土的性質(zhì)及工程分類(lèi)[1]

1、1第二章土的性質(zhì)及工程分類(lèi)2 2.12.1概述概述風(fēng)化作用風(fēng)化作用物理作用：巖石產(chǎn)生物理作用：巖石產(chǎn)生量量的變化的變化化學(xué)作用化學(xué)作用生物作用生物作用巖石產(chǎn)生巖石產(chǎn)生質(zhì)質(zhì)的變化的變化 風(fēng)化自然力 環(huán)境 巖石巖石 巖石（礦物）顆粒巖石（礦物）顆粒 搬運(yùn)搬運(yùn) 沉積物沉積物 土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。土與巖石的區(qū)分僅在于土與巖石的區(qū)分僅在于顆粒膠結(jié)的強(qiáng)弱顆粒膠結(jié)的強(qiáng)弱3土是三相體。土是三相體。土土液相液相（水）（水）氣相氣相（氣）（氣）固相固相（土顆粒）（土顆粒）土土殘積土殘積土運(yùn)積土運(yùn)積土風(fēng)成沉積土風(fēng)成沉積土水成沉積土水成沉積土冰川沉積土冰川沉積土 飽和土中的孔隙均被水所充填，所以飽

2、和土為二相體。飽和土中的孔隙均被水所充填，所以飽和土為二相體。影響土的工程性質(zhì)的因素：影響土的工程性質(zhì)的因素： 1 1）三相組成）三相組成 2 2）沉積年代）沉積年代 3 3）成因）成因4l殘積土：殘積土： 巖石風(fēng)化后仍然留在原地的堆積物。殘積土巖石風(fēng)化后仍然留在原地的堆積物。殘積土的厚度和風(fēng)化程度主要取決于氣候條件和暴露時(shí)的厚度和風(fēng)化程度主要取決于氣候條件和暴露時(shí)間，其明顯特征是顆粒多為角粒，且母巖種類(lèi)對(duì)間，其明顯特征是顆粒多為角粒，且母巖種類(lèi)對(duì)殘積土的性質(zhì)有顯著影響。殘積土的性質(zhì)有顯著影響。( (優(yōu)良母巖、質(zhì)地不良優(yōu)良母巖、質(zhì)地不良母巖母巖) )l運(yùn)積土：運(yùn)積土： 經(jīng)流水、風(fēng)和冰川等動(dòng)力搬

3、運(yùn)離開(kāi)產(chǎn)地的堆經(jīng)流水、風(fēng)和冰川等動(dòng)力搬運(yùn)離開(kāi)產(chǎn)地的堆積物?？煞譃榉e物。可分為 5河流沉積土河流沉積土 水沖積形成的，上游顆粒粗，下游顆粒細(xì)，故：水沖積形成的，上游顆粒粗，下游顆粒細(xì)，故： 上游：強(qiáng)透水，引起滲漏和滲透變形問(wèn)題上游：強(qiáng)透水，引起滲漏和滲透變形問(wèn)題 下游：地基土的高壓縮性和低強(qiáng)度引起的基下游：地基土的高壓縮性和低強(qiáng)度引起的基礎(chǔ)沉降和穩(wěn)定問(wèn)題，同時(shí)要考慮滲透變形問(wèn)題礎(chǔ)沉降和穩(wěn)定問(wèn)題，同時(shí)要考慮滲透變形問(wèn)題6風(fēng)積土風(fēng)積土l黃土黃土l典型特點(diǎn)：濕陷性，所謂濕陷性指黃土未浸水時(shí)，典型特點(diǎn)：濕陷性，所謂濕陷性指黃土未浸水時(shí)，含水率低，一般含水率低，一般10%10%左右，仍能維持陡壁或承受較左

4、右，仍能維持陡壁或承受較大的建筑物荷載，可一旦濕水，其膠結(jié)強(qiáng)度會(huì)迅大的建筑物荷載，可一旦濕水，其膠結(jié)強(qiáng)度會(huì)迅速降低，會(huì)在自重或建筑物荷載下劇烈下沉，黃速降低，會(huì)在自重或建筑物荷載下劇烈下沉，黃土的這種性質(zhì)稱(chēng)為濕陷性。土的這種性質(zhì)稱(chēng)為濕陷性。72.2 2.2 土的三相組成及土的結(jié)構(gòu)土的三相組成及土的結(jié)構(gòu)一、土的固相一、土的固相 土的重要組成，土顆粒的礦物成分不同、土的重要組成，土顆粒的礦物成分不同、 粗細(xì)不同、形狀不同，土的性質(zhì)不同。粗細(xì)不同、形狀不同，土的性質(zhì)不同。 1.土粒的礦物成分土粒的礦物成分 礦物成分對(duì)土的性質(zhì)有著重要影響，其中以礦物成分對(duì)土的性質(zhì)有著重要影響，其中以細(xì)粒組的礦物成分最

5、為重要。細(xì)粒組的礦物成分最為重要。 8土顆粒的礦物成分土顆粒的礦物成分原生礦物原生礦物次生礦物次生礦物 原生礦物原生礦物：包括石英、長(zhǎng)石和云母等。為：包括石英、長(zhǎng)石和云母等。為 巖石物理風(fēng)化的產(chǎn)物，化學(xué)性巖石物理風(fēng)化的產(chǎn)物，化學(xué)性 質(zhì)穩(wěn)定或較為穩(wěn)定。質(zhì)穩(wěn)定或較為穩(wěn)定。 次生礦物次生礦物：為原生礦物化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物。：為原生礦物化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物。 主要是主要是粘土礦物粘土礦物。9 由于晶片結(jié)合的情況不同，便形成了具有不同由于晶片結(jié)合的情況不同，便形成了具有不同性質(zhì)的各種粘土礦物，主要有蒙脫石、伊里石和高性質(zhì)的各種粘土礦物，主要有蒙脫石、伊里石和高嶺石。嶺石。硅氧四面體硅氧四面體硅氧晶片硅氧晶片鋁氫氧

