土力學(xué)-第一章剖析課件

第一章土的物理性質(zhì)指標與工程分類

本章提要本章特點學(xué)習(xí)要點

對土的特點進行詳細解釋對土的組成和狀態(tài)進行定量描述

內(nèi)容瑣碎、零散理清各節(jié)間聯(lián)系理清各節(jié)內(nèi)層次注意物理概念的把握第一章土的物理性質(zhì)指標與工程分類本章提要對土的特點進行詳知識要點掌握土體的三相組成及三相比例指標之間的換算領(lǐng)會無粘性土密實度概念、判別方法及砂土相對密度的計算掌握粘性土的塑限、液限、塑性指數(shù)和液性指數(shù)的概念及其物理狀態(tài)評價掌握無粘性土和粘性土的分類依據(jù)和分類方法掌握土體的壓實原理及壓實標準與控制知識要點掌握土體的三相組成及三相比例指標之間的換算1.1土的形成1.3土的結(jié)構(gòu)1.4土的物理性質(zhì)指標1.2土的組成1.6土的工程分類1.5無粘性土的相對密實度、粘性土的稠度及土的壓實性本章內(nèi)容1.1土的形成1.3土的結(jié)構(gòu)1.4土的物理性質(zhì)指滲透特性變形特性強度特性土的三相組成土的物理狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)土的形成過程土的工程分類：便于研究和應(yīng)用土的壓實性：如何獲得較好的土決定滲透特性土的三相組成土的形成過程土的工程分類：便于研究和應(yīng)用§1.1土的形成形成過程形成條件物理力學(xué)性質(zhì)影響土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后,在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運、沉積

風(fēng)化巖石地球土地球§1.1土的形成形成過程物理力學(xué)性質(zhì)影響土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成分未變無粘性土原生礦物礦物成分改變粘性土次生礦物

風(fēng)化作用分類有機質(zhì)巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎。特點：只改變顆粒的大小和形狀，不改變礦物顆粒的成分。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的化學(xué)成分，形成新的礦物。經(jīng)化學(xué)風(fēng)化生成的土為細粒土，具有粘結(jié)力。包括植物、動物和土壤微生物的作用可加劇物理和化學(xué)風(fēng)化構(gòu)成土中有機質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的生物循環(huán)導(dǎo)致腐殖質(zhì)的形成，改變土壤的結(jié)構(gòu)生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成無粘性土原生礦物礦物成分改變粘殘積土無搬運運積土有搬運土質(zhì)較好殘積土強風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化母巖體顆粒表面粗糙多棱角粗細不均無層理母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，未經(jīng)搬運殘留在原地的堆積物

風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物。二.搬運與沉積殘積土運積土土質(zhì)較好殘積土顆粒表面粗糙母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎運積土的特點運積土有搬運風(fēng)：風(fēng)積土重力:坡積土

流水:洪積土沖積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物冰川:冰積土土粒粗細不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠細渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機物淤泥，土性差顆粒細，表層松軟，土性差土粒粗細變化較大，性質(zhì)不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理運積土的特點運積土風(fēng)：風(fēng)積土重力:坡積土流水:洪積土冰川氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用土體三相組成示意圖濕土。是一種非飽和土。若為粘土多為可塑性土。液相為零，為干土。此時粘土呈堅硬狀態(tài)，砂土呈松散狀態(tài)。氣體為零，為飽和狀態(tài)。此時粉細砂或粉土在震動下容易產(chǎn)生液化。土的三相比例不同，其性質(zhì)不同§1.2土的三相組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用土1、固體礦物顆粒(固相)物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級配礦物成分顆粒形狀1、固體礦物顆粒(固相)物理狀態(tài)粒徑級配礦物成分顆粒形狀①礦物成分原生礦物石英、長石、云母等次生礦物主要是粘土礦物，包括三種類型高嶺石、伊利石、蒙脫石粘土礦物:由硅氧四面體和鋁氫氧八面體構(gòu)成的晶胞所組合而成1、固體礦物顆粒(固相)①礦物成分原生礦物石英、長石、云母等粘土礦物:1、長石石英云母原生礦物長石石英云母原生礦物伊利石高嶺石蒙脫石次生礦物伊利石高嶺石蒙脫石次生礦物硅氧四面體晶片的結(jié)構(gòu)表示硅氧四面體晶片的結(jié)構(gòu)表示鋁氫氧八面體晶片的結(jié)構(gòu)表示鋁氫氧八面體晶片的結(jié)構(gòu)表示粘土礦物的晶格構(gòu)造高嶺石蒙脫石伊利石粒徑比表面積脹縮性滲透性強度壓縮性大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大比表面積：單位質(zhì)量土顆粒所擁有的總表面積9克蒙脫土的總表面積大約與一個足球場一樣大粘土礦物的晶格構(gòu)造高嶺石蒙脫石伊利石粒徑大中小比表面積蒙脫石三種粘性土礦物的形狀特性蒙脫石三種粘性土礦物的形狀特性②顆粒級配a.顆粒大小b.各粒徑成分在土中占的比例常用表格法或累計曲線法表示三角坐標法影響土性質(zhì)的主因1、固體礦物顆粒(固相)②顆粒級配a.顆粒大小b.各粒徑成分在土中占的比例常用表格顆粒大小粒組按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑d(mm)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗

