清華大學(xué)張丙印 第一章 土的物理性質(zhì)及工程分類

1、清華大學(xué)土木水利學(xué)院清華大學(xué)土木水利學(xué)院 巖巖 土土 工工 程程 研研 究究 所所張張 丙丙 印印土力學(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 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(jìn)行詳細(xì)解釋對土的特點進(jìn)行詳細(xì)解釋 對土的組成和狀態(tài)進(jìn)行定量描述對土的組成和狀態(tài)進(jìn)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 注意物理概念的把握注意物理概念的把握仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水滲透特性變形特性強度特性土的三相組成土的三相

2、組成土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的結(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仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水提醒：提醒：請同學(xué)們上教育在線請同學(xué)們上教育在線20032003年年版進(jìn)行土力學(xué)實驗預(yù)習(xí)版進(jìn)行土力學(xué)實驗預(yù)習(xí)IPIP地址：地址：用戶名和密碼已通知用戶名和密碼已通知1-1，1-2，1-3，1-5，1-61-4 （假定兩種土的活性指數(shù)相同活性指數(shù)相同）1-8，1-9，1-10，1-12仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水第一章：土的

3、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 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水土土 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1.21.2 土的形成土的形成 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(fēng)化作用 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化

4、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)生無粘性土產(chǎn)生無粘性土1.21.2 土的形成土的形成 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水 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)的變化顆粒成分發(fā)生質(zhì)

5、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(xì)微的土顆粒，最形成十分細(xì)微的土顆粒，最主要為粘性顆粒及可溶鹽類主要為粘性顆粒及可溶鹽類土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(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1.21.2 土的形成土的形成 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水 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)土的形成與風(fēng)化作用土的形成與風(fēng)化作

6、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1.21.2 土的形成土的形成 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水 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(xì)小顆粒后，未經(jīng)搬巖屑或細(xì)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(xì)不均粗細(xì)不均 無明顯層理無明顯層理1.21.2 土的形成土的形成 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.21.2 土的形成土的形成 搬運與沉積搬運與沉

7、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)化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運到遠(yuǎn)近不同的地點所沉積作用搬運到遠(yuǎn)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(xì)不同，性質(zhì)不均土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均 洪積土：洪積土：有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì) 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(xì)，表層松軟，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差 冰積土：冰積土：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

8、勻 風(fēng)積土：風(fēng)積土：顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水第一章：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 風(fēng)化作用風(fēng)化作用 搬運與沉積搬運與沉積仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水土中氣體土中氣體 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

9、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 1.2 土的三相組成土的三相組成 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水固體顆粒固體顆粒 - - 顆粒大小顆粒大小 粒組粒組 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(xì)粗 中 細(xì)0.075粗粒粗粒細(xì)粒細(xì)粒粗粒土：以礫石

10、和砂礫為主要組成的土，也稱無粘性土。粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無粘性土。細(xì)粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。細(xì)粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。巨粒巨粒601.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水固體顆粒固體顆粒 - - 粒徑級配粒徑級配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(xì)粒土水分法：適用于細(xì)粒土 常采用比重計

11、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 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 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 - - 粒徑級配粒徑級配孔徑孔徑105.02.01.0(0.075)200g土土篩余篩余0101618242238721009080706050403020100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)P P（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm)P10095877

12、8665536土的粒徑級配土的粒徑級配累積曲線累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.050.010.010.0050.005百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)P(%)262613.513.51010篩篩分分法法仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm) 土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線固體顆粒固體顆粒 級配曲線級配曲線d60d50d10d30特征粒徑特征粒徑: 斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)顆某粒徑范圍內(nèi)

13、顆 粒的含量粒的含量 陡陡- -相應(yīng)粒組含量多相應(yīng)粒組含量多 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d50 : 平均粒徑平均粒徑d60 : 控制粒徑控制粒徑d10 : 有效粒徑有效粒徑d301.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 土的粗細(xì)度：土的粗細(xì)度：用用d50 表示表示 土的不均勻程度：土的不均勻程度：用不用不均勻系數(shù)：均勻系數(shù)： Cu = d60 / d10 表示，表示，Cu 5，稱為不均，稱為不均勻土，反之稱為均勻土勻土，反之稱為均勻

14、土 連續(xù)程度連續(xù)程度: 用曲率系數(shù)用曲率系數(shù) Cc = d302 / (d60 d10 ) 度量度量, Cc=13為連續(xù)級為連續(xù)級配配, 33或或13 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為級配為級配 良好的土；如果良好的土；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