6、八面體鋁氫氧八面體鋁氫氧晶片鋁氫氧晶片的基本單元的基本單元粘土礦物結(jié)構(gòu)粘土礦物結(jié)構(gòu)10蒙脫石：親水性強(qiáng)蒙脫石：親水性強(qiáng)（吸水膨脹、脫水收縮）（吸水膨脹、脫水收縮）伊里石：親水性中等伊里石：親水性中等高嶺石：親水性差高嶺石：親水性差蒙 脫 石112.2.土的粒組土的粒組 按土顆粒粒徑（按土顆粒粒徑（d）大小將土顆粒分組，稱(chēng)）大小將土顆粒分組，稱(chēng)為為粒組粒組。劃分粒組的分界尺寸稱(chēng)為。劃分粒組的分界尺寸稱(chēng)為界限粒徑界限粒徑。 巨粒巨粒：60mm土的粒組土的粒組 粗粒粗粒：0.07560mm 細(xì)粒細(xì)粒:0.075mm12133.3.土的顆粒級(jí)配土的顆粒級(jí)配土顆粒的大小及其組成情況，通常以土中土土顆粒的

7、大小及其組成情況，通常以土中土顆粒各個(gè)粒組的相對(duì)含量（各粒組占土?？偭款w粒各個(gè)粒組的相對(duì)含量（各粒組占土粒總量的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱(chēng)為的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱(chēng)為土的顆粒級(jí)配土的顆粒級(jí)配。 土的顆粒級(jí)配可由土的顆粒級(jí)配可由土的顆粒大小分析試驗(yàn)土的顆粒大小分析試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)顆分試驗(yàn)顆分試驗(yàn)）測(cè)定）測(cè)定。篩析法篩析法密度計(jì)法密度計(jì)法d0.075mm顆分試驗(yàn)顆分試驗(yàn)14 利用一套孔徑由大到小利用一套孔徑由大到小的篩子，將事先稱(chēng)過(guò)質(zhì)的篩子，將事先稱(chēng)過(guò)質(zhì)量的干試樣放入篩中，量的干試樣放入篩中，經(jīng)過(guò)充分震搖后，把留經(jīng)過(guò)充分震搖后，把留在各級(jí)篩上的土粒分別在各級(jí)篩上的土粒分別稱(chēng)量，算出小于某粒徑稱(chēng)量，算出小于某粒

8、徑的土粒含量，用以確定的土粒含量，用以確定土中各粒組的土粒含量土中各粒組的土粒含量。15篩分法：篩分法： 適用于粒徑大于適用于粒徑大于0.075mm0.075mm的土的土16比重計(jì)法：比重計(jì)法： 適用于粒徑小于適用于粒徑小于0.075mm0.075mm的土的土17l比重計(jì)法是利用不同大小的土粒在水中的沉降比重計(jì)法是利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來(lái)確定小于某粒徑的土粒含量。速度不同來(lái)確定小于某粒徑的土粒含量。l將一定質(zhì)量土浸入水中攪拌成懸液，攪拌停止將一定質(zhì)量土浸入水中攪拌成懸液，攪拌停止后，土粒便開(kāi)始下沉，懸液的濃度隨之發(fā)生變后，土粒便開(kāi)始下沉，懸液的濃度隨之發(fā)生變化。利用特制的密度計(jì)

9、，在不同時(shí)刻測(cè)懸液濃化。利用特制的密度計(jì)，在不同時(shí)刻測(cè)懸液濃度的變化。即可換算出相應(yīng)的粒徑及小于該粒度的變化。即可換算出相應(yīng)的粒徑及小于該粒徑的土粒質(zhì)量，繪出級(jí)配曲線。徑的土粒質(zhì)量，繪出級(jí)配曲線。 18顆粒分析的先進(jìn)方法激光顆分顆粒分析的先進(jìn)方法激光顆分19 根據(jù)顆粒大小分析試驗(yàn)結(jié)果，可以繪制根據(jù)顆粒大小分析試驗(yàn)結(jié)果，可以繪制顆粒級(jí)顆粒級(jí)配累積曲線配累積曲線（橫坐標(biāo)為（橫坐標(biāo)為粒徑粒徑，用，用對(duì)數(shù)坐標(biāo)對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示；縱表示；縱坐標(biāo)為坐標(biāo)為小于某粒徑的土重含量小于某粒徑的土重含量，用，用常數(shù)坐標(biāo)常數(shù)坐標(biāo)表示）。表示）。 顆粒級(jí)配曲線的顆粒級(jí)配曲線的坡度坡度可以大致反映土的可以大致反映土的均勻程均勻

10、程度度。 曲線陡，表示粒徑大小相差不多，土顆粒比較曲線陡，表示粒徑大小相差不多，土顆粒比較均勻；曲線緩，表示粒徑大小相差懸殊，土顆粒不均勻；曲線緩，表示粒徑大小相差懸殊，土顆粒不均勻，級(jí)配良好。均勻，級(jí)配良好。水平段（臺(tái)階）表示缺乏某些粒水平段（臺(tái)階）表示缺乏某些粒徑，是不連續(xù)級(jí)配。徑，是不連續(xù)級(jí)配。 202122 幾個(gè)特殊粒徑：幾個(gè)特殊粒徑：d10, , d30 , , d60 小于某粒徑的土顆粒質(zhì)量累積百分?jǐn)?shù)為小于某粒徑的土顆粒質(zhì)量累積百分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，時(shí)，相應(yīng)的粒徑稱(chēng)為相應(yīng)的粒徑稱(chēng)為有效粒徑有效粒徑d10。與之類(lèi)似可以得到。與之類(lèi)似可以得到d30（中值粒徑中值粒徑）和和d60（限定粒徑限

