土力學(xué)第一章土的物理性質(zhì)及工程分類PPT

1、土的物理性質(zhì)及工程分類土的物理性質(zhì)及工程分類第一章第一章對土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述對土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述本章特點(diǎn)本章特點(diǎn): : 看起來零散看起來零散學(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1 1 土的物性及分類土的物性及分類土的生成土的生成滲透特性滲透特性變形特性變形特性強(qiáng)度特性強(qiáng)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)土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的工程分類土的工程分類決定決定影影響響便于研究和應(yīng)用便于研究和應(yīng)用1 1 土的物性及分類土的物性及分類1.1 1.1 土的生成土的生成1.21.2土的三相組成土的三相組成1.31.3

2、土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)1.4 土的土的物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)1.51.5土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1.61.6土的工程分類土的工程分類1.1 1.1 土的土的生生成成土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過風(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 土的物性及分類土的物性及分類形成過程形成過程形成條件形成條件物理力學(xué)物理力學(xué)性質(zhì)性質(zhì) 風(fēng)化風(fēng)化巖石巖石地球土土地球影響影響生物風(fēng)化生物風(fēng)化物理風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化量變量變無粘性土無粘性土原生礦物原生礦物質(zhì)變質(zhì)變粘性土粘性土次生礦物次生礦物動植物的活動動植物的活動1 1 土的物性及分類

3、土的物性及分類一一. . 風(fēng)化風(fēng)化有有 機(jī)機(jī) 質(zhì)質(zhì)1.11.1土的土的生生成成巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的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)生裂縫影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運(yùn)動或在運(yùn)動過程中因碰撞和摩擦而破碎過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，形成作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物新的礦物二二. . 搬運(yùn)與沉積搬運(yùn)與沉積殘積土殘積土無搬運(yùn)無搬運(yùn)運(yùn)積土運(yùn)積土有搬運(yùn)有搬運(yùn)土土質(zhì)質(zhì)較較好好1 1 土的物性及分類土的物性及分類殘積土殘積土強(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

4、顆粒表面粗糙多棱角多棱角粗細(xì)不均粗細(xì)不均無層理無層理1.11.1土的土的生生成成母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細(xì)小母巖表層經(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)所沉積的堆積物搬運(yùn)到遠(yuǎn)近不同的地點(diǎn)所沉積的堆積物2. 2. 搬運(yùn)與沉積搬運(yùn)與沉積運(yùn)積土運(yùn)積土有搬運(yùn)有搬運(yùn)風(fēng)：風(fēng)：風(fēng)積土風(fēng)積土1 1 土的物性及分類土的物性及分類重力重力: : 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

5、土冰積土1.11.1土的土的生生成成土粒粗細(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，層厚而不具層理第四紀(jì)沉積物：屬于新生代，距今第四紀(jì)沉積物：屬于新生代，距今100多萬年，尚未多萬年，尚未膠結(jié)硬化膠結(jié)硬化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

6、1 土的物性及分類土的物性及分類次要作用次要作用一一. . 固體顆粒固體顆粒物理狀態(tài)力學(xué)特性顆粒級配顆粒級配1 1 土的物性及分類土的物性及分類1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀 1. 顆粒級配一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性及分類土的物性及分類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狹義的顆粒級配影響土性影響土性的主因的主因顆粒大小粒組 按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性及分類土的物性及分類1.21.2土的三相組成土的三相組成

7、顆粒級配確定方法確定方法顆粒分析試驗(yàn)顆粒分析試驗(yàn) 篩分法篩分法：適用于粗粒土：適用于粗粒土 ( 0.075 mm) 沉降分析法沉降分析法：適用于細(xì)粒土：適用于細(xì)粒土 (0.075 mm)各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示表述方法表述方法 顆粒級配累積曲線顆粒級配累積曲線1 1 土的物性及分類土的物性及分類一一. . 固體顆粒固體顆粒1.21.2土的三相組成土的三相組成一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性土的物性及及分類分類105.02.01.00.50.250.075200g101618242238721009080706050403020100小

