第二章土的物理性質(zhì)及工程分類

1、2022-6-161第二章第二章 土的物理性質(zhì)土的物理性質(zhì)及工程分類及工程分類2022-6-162由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程物理風(fēng)化物理風(fēng)化量量化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化巖體與空氣、水和各種水溶液相互作用使巖巖體與空氣、水和各種水溶液相互作用使巖石成分發(fā)生變化，形成粘粒和可溶鹽的過程石成分發(fā)生變化，形成粘粒和可溶鹽的過程量質(zhì)量質(zhì)搬運(yùn)沉積搬運(yùn)沉積巖石巖石大小、大小、形狀和形狀和成分都成分都不相同不相同的松散的松散顆粒集顆粒集合體合體土土2.1.1 土的生成生物風(fēng)化生物風(fēng)化由動(dòng)物、植物和

2、人類活動(dòng)對(duì)巖體的破壞由動(dòng)物、植物和人類活動(dòng)對(duì)巖體的破壞稱生物風(fēng)化。稱生物風(fēng)化。2022-6-1632.1.2土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的土的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)（土的結(jié)構(gòu)）（土的結(jié)構(gòu)）宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)（土的構(gòu)造）（土的構(gòu)造）指土粒的原位集合體特征，是由土粒單元的大小、礦物成分、形狀、相互排列及聯(lián)結(jié)關(guān)系，土中水性質(zhì)及孔隙特征等形成的綜合特征。是同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等都相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征，表征了土層的層理、裂隙及大孔隙等宏觀特征。2022-6-164土的種類1.單粒結(jié)構(gòu)：?jiǎn)瘟＝Y(jié)構(gòu)：粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落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)，形成的單

3、粒結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。根是土粒間存在點(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)據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài) 密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)2022-6-1652.蜂窩結(jié)構(gòu)：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)單位再繼續(xù)下沉，形成鏈環(huán)單位, ,很多鏈環(huán)聯(lián)結(jié)起來，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)很多鏈環(huán)聯(lián)結(jié)起來，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)構(gòu) 3.絮狀結(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)。細(xì)微粘粒大都呈針狀或片狀，質(zhì)量極輕，在水

4、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?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)聚成絮狀物下沉，形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu) 蜂窩結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)2022-6-166土的構(gòu)造土的構(gòu)造土的構(gòu)造是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系。主要特征是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系。主要特征是土的成層性和裂隙性是土的成層性和裂隙性, ,即層理構(gòu)造和裂隙構(gòu)造，二者即層理構(gòu)造和裂隙構(gòu)造，二者都造成了土的不均勻性都造成了土的不均勻性 1.層狀構(gòu)造：層狀構(gòu)造：土體由不同顏色或不同的粒徑的土組成土體由不同顏色或不同

5、的粒徑的土組成層理，一層一層互相平行。層理，一層一層互相平行。4.裂隙構(gòu)造：裂隙構(gòu)造：土體被許多不連續(xù)的小裂隙所土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割分割, ,在裂在裂隙中常充填有各種鹽類的沉淀物隙中常充填有各種鹽類的沉淀物 2.分散構(gòu)造：分散構(gòu)造：顆粒均勻、性質(zhì)相近。砂、卵石等顆粒均勻、性質(zhì)相近。砂、卵石等3.結(jié)核狀構(gòu)造：結(jié)核狀構(gòu)造：細(xì)料土中混有粗顆粒。細(xì)料土中混有粗顆粒。2022-6-1672.1.3土的工程性質(zhì) 壓縮性高 強(qiáng)度低 透水性大2022-6-1682.2土的三相組成氣氣水水土粒土粒質(zhì)量質(zhì)量m體積體積Vmssm土粒質(zhì)量土粒質(zhì)量mwwm土中水質(zhì)量土中水質(zhì)量VssV土粒體積土粒體積VwwV土

