: d60 控制控制粒徑粒徑 d10 有效有效粒徑粒徑 d30 中中值

12、粒徑值粒徑不均勻程度不均勻程度：cu = d60 / d10 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)cu 5,級(jí)配不均勻級(jí)配不均勻粗細(xì)程度粗細(xì)程度： 用平均粒徑用平均粒徑d50 表示 1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)d60d10d30連續(xù)程度連續(xù)程度: cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù)較大顆粒缺少較大顆粒缺少cc 減小減小較小顆粒缺少較小顆粒缺少cc 增大增大c c = 1 3, 級(jí)配連續(xù)性好級(jí)

13、配連續(xù)性好粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)及指標(biāo)的用途：粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)及指標(biāo)的用途：粒組含量用于土的分類(lèi)定名粒組含量用于土的分類(lèi)定名；工程中用不均勻系數(shù)工程中用不均勻系數(shù)cu評(píng)價(jià)土的不均勻程度：評(píng)價(jià)土的不均勻程度： cu 5, 不均勻土不均勻土； cu 3 或 cc 1,級(jí)配不連續(xù)土級(jí)配不連續(xù)土不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)cu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣：用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣： 當(dāng)當(dāng) cu 5且且 c c = 1 3 時(shí)時(shí) ， 為為級(jí)配良好的土級(jí)配良好的土； 當(dāng)當(dāng) cu 3 或或 cc 1g/cm1g/cm3 3 冰點(diǎn)處于零下幾十度冰點(diǎn)處于零下幾十度 具有固體的的特性具有固體的的特性 溫度高于溫度高

14、于100100c c時(shí)可蒸發(fā)時(shí)可蒸發(fā) 強(qiáng)結(jié)合水性質(zhì)穩(wěn)定強(qiáng)結(jié)合水性質(zhì)穩(wěn)定強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之外，以水膜位于強(qiáng)結(jié)合水之外，以水膜 的形式包圍著土粒的形式包圍著土粒 外力作用下可以移動(dòng)外力作用下可以移動(dòng) 不因重力而移動(dòng)，有粘滯性不因重力而移動(dòng)，有粘滯性弱結(jié)合水弱結(jié)合水固定層擴(kuò)散層土中毛細(xì)現(xiàn)象土中毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)水毛細(xì)水分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管的毛細(xì)管重力水重力水是位于地下水位以下的土空隙中，能在重是位于地下水位以下的土空隙中，能在重力或壓力作用下流動(dòng)。其性質(zhì)能傳遞靜水力或壓

15、力作用下流動(dòng)。其性質(zhì)能傳遞靜水壓力并產(chǎn)生浮力。壓力并產(chǎn)生浮力。三、土中氣體三、土中氣體(氣相氣相) 土體中的氣體是指存于土體空隙中未被水占據(jù)的部分土體中的氣體是指存于土體空隙中未被水占據(jù)的部分,存在形式有兩種存在形式有兩種:自由氣體自由氣體:與大氣相通與大氣相通,對(duì)土的性質(zhì)影響不大對(duì)土的性質(zhì)影響不大封閉氣體封閉氣體:與大氣隔絕與大氣隔絕,增大土體的彈性和壓縮性增大土體的彈性和壓縮性土體中氣體土體中氣體1.3 土物理性質(zhì)指標(biāo)土物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)( (三相間的比例關(guān)系三相間的比例關(guān)系)

16、 )力學(xué)特力學(xué)特性性影響影響表表示示t 概述概述土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，也間接反映土的工程性質(zhì)。土的松密和軟硬程度主也間接反映土的工程性質(zhì)。土的松密和軟硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例。要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例。t 三相指標(biāo)的定義三相指標(biāo)的定義固相固相液相液相氣相氣相土顆粒土顆粒土中水土中水土中氣土中氣一一. 土的三相圖土的三相圖 水氣氣 土土粒粒vavwvsvvvma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積二二. .土的物理性質(zhì)指標(biāo)確定土的物理性質(zhì)指標(biāo)確定水水氣氣土粒土粒vavwvsvvvma=0mwmsm

