土基本指標檢測及土工程分類

1、蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系項目項目2 2 土的基本指標檢測及土的工程分類土的基本指標檢測及土的工程分類1土的基本物理性質指標檢測土的基本物理性質指標檢測1 1土的工程分類土的工程分類3 3土的物理狀態(tài)的判定土的物理狀態(tài)的判定2 2工作任務工作任務蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識1 1 土的三相組成土的三相組成土是巖石經過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產物土是巖石經過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產物搬運、沉積搬運、沉積 風化風化巖石巖石地球土土地球任務任務1 1 土的基本物理性質指標檢測土的基本物理性質指標檢測蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢

2、：相關知識咨詢：相關知識氣相固相液相+ + +構成土骨架，起決定作用構成土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體次要作用次要作用蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為三相系三相系。 固相固相：土的顆粒、粒間膠結物；土的顆粒、粒間膠結物； 液相液相：土體孔隙中的水；土體孔隙中的水； 氣相氣相：孔隙中的空氣?？紫吨械目諝狻．斖凉羌艿目紫度勘凰紳M時，這種土稱為當土骨架的孔隙全部被水占滿時，這種土稱為飽和土飽和土； 由土粒、水和氣三者共同組成的土處于由土粒、水和氣三者共同組成的土處于非飽和狀態(tài)非飽

3、和狀態(tài)。 土的三相組成物質的性質、相對含量以及土的結構構造等因素，土的三相組成物質的性質、相對含量以及土的結構構造等因素，必然會影響到土的物理性質，而土的物理性質又在一定程度上決定了必然會影響到土的物理性質，而土的物理性質又在一定程度上決定了其力學性質，所以，研究土的力學性質必須首先研究其物理性質。其力學性質，所以，研究土的力學性質必須首先研究其物理性質。土中水土粒土中氣土的三相示意圖土的三相示意圖當土骨架的孔隙全部被氣體占滿時，這種土稱為當土骨架的孔隙全部被氣體占滿時，這種土稱為干土干土；蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識1.1 1.1 土的固相土的固相 形成土粒

4、的礦物成分各不相同，主要取決于成土母巖的礦物成分及形成土粒的礦物成分各不相同，主要取決于成土母巖的礦物成分及其風化作用。其風化作用。.1原生礦物原生礦物 是指巖石經物理風化作用破碎形成的礦物顆粒，如石英、長石是指巖石經物理風化作用破碎形成的礦物顆粒，如石英、長石、云母云母等。.2次生礦物次生礦物 是原生礦物經化學風化作用后形成的新的礦物，主要是是原生礦物經化學風化作用后形成的新的礦物，主要是粘土礦物，包括三粘土礦物，包括三種類型：種類型： 高嶺石高嶺石、伊里石伊里石、蒙脫石。蒙脫石。.3土中的有機質土中的有機質有機質是在土的形成過程中動、植物的殘

5、骸及其分解物質與土混慘沉積在有機質是在土的形成過程中動、植物的殘骸及其分解物質與土混慘沉積在一起經生物化學作用生產的物質。一起經生物化學作用生產的物質。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識結合水結合水土中水土中水液態(tài)水液態(tài)水固態(tài)水：礦物晶體內的結合水（結晶水），礦物的一部分，呈固態(tài)，只固態(tài)水：礦物晶體內的結合水（結晶水），礦物的一部分，呈固態(tài)，只 有在高溫（有在高溫（105 C）下，才能從礦物中吸出。）下，才能從礦物中吸出。自由水自由水強結合水：緊靠土顆粒表面強結合水：緊靠土顆粒表面弱結合水：緊靠強結合水外

6、圍弱結合水：緊靠強結合水外圍重力水：能形成水壓力并能在土中流動的水，位重力水：能形成水壓力并能在土中流動的水，位 于地下水位以下于地下水位以下毛細水：受到水與空氣交界面處表面張力作用的自毛細水：受到水與空氣交界面處表面張力作用的自 由水，存在于地下水位以上的透水層中。由水，存在于地下水位以上的透水層中。氣態(tài)水：土中氣的一部分氣態(tài)水：土中氣的一部分由于電分子引力由于電分子引力作用而緊密吸附作用而緊密吸附于土粒表面的水于土粒表面的水1.2 1.2 土中的水土中的水（土的液相土的液相）蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識1.2.1結合水 排列致密、定向性強排列致密、定向性強

