巖土工程勘察規(guī)范》GB 50021-2001(2009版)學(xué)習(xí)-土的物理性質(zhì)指標(biāo)

1、.巖土工程勘察規(guī)范GB 50021-2001（2009版）學(xué)習(xí)-土的物理性質(zhì)指標(biāo)1 土的組成天然狀態(tài)下的土的組成（一般分為三相） （1）固相：土顆粒-構(gòu)成土的骨架。決定土的性質(zhì)-大小 、形狀、 成分、組成、排列 （2）液相：水和溶解于水中物質(zhì)（3）氣相：空氣及其他氣體（1）干土=固體+氣體（二相）（2）濕土=固體+液體+氣體（三相）（3）飽和土=固體+液體（二相）土的三相示意圖2 土的顆粒級(jí)配2.1 基本概念自然界的土通常由大小不同的土粒組成，土中各個(gè)粒組重量（或質(zhì)量）的相對(duì)含量百分比稱為顆粒級(jí)配，土的顆粒級(jí)配曲線可通過(guò)土的顆粒分析試驗(yàn)測(cè)定。工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍，劃分為若干粒組，

2、為了表示土粒的大小及組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（即各粒組占土粒總量的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱為土的顆粒級(jí)配。土中各粒組的相對(duì)含量稱土的粒徑級(jí)配，土的粒徑級(jí)配是通過(guò)土的顆粒大小分析試驗(yàn)確定。土粒含量的具體含義是指一個(gè)粒組中的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比，一般用百分比表示。土的粒徑級(jí)配直接影響土的性質(zhì)，如土的密實(shí)度、土的透水性、土的強(qiáng)度、土的壓縮性等。要確定各粒組的相對(duì)含量，需要將各粒組分離開(kāi)，再分別稱重。這就是工程中常用的顆粒分析方法，實(shí)驗(yàn)室常用的有篩分法和密度計(jì)法。土的粒徑級(jí)配指的是土中各粒組的相對(duì)含量，用占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。這是無(wú)黏性土的重要指標(biāo)，是粗粒土的分類定名的標(biāo)準(zhǔn)。2.2 粒徑

3、級(jí)配累積曲線工程中常用粒徑級(jí)配累積曲線（顆粒大小分布曲線）直接了解土的級(jí)配情況。曲線的橫坐標(biāo)為土顆粒粒徑的對(duì)數(shù)，單位為mm；縱坐標(biāo)為小于某粒徑土顆粒的累積含量，用百分比（）表示。將篩分析和比重計(jì)試驗(yàn)的結(jié)果繪制在以土的粒徑為橫坐標(biāo)，小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，得到的曲線稱土的粒徑級(jí)配累積曲線。級(jí)配曲線的特點(diǎn)：半對(duì)數(shù)坐標(biāo)土的粒徑級(jí)配累積曲線幾種土的粒徑分布曲線從顆粒級(jí)配曲線中可直接求得各粒組的顆粒含量及粒徑分布的均勻程度，進(jìn)而估測(cè)土的工程性質(zhì)。其中一些特征粒徑，可作為選擇建筑材料的依據(jù)，并評(píng)價(jià)土的級(jí)配優(yōu)劣。特征粒徑有：-土中小于此粒徑的土的質(zhì)量占總土質(zhì)量的10，也稱有效粒徑；-土中小于此粒徑

4、的土的質(zhì)量占總土質(zhì)量的30，也稱中間粒徑；-土中小于此粒徑的土的質(zhì)量和大于此粒徑的土的質(zhì)量各占50，也稱平均粒徑，用來(lái)表示土的粗細(xì)程度；-土中此粒徑土的質(zhì)量占總土質(zhì)量的60，也稱限制粒徑，或稱控制粒徑或稱限定粒徑。粒徑分布的均勻程度由不均勻系數(shù)Cu表示：愈大，土愈不均勻，也即土中粗、細(xì)顆粒的大小相差愈懸殊。不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況。越大表示土粒大小的分布范圍越大、其級(jí)配越良好（趨勢(shì)），作為填方工程的土料時(shí)，則比較容易獲得較大的密實(shí)度。若土的顆粒級(jí)配曲線是連續(xù)的，愈大，與相距愈遠(yuǎn)，則曲線愈平緩，表示土中的粒組變化范圍寬，土粒不均勻；反之，愈小，與相距愈近，曲線愈陡，表示土中的粒組變化