6、中水體積土中水體積VaaV土中氣體積土中氣體積mwsmmm（土的總質(zhì)量）（土的總質(zhì)量）VvawvVVV（土中孔隙體積）（土中孔隙體積）VawsVVVV（土的總體積）（土的總體積）2022-6-169 固體+氣體（液體=0）為干土，粘土呈堅(jiān)硬狀態(tài) 固體+液體+氣體為濕土，此時(shí)粘土多為可塑狀態(tài) 固體+液體（氣體=0）為飽和土。 此時(shí)松散的粉細(xì)砂或粉土遇強(qiáng)烈地震，可能產(chǎn)生液化；粘土地基受建筑荷載作用發(fā)生沉降，有時(shí)需幾十年才能穩(wěn)定。2022-6-1610土粒的礦物成分1. 原生礦物：原生礦物：物理風(fēng)化物理風(fēng)化2. 次生礦物：次生礦物：化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化3. 腐殖質(zhì)：腐殖質(zhì)：土的壓縮性增大，有機(jī)含量超過土

7、的壓縮性增大，有機(jī)含量超過3%-5%3%-5%的的 土不宜作為建筑材料。土不宜作為建筑材料。2022-6-16111.土粒礦物組成礦物成分取決于礦物成分取決于母巖的礦物成分母巖的礦物成分和和風(fēng)化作用風(fēng)化作用固體顆粒固體顆粒礦物質(zhì)礦物質(zhì)有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)原生礦物原生礦物次生礦物次生礦物粘土礦物粘土礦物可溶鹽可溶鹽無定形氧化物膠體無定形氧化物膠體2022-6-1612巖石巖石物理物理風(fēng)化風(fēng)化巖石破碎巖石破碎 化學(xué)成分不改變化學(xué)成分不改變?cè)V物原生礦物 原生礦物原生礦物是巖石經(jīng)物理風(fēng)化破碎但成分沒有發(fā)生變化的礦物是巖石經(jīng)物理風(fēng)化破碎但成分沒有發(fā)生變化的礦物碎屑，它們主要存在于卵、礫、砂、粉各粒組中。碎屑

8、，它們主要存在于卵、礫、砂、粉各粒組中。. .例：石英、云母、長(zhǎng)石等例：石英、云母、長(zhǎng)石等特征：礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定，由其組成的土具有無粘性、特征：礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定，由其組成的土具有無粘性、透水性較大、壓縮性較低的特點(diǎn)透水性較大、壓縮性較低的特點(diǎn)2022-6-1613化學(xué)化學(xué)風(fēng)化風(fēng)化成分改變成分改變?nèi)転V帶走、沉積殘留部分原生礦物原生礦物 可溶性可溶性次生礦物次生礦物不可溶性不可溶性次生礦物次生礦物次生礦物是原生礦物在一定氣候條件下經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用，使其進(jìn)一步分解而形成一些顆粒更細(xì)小的新礦物?？扇苄源紊V物又叫水溶鹽，常見的有石鹽、石膏等。不可溶性次生礦物又有次生二氧化硅、倍伴氧化物和粘土礦物

9、（高嶺石、蒙脫石、伊利石（水云母）。2022-6-1614v由微生物分解動(dòng)植物殘骸形成，分為未分解的動(dòng)植物殘?bào)w、有機(jī)殘余物（泥炭）和腐殖質(zhì)。v腐殖質(zhì)含量在1.5%2%以上稱為淤泥類土，壓縮性極高，強(qiáng)度很低。v有機(jī)質(zhì)含量5%的土稱為有機(jī)質(zhì)土。2022-6-1615土粒的粒徑級(jí)配1.土粒粒度與粒組v土粒的大小稱為粒度，通常以粒徑表示，以mm為單位。v介于一定粒度范圍內(nèi)的土粒，稱為粒組。以mm表示。v劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。v粒組界限值力求服從簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)規(guī)律。200、60、2、0.075、0.005(mm)粘粒粘粒粉粒粉粒砂粒砂粒礫粒礫粒碎石碎石塊石塊石0.0050.075260200巨粒巨

10、粒粗粒粗粒細(xì)粒細(xì)粒2022-6-1616粒組統(tǒng)稱粒組名稱粒徑d范圍（mm） 分析方法 主 要 特 征巨粒漂石（塊石）粒 d200 直接測(cè)定 透水性很大，壓縮性極小，顆粒間無粘結(jié)，無毛細(xì)水卵石（碎石）粒 60d200 粗粒礫粒粗礫 20d60 篩分法 透水性大，壓縮性小，無粘性；毛細(xì)水上升高度不超過粒徑大小細(xì)礫2d20砂粒粗砂0.5d2 中砂 0.25d0.5 細(xì)砂0.075d0.25 細(xì)粒粉粒 0.005d0.075 靜水沉降原理 透水性小，壓縮性中等，微粘性；毛細(xì)水上升高度較大較快，易凍脹粘粒 d0.005 透水性極弱，壓縮性變化大，具粘性和可塑性；毛細(xì)水上升高度大，但慢2022-6-161