8、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)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土的顆粒級配累積曲線土的顆粒級配累積曲線沉降分析法沉降分析法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)P(%)2613.510顆粒分析試驗(yàn)顆粒分析試驗(yàn)密度計(jì)法密度計(jì)法1、依據(jù)、依據(jù) (stokes)定律：定律： 當(dāng)土粒在液體中靠自重下沉?xí)r，當(dāng)土粒在液體中靠自重下沉?xí)r，較大的顆粒下沉較快，而較小的較大的顆粒下沉較快，而較小的顆粒下沉較慢。顆粒下沉較慢。一般認(rèn)為，粒徑為一

9、般認(rèn)為，粒徑為0.2-0.002mm的顆粒，在液體中靠自重下沉?xí)r的顆粒，在液體中靠自重下沉?xí)r作等速運(yùn)動。作等速運(yùn)動。一、試驗(yàn)原理一、試驗(yàn)原理土粒在水中的沉降原理土粒在水中的沉降原理2、Stokes公式公式土粒下降速度與直徑的關(guān)系土粒下降速度與直徑的關(guān)系式中：式中： V土粒的沉降速度，土粒的沉降速度，cm/s； d土粒直徑，土粒直徑，mm；（；（等效直徑）等效直徑） s土粒密度，土粒密度，g/cm3； w水的密度水的密度，g/cm3 ； 水的動力粘滯系數(shù)，水的動力粘滯系數(shù)，10-6kPas； g重力加速度，重力加速度，cm/s2 “等效直徑等效直徑”是指是指土粒沉降速度土粒沉降速度與與某一粒徑的

10、球形顆粒某一粒徑的球形顆粒的沉降速度相等，那么這球形顆粒的直徑即為該土粒的沉降速度相等，那么這球形顆粒的直徑即為該土粒的直徑。的直徑。 18002dgVws 3、計(jì)算土粒粒徑的公式、計(jì)算土粒粒徑的公式 tLK 11800 d 18002tLgGgdgVwsws所以：因?yàn)椋篕粒徑計(jì)算系數(shù)，與粒徑計(jì)算系數(shù)，與懸液溫度懸液溫度和和土粒比重土粒比重有關(guān)；查有關(guān)；查試驗(yàn)指導(dǎo)書試驗(yàn)指導(dǎo)書附表附表2-1；L某一時間某一時間 t 內(nèi)的土粒沉降距離，依內(nèi)的土粒沉降距離，依密度計(jì)讀數(shù)密度計(jì)讀數(shù)由試由試驗(yàn)室手冊中查出。驗(yàn)室手冊中查出。具體試驗(yàn)步驟自學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)手冊具體試驗(yàn)步驟自學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)手冊一一. . 固體顆粒固體顆

11、粒1 1 土的物性土的物性及及分類分類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)（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的顆粒級配累積曲線土的顆粒級配累積曲線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒徑特征粒徑: d50 : 平均平均粒徑粒徑d60 : 限制限制粒徑粒徑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

12、= 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,級配不均勻級配不均勻粗細(xì)程度粗細(xì)程度： 用用d50 表示 一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性土的物性及及分類分類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)（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的顆粒級配累積曲線土的顆粒級配累積曲線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.54

13、5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 平臺平臺-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 / (d60 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, 級配連續(xù)性好級配連續(xù)性好顆粒級配顆粒級配累積曲線及指標(biāo)的用途顆粒級配累積曲線及指標(biāo)的用途：1）粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名；2）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土不均勻

14、土； Cu 3 或 Cc 1,級配不連續(xù)土級配不連續(xù)土4）Cu和和Cc用于判定礫類或砂類土的級配優(yōu)劣：用于判定礫類或砂類土的級配優(yōu)劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級配級配 良好的土良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 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 具有固體的特性具有固體的特性 溫度高于溫度高于100100C C時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引 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(jié)合水弱結(jié)合水自由水自

15、由水重力水重力水毛細(xì)水毛細(xì)水 存在于地下水位以下透水層中存在于地下水位以下透水層中 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 存在于地下水位以上透水層中存在于地下水位以上透水層中 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1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中水土中水1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中水土中水土中毛細(xì)現(xiàn)象土中毛細(xì)現(xiàn)象rThccos2 上升高度上升高度: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分布在土粒內(nèi)部