7、 不能傳遞靜水壓力不能傳遞靜水壓力 密度密度11g/cmg/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 溫度高于溫度高于100100C C時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)強結合水強結合水 位于強結合水之外，電場引位于強結合水之外，電場引 力作用范圍之內力作用范圍之內 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，有粘滯性弱結合水弱結合水蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識結合水對土的工程性質的影響：結合水對土的工程性質的影響： 對于對于細粒土細粒土，當粘粒含量很高，特別是當粘粒由粘，當粘粒含量很高，特別是當粘粒由

8、粘土礦物組成時，由于它們多呈片狀土礦物組成時，由于它們多呈片狀，比表面很比表面很大，結合大，結合水水往往占有很大的孔隙體積，往往占有很大的孔隙體積，故故細粒土的性質將受細粒土的性質將受結合結合水的水的重大影響。重大影響。 對于對于粗粒土粗粒土，由于顆粒在三個方向的尺寸屬，由于顆粒在三個方向的尺寸屬同一數(shù)量同一數(shù)量級級，比表面較小，因此，在，比表面較小，因此，在孔隙水孔隙水的體積中的體積中結合結合水的體積水的體積可忽略不計。故粗粒土的性質主要取決于可忽略不計。故粗粒土的性質主要取決于土粒土粒的形狀、級的形狀、級配和排列配和排列。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識自由水

9、自由水重力水重力水毛細水毛細水在重力作用下可在土中自由流動在重力作用下可在土中自由流動 存在于固氣之間存在于固氣之間 在重力與表面張力作用下在重力與表面張力作用下 可在土粒間空隙中自由移動可在土粒間空隙中自由移動 重力水是存在于地下水位以下的透水土層中的地下水，是在重力作用下運動重力水是存在于地下水位以下的透水土層中的地下水，是在重力作用下運動的自由水，對土體有浮力作用。重力水的滲流特征，是地下工程排水和防水工的自由水，對土體有浮力作用。重力水的滲流特征，是地下工程排水和防水工程的主要控制因素之一，對土中的應力狀態(tài)和開挖基槽、基坑以及修筑地下構程的主要控制因素之一，對土中的應力狀態(tài)和開挖基槽、

10、基坑以及修筑地下構筑物有重要的影響。筑物有重要的影響。1.2.2自由水自由水 土中存在許多大小不同的相互連通的彎曲孔道，由于水分子與土粒分子之土中存在許多大小不同的相互連通的彎曲孔道，由于水分子與土粒分子之間的附著力和水氣界面上的表面張力，地下水將沿著毛細管被吸上來，在地下間的附著力和水氣界面上的表面張力，地下水將沿著毛細管被吸上來，在地下水位以上形成一定高度的毛細水帶。水位以上形成一定高度的毛細水帶。離開土顆粒表面較遠，不受土顆粒電分子引力作用，且可自由移動的水。離開土顆粒表面較遠，不受土顆粒電分子引力作用，且可自由移動的水。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識兩種

11、基本類型：一種是兩種基本類型：一種是自由氣體，即與大氣連通的氣自由氣體，即與大氣連通的氣體體；另一種是；另一種是封閉氣體，即與大氣不連通的以氣泡形封閉氣體，即與大氣不連通的以氣泡形式存在的封閉氣體式存在的封閉氣體。土中氣對土的工程性質的影響土中氣對土的工程性質的影響（1）自由氣體自由氣體：對土的性質影響不大。：對土的性質影響不大。（2）封閉氣體封閉氣體：對土的性質有較大的影響。增加土的：對土的性質有較大的影響。增加土的彈性，使土的滲透性減小，延長土體受力后變形達到彈性，使土的滲透性減小，延長土體受力后變形達到穩(wěn)定的歷時。穩(wěn)定的歷時。1.3 1.3 土中的氣體土中的氣體蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水