11、72.粒度成分分析試驗(yàn)v土粒的大小及其組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（是指土樣各粒組的質(zhì)量占土?？傎|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）表示，稱為土的粒度成分或顆粒級(jí)配試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法篩分法篩分法適用于適用于0.075mmd60mm沉降分析法沉降分析法適用于適用于d0.075mm（虹吸比重瓶法、移液管法、密度計(jì)法）2022-6-16182.粒度成分分析試驗(yàn)篩分法v用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置（如20、2、0.5、0.25、0.1、0.075mm）。將事先稱過質(zhì)量的烘干土樣過篩，稱出留在各篩上的土質(zhì)量，即可求得各個(gè)粒組的相對(duì)含量。通過計(jì)算可得到小于某一篩孔直徑土粒的累積重量及累計(jì)百分含量。2

12、022-6-16192.粒度成分分析試驗(yàn)利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來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確定小于某粒徑的土粒含量密度計(jì)法密度計(jì)法2022-6-16203.粒度成分分布曲線縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比比, ,橫坐標(biāo)表示土粒的粒徑橫坐標(biāo)表示土粒的粒徑( (對(duì)數(shù)坐標(biāo)）對(duì)數(shù)坐標(biāo)）29. 10 . 614. 084. 084. 039. 0,14. 060102301060603010dddCcddCuddd2022-6-1621顆粒級(jí)配的描述 工程上常用工程上常用不均勻系不均勻系數(shù)數(shù)Cu描述顆粒級(jí)配的描述

13、顆粒級(jí)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(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑時(shí)所對(duì)應(yīng)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(jí)配不良的土；為級(jí)配不良的土； Cu10的土視為級(jí)配良好的土的土視為級(jí)配良好的土 曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc描述顆粒級(jí)描述顆粒級(jí)配曲線整體形態(tài)，表明配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況某粒組是否缺失情況 6010230dddCc對(duì)于礫類土或砂類土，同時(shí)滿對(duì)于礫類土或砂類土，同時(shí)滿足足Cu5和和Cc= =13時(shí)，定名為時(shí)，定名為良好級(jí)配砂或良好級(jí)配

14、礫良好級(jí)配砂或良好級(jí)配礫 2022-6-1622土中水和土中氣 土中水的含量明顯地影響土的性質(zhì)土中水的含量明顯地影響土的性質(zhì)( (尤其是粘性土尤其是粘性土) )。土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式吸附于固體顆粒的晶土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式吸附于固體顆粒的晶格內(nèi)部外，還存在結(jié)合水和自由水格內(nèi)部外，還存在結(jié)合水和自由水結(jié)合水結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水：緊靠于顆粒表面、所受電場(chǎng)的作用力很大、幾緊靠于顆粒表面、所受電場(chǎng)的作用力很大、幾乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體 弱結(jié)合水：弱結(jié)合水：緊靠強(qiáng)結(jié)合水的外圍形成的結(jié)合水膜，所受的緊靠強(qiáng)結(jié)合水的外圍形成的

15、結(jié)合水膜，所受的電場(chǎng)作用力隨著與顆粒距離增大而減弱電場(chǎng)作用力隨著與顆粒距離增大而減弱 自由水自由水存在于土粒電場(chǎng)影響范圍以外，性質(zhì)和普通水無異，能傳存在于土粒電場(chǎng)影響范圍以外，性質(zhì)和普通水無異，能傳遞水壓力，冰點(diǎn)為遞水壓力，冰點(diǎn)為0，有溶解能力，有溶解能力 以兩種形式存在：以兩種形式存在：毛細(xì)水、重力水毛細(xì)水、重力水2022-6-1623土中的水土中的水礦物成分水礦物成分水結(jié)合水結(jié)合水重力水重力水毛細(xì)水毛細(xì)水礦物顆粒的一部分礦物顆粒的一部分孔隙水孔隙水自由水自由水弱結(jié)合水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水2022-6-1624土中氣體土中氣體存在于土孔隙中未被水占據(jù)的部分，分為存在于土孔隙中未被水占據(jù)的

