土力學(xué)1-第1章

1、土力學(xué)土力學(xué)1 1之第一章之第一章土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類沈陽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院沈陽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院 巖巖 土土 工工 程程 研研 究究 院院徐徐 巖巖 本章提要本章提要 本章特點本章特點 學(xué)習(xí)要點學(xué)習(xí)要點第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類 對土的特點進行詳細解釋對土的特點進行詳細解釋 對土的組成和狀態(tài)進行定量描述對土的組成和狀態(tài)進行定量描述 內(nèi)容瑣碎、零散內(nèi)容瑣碎、零散 理清各節(jié)間聯(lián)系理清各節(jié)間聯(lián)系 理清各節(jié)內(nèi)層次理清各節(jié)內(nèi)層次 注意注意物理概念物理概念的把握的把握滲透特性變形特性強度特性土的三相組成土的三相組成土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的

2、結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土的形成過程土的形成過程土的工程分類：便于研究和應(yīng)用土的工程分類：便于研究和應(yīng)用土的壓實性：如何獲得較好的土土的壓實性：如何獲得較好的土決定決定第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 土的形成土的形成1.2 土的三相組成土的三相組成1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 土的壓實性土的壓實性土土 的的 形形 成成土土巖石巖石風(fēng)化、搬運、沉積風(fēng)化、搬運、沉積地質(zhì)成巖作用地質(zhì)成巖作用土的組成、結(jié)構(gòu)土的組成、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)和物理力學(xué)性質(zhì)過程、條件過程、條件1.11.1土的形成土的形成 土的形成與風(fēng)化作

3、用土的形成與風(fēng)化作用 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化 生物活動生物活動 巖石和土的粗顆粒受各種氣巖石和土的粗顆粒受各種氣候等物理因素的影響產(chǎn)生脹候等物理因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫縮而發(fā)生裂縫, ,或在運動過或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎程中因碰撞和摩擦而破碎 是顆粒大小發(fā)生量的變化是顆粒大小發(fā)生量的變化 礦物成分與母巖相同，稱原礦物成分與母巖相同，稱原生礦物生礦物 產(chǎn)生無黏性土產(chǎn)生無黏性土1.11.1土的形成土的形成 母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)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境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物 顆粒成分發(fā)生質(zhì)的變化顆粒

4、成分發(fā)生質(zhì)的變化 礦物成分與母巖不同，稱次礦物成分與母巖不同，稱次生礦物生礦物 形成十分細微的土顆粒，最形成十分細微的土顆粒，最主要為黏性顆粒及可溶鹽類主要為黏性顆粒及可溶鹽類 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化 生物活動生物活動1.11.1 土的形成土的形成 土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(fēng)化作用 包括植物、動物和土壤微包括植物、動物和土壤微生物的作用生物的作用 可加劇物理和化學(xué)風(fēng)化可加劇物理和化學(xué)風(fēng)化 構(gòu)成土中有機質(zhì)和營養(yǎng)物構(gòu)成土中有機質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的生物循環(huán)質(zhì)的生物循環(huán) 導(dǎo)致腐殖質(zhì)的形成，改變導(dǎo)致腐殖質(zhì)的形成，改變土壤的結(jié)構(gòu)土壤的結(jié)構(gòu) 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化 生物活動生物活動1.

5、1 1.1 土的形成土的形成 土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(fēng)化作用 殘積土殘積土 無搬運無搬運 運積土運積土 有搬運有搬運搬運與沉積搬運與沉積母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，未經(jīng)搬巖屑或細小顆粒后，未經(jīng)搬運殘留在原地的堆積物運殘留在原地的堆積物 殘積土殘積土 強風(fēng)化強風(fēng)化 弱風(fēng)化弱風(fēng)化 微風(fēng)化微風(fēng)化 母巖體母巖體 顆粒表面粗糙顆粒表面粗糙 多棱角多棱角 粗細不均粗細不均 無明顯層理無明顯層理1.11.1土的形成土的形成 1.1 1.1 土的形成土的形成 搬運與沉積搬運與沉積 殘積土殘積土 無搬運無搬運 運積土運積土 有搬運有搬運風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的風(fēng)