12、利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識表示土的三相組成比例關系的指標，稱為土的表示土的三相組成比例關系的指標，稱為土的三相比例指標三相比例指標,包括土包括土粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和飽和度等。三相成分的體粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和飽和度等。三相成分的體積和質量間的比例關系也決定著土的物理、力學性質。積和質量間的比例關系也決定著土的物理、力學性質。2 2 土的物理性質指標土的物理性質指標WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積2.1 2.1 土的三相草圖土的三相草圖蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識三相草圖三相

13、草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積 VVVVVVVavas Vm0mmmmmaas已知五個物理量關系已知五個物理量關系: :共有九個物理量參數(shù)共有九個物理量參數(shù): : V VV Vv v V Vs s V Va a V V / m / ms s m m m ma a m m剩下三個獨立變量剩下三個獨立變量三相草圖法三相草圖法物理性質指標是比例關系物理性質指標是比例關系: :可假設任一參數(shù)為可假設任一參數(shù)為1對于飽和土對于飽和土, Va=0剩下兩個獨立變量實驗室測定實驗室測定其它指標其它指標是一種簡單而實用的方法是一種簡單而實用的方法蘭州資源環(huán)境職業(yè)

14、技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識2.2 2.2 土的物理性質指標土的物理性質指標WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積-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1.土的密度土的密度（常用環(huán)刀法、灌砂法、灌水法等測定）（常用環(huán)刀法、灌砂法、灌水法等測定）土的重度（土的重度（或容重）：單位體積土的重量，用或容重）：單位體積土的重量，用表表示，單位為示，單位為kN/m3。工程上更常用工程上更常用, 用于計算土的自重應力用于計算土的自重應力單位單位: kg/m3 或或 g/cm3一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3

15、定義定義: 單位體積土的質量單位體積土的質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: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awsawsVVVmmmVm表達式表達式:gVgmVW2.2.1 2.2.1 實測指標實測指標蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識 環(huán)刀法是用一個圓環(huán)刀（刀刃向下）放在削平的原狀土樣面上，徐徐環(huán)刀法是用一個圓環(huán)刀（刀刃向下）放在削平的原狀土樣面上，徐徐削去環(huán)刀外圍的土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)的土樣壓滿環(huán)刀內，稱得削去環(huán)刀外圍的土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)的土樣壓滿環(huán)刀內，稱得環(huán)刀內土樣的質量，求得它

16、與環(huán)刀容積之比值即為其密度。環(huán)刀內土樣的質量，求得它與環(huán)刀容積之比值即為其密度。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積2.土粒比重土粒比重 s: 土粒的密度，單位體積土粒的質量土粒的密度，單位體積土粒的質量sssVm 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 2.65C4w C4wssG 4C時純蒸餾水的密度時純蒸餾水的密度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

17、土粒的密度與4C時純蒸餾水的密度的比值時純蒸餾水的密度的比值表達式表達式: 土粒比重常用比重瓶法測定。事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加土粒比重常用比重瓶法測定。事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加水的質量水的質量m1 。然后把質量為。然后把質量為ms的烘干土裝入該空比重瓶內，再加的烘干土裝入該空比重瓶內，再加純水至滿，稱瓶加土加水的質量純水至滿，稱瓶加土加水的質量m2 。21mmmmGsss蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積3.土的含水量土的含水量ssswmmmmm(%)w 定義定義: 土中水的質量與土

18、粒質量之比土中水的質量與土粒質量之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示注意注意: 其實是含水比其實是含水比, 可達到或超過可達到或超過100。表達式表達式: 測定含水率常用的方法是烘干法、酒精燃燒法、土壤濕度計。測定含水率常用的方法是烘干法、酒精燃燒法、土壤濕度計。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識含水率試驗：烘干法含水率試驗：烘干法蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識天然密度天然密度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 有

19、效容重有效容重飽和容重飽和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質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: 土被完全烘干時的密度土被完全烘干時的密度, 等于等于 單位體積內土粒的質量單位體積內土粒的質量表達式表達式:2.2.2 2.2.2 換算指標換算指標蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識各種密度容重之間的大小關系：各種密度容重之間的大小關系：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