中

細粗

中

細0.075粗粒細粒巨粒60顆粒大小粒組按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類1.表格法表示的粒組劃分1.表格法表示的粒組劃分粒徑級配確定方法

篩分法：適用于粗粒土(>0.1mm)

沉降分析法：適用于細粒土(<0.1mm)——各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分數(shù)來表示表述方法

粒徑級配累積曲線粒徑級配確定方法篩分法：適用于粗粒土(>0.1mm篩分法就是用一套標準篩子如孔直徑(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、0.1、0.075，將烘干且分散了的200g有代表性的試樣倒入標準篩內(nèi)搖振，然后分別稱出留在各篩子上的土重，并計算出各粒組的相對含量，即得土的顆粒級配。沉降分析法：具體有密度計法(也稱比重計法)或移液管法(也稱吸管法)。該兩法的理論基礎(chǔ)都是依據(jù)Stokes(斯托克斯)定律，即球狀的細顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536篩分法原理圖篩分法篩分法就是用一套標準篩子如孔直徑(mm)：20、10、5.0通過密度計測定土水懸濁液的密度來確定。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的方法。名義粒徑：篩分法中以篩孔徑代表；密度計法中以與實際土顆粒在水中沉降速率相同的同樣物質(zhì)的球的直徑代表。密度計法通過密度計測定土水懸濁液的密度來確定。名義粒徑：篩分法中以篩典型顆分級配曲線沉降分析結(jié)果1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)2.累計曲線表示法典型顆分級配曲線沉降分析結(jié)果1009080706050403d101009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線d60d50d30特征粒徑:

d50:平均粒徑d60:控制粒徑d10:有效粒徑d30

:中值粒徑不均勻程度：Cu=d60/d10連續(xù)程度:Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)

—不均勻系數(shù)Cu

≥5,級配不均勻粗細程度：

用d50

表示

d101009080706050403020100小于某粒徑1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線d60d10d30斜率:某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量陡—相應(yīng)粒組質(zhì)量集中緩--相應(yīng)粒組含量少平臺--相應(yīng)粒組缺乏連續(xù)程度:Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)較大顆粒缺少Cc

減小較小顆粒缺少Cc

增大Cc=1~3,級配連續(xù)性好1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)粒徑級配累積曲線及指標的用途：粒組含量用于土的分類定名；不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：

Cu≥5,不均勻土；Cu<5,均勻土曲率系數(shù)Cc用于判定土的連續(xù)程度：

Cc=1~3,

級配連續(xù)土；Cc>3或Cc<1,級配不連續(xù)土不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級配優(yōu)劣：

如果Cu≥5且

Cc=1~3，級配良好的土；如果Cu<5或Cc>3或Cc<1,級配不良的土Cu小，曲線陡；Cu大，曲線緩。Cc過大，臺階在d10~d30間；Cc過小，臺階在d30~d60間。粒徑級配累積曲線及指標的用途：粒組含量用于土的分類定名；不均3.三角坐標法基本原理：利用等邊三角形內(nèi)任意一點至三個邊的平行距離的總和等于三角形的邊長。該方法只適用于劃分三個粒組的情況三角形坐標法粉粒(0.005~0.075mm)含量(％)粘粒(<0.005mm)含量(％)砂粒(>0.075mm)含量(％)圖中m點的粒組含量分別如何？3.三角坐標法基本原理：該方法只適用于劃分三個粒組的情況三角③顆粒形狀原生礦物圓狀、渾圓狀、棱角狀次生礦物針狀、片狀、扁平狀1、固體礦物顆粒(固相)③顆粒形狀原生礦物圓狀、渾圓狀、棱角狀1、固體礦物顆2、土體中水(液相)