15、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，有粘滯性不因重力而流動，有粘滯性粘土粘土顆粒顆粒- - - - - - - - - - - - - - - - - +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)合結(jié)合水水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，不能任意流動的水仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 - 毛細(xì)水：毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)由于土體孔隙的毛細(xì)作用

16、升至自由水面以上的水。作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承受表面張力和重力的毛細(xì)水承受表面張力和重力的作用作用- 重力水：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(xì)水毛細(xì)水重力水重力水仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 生活在水面收縮膜生活在水面收縮膜頂面和地面的昆蟲頂面和地面的昆蟲水蜘蛛水蜘蛛仰泳的仰泳的水蜘蛛水蜘蛛收縮膜收縮膜內(nèi)壓內(nèi)壓 外壓外壓液體液體1液體

17、液體2界面張力界面張力 界面張力界面張力仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 毛管中流體的界面效應(yīng)毛管中流體的界面效應(yīng)Tdk w空氣空氣固體固體 = =濕潤角濕潤角水水 aT =界面張力界面張力D Dk k= =毛管直徑毛管直徑ua-uwua-uw =壓力差壓力差仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 毛毛細(xì)細(xì)管管hc土中毛細(xì)水上升高度土中毛細(xì)水上升高度T2rrThccos2上升高度上升高度 r2hc w=2 rTcos 毛細(xì)升高與孔徑成反比毛細(xì)升高與孔徑成反比粘粘土土粉粉土土砂砂土土礫礫石石

18、仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 張力張力TTuc 水水hc2ruc= -hc w水壓水壓 +-TT則毛細(xì)壓力：則毛細(xì)壓力：2rTcos+ucr2 = 0cchu 毛細(xì)管中的毛細(xì)管中的負(fù)靜水壓力負(fù)靜水壓力毛細(xì)水壓力毛細(xì)水壓力仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水 土顆?？p隙處的彎液面土顆?？p隙處的彎液面r空氣空氣 水水 固體顆粒固體顆粒彎液面彎液面F在非飽和土中，孔隙中含在非飽和土中，孔隙中含有水和氣，此時水多集中有水和氣，此時水多集中于顆粒間的縫隙處，稱毛于顆粒間的縫隙處，稱毛細(xì)角邊水。

19、細(xì)角邊水。F由于毛細(xì)張力的作用，會由于毛細(xì)張力的作用，會形成如圖所示的彎液面，形成如圖所示的彎液面，使毛細(xì)角邊水產(chǎn)生負(fù)壓力，使毛細(xì)角邊水產(chǎn)生負(fù)壓力，顆粒則受正壓力。顆粒則受正壓力。F這是稍濕的砂土顆粒間存這是稍濕的砂土顆粒間存在假凝聚力的原因在假凝聚力的原因仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 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

20、土的彈性；阻塞滲流通道，降低滲透性阻塞滲流通道，降低滲透性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仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.2 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(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仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水第一章：土的物理性質(zhì)與工程分

21、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 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 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粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(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) )表表示示影響影響力學(xué)特性力學(xué)特性仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.

22、3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)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)系密實程度密實程度干濕程度干濕程度 特點特點: : 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：要點： 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 基本方法基本方法:定義定義三相草圖法三相草圖法仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 空氣空氣 Air三三 相相 草草 圖圖水水 W

23、ater固體固體 Solidma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 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(biāo)是比物性指標(biāo)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(biāo)：其它指標(biāo)

24、：三相草圖法計算三相草圖法計算實驗室實驗室測定測定仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 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(jìn)行三個基本的物理性質(zhì)試驗：常進(jìn)行三個基本的物理性質(zhì)試驗：F 土的密度試驗土的密度試驗F 土粒比重試驗土粒比重試驗F 土的含水量試驗土的含水量試驗仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 定義：土單位體積的質(zhì)量定義：土單位體積的質(zhì)量 表達(dá)式：表達(dá)式： 單單 位位: kg/m3 或或 g

25、/cm3 一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3awswsVVVmmVm n 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(biāo)相關(guān)指標(biāo): : 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(biāo)基本試驗指標(biāo)-土的密度土的密度仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 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(dá)式：表達(dá)式： 單單 位位: 無量綱無量綱 一般范

26、圍：粘性土一般范圍：粘性土 2.702.75， 砂土砂土 2.65C4wsC4wsss)(VmGn 土粒比重土粒比重Gs基本試驗指標(biāo)基本試驗指標(biāo)-土粒比重土粒比重C4w =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體積體積仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 基本試驗指標(biāo)基本試驗指標(biāo) - 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?jǐn)?shù)表示量之比，用百分?jǐn)?shù)表示 表達(dá)式：表達(dá)式： 單單 位位: 無量