11、定粒徑）。）。 土顆粒的級(jí)配指標(biāo)：土顆粒的級(jí)配指標(biāo)： 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu= d60/ d10 曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc=(d30)2/(d60 d10) 23 Cu反映大小不同粒組的分布情況。反映大小不同粒組的分布情況。Cu越大，表越大，表示土顆粒大小的分布范圍越大，其級(jí)配良好。示土顆粒大小的分布范圍越大，其級(jí)配良好。 Cc描寫(xiě)累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體描寫(xiě)累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。形狀。 在一般情況下，在一般情況下，Cu10，級(jí)配良好，級(jí)配良好24Cu5Cc=13級(jí)配良好級(jí)配良好礫類(lèi)土或砂類(lèi)土礫類(lèi)土或砂類(lèi)土 單獨(dú)用單獨(dú)用Cu來(lái)確定土的級(jí)配情況是不夠來(lái)確定土的級(jí)配情況是

12、不夠的，需同時(shí)參考的，需同時(shí)參考Cc。252.2.22.2.2土中水和氣土中水和氣1.1.土中水土中水 土中水土中水結(jié)合水結(jié)合水自由水自由水強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水重力水重力水毛細(xì)水毛細(xì)水 土的含水量試驗(yàn)所測(cè)定的為土中的土的含水量試驗(yàn)所測(cè)定的為土中的自由自由水水和和弱結(jié)合水弱結(jié)合水。26自由水：是指存在于土粒表面電場(chǎng)影響范圍以外的自由水：是指存在于土粒表面電場(chǎng)影響范圍以外的 土中水。性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水土中水。性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水 壓力，冰點(diǎn)為壓力，冰點(diǎn)為0 0，有溶解鹽類(lèi)的能力。分，有溶解鹽類(lèi)的能力。分 為毛細(xì)水和重力水。為毛細(xì)水和重力水。結(jié)合水：是指水受電分子吸引力

13、作用吸附于土粒表結(jié)合水：是指水受電分子吸引力作用吸附于土粒表 面的土中水。分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。面的土中水。分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水：緊靠土粒表面，性質(zhì)接近于固體，密度強(qiáng)結(jié)合水：緊靠土粒表面，性質(zhì)接近于固體，密度 為為1.21.21.4g/cm1.4g/cm3 3, ,冰點(diǎn)為冰點(diǎn)為-78-78，不傳遞靜，不傳遞靜 水壓力，具有極大的粘滯度、彈性和抗剪水壓力，具有極大的粘滯度、彈性和抗剪 強(qiáng)度。強(qiáng)度。27重力水：存在于地下水位以下，土顆粒電分子引力重力水：存在于地下水位以下，土顆粒電分子引力 范圍以外的水，在重力作用下運(yùn)動(dòng)。范圍以外的水，在重力作用下運(yùn)動(dòng)。毛細(xì)水：受到水與空氣交界面處表

14、面張力的作用、毛細(xì)水：受到水與空氣交界面處表面張力的作用、 存在于地下水位以上的透水層中自由水。存在于地下水位以上的透水層中自由水。弱結(jié)合水：在強(qiáng)結(jié)合水以外，電場(chǎng)作用范圍以弱結(jié)合水：在強(qiáng)結(jié)合水以外，電場(chǎng)作用范圍以 內(nèi)，電場(chǎng)作用力隨遠(yuǎn)離顆粒而減弱，內(nèi)，電場(chǎng)作用力隨遠(yuǎn)離顆粒而減弱， 是一種粘滯水膜，受力時(shí)能由水膜較是一種粘滯水膜，受力時(shí)能由水膜較 厚處緩慢轉(zhuǎn)移到水膜較薄處厚處緩慢轉(zhuǎn)移到水膜較薄處; ;能產(chǎn)生能產(chǎn)生 變形，但不因重力作用而流動(dòng)，與土變形，但不因重力作用而流動(dòng)，與土 的可塑性、土的凍脹有關(guān)。的可塑性、土的凍脹有關(guān)。28粘土顆粒105oO-2H+H+水分子極 性粘粒弱結(jié)合水自由水強(qiáng)結(jié)合水

15、294.4.土的凍脹土的凍脹凍脹凍脹：當(dāng)大氣負(fù)溫傳入土中時(shí)，土中的自由水首先：當(dāng)大氣負(fù)溫傳入土中時(shí)，土中的自由水首先 凍結(jié)成冰晶體，隨著氣溫的繼續(xù)下降，結(jié)合凍結(jié)成冰晶體，隨著氣溫的繼續(xù)下降，結(jié)合 水的最外層也開(kāi)始凍結(jié)，使冰晶體逐漸擴(kuò)水的最外層也開(kāi)始凍結(jié)，使冰晶體逐漸擴(kuò) 大；另一方面，結(jié)合水膜的減薄，使得水膜大；另一方面，結(jié)合水膜的減薄，使得水膜 中的離子濃度增加，土粒就產(chǎn)生了滲透壓中的離子濃度增加，土粒就產(chǎn)生了滲透壓 力。力。在這兩種引力作用下，未凍結(jié)區(qū)的水分在這兩種引力作用下，未凍結(jié)區(qū)的水分 （弱結(jié)合水和自由水）就會(huì)不斷地向凍結(jié)區(qū)遷（弱結(jié)合水和自由水）就會(huì)不斷地向凍結(jié)區(qū)遷 移和積聚，使冰晶體