17、質(zhì)量質(zhì)量體積體積土的物理性質(zhì)指標(biāo)共有土的物理性質(zhì)指標(biāo)共有9個(gè)：個(gè)：e、n、sr、 ds、 d、 sat、 /土的重度土的重度 swswammmvvvv土的密度土的密度=g工程上更常用于計(jì)算土工程上更常用于計(jì)算土的自重應(yīng)力的自重應(yīng)力單位單位: kn/m3 或或 g/cm3單位單位: kn/m3 一般范圍一般范圍: 16 22 kn/m3定義定義: 土單位體積的質(zhì)量土單位體積的質(zhì)量有時(shí)也稱(chēng)有時(shí)也稱(chēng)土的天然密度土的天然密度表達(dá)式表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo)相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念理解物性指標(biāo)的概念各種密度容重之間的大小關(guān)系：各種密度容重之間的大小關(guān)系：dsat dsat土

18、的重度土的重度干重度干重度飽和重度飽和重度mv天然重度天然重度干重度干重度sdmvg gdd swvsatmvvgsatsat 浮重度浮重度swwsatwmmvv 飽和重度飽和重度水水氣氣土粒土粒vavwvsvvvma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土粒比重土粒比重s: 土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量sssmv單位單位: 無(wú)量綱無(wú)量綱土粒比重一般范圍土粒比重一般范圍: 粘性土粘性土 2.702.75 砂砂 土土 2.652.95w ssswm1dv 4c時(shí)純蒸餾水的密度時(shí)純蒸餾水的密度w =9.8 kg/m3定義定義: 土粒的密度與土粒的密度與4c時(shí)純蒸餾水的密度的

19、比值時(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式表達(dá)式:土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度飽和度飽和度定義定義: 土中水的體積與孔隙體積的比值土中水的體積與孔隙體積的比值,用百分?jǐn)?shù)表示。用百分?jǐn)?shù)表示。表達(dá)式表達(dá)式:wrvvs100%v飽和度表示孔隙中充滿(mǎn)水的程度飽和度表示孔隙中充滿(mǎn)水的程度sr=0 : 干土干土sr=100% : 飽和土飽和土土的含水量土的含水量wsssmmm100%100%mm 定義定義: 土中水的質(zhì)量與土粒重量之比土中水的質(zhì)量與土粒重量之比, 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式表達(dá)式:孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率( (孔隙度孔隙度) )svvve vvn100%v關(guān)系關(guān)系

20、:e1en n1ne 常用來(lái)反映土的密實(shí)程度常用來(lái)反映土的密實(shí)程度定義定義: 土中孔隙體積與固體顆土中孔隙體積與固體顆 粒體積之比粒體積之比, 無(wú)量綱無(wú)量綱表達(dá)式表達(dá)式:定義定義: 土中孔隙體積與土的土中孔隙體積與土的總體積之比總體積之比, 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式表達(dá)式:反映土的密度指標(biāo)有五個(gè)：反映土的密度指標(biāo)有五個(gè)： d satds反映土的濕度指標(biāo)有兩個(gè)：反映土的濕度指標(biāo)有兩個(gè)： sr反映土的土的孔隙特征有兩個(gè)：反映土的土的孔隙特征有兩個(gè)：e n土的天然重度土的天然重度三個(gè)指標(biāo)最基本物理指標(biāo)，三個(gè)指標(biāo)最基本物理指標(biāo)，可直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定得出可直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定得出 天然含水量天然含水量土

21、的比重土的比重ds 以上以上9項(xiàng)物理性質(zhì)指標(biāo)，其中項(xiàng)物理性質(zhì)指標(biāo)，其中常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系換算步驟換算步驟: : :假設(shè)假設(shè)v vs s=1(v=1=1(v=1或或m ms s=1),=1),并畫(huà)出三相草圖并畫(huà)出三相草圖; ; : :解出各相物質(zhì)的質(zhì)量和體積的換算指標(biāo)解出各相物質(zhì)的質(zhì)量和體積的換算指標(biāo); ; : :利用換算指標(biāo)按基本定義列出所求的物理指標(biāo)換算公式利用換算指標(biāo)按基本定義列出所求的物理指標(biāo)換算公式水水氣氣土粒土粒0 vsvvv e11+e質(zhì)量質(zhì)量體積體積sssswswswwwwswsswswm1dmddvm100%mmdmmmmd1sv由式得

