土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)課件

1、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)Soil Mechanics土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)及分類土的物理性質(zhì)及分類第二章第二章對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述本章特點(diǎn)本章特點(diǎn): : 看起來(lái)零散看起來(lái)零散學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn): : 理清理清 各節(jié)間聯(lián)系各節(jié)間聯(lián)系 各節(jié)內(nèi)層次各節(jié)內(nèi)層次土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類2.1 2.1 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.1 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(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

2、狀態(tài)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(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) )力學(xué)特力學(xué)特性性影響影響表表示示土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)概念概念所謂所謂土的物理性質(zhì)土的物理性質(zhì)就是表示土中三相比就是表示土中三相比例關(guān)系的一些物理量。例關(guān)系的一些物理量。土的物理性質(zhì)指標(biāo)不僅可以描述土的物土的物理性質(zhì)指標(biāo)不僅可以描述土的物理性質(zhì)和它所處的狀態(tài)，而且在一定程理性質(zhì)和它所處的狀態(tài)，而且在一定程度上反映了土的力學(xué)性質(zhì)。度上反映了土的力學(xué)性質(zhì)。 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)的分類土的物理性質(zhì)指標(biāo)的分類一類是必須通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，如含水量一類是必

3、須通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，如含水量（率）、密度和土粒相對(duì)密度，稱為（率）、密度和土粒相對(duì)密度，稱為直直接指標(biāo)接指標(biāo)；一類是根據(jù)直接指標(biāo)換算的，如孔隙比、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，稱為孔隙率、飽和度等，稱為間接指標(biāo)間接指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的三相圖土的三相圖為便于說(shuō)明這些物理性質(zhì)指標(biāo)的定義為便于說(shuō)明這些物理性質(zhì)指標(biāo)的定義和它們的換算關(guān)系，常用三相圖表示和它們的換算關(guān)系，常用三相圖表示土體內(nèi)三相的相對(duì)含量。土體內(nèi)三相的相對(duì)含量。 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.1.三相草圖三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm土的物理性質(zhì)和分

4、類土的物理性質(zhì)和分類質(zhì)量質(zhì)量體積體積2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)三相草圖三相草圖土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積 VVVVVVVavas Vm0mmmmmaas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剩下三個(gè)獨(dú)立變量剩下三個(gè)獨(dú)立變量三相草圖法三相草圖法物性指標(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)立變量實(shí)驗(yàn)室測(cè)定實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)其

5、它指標(biāo)是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的密度土的密度(density)(density) 土粒相對(duì)密度土粒相對(duì)密度 (specific gravity of soil particles) 土的含水量土的含水量(water content)三個(gè)基本指標(biāo)：三個(gè)基本指標(biāo)：土的干密度土的干密度(dry density)飽和密度飽和密度(saturated density)浮密度浮密度(buoyant density)描述土的孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo)描述土的孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo)孔隙比孔隙比(void)孔隙率孔隙率(

6、porosity)飽和度飽和度(degree of saturation)特殊條件下土的密度特殊條件下土的密度土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類2.2.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積-土的密度、土粒密度、土的含水量土的密度、土粒密度、土的含水量土的密度土的密度(density)awswsVVVmmVm 土的容重土的容重(重度重度)=g工程上更常用工程上更常用, 用于計(jì)算土的自重應(yīng)力用于計(jì)算土的自重應(yīng)力單位單位: kg/m3 或或 g/cm3單位單位: kN/m3

7、一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3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)也稱有時(shí)也稱土的天然密度土的天然密度2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 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)的概念土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度土的密度和容重和容重測(cè)定方法：環(huán)刀法測(cè)定方法：環(huán)刀法土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土粒相對(duì)密度土粒相對(duì)密度(specific gravity of soil partic

8、les)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 2.65C4w Cwssd44C時(shí)純蒸餾水的密度時(shí)純蒸餾水的密度C4w =1.0 g/cm3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)純蒸餾水的密度的比值時(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式表達(dá)式:定義定義:土的質(zhì)量（或重量）與同體積土的質(zhì)量（或重量）與同體積4時(shí)純水的質(zhì)量之比（無(wú)因次）時(shí)純水的質(zhì)量之比（無(wú)因次）表達(dá)式表達(dá)式:土粒比重土粒比重2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) cwscwsssVmd44)()(土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土

9、的物理性質(zhì)指標(biāo)土粒相對(duì)密度土粒相對(duì)密度ds測(cè)定方法：測(cè)定方法： 比重瓶法比重瓶法，事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加，事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加水的質(zhì)量水的質(zhì)量m1。然后把烘干土若干克。然后把烘干土若干克(ms)裝入空裝入空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿，稱瓶加水加土的質(zhì)比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿，稱瓶加水加土的質(zhì)量量m2，按下式計(jì)算土粒比重，按下式計(jì)算土粒比重21mmmmdsss土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土粒相對(duì)密度土粒相對(duì)密度ds土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土的含水量土的含水量%100

10、(%)ssswmmmmmw定義定義: 土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比, 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示注意注意: 其實(shí)是含水比其實(shí)是含水比, 可達(dá)到或超過(guò)可達(dá)到或超過(guò)100表達(dá)式表達(dá)式:2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) water content or moisture content土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的含水量土的含水量測(cè)定方法：測(cè)定方法： 烘干法烘干法。先稱出天然濕土的質(zhì)量，然。先稱出天然濕土的質(zhì)量，然后放在烘箱里，在后放在烘箱里，在100105下烘干，下烘干，稱干土的質(zhì)量。稱干土的質(zhì)量。 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)間接換算的