16、不斷擴(kuò)大，在土層中形移和積聚，使冰晶體不斷擴(kuò)大，在土層中形 成冰夾層，土體隨之發(fā)生隆起，即凍脹現(xiàn)象。成冰夾層，土體隨之發(fā)生隆起，即凍脹現(xiàn)象。 30影響凍脹的因素：影響凍脹的因素：土的因素土的因素：細(xì)粒土（粉砂、粉土、粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)：細(xì)粒土（粉砂、粉土、粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)亞砂土）凍脹現(xiàn)象嚴(yán)重。由于具有顯著的毛細(xì)現(xiàn)象，亞砂土）凍脹現(xiàn)象嚴(yán)重。由于具有顯著的毛細(xì)現(xiàn)象，毛細(xì)水上升高度大，上升速度快，具有較通暢的水毛細(xì)水上升高度大，上升速度快，具有較通暢的水源補(bǔ)給通道；土顆粒細(xì)，比表能大，土的礦物成分源補(bǔ)給通道；土顆粒細(xì)，比表能大，土的礦物成分親水性強(qiáng)，有較多的結(jié)合水。粘土雖有較厚的結(jié)合親水性強(qiáng)，有較多的結(jié)合

17、水。粘土雖有較厚的結(jié)合水膜，但毛細(xì)孔隙小，水分遷移阻力大，凍脹性小。水膜，但毛細(xì)孔隙小，水分遷移阻力大，凍脹性小。水的因素水的因素：凍結(jié)區(qū)附近地下水位較高，毛細(xì)水上升：凍結(jié)區(qū)附近地下水位較高，毛細(xì)水上升高度能夠達(dá)到或接近凍結(jié)線，使凍結(jié)區(qū)能得到外部高度能夠達(dá)到或接近凍結(jié)線，使凍結(jié)區(qū)能得到外部水源的補(bǔ)給，凍脹現(xiàn)象嚴(yán)重。水源的補(bǔ)給，凍脹現(xiàn)象嚴(yán)重。開(kāi)敞型凍脹開(kāi)敞型凍脹：凍結(jié)過(guò)程中有水源補(bǔ)給，凍脹強(qiáng)。：凍結(jié)過(guò)程中有水源補(bǔ)給，凍脹強(qiáng)。封閉型凍脹封閉型凍脹：凍結(jié)過(guò)程中無(wú)水源補(bǔ)給，凍脹弱。：凍結(jié)過(guò)程中無(wú)水源補(bǔ)給，凍脹弱。 31溫度的因素溫度的因素：當(dāng)氣溫驟降且冷卻強(qiáng)度很大時(shí)，土：當(dāng)氣溫驟降且冷卻強(qiáng)度很大時(shí)，土

18、的凍結(jié)面迅速向下推移，即凍結(jié)速度快，此時(shí)，的凍結(jié)面迅速向下推移，即凍結(jié)速度快，此時(shí)，土中弱結(jié)合水來(lái)不及向凍結(jié)區(qū)遷移就在原地凍結(jié)土中弱結(jié)合水來(lái)不及向凍結(jié)區(qū)遷移就在原地凍結(jié)成冰，毛細(xì)通道被晶體所阻塞，凍脹不明顯；若成冰，毛細(xì)通道被晶體所阻塞，凍脹不明顯；若氣溫緩慢下降，冷卻強(qiáng)度小，但負(fù)溫持續(xù)時(shí)間較氣溫緩慢下降，冷卻強(qiáng)度小，但負(fù)溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，未凍區(qū)水分不斷地向凍結(jié)區(qū)遷移積聚，凍脹長(zhǎng)，未凍區(qū)水分不斷地向凍結(jié)區(qū)遷移積聚，凍脹明顯。明顯。 325.5.土的氣相土的氣相 土孔隙中未被水所占據(jù)的部位由氣體充填。土孔隙中未被水所占據(jù)的部位由氣體充填。粗顆粒粗顆粒：土中的氣體與大氣相通，對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)：土中的氣

19、體與大氣相通，對(duì)土的力學(xué)性質(zhì) 影響不大影響不大; ;細(xì)顆粒細(xì)顆粒：存在與大氣隔絕的封閉氣泡，使土的壓縮：存在與大氣隔絕的封閉氣泡，使土的壓縮 性提高，透水性減小。性提高，透水性減小。封閉氣泡封閉氣泡：隨著壓力的增大，封閉氣泡可能壓縮或：隨著壓力的增大，封閉氣泡可能壓縮或 溶解于水中，壓力減小時(shí)，氣泡會(huì)恢復(fù)溶解于水中，壓力減小時(shí)，氣泡會(huì)恢復(fù) 原狀或重新游離出來(lái)。原狀或重新游離出來(lái)。封閉氣體對(duì)土的性質(zhì)有較大影響，導(dǎo)致滲透封閉氣體對(duì)土的性質(zhì)有較大影響，導(dǎo)致滲透性減小，彈性增大，拖延土的壓縮和膨脹變性減小，彈性增大，拖延土的壓縮和膨脹變形隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)程形隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)程 。332.2.32.2.3土