根據(jù)土體中水分子受到電場力的作用大小,土體中的水主要可以分為:

結(jié)合水:吸附在土顆粒表面的水自由水:電場引力作用范圍之外的水土中的水即為土體中的液相,其含量及性質(zhì)明顯地影響土的性質(zhì).重力水毛細水強結(jié)合水弱結(jié)合水

結(jié)晶水礦物內(nèi)部的水

結(jié)合水吸附在土顆粒表面的水自由水電場引力作用范圍之外的水土中冰由自由水凍成，凍脹融陷2、土體中水(液相)根據(jù)土體中水分子受到電場力的作用大小大多數(shù)粘粒表面帶有凈的負電荷，是因為：1.低價原子替代了四面體中的硅原子和八面體中的鋁原子；2.顆粒結(jié)構(gòu)連續(xù)性的破壞，在顆粒邊緣引起斷鍵，通常這些斷鍵產(chǎn)生凈負電荷，但在PH＜7的酸性介質(zhì)中，邊緣上也常有正電荷的局部集中；3.在顆粒表面或邊緣上暴露的氫氧離子中氫離子被離解。大多數(shù)粘粒表面帶有凈的負電荷，是因為：1.低結(jié)合水排列致密、定向性強密度>1.2~2.4g/cm3冰點-76℃具有極大的粘滯性和固體的特性溫度高于100°C時可蒸發(fā)強結(jié)合水位于強結(jié)合水之外，電場引力作用范圍之內(nèi)密度>1.0~1.7g/cm3冰點-20~30℃外力作用下可以移動不因重力而移動，有粘滯性弱結(jié)合水

弱吸著水也稱為薄膜水，不能傳遞壓力，也不能在孔隙水中自由流動，但它可以因電場引力的作用從水膜厚的地方向水膜薄的地方轉(zhuǎn)移。由于它的存在，使土具有塑性、粘性、影響土的壓縮性和強度，并使土的透水性變小。結(jié)合水排列致密、定向性強強結(jié)合水位于強結(jié)合水之外，電場引力作土中毛細現(xiàn)象毛細水分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細管

上升高度:毛細升高與孔徑成反比粘土粉土砂土礫石分析對象:水柱T為表面張力土中毛細現(xiàn)象毛細水分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形3、土體中氣體(氣相)

土體中的氣體是指存于土體空隙中未被水占據(jù)的部分,存在形式有兩種:自由氣體:與大氣相通,對土的性質(zhì)影響不大封閉氣體:與大氣隔絕,增大土體的彈性和壓縮性土體中氣體3、土體中氣體(氣相)土體中的氣體是指存于土體空隙中

土有三個組成部分：固相、液相和氣相

小結(jié)1.

固體顆粒2.土中水3.土中氣體

粒徑級配礦物成分顆粒形狀結(jié)合水(強結(jié)合水、弱結(jié)合水)自由水(重力水、毛細水)自由氣體封閉氣體土有三個組成部分：固相、液相和氣相小結(jié)1.固體顆§1.3土的結(jié)構(gòu)定義：土體的結(jié)構(gòu)是指土顆粒之間的相互排列和連接方式。力學(xué)特性影響土的結(jié)構(gòu)反映土的成分形成條件分類單粒結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)§1.3土的結(jié)構(gòu)定義：土體的結(jié)構(gòu)是指土顆粒之間的相互排列和

粒間作用力

排列形式

礦物成分單粒結(jié)構(gòu)