6、化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運到遠近不同的地點所沉積作用搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物的堆積物 坡積土：坡積土：土粒粗細不同，性質(zhì)不均土粒粗細不同，性質(zhì)不均 洪積土：洪積土：有分選性，近粗遠細有分選性，近粗遠細 沖積土：沖積土：渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性明顯，土層交迭 湖泊沼澤沉積土：湖泊沼澤沉積土：含有機物淤泥，土性差含有機物淤泥，土性差 海相沉積物：海相沉積物：顆粒細，表層松軟，土性差顆粒細，表層松軟，土性差 冰積土：冰積土：土粒粗細變化較大，性質(zhì)不均勻土粒粗細變化較大，性質(zhì)不均勻 風(fēng)積土：風(fēng)積土：顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理第一章：土的物理性質(zhì)與

7、工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 風(fēng)化作用風(fēng)化作用 搬運與沉積搬運與沉積土中氣體土中氣體 氣相氣相 次要作用次要作用固體顆粒固體顆粒 固相固相 構(gòu)成土體骨架構(gòu)成土體骨架 起決定作用起決定作用土中水土中水 液相液相 重要影響重要影響土體的三相構(gòu)成土體的三相構(gòu)成飽和土飽和土 ：土體孔隙完全被水充滿：土體孔隙完全被水充滿干干 土土 ：土體孔隙完全被氣充滿：土體孔隙完全被氣充滿

8、非飽和土：孔隙中水和氣均存在非飽和土：孔隙中水和氣均存在1.2土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 - - 顆粒大小顆粒大小 粒組粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類 界限粒徑界限粒徑d(mm)礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒膠粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗 中 細粗 中 細0.075粗粒粗粒細粒細粒粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無黏性土。粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無黏性土。細粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱黏性土。細粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱黏性土。巨粒巨粒

9、601.2土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 土土粒粒粒粒組組的的劃劃分分 粒 組 名 稱 粒徑范圍 一 般 特 征 漂石、塊石顆粒 200 卵石、碎石顆粒 20020 透水性很大，無粘性，無毛細水 圓礫、角礫顆粒 粗 中 細 2010 105 52 透水性很大，無粘性，毛細水上升高度不超 過粒徑大小 砂 粒 粗 中 細 極細 20.5 0.50.25 0.250.1 0.10.05 易透水，當混入云母等雜質(zhì)時透水性減小，而壓縮性增加；無粘性，遇水不膨脹，干燥時松散，毛細水上升高度不大，隨粒徑變小而增大 粉 粒 粗 細 0.050.01 0.010.005 透水性小，濕時稍有粘性，遇水

10、膨脹小，干時稍有收縮，毛細水上升高度較大較快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象 粘 粒 0.005 透水性很小，濕時有粘性、可塑性，遇水膨脹大，干時收縮顯著，毛細水上升高度大，但速度較慢 F 粒徑級配：粒徑級配：各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分 數(shù)來表示數(shù)來表示F 分析方法：分析方法： 篩分法：適用于粗粒土篩分法：適用于粗粒土 孔徑大小不同的篩子孔徑大小不同的篩子 水分法：適用于細粒土水分法：適用于細粒土 常采用比重計法常采用比重計法F 表述方法表述方法: : 粒徑級配累積曲線粒徑級配累積曲線1.2土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 固體顆粒固體顆粒 - - 顆粒大小顆粒大小篩

11、分法（篩分法（d0.075mm的土）的土）密度計法（密度計法（d33或或Cc13 或或 Cc1為級配不連續(xù)土為級配不連續(xù)土F 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)和曲率系數(shù)Cc 用于判定土的用于判定土的級配優(yōu)劣級配優(yōu)劣： Cu 5且且 Cc=13為級配良好的土；如果為級配良好的土；如果Cu3 或或Cc1g/cm3 冰點處于零下幾十度冰點處于零下幾十度 完全不能移動，具有固體的特性完全不能移動，具有固體的特性 溫度略高于溫度略高于100C時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)- 弱結(jié)合水：弱結(jié)合水： 受電場引力作用，為粘滯水膜受電場引力作用，為粘滯水膜 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力而流動，有粘滯性不因