16、部分，分為與大氣連通的非封閉氣體與大氣連通的非封閉氣體和和與大氣不連通的封閉氣與大氣不連通的封閉氣體體1.非封閉氣體：非封閉氣體：受外荷作用時(shí)被擠出土體外，對(duì)土的受外荷作用時(shí)被擠出土體外，對(duì)土的性質(zhì)影響不大性質(zhì)影響不大 2.封閉氣體：封閉氣體：受外荷作用，不能逸出，被壓縮或溶解受外荷作用，不能逸出，被壓縮或溶解于水中，壓力減小時(shí)能有所復(fù)原，對(duì)土的性質(zhì)有較大于水中，壓力減小時(shí)能有所復(fù)原，對(duì)土的性質(zhì)有較大的影響，使土的滲透性減小，彈性增大和延長(zhǎng)土體受的影響，使土的滲透性減小，彈性增大和延長(zhǎng)土體受力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時(shí)力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時(shí) 2022-6-16252.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)v土的物理性質(zhì)

17、：三相的質(zhì)量與體積之間的相互比例關(guān)系及固、液二相相互作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)。v土的物理性質(zhì)指標(biāo)反映土的工程性質(zhì)的特征,具有重要的實(shí)用價(jià)值。v三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)：密度、土粒比重、含水率（實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)定）v反應(yīng)土的松密程度的指標(biāo)：孔隙比和孔隙率。v反應(yīng)土中含水程度的指標(biāo)：含水率、飽和度v特定條件下土的密度：干密度和飽和密度2022-6-1626氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V:單位體積土的質(zhì)量（單位體積土的質(zhì)量（g/cmg/cm3 3) ) awswsVVVmmVm測(cè)定方法：環(huán)刀法測(cè)定方法：環(huán)刀法一般情況下：粘性土一般情況下：粘性土1.81.82.2g/cm2.2g/cm

18、3 3砂土砂土1.61.62.2g/cm2.2g/cm3 3 腐殖土腐殖土1.51.51.7g/cm1.7g/cm3 31.土的密度和土的重度:單位體積土所受的重力（單位體積土所受的重力（g/cmg/cm3 3) ) 2022-6-1627環(huán)刀的容積V=100或200cm3；環(huán)刀的質(zhì)量m1；環(huán)刀和土的質(zhì)量m2；Vmm:12土的密度環(huán)刀法環(huán)刀法密度的測(cè)定粘性土粘性土粉土粉土2022-6-1628 現(xiàn)場(chǎng)挖試坑 挖出的試樣稱其質(zhì)量 用塑料薄膜袋鋪于坑內(nèi) 注水與坑口平齊 注水量即為體積灌水法灌水法密度的測(cè)定卵石、礫石卵石、礫石原狀砂原狀砂2022-6-16292.土粒比重Gs或ds氣氣水水土粒土粒ms

19、mwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V土中固體礦物的與同體積土中固體礦物的與同體積的的4時(shí)純水的質(zhì)量之比時(shí)純水的質(zhì)量之比 ( (無量綱）無量綱）ssssVmG土粒比重變化范圍不大：一般，土粒比重變化范圍不大：一般，砂類土砂類土:2.65:2.652.692.69；粉性土粉性土:2.70:2.702.712.71；粘性土粘性土:2.72:2.722.752.75測(cè)定方法：比重瓶法測(cè)定方法：比重瓶法s s土粒密度，單位體積土粒質(zhì)量土粒密度，單位體積土粒質(zhì)量w w 純水在純水在4 40 0C C時(shí)的密度，時(shí)的密度，1g/cm1g/cm3 32022-6-1630比重瓶法比重瓶法土粒的質(zhì)量dm比重瓶

20、、水總質(zhì)量bwm比重瓶、水、土總質(zhì)量bwsmwTbwsdbwdsddmmmmd dw wT TT T o oC C時(shí)純水或中性液體的比重時(shí)純水或中性液體的比重。土粒比重的測(cè)定15g100mL2022-6-1631氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V表示土中含水的數(shù)量，為表示土中含水的數(shù)量，為土體中水的質(zhì)量與固體礦土體中水的質(zhì)量與固體礦物質(zhì)量的比值。用百分?jǐn)?shù)物質(zhì)量的比值。用百分?jǐn)?shù)表示表示%100%100sssmmmmm測(cè)定方法：烘干法測(cè)定方法：烘干法土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天然土層含水量變化范圍較大，與

