土物理性質(zhì)及工程分類(lèi)

1、1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)土的形成土的形成滲透特性變形特性強(qiáng)度特性土的三相組成土的物理狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)土的工程分類(lèi)土的工程分類(lèi)土的壓實(shí)性土的壓實(shí)性 決定影響如何獲得較好的土便于研究和應(yīng)用第第1頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.1 1.1 土的形成土的形成1.21.2土的三相組成土的三相組成1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)1.51.5土的工程分類(lèi)土的工程分類(lèi)第第2頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1.1 1.1 土的形成土的形成土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化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1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)形成過(guò)程形成條件物

2、理力學(xué)性質(zhì) 風(fēng)化巖石地球土地球影響影響第第3頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化量變量變無(wú)粘性土無(wú)粘性土原生礦物質(zhì)變質(zhì)變粘性土粘性土次生礦物動(dòng)植物的活動(dòng)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 風(fēng)化風(fēng)化有 機(jī) 質(zhì)1.11.1土的形成土的形成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,或在運(yùn)動(dòng)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)境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物第第4頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)二二. . 搬運(yùn)與沉積搬運(yùn)與沉積殘積土無(wú)搬運(yùn)運(yùn)積土有搬運(yùn)土質(zhì)較好1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)殘積土殘積土強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化弱風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化微風(fēng)化母巖體母巖體顆粒

3、表面粗糙多棱角粗細(xì)不均無(wú)層理1.11.1土的形成土的形成母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細(xì)小顆粒后，未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地的堆積物風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運(yùn)到遠(yuǎn)近不同的地點(diǎn)所沉積的堆積物第第5頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)2. 2. 搬運(yùn)與沉積搬運(yùn)與沉積運(yùn)積土有搬運(yùn)風(fēng)：風(fēng)積土1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)重力重力: : 坡積土坡積土 流水流水: :洪積土洪積土沖積土沖積土湖泊沼澤沉積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物海相沉積物冰川冰川: : 冰積土冰積土1.11.1土的形成土的形成土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性

4、明顯，土層交迭含有機(jī)物淤泥，土性差含有機(jī)物淤泥，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理第第6頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成氣相固相液相+ + +構(gòu)成土骨架，起決定作用構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)次要作用次要作用第第7頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一一. . 固體顆粒固體顆粒物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級(jí)配1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成礦物成分顆粒形狀 第第8頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1

5、. 粒徑級(jí)配一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例粒徑級(jí)配影響土性的主因第第9頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)顆粒大小粒組 按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類(lèi)按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類(lèi)界限粒徑一一. . 固體顆粒固體顆粒dmm卵石卵石礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒膠粒膠粒60602 20.00.075750.0050.0050.0020.0020.250.5520粗 中 細(xì)粗 中 細(xì) 極細(xì)0.10.1粗粒土粗粒土細(xì)粒土細(xì)粒土1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成第第1

6、0頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)粒徑級(jí)配確定方法確定方法 篩分法篩分法：適用于粗粒土：適用于粗粒土 (0.075 mm) 水分法水分法：適用于細(xì)粒土：適用于細(xì)粒土 (0.075 mm)各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示表述方法表述方法 粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 固體顆粒固體顆粒1.21.2土的三相組成土的三相組成第第11頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某

7、粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)1.21.2土的三相組成土的三相組成P%958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)P(%)2613.510第第12頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成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)（）105.01.00.50.100.050.010.00

8、50.001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)d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒徑特征粒徑: d50 : 平均平均粒徑粒徑d60 : 控制控制粒徑粒徑d10 : 有效有效粒徑粒徑d30 :中值粒徑中值粒徑不均勻程度不均勻程度：Cu = d60 / d10 連續(xù)程度連續(xù)程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù) 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu 5,級(jí)配不均勻粗細(xì)程度粗細(xì)程度： 用用d50 表示 第第13頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21

9、.2土的三相組成土的三相組成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)（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001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曲線(xiàn)d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量 陡陡相應(yīng)粒組質(zhì)量集中相應(yīng)粒組質(zhì)量集中 緩緩-相應(yīng)粒組含量少相應(yīng)粒組含量少 平臺(tái)平臺(tái)-相應(yīng)粒組缺乏相應(yīng)粒組缺乏連續(xù)程度連續(xù)程度: Cc = d302 / (d

10、60 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)性好第第14頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)及指標(biāo)的用途：1）粒組含量用于土的分類(lèi)定名；2）不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土； Cu 3 或 Cc 1,級(jí)配不連續(xù)土4）不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣： 如果 Cu 5且 C c = 1 3 ， 級(jí)配 良好的土； 如果 Cu 3 或 Cc 11g/cmg/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 溫度高于溫度高于