12、重力而流動，有粘滯性黏土黏土顆粒顆粒- - - - - - - - - - - - - - - - - +引力引力d水分子水分子陽離子陽離子強結(jié)合水強結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水土中水土中水 結(jié)合水結(jié)合水n 結(jié)合水：結(jié)合水：受顆粒表面電場作用力受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動的水壓力，不能任意流動的水1.2土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 - 毛細水：毛細水：由于土體孔隙的毛細由于土體孔隙的毛細作用升至自由水面以上的水。作用升至自由水面以上的水。毛細水承受表面張力和重力的毛細水承受表面張力和重力的作用作用- 重力

13、水：重力水：自由水面以下的孔隙自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土自由水，在重力作用下可在土中自由流動中自由流動土中水土中水 自由自由水水n 自由水：自由水：不受顆粒電場引不受顆粒電場引力作用的孔隙水力作用的孔隙水hc毛細水毛細水重力水重力水1.2土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 氣相氣相 - - 土中氣土中氣F自由氣體：自由氣體：與大氣連通連通的氣體與大氣連通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F封閉氣體：封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體被土顆粒和水封閉的氣體其體積與壓力有關(guān)。會增加土的彈性；其體積與壓力有關(guān)。會增加土的彈性；阻塞滲流通道，降低滲透性阻塞滲流通道，降低

14、滲透性F溶解在水中的氣體溶解在水中的氣體F吸附于土顆粒表面的氣體吸附于土顆粒表面的氣體1.2土的三相組成土的三相組成 小結(jié)小結(jié) 土體有三個組成部分：土體有三個組成部分：固相固相、液相液相和和氣相氣相 小小 結(jié)結(jié)F固體顆粒固體顆粒F土中水土中水F土中氣體土中氣體粒徑級配粒徑級配礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀結(jié)合水結(jié)合水 ：強結(jié)合水、弱結(jié)合水：強結(jié)合水、弱結(jié)合水 自由水自由水 ：重力水、毛細水：重力水、毛細水自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 1.3 1.3 土的物

15、理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度黏性土的軟硬狀態(tài)黏性土的軟硬狀態(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) )表表示示影響影響力學(xué)特性力學(xué)特性1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標土的三個組成相的體積土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系和質(zhì)量上的比例關(guān)系密實程度密實程度干濕程度干濕程度 特點特點: : 指標概念

16、簡單，數(shù)量很多指標概念簡單，數(shù)量很多 要點：要點： 名稱、概念或定義、符號、表達式、名稱、概念或定義、符號、表達式、 單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別 基本方法基本方法:定義定義三相草圖法三相草圖法1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 空氣空氣 Air三三 相相 草草 圖圖水水 Water固體固體 Solidma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 三三 相相 草草 圖圖九個物理量九個物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指標是比

17、物性指標是比例關(guān)系例關(guān)系: 可假設(shè)可假設(shè)任一參數(shù)為任一參數(shù)為1wavwasVVVVVVV wwwaawsVm0mmmmm 物理量關(guān)系物理量關(guān)系:空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積三個獨立變量，三個獨立變量，干土或飽和土二干土或飽和土二個獨立變量個獨立變量其它指標：其它指標：三相草圖法計算三相草圖法計算實驗室實驗室測定測定1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 基本物理性質(zhì)試驗基本物理性質(zhì)試驗為了確定三相草圖諸量中的三個量，通為了確定三相草圖諸量中的三個量，通常進行三個基本的物理性質(zhì)試驗：常進行三個基本的物理性質(zhì)試驗：F 土的密度試驗土的

18、密度試驗F 土粒相對密度試驗土粒相對密度試驗F 土的含水量試驗土的含水量試驗1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 定義：土單位體積的質(zhì)量定義：土單位體積的質(zhì)量 表達式：表達式： 單單 位位: kg/m3 或或 g/cm3 一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3awswsVVVmmVmn 土的密度土的密度 空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積 相關(guān)指標相關(guān)指標: : 土的容重土的容重 =g 單位單位: kN/m3 工程上更常用工程上更常用, 用于計算土的用于計算土的自重應(yīng)力自重應(yīng)力基本試驗指標基本試驗指標-土的密度土的密度1.3