11、物理性質(zhì)指標(biāo) 描述土的孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo)描述土的孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo)孔隙比孔隙比(void)孔隙率孔隙率(porosity)飽和度飽和度(degree of saturation)土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)v表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率( (孔隙度孔隙度) )土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類svVVe 換算指標(biāo)換算指標(biāo)%100(%)VVnv關(guān)系關(guān)系:e1en n1ne 在某種程度上反映土的松密在某種程度上反映土的松密砂類土：砂類土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%有的可達(dá)有的可達(dá)60-70%定義定義: 土中孔隙體積與固體顆粒土中孔

12、隙體積與固體顆粒體積之比體積之比, 無(wú)量綱無(wú)量綱表達(dá)式表達(dá)式:WaterAirSoilVaVwVsVvV體積體積定義定義: 土中孔隙體積與總體積土中孔隙體積與總體積之比之比, 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式表達(dá)式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil體積體積三相草圖可用于確定三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系物性指標(biāo)之間的關(guān)系2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類飽和度飽和度vwrVVS WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積表達(dá)式表達(dá)式:定義定義: 土中水的體積與孔隙土

13、中水的體積與孔隙體積的比值體積的比值飽和度表示飽和度表示孔隙中充滿水的程度孔隙中充滿水的程度Sr=0 : 干土干土Sr=1 : 飽和土飽和土2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)v表示土中含水程度的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類swmm(%)w 含水量含水量飽和度飽和度vwrVVS WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類v表示土中表示土中密度和容重密度和容重的指標(biāo)的指標(biāo)天然密度天然密度

14、干密度干密度飽和密度飽和密度awswsVVVmmVm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 浮密度浮密度有效容重有效容重飽和容重飽和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積單位單位: kg/m3 或或 g/cm3單位單位: kN/m3 定義定義: 土被完全烘干時(shí)的密度土被完全烘干時(shí)的密度, 等于等于 單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達(dá)式表達(dá)式:2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)干密度干密度d d干容重干容重d d土烘干，體積要減小，因而土

15、的干密度土烘干，體積要減小，因而土的干密度不等于不等于烘干土的密度。烘干土的密度。土的干密度或干容重是評(píng)價(jià)土密實(shí)程度土的干密度或干容重是評(píng)價(jià)土密實(shí)程度的指標(biāo)，干密度或干容重越大表明土越的指標(biāo)，干密度或干容重越大表明土越密實(shí)，反之越疏松。常用它來(lái)密實(shí)，反之越疏松。常用它來(lái)控制填土控制填土工程的施工質(zhì)量工程的施工質(zhì)量。 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)飽和密度飽和密度satsat與飽和容重與飽和容重satsat 定義：定義： 土中孔隙完全被水充滿，土處于飽和土中孔隙完全被水充滿，土處于飽和狀態(tài)時(shí)單位體積土的質(zhì)量或重量狀態(tài)時(shí)單位體積土的質(zhì)量或重量表達(dá)式：表達(dá)式： 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)浮密

16、度浮密度 與浮容重與浮容重 定義：定義： 單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之差之差表達(dá)式：表達(dá)式： VVmwssgwsat土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)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：土的物理性質(zhì)和分類土的物理性質(zhì)和分類dsat dsat天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度Vm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 飽和容重飽和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積2.1土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土力學(xué)與基礎(chǔ)工

17、程土的物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算 常用的物理性質(zhì)指標(biāo)共有常用的物理性質(zhì)指標(biāo)共有9個(gè)，一般個(gè)，一般說(shuō)，已知其中任意說(shuō)，已知其中任意3個(gè)，通過(guò)換算，可以個(gè)，通過(guò)換算，可以求其余求其余6個(gè)。個(gè)。 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土的三相指標(biāo)中土的三相指標(biāo)中3 3個(gè)直接測(cè)定指標(biāo)是個(gè)直接測(cè)定指標(biāo)是 、 、 。 測(cè)定的方法分別：測(cè)定的方法分別： 、 、 。 表示土的容重的指標(biāo)有表示土的容重的指標(biāo)有 個(gè)，分別個(gè)，分別是是 。 表示土中含水多少的指標(biāo)有表示土中含水多少的指標(biāo)有 。 土的三相指標(biāo)可以概括為土的三相指標(biāo)可以概括為 個(gè)。個(gè)。 課堂內(nèi)容考查：課堂內(nèi)容考查：土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土

18、的物理性質(zhì)指標(biāo)孔隙比與孔隙率的關(guān)系 eeVVnv1nne1土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)干密度與濕密度和含水率的關(guān)系干密度與濕密度和含水率的關(guān)系 wwVmddd11wd1土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)孔隙比與相對(duì)密度和干密度的關(guān)系孔隙比與相對(duì)密度和干密度的關(guān)系 wssdedVm11dwsde土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)飽和度與含水率、比重和孔隙比的關(guān)系飽和度與含水率、比重和孔隙比的關(guān)系 ewdeVVSswvwrws當(dāng)土飽和時(shí)，即為當(dāng)土飽和時(shí)，即為Sr=100Sr=100則則 ssatdwe satw飽和含水率飽和含水率土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)浮密度與相對(duì)密度和孔隙比的關(guān)系浮密度

19、與相對(duì)密度和孔隙比的關(guān)系 edeVVmwswswss111土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土的物理性質(zhì)指標(biāo)n【例1】某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為，濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為，烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對(duì)密度。若土粒的相對(duì)密度ds為為2.66，求該土樣的含水量，求該土樣的含水量、密度、密度、重度、重度 、干重度、干重度d 、孔隙比、孔隙比e、飽和重度、飽和重度sat和有效重度和有效重度 【解答】解答】%98.11167167187%100smm3/87. 1100187cmgVm3/7 .181087. 1mkNg3/7 .1610100167mkNgdd593. 0187. 1)1198. 01 (66. 21)1 (sde%7 .53593. 066. 21198. 0edSsr3/4 .2010593