22、由式得所以e+1=ve=vvv=evsv所以所以得得由式由式已知關(guān)系五個(gè)已知關(guān)系五個(gè): :共有九個(gè)參數(shù)共有九個(gè)參數(shù): v vv vs va v / / ms m ma m物性指標(biāo)是比例關(guān)系物性指標(biāo)是比例關(guān)系: :可假設(shè)任一參數(shù)為可假設(shè)任一參數(shù)為1對(duì)于飽和土對(duì)于飽和土, va=0剩下兩個(gè)獨(dú)立變量 eeedswdswdsw(1+)1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)力學(xué)特性無(wú)黏性土密實(shí)度無(wú)黏性土密實(shí)度黏性土物理特性黏性土物理特性 例題分析例題分析 n【例1-1】某土樣，重量為某土樣，重量為1.87n，體積為體積為100cm3，烘干烘干后，烘干土質(zhì)量為后，烘干土質(zhì)量為1.67n。已知土粒

23、的相對(duì)密度。已知土粒的相對(duì)密度ds為為2.66，試求：試求： 、 、e、sr、d 、sat和和 【解解】1.87-1.67100%11.98%1.67smm_33_61.87 101.87/100 10mkn mv3dmkn7161198017181/ /. . . .=+=+=59301071811980166211des. . .) ). .( (. .) )( (=+=+=1-%. . . . .753593066211980edssr=320.4 1010.4/satwkn m一、無(wú)黏性土的密實(shí)度一、無(wú)黏性土的密實(shí)度無(wú)粘性土的無(wú)粘性土的 密實(shí)程度密實(shí)程度工程性工程性質(zhì)質(zhì)影響影響指具有單

24、粒結(jié)構(gòu)的碎石土與砂土，土粒之間無(wú)粘結(jié)力，呈松散狀態(tài)指具有單粒結(jié)構(gòu)的碎石土與砂土，土粒之間無(wú)粘結(jié)力，呈松散狀態(tài)無(wú)粘性土：無(wú)粘性土：土密實(shí)土密實(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度高、壓縮性低變形小結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度高、壓縮性低變形小土松散土松散結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、強(qiáng)度低、壓縮性高變形大結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、強(qiáng)度低、壓縮性高變形大如何評(píng)定無(wú)粘性土密實(shí)度如何評(píng)定無(wú)粘性土密實(shí)度? ?碎石土用觸探錘擊數(shù)碎石土用觸探錘擊數(shù)63.563.5砂土用相對(duì)密度砂土用相對(duì)密度d dr r現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響且只能用于同一種土不能反映級(jí)配的影響且只能用于同一種土孔隙比孔隙比e e

25、或孔隙率或孔隙率n ne emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比相對(duì)密度相對(duì)密度minmaxmaxreeeed d dr r = 1 = 1 , , 最密狀態(tài)最密狀態(tài) d dr r = 0 = 0 , , 最松狀態(tài)最松狀態(tài) d dr r 0.67 , 0.67 , 疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)0.33 0.33 0.67 , 0.67 , 密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)：判別標(biāo)準(zhǔn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：把土的級(jí)配因素考慮在內(nèi)，把土的級(jí)配因素考慮在內(nèi)， 理論上較為完善理論上較為完善缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：e、emin、 eman難以準(zhǔn)確測(cè)定難以準(zhǔn)確測(cè)定e0.95 e0.85 松松 散散0.85e0.9

26、50.70e0.85 e0.70 細(xì)細(xì)砂砂、粉粉砂砂0.75e0.850.60e0.75 e0.60礫礫砂砂、粗粗砂砂、中中砂砂稍稍密密中中密密密密實(shí)實(shí)密密實(shí)實(shí)度度土土的的名名稱(chēng)稱(chēng)e0.95 e0.85 松松 散散0.85e0.950.70e0.85 e0.70 細(xì)細(xì)砂砂、粉粉砂砂0.75e0.850.60e0.75 e0.60礫礫砂砂、粗粗砂砂、中中砂砂稍稍密密中中密密密密實(shí)實(shí)密密實(shí)實(shí)度度土土的的名名稱(chēng)稱(chēng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)判定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)判定 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是一種原位測(cè)試方法。試驗(yàn)方法：將質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是一種原位測(cè)試方法。試驗(yàn)方法：將質(zhì)量為量為63.5kg的錘頭，提升到的

27、錘頭，提升到76cm的高度，讓錘自由下落，的高度，讓錘自由下落，打擊標(biāo)準(zhǔn)貫入器，使貫入器入土深為打擊標(biāo)準(zhǔn)貫入器，使貫入器入土深為30cm所需的錘擊數(shù)，所需的錘擊數(shù)，記為記為n63.5，這是一種簡(jiǎn)便的測(cè)試方法。，這是一種簡(jiǎn)便的測(cè)試方法。n的大小，綜合的大小，綜合反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實(shí)度的大小。我國(guó)反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實(shí)度的大小。我國(guó)巖土工程勘查規(guī)范巖土工程勘查規(guī)范（gb5002194）規(guī)定砂土的密）規(guī)定砂土的密實(shí)度按表標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)進(jìn)行劃分。實(shí)度按表標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)進(jìn)行劃分。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)垂擊數(shù)垂擊數(shù)n n63.563.5n n63.563.5555 5n n63

