第2講土的物理狀態(tài)

1、 第2講 土的物理狀態(tài)土的三相簡圖 土的物理性質指標，可分為兩類： （1）通過試驗測定：密度、相對密度、含水量共三個； （2）根據(jù)試驗測定的指標換算得到：孔隙比、孔隙度等六個。一、土的三項基本物理指標1、土的密度、土的密度（1）定義：自然狀態(tài)下單位體積土的質量。）定義：自然狀態(tài)下單位體積土的質量。（2）表達式如下：）表達式如下： vswsVVmmVm又稱天然密度或者濕密度又稱天然密度或者濕密度(g/cm3)一、土的三項基本物理指標（3）測試方法：環(huán)刀法，用容積為100cm3或200cm3的環(huán)刀切土樣，用天平稱其質量而得。一、土的三項基本物理指標 天然重度天然重度 在天然狀態(tài)下，單位體積土所受的

2、重力，在天然狀態(tài)下，單位體積土所受的重力，簡稱重度。簡稱重度。g一、土的三項基本物理指標4s4wwsssVmGssG2 2、相對密度、相對密度GsGs（比密度）（比密度）（1 1）定義：土粒的質量與同體積純蒸餾水在）定義：土粒的質量與同體積純蒸餾水在44時的時的質量之比。質量之比。相對密度在數(shù)值上等于土粒的密度，即相對密度在數(shù)值上等于土粒的密度，即引伸引伸土粒重度土粒重度gGss一、土的三項基本物理指標（2 2）測試方法）測試方法 土粒比重常用比重瓶法比重瓶法測定，事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加水的質量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶內，再加純水至滿，稱瓶加土和水的質量。 m0 ms m1 m

3、2 空瓶空瓶 烘干土烘干土 瓶瓶+水水 瓶瓶+土土+水水 m1+ms瓶瓶+水（滿）水（滿）的質量的質量+干土干土的質量；的質量； m1+ms-m2比重瓶法比重瓶法與與ms克土體積相同的水克土體積相同的水的質量的質量一、土的三項基本物理指標%100swmm3 3、土的含水率、土的含水率w w（1 1）土中水的質量與土粒質量之比，以百分數(shù)表）土中水的質量與土粒質量之比，以百分數(shù)表示。示。 （2 2）測試方法：）測試方法：烘干法烘干法，先稱出天然土的質量，先稱出天然土的質量，然后放在烘箱中，在然后放在烘箱中，在100100105105下烘干至恒重下烘干至恒重，稱得干土質量，按上式可算得。，稱得干土質

4、量，按上式可算得。二、其他常用指標svVVe %100VVnv（一）表示土中孔隙含量的指標（一）表示土中孔隙含量的指標1 1、孔隙比、孔隙比e e：孔隙體積與固體顆粒實體體積之比孔隙體積與固體顆粒實體體積之比 2 2、孔隙度、孔隙度n n：孔隙體積與土的總體積之比，以百分數(shù)孔隙體積與土的總體積之比，以百分數(shù)表示表示 孔隙比或孔隙度都可用來表示孔隙比或孔隙度都可用來表示同一種土同一種土的松、密程度。的松、密程度。二、其他常用指標%100vwrVVS（二）表示土中含水程度的指標（二）表示土中含水程度的指標3 3、飽和度、飽和度SrSr：土中水的體積與孔隙體積之比土中水的體積與孔隙體積之比，以百分，

5、以百分數(shù)表示數(shù)表示二、其他常用指標VmsdgVgmdsd（三）表示土的密度和重度的幾個指標（三）表示土的密度和重度的幾個指標4 4、干密度：干密度：單位體積內土粒的質量單位體積內土粒的質量，表達式：，表達式：5 5、干重度：干重度：單位體積內土粒的重量單位體積內土粒的重量，表達式為：，表達式為：二、其他常用指標gsatsatVVmwvssat6 6、飽和密度：飽和密度：土中孔隙完全被水充滿時土的密度土中孔隙完全被水充滿時土的密度7 7、飽和重度：飽和重度：飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量。飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量。二、其他常用指標wsatwssVgVgm9 9、浮重度、浮重度 在水下的土體，受

6、到水的浮力作用，其重力會減在水下的土體，受到水的浮力作用，其重力會減輕。土的浮重度等于單位體積土體中的土粒重力減去輕。土的浮重度等于單位體積土體中的土粒重力減去與土粒同體積水的重力。與土粒同體積水的重力。密實度密實度如何衡量如何衡量? ?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 或或 孔隙含量的多少孔隙含量的多少優(yōu)點：優(yōu)點：簡單方簡單方便便缺點：缺點：不能反映級配的影不能反映級配的影響響 只能用于同一種土只能用于同一種土對對策策相對密實度相對密實度干容重干容重 d d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin = 0.35emin = 0.20三、土的物理狀態(tài)三、土的