5、范圍窄，土粒均勻。工程中，把5的土稱為不均勻土，5的土稱為均勻土。若土的顆粒級(jí)配曲線不連續(xù)，在該曲線上出現(xiàn)水平段，水平段粒組范圍不包含該粒組顆粒。這種土缺少中間某些粒徑，粒徑級(jí)配曲線呈臺(tái)階狀，土的組成特征是顆粒粗的較粗，細(xì)的較細(xì)，在同樣的壓實(shí)條件下，密實(shí)度不如級(jí)配連續(xù)的土高，其它工程性質(zhì)也較差。定性判別（級(jí)配曲線）：坡度漸變-大小連續(xù)-連續(xù)級(jí)配水平段（臺(tái)階）-缺乏某些粒徑-不連續(xù)級(jí)配曲線形狀平緩-粒徑變化范圍大-不均勻-良好曲線形狀較陡-變化范圍小-均勻-不良土的粒徑級(jí)配曲線的形狀，尤其是確定其是否連續(xù)，可用曲率系數(shù)反映：曲率系數(shù)描寫累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。曲線平緩，粒徑大小相

6、差懸殊，土粒不均勻。若曲率系數(shù)過(guò)大，表示粒徑分布曲線的臺(tái)階出現(xiàn)在和范圍內(nèi)。反之，若曲率系數(shù)過(guò)小，表示臺(tái)階出現(xiàn)在和范圍內(nèi)。顆粒級(jí)配可以在一定程度上反映土的某些性質(zhì)。對(duì)于級(jí)配良好的土，較粗顆粒間的孔隙被較細(xì)的顆粒所填充，因而土的密實(shí)度較好，相應(yīng)的地基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較好，透水性和壓縮性也較小，可用作堤壩或其它土建工程的填方土料。2.3 粒徑級(jí)配累積曲線的應(yīng)用土的粒徑級(jí)配累積曲線是土工上最常用的曲線，從這曲線上可以直接了解土的粗細(xì)、粒徑分布的均勻程度和級(jí)配的優(yōu)劣。2.3.1 曲線系數(shù)描寫的是累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀；或稱反映累積曲線的斜率是否連續(xù)。曲率系數(shù)是反映曲線的整體形狀，表示累

7、積曲線的分布范圍。2.3.2 不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況。越大表示土粒大小的分布范圍越大，顆粒大小越不均勻，其級(jí)配越良好，作為填方工程的土料時(shí)，則比較容易獲得較大的密實(shí)度。從曲線的坡度可以大致評(píng)價(jià)土顆粒的均勻程度，顯然，曲線平緩，表示粒徑大小相差懸殊、不均勻，級(jí)配良好，而曲線陡降，則表示土粒均勻，級(jí)配不好。值越小，曲線越陡，土越均勻；值越大，曲線越平緩，土越不均勻；當(dāng)5時(shí)，曲線很陡，表示土均勻；當(dāng)10 時(shí)，曲線很平緩，表示土很很不均勻。不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況。值越大，土粒大小分布范圍越大，級(jí)配良好。作為填方土料時(shí)，能有較大的密實(shí)度。2.3.3土的級(jí)配優(yōu)劣可由土中土粒的不

8、均勻系數(shù)和粒徑分布曲線的形狀曲率系數(shù)衡量。對(duì)于純凈的砂、礫石，當(dāng)實(shí)際工程中，大于或等于5，且等于13時(shí)，它的級(jí)配是良好的；不能同時(shí)滿足上述條件時(shí)，它的級(jí)配是不良的。2.3.4 在一般情況下工程上把5的土看作是均粒土，屬級(jí)配不良；5時(shí)，稱為不均粒土。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)級(jí)配連續(xù)時(shí)，的范圍大約在13。因此，當(dāng)1或3時(shí)，均表示級(jí)配曲線不連續(xù)。在工程中礫石和砂土級(jí)配5且13的土，稱為級(jí)配良好的土；不能同時(shí)滿足上述兩個(gè)要求的土，稱為級(jí)配不良的土。2.3.5 土顆粒級(jí)配的好壞直接影響到土的性質(zhì)，砂土根據(jù)顆粒級(jí)配分類。對(duì)于級(jí)配良好的土、粗粒間的孔隙為細(xì)粒所充填，土的壓密性好，相應(yīng)的土體強(qiáng)度高、穩(wěn)定性也好，透水性和壓

9、縮性也小，適合于作填方用土及混凝土的砂石料。對(duì)于級(jí)配良好的土，較粗顆粒之間的孔隙被較細(xì)的顆粒填充，因而土的密實(shí)度較好，相應(yīng)的地基土強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較好，透水性和壓縮性也較小，可作堤壩或其他工程的填方土料。3 土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造3.1 工程地質(zhì)學(xué)中土結(jié)構(gòu)（soil structure）的概念土結(jié)構(gòu)是土的微觀結(jié)構(gòu)和土的宏觀結(jié)構(gòu)。土的微觀結(jié)構(gòu)是借助光學(xué)顯微鏡研究的結(jié)構(gòu)，通常指組成土的顆?；蚣５拇笮　⑿螤?、表面特征和定量比例關(guān)系，結(jié)構(gòu)單元體的排列組合和結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)、孔隙特征。土的微觀結(jié)構(gòu)習(xí)慣上稱為土的結(jié)構(gòu)。土的宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡可觀察到的結(jié)構(gòu)，習(xí)慣上稱為土的構(gòu)造或土體結(jié)構(gòu)。土體結(jié)構(gòu)指土層的相互組合特征