28、.563.5101010 10 n n63.563.52020n n63.563.52020密實(shí)度密實(shí)度松散松散稍密稍密中密中密密實(shí)密實(shí)判定標(biāo)準(zhǔn)：判定標(biāo)準(zhǔn)：二、二、 粘性土的物理特性粘性土的物理特性粘性土的物理狀態(tài)可以用稠度表示。粘性土的物理狀態(tài)可以用稠度表示。稠度是反映粘性土處于不同含水量時(shí)的軟硬程度或稀稠度是反映粘性土處于不同含水量時(shí)的軟硬程度或稀稠程度稠程度。粘性土從一種狀態(tài)過(guò)度到另一種狀態(tài)的分界含水量稱(chēng)為界限含水量。粘性土從一種狀態(tài)過(guò)度到另一種狀態(tài)的分界含水量稱(chēng)為界限含水量。塑限塑限p液限液限l稠度界限稠度界限粘性土隨含水量變化可改變土的物理形態(tài)粘性土隨含水量變化可改變土的物理形態(tài)固態(tài)

29、或固態(tài)或半固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài) 流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài) 強(qiáng)結(jié)合水膜最大強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量一、界限含水量的測(cè)定方法一、界限含水量的測(cè)定方法1、液限l錐式液限儀測(cè)定法：錐式液限儀測(cè)定法：76g76g錘經(jīng)錘經(jīng)5s5s恰好沉入土恰好沉入土10mm10mm所對(duì)應(yīng)的含水量。所對(duì)應(yīng)的含水量。碟式液限儀測(cè)定法：以碟式液限儀測(cè)定法：以2 2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /秒的速度，使碟子反復(fù)起落，墜擊秒的速度，使碟子反復(fù)起落，墜擊底座，當(dāng)?shù)鬃?，?dāng)2525擊擊v v型土槽合攏長(zhǎng)度恰好型土槽合攏長(zhǎng)度恰好13mm13mm所對(duì)應(yīng)的含水量。所對(duì)應(yīng)的含水量。錐式液限儀錐式液限儀碟式液限儀碟式液限儀2、

30、塑限p滾搓法：滾搓法：將天然濕度的土體在毛玻璃上搓成直徑為3mm 土條時(shí)，土條恰好產(chǎn)生裂縫并開(kāi)始斷裂時(shí)的含水量。液、塑性聯(lián)合測(cè)定法：液、塑性聯(lián)合測(cè)定法：利用液、塑性聯(lián)合測(cè)定儀同時(shí)測(cè)定3份不同含水量的同一個(gè)土樣，得到圓錐下沉深度和含水量關(guān)系曲線(xiàn)，則曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)深度為10mm及2mm時(shí)土樣的含水量就分別為該土的液限和塑限。圓錐入土深度與含水量關(guān)系二、塑性指數(shù)二、塑性指數(shù)i ip p和液性指數(shù)和液性指數(shù)i il lplpi 塑性指數(shù)塑性指數(shù)的數(shù)值大小可反映粘性土可塑范圍的大小，的數(shù)值大小可反映粘性土可塑范圍的大小，塑塑性指數(shù)性指數(shù)越大，表明粘性性土粘性和塑性越好越大，表明粘性性土粘性和塑性越好（與粘粒

31、含量有關(guān)，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）；（與粘粒含量有關(guān)，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）；塑性指數(shù)塑性指數(shù)i ip p工程上常用塑性指數(shù)作為粘性土與粉土定名分類(lèi)的依據(jù)工程上常用塑性指數(shù)作為粘性土與粉土定名分類(lèi)的依據(jù)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能充分反映粘土顆粒含量不能充分反映粘土顆粒含量 不同的粘土礦物吸服水的能力不同不同的粘土礦物吸服水的能力不同plpli 液性指數(shù)液性指數(shù)i il lwpwwlil1堅(jiān)硬狀態(tài)堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流流 態(tài)態(tài)0.00 0.250.25 0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑軟塑軟塑反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度 工程上作為確定粘性土承載