示意圖重力、毛細力點與點、點與面原生礦物

指粗顆粒在重力作用下獨立下沉并與其它穩(wěn)定顆粒相接觸所形成的一種結(jié)構(gòu)形式粗粒土的結(jié)構(gòu)粒間作用力排列形式礦物成分單粒結(jié)構(gòu)示意圖重力、毛細力范德華力：接觸點處的分子引力，作用范圍為幾個分子的距離，是細粒土粘結(jié)在一起的主因庫侖力：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膠結(jié)力：土粒間通過膠體連結(jié)在一起，作用力是化合鍵，具有較高的強度毛細力：土中毛細作用形成的力土中細顆粒，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：細土顆粒間的作用力范德華力：接觸點處的分子引力，作用范圍為幾個分子的距離，是細

粒間作用力

形成環(huán)境

排列形式

礦物成分表面力、膠結(jié)力（斥力減小引力增加）絮狀結(jié)構(gòu)

分散結(jié)構(gòu)

示意圖表面力、膠結(jié)力（粒間斥力占優(yōu)勢）淡水中沉積海水中沉積次生礦物次生礦物注意：天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結(jié)構(gòu)過渡向另一種結(jié)構(gòu)。

面與面邊、角與面邊、角與邊細粒土的結(jié)構(gòu)粒間作用力形成環(huán)境排列形式礦物成分表面力、膠結(jié)力絮狀掃描電鏡掃描電鏡類型土的構(gòu)造：是指同一土層中土顆粒之間的相互關(guān)系特征。力學(xué)特性影響土的構(gòu)造層狀構(gòu)造分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造結(jié)核狀構(gòu)造通常分散構(gòu)造土的工程性質(zhì)最好，結(jié)核狀構(gòu)造土的工程性質(zhì)取決于細粒土部分，裂隙狀構(gòu)造土的工程性質(zhì)最差。類型土的構(gòu)造：是指同一土層中土顆粒之間的相互關(guān)系特征。力學(xué)特§1.4土的物理性質(zhì)指標土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(三相間的比例關(guān)系)力學(xué)特性影響表示土的三相比例指標對研究土的性質(zhì)十分重要§1.4土的物理性質(zhì)指標土的物理狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標力學(xué)特土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系密實程度干濕程度……特點:指標概念簡單，數(shù)量很多要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法什么是土的三相比例？土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系密實程度特點:指標一.土的三相草圖ma=0mwmsm質(zhì)量體積WaterAirSoilVaVwVsVvV一.土的三相草圖ma=0mwmsm質(zhì)量體積WaterAi三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個:共有九個參數(shù):

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三個獨立變量三相草圖法物性指標是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1對于飽和土,Va=0剩下兩個獨立變量實驗室測定其它指標是一種簡單而實用的方法三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0m為了確定三相草圖諸量中的三個量，通常進行三個基本的物理性質(zhì)試驗：土的密度試驗土粒比重試驗土的含水量試驗基本物理性質(zhì)試驗為了確定三相草圖諸量中的三個量，通常進行三個基本的物理性質(zhì)試WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的密度土的容重γ=ρg工程上更常用于計算土的自重應(yīng)力單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

一般范圍:1.60—2.20g/cm3定義:土單位體積的質(zhì)量有時也稱土的天然密度表達式:相關(guān)指標:三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念二、室內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標----土的密度、土粒的比重、土的含水量WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然容重干容重浮容重飽和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然容重干土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70—2.75

砂土2.654?C時純蒸餾水的密度=1.0g/cm3定義:土粒的密度與4?C時純蒸餾水的密度的比值表達式:土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度飽和度表達式:定義:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:干土Sr=1:飽和土土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分數(shù)表示注意:其實是含水比,可達到或超過100％表達式:孔隙比孔隙率(孔隙度)關(guān)系:在某種程度上反映土的松密定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無量綱表達式:定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分數(shù)表示表達式:土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分數(shù)常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(guān)系換算步驟:

①:假設(shè)Vs=1(V=1或ms=1),并畫出三相草圖;②:解出各相物質(zhì)成分的質(zhì)量和體積;③:利用定義式導(dǎo)出所求的物理性質(zhì)指標。WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個:共有九個參數(shù):