10、及后期被節(jié)理、裂隙切割形成的不連續(xù)面在土體內(nèi)的排列組合方式，前者稱為土體的原生結(jié)構(gòu)，后者稱為土體的次生結(jié)構(gòu)。3.2 土力學(xué)中土的結(jié)構(gòu)指土顆粒之間的相互排列和連續(xù)形式，土顆粒的大小、形狀、表面特征，相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征，是土粒的相互排列及粒間的聯(lián)結(jié)能力，稱為土的結(jié)構(gòu)。單粒結(jié)構(gòu)：粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落形成的單粒結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。根據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài)。由較粗大的土粒（如碎石、砂粒等）組成，土粒間分子引力遠(yuǎn)小于土粒自重，土粒之間幾乎沒(méi)有相互聯(lián)結(jié)作用。土粒排列有疏松及密實(shí)兩種狀態(tài)。密實(shí)狀態(tài)時(shí)土的強(qiáng)度大，壓縮性小，是良好的天然地基；疏松狀

11、態(tài)時(shí)空隙較大，土粒不穩(wěn)定，不宜直接用作地基。蜂窩結(jié)構(gòu)：顆粒間點(diǎn)與點(diǎn)接觸，由于彼此之間引力大于重力，接觸后，不再繼續(xù)下沉，形成鏈環(huán)單位，很多鏈環(huán)聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。較細(xì)的土粒在自重作用下沉落時(shí)，粒間接觸點(diǎn)處的引力大于下沉土粒重量，土粒就被吸引著不再改變它們的相對(duì)位置，逐漸形成鏈環(huán)狀單元。由粉粒串聯(lián)而成，土粒間分子引力大于土粒自重，土粒下沉?xí)r停止在接觸面而形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。絮狀結(jié)構(gòu)：細(xì)微粘粒大都呈針狀或片狀，質(zhì)量極輕，在水中處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土粒表面的弱結(jié)合水厚度減薄，粘?；ハ嘟咏?，凝聚成絮狀物下沉，形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu)。微小的粘粒多呈針狀或片狀，尺寸極小，重量極輕

12、，靠其自重在水中極為緩慢地下沉，土粒小于0.002mm時(shí)具有膠粒特性，土粒表面常帶有同號(hào)電荷，因而懸浮于水中作分子熱運(yùn)動(dòng)，不能相互碰撞結(jié)成團(tuán)粒下沉。在懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土表面的弱吸著水厚度變薄，運(yùn)動(dòng)著的粘粒互相聚合，以面對(duì)邊或面對(duì)角的接觸，并凝聚成絮狀物下沉，這樣形成的絮狀結(jié)構(gòu)具有很大的孔隙，為粘粒集合體串聯(lián)而成。具有蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)（合稱為海面結(jié)構(gòu)）的土，其土粒間有較大的孔隙，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，當(dāng)天然結(jié)構(gòu)被破壞后，土的壓縮性增大而強(qiáng)度降低，故也稱為有結(jié)構(gòu)性土。土的結(jié)構(gòu)形成以后，當(dāng)外界條件變化時(shí)，土的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。例如，土層在上覆土層作用下壓密固結(jié)時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)趨于更緊密的排列；卸載時(shí)土體的膨脹（

13、如鉆探取土?xí)r土樣的膨脹或基坑開(kāi)挖時(shí)基底的隆起）會(huì)松動(dòng)土的結(jié)構(gòu)；當(dāng)土層失水干縮或介質(zhì)變化時(shí)，鹽類結(jié)晶膠結(jié)能增強(qiáng)土粒間的聯(lián)結(jié)；在外力作用下（如施工時(shí)對(duì)土的擾動(dòng)或剪應(yīng)力的長(zhǎng)期作用）會(huì)弱化土的結(jié)構(gòu)，破壞土粒原來(lái)的排列方式和土粒間的聯(lián)結(jié)，使絮狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槠叫械闹厮芙Y(jié)構(gòu)，降低土的強(qiáng)度，增大壓縮性。因此，在取土試驗(yàn)或施工過(guò)程中都必須盡量減少對(duì)土的擾動(dòng)，避免破壞土的原狀結(jié)構(gòu)。3.3 土力學(xué)中土的構(gòu)造同一土層中，土顆粒之間相互關(guān)系的特征稱為土的構(gòu)造，指同一土層中成分和大小都相近的顆?；蝾w粒集合體相互關(guān)系的特征，可理解為整個(gè)土層構(gòu)成的不均勻性特征的總和。層狀構(gòu)造：土層由不同顏色，不同粒徑的土組成層理，平原地區(qū)的層理