7、物理狀態(tài)（一）粗粒土（無粘性土）的密實度（一）粗粒土（無粘性土）的密實度1、相對密實度、相對密實度 式中：式中：Dr相對密實度；相對密實度； emax無粘性土處在最松狀態(tài)時的孔隙比，用土無粘性土處在最松狀態(tài)時的孔隙比，用土的最小干密度換算得到；的最小干密度換算得到； emin無粘性土處在最密狀態(tài)時的孔隙比，用土的無粘性土處在最密狀態(tài)時的孔隙比，用土的最大干密度換算得到；最大干密度換算得到； e0無粘性土的天然孔隙比。無粘性土的天然孔隙比。minmax0maxeeeeDr二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無粘性土）的密實度（一）粗粒土（無粘性土）的密實度按式（按式（123）可得相對密

8、實度得使用表達式）可得相對密實度得使用表達式 式中：式中：dmax無粘性土的最大干密度；無粘性土的最大干密度； dmin無粘性土的最小干密度；無粘性土的最小干密度； d無粘性土的天然干密度或填筑干密度。無粘性土的天然干密度或填筑干密度。ddddddrDminmaxmaxmin注意：這一指標雖然理論上可以確定土的密實程度，但由于注意：這一指標雖然理論上可以確定土的密實程度，但由于最大和最小孔隙比難以準確測定，所以該指標對天然土尚難最大和最小孔隙比難以準確測定，所以該指標對天然土尚難以應用，多用于填方土的質量控制中。以應用，多用于填方土的質量控制中。二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無

9、粘性土）的密實度（一）粗粒土（無粘性土）的密實度在工程上，用相對密實度在工程上，用相對密實度DrDr劃分劃分砂類土砂類土的狀態(tài)見的狀態(tài)見表表1-51-5，如下：，如下： Dr=0 最松最松 Dr 0.2 極松極松 0. 2 Dr 0.33 稍松稍松 0.33Dr 0.67 中密中密 0.67 Dr 密實密實 Dr=1 最密最密二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無粘性土）的密實度（一）粗粒土（無粘性土）的密實度 碎石類土的密實程度的劃分還沒有一個較科學的標準，目前僅憑經驗在野外鑒別，規(guī)范規(guī)定的碎石類土密實程度劃分標準見表1-6二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（一）粗粒土（無粘性土）的

10、密實度（一）粗粒土（無粘性土）的密實度無粘性土的潮濕程度無粘性土的潮濕程度 除密實程度以外，潮濕程度對碎石類土和砂類土的工程性除密實程度以外，潮濕程度對碎石類土和砂類土的工程性質也有一定影響。質也有一定影響。碎石類土和砂類土的潮濕程度按飽和度的碎石類土和砂類土的潮濕程度按飽和度的大小來劃分。大小來劃分。 粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度，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抵抗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。能力。1 1、當土粒之間只有強結合水時，、當土粒之間只有強結合水時，土表現(xiàn)為固態(tài)或半固態(tài)。土表現(xiàn)為固態(tài)或半固態(tài)。二、土的物理狀態(tài)二、土的物理狀態(tài)（二）

11、細粒土（粘性土）的稠度（二）細粒土（粘性土）的稠度2 2、當土中有若結合水存在時，、當土中有若結合水存在時，土呈現(xiàn)可塑狀態(tài)。土呈現(xiàn)可塑狀態(tài)。3 3、當含水量繼續(xù)增加，除了結、當含水量繼續(xù)增加，除了結合水外還含有一定數(shù)量的自由合水外還含有一定數(shù)量的自由水時，土呈流動狀態(tài)。水時，土呈流動狀態(tài)。0固態(tài)或半固態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流動狀態(tài)流動狀態(tài)塑限塑限P液限液限L 黏性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱黏性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為土的稠度界限。為土的稠度界限。土從半固體狀態(tài)轉變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時的含水率為土從半固體狀態(tài)轉變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時的含水率為塑限。塑限。土從可塑狀態(tài)轉變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)時的含水率為土從可塑狀態(tài)轉變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)時的含水率為液限。液限。 塑性指數(shù)塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值( (省去省去%) )，即土處在可塑狀態(tài)的即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍含水量變化范圍說明：說明：土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，大體上相當于土粒土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，大體上相當于土粒所能吸附的弱結合水的含量。黏粒含量越多所能吸附的弱結合水的含量。黏粒含量越多, ,塑性指數(shù)就越高。塑性指數(shù)就越高。 PLpI0固態(tài)或半固態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流動