土的工程性質(zhì)

土的工程性質(zhì)第一頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)土的物質(zhì)組成土的粒度成分土的礦物成分土中的水和氣體土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造第二頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日1.粒組及劃分一、土的粒度成分粗粒>2mm

細(xì)粒2～0.005mm粘粒<0.005mm漂石或塊石>200mm

卵石或碎石200～20mm圓礫或角礫20～2mm砂粒組2～0.05mm粉粒組0.05～0.005mm第三頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日2.粒度成分與粒度分析粒度成分—土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量。以各粒組土粒的質(zhì)量占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示。粒度分析—測(cè)定各粒組相對(duì)含量的試驗(yàn)方法。粗粒(粒徑>0.075mm)篩分法細(xì)粒(粒徑<0.075mm)靜水沉降法第四頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日20105210.50.250.075第五頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日靜水沉降分析法:大小不同粒徑的土粒在靜水中的下沉速度不同D—粒徑L—沉距t—時(shí)間G—土粒比重η—水的動(dòng)力粘滯系數(shù)γw—水重度

第六頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日3、顆粒分析成果表示粒徑范圍(mm)百分含量(%)顆粒直徑(mm)累積百分含量(%)>0.10.1~0.050.05~0.0050.005~0.0020.002~0.001<0.0014.016.969.25.91.03.0>0.1<0.1<0.05<0.005<0.002<0.0014.0096.0079.109.904.003.00第七頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日顆粒級(jí)配累積曲線10080604020010.10.010.001

粒徑(mm)累積百分含量(%)

d60d30d10第八頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日★曲率系數(shù)

d60—限制粒徑，相應(yīng)于累積百分含量為60%的粒徑，mm；

d10—有效粒徑，相應(yīng)于10%的粒徑，mm；

d30—限制粒徑，相應(yīng)于30%的粒徑，mm。

一般當(dāng)Cu≥5及Cq=1-3時(shí)的土為級(jí)配良好的土?！锊痪鶆蛳禂?shù)*Cu值大表示級(jí)配良好

，土不均勻，分選性不好*第九頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日有機(jī)物：有機(jī)殘余物和腐殖質(zhì)二、土的礦物成分原生礦物：石英、長(zhǎng)石、云母水溶鹽(溶水)：方解石、石膏不溶水：次生SiO2、Al2O3、Fe2O3、粘土礦物

次生礦物第十頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日粘土礦物—一種具有層狀構(gòu)造的次生硅酸鹽

類(lèi)礦物，顆粒微細(xì)。氧硅硅氧四面體四面體排列成晶片氫氧鋁鋁氫氧八面體八面體排列成晶片第十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日

高嶺石

硅氧四面體層鋁氫氧八面體層晶胞硅氧四面體層鋁氫氧八面體層晶胞H+第十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日

蒙脫石

晶胞硅氧四面體層鋁氫氧八面體層硅氧四面體層晶胞硅氧四面體層鋁氫氧八面體層硅氧四面體層nH2O第十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日伊利石

晶胞硅氧四面體層鋁氫氧八面體層硅氧四面體層晶胞硅氧四面體層鋁氫氧八面體層硅氧四面體層K+第十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日三、土中的水和氣體土中的水存在形式氣態(tài)水液態(tài)水固態(tài)水結(jié)合水毛細(xì)水重力水土中水強(qiáng)結(jié)合水（吸著水）弱結(jié)合水（薄膜水）+++++++++++++++++++----固定層土粒表面凈負(fù)電荷擴(kuò)散層第十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日土粒強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水陽(yáng)離子水分子負(fù)電荷第十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日毛細(xì)壓力示意圖土粒土粒彎液面孔隙水第十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日土中的氣體與大氣連通的氣體密閉氣體土中氣體1、使土的彈性變形增加。2、使土的透水性減小。3、使土層，成為高壓縮性土層。4、造成土體變形、斷裂。第十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日四、土中的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)—土粒的大小、形狀、表面特征、相互排列及粒間連接關(guān)系。單粒結(jié)構(gòu)——碎石土與砂土蜂窩狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)團(tuán)聚結(jié)構(gòu)第十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日緊密單粒結(jié)構(gòu)：級(jí)配良好，土粒渾圓，緩慢堆積，骨架穩(wěn)定松散單粒結(jié)構(gòu)：迅速堆積形成，易錯(cuò)位，骨架不穩(wěn)定單粒結(jié)構(gòu)—顆粒粗大，粒間無(wú)連結(jié)，單一顆粒相互堆砌。第二十頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日粘粒及疊片體的接觸方式第二十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)F(tuán)聚結(jié)構(gòu)—粘土顆粒細(xì)小，比表面積大，連接力強(qiáng)，相互接觸時(shí)若干粘粒集合在一起形成團(tuán)聚體。絮狀結(jié)構(gòu):小于0.002mm土粒在水中凝聚形成絮狀物下沉形成