19、 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 定義：土粒的密度與定義：土粒的密度與4C時時純蒸餾水密度的比值純蒸餾水密度的比值 表達式：表達式： 單單 位位: 無量綱無量綱 一般范圍：黏性土一般范圍：黏性土 2.702.75， 砂土砂土 2.65CwssG4C4wss)(Vmon 土粒相對密度土粒相對密度Gs基本試驗指標基本試驗指標-土粒相對密度土粒相對密度Cw4=1.0 g/cm3土粒比重在數(shù)值上土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度等于土粒的密度空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 基本試驗指標基

20、本試驗指標 - 含水量含水量 定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì) 量之比，用百分數(shù)表示量之比，用百分數(shù)表示 表達式：表達式： 單單 位位: 無量綱無量綱 一般范圍：變化范圍大一般范圍：變化范圍大ssswmmmmmw(%)注意注意: : 其實是含水比其實是含水比, ,可達到或超過可達到或超過100100n 土的含水量土的含水量w空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 n 可表示同一種土的松密，二者之間存在關(guān)系：可表示同一種土的松密，二者之間存在關(guān)系：表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量

21、的指標een1nne1砂類土：砂類土：25-45%黏性土：黏性土：30-50%，有的可達，有的可達60-70%sv/VVe n 孔隙比孔隙比e：土中孔隙體積與固土中孔隙體積與固體顆粒體積之比體顆粒體積之比, 為無量綱為無量綱VVn/(%)vn 孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)n：土中孔隙體土中孔隙體積與總體積之比積與總體積之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示可用三相草圖推出可用三相草圖推出空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標對干土：對干土：Sr=0對飽和土：對飽和

22、土：Sr=1 swmmw(%)n 含水量：含水量：vwrVVS n 飽和度：飽和度：土中水的體積與孔土中水的體積與孔隙體積的比值隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水飽和度表示孔隙中充滿水的程度：的程度：空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 表示土體密度和容重的指標表示土體密度和容重的指標n 干密度：干密度：土被烘干時的密度，土被烘干時的密度， 干容重：干容重：gddV/msdn 天然密度天然密度 天然容重天然容重awswsVVVmmVmgn 飽和密度：飽和密度：土被飽和時的密度，土被飽和時的密度， 飽和

23、容重：飽和容重：VVmvwssatgsatsatwsatn 浮容重：浮容重：靜水下的靜水下的有效容重有效容重浮密度浮密度空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積各種密度容重間的大小關(guān)系各種密度容重間的大小關(guān)系dsatdsatn 天然密度天然密度n 干密度干密度n 飽和密度飽和密度VmmVmwsVVmvwssatV/msdn 天然容重天然容重n 干容重干容重n 飽和容重飽和容重n 浮容重浮容重gddggsatsatwsat空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 1.3 1.

24、3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 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：教科書教科書 P34 P34 表表2-22-2學(xué)習(xí)要點：學(xué)習(xí)要點：小小 結(jié)結(jié) 從物理意義上理解指標間的關(guān)系從物理意義上理解指標間的關(guān)系 不鼓勵死記硬背不鼓勵死記硬背 必要時利用三相草圖推導(dǎo)必要時利用三相草圖推導(dǎo)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 小小 結(jié)結(jié)土的三個組成相的體積和質(zhì)土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系量上的比例關(guān)系定義定義三相草圖法三相草圖法室內(nèi)測定三個基本室內(nèi)測定三個基本物理性質(zhì)指標：物理性質(zhì)指標：土的密度土的密度 土粒相對密度土粒相

25、對密度土的含水量土的含水量其它物理性質(zhì)指標其它物理性質(zhì)指標孔隙含量孔隙含量含水程度含水程度密度和容重密度和容重 特點特點: 指標概念簡單，數(shù)量很多指標概念簡單，數(shù)量很多 要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別密實程度密實程度干濕程度干濕程度 土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)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黏性土的軟硬狀態(tài)黏性土的軟硬狀態(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) )表表示示影響影響力學(xué)特性力學(xué)特性密實度密實度稠度稠度