21、土的種類、埋藏條件及然土層含水量變化范圍較大，與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。 3.含水率常見值：砂土：常見值：砂土：0 0-40-40；粘性土：；粘性土：20%-60%20%-60%2022-6-1632稱量盒質(zhì)量m0；稱量盒加濕土質(zhì)量m1；稱量盒加干土質(zhì)量m2；%100mmmm :0221土的含水量含水率的測(cè)定2022-6-1633氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積VVv反應(yīng)土的松密程度的指標(biāo)：孔隙比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 svVVe 砂土：砂土：0.5-1.00.5-1.0；粘性土

22、：；粘性土：0.5-1.2.0.5-1.2.一般一般e0.6e1.0e1.0的土的土是疏松的高壓縮性土是疏松的高壓縮性土確定方法：根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)計(jì)算而得確定方法：根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)計(jì)算而得2022-6-1634氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積VVv反應(yīng)土的松密程度的指標(biāo)：孔隙率土中孔隙體積與占總體土中孔隙體積與占總體積的百分含量積的百分含量%100VVnv孔隙比與孔隙率之間的關(guān)系孔隙比與孔隙率之間的關(guān)系-nneeen11或一般為一般為30%-50%30%-50%確定方法：根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)計(jì)算而得確定方法：根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)計(jì)算而得2022-6-1635氣氣水水土粒土粒m

23、smwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積VVv反映土中含水程度的指標(biāo)：飽和度Sr水在孔隙中充滿的程度水在孔隙中充滿的程度%100vrVVS確定方法：根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)換算而得確定方法：根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)換算而得飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土Sr= =0, ,飽和土飽和土Sr= =100%。砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài)砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài): : Sr50%稍濕；稍濕； 50Sr80%很濕；很濕； Sr80%飽和飽和2022-6-1636單位土體體積干土的質(zhì)量單位土體體積干土的質(zhì)量固體顆粒質(zhì)量固體顆粒質(zhì)量/ /土的總體積土的總體積氣氣水水土粒土粒msm

24、wmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積VVv特定條件下土的干密度d（重度）Vmsd常見值：常見值：1.3-2.0g/cm1.3-2.0g/cm3 3工程應(yīng)用：用作填方工程（土壩、路基、人工壓工程應(yīng)用：用作填方工程（土壩、路基、人工壓實(shí)地基），土體壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)地基），土體壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。干密度越大，土體越密實(shí)干密度越大，土體越密實(shí)2022-6-1637孔隙中全部充滿水時(shí)，單孔隙中全部充滿水時(shí)，單位土體體積的質(zhì)量。位土體體積的質(zhì)量。氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積VVv特定條件下土的飽和密度sat(重度)VVmvssat孔隙中全部充滿水的總質(zhì)量孔隙中全部充滿水的總

25、質(zhì)量 土體總體積土體總體積常見值：常見值：1.8-2.3g/cm1.8-2.3g/cm3 32022-6-1638氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積VVv特定條件下土的浮重度r（有效重度）浮密度：浮密度：在地下水位以下，在地下水位以下，土單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與土單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差同體積水的質(zhì)量之差 wsatssVVm浮重度：浮重度：在地下水位以下，土體單位體積所受在地下水位以下，土體單位體積所受重力再扣除浮力。重力再扣除浮力。r = rsat - rw2022-6-1639土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有4個(gè)，土

26、的密度個(gè)，土的密度，飽和密度飽和密度sat，干密度，干密度d，浮密度，浮密度 (kg/m3), ,相應(yīng)的重相應(yīng)的重度也有度也有4個(gè)，土的重度個(gè)，土的重度 = =g g，飽和重度，飽和重度 sat= satg，干重，干重度度 d= dg g，浮重度，浮重度 = = g g (kN/m3)土單位體積的重力（即土的密度與重力加速度的土單位體積的重力（即土的密度與重力加速度的乘積）稱為土的重力密度，簡(jiǎn)稱重度乘積）稱為土的重力密度，簡(jiǎn)稱重度 。sat d sat d awswsVVVmmVmVmsdVVmvssatwsatssVVm2022-6-1640氣氣水水土粒土粒2.2.3指標(biāo)的換算dsw Vs1