20、 浮容重浮容重wsat 飽和容重飽和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識孔隙比孔隙比e孔隙率孔隙率nsvVVe VV(%)nv 關系關系: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%有的可達有的可達60-70%定義定義: 土中孔隙體積與固體顆粒體積之土中孔隙體積與固體顆粒體積之比比, 無量綱無量綱表達式表達式: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

21、體積之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示表達式表達式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil體積體積三相草圖可用于確定物三相草圖可用于確定物理性質指標之間的關系理性質指標之間的關系蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識飽和度飽和度vwrVVS WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積表達式表達式: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 : 飽和土飽和土蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識

22、eeVVnv1nne.3物理性質指標間的換算物理性質指標間的換算（1）孔隙比和孔隙率的關系）孔隙比和孔隙率的關系孔隙孔隙土粒土粒e體積體積11+e蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識)1 (1wwVmdddwd1（2）干密度與濕密度和含水率的關系）干密度與濕密度和含水率的關系空氣空氣土粒土粒水水體積體積1質量質量蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識11ssswdmGVee1dwsGe（2）孔隙比與比重和干密度的關系）孔隙比與比重和干密度的關系孔隙孔隙土粒土粒e體積體積11+e質量質量蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相

23、關知識咨詢：相關知識ewGewVVSswsvwrssatGwe 土的三相圖土的三相圖（4）飽和度與含水率、比重和孔隙比的關系）飽和度與含水率、比重和孔隙比的關系e體積體積1質量質量空氣空氣土粒土粒水水蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識111sswswswmVVGee（5）浮密度與比重和孔隙比的關系）浮密度與比重和孔隙比的關系孔隙孔隙土粒土粒e體積體積11+e質量質量蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識1 1 黏性土的稠度黏性土的稠度稠度狀態(tài)與含水量有關稠度狀態(tài)與含水量有關粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動 所謂所謂黏性土黏性土

24、，一般是指由次生礦物組成、顆粒較細，具有可塑性的土。在，一般是指由次生礦物組成、顆粒較細，具有可塑性的土。在外力作用下，可被塑造成任何形狀，當外力去掉后，仍可保持被塑造形狀的性外力作用下，可被塑造成任何形狀，當外力去掉后，仍可保持被塑造形狀的性質稱為可塑性。粘性土土粒之間的粘結力較強，呈現(xiàn)具有很大孔隙的蜂窩狀結質稱為可塑性。粘性土土粒之間的粘結力較強，呈現(xiàn)具有很大孔隙的蜂窩狀結構或絮狀結構。構或絮狀結構。稠度：稠度：指粘性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或指粘性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標。破壞的能力，是粘性土最主要的物

25、理狀態(tài)指標。1.11.1黏性土的稠度和界限含水率黏性土的稠度和界限含水率任務任務2 2 土的物理狀態(tài)的判定土的物理狀態(tài)的判定蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識塑限塑限p液限液限l稠度界限稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)粘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)塑態(tài)塑態(tài) 流態(tài)流態(tài) 強結合水膜最大強結合水膜最大出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水強結合水強結合水弱結合水弱結合水自由水自由水稠度狀態(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蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識 粘性土從一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N粘性土從一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的分界含

26、水率稱為界限含水率。狀態(tài)的分界含水率稱為界限含水率。這種界限含水率稱為這種界限含水率稱為稠度界限。稠度界限。界限含水率界限含水率流態(tài)流態(tài)Vw0可塑態(tài)可塑態(tài)半固態(tài)半固態(tài) 固態(tài)固態(tài)膨脹膨脹收縮收縮wLwPwS工程上常用的稠度界限有工程上常用的稠度界限有液限、塑限和液限、塑限和縮限縮限蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識液限（液限（W WL L）從流動狀態(tài)轉變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，從流動狀態(tài)轉變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率， 也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限（塑限（WpWp）從可塑狀態(tài)轉變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率從可塑狀態(tài)轉變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率

27、，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限（縮限（WsWs）從半固體狀態(tài)轉變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率從半固體狀態(tài)轉變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率, ,亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變時的含水率亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變時的含水率。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識液、塑限的測定液、塑限的測定測定塑限的方法：搓條法和測定塑限的方法：搓條法和液、塑限聯(lián)合測定法液、塑限聯(lián)合測定法。測定液限的方法：測定液限的方法：碟式儀法、錐式液限儀、碟式儀法、錐式液限儀、和液、塑限和液、塑限聯(lián)合測定法。聯(lián)合測定法。“搓條法搓條法”：用雙手將天然濕度的試