蜂窩狀結(jié)構(gòu):土粒0.02~0.002mm左右土粒在水中沉積時(shí)相互連結(jié)形成第二十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日土的構(gòu)造—土體構(gòu)成上的不均勻性特征的總合。塊石狀（土中粗大顆粒彼此直接依靠）假斑狀（土中細(xì)粒物質(zhì)占優(yōu)勢(shì)，將粗大顆粒包圍在細(xì)粒物質(zhì)中間）粗碎屑土交錯(cuò)層狀層狀（砂土和粘土交替沉積層）砂質(zhì)土粘土

薄葉狀第二十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)土的物理性質(zhì)土的重量土的含水性土的孔隙性土的指標(biāo)換算關(guān)系第二十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日一、土的重量土粒ms水Vw氣VamVvVsV土的三相圖mw

第二十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日1、土粒密度和相對(duì)密度土粒相對(duì)密度(G)ρw1—4℃純水的密度，ρw1≈1g/m3。

土粒密度主要取決于土礦物成分，而與土的孔隙大小和含水多少無(wú)關(guān)土粒密度(ρs)ρ砂土:2.65～2.70ρ粘性土:2.70～2.75第二十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日2、土的密度和重度土的密度土的干密度(ρd)土的飽和密度(ρsat)

浮重度(γ')土的重度:由土的質(zhì)量產(chǎn)生的單位體積的重力，重力等于質(zhì)量乘以重力加速度第二十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日二、土的含水性土的含水量(w)

土的飽和度(Sr)砂土濕度狀態(tài):稍濕的(Sr≤50%)很濕的(50%<Sr≤80%)飽和的(Sr≥80%)第二十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日三、土的孔隙性土的孔隙度(n)土的孔隙比(e)砂土的相對(duì)密度(Dr)四、土的指標(biāo)換算關(guān)系第二十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)土的水理性質(zhì)粘性土的稠度粘性土的抗水性土的滲透性和毛細(xì)性第三十頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日一、粘性土的稠度稠度界限—隨著含水量的變化，粘性土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)的界限含水量。土的稠度—粘性土因含水量變化而表現(xiàn)出的稀稠軟硬程度。界限含水量(稠度界限)液限(WL)塑限(WP)固體干硬狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)塑性狀態(tài)含水量含水量第三十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日液限wL:粘性土從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤苄誀顟B(tài)的界限含水量，也叫塑性上限或流限。塑限wP:粘性土從可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水量，又叫塑性下限。液限(WL)塑限(WP)固體干硬狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)塑性狀態(tài)第三十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日液限(WL)塑限(WP)固體干硬狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)塑性狀態(tài)塑性指數(shù)IP:土的液限與塑限的差值。IP=wL-wP反映土的可塑性

第三十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日液限(WL)塑限(WP)固體干硬狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)塑性狀態(tài)w<wP時(shí)，堅(jiān)硬狀態(tài)；W>WL時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)；wP<

w<wL時(shí)，塑性狀態(tài)。液性指數(shù)IL：土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比。判別粘性土在天然狀態(tài)下的稠度

硬塑(0<IL≤0.25)可塑(0.25<IL≤0.75軟塑(0.75<IL≤1.00)

第三十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日二、粘性土的抗水性—粘性土抵抗因水變形破壞

的能力1.土的膨脹性

膨脹率(eP)膨脹力土膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力膨脹含水量：土浸水膨脹穩(wěn)定后的含水量水水hoh第三十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日2.土的收縮性線縮率(eSL)體縮率eS：粘性土在溫度100-105℃下烘干至收縮穩(wěn)定后所減少的體積與原體積之比第三十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日3.土的崩解性：粘性土在水中崩散解體的性能。崩解時(shí)間：邊長(zhǎng)為5cm的立方體土樣，在水中完全崩解所需的時(shí)間。崩解速度：土樣在崩解過(guò)程中的重量損失和原土樣重量之比與時(shí)間的關(guān)系。崩解特征：土樣在崩解過(guò)程中的各種現(xiàn)象。

第三十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日1.土的滲透性：土體的透水能力。三、土的滲透性和毛細(xì)性2.土的毛細(xì)性：水沿著毛細(xì)管上升的性質(zhì)毛細(xì)上升高度毛細(xì)上升速度：水在土的毛細(xì)孔隙中單位時(shí)間上升的高度，以cm/s或m/d表示毛細(xì)壓力：土中毛細(xì)水附加于土粒上的靜水壓力毛細(xì)壓力表示。第三十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)土的力學(xué)性質(zhì)土的抗剪性土的壓縮性土的動(dòng)力壓實(shí)性第三十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日一、土的抗剪性：土在荷載作用下，抵抗剪切破壞的能力。1.土的抗剪強(qiáng)度：土抵抗剪切破壞的極限強(qiáng)度S剪切下盒剪切上盒土樣P未來(lái)剪切面0τfσ粘性土f＝tg+cφ砂土Cφ粘性土砂土f＝tg第四十頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日2、砂土液化