14、通常為水平層理。層狀構(gòu)造是細(xì)粒土的一個(gè)重要特征。分散構(gòu)造：土層中土粒分布均勻，性質(zhì)相近，如砂，卵石層為分散構(gòu)造。結(jié)核狀構(gòu)造：在細(xì)粒土中摻有粗顆?；蚋鞣N結(jié)核，如含礓石的粉質(zhì)黏土，含礫石的冰磧土等。其工程性質(zhì)取決于細(xì)粒土部分。裂隙狀構(gòu)造：土體中有很多不連續(xù)的小裂隙，有的硬塑與堅(jiān)硬狀態(tài)的黏土為此種構(gòu)造。裂隙強(qiáng)度低，滲透性高，工程性質(zhì)差。層狀構(gòu)造可進(jìn)一步分為水平層理和交錯(cuò)層理，通常分散構(gòu)造的工程性質(zhì)最好，裂隙狀構(gòu)造中，因裂隙強(qiáng)度低、滲透性大，工程性質(zhì)差。3.3.1 研究土體構(gòu)造特征的重要意義a.土體構(gòu)造特征反映土體在力學(xué)性質(zhì)和其他工程性質(zhì)的各向異性或土體各部位的不均勻性；b.土體的構(gòu)造特征是決定勘探、

15、取樣或原位測(cè)試布置方案和數(shù)量的重要因素之一。3.3.2 碎石土主要構(gòu)造a.粗石狀構(gòu)造：是由相互擠靠著的粗大碎屑形成骨架，外表很像“干砌石”；b.假斑狀構(gòu)造：在較細(xì)顆粒組成的土體中，混雜著一些較粗或粗大碎屑，而粗大碎屑互不接觸，不能形成骨架。3.3.3砂土和砂質(zhì)粉土主要構(gòu)造a.透鏡體構(gòu)造；b.粒度較均勻的交錯(cuò)層構(gòu)造。3.3.4黏性土主要構(gòu)造：層狀構(gòu)造、顯微層狀構(gòu)造和各種裂隙、節(jié)理構(gòu)造。4 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土是由固體顆粒、水、空氣組成的三相體，通常三相都是均勻分布在土體中，為了研究方便，人為將三種不同組成部分進(jìn)行劃分，得到土的三相圖。土的三相示意圖V-土的總體積，cm3； m-土的總質(zhì)量，g； V

16、s-土中固體顆粒實(shí)體的體積，cm3；ms-土的固體顆粒質(zhì)量，g； Vv-土中孔隙體積，cm3； mw-土中液體的質(zhì)量，g；Vw-土中液體的體積，cm3； ma-土中空氣的質(zhì)量，（ma0）； Va-土中氣體的體積，cm3。土的物理性質(zhì)指標(biāo)可分為兩類：一類是必須通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，如含水率、密度和土粒比重，稱為直接指標(biāo)；另一類是根據(jù)直接指標(biāo)換算的，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱為間接指標(biāo)。4.1試驗(yàn)直接測(cè)定的物理性質(zhì)指標(biāo)4.1.1土粒密度土粒密度是指固體顆粒的質(zhì)量與其體積之比，即單位體積土粒的質(zhì)量。（g/cm3）土粒密度大小決定于土粒的礦物成分，與土的孔隙大小和含水多少無(wú)關(guān)，它的數(shù)值一般在2.602.

17、80g/cm3之間。一情況下，隨有機(jī)質(zhì)含量增多而減小，隨鐵鎂質(zhì)礦物增多而增大。它是土中各種礦物密度的加權(quán)平均值。各種主要類型土的土粒密度土的種類礫類土砂類土粉土粉質(zhì)黏土黏土土粒密度（g/cm3）常見(jiàn)值2.652.752.652.702.652.702.682.732.722.76平均值2.662.682.712.74土粒度密度是實(shí)測(cè)指標(biāo)，可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)直接測(cè)定。該指標(biāo)一方面可以間接地說(shuō)明土中礦物成分特征，另一方面主要用來(lái)計(jì)算其他指標(biāo)。土粒相對(duì)密度物理意義：土粒在105110溫度下烘至恒重時(shí)的質(zhì)量與同體積4時(shí)純水的質(zhì)量之比。表達(dá)式： 測(cè)定方法：用比重瓶測(cè)定，一般土粒相對(duì)密度在2.62.8之間。說(shuō)明