20、的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)：d0.075mm分散結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu)：d0.005mm（粘粒在淡水中）（粘粒在淡水中）緊密緊密疏松疏松34粗粒土：?jiǎn)瘟＝Y(jié)構(gòu)疏松狀態(tài)：疏松狀態(tài)： 在荷載作用下，特別是在荷載作用下，特別是在震動(dòng)荷載作用下會(huì)使土粒在震動(dòng)荷載作用下會(huì)使土粒移向更穩(wěn)定的位置而更加密移向更穩(wěn)定的位置而更加密實(shí)，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形實(shí)，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形 密實(shí)狀態(tài)：密實(shí)狀態(tài)： 比較穩(wěn)定，力學(xué)性質(zhì)好，粗比較穩(wěn)定，力學(xué)

21、性質(zhì)好，粗砂土如砂土、礫石等土類(lèi)的結(jié)砂土如砂土、礫石等土類(lèi)的結(jié)構(gòu)特征構(gòu)特征 35粉 土：蜂窩結(jié)構(gòu) 土粒下沉過(guò)程中，接觸點(diǎn)引力大于下沉土粒下沉過(guò)程中，接觸點(diǎn)引力大于下沉土粒重量形成鏈環(huán)狀單元，很多這樣的鏈環(huán)土粒重量形成鏈環(huán)狀單元，很多這樣的鏈環(huán)狀單元聯(lián)接起來(lái)，便形成孔隙較大的蜂窩狀狀單元聯(lián)接起來(lái)，便形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，蜂窩狀結(jié)構(gòu)常在粉土、粘土類(lèi)中遇到結(jié)構(gòu)，蜂窩狀結(jié)構(gòu)常在粉土、粘土類(lèi)中遇到 36 微小的粘粒，重量極輕，靠其自重在水中下微小的粘粒，重量極輕，靠其自重在水中下沉，極為緩慢，土粒表面常帶有同號(hào)電荷，因而沉，極為緩慢，土粒表面常帶有同號(hào)電荷，因而懸浮在水中作分子熱運(yùn)動(dòng)，不能相互碰撞結(jié)

22、成粒懸浮在水中作分子熱運(yùn)動(dòng)，不能相互碰撞結(jié)成粒團(tuán)下沉。團(tuán)下沉。 在懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土表面的弱吸著水在懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土表面的弱吸著水厚度減薄，運(yùn)動(dòng)著的粘粒相互聚合，以面對(duì)邊或厚度減薄，運(yùn)動(dòng)著的粘粒相互聚合，以面對(duì)邊或者面對(duì)角的接觸，并凝結(jié)成絮狀物下沉。者面對(duì)角的接觸，并凝結(jié)成絮狀物下沉。 孔隙很大，強(qiáng)度低、孔隙很大，強(qiáng)度低、壓縮性高、對(duì)擾動(dòng)比較壓縮性高、對(duì)擾動(dòng)比較敏感，土粒間的聯(lián)接強(qiáng)敏感，土粒間的聯(lián)接強(qiáng)度會(huì)由于壓密和膠結(jié)作度會(huì)由于壓密和膠結(jié)作用而逐漸得到加強(qiáng)。用而逐漸得到加強(qiáng)。37土的構(gòu)造土的構(gòu)造：同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等：同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等相近的各部分之間的相互

23、關(guān)系的特征。相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征。成層性成層性：最主要的特征，即層理構(gòu)造，是在土的：最主要的特征，即層理構(gòu)造，是在土的 形成過(guò)程中，由不同階段沉積的物質(zhì)成形成過(guò)程中，由不同階段沉積的物質(zhì)成 分、顆粒大小或顏色不同，而沿豎向呈分、顆粒大小或顏色不同，而沿豎向呈現(xiàn)現(xiàn) 的成層特征。的成層特征。裂隙性裂隙性：大大降低土體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增大透水：大大降低土體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增大透水 性，對(duì)工程不利。性，對(duì)工程不利。 此外，注意土中有無(wú)包裹物（腐殖物、貝殼、此外，注意土中有無(wú)包裹物（腐殖物、貝殼、結(jié)核體等）以及天然或人為孔洞。結(jié)核體等）以及天然或人為孔洞。382.3 2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的

24、物理性質(zhì)指標(biāo)土土液相液相（水）（水）氣相氣相（氣）（氣）固相固相（土顆粒）（土顆粒） 土是三相體。土是三相體。 為了對(duì)土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對(duì)土為了對(duì)土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對(duì)土的三相的組成情況進(jìn)行定量研究。表示土的三相組的三相的組成情況進(jìn)行定量研究。表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱(chēng)為土的三相比例指標(biāo)，包括：成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱(chēng)為土的三相比例指標(biāo)，包括：含水量含水量w w、密度密度、土粒比重土粒比重d ds s、孔隙比、孔隙比e e、孔隙率孔隙率n n和和飽和度飽和度S Sr r等。等。 39402.3.12.3.1指標(biāo)的定義指標(biāo)的定義1.1.三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土

25、的含水量土的含水量w ：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。 在試驗(yàn)室一般用在試驗(yàn)室一般用“烘干法烘干法”測(cè)定。一般來(lái)說(shuō)，同一類(lèi)測(cè)定。一般來(lái)說(shuō)，同一類(lèi)土，當(dāng)含水量增大時(shí)，其強(qiáng)度就降低。土，當(dāng)含水量增大時(shí)，其強(qiáng)度就降低。4142 土的密度土的密度：土單位體積的質(zhì)量。：土單位體積的質(zhì)量。 在試驗(yàn)室一般用在試驗(yàn)室一般用“環(huán)刀法環(huán)刀法”測(cè)定。測(cè)定。43 土粒比重土粒比重ds：土粒質(zhì)量與同體積的：土粒質(zhì)量與同體積的44時(shí)時(shí)純水的質(zhì)量之比。在數(shù)值上等于土粒密度，純水的質(zhì)量之比。在數(shù)值上等于土粒密度，但無(wú)量綱。在試驗(yàn)室用但無(wú)量綱。在試驗(yàn)室用“比重瓶法比重瓶法”測(cè)定，測(cè)定，一般土粒比重的

