土力學(xué)課件：第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類

1、1第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類主要內(nèi)容2.1 概述2.2 土的成因與組成2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.4 無粘性土的物理性質(zhì)2.5 粘性土的物理性質(zhì)2.6 土的結(jié)構(gòu)性2.7 土的壓實(shí)性2.8 土的工程分類2.1 概述第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類2什么是土？ 土是巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物，是巖石經(jīng)過外力地質(zhì)作用而 形成的碎散顆粒的集合體土的三相組成水氣固相液相氣相顆粒土的性質(zhì)與土的成因土的性質(zhì)土的成因2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類3土的成因地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用巖漿活動：巖漿從地球深處噴出地表，冷凝而成巖漿巖地殼運(yùn)動升降運(yùn)動：地殼的上拱 或下拗形成各種類型的地質(zhì)構(gòu)造和地表的基本形態(tài)

2、 （生成土和沉積巖）水平運(yùn)動：使巖層產(chǎn)生形態(tài)各異的褶皺和斷裂外力地質(zhì)作用：包括氣溫變化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、 冰川、風(fēng)、生物等的作用；可概括為 風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積等作用 （生成巖漿巖和變質(zhì)巖）對土的生成貢獻(xiàn)最大的地質(zhì)作用是風(fēng)化作用。地質(zhì)作用2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類4 風(fēng)化作用物理風(fēng)化：雨雪、冰川、風(fēng)、熱脹冷縮、凍融交替等對巖石的剝蝕破壞作用（不改變顆粒礦物成份，只改變其 大小和形狀。量變）化學(xué)風(fēng)化：水解、離子交換、氧化還原等作用（細(xì)化顆粒, 并改變其礦物成分。質(zhì)變）生物風(fēng)化：微生物、植被等對巖石的破壞作用等。風(fēng)化作用分類2.2 土的成因與組成第二章 土

3、的物理性質(zhì)與工程分類5 土的成因類型及其基本特征殘積土：未經(jīng)自然力（水力、風(fēng)力等）搬運(yùn)，留存于原地的散碎體、 碎屑物，分布于山坡、山頂，近基巖。沉積土：因各種自然力的作用和搬運(yùn)而在他處沉積的土。坡積土：由雨雪水流作用在平緩山坡沉積 洪積土：由山洪作用形成 沖積土：由河流作用搬運(yùn)沉積形成湖積土：在湖泊中沉積的土海積土：沖積土被水力搬運(yùn)至海洋而形成三角洲沉積土：由江河水流搬運(yùn)入海口沉 積形成 風(fēng)成沉積土：風(fēng)力作用形成 水成沉積土：水力作用形成冰川沉積土：冰川活動形成如：黃土2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類6土的組成土的組成固體顆粒顆粒級配礦物成分土中水結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由

4、水重力水毛細(xì)水土中氣2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類7 固體顆粒顆粒級配概念土中所含各種粒組的重量所占土粒(干土)總重的百分?jǐn)?shù)。它反映了土中各粒組的比例關(guān)系。由土的顆粒分析試驗(yàn)確定粒組粒徑界于一定范圍內(nèi)的土粒的集合 共分6組(表2-1):漂石(或塊石)顆粒（200mm）；卵石(或碎石)顆粒； 圓礫(或角礫)顆粒；砂粒；粉粒；粘粒（0.005mm）區(qū)分土顆粒的大小和特征比重計(jì)法：適用于粒徑0.075mm:將風(fēng)干、分散的土通過 一套孔徑不同的標(biāo)準(zhǔn)篩 (孔徑為0.075、0.1、 0.25、20mm), 然后稱出留在各篩子上的土 重，然后算出占總重的百分?jǐn)?shù)。顆粒級配2.2 土的成

5、因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類8表2-1 土粒粒組的劃分粒組名稱粒徑范圍(mm)一般特征漂石或塊石顆粒200透水性大，無粘性，無毛細(xì)水卵石或碎石顆粒20060圓礫或角礫顆粒粗6020透水性大，無粘性，毛細(xì)水上升高度不超過粒徑大小中205細(xì)52砂粒粗20.5易透水，當(dāng)混入云母等雜質(zhì)時(shí)透水性減小，而壓縮性增加，無粘性，遇水不膨脹，干燥時(shí)松散，毛細(xì)水上升高度不大，隨粒徑變小而增大中0.50.25細(xì)0.250.1極細(xì)0.10.075粉粒粗0.0750.01透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小，干時(shí)稍有收縮，毛細(xì)水上升高度較大，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象細(xì)0.010.005粘粒0.005透水性很小，濕時(shí)有粘

