土力學與地礎(chǔ)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類

1、土力學地基基礎(chǔ)土力學地基基礎(chǔ)河南科技大學建工學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, ,從定性和定量兩個方從定性和定量兩個方面描述面描述土體土體的的物質(zhì)組成物質(zhì)組成、密實程度密實程度及及工程應(yīng)用。工程應(yīng)用。土的物理性質(zhì)及工程分類土的物理性質(zhì)及工程分類主要內(nèi)容主要內(nèi)容:知識要點：知識要點：了解無粘性土的密實度概念及判別方法。了解無粘性土的密實度概念及判別方法。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)評價。土的物理狀態(tài)評價。掌握無粘性土和粘性土的分類依據(jù)和分類方法掌握無粘性土和粘性土的分類依據(jù)

2、和分類方法。1.1 土的成因土的成因 土是巖石經(jīng)過風化、剝蝕、破碎、搬運、沉積等過程土是巖石經(jīng)過風化、剝蝕、破碎、搬運、沉積等過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、沉積搬運、沉積一、土體的生成一、土體的生成 風化風化巖石巖石地球土土地球生物風化生物風化物理風化物理風化化學風化化學風化礦物成礦物成分未變分未變無粘性土無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 風化作用分類風化作用分類有有 機機 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,或在運動或在運動

3、過程中因碰撞和摩擦而破碎過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成分，形成作用而改變其礦物的化學成分，形成新的礦物新的礦物動植物活動引起的巖石和土體粗顆動植物活動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)是指土生成過程中所形成土粒的空間排列及 其形式。其形式。力學力學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分類單粒結(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、毛細力重力、毛細力密實的單粒結(jié)構(gòu)是良好的天然地基密實的單粒結(jié)構(gòu)是良好的天然地基原生礦物原生礦物 指粗砂粒或更粗大的顆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)松散松散密實密實 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）（粒間引力占優(yōu)勢） 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)過渡向另一種結(jié)構(gòu)。 不可不可不可不可細粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu)是指由粉粒（粒徑0.0050.075mm）在水中下沉時形成的。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，其主要特點是土的成層性和裂縫性研究土的組成，其主要特點是土的成層性和裂縫性。力學特性力學特性影影響響土的構(gòu)造土的構(gòu)造 類型類型層狀構(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）強度低；）強度低； （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，工程特性越好。沉積年代越長，工程特性越好。q q3 3以前的粘性土稱為以前的粘性土稱為老粘性土，密度大、強度高、壓縮性低，為良好天然地基；老粘性土，密度大、強度高、壓縮性低，為良好天然地基； q q4 4以后的粘性土，其性質(zhì)要通過實驗測定。以后的粘性土，其性質(zhì)要通過實驗測定。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)力學特性粒組的劃分粒組的劃分土的顆

8、粒級配土的顆粒級配土粒的礦物成分土粒的礦物成分 . 顆粒級配顆粒大小土中各個粒組的相對含量常用表格法或常用表格法或粒徑曲線法表示粒徑曲線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 密度計法密度計法：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，球狀的細顆粒在）定理，球狀的細顆粒在 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，實驗室常用密度計測試水土懸液在不同一原理，實驗室常用密

9、度計測試水土懸液在不同 時間的密度，進而確定土樣中各粒組的相對含時間的密度，進而確定土樣中各粒組的相對含 量，這一方法稱為密度計法。量，這一方法稱為密度計法。通常將各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分數(shù)來表示通常將各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分數(shù)來表示篩分法（篩分法（d0.075mm的土）的土）密度計法（密度計法（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準篩子如孔直篩分法就是用一套標準篩子如孔直徑徑(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準篩內(nèi)搖振，然后分別試樣倒入標準篩內(nèi)搖振，然后分別稱出留在各篩子上的土重，并計算稱出留在各篩子上的土重，并計算出各粒組的相對含量，即得土的顆出各粒組的相對含量，即得土的顆粒級配。粒級配。密度計法密度計法(也稱比重計法也稱比重計法) ：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( (也稱吸管法也稱吸管法) )。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，即球狀的細顆粒在水中的下沉速度即球狀的細顆粒在水中的

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級配配曲曲線線1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)p（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線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,級配不均勻級配不均勻粗細程度粗細程度： 用平均粒徑用平均粒徑d50 表示 1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線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, 級配連續(xù)性好級