18、：無(wú)量綱，值大小取決于土粒礦物成分和有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)質(zhì)含量多時(shí)，相對(duì)密度明顯減小。4.1.2天然密度（質(zhì)量密度）土的密度是指土的總質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土的質(zhì)量，其單位是g/cm3。天然狀態(tài)下單位體積土的質(zhì)量，稱天然密度（單位體積天然土的質(zhì)量，稱為質(zhì)量密度，簡(jiǎn)稱密度），即： （g/cm3）天然密度的大小取決于礦物成分、孔隙大小和含水情況，綜合反映了土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。土越密實(shí)，含水量越高，則天然密度就越大，反之就越小。由于自然界土的松密程度與含水量變化較大，故天然密度變化較大，一般值為1.62.2g/cm3，小于土粒密度值，它是一個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)。4.1.3 含水量土中所含水分的質(zhì)量與固體

19、顆粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，又稱土的含水率。一般所說(shuō)的含水量指的是天然含水量，土的含水量由于土層所處自然條件（如水的補(bǔ)給、氣候、離地下水位的距離等），土層的結(jié)構(gòu)構(gòu)造（松密程度）以及沉積歷史等的不同，其數(shù)值相差較大。如近代沉積的三角洲軟黏土或湖相黏土，含水量可達(dá)100以上，有的甚至高達(dá)200以上；而有些密實(shí)的第四紀(jì)老黏土（Q3以前沉積），孔隙體積較小，即使孔隙中全部充滿水，含水量也可能小于20。干旱地區(qū)，土的含水量可能微不足道或只有百分之幾。一般砂類土的含水量都不會(huì)超過(guò)40，以1030為常見(jiàn)值，一般黏性土的常見(jiàn)值為2050。土的密度是指土的總質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土的質(zhì)量，其單位是g/cm

20、3，根據(jù)土所處的狀態(tài)不同，土的密度可分為如下幾種情況：4.2 換算計(jì)算的物理性質(zhì)指標(biāo)4.2.1 干密度土的孔隙中完全沒(méi)有水時(shí)的密度，稱土的干密度，指單位體積干土的質(zhì)量，即（g/cm3）干密度與土中含水多少無(wú)關(guān)，只取決于土的礦物成分和孔隙性。對(duì)于某一種土來(lái)說(shuō)，礦物成分是固定的，土的密度大小只取決土的孔隙性，所以干密度能說(shuō)明土的密實(shí)程度。其值越大越密實(shí)，反之越疏松。干密度可以實(shí)測(cè)，但一般用其他指標(biāo)計(jì)算求得，土的干密度一般在1.41.7g/cm3之間。4.2.2 飽和密度土的孔隙完全被水充滿時(shí)的密度稱為飽和密度，是指土孔隙中全部充滿液態(tài)水時(shí)的單位體積土的質(zhì)量，即（g/cm3）式中：為水的密度（g/c

21、m3），常近似取1.0g/cm3。工程實(shí)際中，常將土的密度換算成土的重度（），重度等于密度乘以重力加速度，即（kN/m3）式中的重力加速度常近似取10m/s2， 當(dāng)=1.0g/cm3 ，則=10kN/m3。與天然密度、干密度、飽和密度對(duì)應(yīng)的重度分別稱之為天然重度（）、干重度（）及飽和重度（）。4.2.3 浮重度處于地下水位以下的土層，如果土層是透水的，此時(shí)土受水的浮力作用，土的實(shí)際重量將減小，那么這種處于地水位以下的有效重度常特稱為土的浮重度（）即（kN/m3）浮重度等于土的飽和重度減去水的重度（），即：（kN/m3）對(duì)于同一種土來(lái)講，土的天然重度、干重度、飽和重度、浮重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：

22、。4.2.4 天然重度（重力密度）單位體積天然土的重力，稱為重力密度，簡(jiǎn)稱重度.（kN/m3）（kN/m3）（kN/m3）水的重度，土的重度一般在。土的含水性指土中含水情況，說(shuō)明土的干濕程度，有含水量與飽和度兩個(gè)指標(biāo)。4.2.5 飽和含水量土的孔隙中全被水充滿時(shí)的含水量，稱為飽和含水量。飽和含水量既能反映土孔隙中全部充滿水時(shí)含水多少。又能反映土的孔隙率大小。4.2.6 飽和度土孔隙中所含水的體積與土中孔隙體積的比值稱為土的飽和度，以百分?jǐn)?shù)表示。或天然含水量與飽和含水量之比：飽和度可以說(shuō)明土孔隙中充水的程度，其數(shù)值為0100。干土：=0；飽和土：=100。工程實(shí)際中，飽和度主要用于評(píng)述砂類土的含