6、性、可塑性，遇水膨脹大，干時(shí)收縮顯著，毛細(xì)水上升高度大，但速度較慢2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類9 固體顆粒顆粒級配曲線一般情況： Cu 10的土，屬級配良好；對礫類土或砂類土: Cu 5且Cc=13，定名為良好級配礫或良好級配砂。 概念以土中所含小于某粒徑的土重含量（）為縱坐標(biāo)，以土粒粒徑（對數(shù)）為橫坐標(biāo)繪制的曲線。（如圖2-1）。意義反映土粒組合情況。該曲線越平緩，表示該土所含土粒粒徑相差越懸殊，土粒越不均勻，級配越好。則土的密實(shí)度越大，壓縮性越小，土越好。成果有效粒徑d10；限定粒徑d60；不均勻系數(shù)Cu= d60 / d10 ； 曲率系數(shù)Cc=d302/（d60

7、d10）2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類10圖2-1 顆粒級配曲線2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類11 固體顆粒土粒的礦物成分 礦物概念地殼中天然生成的自然元素或化合物，也是構(gòu)成巖石 的基本元素或化合物。有機(jī)質(zhì)：未分解的動植物殘?bào)w；半分解的泥碳；全分解的腐 殖質(zhì)。 礦物質(zhì)原生礦物：石英、云母、長石等次生礦物：粘土礦物 (蒙脫石, 伊利石, 高嶺石等）；可溶鹽（NaCl、CaCO3等）；無定形氧化物膠體 了解土粒的礦物成分，對認(rèn)識土性十分重要。 礦物成分組成土中固體顆粒的礦物類型、結(jié)構(gòu)等。 固體顆粒2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類12

8、固體顆粒常見粘土礦物圖2-3 粘土礦物晶片示意圖圖2-4 粘土礦物構(gòu)造單位示意圖(a) 蒙脫石 (b) 伊利石 (c) 高嶺石 構(gòu)成粘土礦物的兩種晶片：硅氧晶片、鋁氫氧晶片（如圖2-3） 兩種基本晶片的不同組合就構(gòu)成了不同的粘土礦物，主要有： 蒙脫石、伊利石、高嶺石和綠泥石。（圖2-4）2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類13 固體顆粒粘土的帶電性圖2-5 粘土膏的電滲、電泳試驗(yàn) 粘土顆粒的帶電現(xiàn)象由莫斯科 大學(xué)列依斯于1809 年發(fā)現(xiàn) 粘土顆粒（帶負(fù)電荷）在電場作 用下向陽極移動（水變混） 電泳 水分子在電場作用下向負(fù)極移 動（水面升高） 電滲 電動現(xiàn)象電泳：土粒電滲：水2.

9、2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類14 土中的水結(jié)合水土中水液態(tài)水固態(tài)水：礦物晶體內(nèi)的結(jié)合水（結(jié)晶水），礦物的一部分，呈固態(tài)。自由水強(qiáng)結(jié)合水：緊靠土顆粒表面弱結(jié)合水：緊靠強(qiáng)結(jié)合水外圍重力水：能形成水壓力并能在土中流動的水，位 于地下水位以下毛細(xì)水：受到水與空氣交界面處表面張力作用的自 由水，存在于地下水位以上的透水層中。氣態(tài)水：土中氣的一部分由于電分子引力作用而緊密吸附于土粒表面的水2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類15 土中的水強(qiáng)結(jié)合水 排列致密、定向性強(qiáng) 密度1g/cm3 冰點(diǎn)處于零下幾十度 具有固體的的特性 溫度高于100C時(shí)可蒸發(fā)弱結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之