13、配連續(xù)性好粒徑級配累積曲線及指標的用途：粒徑級配累積曲線及指標的用途：粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名；工程中用不均勻系數(shù)工程中用不均勻系數(shù)cu評價土的不均勻程度：評價土的不均勻程度： cu 5, 不均勻土不均勻土； cu 3 或 cc 1,級配不連續(xù)土級配不連續(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用于判定土的級配優(yōu)劣：用于判定土的級配優(yōu)劣： 當當 cu 5且且 c c = 1 3 時時 ， 為為級配良好的土級配良好的土； 當當 cu 3 或或 cc 1g/cm1g/cm3 3 冰點處于零下幾十度冰點處于零下幾十度 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時可蒸發(fā)時可蒸發(fā) 強結(jié)合水性質(zhì)穩(wěn)定強結(jié)合水性質(zhì)穩(wěn)定強結(jié)合水強結(jié)合水 位于強結(jié)合水之外，以水膜位于強結(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外力作用下可以移動 不因重力而移動，有粘滯性不因重力而移動，有粘滯性弱結(jié)合水弱結(jié)合水固定層擴散層土中毛細現(xiàn)象土中毛細現(xiàn)象毛細水毛細水分布在土粒內(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、彼此連通的毛細管的毛細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。其性質(zhì)能傳遞靜水力或壓

15、力作用下流動。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,對土的性質(zhì)影響不大對土的性質(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)指標土物理性質(zhì)指標土的物理狀態(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)指標土的物理性質(zhì)指標( (三相間的比例關(guān)系三相間的比例關(guān)系)

16、 )力學特力學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 三相指標的定義三相指標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)指標確定土的物理性質(zhì)指標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)指標共有土的物理性質(zhì)指標共有9個：個：e、n、sr、 ds、 d、 sat、 /土的重度土的重度 swswammmvvvv土的密度土的密度=g工程上更常用于計算土工程上更常用于計算土的自重應(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)量有時也稱有時也稱土的天然密度土的天然密度表達式表達式:相關(guān)指標相關(guān)指標:三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念理解物性指標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: 無量綱無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時純蒸餾水的密度時純蒸餾水的密度w =9.8 kg/m3定義定義: 土粒的密度與土粒的密度與4c時純蒸餾水的密度的

19、比值時純蒸餾水的密度的比值表達式表達式: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,用百分數(shù)表示。用百分數(shù)表示。表達式表達式:wrvvs100%v飽和度表示孔隙中充滿水的程度飽和度表示孔隙中充滿水的程度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, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示表達式表達式: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 常用來反映土的密實程度常用來反映土的密實程度定義定義: 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, 無量綱無量綱表達式表達式: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, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示表達式表達式:反映土的密度指標有五個：反映土的密度指標有五個： d satds反映土的濕度指標有兩個：反映土的濕度指標有兩個： sr反映土的土的孔隙特征有兩個：反映土的土的孔隙特征有兩個：e n土的天然重度土的天然重度三個指標最基本物理指標，三個指標最基本物理指標，可直接通過實驗測定得出可直接通過實驗測定得出 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項物理性質(zhì)指標，其中項物理性質(zhì)指標，其中常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(guān)系常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(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),并畫出三相草圖并畫出三相草圖; ; : :解出各相物質(zhì)的質(zhì)量和體積的換算指標解出各相物質(zhì)的質(zhì)量和體積的換算指標; ; : :利用換算指標按基本定義列出所求的物理指標換算公式利用換算指標按基本定義列出所求的物理指標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)系五個已知關(guān)系五個: :共有九個參數(shù)共有九個參數(shù): v vv vs va v / / ms m ma m物性指標是比例關(guān)系物性指標是比例關(guān)系: :可假設(shè)任一參數(shù)為可假設(shè)任一參數(shù)為1對于飽和土對于飽和土, va=0剩下兩個獨立變量 eeedswdswdsw(1+)1.4 土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)力學特性無黏性土密實度無黏性土密實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、的相對密度。已知土粒的相對密度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、無黏性土的密實度一、無黏性土的密實度無粘性土的無粘性土的 密實程度密實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，土粒之間無粘結(jié)力，呈松散狀態(tài)無粘性土：無粘性土：土密實土密實結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強度高、壓縮性低變形小結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強度高、壓縮性低變形小土松散土松散結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、強度低、壓縮性高變形大結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、強度低、壓縮性高變形大如何評定無粘性土密實度如何評定無粘性土密實度? ?碎石土用觸探錘擊數(shù)碎石土用觸探錘擊數(shù)63.563.5砂土用相對密度砂土用相對密度d dr r現(xiàn)場標準貫入試驗錘擊數(shù)現(xiàn)場標準貫入試驗錘擊數(shù)優(yōu)點：優(yōu)點：簡單方便簡單方便缺點：缺點：不能反映級配的影響且只能用于同一種土不能反映級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密度相對密度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 , 密實狀態(tài)密實狀態(tài)判別標準：判別標準：優(yōu)點：優(yōu)點：把土的級配因素考慮在內(nèi)，把土的級配因素考慮在內(nèi)， 理論上較為完善理論上較為完善缺點：缺點：e、emin、 eman難以準確測定難以準確測定e0.95 e0.85 松松 散散0.85e0.9