27、1+1+e質(zhì)量質(zhì)量m體積體積VVv=edsw ds（1）w %100vrVVS11ssssVmdsvVVe%100VVnvVmsdVVmss%100%100sssmmmmmawswsVVVmmVmVVmvssat推導(dǎo)：推導(dǎo)：edVmws1)1 (11edVmwssd假設(shè)：假設(shè)：w1=w ,Vs=1,則eVVeV 1wswsssddVmwsswdmmwswsdmmm)1 ( edVmVVSsWVwVwr換算關(guān)換算關(guān)系式：系式：1)1 (1wsdwsddeeedVVmwswVssat1)(edwswsat1) 1(eeVVnV12022-6-16412.2.3指標(biāo)的換算【例】某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為

28、某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對(duì)密度若土粒的相對(duì)密度ds為為2.66，求該土樣的含水量求該土樣的含水量、密度密度、重度重度 、干重度干重度d 、孔隙、孔隙比比e、飽和重度、飽和重度sat和浮重度和浮重度 【解】解】%98.11167167187%100smm3/87. 1100187cmgVm3/7 .181087. 1mkNg3/7 .1610100167mkNgVmgsdd593. 0187. 1)1198. 01 (66. 21)1 (sde%7 .53593. 066. 21198. 0edSs

29、r3/4 .10104 .20mkNwsat2022-6-1642土的物理指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)物理狀態(tài)指標(biāo)土的松密和軟硬無粘性土粘性土密實(shí)度液限、塑限、縮限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、活動(dòng)度、靈敏度砂、卵石等單粒結(jié)構(gòu)2022-6-1643無粘性土的密實(shí)度 土的密實(shí)度土的密實(shí)度指單位體積土中固體顆粒的含量。指單位體積土中固體顆粒的含量。無粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系。無粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系。呈密實(shí)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)度較大，呈密實(shí)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)度較大，是良好的天然地基；是良好的天然地基；呈稍密、松散狀態(tài)時(shí)則是軟弱地基，呈稍密、松散狀態(tài)時(shí)則是軟弱地基，尤其是飽和尤其是飽和的粉、細(xì)砂，穩(wěn)定性很差

30、，易液化。的粉、細(xì)砂，穩(wěn)定性很差，易液化。2022-6-1644（1）用孔隙比e為標(biāo)準(zhǔn)v優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便v缺點(diǎn)：要求采取原狀砂樣測(cè)定天然孔隙比，無法反映土的粒徑級(jí)配的因素。密實(shí)度密實(shí)度礫石、粗砂、中砂礫石、粗砂、中砂 細(xì)砂、粉砂細(xì)砂、粉砂 密實(shí)密實(shí)中密中密稍密稍密松散松散e0.600.60e0.750.75e0.850.85e0.95e0.85e0.95e0.700.70e0.852022-6-1645（2）以相對(duì)密度Dr為標(biāo)準(zhǔn)minmaxmaxeeeeDr相對(duì)密實(shí)度相對(duì)密實(shí)度Dr當(dāng)當(dāng)Dr=0=0時(shí)，時(shí)，e= = e emaxmax ，表示土處于最疏松狀態(tài)表示土處于最疏松狀態(tài); ;當(dāng)當(dāng)Dr= =

31、1時(shí)，時(shí)，e= = e eminmin ，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài)，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài)Dr1/3疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)1/3Dr2/3中密狀態(tài)中密狀態(tài)2/3Dr1密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：計(jì)入土的級(jí)配因素，理論上計(jì)入土的級(jí)配因素，理論上比較完善。比較完善。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：天然孔隙比難以獲取，且天然孔隙比難以獲取，且e emaxmax, ,e eminmin的測(cè)定受人為影響較大。的測(cè)定受人為影響較大。以天然孔隙比e與同一種砂的最松狀態(tài)也隙比emax和最密實(shí)狀態(tài)孔隙比emin進(jìn)行對(duì)比看e靠誰比較近2022-6-1646（3）以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N為標(biāo)準(zhǔn)用卷揚(yáng)機(jī)將質(zhì)量為63.5kg的鋼錘，提升76cm高度，讓鋼