16、相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管連通的毛細(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，對土的性質(zhì)影響不大與大氣連通，對土的性質(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 土的物性土的物性及及分類分類1.21.2土的三相組成土的三相組成 土有三個組成部分：固相、液相和氣相土有三個組成部分：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 粒徑級配粒徑級配 礦物成分礦物成分 顆粒形狀顆粒形狀

17、結(jié)合水結(jié)合水 ( 強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水 ) 自由水自由水 ( 重力水、毛細(xì)水重力水、毛細(xì)水 ) 自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.21.2土的三相組成土的三相組成作業(yè)第第3333頁頁 第第6 6題題作業(yè)要求：獨(dú)立完成，每章交一次，在該作業(yè)要求：獨(dú)立完成，每章交一次，在該章講課結(jié)束后下次上課時交。章講課結(jié)束后下次上課時交。遲交或不認(rèn)真完成者在平時成績中扣分遲交或不認(rèn)真完成者在平時成績中扣分1 1 土的物性土的物性及及分類分類 1.1 1.1 土的生成土的生成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31.3土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)？

18、 1.41.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)?1.51.5土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造?1.61.6土的工程分類土的工程分類1.3 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)無黏性土的松密程度無黏性土的松密程度黏性土的軟硬狀態(tài)黏性土的軟硬狀態(tài)1 1 土的物性土的物性及及分類分類土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(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三相比例指標(biāo)三相比例指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)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1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指

19、標(biāo)密實(shí)程度密實(shí)程度干濕程度干濕程度特點(diǎn)特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多要點(diǎn)：要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號、表達(dá)式、名稱、概念或定義、符號、表達(dá)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)別定義定義基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法1. 三相草圖三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm1 1 土的物性土的物性及及分類分類質(zhì)量質(zhì)量體積體積1.3 土的土的三相比例指標(biāo)三相比例指標(biāo)三相草圖三相草圖1 1 土的物性土的物性及及分類分類WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積 VVVVVV

20、Vavas Vm0mmmmmaas已知關(guān)系五個已知關(guān)系五個: :共有九個參數(shù)共有九個參數(shù): V Vv Vs Va V / / ms m ma m剩下三個獨(dú)立變量剩下三個獨(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對于飽和土對于飽和土, Va=0剩下兩個獨(dú)立變量試驗(yàn)室測定試驗(yàn)室測定推導(dǎo)推導(dǎo)其它指標(biāo)其它指標(biāo)是一種簡單而實(shí)用的方法是一種簡單而實(shí)用的方法1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)1 1 土的物性土的物性及及分類分類2.2.室內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標(biāo)室內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwm

21、sm質(zhì)量質(zhì)量體積體積-土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的密度awswsVVVmmVm 土的重度土的重度=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 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)量有時也稱有時也稱土的天然密度土的天然密度1.3 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)的概念試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法:環(huán)刀法環(huán)刀法 g取取10

22、m/s2 1 1 土的物性土的物性及及分類分類WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土粒比重土粒比重 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 2.722.76 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1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)

23、表達(dá)式表達(dá)式:試驗(yàn)測定方法：比重瓶法試驗(yàn)測定方法：比重瓶法1 1 土的物性土的物性及及分類分類WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土的含水率土的含水率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)到或超過可達(dá)到或超過1001.3 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:試驗(yàn)測定方法：烘干法 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) )1 1 土的物性土的物性及及分類分類svVVe .

24、 . 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%1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)定義定義: 土中孔隙體積與固體顆土中孔隙體積與固體顆粒體積之比粒體積之比, 無量綱無量綱表達(dá)式表達(dá)式:WaterAirSoilVaVwVsVvV體積體積定義定義: 土中孔隙體積與總體土中孔隙體積與總體積之比積之比, 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物

25、三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系性指標(biāo)之間的關(guān)系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 土的物性土的物性及及分類分類swmm(%)w 含水率含水率飽和度飽和度vwrVVS 1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)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1 1 土的物性土的物性及及分類分類v表示土中表示土中密度和重度密度和重度的指標(biāo)的指標(biāo)天然密度天然密度干密度