26、50.70e0.85 e0.70 細細砂砂、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實密密實實度度土土的的名名稱稱e0.95 e0.85 松松 散散0.85e0.950.70e0.85 e0.70 細細砂砂、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實密密實實度度土土的的名名稱稱根據(jù)現(xiàn)場標準貫入試驗錘擊數(shù)判定根據(jù)現(xiàn)場標準貫入試驗錘擊數(shù)判定 標準貫入試驗是一種原位測試方法。試驗方法：將質(zhì)標準貫入試驗是一種原位測試方法。試驗方法：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，打擊標準貫入器，使貫入器入土深為打擊標準貫入器，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，這是一種簡便的測試方法。，這是一種簡便的測試方法。n的大小，綜合的大小，綜合反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實度的大小。我國反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實度的大小。我國巖土工程勘查規(guī)范巖土工程勘查規(guī)范（gb5002194）規(guī)定砂土的密）規(guī)定砂土的密實度按表標準貫入錘擊數(shù)進行劃分。實度按表標準貫入錘擊數(shù)進行劃分。標準貫入試驗標準貫入試驗垂擊數(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密實度密實度松散松散稍密稍密中密中密密實密實判定標準：判定標準：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的軟硬程度或稀稠度是反映粘性土處于不同含水量時的軟硬程度或稀稠程度稠程度。粘性土從一種狀態(tài)過度到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。粘性土從一種狀態(tài)過度到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。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) 流動狀態(tài)流動狀態(tài) 強結(jié)合水膜最大強結(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、界限含水量的測定方法一、界限含水量的測定方法1、液限l錐式液限儀測定法：錐式液限儀測定法：76g76g錘經(jīng)錘經(jīng)5s5s恰好沉入土恰好沉入土10mm10mm所對應(yīng)的含水量。所對應(yīng)的含水量。碟式液限儀測定法：以碟式液限儀測定法：以2 2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /秒的速度，使碟子反復起落，墜擊秒的速度，使碟子反復起落，墜擊底座，當?shù)鬃?525擊擊v v型土槽合攏長度恰好型土槽合攏長度恰好13mm13mm所對應(yīng)的含水量。所對應(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，土條恰好產(chǎn)生裂縫并開始斷裂時的含水量。液、塑性聯(lián)合測定法：液、塑性聯(lián)合測定法：利用液、塑性聯(lián)合測定儀同時測定3份不同含水量的同一個土樣，得到圓錐下沉深度和含水量關(guān)系曲線，則曲線上對應(yīng)深度為10mm及2mm時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的依據(jù)缺點：缺點：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堅硬狀態(tài)堅硬狀態(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、力的重要指標工程上作為確定粘性土承載力的重要指標三、黏性土的靈敏度和觸變性三、黏性土的靈敏度和觸變性uutqqs 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度降低強度降低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側(cè)限抗壓強原狀土的無側(cè)限抗壓強度度重塑土的無側(cè)限抗壓強重塑土的無側(cè)限抗壓強度度飽和粘性土受到擾動后，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，土的強度降低。飽和粘性土受到擾動后，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，土的強度降低。當擾動停止后，土的強度隨時間又會逐