28、樣搓成橢圓：用雙手將天然濕度的試樣搓成橢圓形，放在毛玻璃板上用手掌慢慢搓滾成小土條，形，放在毛玻璃板上用手掌慢慢搓滾成小土條，若土條直徑為若土條直徑為3mm時產生裂縫并開始斷裂，此時時產生裂縫并開始斷裂，此時試樣的含水率即為塑限。試樣的含水率即為塑限。塑限的測定塑限的測定蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識塑限的測定塑限的測定液、塑限聯(lián)合測定法液、塑限聯(lián)合測定法聯(lián)合測定法聯(lián)合測定法是采用錐式液限是采用錐式液限儀以電磁放錐，利用光電方儀以電磁放錐，利用光電方式測讀圓錐的入土深度。試式測讀圓錐的入土深度。試驗時，對驗時，對3個以上不同含水率個以上不同含水率的粘性土試樣進行

29、試驗，并的粘性土試樣進行試驗，并按測定結果在雙對數(shù)坐標紙按測定結果在雙對數(shù)坐標紙上作出圓錐體的入土深度與上作出圓錐體的入土深度與含水率的關系曲線。根據大含水率的關系曲線。根據大量的試驗資料知，該關系曲量的試驗資料知，該關系曲線接近于一條直線，對應于線接近于一條直線，對應于圓錐體入土深度為圓錐體入土深度為10mm及及2mm時的試樣含水率分別為時的試樣含水率分別為該土的液限和塑限該土的液限和塑限試樣含水量（%）蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識碟式儀法、錐式液限儀碟式儀法、錐式液限儀液限的測定液限的測定 我國一般采用錐式液限儀來測定粘性土的液限。將調成均勻的濃糊狀試樣裝

30、我國一般采用錐式液限儀來測定粘性土的液限。將調成均勻的濃糊狀試樣裝滿盛土杯，刮平杯口表面，將質量為滿盛土杯，刮平杯口表面，將質量為76g、錐角為、錐角為30的圓錐體輕放在試樣表面的圓錐體輕放在試樣表面的中心，使其在自重作用下沉入試樣，若圓錐體經的中心，使其在自重作用下沉入試樣，若圓錐體經5s恰好沉入恰好沉入10mm深，這時試深，這時試樣的含水率即為液限值。樣的含水率即為液限值。 歐美、日本等國家采用碟式液限儀測定液限。將調成均勻的濃糊狀試樣裝在歐美、日本等國家采用碟式液限儀測定液限。將調成均勻的濃糊狀試樣裝在碟內，刮平表面，用開槽器在土中成槽，槽底寬度為碟內，刮平表面，用開槽器在土中成槽，槽底

31、寬度為2mm，然后將碟子抬高，然后將碟子抬高10mm，使碟自由下落，連續(xù)下落，使碟自由下落，連續(xù)下落25次后，如槽底兩邊試樣的合攏長度為次后，如槽底兩邊試樣的合攏長度為13mm，這時試樣的含水率即為液限。，這時試樣的含水率即為液限。硬橡膠底座試樣蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識縮限的測定縮限的測定土的縮限用土的縮限用收縮皿法收縮皿法測定。測定。10021wssmVVww式中：ws土的縮限（） w制備時的含水率（）V1濕試樣的體積（cm3） ，V2干試樣的體積（cm3） 把土料的含水率調制到大于土的液限，然后將試樣分層填入收縮皿把土料的含水率調制到大于土的液限，然后

32、將試樣分層填入收縮皿中，刮平表面，烘干，測出干試樣的體積并稱量準確至中，刮平表面，烘干，測出干試樣的體積并稱量準確至0.1g后，按下式后，按下式計算計算蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識1.2塑性指數(shù)與液性指數(shù)塑性指數(shù)與液性指數(shù)塑性指數(shù)（塑性指數(shù)（Plasticity IndexPlasticity Index）：液限和塑限之差的百分）：液限和塑限之差的百分數(shù)值（去掉百分號）。用數(shù)值（去掉百分號）。用IpIp表示。表示。pLpwwI液性指數(shù)（液性指數(shù)（Liquidity IndexLiquidity Index）：為粘性土的天然含水率和）：為粘性土的天然含水率和塑限