26、1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 粗粒土的密實狀態(tài)粗粒土的密實狀態(tài)n 密實度：密實度：通常指單位體積中固體顆粒含量的多少通常指單位體積中固體顆粒含量的多少簡單方便，但只能用于同一種簡單方便，但只能用于同一種土，不能反映級配的影響土，不能反映級配的影響 l 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標：孔隙比：孔隙比e e（孔隙率（孔隙率n n） 干容重干容重 d demin = 0.35emin = 0.20minmaxmaxeeeeDrl 相對密度相對密度：emax與與emin ：最大與最小孔隙比：最大與最小孔隙比 2. 用相

27、對密實度Dr為標準 Dr土的相對密實度； emax土的最大孔隙比 ； emin土的最大孔隙比； e土的天然孔隙比。評價： （1） 優(yōu)點優(yōu)點 理論上完善； （2） 缺點缺點 實際上難以操作。3. 用標準貫入試驗N為標準標準貫入試驗標準貫入試驗(SPT)是動力觸探的一種，它利用一定的錘擊動能是動力觸探的一種，它利用一定的錘擊動能（錘重（錘重63.5kg，落距，落距76cm），將一定規(guī)格的對開管式的貫入器），將一定規(guī)格的對開管式的貫入器打入鉆孔孔底的士中，根據(jù)打入土中的貫阻抗，判別土層的工打入鉆孔孔底的士中，根據(jù)打入土中的貫阻抗，判別土層的工程性質(zhì)。貫入阻抗用貫入器貫入土中程性質(zhì)。貫入阻抗用貫入器貫

28、入土中30cm的錘擊數(shù)的錘擊數(shù)N63.5表示，表示， N63.5 也稱為也稱為標貫擊數(shù)標貫擊數(shù)。該實驗的的應(yīng)用主要有評定砂土的該實驗的的應(yīng)用主要有評定砂土的相對密度相對密度、評定地基土、評定地基土承載承載力力、估算、估算單樁承載力單樁承載力等。等。 0.60.750.85松散松散中密中密密實密實稍密稍密優(yōu)點：簡單方便優(yōu)點：簡單方便缺點：無法反映土的級配因素缺點：無法反映土的級配因素孔隙比孔隙比e粗粒土的密實狀態(tài)粗粒土的密實狀態(tài)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 F最大孔隙比最大孔隙比e emaxmax: : 將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒

29、入容器，避免重力沖擊，求得土的斗輕輕地倒入容器，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最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比F最小孔隙比最小孔隙比emin : 將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動和錘擊，直至密度不再器內(nèi)，按規(guī)定方法振動和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比孔隙比理論上的最大與最小孔隙比理論上的最大與最小孔隙比在室內(nèi)的測定有時很困難在室內(nèi)的測定有時很困難粗粒土的最大與最小孔隙比粗粒土的最大與最小孔隙比1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 l 相

30、對密度相對密度minmaxmaxeeeeDrddddddrD)()(minmaxmaxmin粗粒土的相對密度粗粒土的相對密度l 粗粒土的密粗粒土的密實度標準實度標準 Dr = 0 最松狀態(tài)最松狀態(tài) Dr 1/3疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)1/3 2/3密實狀態(tài)密實狀態(tài) Dr = 1最密狀態(tài)最密狀態(tài)l 相對密度指標主要用于人工填土，對天然相對密度指標主要用于人工填土，對天然砂土層采用砂土層采用原位標準貫入試驗原位標準貫入試驗法測定法測定1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 n 黏性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的黏性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度稠度，稠度，稠度是指土的軟硬程度或土對外力

31、引起變形或破壞的是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力抵抗能力稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)黏性土黏性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動黏性土的稠度狀態(tài)黏性土的稠度狀態(tài)黏性土的稠度黏性土的稠度界限含水量界限含水量 黏性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)時的分界含水量。黏性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)時的分界含水量。液限液限wL 流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分界含水量流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分界含水量 ；塑限塑限wp 可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間分界含水量可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間分界含水量 ；縮限縮限ws 半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量。半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量。黏性土的稠度1.3

