土質(zhì)土力學(xué)第二章1課件

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第一章

土的物理性質(zhì)及工程分類

PhysicalCharacteristicsand

EngineeringClassificationofSoils概述土的三相組成土的三相比例指標(biāo)無粘性土的密實度粘性土的物理特性土的壓實性

地基土的工程分類主要內(nèi)容2

1.1概

述巖石風(fēng)化（物理、化學(xué)）作用巖石破碎化學(xué)成分改變搬運(yùn)沉積大小、形狀和成分都不相同的松散顆粒集合體（土）

土固相液相氣相土中顆粒的大小、成分及三相之間的相互作用和比例關(guān)系，反映出土的不同性質(zhì)。

3

土性取決于：

1.2土的三相組成及其結(jié)構(gòu)

TheThree-PhaseComposition

andStructureofsoils一、固體顆粒（固相）

SolidParticle

礦物成分：

無機(jī)礦物（原生礦物、次生礦物），

有機(jī)質(zhì)。

顆粒的形狀：圓、塊、片

粗細(xì)：

細(xì)↑，顆粒比表面積↑，顆粒與H2o

接觸面積大↑，

顆粒間力↑

1土粒的礦物成分和形狀

長石云母8

2土粒大小及粒組劃分

粒度：

粒組：

劃分粒組方式

天然土是由大小不同的顆粒組成的，土粒的大小稱為粒度工程上常把大小相近的土粒合并為組，稱為粒組

見表1-110

3)三角坐標(biāo)法：表示三種粒組含量

h1+h2+h3=H取H=100%（道路、水利工程常用）圖1-4三角坐標(biāo)法表示粒度成分

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比重計法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14

三、土中氣體

airinsoils

1.非封閉氣體：受外荷作用時被擠出土體外，對土的性質(zhì)影響不大。

2.封閉氣體：對土的性質(zhì)有較大的影響，使土的滲透性減小，彈性增大和延長土體受力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時。

有封閉氣體的土，稱為橡皮土，工程中決不允許。

對于淤泥和泥炭等有機(jī)質(zhì)土，由于微生物的分解作用，在土中蓄積了某種可燃?xì)怏w（如硫化氫、甲烷等），使土層在自重作用下長期得不到壓密，而形成高壓縮性土層。15

1.3

土的三相比例指標(biāo)土的三相圖

Threephaseskeletal

質(zhì)量m體積V一、反映土輕重程度的指標(biāo)

1.土的天然密度ρ：單位體積土的質(zhì)量(g/cm3)

氣水土粒msmwm

VsVwV

VaVv一般ρ＝1.6～2.2g／cm3

環(huán)刀法蠟封法灌砂法土的密度測定方法ma=016

注：1)：干密度(g/cm3)

drydensity重力密度(簡稱重度)

天然重度γ=ρg干重度γd=ρdg飽和重度γsat=ρsatg浮重度γˊ=ρˊg2:)：飽和密度(g/cm3)saturateddensity3)：浮密度(g/cm3)

顯然：ρsat>ρ>ρd>ρˊγsat>γ>γd>γˊ

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2.土粒相對密度Gs（土粒比重）：無量綱單位體積土顆粒質(zhì)量與4℃純水單位體積的質(zhì)量之比

粘性土：Gs＝2.7～2.75砂性土：Gs＝2.65土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對密度減小

比重瓶法

土的相對密度測定方法ρs—土粒密度，即土顆粒單位體積的質(zhì)量(g/cm3)

氣水土粒msmwm

VsVwVVVama=018

二、反映土的松密程度的指標(biāo)1．孔隙比voidratio

e=vv/vs

2．孔隙率porosity

n=vv/v×100%

三、反映土中含水程度的指標(biāo)——ω，Sr1、土的含水率(含水量)

watercontent

用烘干法測定

2．土的飽和度

degreeofsaturation

Sr

=vw/vV

×100%Sr=1完全飽和Sr>0.8飽和Sr=0完全干燥

氣水土粒msmwm

VsVwVVVama=020

【例1-1】已知某土樣ρ=1700Kg/m3,Gs=2．67

,ω=14%求e、Sr及ρsat

【解】：用三相草圖法，如圖

①令V=1m3

②則重量m=ρ*V=1700kg

③而ω=mω／mＳ，m=mω+ms

解得ms=1490kgmω=210kg

④Vs=ms/Gs=1.49/2.67=0.558m3

⑤Vv=V-Vs=1-0.558=0.442m3

⑥Vω=mω/ρω=210/1000=0.21m3

在圖中填各數(shù)

⑦可得e=VV/Vs=0.79Sr=Vω/VV=0.47

五、例題分析氣水土粒msmwm

VsVwVVVama=021

1-4

無粘性土的密實度Thecompactnessofnone-cohesivesoil

無粘性土主要包括砂類土和碎石土，而影響無粘性土工程性質(zhì)的主要因素是密實度

1.孔隙比e（老規(guī)范）:沒考慮級配因素對于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時，處于密實狀態(tài)?？紫侗扔?，土愈松散。

23

3據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)判斷（新規(guī)范采用）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》：N>30密實；15<N≤30中密；10<N≤15稍密；N≤10松散其他見表1-9/1-12