10、外，電場引 力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動 不因重力而移動，有粘滯性2.2 土的成因與組成第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類16 土中的氣自由氣體與大氣連通、不影響土質(zhì)，常存在于粗 粒土中。封閉氣體與大氣隔絕，增加土的彈性，減少土的 透水性?？扇?xì)怏w由微生物的分解作用而形成，常存在于 淤泥和泥炭等有機(jī)土中。2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類17土的物理性質(zhì)指標(biāo)概念表示土中三相比例關(guān)系的一些物理量。必須通過實(shí)驗(yàn)測定的指標(biāo)共3個(gè)：土粒比重（土粒相對密度）、含水量、密度可根據(jù)已測指標(biāo)推算的指標(biāo)如:孔隙比、孔隙率、飽和度等 物理性質(zhì) 指標(biāo)分類相關(guān)概念 為了便于計(jì)算，用圖2-5所示的

11、土的三相組成示意圖來表示各部分之間的數(shù)量關(guān)系。mw：土中水質(zhì)量m：土的總質(zhì)量， m=ms +mwVw：土中水體積mma=0mwms質(zhì)量體積氣水土粒VaVwVsVvV圖2-10 土的三相組成示意圖ms：土粒質(zhì)量ma：土中氣質(zhì)量Vs：土粒體積Va：土中氣體積V：土的總體積 V= Vv+ VsVv：土中孔隙體積 Vv= Va+ Vw2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類19土粒比重(土粒相對密度)ds 說明：土粒比重取決于礦物成分。 一般土：2.62.8；有機(jī)質(zhì)土：2.42.5；泥炭土：1.51.8。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用“比重瓶法”測定。 概念土粒質(zhì)量與同體積的4時(shí)純水的質(zhì)量之比。其中： 土

12、粒密度，g/cm3； 4時(shí)純水的密度，1 g/cm3或1 t/m3； 天然水密度，1g/cm3土的名稱砂土粉土粘性土粘質(zhì)粉土粘土土粒比重2.652.692.702.712.722.732.742.76三相指標(biāo)之一2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類20三相指標(biāo)之二土的含水量w說明：一般，土的含水量越大，其強(qiáng)度越低。粗砂的含水量接近于零，淤泥可達(dá)60。一般用“烘干法”測定。 概念土中所含水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類21三相指標(biāo)之三土的（天然）密度說明：粘性土： ；砂土： ；腐質(zhì)土： 。一般用“環(huán)刀法”測定。 概念天然

13、狀態(tài)下土單位體積的質(zhì)量，g/cm3或t/m32.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類22土的其他密度干密度： ，土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量。 （工程上用作評定土體密實(shí)度，控制填土工程的施工質(zhì)量） 飽和密度： ，土孔隙中充滿水時(shí)土體單位體積質(zhì)量。 有效密度： ，單位土體中土粒有效質(zhì)量。 （在地下水位以下，扣除浮力后單位土體積中土粒的質(zhì)量）。2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類23土的重度土粒重度： 濕重度（又稱天然重度）： 干重度：飽和重度：有效重度： 。 其中， 水（天然）重度（10 kN/m3）； g=9.807 m/s2, 重力加速度。 一般， ；2.3

14、 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類24土的孔隙比e和孔隙率n 孔隙比概念土中孔隙體積與土粒體積之比（無量綱）說明：用于評價(jià)土的密實(shí)度和壓縮性： e 1.0 土疏松、高壓縮性。 孔隙率概念土中孔隙所占體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示。2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類25土的飽和度Sr說明：干土 Sr = 0； 飽和土 Sr = 100%。 概念土中被水占據(jù)的孔隙體積與總孔隙體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示2.3 土的物理性質(zhì)指標(biāo)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類各指標(biāo)間的換算關(guān)系圖2-11 土的三相物理指標(biāo)換算圖 上述指標(biāo)中土粒比重ds、含水量w、土密度可通過試驗(yàn)測定，其他指

15、標(biāo)可由它們導(dǎo)出。常用土的三相物理指標(biāo)換算圖進(jìn)行推導(dǎo)和換算。氣水土粒Vs=1VwV=1+eVaVv=ems=dswm=(1+w) dswmw=wdsw三相物理指標(biāo)共15個(gè)（ , w, e, n, Sr , 5種密度，5種重度）。見表2-32.4 無粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類27無粘性土與密實(shí)度無粘性土主要指砂土和碎石土，其工程性質(zhì)與其密實(shí)度密切相關(guān)。密實(shí)度越大，土的強(qiáng)度越大。密實(shí)度是反映無粘性土工程性質(zhì)的主要指標(biāo)。碎石土砂土2.4 無粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類28無粘性土密實(shí)度的評判方法根據(jù)相對密實(shí)度判別根據(jù)天然孔隙比判別根據(jù)原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別根據(jù)野外方