32、 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 塑限塑限wp液限液限wL黏性土的稠度反映土中水的形態(tài)黏性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)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)合水強結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水w土顆粒土顆粒強結(jié)合水強結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒土顆粒強結(jié)合水強結(jié)合水土顆粒土顆粒自由水自由水強結(jié)合水強結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水強結(jié)合水膜最大強結(jié)合水膜最大出現(xiàn)相當數(shù)量自由水出現(xiàn)相當數(shù)量自由水黏性土的稠度狀態(tài)黏性土的稠度狀態(tài)稠度界限稠度界限稠度狀態(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)示意圖示意圖1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指

33、標 pLpLwwwwI液性指數(shù)：液性指數(shù)：wpwwL IL 0 堅硬堅硬(半固態(tài)半固態(tài)) 0 IL 0.25硬塑硬塑0.25 IL 0.75可塑可塑 0.75 1流塑流塑土的稠度狀態(tài)土的稠度狀態(tài)液性指液性指數(shù)數(shù)不同的黏土，不同的黏土，wp、wL 大小不同。對于不同大小不同。對于不同的黏土，含水量相同，稠度可能不同的黏土，含水量相同，稠度可能不同F(xiàn)液性指數(shù)液性指數(shù)是表征土的含水量與分界含水量之是表征土的含水量與分界含水量之間相對關(guān)系的指標。對重塑土較為合適。間相對關(guān)系的指標。對重塑土較為合適。1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 pLpIww 塑性指數(shù)塑性指數(shù)n 問

34、題：反映的是全部土顆粒吸附結(jié)合水的能力，不能問題：反映的是全部土顆粒吸附結(jié)合水的能力，不能充分反映黏土礦物表面活性的高低充分反映黏土礦物表面活性的高低 n 活動度：活動度：mIAp粒徑小粒徑小于于0.002mm顆粒的質(zhì)顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比量占總土總質(zhì)量的百分比A 1.25活動黏土活動黏土n 定義：定義：大體上表示土的大體上表示土的弱結(jié)合水含量弱結(jié)合水含量 反映吸附結(jié)合水的反映吸附結(jié)合水的能力能力，即黏性大小，即黏性大小 大致反映黏土顆粒含量大致反映黏土顆粒含量 常作為細粒土工程分類的依據(jù)常作為細粒土工程分類的依據(jù)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標 pLpLIw

35、wwwF 粗粒土的密實狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)指標: : 相對密度相對密度D Dr r F 細粒土的稠度狀態(tài)指標細粒土的稠度狀態(tài)指標: : 液性指數(shù)液性指數(shù)I IL L 定義定義 判別標準判別標準 界限含水量界限含水量 wP、wL 土中水形態(tài)土中水形態(tài) 塑性指數(shù)塑性指數(shù) Ip 吸附結(jié)合水的能力吸附結(jié)合水的能力minmaxmaxeeeeDr 定義定義 判別標準判別標準小小 結(jié)結(jié)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)1.5 1.

36、5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 土土 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)土顆?；蛄F的空間排土顆粒或粒團的空間排列和相互聯(lián)結(jié)列和相互聯(lián)結(jié) 原狀土和原狀土和重塑重塑土的強度土的強度 沉積或碾壓土沉積或碾壓土的各向異性的各向異性 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土體土體的性質(zhì)的性質(zhì) 土粒間的作用力土粒間的作用力 粗粒土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu) 細粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu) 黏性土的結(jié)構(gòu)性指標黏性土的結(jié)構(gòu)性指標1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 粗粒土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)F粒間作用力：粒間作用力：重力起重力起決定性的作用決定性的作用。在非。在非飽和土中，還受到毛飽和土中，還受到毛細力的作用細力的