33、的差值與塑性指數(shù)之比。塑限的差值與塑性指數(shù)之比。pppLpLIwwwwwwI 粘性土的物理狀態(tài)可用液性指數(shù)來判別：粘性土的物理狀態(tài)可用液性指數(shù)來判別：wwp時，時，IL0，土處于，土處于堅硬堅硬狀態(tài)；狀態(tài)；wpwwL時，時，0IL1.0，土處于，土處于可塑可塑狀態(tài)；狀態(tài)；wLw時，時，IL1.0，土處于，土處于流動流動狀態(tài)。狀態(tài)。塑性指數(shù)綜合反映了粘性土及其組成的基本特性。因此，在工程塑性指數(shù)綜合反映了粘性土及其組成的基本特性。因此，在工程上常按塑性指數(shù)對黏性土進行分類。上常按塑性指數(shù)對黏性土進行分類。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識應該注意的是，應該注意的是，粘

34、性土的界限含水率均是在實驗室中將試樣充分攪拌、完全粘性土的界限含水率均是在實驗室中將試樣充分攪拌、完全破壞其天然結構后得出的粘性土（破壞其天然結構后得出的粘性土（即重塑土即重塑土）的特征指標，因此，液性指數(shù)沒）的特征指標，因此，液性指數(shù)沒有反映土的原狀結構對土的強度的影響。也就是說：天然生成的具有一定結構有反映土的原狀結構對土的強度的影響。也就是說：天然生成的具有一定結構的原狀土，在其含水率達到液限后，仍有可能具有一定的強度，不處于流動狀的原狀土，在其含水率達到液限后，仍有可能具有一定的強度，不處于流動狀態(tài)。但一旦土的結構性遭到破壞，如態(tài)。但一旦土的結構性遭到破壞，如振動、擠壓振動、擠壓等，土

35、的強度立即喪失，從而等，土的強度立即喪失，從而呈現(xiàn)出流動狀態(tài)。呈現(xiàn)出流動狀態(tài)。表表2-7 建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范對粘性土按液性指數(shù)劃分軟硬狀態(tài)對粘性土按液性指數(shù)劃分軟硬狀態(tài)狀態(tài)堅硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1.0IL1.0蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識 所謂無粘性土，一般是指由原生礦物組成，顆粒較所謂無粘性土，一般是指由原生礦物組成，顆粒較粗的土。無粘性土的土粒之間的粘結力很弱或無粘結，粗的土。無粘性土的土粒之間的粘結力很弱或無粘結，往往形成單粒結構。往往形成單粒結構。 影響無粘性土工程性質的主

36、要因素是其影響無粘性土工程性質的主要因素是其密實度密實度。若土粒排列緊密，其結構就穩(wěn)定，壓縮變形小，強度高，若土粒排列緊密，其結構就穩(wěn)定，壓縮變形小，強度高，是良好的地基；反之，若土粒排列疏松，其結構不穩(wěn)定，是良好的地基；反之，若土粒排列疏松，其結構不穩(wěn)定，則其工程性質較差。則其工程性質較差。2 2 無粘性土的密實狀態(tài)無粘性土的密實狀態(tài)2.1 2.1 用孔隙比用孔隙比e e判別判別判斷無粘性土密實度最簡單的方法，是用判斷無粘性土密實度最簡單的方法，是用孔隙比孔隙比e e來描述。來描述?？紫侗扔?，表示土愈密實；孔隙比愈大，表示土愈疏孔隙比愈小，表示土愈密實；孔隙比愈大，表示土愈疏松。松。蘭州資

37、源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識 判別標準：判別標準： 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 1/3 1/3 疏松狀態(tài)疏松狀態(tài) 1/3 1/3 2/3 2/3 密實狀態(tài)密實狀態(tài)注意：注意：室內測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難室內測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難在工程上，用相對密實度在工程上，用相對密實度D Dr r劃分無粘性土的狀態(tài)如下：劃分無粘性土的狀態(tài)如下：2.22.2用相對密實度用相對密實度DrDr判別判別minmaxmaxreeeeD e emaxmax: : 最大孔隙比；將松散