飽和的粉土、粉砂、細(xì)砂在受到地震或動(dòng)力機(jī)器產(chǎn)生的突發(fā)的或周期性的荷載作用下，抗剪強(qiáng)度急劇降低甚至接近于零而喪失承載能力的現(xiàn)象稱(chēng)為砂土液化。第四十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日1.土的壓縮指標(biāo)二、土的壓縮性土樣e0h土樣e1h1s1PV=F?hV1=F?h1=F?(h-s1)顆粒體積Vs第四十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日

M1M2e1e2P2=0.2P1=0.1ΔPΔee0Pe-p曲線0lgPe1e2P2P1ee-lgp曲線壓縮系數(shù)壓縮指數(shù)第四十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日側(cè)壓力系數(shù)：土在無(wú)側(cè)膨脹條件下壓縮，由于土粒只能做鉛直方向的移動(dòng)，產(chǎn)生縱向變形，作用在土上的鉛直壓力將在土內(nèi)引起側(cè)向壓力。側(cè)向壓力的增加值x與鉛直壓力的增加值z(mì)之比值稱(chēng)為土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止側(cè)壓力系數(shù)2.土的側(cè)壓力系數(shù)及側(cè)膨脹系數(shù)土樣σzσxσx=x/z

第四十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日側(cè)膨脹系數(shù)：土在無(wú)側(cè)限條件下壓縮，在產(chǎn)生鉛直壓縮變形的同時(shí)也產(chǎn)生側(cè)向膨脹變形。土在無(wú)側(cè)限壓縮時(shí)側(cè)向膨脹應(yīng)變x(或y)與鉛直應(yīng)變z之比，稱(chēng)土的側(cè)膨脹系數(shù)，也稱(chēng)泊松比.=-x/z=-y/z=/(1+)σ?Δd?Δd

Δhhdεx=Δd/dεz=Δh/h第四十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日變形模量Eb:土在無(wú)側(cè)限條件下，由于側(cè)向膨脹使鉛直變形增大，所以在這種情況下鉛直壓力與相應(yīng)的壓縮變形之比，稱(chēng)為無(wú)側(cè)限壓縮模量或變形模量Eb。σ?Δd?Δd

Δhhd第四十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日Es≤4MPa高壓縮性土

4≤Es≤15MPa中等壓縮性土

Es＞15MPa低壓縮性粘土3.土的壓縮模量E:在側(cè)限條件下，土的豎向壓應(yīng)力與土的豎向應(yīng)變之比值Es=/，Es=(1+e1)/a1-2ε=Δh/hσ土樣Δhh第四十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日4.土的前期固結(jié)壓力:該土曾經(jīng)經(jīng)受過(guò)的上覆土層的自重壓力或其它外來(lái)荷載(在該荷載下土層已經(jīng)壓密穩(wěn)定)，通常用pc表示.

pc＜po

欠壓密狀態(tài)土，欠固結(jié)pc=po

正常壓密狀態(tài)土pc＞po

超壓密狀態(tài)土0lgPepc第四十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日R＞1，超壓密狀態(tài)土；R=1，正常壓密狀態(tài)土；R＜1，欠壓密狀態(tài)土。

超固結(jié)比RR=pc/po第四十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日飽水土體的壓縮是荷載作用下孔隙水從孔隙中排出的過(guò)程。對(duì)滲透性弱的土體，這一隨時(shí)間的排水壓縮過(guò)程稱(chēng)為滲透固結(jié)。

5.飽和粘性土的滲透固結(jié)=′+u—總應(yīng)力，′—土粒骨架承受的應(yīng)力,稱(chēng)有效應(yīng)力u—孔隙水壓力。t=0時(shí)，=ut→，u=0，=′第五十頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日砂土黏性土壓縮變形變形速度變形特征6.不同土的壓縮特性不大較快永久變形，彈性變形部分很少取決于稠度狀態(tài)，一般很大，很慢。透水越小變形越慢除永久變形外還有很大的彈性變形第五十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)土的工程分類(lèi)老堆積土：Q3以前堆積，超固結(jié)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。一般堆積土：Q4堆積。新堆積土：Q4以后堆積，欠壓密狀態(tài)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低。1.堆積年代劃分無(wú)機(jī)土(Wu<5%)有機(jī)質(zhì)土(5%≤Wu≤10%)泥炭質(zhì)土(10%<Wu≤60%)泥炭(Wu>60%)2.有機(jī)質(zhì)含量殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、冰積土和風(fēng)積土3.地質(zhì)成因第五十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日5.特殊土黃土、紅粘土、軟土凍土、膨脹土、鹽漬土、填土碎石土：>2mm顆粒含量超過(guò)全重的50%以上砂土：<2mm顆粒含量不超過(guò)全重的50%，

>0.075mm顆粒含量超過(guò)全重的50%粉土：>0.075mm顆粒含量不超過(guò)全重的50%，

Ip≤10粘性土：Ip>104.顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)第五十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日碎屑土分類(lèi)表第五十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，2022年，8月28日第六