27、綱無量綱 一般范圍：變化范圍大一般范圍：變化范圍大ssswmmmmm(%)w 注意注意: : 其實是含水比其實是含水比, ,可達(dá)到或超過可達(dá)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體積體積仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 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(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)e1en n1ne 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%sv

28、V/Ve 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V/V(%)nvn 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?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?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體積體積仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 表示土中含水程度的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)對干土：對干土：Sr=0對飽和土：對飽和土：Sr=1 swmm(%)wn 含水量：含水量：vwrVVS n 飽和

29、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體積體積仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 表示土體密度和容重的指標(biāo)表示土體密度和容重的指標(biāo)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awswsVVVmmVm gn 飽和密度：飽和密度：土被飽和時的密度，土被飽和時的密度， 飽和容重：飽和容重：VVmvws

30、sat gsatsat wsat n 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體積體積仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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dsat dsatn 天然密度天然密度n 干密度干密度n 飽和密度飽和密度VmmVmwsVVmvwssat V/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gdd g gsatsat wsat 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 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理性

31、質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 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：教科書教科書 P18 P18 表表1-51-5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(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)必要時利用三相草圖推導(dǎo)仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo) 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

32、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(biāo)：物理性質(zhì)指標(biāo)：土的密度土的密度 土粒比重土粒比重土的含水量土的含水量其它物理性質(zhì)指標(biāo)其它物理性質(zhì)指標(biāo)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(biāo)概念簡單，數(shù)量很多指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多 要點：名稱、概念或定義、符號、表達(dá)式、要點：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)別密實程度密實程度干濕程度干濕程度 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水土的物理狀態(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)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟

33、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) )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1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) 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(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)：孔隙比：孔隙比e e（孔隙率（孔隙率n n） 干

34、容重干容重 d demin = 0.35emin = 0.20minmaxmaxreeeeD l 相對密度相對密度：e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比：最大與最小孔隙比仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) 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

35、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仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) l 相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD dmindmaxdmaxdminddr)()(D 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

36、實度標(biāo)準(zhǔn)實度標(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)主要用于人工填土，對天然相對密度指標(biāo)主要用于人工填土，對天然砂土層采用砂土層采用原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗法測定法測定仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) n 粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的粘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

37、水量有關(guān)粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) 塑限塑限w wp p液限液限w wl l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)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 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弱結(jié)合水弱結(jié)合水強結(jié)合水強結(jié)合水強結(jié)合水膜最大強結(jié)合水膜最大出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量自由水出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量自由水粘性土的稠度

38、狀態(tài)粘性土的稠度狀態(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)示意圖示意圖仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) 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)) 0IL 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)不同的粘土，不同的粘土，wp、wl 大小不同。對于不同大小不同。對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同的粘土，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

39、的含水量與分界含水量之間相對關(guān)系的指標(biāo)。對重塑土較為合適。間相對關(guān)系的指標(biāo)。對重塑土較為合適。仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) pLpwwI 塑性指數(shù)塑性指數(shù)n 問題：反映的是全部土顆粒吸附結(jié)和合的能力，不能問題：反映的是全部土顆粒吸附結(jié)和合的能力，不能充分反映粘土礦物表面活性的高低充分反映粘土礦物表面活性的高低 n 活性指數(shù)：活性指數(shù)：002. 0ppIA 粒徑小于粒徑小于0.002mm0.002mm顆粒的質(zhì)量顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比占總土總質(zhì)量的百分比A 1.25活性粘土活性粘土n 定義：定義：大體上表示土的大體上表

40、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，即粘性大小，即粘性大小 大致反映粘土顆粒含量大致反映粘土顆粒含量 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)仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 物理物理狀態(tài)狀態(tài)指標(biāo)指標(biāo) pLpLwwwwI F 粗粒土的密實狀態(tài)指標(biāo)粗粒土的密實狀態(tài)指標(biāo): : 相對密度相對密度D Dr r F 細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo)細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo): : 液性指數(shù)液性指數(shù)I IL L 定義定義 判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 界限含水量界限含水量 w wP P、w wL L 土中水形態(tài)土中水形態(tài) 塑性指數(shù)塑性指數(shù) I

41、Ip p 吸附結(jié)合水的能力吸附結(jié)合水的能力minmaxmaxreeeeD 定義定義 判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn)小小 結(jié)結(jié)仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水第一章：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 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.4 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)土顆粒或粒團(tuán)的空間排土顆?；蛄F(tuán)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

42、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(xì)粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu) 粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.4 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(xì)力的作用細(xì)力的作用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)示意圖示意圖仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水細(xì)土顆粒間的作用力細(xì)土顆粒間的作用力