38、的風干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免最大孔隙比；將松散的風干土樣通過長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換算得到最大孔隙比重力沖擊，求得土的最小干密度再經換算得到最大孔隙比e eminmin: : 最小孔隙比；將松散的風干土樣裝入金屬容器內，按規(guī)定方法振動和最小孔隙比；將松散的風干土樣裝入金屬容器內，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換算得到最小孔隙比錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經換算得到最小孔隙比蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識 標準貫入試驗標準貫入試驗是用標準錘重（是用標準錘重（63.5

39、kg），以一定的落距（），以一定的落距（76cm）自由）自由下落產生的錘擊能，將試驗孔中的標準貫入器打入要測試的土體中，記錄下落產生的錘擊能，將試驗孔中的標準貫入器打入要測試的土體中，記錄貫入器貫入土體貫入器貫入土體30cm的錘擊數(shù)的錘擊數(shù)N。表表2-8 原位標準貫入試驗錘擊數(shù)原位標準貫入試驗錘擊數(shù)N劃分砂類土密實度劃分砂類土密實度503029109530 建筑地基基礎設計規(guī)范密實中密稍密松散（極松）砂土的密實度101510 N3015 N2.3 2.3 用標準貫入試驗錘擊數(shù)用標準貫入試驗錘擊數(shù)N N判別判別蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識粒粒 組組顆粒名稱顆粒名

40、稱粒徑粒徑d的范圍（的范圍（mm）巨巨 粒粒漂石（塊石）漂石（塊石）d200卵石（碎石）卵石（碎石）60d200粗粗 粒粒礫礫 粒粒粗粗 礫礫20d60中中 礫礫5d20細細 礫礫2d5砂砂 粒粒粗粗 砂砂0.5d2中中 砂砂0.25d0.5細細 砂砂0.075d0.25細細 粒粒粉粉 粒粒0.005d0.075黏黏 粒粒d0.005表表2-12 2-12 粒粒 組組 劃劃 分分 土粒的大小通常以粒徑來評價。對土粒按粒徑大小、工程性質劃分的組，稱為粒土粒的大小通常以粒徑來評價。對土粒按粒徑大小、工程性質劃分的組，稱為粒組。劃分粒組的分界粒徑尺寸稱為界限粒徑。該粒徑為名義粒徑。組。劃分粒組的分界

41、粒徑尺寸稱為界限粒徑。該粒徑為名義粒徑。1 1 土的粒組及粒徑級配土的粒組及粒徑級配1.11.1概念概念任務任務3 3 土的工程分類土的工程分類蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識 在自然界中很難遇到由單一粒組的土粒所組成的土，絕大多數(shù)都是由在自然界中很難遇到由單一粒組的土粒所組成的土，絕大多數(shù)都是由幾種粒組的土粒混合組成。因此，研究天然土中土粒的組成情況，不僅要幾種粒組的土粒混合組成。因此，研究天然土中土粒的組成情況，不僅要了解土粒的大小，而且要了解各種粒組的顆粒所占的比例。以占土?？傊亓私馔亮５拇笮。乙私飧鞣N粒組的顆粒所占的比例。以占土?？傊氐陌俜謹?shù)表示土中

42、各粒組土粒的含量，稱為土的顆粒級配。的百分數(shù)表示土中各粒組土粒的含量，稱為土的顆粒級配。粒徑級配各粒組的相對含量，用質量百分數(shù)來表示各粒組的相對含量，用質量百分數(shù)來表示蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識篩分法篩分法：適用于粗粒土：適用于粗粒土 (0.075 mm); 密度計法密度計法：適用于細粒土：適用于細粒土 (0.075 mm) 密度計法的試驗原理示意圖密度計法的試驗原理示意圖 篩分試驗示意圖篩分試驗示意圖 1.2顆粒大小分析試驗顆粒大小分析試驗 測定土中各粒組顆粒質量所占該土總質量的百分數(shù)，確定粒徑分測定土中各粒組顆粒質量所占該土總質量的百分數(shù)，確定粒徑分布范