32、力的重要指標(biāo)工程上作為確定粘性土承載力的重要指標(biāo)三、黏性土的靈敏度和觸變性三、黏性土的靈敏度和觸變性u(píng)utqqs 03 uquq 相同含水量、密度相同含水量、密度1. 粘性土的靈敏度粘性土的靈敏度 s st t =原狀土原狀土結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)性相同含水量相同含水量密度密度粉碎粉碎重塑重塑重塑土重塑土強(qiáng)度降低強(qiáng)度降低st1st224粘性土粘性土低靈敏低靈敏中等靈中等靈敏敏高靈敏高靈敏原狀土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)原狀土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度飽和粘性土受到擾動(dòng)后，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，土的強(qiáng)度降低。飽和粘性土受到擾動(dòng)后，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，土的強(qiáng)度降低。當(dāng)擾動(dòng)停止后，土的強(qiáng)度隨時(shí)間又會(huì)逐

33、漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱(chēng)當(dāng)擾動(dòng)停止后，土的強(qiáng)度隨時(shí)間又會(huì)逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱(chēng)為為觸變性觸變性。土的觸變性是土的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土土的觸變性是土的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的隨時(shí)間變化的宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn)。2. 粘性土的觸變性粘性土的觸變性 四、活動(dòng)度四、活動(dòng)度活性指數(shù)活性指數(shù)002. 0ppia p0.002: 粒徑小于粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比a 1.25非活性粘土非活性粘土正常粘土正常粘土活性粘土活性粘土粘性土的塑性指數(shù)與土中膠粒含量百分?jǐn)?shù)的比值稱(chēng)為活動(dòng)度（活性指數(shù)）粘性土的塑性指數(shù)與土中膠粒含量百分

34、數(shù)的比值稱(chēng)為活動(dòng)度（活性指數(shù)）反映粘性土中所含礦物的活動(dòng)性反映粘性土中所含礦物的活動(dòng)性 1.5 地基巖土的工程分類(lèi)地基巖土的工程分類(lèi)分類(lèi)依據(jù)：分類(lèi)依據(jù)：粘性土按塑性指數(shù)和沉積條件粘性土按塑性指數(shù)和沉積條件無(wú)粘性土按粒徑及相對(duì)含量無(wú)粘性土按粒徑及相對(duì)含量評(píng)價(jià)巖土的工程性質(zhì)以及為地基基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)巖土的工程性質(zhì)以及為地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工提供依據(jù)設(shè)計(jì)與施工提供依據(jù)本節(jié)主要介紹建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范本節(jié)主要介紹建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范- -gb5007-2002分類(lèi)法分類(lèi)法 土土巖巖石分類(lèi)石分類(lèi)碎石土分類(lèi)碎石土分類(lèi)砂砂土分類(lèi)土分類(lèi)粉粉土分類(lèi)土分類(lèi)塑性指數(shù)塑性指數(shù)ip10，粒徑，粒徑0.075顆粒含量不超過(guò)顆粒含

35、量不超過(guò)粘性土分類(lèi)粘性土分類(lèi)塑性指數(shù)塑性指數(shù)ip10的土的土填土分為雜填土，素填土，沖填土填土分為雜填土，素填土，沖填土分類(lèi)目的：分類(lèi)目的：巖土分類(lèi)的基本原則：（1 1）分類(lèi)體系采用的指標(biāo)，要既能綜合反映土的主要工程）分類(lèi)體系采用的指標(biāo)，要既能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又能便于測(cè)定且使用方便；性質(zhì)，又能便于測(cè)定且使用方便；（2 2）分類(lèi)體系采用的指標(biāo)在一定程度上能反映土在不同用）分類(lèi)體系采用的指標(biāo)在一定程度上能反映土在不同用途和不同工作條件下的不同特性；途和不同工作條件下的不同特性；（3 3）分類(lèi)體系要有一定的科學(xué)邏輯性，不僅要自成體系，）分類(lèi)體系要有一定的科學(xué)邏輯性，不僅要自成體系，綱目分明