11、100100C C時(shí)可蒸發(fā)時(shí)可蒸發(fā)強(qiáng)結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引 力作用范圍之內(nèi)力作用范圍之內(nèi) 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)合水第第23頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)自由水自由水重力水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)在重力作用下可在土中自由流動(dòng) 存在于固氣之間 在重力與表面張力作用下 可在土粒間空隙中自由移動(dòng)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中水土中水第第24頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中

12、水土中水土中毛細(xì)現(xiàn)象rThccos2 上升高度:r2hcw=2rTcos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成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管毛細(xì)升高與孔徑成反比毛細(xì)升高與孔徑成反比粘土粉土砂土礫石分析對(duì)象分析對(duì)象: 水柱水柱第第25頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中水土中水對(duì)砂土強(qiáng)度的影響對(duì)砂土強(qiáng)度的影響:毛細(xì)邊角水毛細(xì)邊角水, 假凝假凝聚力聚力cchu 假定= 0, 毛細(xì)壓力2rTcos+ucr2 = 0毛細(xì)壓力毛細(xì)壓力 非飽和土中毛細(xì)張力影響非飽和土中毛細(xì)張力影響分析對(duì)象分析對(duì)象:水膜水膜第第26頁(yè)

13、頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)三三. . 土中氣體土中氣體v自由氣體：自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大v封閉氣體：封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的三相組成土的三相組成第第27頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè) 土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相 小結(jié)小結(jié)1. 固體顆粒固體顆粒2. 土中水土中水3. 土中氣體土中氣體 粒徑級(jí)配 礦物成分 顆粒形狀 結(jié)合水 (強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水) 自由水 (重力水、毛細(xì)水) 自由氣體封閉氣體1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.21.2土的

14、三相組成土的三相組成第第28頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi) 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)?1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)?1.51.5土的工程分類(lèi)土的工程分類(lèi)第第29頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)力學(xué)特性影響表示第第30頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.3 土的物

15、理狀態(tài)土的物理狀態(tài)密實(shí)程度干濕程度特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多要點(diǎn)：名稱(chēng)、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、單位或量綱、常見(jiàn)值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法基本方法:三相草圖法第第31頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1. 三相草圖三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)質(zhì)量質(zhì)量體積體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)第第32頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)三相草圖三相草圖1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積 VVVVV

16、VVavas Vm0mmmmmaas已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù): V Vv Vs Va V / ms m ma m剩下三個(gè)獨(dú)立變量三相草圖法三相草圖法物性指標(biāo)是比例關(guān)系: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)其它指標(biāo)是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)第第33頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)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、土粒的比重、土的含水量土的密

17、度、土粒的比重、土的含水量土的密度awswsVVVmmVm 土的重度或容重土的重度或容重=g工程上更常用, 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 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(chēng)有時(shí)也稱(chēng)土的天然密度土的天然密度1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)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理解物性指標(biāo)的概念第第34頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土

18、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sssVm 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1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)表達(dá)式表達(dá)式:第第35頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSoilVaV

19、wVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土的含水量ssswmmmmm(%)w 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)1001.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)表達(dá)式表達(dá)式:第第36頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)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)孔隙比孔隙率(孔隙度)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)svVVe . . 其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)VV(%)nv 關(guān)系關(guān)系:e1en n1ne 在某種程度上反映土的松密在某種程

20、度上反映土的松密砂類(lèi)土：砂類(lèi)土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%有的可達(dá)有的可達(dá)60-70%1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)定義定義: 土中孔隙體積與固體顆粒體積之比土中孔隙體積與固體顆粒體積之比, 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之比土中孔隙體積與總體積之比, 用用百分?jǐn)?shù)表示百分?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物性指標(biāo)之間的關(guān)系第第37頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)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)1 1 土的

21、物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)swmm(%)w 含水量飽和度1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)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體積的比值土中水的體積與孔隙體積的比值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%100VVSwr第第38頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)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)天然密度干密度飽和密度awswsVVVmmVm 天然重度干重度Vmsd g gdd VVmvwssat gs

22、atsat 浮重度wsat 浮密度有效重度飽和重度1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)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:第第39頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)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：1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)dsat dsat1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)天然密度干密度飽和密度Vm 天然重度干重度Vmsd g