43、 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(xì)粒土粘結(jié)在一起的主因幾個分子的距離，是細(xì)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(xì)力：毛細(xì)力：土中毛細(xì)作用形成的力土中毛細(xì)作用形成的力 土中細(xì)顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的土中細(xì)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

44、用，其他粒間力起主導(dǎo)作用：1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)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) )面與面面與面天然通常不是單一結(jié)構(gòu)，可能是呈多種類型的綜天然通常不是單一結(jié)構(gòu)，可能是呈多種類型的綜合結(jié)構(gòu)。往往先形成團(tuán)粒合結(jié)構(gòu)。往往先形成團(tuán)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)

45、構(gòu)分散結(jié)構(gòu) 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo) 靈敏度靈敏度 觸變性觸變性S St t1 11-21-22-42-44-84-88-168-161616粘性土粘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之比之比仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水含水量不變，密度不變，因重塑而強度含水量不變，密度不變，

46、因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸降低，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 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo) 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(biāo)。法和指標(biāo)。 靈敏度靈敏度 觸變性觸變性仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.4 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(tuán)的土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)空

47、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起主導(dǎo)作用主導(dǎo)作用粘性土的粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)結(jié)構(gòu)性指標(biāo)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)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)仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水第一章：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 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.5 1.5 土的工

48、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- GB50007-2002- GB50007-2002分類法分類法 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(biāo)依據(jù)：最能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)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

49、運用仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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粘性土粘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為主棱角形為主粒徑大于粒徑大于200mm200mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%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20mm20mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%粒徑大于粒徑大于2mm2mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%名稱名稱 顆粒形狀顆粒

50、形狀 粒組含量粒組含量碎石土碎石土建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002GB50007-2002仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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2mm2mm的顆粒占的顆粒占全質(zhì)量全質(zhì)量25 - 50%25 - 50%礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細(xì)砂細(xì)砂粉砂粉砂粒徑大于粒徑大于0.5mm0.5mm的顆粒的顆粒超過全質(zhì)量超過全質(zhì)量50%50%粒徑大于粒徑大于0.25mm0.25mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%粒徑大于粒徑大于0.075mm0.075mm的的顆粒超過全質(zhì)量顆粒超過全質(zhì)量85

51、%85%粒徑大于粒徑大于0.075mm0.075mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002GB50007-2002巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土砂土砂土仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水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粘性土粘性土人工填土人工填土土粉土粉土粘性土粘性土n 粘性土：粘性土：塑性指數(shù)塑性指數(shù)Ip10的土的土 粉質(zhì)粘土：粉質(zhì)粘土：10I1017的土的土 非活性粘土：非活性粘土： A 1.25n 粉土：粉土：粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆

52、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GB50007-2002GB50007-2002仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類 水利部水利部SL237-1999SL237-1999分類法分類法 土顆粒組成及其特性土顆粒組成及其特性 塑性指標(biāo)：液限、塑限、塑性指數(shù)塑性指標(biāo)：液限、塑限、塑性指數(shù) 有機質(zhì)含量有機質(zhì)含量n 土的分類土的分類 巨粒土和含巨粒土巨粒土和含巨粒土 粗粒土：粗粒土：礫類土、砂類土礫類土、砂類土 細(xì)粒土：根據(jù)塑性圖分類細(xì)粒土：根據(jù)塑性圖分類 特殊土：特殊土： 黃土、膨

53、脹土、紅粘土黃土、膨脹土、紅粘土n 分類依據(jù)：分類依據(jù)：仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水第一章：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 室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 細(xì)粒土的壓實性細(xì)粒土的壓實性 粗粒土的壓實性粗粒土的壓實性仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 n 土的壓實：土的壓實：指通過夯打、振動、碾壓等，使土體變指通

54、過夯打、振動、碾壓等，使土體變得密實、以提高土的強度、減小土的壓縮性和滲透性得密實、以提高土的強度、減小土的壓縮性和滲透性n壓實性：壓實性：指土在一定壓實能量作用下密度增長的特性指土在一定壓實能量作用下密度增長的特性n研究擊實性的目的：研究擊實性的目的：以最小的能量消耗獲得最大的壓實密度以最小的能量消耗獲得最大的壓實密度n擊實方法：擊實方法： 室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 現(xiàn)場試驗現(xiàn)場試驗: : 夯打、振動、碾壓夯打、振動、碾壓土的壓實性土的壓實性仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 F 試驗設(shè)備：試驗設(shè)備：擊實筒擊實筒V=V=1000c