26、變化幅度不大。一般土粒比重的變化幅度不大。wsssVmd44l測(cè)定方法：測(cè)定方法： 比重瓶法，事先將比重瓶注滿(mǎn)純水，稱(chēng)瓶加比重瓶法，事先將比重瓶注滿(mǎn)純水，稱(chēng)瓶加水的質(zhì)量水的質(zhì)量m m1 1。然后把烘干土若干克。然后把烘干土若干克( (m ms s) )裝入空比裝入空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿(mǎn)，稱(chēng)瓶加水加土的質(zhì)量重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿(mǎn)，稱(chēng)瓶加水加土的質(zhì)量m m2 2，按下式計(jì)算土粒比重按下式計(jì)算土粒比重21mmmmGsss452.2.反映土單位體積質(zhì)量（或重度）的指標(biāo)反映土單位體積質(zhì)量（或重度）的指標(biāo)土的密度土的密度干密度（干密度（ ）飽和密度（飽和密度（ ）有效密度（有效密度（ ）天然重度（天然重度

27、（ ）干重度（干重度（ ）天然密度（天然密度（ ）dsatdsat飽和重度（飽和重度（ ）有效重度有效重度（ ）VmsdVVmVmmVwswssat/VVmwss463.3.反映土的孔隙、含水特征指標(biāo)反映土的孔隙、含水特征指標(biāo) 土 的 孔 隙 比土 的 孔 隙 比 e ： 土 中 孔 隙 體 積 與 土 粒 體 積： 土 中 孔 隙 體 積 與 土 粒 體 積 之比。可以用來(lái)評(píng)價(jià)天然土層的密實(shí)程度。之比?？梢杂脕?lái)評(píng)價(jià)天然土層的密實(shí)程度。 土的孔隙率土的孔隙率n：土中孔隙體積與土體總體積之比。：土中孔隙體積與土體總體積之比。 土的飽和度土的飽和度Sr：土中被水充滿(mǎn)的孔隙體積與孔：土中被水充滿(mǎn)的孔

28、隙體積與孔隙總體積之比。隙總體積之比。sVVVe %100VVnV%100vwrVVS47s(1)w土顆粒水氣 體1 eswse12.3.22.3.2指標(biāo)的換算指標(biāo)的換算482.4 2.4 無(wú)粘性土的密實(shí)度無(wú)粘性土的密實(shí)度 無(wú)粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切無(wú)粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切的關(guān)系。呈密實(shí)狀態(tài)時(shí)，為良好地基；呈疏的關(guān)系。呈密實(shí)狀態(tài)時(shí)，為良好地基；呈疏松狀態(tài)時(shí)，為不良地基。松狀態(tài)時(shí)，為不良地基。 無(wú)粘性土的最小孔隙比無(wú)粘性土的最小孔隙比emin：處于最緊密：處于最緊密狀態(tài)的孔隙比。在試驗(yàn)室可用狀態(tài)的孔隙比。在試驗(yàn)室可用“振擊法振擊法”測(cè)測(cè)定。定。 無(wú)粘性土的最大孔隙比無(wú)粘性土

29、的最大孔隙比emax：處于最疏松：處于最疏松狀態(tài)的孔隙比。在試驗(yàn)室可用狀態(tài)的孔隙比。在試驗(yàn)室可用“漏斗法漏斗法”或或“量筒法量筒法”測(cè)定。測(cè)定。 491.1.無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度Dr：（Relative Density ） 無(wú)粘性土的最大孔隙比與天然孔隙比之差無(wú)粘性土的最大孔隙比與天然孔隙比之差和最大孔隙比與最小孔隙比之差的比值。和最大孔隙比與最小孔隙比之差的比值。Dr=(emax-e)/( emax - emin ) 相對(duì)密實(shí)度的值介于相對(duì)密實(shí)度的值介于01之間，值越大，之間，值越大，表示越密實(shí)。表示越密實(shí)。502.2.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N N：砂土

30、密實(shí)度砂土密實(shí)度松散松散稍密稍密中密中密密實(shí)密實(shí)NN1010 N1515303 3. .碎石土密實(shí)度野外鑒別方法碎石土密實(shí)度野外鑒別方法51 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（Standard Penetration Test） 錘 重：63.5kg 落 距：760mm 打入深度：300mm 標(biāo)準(zhǔn)貫入數(shù) N63.5522.5 2.5 粘性土的物理特征粘性土的物理特征2.5.12.5.1粘性土的界限含水量粘性土的界限含水量 同一種粘性土隨著含水量的不同，可分別處同一種粘性土隨著含水量的不同，可分別處于于固態(tài)固態(tài)、半固態(tài)半固態(tài)、可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)和和流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)。粘性土。粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量，

31、稱(chēng)為由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量，稱(chēng)為界限含水量界限含水量。0固態(tài)固態(tài)半固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)縮限縮限ws塑限塑限wp液限液限wlw53液限儀液限儀錐式液限儀錐式液限儀碟式液限儀碟式液限儀塑限塑限：搓條法：搓條法液限液限塑限塑限液限液限：液塑限液塑限聯(lián)合測(cè)定儀聯(lián)合測(cè)定儀橫坐標(biāo)：土樣含水量橫坐標(biāo)：土樣含水量縱坐標(biāo)：圓錐入土深度縱坐標(biāo)：圓錐入土深度542.5.22.5.2粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù) 塑性指數(shù)塑性指數(shù)Ip為液限和塑限的差值，表示土為液限和塑限的差值，表示土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。 塑性指數(shù)在一定

