土的物理狀態(tài)指標及密實度、稠度的測定

土的物理狀態(tài)指標及密實度、稠度的測定1/15/20231土力學講座系列四1.3.1無粘性土的相對密實度

對無粘性土來說，土體的松密程度對土的工程性質(zhì)影響很大。土的密實程度越高，壓縮性越小，其工程特性越好；土的密實程度越低，壓縮性越大，其工程特性越差。描述土的松緊程度的指標有干密度和孔隙比，密實度在一定程度上可用其孔隙比來反映1/15/20232土力學講座系列四1.3.1無粘性土的相對密實度無粘性土的孔隙比的范圍受土粒的大小、形狀和級配的影響很大。因此即便兩種無粘性土具有同樣的孔隙比也未必表明他們處于同樣的狀態(tài)。在工程上一般用相對密實度Dr來衡量無粘性土的松緊程度。它是用無粘性土自身最松和最密兩種極限狀態(tài)作為判別的基準。1/15/20233土力學講座系列四相對密實度Dr定義（理論表達式）定義（實用表達式）emax無粘性土處于最松狀態(tài)時的孔隙比，可由其最小干密度換算

emin無粘性土處于最密狀態(tài)時的孔隙比，可由其最大干密度換算e0無粘性土的天然孔隙比或填筑孔隙比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1/15/20234土力學講座系列四相對密實度Dr無粘性土處于最密實的狀態(tài)

無粘性土處于最緊密的狀態(tài)

在工程上，用相對密實度劃分無粘性土狀態(tài)如下：

疏松中密密實1/15/20235土力學講座系列四1.3.2粘性土的物理狀態(tài)指標

粘性土的稠度

定義：指粘性土在某一含水率下對外界引起的變形或破壞的抵抗能力，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標。1/15/20236土力學講座系列四粘性土的稠度1/15/20237土力學講座系列四粘性土的稠度流動狀態(tài)可塑狀態(tài)固體狀態(tài)半固體狀態(tài)剛沉積的粘土，本身不能保持其形態(tài)，極易流動

外力作用可改變其形狀，而不改變其體積，并在外力卸除后仍能保持已獲得的形狀水分蒸發(fā)，上覆沉積層厚度增加，含水率減小，體積收縮含水率減小,喪失可塑性，在外力作用下，易于發(fā)生破裂體積不再收縮，空氣進入土體，土的顏色變淡

1/15/20238土力學講座系列四粘性土的稠度粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粻顟B(tài)，可用某一界限含水率來區(qū)分，稠度界限（阿太堡）Atterberg界限定義：1/15/20239土力學講座系列四粘性土的稠度液限流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)的界限含水率，可塑狀態(tài)的上限含水率

塑限可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水率，可塑狀態(tài)的下限含水率

縮限半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)的界限含水率，即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變的含水率。

1/15/202310土力學講座系列四粘性土的稠度粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N狀態(tài)是逐漸過渡的，并無明確的界限。目前工程上只是根據(jù)某些通用的試驗方法測定這些界限含水率。1/15/202311土力學講座系列四塑限測定方法：搓滾法和液塑限聯(lián)合測定法1/15/202312土力學講座系列四塑限測定方法：搓滾法：調(diào)制均勻的濕圖樣，在毛玻璃上搓滾成3毫米直徑的土條，若這個時刻恰好出現(xiàn)裂縫，就把土條的含水率定為塑限液塑限聯(lián)合測定法：取代表性試樣，加入不同數(shù)量的純水，調(diào)制成三種不同稠度的試樣，用電磁落錐測定圓錐在自重作用下經(jīng)5秒后沉入試樣的深度。以含水率為橫坐標，圓錐入土深度為縱坐標，在雙對數(shù)紙上繪制關(guān)系曲線。入土深度2毫米所對應(yīng)的含水率為塑限。1/15/202313土力學講座系列四液限測定方法：液塑限聯(lián)合測定法：

《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）規(guī)定入土深度恰好為17毫米所對應(yīng)的含水率為17毫米液限，入土深度恰好為10毫米所對應(yīng)的含水率為10毫米液限。液塑限聯(lián)合測定法和碟式儀法

1/15/202314土力學講座系列四液限測定方法：1/15/202315土力學講座系列四液限測定方法：1/15/202316土力學講座系列四縮限測定方法：收縮皿法

把土料的含水率調(diào)制到大于土的液限，然后將試樣分層填入收縮皿中，刮平表面，烘干，測出干土樣的體積并稱量至0.1克，按下式計算

1/15/202317土力學講座系列四塑性指數(shù)