37、作用F排列形式：點與點排列形式：點與點 點與面點與面單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)示意圖示意圖細土顆粒間的作用力細土顆粒間的作用力 范德華力：范德華力：接觸點處的分子引力，作用范圍為接觸點處的分子引力，作用范圍為幾個分子的距離，是細粒土粘結(jié)在一起的主因幾個分子的距離，是細粒土粘結(jié)在一起的主因 庫侖力：庫侖力：顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離衰減的速度比范德華力慢衰減的速度比范德華力慢 膠結(jié)力：膠結(jié)力：土粒間通過膠體連結(jié)在一起，作用力土粒間通過膠體連結(jié)在一起，作用力是化合鍵，具有較高的強度是化合鍵，具有較高的強度 毛細力：毛細力：土中毛細作用形成的力土中毛細作用形成的力 土中細

38、顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的土中細顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的作用，其他粒間力起主導(dǎo)作用：作用，其他粒間力起主導(dǎo)作用：1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 細粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu) 形成環(huán)境形成環(huán)境 粒間作用力粒間作用力 排列形式排列形式淡水中沉積淡水中沉積表面力、膠結(jié)力表面力、膠結(jié)力（粒間斥力占優(yōu)勢（粒間斥力占優(yōu)勢) )面與面面與面天然土通常不是單一結(jié)構(gòu)，可能是呈多種類型的天然土通常不是單一結(jié)構(gòu)，可能是呈多種類型的綜合結(jié)構(gòu)。往往先形成團粒綜合結(jié)構(gòu)。往往先形成團粒凝聚結(jié)構(gòu)凝聚結(jié)構(gòu)海水中沉積海水中沉積表面力、膠結(jié)力表面力、膠結(jié)力（斥力減小引力增加（斥力減小引

39、力增加) )邊、角與面邊、角與面邊、角與邊邊、角與邊示意圖示意圖分散結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu) 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 反映黏性土結(jié)構(gòu)性的指標反映黏性土結(jié)構(gòu)性的指標 靈敏度靈敏度 觸變性觸變性St11-22-44-88-1616黏性土黏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流動 3=0相同含水相同含水量、密度量、密度 ququ原狀土原狀土重塑土重塑土靈敏度靈敏度St：原狀土的無側(cè)限抗壓強度原狀土的無側(cè)限抗壓強度qu和重塑土的無側(cè)限抗壓強度和重塑土的無側(cè)限抗壓強度qu之比之比含水量不變，密度不變，因重塑而強度含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸降

40、低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性觸變性。1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 反映黏性土結(jié)構(gòu)性的指標反映黏性土結(jié)構(gòu)性的指標 土的觸變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生土的觸變性是土結(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)隨時間變化的變化引起的，是土結(jié)構(gòu)隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。宏觀表現(xiàn)。 目前尚沒有合理的描述土觸變性的方目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標。法和指標。 靈敏度靈敏度 觸變性觸變性1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土顆粒或粒團的土顆?；蛄F的空間排列和相互聯(lián)結(jié)空間排列和相互聯(lián)結(jié)粗粒土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)重力起主導(dǎo)作用重力起主導(dǎo)作用粒間力起粒間力

41、起主導(dǎo)作用主導(dǎo)作用黏性土的黏性土的結(jié)構(gòu)性指標結(jié)構(gòu)性指標細粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu) 凝聚結(jié)構(gòu)凝聚結(jié)構(gòu)小小 結(jié)結(jié)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 1.5 土的工程分類土的工程分類 土的組成土的組成土的狀態(tài)土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002GB50007-2002）分類法）分類

42、法 水利部（水利部（SL237-1999SL237-1999）分類法）分類法土的工程分類土的工程分類F 目的：目的： 便于調(diào)查研究；便于調(diào)查研究； 便于分析評價；便于分析評價； 便于交流便于交流 ( (基于共同的概念基于共同的概念) )F 依據(jù)：最能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標依據(jù)：最能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標F 要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性，要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性， 綱目分明，簡單易記，便于運用綱目分明，簡單易記，便于運用1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類 巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土黏性土黏性土人工填土人工填土土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

43、為主棱角形為主粒徑大于粒徑大于200mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(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的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于2mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%名稱名稱 顆粒形狀顆粒形狀 粒組含量粒組含量建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范（建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范（GB50007-2002）碎石土碎石土1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類 土的名稱土的名稱 粒組含量粒組含量粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)量的顆粒占全質(zhì)量25 - 50%