55、m3；擊實錘擊實錘w=25牛頓牛頓F 試驗條件：試驗條件：土樣分層土樣分層n=3層；落高層；落高d=30cm； 擊數(shù)擊數(shù)N=27/ /層層F 擊實能量擊實能量 3m/mKN5 .607VwdNnE F 試驗方法：試驗方法：對對w w=cosnst的土，分三層壓實；的土，分三層壓實； 測定擊實后的測定擊實后的w、 ，算定，算定 dF 注意：僅適用于細(xì)粒土；注意：僅適用于細(xì)粒土； 對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀土土仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)w(%)2.0干密度干密度 d(g/cm3)

56、飽和曲線飽和曲線 dmaxwop細(xì)粒土的壓實性細(xì)粒土的壓實性- -擊實曲線擊實曲線 具有峰值具有峰值 最大干密度最大干密度 dmax 最優(yōu)含水量最優(yōu)含水量Wopsatdd)( 位于飽和曲線之下位于飽和曲線之下 粘性土透水性小，擊實過粘性土透水性小，擊實過程中含水量幾乎不變，要程中含水量幾乎不變，要想擊實到飽和狀態(tài)是不可想擊實到飽和狀態(tài)是不可能的。能的。rswsdS/wG1G wG1G)(swssatd Sr=11.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 含水量含水量 Wopop： 顆粒表面水膜很薄，相對移動困難顆粒表面水膜很薄，

57、相對移動困難 含水量含水量=Wop： 水膜潤滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封閉水膜潤滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封閉 氣泡，易排出氣泡，易排出 含水量含水量Wop：水膜潤滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出水膜潤滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出; 水的相對含量增加水的相對含量增加n 壓實機理壓實機理 顆粒破碎（細(xì)粒土較少）顆粒破碎（細(xì)粒土較少） 粒間聯(lián)結(jié)力被破壞，顆粒粒間聯(lián)結(jié)力被破壞，顆粒 間孔隙被壓縮間孔隙被壓縮 土粒定向排列土粒定向排列0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%)w(%)2.0干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線飽和曲線 dm

58、axWop n 壓實與含水量壓實與含水量細(xì)粒土的壓實性細(xì)粒土的壓實性- -壓實機理壓實機理 仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 細(xì)粒土的壓實性細(xì)粒土的壓實性- -壓實功能壓實功能 F對于同一種土對于同一種土, ,最優(yōu)含水最優(yōu)含水量和最大干密度并不恒量和最大干密度并不恒定定, ,而隨壓密功能變化，而隨壓密功能變化，壓實功能愈大壓實功能愈大, ,最優(yōu)含水最優(yōu)含水量愈小，相應(yīng)的最大干量愈小，相應(yīng)的最大干密度愈高密度愈高F超過最優(yōu)含水量后，壓超過最優(yōu)含水量后，壓實功能的影響隨含水量實功能的影響隨含水量的增加逐漸減小。擊實的增加逐漸減小。擊實曲線均靠近于飽和曲線曲線均

59、靠近于飽和曲線0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%)w(%)1.3干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線飽和曲線N=36N=29N=25N=18仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 %)32(wwop 細(xì)粒土的壓實標(biāo)準(zhǔn)細(xì)粒土的壓實標(biāo)準(zhǔn) 填土施工時應(yīng)將土料含水量控制在填土施工時應(yīng)將土料含水量控制在Wop左右，以期用較小左右，以期用較小的能量獲得最好的密度：的能量獲得最好的密度： 在在Wop的干側(cè)：常具有的干側(cè)：常具有凝聚結(jié)構(gòu)凝聚結(jié)構(gòu)。土質(zhì)比較均勻，。土質(zhì)比較均勻，強度較高，較脆硬，不易壓密。但浸水時易產(chǎn)生附強度較高，較脆

60、硬，不易壓密。但浸水時易產(chǎn)生附加沉降。加沉降。 在在Wop的濕側(cè)：常具有的濕側(cè)：常具有分散結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu)。土體可塑性大，。土體可塑性大，適應(yīng)變形的能力強。但強度較低，具有不等向性。適應(yīng)變形的能力強。但強度較低，具有不等向性。在設(shè)計土料時應(yīng)根據(jù)填土的要求和當(dāng)?shù)赝亮系奶烊缓谠O(shè)計土料時應(yīng)根據(jù)填土的要求和當(dāng)?shù)赝亮系奶烊缓?，選定合適的含水量，一般要求為：量，選定合適的含水量，一般要求為：仁者樂山仁者樂山 智者樂水智者樂水1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 %100Dmaxdc室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗的填土的干密度、級土石壩級土石壩 Dc9598% III 級土石壩級土石壩 Dc9295% 細(xì)粒土的壓實標(biāo)