VVvVsVaVω

/msmωmam物性指標是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1對于飽和土,Va=0剩下兩個獨立變量常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(guān)系換算步驟:WaterAirSo土的三相比例換算公式土的三相比例換算公式【例題】某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60.0cm3，稱得其質(zhì)量為108.00g，將其烘干后稱得質(zhì)量為96.43g，根據(jù)試驗得到的土粒比重Gs為2.70，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和飽和度。CONTINUE…【例題】某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60.0cm3，稱得其影響§1.5.1無粘性土的密實特性無粘性土的松密程度力學(xué)特性密實度大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強度大、壓縮變形小密實度小結(jié)構(gòu)疏松、不穩(wěn)定、壓縮變形大衡量無粘性土的密實度方法孔隙比e或孔隙率n相對密度Dr現(xiàn)場標準貫入試驗測定土的密實度通常是指單位體積中固體顆粒的含量定義:影響§1.5.1無粘性土的密實特性無粘性土的松密程度力學(xué)特1.孔隙比e或孔隙率n密實度如何衡量?單位體積中固體顆粒含量的多少優(yōu)點：簡單方便缺點：不能反映級配的影響只能用于同一種土emin

=0.35emin

=0.20利用孔隙比e或孔隙率分類1.孔隙比e或孔隙率n密實度如何衡量?單位體積中固體顆粒含量孔隙比e或孔隙率n分類相對密度優(yōu)點：把土的級配因素考慮在內(nèi)，理論上較為完善缺點：e、emin、eman難以準確測定2.相對密度式中：Dr——相對密實度；

emax——無粘性土處在最松狀態(tài)時的孔隙比；

emin——無粘性土處在最密狀態(tài)時的孔隙比；

e——無粘性土的天然孔隙比或填筑孔隙比?？紫侗萫或孔隙率n分類相對密度優(yōu)點：把土的級配因素考慮在內(nèi)，式中：ρdmax——無粘性土的最大干密度；

ρdmin——無粘性土的最小干密度；

ρd——無粘性土的天然干密度或填筑干密度。

無粘性土用漏斗法測定其最小干密度，用振擊法測定其最大干密度。無粘性土的相對密實度實用表達式Dr

=1

,最密狀態(tài)

Dr

=0

,最松狀態(tài)

Dr≤1/3,

疏松狀態(tài)

1/3<

Dr≤

2/3,中密狀態(tài)

Dr>2/3

,密實狀態(tài)判別標準：式中：ρdmax——無粘性土的最大干密度；無粘3、根據(jù)現(xiàn)場標準貫入試驗判定

標準貫入試驗是一種原位測試方法。試驗方法：將質(zhì)量為63.5kg的錘頭，提升到76cm的高度，讓錘自由下落，打擊標準貫入器，使貫入器入土深為30cm所需的錘擊數(shù)，記為N63.5，這是一種簡便的測試方法。N的大小，綜合反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實度的大小。我國《巖土工程勘查規(guī)范》（GB50021－94）規(guī)定砂土的密實度按表標準貫入錘擊數(shù)進行劃分。判定標準：3、根據(jù)現(xiàn)場標準貫入試驗判定標準貫入試驗是一種粘性土的物理特性可以用稠度表示。稠度是指粘性土含水量不同時所表現(xiàn)出的物理狀態(tài)，反映土的軟硬程度。粘性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。塑限ωp液限ωl稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài)

液態(tài)

強結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量w§1.5.2無粘性土的稠度稠度：指粘性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標。粘性土的物理特性可以用稠度表示。塑限ωp液限ωl稠度界限粘性粘性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來區(qū)分，這種界限含水率稱為稠度界限或阿太堡界限。界限含水率及其測定流態(tài)Vw0可塑態(tài)半固態(tài)固態(tài)膨脹收縮wLwPwS粘性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，可用某一界稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土含水量較硬變軟流動土顆粒強結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強結(jié)合水土顆粒自由水弱結(jié)合水強結(jié)合水稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土含水量較硬變軟流動土顆粒強結(jié)合水弱1.界限含水率流態(tài)Vw0可塑態(tài)半固態(tài)

固態(tài)膨脹收縮wLwPwS液限（WL）——從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限（Wp）——從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率,

也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限（Ws）——從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率,

亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變時的含水率。測定塑限的方法：搓滾法和液、塑限聯(lián)合測定法。2.液、塑限的測定測定液限的方法：碟式儀法、錐式液限儀液、塑限聯(lián)合測定法。1.界限含水率流態(tài)Vw0可塑態(tài)半固態(tài)固態(tài)膨脹收縮wLwP一、界限含水量的測定方法1、液限ωL錐式液限儀測定法：76g錘經(jīng)5s恰好沉入土10mm所對應(yīng)的含水量。碟式液限儀測定法：以2轉(zhuǎn)/秒的速度，使碟子反復(fù)起落，墜擊底座，當25擊V型土槽合攏長度恰好13mm所對應(yīng)的含水量。錐式液限儀碟式液限儀一、界限含水量的測定方法1、液限ωL錐式液限儀測定法：76g2、塑限ωp滾搓法：將天然濕度的土體在毛玻璃上搓成直徑為3mm

土條時，土條恰好產(chǎn)生裂縫并開始斷裂時的含水量。液、塑性聯(lián)合測定法：利用液、塑性聯(lián)合測定儀同時測定3份不同含水量的同一個土樣，得到圓錐下沉深度和含水量關(guān)系曲線，則曲線上對應(yīng)深度為10mm及2mm時土樣的含水量就分別為該土的液限和塑限。圓錐入土深度與含水量關(guān)系液塑限聯(lián)合測定儀2、塑限ωp滾搓法：將天然濕度的土體在毛玻璃上搓成直徑為3m二、塑性指數(shù)Ip和液性指數(shù)IL反映吸附結(jié)合水的能力。能大致反映粘土顆粒的含量及其粘性塑性指數(shù)Ip工程上常用作粘性土與粉土定名的依據(jù)缺點：不能充分反映粘土顆粒含量不同的粘土礦物結(jié)合水的能力不同為什么？二、塑性指數(shù)Ip和液性指數(shù)IL反映吸附結(jié)合水的能力。能大致反注意：僅適用于重塑土液性指數(shù)ILwpwwlIL<0IL=0~1IL>1堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00~0.250.25~0.750.75~1.00硬塑可塑軟塑——反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度工程上作為確定粘性土承載力的重要指標注意：僅適用于重塑土液性指數(shù)ILwpwwlIL<0堅硬狀態(tài)0三、結(jié)構(gòu)特性相同含水量、密度1.粘性土的靈敏度—

St

=原狀土結(jié)構(gòu)性相同含水量密度粉碎重塑重塑土強度降低St11-22-44-88-16>16粘性土不靈敏低靈敏中等靈敏靈敏很靈敏流動原狀土的無側(cè)限抗壓強度重塑土的無側(cè)限抗壓強度三、結(jié)構(gòu)特性相同含水量、密度1.粘性土的靈敏度—St含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性。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，是土微觀結(jié)構(gòu)隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。2.粘性土的觸變性

含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，土的擊實性是指土在反復(fù)沖擊荷載作用下能被壓密的特性壓實的本質(zhì)土料孔隙率減小，密實度提高1、擊實機理：顆粒被擊碎，土粒定向排列;土粒破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小;氣被擠出或被壓縮等§1.5.3無粘性土的壓實性土的擊實性是指土在反復(fù)沖擊荷載作用下能被壓密的特性壓實的本質(zhì)2、影響擊實效果的因素：土的性質(zhì)含水量：壓實功：粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大顆粒級配：顆粒級配越均勻，擊實效果越差含水量的不同改變了土顆粒間的作用力，并改變土的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，含水量與擊實效果如下圖所示要達到一定的擊實干密度，則含水量小時，擊實功大，含水量大時，則應(yīng)選取擊實功小的機具。0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.12、影響擊實效果的因素：土的性質(zhì)粘粒含量：粘粒含量越少，粘性土的擊實曲線同樣含水率情況下，粘粒含量越高或塑性指數(shù)越大，越難以壓實。（一）土類和級配的影響級配良好的土，容易壓實，反之則不易壓實。粘性土的擊實曲線同樣含水率情況下，粘粒含量越高或塑性指數(shù)越大（二）含水率的影響1、土料的最大干密度和最優(yōu)含水率不是常數(shù);2、含水率較低時擊數(shù)的影響較顯著。（三）擊實功的影響（二）含水率的影響1、土料的最大干密度和最優(yōu)含水率不是常數(shù)輕型擊實：d＜5mm；重型擊實：d＜40mm（四）粗粒含量的影響土內(nèi)含有大于試驗規(guī)程規(guī)定的粒徑時，先剔除超出粒徑部分的土，然后進行試驗。對于輕型擊實試驗，當土內(nèi)粒徑大于5mm的土粒含量不超過25％～30％（土粒渾圓時允許達30％；土粒呈片狀時允許達25）時，可認為土內(nèi)粗粒土?？删鶆蚍植荚诩毻亮?nèi)，同時細土粒達到了它的最大干密度。實際土料的最大干密度和最優(yōu)含水率可按經(jīng)驗公式進行修正。輕型擊實：d＜5mm；重型擊實：d＜40mm（四）粗粒含量的a.粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將土料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax，通常取