44、礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細砂細砂粉砂粉砂粒徑大于粒徑大于0.5mm的顆粒超過全的顆粒超過全質(zhì)量質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于0.25mm的顆粒超過全的顆粒超過全質(zhì)量質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒超過的顆粒超過全質(zhì)量全質(zhì)量85%粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒超過全的顆粒超過全質(zhì)量質(zhì)量50%建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土黏性土黏性土人工填土人工填土砂土砂土1.5 土的工程分類土的工程分類 巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土黏性土黏性土人工填土人工填土土粉土粉土黏性土黏性土n 黏性土：黏性土：塑性指數(shù)塑性指數(shù)Ip1

45、0的土的土 粉質(zhì)黏土：粉質(zhì)黏土：1017的土的土 非活性黏土：非活性黏土： A 1.25n 粉土：粉土：粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于的顆粒含量小于全質(zhì)量全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)而塑性指數(shù)Ip 10的土的土建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002 特殊土特殊土n軟土：軟土：指沿海的濱梅相、三角洲相、溺谷相、內(nèi)陸平原或山指沿海的濱梅相、三角洲相、溺谷相、內(nèi)陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒士組成的孔隙比區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒士組成的孔隙比大、天然合水量高、壓縮性高和強度低的士層。包括淤泥、大、天然合水量高、壓縮性高和強度低的士層。包括

46、淤泥、淤泥質(zhì)黏性土、淤泥質(zhì)粉土等。淤泥質(zhì)黏性土、淤泥質(zhì)粉土等。n人工填土：人工填土：指由人類活動而堆填的土。指由人類活動而堆填的土。n濕陷性土：濕陷性土：土體在一定壓力下受水浸濕時產(chǎn)生濕陷變土體在一定壓力下受水浸濕時產(chǎn)生濕陷變形量達到一定數(shù)值的土。形量達到一定數(shù)值的土。n紅粘土：紅粘土：碳酸鹽巖系出露的巖石，經(jīng)紅土化作用形成碳酸鹽巖系出露的巖石，經(jīng)紅土化作用形成并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。n膨脹土：膨脹土：粘粒成分主耍由親水性粘土礦物所組成的粘粒成分主耍由親水性粘土礦物所組成的黏性土，具有吸水膨脹、失水收縮的特性。黏性土，具有吸水膨脹

47、、失水收縮的特性。n風(fēng)化巖：風(fēng)化巖：指巖石在風(fēng)化營力等作用下，使其結(jié)構(gòu)、成指巖石在風(fēng)化營力等作用下，使其結(jié)構(gòu)、成分、性質(zhì)等產(chǎn)生不同程度變異的巖石。分、性質(zhì)等產(chǎn)生不同程度變異的巖石。n殘積土：殘積土：巖石完全風(fēng)化后未經(jīng)好搬運過的殘積物。巖石完全風(fēng)化后未經(jīng)好搬運過的殘積物。n多年凍土：多年凍土：土的溫度等于或低于零攝氏度、含有固態(tài)土的溫度等于或低于零攝氏度、含有固態(tài)水且這種狀態(tài)在自然界連續(xù)保持三年或三年以上的土。水且這種狀態(tài)在自然界連續(xù)保持三年或三年以上的土。n混合土：混合土：主要由級配不連續(xù)的粘粒、粉粒、礫粒和巨主要由級配不連續(xù)的粘粒、粉粒、礫粒和巨粒組組成。粒組組成。n鹽漬土：鹽漬土：指易溶鹽含量大于指易溶鹽含量大于0.5，且具有吸濕、松脹，且具有吸濕、松脹等特性的土。等特性的土。n污染土：污染土：指由于外來的致污物質(zhì)侵入土體而改變了原指由于外來的致污物質(zhì)侵入土體而改變了原生性狀的土。生性狀的土。1.5 土的工程分類土的工程分類 水利部水利部SL237-1999分類法分類法 土顆粒組成及其特性土顆