33、漸恢復的現(xiàn)象，稱當擾動停止后，土的強度隨時間又會逐漸恢復的現(xiàn)象，稱為為觸變性觸變性。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)隨時間變化的隨時間變化的宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn)。2. 粘性土的觸變性粘性土的觸變性 四、活動度四、活動度活性指數(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數(shù)的比值稱為活動度（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)的比值稱為活動度（活性指數(shù)）反映粘性土中所含礦物的活動性反映粘性土中所含礦物的活動性 1.5 地基巖土的工程分類地基巖土的工程分類分類依據(jù)：分類依據(jù)：粘性土按塑性指數(shù)和沉積條件粘性土按塑性指數(shù)和沉積條件無粘性土按粒徑及相對含量無粘性土按粒徑及相對含量評價巖土的工程性質(zhì)以及為地基基礎(chǔ)的評價巖土的工程性質(zhì)以及為地基基礎(chǔ)的設(shè)計與施工提供依據(jù)設(shè)計與施工提供依據(jù)本節(jié)主要介紹建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范本節(jié)主要介紹建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范- -gb5007-2002分類法分類法 土土巖巖石分類石分類碎石土分類碎石土分類砂砂土分類土分類粉粉土分類土分類塑性指數(shù)塑性指數(shù)ip10，粒徑，粒徑0.075顆粒含量不超過顆粒含

35、量不超過粘性土分類粘性土分類塑性指數(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，沖填土分類目的：分類目的：巖土分類的基本原則：（1 1）分類體系采用的指標，要既能綜合反映土的主要工程）分類體系采用的指標，要既能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又能便于測定且使用方便；性質(zhì)，又能便于測定且使用方便；（2 2）分類體系采用的指標在一定程度上能反映土在不同用）分類體系采用的指標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）分類體系要有一定的科學邏輯性，不僅要自成體系，）分類體系要有一定的科學邏輯性，不僅要自成體系，綱目分明

36、，而且要簡單易記，便于應(yīng)用。綱目分明，而且要簡單易記，便于應(yīng)用。1、巖石、巖石按成因分類按成因分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖按堅硬程度分類按堅硬程度分類frk 515 frk 530 frk 1560 frk 30frk60飽 和 單 軸 抗 壓 強 度標 準 值 frk(mpa)極 軟 巖軟 巖較 軟 巖較 硬 巖堅 硬 巖堅 硬 程 度 類 別frk 515 frk 530 frk 1560 frk 30frk60飽 和 單 軸 抗 壓 強 度標 準 值 frk(mpa)極 軟 巖軟 巖較 軟 巖較 硬 巖堅 硬 巖堅 硬 程 度 類 別按完整程度分類按完整程度分類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2、碎石土、碎石土土的名稱土的名稱 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的顆粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于2mm的顆粒超過全質(zhì)量50%3、砂土、砂土土的名稱土的名稱 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砂細砂粉砂粉砂粒徑大于0

38、.5mm的顆粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于0.25mm的顆粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量85%粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(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、填土由于人類活動而堆填土。其物質(zhì)成分雜亂，均勻性差。由于人類活動而堆填土。其物質(zhì)成分雜亂，均勻性差。按其組成和成因分類按其組成和成因分類素填土素填土壓實填土壓實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，見第十章。除了以上六種土外還有特殊土，見第十章。 若

39、土內(nèi)含有有機質(zhì)，土代號后加若土內(nèi)含有有機質(zhì)，土代號后加o o，如高液限有機質(zhì)，如高液限有機質(zhì)粘土（粘土（chocho），低液限有機質(zhì)粉土（），低液限有機質(zhì)粉土（mlomlo）等；若細粒土內(nèi)）等；若細粒土內(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粒土，當粗，則該土為含粗粒的細粒土，當粗粒中砂粒占優(yōu)勢，則該土屬含砂細粒土，并在土代號后加粒中砂粒占優(yōu)勢，則該土屬含砂細粒土，并在土代號后加s s，如，如clscls、mhsmhs等。等。 細粒土按塑性圖分類細粒土按塑性圖分類細粒土是指粒徑小于0.075mm者超過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

40、粒土在坐標圖上的位置，就可方便地進行細粒土的分類塑性圖分類法（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，試驗結(jié)果見表，試確定該土的名稱及兩種土樣，試驗結(jié)果見表，試確定該土的名稱及軟硬狀態(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