b.工程上常采用壓實度Dc控制（作為碾壓填方控制標準）Ⅰ、Ⅱ級土石壩Dc>95~98%Ⅳ~Ⅴ級土石壩Dc>92~95%3、壓實標準與控制：①.細粒土壓實標準a.粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將土料的②.粗粒土壓實特性與標準不存在最優(yōu)含水量；在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實；潮濕狀態(tài)下ρd明顯降低。a.擊實曲線特點:20%b.理論分析對粗粒土，擊實過程中可以自由排水，與細粒土不同。在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。c.壓實標準常用相對密度控制Dr>0.7~0.75施工過程中要么風(fēng)干，要么就充分灑水，使土料飽和

②.粗粒土壓實特性與標準不存在最優(yōu)含水量；a.擊實曲線特§1.6土的工程分類分類依據(jù)：能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)－土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)

土的工程分類是將工程性質(zhì)相近的土進行分類，以便于工程應(yīng)用及研究本節(jié)主要介紹《土的分類標準》(GBJ145-90)和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007－2002分類法

土巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土§1.6土的工程分類分類依據(jù)：能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)－土的粗粒土按顆粒組成進行分類；細粒土按塑性圖分類?！?.6土的工程分類

“土的工程分類是勘察、設(shè)計的首要內(nèi)容”分類存在不同體系，主要有：

(1)建設(shè)部《土的分類標準》(GBJl4590)；

(2)建設(shè)部《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB500072002)；

(3)水利部《土工試驗規(guī)程》(SL2371999)；

(4)交通部《公路土工試驗規(guī)程》(JTJ05193)。粗粒土按顆粒組成進行分類；細粒土按塑性圖分類?！?.6土的工程用土一般土特殊土無機土有機土黃土膨脹土紅粘土凍土鹽漬土巨粒土含巨粒土粗粒土細粒土漂石卵石混合巨粒土巨?；旌贤恋[類土砂類土粉土粘土土的總分類體系工程用土一般土特殊土無機土有機土黃土巨粒土含巨粒土粗粒土細粒一、土的分類標準(GBJ145-90)§1.6土的工程分類一、土的分類標準(GBJ145-90)§1.6土的工程分類（一）巨粒土和含巨粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（一）巨粒土和含巨粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工（一）巨粒土和含巨粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（一）巨粒土和含巨粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工（二）粗粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（二）粗粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（三）細粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（三）細粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（三）細粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（三）細粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（三）細粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類（三）細粒土的分類一、土的分類標準§1.6土的工程分類

該規(guī)范把作為建筑地基的巖土，分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土六類。二、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的地基土分類

按巖石的堅硬程度分為堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖按完整程度分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎該規(guī)范把作為建筑地基的巖土，分為巖石、碎石土

粉土：若土的塑性指數(shù)≤10，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重的50％，則該土屬于粉土。 粉土：若土的塑性指數(shù)≤10，且粒徑大于0.人工填土：由人類各種活動堆填形成的各類堆積物。人工填土：由人類各種活動堆填形成的各類堆積物。

（七）特殊土的分類特殊土：分布在一定地理區(qū)域、有工程意義上的特殊成

分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土。我國的特殊土有軟土、紅粘土、膨脹土、濕陷性黃土、凍土等。二、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的地基土分類（七）特殊土的分類特殊土：分布在一定地理區(qū)域、有工程意義上

（七）特殊土的分類1.軟土

軟土是指沿海的濱海相、三角洲相、湖泊相、沼澤相等主要有細粒土組成的土，具有天然含水率高（接近或大于液限）、孔隙比大（一般大于1）、壓