16、法鑒別2.4 無粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類29評判方法1：根據(jù)相對密實(shí)度 Dr判別 e無粘性土的天然孔隙比； emax無粘性土的最大孔隙比（松砂器法）； emin無粘性土的最小孔隙比（振擊法） 方法1說明：該法適用于透水性好的無粘性土，如純砂、純礫。評判方法2：根據(jù)天然孔隙比判別 方法2說明： e 越小，土越密實(shí)。一般，e 0.85時(shí)屬松散。 該法適用于砂土，但不能考慮礦物成分、級配等的影響。根據(jù)方法1和方法2確定砂類土的密實(shí)度見表2-4 2.4 無粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類30表2-4 砂類土的密實(shí)度劃分標(biāo)準(zhǔn)按相對密實(shí)度Dr密實(shí)度密實(shí)的中等密實(shí)的松散的

17、指標(biāo)1Dr0.670.67Dr0.330.33Dr0按孔隙比e中密稍密礫砂、粗砂、中砂e 0.600.60e0.750.75e 0.85細(xì)砂、粉砂e 0.700.70e0.850.85e 0.952.4 無粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類31評判方法3：根據(jù)原位標(biāo)準(zhǔn)貫入等試驗(yàn)判別 方法3說明：可劃分為四個(gè)等級，見表2-5表2-5 按標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N判別砂土密實(shí)度按標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N密實(shí)度N10松散10N15稍密15N30中密N 30 密實(shí)2.4 無粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類32表2-6 碎石類土密實(shí)度野外鑒別方法（肉眼觀察、挖、鉆等）密實(shí)度骨架顆粒含量和排列可挖

18、性可鉆性密實(shí)骨架顆粒含量大于總重的70%，呈交錯(cuò)排列，連續(xù)接觸鍬、鎬挖掘困難，用撬棍方能松動；井壁一般較穩(wěn)定鉆進(jìn)極困難；沖擊鉆探時(shí)，鉆桿、吊錘跳動劇烈；孔壁較穩(wěn)定中密骨架顆粒含量等于總重的60%70%，呈交錯(cuò)排列，大部分接觸鍬、鎬可挖掘；井壁有掉塊現(xiàn)象；從井壁取出大顆粒處，能保持顆粒凹面形狀鉆進(jìn)較困難；沖擊鉆探時(shí)，鉆桿、吊錘跳動不劇烈；孔壁有坍塌現(xiàn)象稍密骨架顆粒含量小于總重的60%，排列混亂，大部分不接觸鍬可挖掘；井壁易坍塌；從井壁取出大顆粒后，充填物砂土立即坍落鉆進(jìn)較容易；沖擊鉆探時(shí)，鉆桿稍有跳動；孔壁易坍塌評判方法4：根據(jù)野外方法鑒別2.5 粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類3

19、3界限含水量液限(wL)塑限(wP)縮限(wS)指數(shù)塑性指數(shù)(IP)液性指數(shù)(IL)膠體活動性指標(biāo)活動性指數(shù)(A)2.5 粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類34 概念粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變過渡到另一種狀態(tài)的分界含水量。界限含水量 阿太堡界限 液限(wL)：土由可塑狀態(tài)變到流動狀態(tài)的界限含水量；土處于可塑狀態(tài)的最大含水量，稍大即流態(tài)；塑限(wP)：土由半固態(tài)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量；土處于可塑狀態(tài)的最小含水量，稍小即半固態(tài)；縮限(wS)：土由固態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)的界限含水量；土處于半固態(tài)的最小含水量，稍小即為固態(tài)。 界限含水量意義區(qū)分和標(biāo)志土的狀態(tài)。2.5 粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性