26、干密度飽和密度飽和密度awswsVVVmmVm 天然重度天然重度干重度干重度Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮重度浮重度wsatssVVgm 有效重度有效重度飽和重度飽和重度1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)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: 土被完全烘干時的密度土被完全烘干時的密度, 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:各種密度重度之間的大小關(guān)系：各種密度重度之間的大小關(guān)系：1 1 土的物性土的物性及及分類分類dsat

27、 dsat1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度Vm 天然重度天然重度干重度干重度Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮重度浮重度wsat 飽和重度飽和重度WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積1 1 土的物性土的物性及及分類分類常用的物理性質(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 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)教科書教科書 P15 表表1-4要點(diǎn)要點(diǎn)從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系從物理意義上理解指標(biāo)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)（自學(xué)）必要時利用

28、三相草圖推導(dǎo)（自學(xué)）推導(dǎo)推導(dǎo)方法方法設(shè)設(shè)Vs=1，利用，利用3個試驗(yàn)指標(biāo)推導(dǎo)出質(zhì)量、個試驗(yàn)指標(biāo)推導(dǎo)出質(zhì)量、 體積體積的參數(shù)，再根據(jù)各指標(biāo)定義推導(dǎo)換算指標(biāo)的參數(shù)，再根據(jù)各指標(biāo)定義推導(dǎo)換算指標(biāo) （教材第（教材第14頁）頁）設(shè)設(shè)V =1（教材第（教材第15頁例題頁例題1-1）1 1 土的物性土的物性及及分類分類小結(jié)小結(jié)1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)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)系密實(shí)程度密實(shí)程度干濕程度干濕程度特點(diǎn)特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多要點(diǎn)：要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號、表達(dá)式、名稱、概念或定

29、義、符號、表達(dá)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)別定義定義基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法室內(nèi)測定的室內(nèi)測定的 3 3 個物理性質(zhì)指標(biāo)個物理性質(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)的概念其它其它6 6個常用的物理性質(zhì)指標(biāo)個常用的物理性質(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)（2個）個）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個）個）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)（3個）個）三相草圖可用于確定三相草圖可用于

30、確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系物性指標(biāo)之間的關(guān)系三相草圖法是求取物三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標(biāo)的簡單而理性質(zhì)指標(biāo)的簡單而有效的方法有效的方法1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)無黏性土的松密程度無黏性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(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e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比1.1. 無黏性土無黏性土的密實(shí)狀態(tài)（粗粒土的密實(shí)狀態(tài)（粗粒土）1 1 土的物性土的物性及及分類分類密實(shí)度密實(shí)度如何

31、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)：簡單方便簡單方便缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能反映級配的影響不能反映級配的影響 只能用于同一種土只能用于同一種土對對策策相對密實(shí)度相對密實(shí)度minmaxmaxreeeeD 1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin = 0.35emin = 0.201 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)e emaxmax: : 最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得

32、土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比e eminmin: : 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)換算得到最小孔隙比到最小孔隙比e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比注意：注意：室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難無黏性土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)無黏性土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo) 判別標(biāo)準(zhǔn)：判別標(biāo)準(zhǔn)

33、： 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(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)相對密實(shí)度相對密實(shí)度minmaxmaxreeeeD 1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)原位測試方法原位測試方法建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2002GB 50007-2002分類法分類法 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范公路橋涵地基

34、與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D63-2007JTG D63-2007分類法分類法 2. 黏性土的軟硬狀態(tài)黏性土的軟硬狀態(tài)1 1 土的物性土的物性及及分類分類也稱也稱稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)軟硬狀態(tài)與含水率有關(guān)軟硬狀態(tài)與含水率有關(guān)黏性土黏性土含水率含水率較硬較硬變軟變軟流動流動塑限塑限p液限液限l1 1 土的物性土的物性及及分類分類界限含水率界限含水率1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)黏性土的軟硬反映土中水的形態(tài)黏性土的軟硬反映土中水的形態(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(qiáng)結(jié)合水膜最大強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱

35、結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水軟硬狀態(tài)軟硬狀態(tài)含水率含水率土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)w縮限縮限p軟硬狀態(tài)軟硬狀態(tài)pLpLI 問題：僅適用于問題：僅適用于重塑土重塑土1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)對于對于不同的黏土，含水率相同，軟硬狀態(tài)可能不同軟硬狀態(tài)可能不同液性指數(shù)液性指數(shù)不同的黏土，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硬塑硬塑可塑可塑軟塑軟塑重塑土重塑土1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)wpwwl試驗(yàn)方法