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗方法

錘重(63.5kg)落距(76cm)入土中30cm錘擊數(shù)N

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1.5粘性土的界限含水量一粘性土的界限含水率

界限含水率：粘性土從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的含水率

1．液限WL——土由塑性狀態(tài)變到流態(tài)的分界含水量。如WL=28表示土的液限含水量為28%

測定：用錐式液限儀，通常用聯(lián)合測定法2．塑限WP——土由半固態(tài)到塑態(tài)的分界含水量。如WP=12，表示土的塑限含水量為12%。測定：搓條法或聯(lián)合測定法。3．縮限WS0固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動狀態(tài)ω塑限ωP液限ωL26

二、粘性土的塑性指數(shù)Ip和液性指數(shù)Il

1．塑性指數(shù)Ip

plasticityindex

Ip=WL－Wp討論：

①塑性指數(shù)表示粘土處在可塑狀態(tài)時含水量的變化范圍.

②Ip取決于：

顆粒細(xì)↑，土能吸附水量↑，Ip↑；

礦物成分多，吸水能力↑，Ip↑，故蒙脫含量↑，則Ip↑；

水中離子成分和濃度:價高陽離子數(shù)↑，Ip↓。

③粘性土的分類常用于Ip

2．液性指數(shù)ILliquidityindex討論：

①IL表示土的軟硬程度,用IL劃分土的軟硬狀態(tài)，IL↑，

土軟↑,IL<0堅硬，IL>=1流動狀態(tài)。

②

沒考慮土的結(jié)構(gòu)影響，在含水量相同時，原狀土比

重塑土硬，故用IL判斷重塑土合適，但對原狀土偏于保守。27

三、例題分析【例】某砂土試樣,試驗測定土粒相對密度Gs=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66/cm3。已知砂樣最密實狀態(tài)時稱得干砂質(zhì)量ms1=1.62kg,最疏松狀態(tài)時稱得干砂質(zhì)量ms2=1.45kg。求此砂土的相對密度Dr,并判斷砂土所處的密實狀態(tài)【解答】砂土在天然狀態(tài)下的孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比相對密實度∈（1/3,2/3]中密狀態(tài)28

1-6地基土（巖）的工程分類一、分類的目的

二、分類體系與方法分類體系：

1.建筑工程系統(tǒng)分類體系2.工程材料系統(tǒng)分類體系側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對象為原狀土，例如：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)地基土分類方法側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基工程。研究對象為擾動土，例如：《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ145-90)工程用土的分類和《公路土工試驗規(guī)程》(JTJ051-93)土的工程分類斑狀花崗巖橄欖石混合花崗巖方解石

白云石

大理巖石灰?guī)r32

（2）碎石土——土中>2mm顆粒含量>全重50%，且顆粒間未經(jīng)膠結(jié)的粗粒土（3）砂土——土中>2mm顆?！?0%全部土重，且粒徑>0.075mm的顆粒>50%全部土重。又可分為（4）粉土的分類——粒徑>0.075mm顆粒含量≤50%全土重，且IP≤10的土。e<0.6良好天然地基，e>1.0為軟弱地基。（5）粘性土的分類——粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%，塑性指數(shù)IP＞10的土稱為粘性土，粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分。土的名稱粘土粉質(zhì)粘土塑性指數(shù)

IP＞1710＜IP≤1733

（6）人工填土

由于人類活動而形成的堆積物稱為人工填土。物質(zhì)成分較雜亂,均勻性較差，根據(jù)其物質(zhì)組成和成因,可分為素填土、壓實填土、雜填土和沖填土。（7）特殊土

①軟土：（(e≥1，ω≥ωL)壓縮性高、強(qiáng)度低和具有靈敏性、結(jié)構(gòu)性。其包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土。②人工填土：具有濕陷性③濕陷性土（西北、華北）④紅粘土（云貴，廣西）⑤膨脹土：十幾個?、薅嗄陜鐾立啕}漬土⑧污染土34

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2公路橋涵地基土的分類碎石土的分類與《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》完全相同。砂土和粘性土的分類名稱和標(biāo)準(zhǔn)如表1-9和表1-10所示。

3公路路基土的分類

《公路土工試驗規(guī)程》(JTJ051—1993)與國標(biāo)《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl45—1990)相同，將土分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土

a.巨粒土和含巨粒土的分類

巨粒土和含巨粒土按土中粒徑大于60mm的巨粒含量區(qū)分。若土中巨粒含量多于50%,屬于巨粒土；若土中巨粒含量在15%～50%之間，屬于含巨粒土。b.粗粒土的分類

巨粒含量少于15%，剔除巨粒后，若土中粒徑大于0.075mm的粗粒含量多于余土的50%，屬于粗粒土。粗粒土分為礫類土和砂類土兩類。36

c.細(xì)粒土的分類土中粒徑小于0.075mm的細(xì)粒含量多于或等于50%，且粗粒含量少于25%的土屬于細(xì)粒土。細(xì)粒土按塑性圖進(jìn)行細(xì)分37

三、例題分析【例】下圖為某三種土A、B、C的顆粒級配曲線,試按《地基規(guī)范》分類法確定三種土的名稱

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【解答】A土:從A土級配曲線查得,粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量的67%、粒徑小于0.075mm