32、程度上綜合反映了影響粘塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素性土特征的各種重要因素( (土的顆粒組成，土的土的顆粒組成，土的礦物成分以及土中水的離子成分和濃度等礦物成分以及土中水的離子成分和濃度等) )。 液性指數(shù)液性指數(shù)Il為粘性土的天然含水量和塑限的為粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)的比值。差值與塑性指數(shù)的比值。 液性指數(shù)可以表示粘性土所處的軟硬狀態(tài)。液性指數(shù)可以表示粘性土所處的軟硬狀態(tài)。液性指數(shù)的值越大，表示土質(zhì)越軟。液性指數(shù)的值越大，表示土質(zhì)越軟。552.5.3 2.5.3 粘性土的靈敏度和觸變性粘性土的靈敏度和觸變性 靈敏度：靈敏度：原狀土的強(qiáng)度與同一土經(jīng)

33、重塑（含水原狀土的強(qiáng)度與同一土經(jīng)重塑（含水量不變，土的結(jié)構(gòu)被徹底破壞）后的強(qiáng)度之比。量不變，土的結(jié)構(gòu)被徹底破壞）后的強(qiáng)度之比。 土的靈敏度越高，其結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動(dòng)后土土的靈敏度越高，其結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動(dòng)后土的強(qiáng)度降低就越多。施工中要盡量減少對(duì)土結(jié)構(gòu)的的強(qiáng)度降低就越多。施工中要盡量減少對(duì)土結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)。擾動(dòng)。 觸變性：觸變性：粘性土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，其強(qiáng)度就會(huì)粘性土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，其強(qiáng)度就會(huì)降低，但隨著時(shí)間發(fā)展土體的強(qiáng)度會(huì)逐漸恢復(fù)，這降低，但隨著時(shí)間發(fā)展土體的強(qiáng)度會(huì)逐漸恢復(fù)，這種膠體化學(xué)性質(zhì)稱(chēng)為土的觸變性。種膠體化學(xué)性質(zhì)稱(chēng)為土的觸變性。56結(jié)構(gòu)未破壞結(jié)構(gòu)破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度恢復(fù)lgt572.72.7土的動(dòng)

34、力特性土的動(dòng)力特性土的靜力問(wèn)題：荷載不隨時(shí)間變化。土的靜力問(wèn)題：荷載不隨時(shí)間變化。 土的動(dòng)力問(wèn)題：土體在動(dòng)荷載的作用下，強(qiáng)度和變形土的動(dòng)力問(wèn)題：土體在動(dòng)荷載的作用下，強(qiáng)度和變形性質(zhì)受到影響，可能造成土體破壞。但有時(shí)也可利用性質(zhì)受到影響，可能造成土體破壞。但有時(shí)也可利用動(dòng)荷載進(jìn)行地基處理，還可以用于其它工程建設(shè)。動(dòng)荷載進(jìn)行地基處理，還可以用于其它工程建設(shè)。一、土的壓實(shí)原理一、土的壓實(shí)原理壓實(shí)的目的：增加土的密實(shí)度，提高土的強(qiáng)度，減少壓實(shí)的目的：增加土的密實(shí)度，提高土的強(qiáng)度，減少 壓縮性。壓縮性。實(shí)際工程中的壓實(shí)方法：碾壓、夯實(shí)和振動(dòng)。實(shí)際工程中的壓實(shí)方法：碾壓、夯實(shí)和振動(dòng)。粗粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，一般

35、用粗粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，一般用 控制。控制。 rD58 大量工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明，控制土的壓實(shí)效大量工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明，控制土的壓實(shí)效果的主要因素是：果的主要因素是：土的含水量土的含水量，壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)機(jī)械及其及其壓實(shí)壓實(shí)功能功能等。土的壓實(shí)效果常用等。土的壓實(shí)效果常用干密度干密度 d d（單位土體積（單位土體積內(nèi)土粒的質(zhì)量）來(lái)衡量。內(nèi)土粒的質(zhì)量）來(lái)衡量。59二、擊實(shí)試驗(yàn)及擊實(shí)曲線二、擊實(shí)試驗(yàn)及擊實(shí)曲線擊實(shí)設(shè)備擊實(shí)設(shè)備：擊實(shí)儀，包括擊實(shí)筒、擊實(shí)錘及導(dǎo)筒。：擊實(shí)儀，包括擊實(shí)筒、擊實(shí)錘及導(dǎo)筒。擊實(shí)方法擊實(shí)方法：用擊實(shí)錘按規(guī)定的落距和擊數(shù)錘擊分層：用擊實(shí)錘按規(guī)定的落距和擊數(shù)錘擊分層土樣，最后把被壓實(shí)

36、的土樣充滿(mǎn)擊實(shí)筒，由擊實(shí)土樣，最后把被壓實(shí)的土樣充滿(mǎn)擊實(shí)筒，由擊實(shí)筒的體積和筒體被壓實(shí)的土重計(jì)算出濕密度，同筒的體積和筒體被壓實(shí)的土重計(jì)算出濕密度，同時(shí)測(cè)出含水量，換算出干密度。時(shí)測(cè)出含水量，換算出干密度。擊實(shí)曲線擊實(shí)曲線：擊實(shí)曲線：對(duì)不同含水量的土樣擊實(shí)，擊實(shí)曲線：對(duì)不同含水量的土樣擊實(shí)，得到不同的干密度，繪制的含水量和干密度曲線。得到不同的干密度，繪制的含水量和干密度曲線。60擊實(shí)曲線的特點(diǎn)：擊實(shí)曲線的特點(diǎn)：1 1）峰值：）峰值：最大干密度最大干密度 dmax2 2）擊實(shí)曲線位于理論飽和曲線左邊。）擊實(shí)曲線位于理論飽和曲線左邊。3 3）擊實(shí)曲線的形態(tài)：左陡右緩）擊實(shí)曲線的形態(tài)：左陡右緩 6