20、質(zhì)與工程分類35界限含水量 固態(tài)半固態(tài) 可塑狀態(tài) 流動狀態(tài) 縮限ws 塑限wp 液限 wL0含水量粘性土的物理狀態(tài)和含水量關(guān)系2.5 粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類36 wL：錐式液限儀（中國） （圖2-13） 碟式液限儀（美、日）（圖2-14）傳統(tǒng)法現(xiàn)行法：光電式液、塑聯(lián)合測定儀測定方法wP：搓條法（手工）：粘土在毛玻璃上搓至 3mm出現(xiàn)裂紋時(shí)的含水量 圖2-13 錐式液限儀 圖2-14 碟式液限儀界限含水量2.5 粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類37塑性指數(shù) 塑性指數(shù)IP概念表示土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍 塑性指數(shù)越大，土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍也越大。

21、土顆粒越細(xì)，粘粒含量越高，土能吸附的結(jié)合水量越多，則IP 越大。粘土礦物蒙脫石含量越高， IP 越大。塑性指數(shù)IP 在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種主要因素，故常用于對粘性土進(jìn)行分類。IP = wL - wP（省去%） 2.5 粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類38液性指數(shù) 液性指數(shù)IL概念表示粘性土軟硬程度的一個(gè)指標(biāo) 可根據(jù) IL的大小評判土的軟硬程度，分為如下5種（表2-7）狀態(tài)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)IL 00IL0.250.25IL0.750.75 1.0表2-7 粘性土軟硬狀態(tài)的劃分 評判土的軟硬程度2.5 粘性土的物理性質(zhì)第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類39

22、 活動性指數(shù)A概念衡量礦物膠體活動性的指標(biāo) 其中，m為粘粒（0.002mm的顆粒）含量百分比。 根據(jù)活動性指數(shù)A大小可將粘性土劃分為三類 A0.75 不活動性粘性土 0.75A1.25 活動性粘性土活動性指數(shù)2.6 土的結(jié)構(gòu)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類40 結(jié)構(gòu)性概念土的性質(zhì)受結(jié)構(gòu)擾動影響而改變的特性說明：天然土的結(jié)構(gòu)性是普遍存在的，它是土形成條件的反映，與成因類型密切相關(guān)。研究表明，同一種土，原狀土與重塑土的性質(zhì)有很大差別。土的組成和物理性狀不是決定土性質(zhì)的全部因素，土的結(jié)構(gòu)性對土的性質(zhì)也有很大的影響。因此，在研究土力學(xué)問題時(shí)，必須考慮土的結(jié)構(gòu)性 土的結(jié)構(gòu)指由土粒單元的大小、形狀、 相互

23、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)分類單粒結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)分類絮狀結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)2.6 土的結(jié)構(gòu)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類41 單粒結(jié)構(gòu)粒徑較大的土粒沉積時(shí)所形成。 無粘性土所具有的結(jié)構(gòu)。圖2-16 土的單粒結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)2.6 土的結(jié)構(gòu)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類42土的結(jié)構(gòu) 圖2-17 土的蜂窩結(jié)構(gòu)圖 蜂窩結(jié)構(gòu)粒徑在0.0750.005mm內(nèi)的土粒沉積時(shí)形成的蜂 窩狀結(jié)構(gòu)（如圖2-17）。土粒間吸引力大于重力， 土粒停留在最初的接觸點(diǎn)不再下沉而形成此結(jié)構(gòu)。2.6 土的結(jié)構(gòu)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類43土的結(jié)構(gòu) 絮狀結(jié)構(gòu)粒徑小于0.005mm的粘粒沉積時(shí)所形成的結(jié)構(gòu)

24、。 粘粒凝聚成絮狀的集合體再下沉 。（圖2-18） 2-18 土的絮狀結(jié)構(gòu)2.6 土的結(jié)構(gòu)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類44靈敏度靈敏度概念衡量土的結(jié)構(gòu)破壞對強(qiáng)度影響的一個(gè)指標(biāo)St = qu / qu 其中: qu是原狀土試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（kPa），由無側(cè)限抗壓 強(qiáng)度試驗(yàn)測定； qu是重塑土試樣（與原狀土試樣尺寸、密度、含水量均相同）的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（kPa）。說明：St 越高，表示土的結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動后土的強(qiáng)度降低越多，施工時(shí)越應(yīng)減少對其擾動。 飽和粘性土低靈敏：1 St 2 中靈敏：2 4根據(jù)靈敏度分類2.6 土的結(jié)構(gòu)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類45觸變性觸變性概念粘性土結(jié)構(gòu)受