36、，而且要簡(jiǎn)單易記，便于應(yīng)用。綱目分明，而且要簡(jiǎn)單易記，便于應(yīng)用。1、巖石、巖石按成因分類(lèi)按成因分類(lèi)巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖按堅(jiān)硬程度分類(lèi)按堅(jiān)硬程度分類(lèi)frk 515 frk 530 frk 1560 frk 30frk60飽 和 單 軸 抗 壓 強(qiáng) 度標(biāo) 準(zhǔn) 值 frk(mpa)極 軟 巖軟 巖較 軟 巖較 硬 巖堅(jiān) 硬 巖堅(jiān) 硬 程 度 類(lèi) 別frk 515 frk 530 frk 1560 frk 30frk60飽 和 單 軸 抗 壓 強(qiáng) 度標(biāo) 準(zhǔn) 值 frk(mpa)極 軟 巖軟 巖較 軟 巖較 硬 巖堅(jiān) 硬 巖堅(jiān) 硬 程 度 類(lèi) 別按完整程度分類(lèi)按完整程度分類(lèi)0.75完 整 性 指 數(shù)極 破

37、 碎破 碎較 破 碎較 完 整完 整完 整 程 度 等 級(jí)0.75完 整 性 指 數(shù)極 破 碎破 碎較 破 碎較 完 整完 整完 整 程 度 等 級(jí)2、碎石土、碎石土土的名稱(chēng)土的名稱(chēng) 顆粒形狀顆粒形狀 粒組含量粒組含量漂石漂石塊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(guò)全質(zhì)量50%卵石卵石碎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圓礫角礫角礫粒徑大于20mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%粒徑大于2mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%3、砂土、砂土土的名稱(chēng)土的名稱(chēng) 粒組含量粒組含量粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)量25 - 50%礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細(xì)砂細(xì)砂粉砂粉砂粒徑大于0

38、.5mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%粒徑大于0.25mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%粒徑大于0.075mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量85%粒徑大于0.075mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%4、粉土、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)ip10的土塑性指數(shù)ip10的土5、粘性土、粘性土1017的土的土粘土粘土粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土6、填土、填土由于人類(lèi)活動(dòng)而堆填土。其物質(zhì)成分雜亂，均勻性差。由于人類(lèi)活動(dòng)而堆填土。其物質(zhì)成分雜亂，均勻性差。按其組成和成因分類(lèi)按其組成和成因分類(lèi)素填土素填土壓實(shí)填土壓實(shí)填土雜填土雜填土沖填土沖填土除了以上六種土外還有特殊土，見(jiàn)第十章。除了以上六種土外還有特殊土，見(jiàn)第十章。 若

39、土內(nèi)含有有機(jī)質(zhì)，土代號(hào)后加若土內(nèi)含有有機(jī)質(zhì)，土代號(hào)后加o o，如高液限有機(jī)質(zhì)，如高液限有機(jī)質(zhì)粘土（粘土（chocho），低液限有機(jī)質(zhì)粉土（），低液限有機(jī)質(zhì)粉土（mlomlo）等；若細(xì)粒土內(nèi)）等；若細(xì)粒土內(nèi)粒粗粒含量為粒粗粒含量為25%50%25%50%，則該土為含粗粒的細(xì)粒土，當(dāng)粗，則該土為含粗粒的細(xì)粒土，當(dāng)粗粒中砂粒占優(yōu)勢(shì)，則該土屬含砂細(xì)粒土，并在土代號(hào)后加粒中砂粒占優(yōu)勢(shì)，則該土屬含砂細(xì)粒土，并在土代號(hào)后加s s，如，如clscls、mhsmhs等。等。 細(xì)粒土按塑性圖分類(lèi)細(xì)粒土按塑性圖分類(lèi)細(xì)粒土是指粒徑小于0.075mm者超過(guò)50的土。在塑性圖中，以塑性指數(shù)ip為縱軸、液限wl橫軸。根據(jù)細(xì)

40、粒土在坐標(biāo)圖上的位置，就可方便地進(jìn)行細(xì)粒土的分類(lèi)塑性圖分類(lèi)法（76g錐體，深度17mm） 三、例題分析三、例題分析 土樣天然含水量(%)(%)塑限p p(%)(%)液限l l(%)(%)a40.425.447.9n【例】a a、b b兩種土樣，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表，試確定該土的名稱(chēng)及兩種土樣，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表，試確定該土的名稱(chēng)及軟硬狀態(tài)。軟硬狀態(tài)?！窘獯鸾獯稹?22=425947=iplp. . . .塑塑性性指指數(shù)數(shù)：a a 土土因因 i ip p 1717，0.250.25il0.75，所以該土為黏土，可塑狀態(tài)：，所以該土為黏土，可塑狀態(tài)：670=522425440=i=ippl. . . . .液液性性指指數(shù)數(shù)：土樣天然含水量(%)(%) 塑限