36、試驗(yàn)方法：1) 1)液限液限液限儀、液塑限聯(lián)合測定儀、碟式液限議液限儀、液塑限聯(lián)合測定儀、碟式液限議2)2)塑限塑限滾搓法、液塑限聯(lián)合測定儀滾搓法、液塑限聯(lián)合測定儀3)3)縮限縮限收縮儀試驗(yàn)收縮儀試驗(yàn)具體試驗(yàn)步驟自具體試驗(yàn)步驟自學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)手冊學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)手冊pLpI 吸附結(jié)合水的能力；黏性大?。淮笾路从仇ね令w粒含量吸附結(jié)合水的能力；黏性大?。淮笾路从仇ね令w粒含量 1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)塑性指數(shù)塑性指數(shù)常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù)常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù)計(jì)算時含水率要去掉計(jì)算時含水率要去掉%無黏性土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)無黏性土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo): 相對密

37、度相對密度Dr 小結(jié)小結(jié)1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)黏性土的軟硬狀態(tài)指標(biāo)黏性土的軟硬狀態(tài)指標(biāo): 液性指數(shù)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)界限含水率界限含水率軟硬狀態(tài)軟硬狀態(tài)含水率含水率土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)塑性指數(shù)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)自學(xué)：黏性土的脹縮性、濕陷性、凍脹性自學(xué)：黏性土的脹縮性、濕陷性、凍脹性重點(diǎn)：凍脹發(fā)生原因，影響因素，防止措施重點(diǎn)：凍脹發(fā)生原因，影響因素，防止措施 1 1 土的物性土的物性及及分類分類 1.1 1.1 土的生成土的生成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31

38、.3土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 1.41.4土的土的物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo) 1.51.5土的土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造結(jié)構(gòu)與構(gòu)造?1.61.6土的土的工程分類工程分類土顆粒或粒團(tuán)的土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)空間排列和相互聯(lián)結(jié)1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.5 1.5 土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土粒間的作用力土粒間的作用力黏性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)黏性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)力學(xué)特性力學(xué)特性土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)影影響響粗粒土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)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16粘性土粘性土不靈敏不靈敏低靈敏低靈敏中等靈中等靈敏敏靈敏靈敏很靈敏很靈敏流動流動原狀土的無

39、側(cè)限抗壓強(qiáng)原狀土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度度重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度度含水量不變，密度不變，因重塑而強(qiáng)度降低，又因靜置含水量不變，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，稱為而逐漸強(qiáng)化，強(qiáng)度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性觸變性。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)隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。結(jié)構(gòu)隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標(biāo)。目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標(biāo)。2 2. 粘性土的觸變性粘性土的觸變性 1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.5 1.5 土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土

40、的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造定義：同一土層中的物質(zhì)成份和顆粒大小都相近的各定義：同一土層中的物質(zhì)成份和顆粒大小都相近的各部分之間的相互關(guān)系，是土層的層理、裂隙及大孔隙部分之間的相互關(guān)系，是土層的層理、裂隙及大孔隙等宏觀特征。等宏觀特征。主要特征主要特征:1)成層性成層性，即層理構(gòu)造：在土的生成過程中，由于不，即層理構(gòu)造：在土的生成過程中，由于不同階段沉積的物質(zhì)成份、顆粒大小或顏色不同，而沿同階段沉積的物質(zhì)成份、顆粒大小或顏色不同，而沿豎向呈現(xiàn)的成層特征，常見的有水平層理構(gòu)造（是指豎向呈現(xiàn)的成層特征，常見的有水平層理構(gòu)造（是指具有夾層、尖滅或透鏡體等產(chǎn)狀）。具有夾層、尖滅或透鏡體等產(chǎn)狀）。2)裂隙性裂隙性：如黃土的柱狀裂隙。：如黃土的柱狀裂隙。 五、五、土的構(gòu)造土的構(gòu)造 1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.5 1.5 土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造小結(jié)小結(jié)1 1 土的物性土的物性及及分類分類1.5 1.5 土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土