23、 gdd VVSmvwrssatgsatsat 浮重度wsat 飽和重度WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積第第40頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)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1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)教科書(shū)教科書(shū) P18 表表1-5要點(diǎn)要點(diǎn)從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不鼓勵(lì)死記硬背必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)第第41頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)小結(jié)小結(jié)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)

24、指標(biāo)土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系密實(shí)程度干濕程度特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多要點(diǎn)：名稱(chēng)、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、單位或量綱、常見(jiàn)值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法基本方法:三相草圖法室內(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)土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)其它常用的物理性質(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)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)v表示土中密度和重度的指標(biāo)表示土中密度和重度的指標(biāo)三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標(biāo)的簡(jiǎn)

25、單而有效的方法第第42頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. .土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)力學(xué)特性影響表示第第43頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)emax與emin ：最大與最小孔隙比1. 粗粒土的密實(shí)狀態(tài)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)密實(shí)度密實(shí)度如何衡量如何衡量? ?單位體積中固體顆粒含量的多少單位體積中固體顆粒含量的多少優(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)配的影響不能反映級(jí)配的影響 只能用于同一種土只能用于同一

26、種土對(duì)策相對(duì)密度minmaxmaxreeeeD 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)孔隙比e或孔隙率nemin = 0.35emin = 0.20第第44頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)emax: 最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過(guò)長(zhǎng)頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比emin: 最小孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比emax與emin ：最大與最小孔隙比注意：室內(nèi)測(cè)得理論上的最大與最小

27、孔隙比有時(shí)很困難第第45頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo) 判別標(biāo)準(zhǔn)： Dr = 1 , 最密狀態(tài) Dr = 0 , 最松狀態(tài) Dr 1/3 , 疏松狀態(tài) 1/3 2/3 , 密實(shí)狀態(tài)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)相對(duì)密度minmaxmaxreeeeD dmindmaxdmaxdminddr)()(D 第第46頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)工程上常用標(biāo)準(zhǔn)貫錘擊數(shù)值進(jìn)行判別。試驗(yàn)設(shè)備：主要由標(biāo)準(zhǔn)貫入器、觸探桿和穿心錘

28、三部分組成。試驗(yàn)要點(diǎn)：(1)與鉆探配合進(jìn)行； (2)以每分鐘15-30擊的貫入速率，先打15cm不計(jì)擊數(shù)，繼續(xù)貫入土中30cm，記錄錘擊數(shù) N值;(3)拔出后，取出貫入器中的土樣進(jìn)行鑒別描述。密實(shí)度密實(shí)中密稍密松散標(biāo)貫擊數(shù)303015151010按標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N劃分砂土密實(shí)度第第47頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)2. 粘性土的軟硬狀態(tài)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)也稱(chēng)稠度狀態(tài)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動(dòng)流動(dòng)第第48頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)塑限p液限l1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理

29、狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)稠度界限1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài) 流態(tài) 強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)w第第49頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)相對(duì)稠度pLpLI 問(wèn)題：僅適用于重塑土1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)對(duì)于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同液性指數(shù)不同的粘土，p、L 大小不同定義：定義：wpwwlIL1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

30、塑軟塑軟塑第第50頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)pLpI 吸附結(jié)合水的能力；粘性大小；大致反映粘土顆粒含量 1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)塑性指數(shù)常作為細(xì)粒土工程分類(lèi)的依據(jù)缺點(diǎn)缺點(diǎn)不能充分不能充分反映粘土顆粒含量反映粘土顆粒含量 不同的粘土礦物結(jié)合水的能力不同不同的粘土礦物結(jié)合水的能力不同活性指數(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第第51頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

31、相對(duì)密度Dr 小結(jié)小結(jié)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)二二. . 物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo): 液性指數(shù)IL引入引入定義定義判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn)稠度界限稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)塑性指數(shù)液性指數(shù)液性指數(shù)引入引入定義定義判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn)第第52頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi) 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)?1.51.5土的工程分類(lèi)土的工程分類(lèi)第第53頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和

32、相互聯(lián)結(jié)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)力學(xué)特性土的結(jié)構(gòu)影響粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)重塑土的強(qiáng)度重塑土的強(qiáng)度原狀土的強(qiáng)度原狀土的強(qiáng)度第第54頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)一. 土粒間的作用力 重 力 毛細(xì)力 膠結(jié)力 顆粒表面力 土顆粒的自重形成的方向向下的力土顆粒的自重形成的方向向下的力 砂土砂土 土中毛細(xì)作用形成的力土中毛細(xì)作用形成的力 細(xì)砂、粉土細(xì)砂、粉土 土粒間的膠體物質(zhì)產(chǎn)成的作用力土粒間的膠體物質(zhì)產(chǎn)成的作用力 粘土粘土 粘土粘土 庫(kù) 侖 力： 范德華力：顆粒表面的靜電引力或斥力顆粒接觸點(diǎn)處的分子間引力1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性