23、水狀況（或濕度），按飽和度大小常將砂類土劃分為如下三種含水狀況：50 稍濕的5080 很濕的80 飽和的飽和度是一個(gè)計(jì)算指標(biāo)，對(duì)黏性土，由于主要含結(jié)合水，結(jié)合水膜厚度的變化將引起土體積的膨脹或收縮，改變?cè)瓲钔林锌紫兜捏w積。另外，結(jié)合水的密度大于1，計(jì)算飽和度時(shí)，一般取水的密度為1.0g/cm3。因此，最終計(jì)算得到的飽和度值常大于100，顯然與實(shí)際不符。工程實(shí)際中，一般不用飽和度評(píng)價(jià)黏性土的濕度。4.2.7土的孔隙性指標(biāo)土中孔隙大小、形狀、分布特征、連通情況與總體積等，稱為土的孔隙性。其主要取決于土的顆粒級(jí)配與土粒排列的疏密程度。實(shí)際上土的孔隙性指標(biāo)一般反映的是土中孔隙體積的相對(duì)含量，主要有孔隙

24、度和孔隙比兩個(gè)指標(biāo)。孔隙性指標(biāo)只能反映土內(nèi)孔隙總體積的大小，不能反映單個(gè)孔隙體積的大小。4.2.7.1 孔隙度孔隙度又稱孔隙率，指土中孔隙總體積與土的總體積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。土的孔隙度取決于土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，砂類土的孔隙度常小于黏性土的孔隙度。土的孔隙度一般為2752。新沉積的淤泥，孔隙度可達(dá)80。土的孔隙度是一個(gè)計(jì)算指標(biāo)。4.2.7.1孔隙比孔隙比指土中孔隙體積與土中固體顆粒總體積的比值，用小數(shù)表示。土的孔隙比說(shuō)明土的密實(shí)程度，按其大小可對(duì)砂土或粉土進(jìn)行密實(shí)度分類。如在巖土工程勘察規(guī)范GB 50021-2001（2009版）中，用天然孔隙比來(lái)確定粉土的密實(shí)度。0.75 為密實(shí)，0.750.9為

25、中密，0.9為稍密的粉土。工程實(shí)際中，除了用孔隙比評(píng)價(jià)砂類土或粉土的密實(shí)程度外，還用于地基沉降量的計(jì)算。土的孔隙比系一計(jì)算指標(biāo)?？紫抖扰c孔隙比的關(guān)系為：4.2.7.3砂土的相對(duì)密度砂土的密實(shí)程度還可用相對(duì)密度（）來(lái)表示。式中：為最大孔隙比，即最疏松狀態(tài)下的孔隙比；為最小孔隙比，即緊密狀態(tài)下的孔隙比；為天然孔隙比，即通常所指天然狀態(tài)下的孔隙比。砂土的天然孔隙比界于最大和最小孔隙比之間，故相對(duì)密度01；當(dāng)時(shí)，則0，砂土處于最疏松狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，則1，砂土處于最緊密狀態(tài)。工程實(shí)際中，常用相對(duì)密度判別砂土的震動(dòng)液化，或評(píng)價(jià)砂土的密實(shí)程度。按相對(duì)密度值可將砂土分為三種密實(shí)狀態(tài)：0.33為疏松的砂，0.330

26、.67為中密的砂，0.67為密實(shí)的砂。砂土的最疏松與最密實(shí)的狀態(tài)可在實(shí)驗(yàn)室由人工制備。實(shí)際上，由于砂土原狀樣不易取得，測(cè)定天然孔隙比較為困難，加上實(shí)驗(yàn)室測(cè)定砂土的與精度有限，因此計(jì)算的相對(duì)密度值誤差較大。4.3 土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系表示土的三相比例關(guān)系的指標(biāo)一共有9個(gè)，即：土粒密度、天然密度、干密度、飽和密度、浮重度、含水量、飽和度、孔隙度、孔隙比。它們主要反映了土的密實(shí)程度與干濕狀態(tài)，而且相互之間都有內(nèi)在聯(lián)系。其中土粒密度、天然密度、含水量是三個(gè)基本實(shí)測(cè)指標(biāo)、即通過(guò)試驗(yàn)直接測(cè)定。其余六個(gè)指標(biāo)均可由三個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)換算取得，常稱為導(dǎo)出指標(biāo)或計(jì)算指標(biāo)。由實(shí)測(cè)指標(biāo)換算求取六個(gè)導(dǎo)出指標(biāo)可直接用