37、1最優(yōu)含水量最優(yōu)含水量 對(duì)粘性土，當(dāng)壓實(shí)功能和條件相同時(shí)，土的含對(duì)粘性土，當(dāng)壓實(shí)功能和條件相同時(shí)，土的含水量過(guò)大或過(guò)小，土體都不易壓實(shí)，只有把土的含水量過(guò)大或過(guò)小，土體都不易壓實(shí)，只有把土的含水量調(diào)整到某一適宜值時(shí)，才能收到最佳的壓實(shí)效水量調(diào)整到某一適宜值時(shí)，才能收到最佳的壓實(shí)效果。果。 在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下，土最易于被壓，土最易于被壓實(shí)，并能達(dá)到最大密度時(shí)的含水量，稱(chēng)為實(shí)，并能達(dá)到最大密度時(shí)的含水量，稱(chēng)為最優(yōu)含水最優(yōu)含水量量w wopop，相應(yīng)的干密度則稱(chēng)為，相應(yīng)的干密度則稱(chēng)為最大干密最大干密 dmaxdmax。62含水量低時(shí)含水量低時(shí)：土粒表面的結(jié)合水膜薄，

38、水處于強(qiáng)結(jié)合水：土粒表面的結(jié)合水膜薄，水處于強(qiáng)結(jié)合水狀態(tài)，土粒間距小，粒間引力占優(yōu)勢(shì)，土粒間的摩擦力、狀態(tài)，土粒間距小，粒間引力占優(yōu)勢(shì)，土粒間的摩擦力、粘結(jié)力都很大，所以土粒相對(duì)位移時(shí)阻力大，壓實(shí)效果粘結(jié)力都很大，所以土粒相對(duì)位移時(shí)阻力大，壓實(shí)效果差。差。含水量增加含水量增加：結(jié)合水膜增厚，土粒間距也逐漸增加，這：結(jié)合水膜增厚，土粒間距也逐漸增加，這時(shí)斥力增加而使土塊變軟，引力相對(duì)減小壓實(shí)功能比較時(shí)斥力增加而使土塊變軟，引力相對(duì)減小壓實(shí)功能比較容易克服粒間引力而使土粒相互位移，趨于密實(shí)，壓實(shí)容易克服粒間引力而使土粒相互位移，趨于密實(shí)，壓實(shí)效果較好。效果較好。含水量繼續(xù)增大含水量繼續(xù)增大：隨粒間

39、引力減小，但出現(xiàn)了自由水，：隨粒間引力減小，但出現(xiàn)了自由水，而且水占據(jù)的體積越大，顆粒占據(jù)的體積就越小，擊實(shí)而且水占據(jù)的體積越大，顆粒占據(jù)的體積就越小，擊實(shí)時(shí)孔隙中過(guò)多的水分不易排出，同時(shí)也排不出氣體，以時(shí)孔隙中過(guò)多的水分不易排出，同時(shí)也排不出氣體，以封閉氣泡的形式存在于土內(nèi)，阻止土粒的移動(dòng)，擊實(shí)效封閉氣泡的形式存在于土內(nèi)，阻止土粒的移動(dòng)，擊實(shí)效果下降。果下降。63影響因素影響因素（1 1）含水量含水量：較干、較濕均得不到充分壓實(shí)，最優(yōu)含：較干、較濕均得不到充分壓實(shí)，最優(yōu)含水量時(shí)可以。水量時(shí)可以。（2 2）擊實(shí)功擊實(shí)功：加大擊實(shí)功能，能克服較大的粒間阻力，：加大擊實(shí)功能，能克服較大的粒間阻力，

40、使土的干密度增加，最優(yōu)含水量減?。缓枯^低時(shí)使土的干密度增加，最優(yōu)含水量減??；含水量較低時(shí)能量影響較顯著，含水量較高時(shí)，靠加大擊實(shí)功能來(lái)能量影響較顯著，含水量較高時(shí)，靠加大擊實(shí)功能來(lái)提高密實(shí)度是無(wú)效的。提高密實(shí)度是無(wú)效的。（3 3）土粒及級(jí)配土粒及級(jí)配：顆粒越粗，就越能在低含水量時(shí)獲：顆粒越粗，就越能在低含水量時(shí)獲得最大干密度；級(jí)配良好的土，由于細(xì)顆粒進(jìn)入粗顆得最大干密度；級(jí)配良好的土，由于細(xì)顆粒進(jìn)入粗顆粒的孔隙中，壓實(shí)效果好，反之差；干砂容易壓實(shí)，粒的孔隙中，壓實(shí)效果好，反之差；干砂容易壓實(shí)，稍濕擊實(shí)效果不好，飽和砂土擊實(shí)效果良好。稍濕擊實(shí)效果不好，飽和砂土擊實(shí)效果良好。64壓實(shí)特性在現(xiàn)場(chǎng)填土中的應(yīng)用壓實(shí)特性在現(xiàn)場(chǎng)填土中的應(yīng)用壓實(shí)系數(shù)壓實(shí)系數(shù)：