32、錘自由下落擊在錘墊上，使貫入器貫入土中30cm所需錘擊數(shù)，記為N。(p255圖6.9)反映土的貫入阻力的大小，即密實(shí)度的大小。密實(shí)度密實(shí)度按按N評(píng)定砂土密實(shí)度評(píng)定砂土密實(shí)度 松散松散稍密稍密中密中密密實(shí)密實(shí)N1010N1515N30N302022-6-1647粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)v粘性土最主要的物理特征并非e、Dr，而是土的軟硬程度或土對(duì)外力引起變形或破壞的抵抗能力，即稠度。v粘性土的稠度，反映土粒間的連結(jié)強(qiáng)度隨著含水率高低而變化的性質(zhì)。固態(tài)半固態(tài)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)0 縮縮限限塑塑限限液液限限土中半固態(tài)不斷蒸發(fā)水分，土中半固態(tài)不斷蒸發(fā)水分，則體積繼續(xù)逐漸縮小，直到則

33、體積繼續(xù)逐漸縮小，直到體積不再收縮時(shí)，對(duì)應(yīng)土的體積不再收縮時(shí)，對(duì)應(yīng)土的界限含水量。用表示界限含水量。用表示S土由可塑狀態(tài)土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)為半固態(tài)的轉(zhuǎn)為半固態(tài)的界限含水量界限含水量用表示用表示P土由可塑狀態(tài)土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)為流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量的界限含水量用表示用表示L注：界限含水注：界限含水量都以百分?jǐn)?shù)量都以百分?jǐn)?shù)表示（省去表示（省去符號(hào)）符號(hào)）2022-6-1648液塑限聯(lián)合測(cè)定儀液塑限聯(lián)合測(cè)定儀下沉深度為下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限所對(duì)應(yīng)的含水量為液限; ;下沉深度為下沉深度為2mm處所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限處所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限 2022-6-1649塑性指數(shù)塑性指數(shù)塑性指

34、數(shù)IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值(省去省去%)，即土即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍PLpI說明：說明：塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力力, ,即與土中粘粒含量有關(guān)。粘粒含量越多即與土中粘粒含量有關(guān)。粘粒含量越多, ,塑性指數(shù)塑性指數(shù)就越高就越高 在一定程度上，塑性指數(shù)綜合反映了粘性土及其三相組成在一定程度上，塑性指數(shù)綜合反映了粘性土及其三相組成的基本特性。在工程上常按塑性指數(shù)對(duì)粘性土進(jìn)行分類的基本特性。在工程上常按塑性指數(shù)對(duì)粘性土進(jìn)行分類 粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土 10I1017172022-6-1650液性指數(shù)

35、液性指數(shù)液性指數(shù)IL是粘性是粘性土的天然含水量和塑限的差值土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比與塑性指數(shù)之比 PPpLPLII說明：說明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān)液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān)系。當(dāng)系。當(dāng)IL0時(shí)時(shí), ,P, ,土處于堅(jiān)硬狀態(tài)土處于堅(jiān)硬狀態(tài); ;當(dāng)當(dāng)IL1時(shí)時(shí), ,L, ,土處土處于流動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)于流動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)I IL L 在在0 01 1之間時(shí)，之間時(shí)， P 1.0I IL L0.750.75，得土處于軟塑狀態(tài)。，得土處于軟塑狀態(tài)。2022-6-1652粘性土的活動(dòng)度活動(dòng)度活動(dòng)度A是指是指塑性指數(shù)與膠粒（粒徑塑性指數(shù)與膠粒（粒徑0.

36、002mm0.002mm的的顆粒）含量百分?jǐn)?shù)之比值顆粒）含量百分?jǐn)?shù)之比值 ，反映了所含礦物的活動(dòng)性反映了所含礦物的活動(dòng)性mIAP說明：說明：活動(dòng)度可以把塑性指數(shù)很接近，但性質(zhì)差異比較大的土活動(dòng)度可以把塑性指數(shù)很接近，但性質(zhì)差異比較大的土區(qū)分開來區(qū)分開來。如把塑性指數(shù)相近的高嶺土（以高嶺石類礦物為主。如把塑性指數(shù)相近的高嶺土（以高嶺石類礦物為主的土，的土，A=0.29A=0.29 ）和皂土（以蒙脫石類礦物為主的土，）和皂土（以蒙脫石類礦物為主的土，A=1.11A=1.11）區(qū)分開來。區(qū)分開來。粒徑粒徑0.002mm0.002mm的顆粒含量百分?jǐn)?shù)的顆粒含量百分?jǐn)?shù)不活動(dòng)粘性土不活動(dòng)粘性土A A0.0750.075正常粘性土正常粘性土 0.0750.075A