27、簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)演算方法，如：應(yīng)用三相比例關(guān)系（簡(jiǎn)化的三相圖），按照各指標(biāo)的定義來(lái)計(jì)算導(dǎo)出指標(biāo)更為簡(jiǎn)便。在土的三相示意圖中，令Vs=1，則Vv = e，V=1+e，ms=，mw =w·，m=(1+w),則各導(dǎo)出指標(biāo)便很容易求得：因此只要測(cè)得三個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)，其余導(dǎo)出指標(biāo)便可求得，三個(gè)基本實(shí)測(cè)指標(biāo)的精度直接影響著各導(dǎo)出指標(biāo)的精度。為此在測(cè)定三個(gè)指標(biāo)的時(shí)候應(yīng)力求原狀土樣未受擾動(dòng)，儀器設(shè)備可靠，操作過(guò)程要認(rèn)真細(xì)致。.;土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)性 質(zhì)指標(biāo)名稱符號(hào)定義表達(dá)式單位常見(jiàn)值求法及常用換算公式實(shí)際意義影響因素土粒密度土粒密度S土的固體顆粒單位體積質(zhì)量g/cm32.652.75直接測(cè)定（擾動(dòng)樣）1.換

28、算n,e,Sr2.顆粒分析計(jì)算用1.礦物成分2.土類土的密度天然密度天然狀態(tài)下土的單位體積質(zhì)量g/cm31.602.20直接測(cè)定（原狀樣）1.換算d,n,e2.工程計(jì)算應(yīng)用1.礦物成分2.孔隙大小3.水分多少干密度d土的單位體積中固體顆粒的質(zhì)量g/cm31.301.70直接測(cè)定（原狀樣）或換算求得1.換算n,e2.評(píng)定土的密實(shí)程度3.檢驗(yàn)填土質(zhì)量1.礦物成分2.孔隙大小飽和密度sat孔隙中全部充滿液態(tài)水時(shí)，土的單位體積質(zhì)量g/cm31.802.30換算求得1.工程計(jì)算應(yīng)用1.礦物成分2.孔隙大小含水性天然含水量w天然狀態(tài)下，土中水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比1050直接測(cè)定（擾動(dòng)樣）1.換算d,

29、Sr,n,e2.估算土干濕狀況3.估算液性指數(shù)1.所處自然條件2.受力歷史飽和度Sr土中水的體積與孔隙體積之比40100換算求得1.說(shuō)明孔隙中充水程度2.評(píng)定土干濕程度1.土的埋藏條件2.氣候因素孔隙性孔隙度n土的孔隙體積與土的總體積之比3350換算求得1.換算e、sa等2.工程計(jì)算用1.顆粒級(jí)配2.結(jié)構(gòu)3.礦物成分4.受力歷史孔隙比e土的孔隙體積與固體顆粒體積之比0.51.0換算求得-11.換算n、Sr等2.壓縮試驗(yàn)用3. 評(píng)定土的密度4.地基變形計(jì)算5 黏性土的物理特性指標(biāo)（黏性土的水理性質(zhì)）黏性土是指具有可塑狀態(tài)性質(zhì)的土，它們?cè)谕饬Φ淖饔孟?，可塑成任何形狀而不開(kāi)裂，當(dāng)外力去掉后，仍可保持

30、原形狀不變，土的這種性質(zhì)稱為可塑性。黏性土的稠度與可塑性是土粒與水相互作用后所表現(xiàn)出來(lái)的物理性質(zhì)。5.1黏性土的界線含水量（黏性土的稠度狀態(tài)）黏性土因含水多少而表現(xiàn)出的稀稠軟硬程度，稱為稠度。因含水多少而呈現(xiàn)出的不同的物理狀態(tài)稱為黏性土的稠度狀態(tài)。土的稠度狀態(tài)因含水量的不同，可表現(xiàn)為固態(tài)，塑態(tài)與流態(tài)三種狀態(tài)。含水量的大小對(duì)黏性土的工程性質(zhì)要產(chǎn)生極大的影響，隨著含水量的增加，黏性土的強(qiáng)度要降低，壓縮性要提高。黏性土隨著含水量的增加，將由固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)，如下圖所示。含大量自由 水含結(jié)合水及少部分自由 水含強(qiáng)結(jié)合水及部分弱結(jié)合 水含強(qiáng)結(jié)合水界線含水量：黏性土的一種狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一種狀態(tài)時(shí)的分

31、界含水量稱為界線含水量；或黏性土從一種稠度狀態(tài)過(guò)渡到另一種稠度狀態(tài)時(shí)的分界含水量。固態(tài)：當(dāng)含水量進(jìn)一步減少，但其體積不再收縮時(shí)，黏土處于固態(tài)。含水量相對(duì)較少，粒間主要為強(qiáng)結(jié)合水連結(jié)（強(qiáng)結(jié)合水或固定層重疊），連結(jié)牢固，土質(zhì)堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，不能揉塑變形，形狀大小固定。處于半固態(tài)和固態(tài)的黏性土，具有較大的抗剪強(qiáng)度，在外力作用下不再有可塑性，而是呈脆性。半固態(tài)：當(dāng)含水量繼續(xù)減少時(shí)，土體因水份減少而發(fā)生體積收縮，稱為半固態(tài)。可塑狀態(tài)（塑態(tài)）：在外力作用下可塑成任何形狀而不發(fā)生裂縫，當(dāng)外力移去后能保持既得形狀，不回彈也不坍塌，黏性土的這種特性稱為可塑性，相應(yīng)的狀態(tài)為可塑狀態(tài)，此時(shí)土有很小的抗剪強(qiáng)度。含水