33、與分類(lèi)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)第第55頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)二.粗粒土的結(jié)構(gòu) 粒間作用力 排列形式 礦物成分單粒結(jié)構(gòu) 示意圖重力，毛細(xì)力點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與面原生礦物1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)第第56頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)三.細(xì)粒土的結(jié)構(gòu) 粒間作用力 形成環(huán)境 排列形式 礦物成分表面力、膠結(jié)力（斥力減小引力增加） 片架結(jié)構(gòu)(絮凝結(jié)構(gòu))片堆結(jié)構(gòu)(分散結(jié)構(gòu)) 示意圖表面力、膠結(jié)力（粒間斥力占優(yōu)勢(shì)） 淡水中沉積海水中沉積次生礦物次生礦物天然條件下，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)。面與面邊、角與面邊、角與邊1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.4 1

34、.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)第第57頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)uutqqS 三. 反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo) 03 uquq 相同含水量、密度相同含水量、密度1. 粘性土的靈敏度 St 1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)=原狀土結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)性相同含水量密度粉碎重塑重塑土強(qiáng)度降低強(qiáng)度降低St16粘性土粘性土不靈敏不靈敏低靈敏低靈敏中等靈敏中等靈敏靈敏靈敏很靈敏很靈敏流動(dòng)流動(dòng)原狀土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度原狀土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度第第58頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)含水量不變，密度不變，因重塑而強(qiáng)度降低，又因靜置而逐漸強(qiáng)化，強(qiáng)度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱(chēng)為觸變性。土的觸

35、變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的宏觀表現(xiàn)。目前尚沒(méi)有合理的描述土觸變性的方法和指標(biāo)。2. 粘性土的觸變性 1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)第第59頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)小結(jié)小結(jié)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)第第60頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi) 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)

36、 1.51.5土的工程分類(lèi)土的工程分類(lèi)第第61頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)目的：目的：依據(jù)：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007分類(lèi)法 巖土工程勘察規(guī)范-GB50021分類(lèi)法1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.5 土的工程分類(lèi)是將工程性質(zhì)相近的土進(jìn)行分類(lèi)便于研究及應(yīng)用便于研究及應(yīng)用能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)第第62頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007分類(lèi)法 1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.5 土的工程分類(lèi)土土巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土第第63頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)三. 建筑規(guī)范分類(lèi)法 1 1 土的物

37、性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.5 土的工程分類(lèi)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圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主粒徑大于粒徑大于200mm的顆粒超過(guò)的顆粒超過(guò)全質(zhì)量全質(zhì)量50%卵石卵石碎石碎石圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓礫圓礫角礫角礫粒徑大于粒徑大于20mm的顆粒超過(guò)的顆粒超過(guò)全質(zhì)量全質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒超過(guò)的顆粒超過(guò)全質(zhì)量全質(zhì)量50%第第64頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)三. 建筑規(guī)范分類(lèi)法 1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.5 土的工程分類(lèi)

38、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粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)的顆粒占全質(zhì)量量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粒徑大于0.5mm的顆粒超過(guò)的顆粒超過(guò)全質(zhì)量全質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于0.25mm的顆粒超過(guò)的顆粒超過(guò)全質(zhì)量全質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒超的顆粒超過(guò)全質(zhì)量過(guò)全質(zhì)量85%粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒超過(guò)的顆粒超過(guò)全質(zhì)量全質(zhì)量50%第第65頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)三. 建筑規(guī)范分類(lèi)法 1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.5 土的工程分類(lèi)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第第66頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)公路橋涵地基土的分類(lèi)1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)1.5 土的工程分類(lèi)自學(xué)自學(xué): : 教科書(shū)教科書(shū)P29P29P32P32第第67頁(yè)頁(yè)/共共67頁(yè)頁(yè)二二. . 搬運(yùn)與沉積搬運(yùn)與沉積殘積土無(wú)搬運(yùn)運(yùn)積土有搬運(yùn)土質(zhì)較好1 1 土的物性與分類(lèi)土的物性與分類(lèi)殘積土殘積土強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化弱風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化微風(fēng)化母巖體母巖體顆粒表面粗糙多棱角粗細(xì)不均無(wú)層理1.11.1土的形成土的形成母巖表層經(jīng)風(fēng)化