液限和塑限之差的百分數(shù)值（去掉百分號）成為塑性指數(shù)塑性指數(shù)表示處于可塑狀態(tài)時土的含水率可變化幅度。塑性指數(shù)越大，可塑狀態(tài)含水率變化范圍也大。塑性指數(shù)是反映粘性土性質(zhì)的一個綜合性指標。一般地，塑性指數(shù)越高，土的粘粒含量越高，所以常常用作粘性土地分類指標

1/15/202318土力學講座系列四液性指數(shù)

粘性土即使具有相同的含水率，也未必處于同樣的狀態(tài)，與無粘性土的相對密實度相似，粘性土的狀態(tài)用液性指數(shù)來判別。液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對關(guān)系，表達了天然土所處的狀態(tài)。1/15/202319土力學講座系列四判定土處于堅硬狀態(tài)

土處于可塑狀態(tài)

土處于流動狀態(tài)

1/15/202320土力學講座系列四注意由于液限和塑限目前都是用擾動土測定的，土的結(jié)構(gòu)已徹底破壞，而天然土一般在自重作用已有很長的歷史，它獲得了一定的結(jié)構(gòu)強度，以至于土的天然含水率大于它的液限也未必一定會發(fā)生流動。含水率大于液限只是意味著：若土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，它將轉(zhuǎn)變?yōu)檎硿酀{。1/15/202321土力學講座系列四土的壓實性

人們很早就用土作為建筑材料，而且知道要把松土擊實。公元前200多年，我國秦朝修筑馳實（行車大道），就有用“鐵錐筑土堅實”的記載，說明那時人們已經(jīng)認識到土的密度和土的工程特性有關(guān)。1/15/202322土力學講座系列四土的壓實性

土的壓實性指在一定的含水率下，以人工或機械的方法，使土體能夠壓實到某種密實程度的性質(zhì)。土工建筑物，如土壩、土堤及道路填方是用土作為建筑材料填筑而成，為了保證填土有足夠的強度，較小的壓縮性和透水性。在施工中常常需要壓密填料，以提高土的密實度和均勻性。填土的密實度常以其干密度來表示。在實驗室內(nèi)研究土的密實性是通過擊實試驗進行的。1/15/202323土力學講座系列四擊實試驗

輕型：粒徑小于5毫米重型：粒徑小于40毫米25下，分三層擊實56下，分5層擊實1/15/202324土力學講座系列四擊實儀1/15/202325土力學講座系列四影響土的壓實性的因素含水率的影響對同一種土料，分別在不同的含水率下，用同一擊數(shù)將他們分層擊實，測定土樣的含水率和密度，然后以含水率為橫坐標，干密度為縱坐標，繪制擊實曲線。從圖中可以看出，當含水率較小時，土的干密度隨著含水率的增加而增大，而當干密度增加到某一值后，含水率繼續(xù)增加反而使干密度減小。干密度的這一最大值稱為該擊數(shù)下的最大干密度，此時對應(yīng)的含水率稱為最優(yōu)含水率。1/15/202326土力學講座系列四影響土的壓實性的因素擊實功能的影響實驗室中的擊實功能是用擊數(shù)來反映的，對同一種土，壓實功能小，則能達到的最大干密度也小，最優(yōu)含水率大；壓實功能大，則能達到的最大干密度也大，最優(yōu)含水率小用同一種土料在不同含水率下分別用不同的擊數(shù)進行擊實試驗，就能得到一組隨擊數(shù)而異的含水率與干密度關(guān)系曲線。1/15/202327土力學講座系列四影響土的壓實性的因素1、土料的最大干密度和最優(yōu)含水率不是常數(shù)。最大干密度隨擊數(shù)的增加而逐漸增大，最優(yōu)含水率則逐漸減小。但是這種增大或減小的速率是遞減的，因而光靠增加擊實功能來提高土的干密度是有一定限度的。2、含水率較低時擊數(shù)的影響顯著。當含水率較高時，含水率與干密度的關(guān)系曲線趨近于飽和線，也就是說，這時提高擊實功能是無效的。填料的含水率過高和過低都是不利的，過高惡化土體的力學性質(zhì)，過低則填土遇水后容易引起濕陷。1/15/202328土力學講座系列四影響土的壓實性的因素土類和級配的影響

同樣的含水率情況下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指數(shù)越大，越難于壓實對于無粘性土，含水率對壓實性的影響沒有像粘性土那么敏感，其擊實曲線與粘性土是不同的，在含水率較大時得到較高的干密度。因此在無粘性土的實際填筑中，同時需要不斷灑水使其在較高含水率下壓實。無粘性土的填筑標準，通常是用相對密實度來控制的，一般