25、到擾動后強(qiáng)度明顯降低，而當(dāng)靜置后，強(qiáng)度又隨時(shí)間恢復(fù)的現(xiàn)象。例子：打樁使樁側(cè)土受到強(qiáng)烈擾動而強(qiáng)度降低，但樁打好后，由于土的觸變性，土的強(qiáng)度會逐步恢復(fù)，樁承載力逐漸提高。故打樁應(yīng)一鼓作氣，否則停的時(shí)間越長，再打入就越難。 觸變性產(chǎn)生原因由于土粒、離子、水分子體系隨時(shí)間又逐漸趨于新的平衡狀態(tài)的緣故。2.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類46壓實(shí)性概念土體在外部壓實(shí)能量作用下，土顆?？朔ｉg阻力，產(chǎn)生相對位移，使土中的孔隙減少，密度增加，強(qiáng)度提高的特性。壓實(shí)性意義在建造路堤、土壩等時(shí)，常需要填土。為增強(qiáng)土的密實(shí)度，降低其透水性和壓縮性，常采用分層壓實(shí)的辦法來加以處理。（如右下圖）實(shí)踐表明：細(xì)

26、粒土和粗粒土的壓實(shí)性不同。壓實(shí)細(xì)粒土宜用夯擊或碾壓機(jī)具；壓實(shí)粗粒土宜用振動機(jī)具。堤壩碾壓施工2.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類47細(xì)粒土的壓實(shí)性相關(guān)概念最優(yōu)含水量（wop）：土過濕過干都難以充分壓實(shí)。過濕，則土中自由水過多，夯實(shí)或碾壓時(shí)水難以從孔隙中排出，阻止顆粒的靠攏，從而會出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象（俗稱橡皮土）。過干，則土中主要是強(qiáng)結(jié)合水，顆粒間引力大，阻止顆粒的移動。只有當(dāng)含水量適當(dāng)時(shí)，壓實(shí)效果才會好。一定的壓實(shí)能量下使土最容易壓實(shí)且能達(dá)到最大密實(shí)度時(shí)的含水量稱為最優(yōu)含水量。測試方法：常用室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)確定最優(yōu)含水量。最大干密度（dmax）：與wop 相應(yīng)的干密度。dmax 越大，e 越

27、小。2.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類48細(xì)粒土的壓實(shí)性擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)試驗(yàn)：對同一種土配制若干份不同含水量的試樣，用同樣的壓實(shí)能量分別對每一份試樣進(jìn)行擊實(shí)，測定各試樣相應(yīng)的含水量w和干密度d，然后繪制含水量與干密度關(guān)系曲線，即得壓實(shí)曲線，曲線峰值點(diǎn)對應(yīng)的即為最優(yōu)含水量wop和最大干密度dmax 。 壓實(shí)曲線2.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類49細(xì)粒土的壓實(shí)性壓實(shí)曲線特性含水量較低時(shí)，干密度隨w增大而增大，壓實(shí)效果提高；當(dāng)w wop時(shí)，干密度隨w增大而減少，壓實(shí)效果下降。壓實(shí)效果隨含水量變化而變化。wop wP+2；土中的粘土礦物愈多， wop 越大。wop及dmax均

28、與壓實(shí)能量有關(guān)。當(dāng)壓實(shí)能量較小（如人力夯），要求土粒間有較多水分使其潤滑，因此wop 較大，而dmax 較小；反之，則wop 小， dmax 大。故當(dāng)填土壓實(shí)程度不足時(shí)，可改用壓實(shí)能 量大的機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)。顆粒級配越好，壓實(shí)效果越好。土壓實(shí)到dmax時(shí)，其飽和度一般為802.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類50細(xì)粒土的壓實(shí)性理論飽和曲線定義：土處于飽和狀態(tài)下的干密度d與含水量w的關(guān)系曲線。特性：由Sr = 100%，e = wds，可得理論飽和曲線方程為： 因此，壓實(shí)曲線只能位于理論飽和曲線的下方，不可能與之相交。2.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類51細(xì)粒土的壓實(shí)性壓實(shí)