32、量較固態(tài)為大，粒間主要為弱結(jié)合水連結(jié)（即弱結(jié)合水或擴(kuò)散層重疊），在外力作用下容易產(chǎn)生變形，可揉塑成任意形狀不破裂、無(wú)裂紋，去掉外力后不能恢復(fù)原狀。流動(dòng)狀態(tài)（流態(tài)）：當(dāng)黏土中水較多、土粒完全被水隔開(kāi)時(shí)，土成泥漿狀，可流動(dòng)，這時(shí)土的抗剪強(qiáng)度極低。含水量繼續(xù)增加、粒間主要為液態(tài)水占據(jù)，連結(jié)極微弱，幾乎喪失抵抗外力的能力，強(qiáng)度極低，不能維持一定的形狀，土體呈泥漿狀，受重力作用即可流動(dòng)。上面三種稠度狀態(tài)中的每一種還可以進(jìn)一步細(xì)分為兩種稠度狀態(tài)，見(jiàn)下表。黏性土的稠度狀態(tài)和稠度界限稠度狀態(tài)特征稠度界限體積縮小方向含水率減小方向流態(tài)液流狀態(tài)土呈液體狀，薄層狀流動(dòng)觸變限液限wL（塑性上限）粘著限塑限wP（塑性下

33、限）收縮限wS粘流狀態(tài)土似粘滯液體，厚層狀流動(dòng)塑態(tài)粘塑狀態(tài)土具塑性體性質(zhì)，可塑成任意形狀，且能粘著于其他物體上稠塑狀態(tài)土具塑性體性質(zhì)，可塑成任意形狀，但不能粘著其他物體固態(tài)半固體狀態(tài)土近似固體，力學(xué)強(qiáng)度較大，形狀固定，不能揉塑變形固體狀態(tài)土具固體性質(zhì)，力學(xué)強(qiáng)度高，形狀大小固定體積不變土處于何種稠度狀態(tài)取決于土中的含水量，但是由于不同土的稠度界限是不同的，因此天然含水量不能說(shuō)明土的稠度狀態(tài)。黏性土的物理狀態(tài)隨含水量的變化而不同，土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力為黏性土的稠度，是黏性土主要的物理狀態(tài)特征。稠度狀態(tài)能說(shuō)明黏性土的強(qiáng)度與壓縮性，處于堅(jiān)硬與硬塑狀態(tài)的，土質(zhì)較堅(jiān)硬，強(qiáng)度

34、較高且壓縮性較低（變形量較?。?，處于流塑與軟塑的土，土質(zhì)軟弱且壓縮性較高，處于可塑態(tài)的土，其性質(zhì)界于前二者之間。土由流動(dòng)狀態(tài)變成可塑狀態(tài)的界限含水量稱為液限，用表示；土由可塑狀態(tài)變化到半固態(tài)的界限含稱為塑限，用表示；由半固態(tài)到固態(tài)的界限含水量稱為縮限，用表示。塑限和液限在國(guó)際上稱為阿太堡界限，來(lái)源于土壤學(xué)，后來(lái)應(yīng)用于土木工程。處于固態(tài)的土，基本上只含強(qiáng)結(jié)合水；處于半固態(tài)的土，含強(qiáng)結(jié)合水及部分弱結(jié)合水；處于塑性狀態(tài)的黏性土含有結(jié)合水和少部分自由水；處于流動(dòng)狀態(tài)的黏性土含有大量的自由水。5.2塑性指數(shù)與液性指數(shù)5.2.1 塑性指數(shù)：液限與塑限的差值，即習(xí)慣用不帶的數(shù)值表示。塑性指數(shù)的大小，反映了土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。值越大，土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍也越大。而土處于可塑狀態(tài)時(shí)，土中水是結(jié)合水和小部分自由水。因此，的大小與土中結(jié)合水的含量有明顯的關(guān)系，也就是與土顆粒大小有關(guān)，土粒越細(xì)，粘粒越多，其比表面積越大，結(jié)合水含量越高，值也就越大。此外，塑性指數(shù)的大小也與礦物成份和土中水的化學(xué)成份有關(guān)，可看成是土的一個(gè)綜合性指標(biāo)。對(duì)于塑性指數(shù)相似的黏性土，一般均表現(xiàn)出相似的物理力學(xué)性質(zhì)。因此，常用塑性指數(shù)作為黏性土分類的標(biāo)準(zhǔn)。5.2.2液性指數(shù)黏性土所表現(xiàn)出的稠度狀態(tài)隨著含