43、圍的試驗稱為土的布范圍的試驗稱為土的顆粒大小分析試驗顆粒大小分析試驗。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識顆分析篩顆分析篩蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識篩分法篩分法 利用一套孔徑由大到小的利用一套孔徑由大到小的篩子篩子，將按規(guī)定方法取得的一，將按規(guī)定方法取得的一定質量的干試樣放入一次疊好的篩中，置振篩機上充分振定質量的干試樣放入一次疊好的篩中，置振篩機上充分振搖后，稱出留在各級篩上的土粒的質量，按下式計算出小搖后，稱出留在各級篩上的土粒的質量，按下式計算出小于某土粒粒徑的土粒含量百分數(shù)于某土粒粒徑的土粒含量百分數(shù)X（）。（）。100mm

44、Xi式中：式中：mi，m分別為小于某粒徑的土粒質量及試樣總質量。分別為小于某粒徑的土粒質量及試樣總質量。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識密度計密度計蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識密度計法密度計法 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于某粒徑的土粒含量的方法。某粒徑的土粒含量的方法。 將一定質量土浸入水中攪拌成懸液，攪拌停止后，土粒將一定質量土浸入水中攪拌成懸液，攪拌停止后，土粒便開始下沉，懸液的濃度隨之發(fā)生變化。利用特制的密度便開始下沉，懸液的濃度隨之發(fā)生變化。利用特制的密度

45、計，在不同時刻測懸液濃度的變化。即可換算出相應的粒計，在不同時刻測懸液濃度的變化。即可換算出相應的粒徑及小于該粒徑的土粒質量，繪出級配曲線。徑及小于該粒徑的土粒質量，繪出級配曲線。 名義粒徑名義粒徑：篩分法中以篩孔徑代表；密度計法中以與實際土顆粒在篩分法中以篩孔徑代表；密度計法中以與實際土顆粒在水中沉降速率相同的同樣物質的球的直徑代表。水中沉降速率相同的同樣物質的球的直徑代表。蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識1.3顆粒級配曲線顆粒級配曲線 粒徑分布曲線粒徑分布曲線 粒組頻率曲線粒組頻率曲線 蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識105.02

46、.01.0200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數(shù)小于某粒徑之土質量百分數(shù)P（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分數(shù)百分數(shù)P(%)P(%)2613.510蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）105.01.

47、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d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒徑特征粒徑: d d6060 : 限制粒徑限制粒徑d d1010 : 有效粒徑有效粒徑d d3030 ：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)粗細程度粗細程度： 用用d50 表示 1.4級配良好與否的判別級配良好與否的判別蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系

48、咨詢：相關知識咨詢：相關知識1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲土的粒徑級配累積曲線線d60d10d30曲線曲線d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545曲線愈陡，表示粒徑大小相差不曲線愈陡，表示粒徑大小相差不多，土粒較均勻，級配不良；多，土粒較均勻，級配不良；曲線愈緩，表示粒徑大小相差懸曲線愈緩，表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，級配良好。殊，土粒不均勻，級配良好

49、。C Cc c 過大或過小過大或過小表明土中缺少中間粒組表明土中缺少中間粒組Cc = 1 3, 級配連續(xù)性好級配連續(xù)性好蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系咨詢：相關知識咨詢：相關知識工程上常用不均勻系工程上常用不均勻系數(shù)數(shù)Cu描述顆粒級配的描述顆粒級配的不均勻程度不均勻程度 1060ddCud10、d30、d60小于某粒徑的小于某粒徑的土粒含量為土粒含量為10%、 30%和和60%時所對應的粒徑時所對應的粒徑Cu愈大，表示土粒愈不均愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把勻。工程上把Cu5的土視的土視為級配不良的土；為級配不良的土； Cu10的土視為級配良好的土的土視為級配良好的土 曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc描述顆粒級配曲描述顆粒級配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況否缺失情況 6010230dddCc對于礫類土或砂類土，同時滿對于礫類土或砂類土，同時滿足足Cu5和和Cc= =13時，定名為時，定名為良好級配砂或良好級配礫良好級配砂或