29、度Dc 采用室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)來模擬現(xiàn)場壓實(shí)是半經(jīng)驗(yàn)法。為便于工地現(xiàn)場壓實(shí)質(zhì)量控制，工程上常采用壓實(shí)度Dc 來控制： Dc 值越接近1，則表示對壓實(shí)質(zhì)量要求越高。 對高速公路主要受力層，要求Dc 值達(dá)0.95； 對I、II級土石壩，Dc 值應(yīng)達(dá)0.950.98。2.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類52粗粒土的壓實(shí)性 砂和砂礫等粗粒土的壓實(shí)性也與含水量有關(guān)，但是不存在最優(yōu)含水量。 完全干燥或者充分灑水飽和的情況下容易壓實(shí)到較大干密度。而在潮濕狀態(tài)，由于毛細(xì)壓力增大了粒間阻力，粗粒土不易壓實(shí)，壓實(shí)干密度較小。 粗粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，通常用相對密實(shí)度 Dr 控制。一般要求相對密實(shí)度達(dá)到0.70以上

30、; 在地震高烈度區(qū), 相對密度還應(yīng)提高。2.7 土的壓實(shí)性第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類53粗粒土的壓實(shí)性 當(dāng)粗砂在含水量為45左右、中砂在含水量為7左右時(shí)，壓實(shí)干密度最小。因此，無粘性土的壓實(shí)過程需要不斷灑水。 粗粒土的擊實(shí)曲線2.8 土的工程分類第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類54 分類的實(shí)際意義 據(jù)分類名稱可大致判斷土的工程性質(zhì)等，并對地基的性狀作出相應(yīng)評價(jià)。分類的原則 國內(nèi)外目前尚無統(tǒng)一的土分類標(biāo)準(zhǔn)，不同部門的分類方法也不同。但一般應(yīng)遵循下列原則： 1工程特性差異的原則。即劃分的土類之間應(yīng)有質(zhì)或量的顯著差別。 2以成因和地質(zhì)年代為基礎(chǔ)的原則。因?yàn)橥恋男再|(zhì)受之控制。 3分類指標(biāo)易測定的原則

31、。即分類采用的指標(biāo)既要綜合反映土的主要性質(zhì)，又要易測。2.8 土的工程分類第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類55分類的體系 土的工程分類體系，目前國內(nèi)外主要有兩種： 1建筑工程系統(tǒng)的分類體系：側(cè)重于把土作為建筑地基和環(huán)境，以原狀土為主要對象。例如我國國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、巖土工程勘察規(guī)范以及英國基礎(chǔ)試驗(yàn)規(guī)程（CP2004，1972）的分類等。 2材料系統(tǒng)的分類體系：側(cè)重于把土作為建筑材料，用于路、壩等工程，以擾動土為主要對象。例如我國國家標(biāo)準(zhǔn)土的分類標(biāo)準(zhǔn)、水電部SD128-84分類法、公路路基土分類法和美國材料協(xié)會的土質(zhì)統(tǒng)一分類法（ASTM，1969）等。2.8 土的工程分類第二章 土的物

32、理性質(zhì)與工程分類56我國土的工程分類之一 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2011）和巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）的分類按沉積年代：老沉積土（約12.6萬年前，即第四紀(jì)晚更新世Q3及以前沉積的土，一般呈超固結(jié)狀態(tài)，具較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）、一般沉積土（約1萬年前，即第四紀(jì)全新世Q4前沉積的土）、新沉積土（Q4 以來沉積的土, 一般呈欠壓密狀態(tài)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低）。按地質(zhì)成因：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土等。按有機(jī)質(zhì)含量：無機(jī)土、有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土、泥炭，見表2-8。按顆粒級配、塑性指數(shù)：碎石土（表2-9）、砂土（表2-10） 、粉土(Ip10且粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50的土)、粘性土（表2-11） 。按特殊性質(zhì)：一般土、特殊土（表2-12） 。2.8 土的工程分類第二章 土的物理性質(zhì)與工程分類57分類名稱 有機(jī)質(zhì)含量 Wu /現(xiàn)場鑒別特征說明無機(jī)土Wu5%有機(jī)質(zhì)土5% WuwL，1.0ewL ，e 1.5時(shí)稱淤泥泥炭質(zhì)土10%Wu60%深灰或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的植物結(jié)構(gòu)，浸水體脹，易崩解，有植物殘?jiān)∮谒?，干縮現(xiàn)象明顯 根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)和需要可