碎石土砂土課件

1

土的物理性能及工程分類

第一節(jié)

土的三相組成第二節(jié)土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第三節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)第四節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)第五節(jié)地基巖、土的工程分類1土的物理性能及工程分類

第一節(jié)土的三相組成1固體礦物顆粒（固相）土中氣體（氣相）土中水（液相）第一節(jié)

土的組成固體礦物顆粒（固相）土中氣體土中水第一節(jié)土2一、

土的固體顆粒

土的固體顆粒是土的三相組成中的主體，是決定土的工程性質(zhì)的主要成分。

1.土粒的礦物成分（1）原生礦物:石英、長(zhǎng)石、云母—礫石和砂（2）次生礦物：蒙脫石、伊利石和高嶺石--粘性土（3）有機(jī)質(zhì)一、土的固體顆粒土的固體顆粒是土的三相組成中的3次生礦物蒙脫石伊利石高嶺石蒙脫石次生礦物蒙脫石伊利石高嶺石蒙脫石42.土顆粒的大小與形狀基本概念粒組：工程上將各種不同的土顆粒按性質(zhì)相近的原則劃分為若干組，稱為粒組。粘粉砂礫卵漂0.0050.075220200巨粒粗粒細(xì)粒透水性大小粘性小大2.土顆粒的大小與形狀基本概念粘粉砂礫卵漂0.0050.075土中粒度對(duì)土工程性質(zhì)的影響土中粒度對(duì)土工程性質(zhì)的影響6土的顆粒級(jí)配（1）定義自然界的土由多個(gè)粒組組成,常用土中各粒組的相對(duì)含量（各粒組占土?？傎|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示土粒的大小及組成，稱為土的顆粒級(jí)配。（2）粒徑分析方法：顆粒分析試驗(yàn)篩分法（d>0.075mm的土）密度計(jì)法（d<0.075mm的土）土的顆粒級(jí)配（1）定義7篩分法（d>0.075mm的土）篩分法（d>0.075mm的土）8密度計(jì)法（d<0.075mm的土）密度計(jì)法（d<0.075mm的土）9（3）顆粒級(jí)配的表示方法表示方法：表格法、顆粒累計(jì)級(jí)配曲線法10-22-0.0750.075-0.005<0.005A09910B066304C445600（3）顆粒級(jí)配的表示方法表示方法：表格法、顆粒累計(jì)級(jí)配曲線法10不均勻系數(shù):曲率系數(shù)：不均勻系數(shù):曲率系數(shù)：11不均勻系數(shù):曲率系數(shù)：不均勻系數(shù):曲率系數(shù)：12土的顆粒級(jí)配指標(biāo)：不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況，其值越大，表示粒徑分布越不均勻，土級(jí)配越好。曲率系數(shù)反映曲線的整體形狀，其值太大或太小，表示可能缺失中間粒徑，級(jí)配不連續(xù)，級(jí)配差。工程實(shí)踐表明，如果只用一個(gè)指標(biāo)評(píng)定土的顆粒級(jí)配情況是不夠的，應(yīng)該把兩項(xiàng)指標(biāo)結(jié)合起來(lái)才比較完善。當(dāng)時(shí)稱為級(jí)配良好的土，若不能同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，稱為級(jí)配不良的土。不均勻系數(shù):曲率系數(shù)：土的顆粒級(jí)配指標(biāo)：不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況，其值13二、

土中水（1）結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水（可塑性）（2）自由水重力水（浮力）、毛細(xì)水（沼澤、鹽漬）（3）氣態(tài)水（4）固態(tài)水（凍脹和融陷）二、土中水（1）結(jié)合水14雙電層結(jié)合水概念強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水雙電層概念雙電層15

1.1.3

土中氣體

土中的氣體存在于土孔隙中未被水所占據(jù)的部位。（1）自由氣體：（2）封閉氣體：增大土的彈性和壓縮性，降低透水性。1.1.3土中氣體土中的氣體161.1.4

土的結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)

蜂窩結(jié)構(gòu)

絮狀結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)是指土顆粒的大小、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征。

砂土以上粉土粘性土1.1.4土的結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)17a)疏松狀態(tài)的單粒結(jié)構(gòu)b)緊密狀態(tài)的單粒結(jié)構(gòu)

a)疏松狀態(tài)的單粒結(jié)構(gòu)b)緊密狀態(tài)的181.1.5

土的構(gòu)造層狀構(gòu)造分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造1.1.5土的構(gòu)造層狀構(gòu)造19課堂小結(jié)土的組成及結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)土的工程性質(zhì)有什么影響？思考題1、3課堂小結(jié)土的組成及結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)土的工程性質(zhì)有什么影響？201.2.1

土的三相比例指標(biāo)概述土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，也間接反映土的工程性質(zhì)。土的松密和軟硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例。三相指標(biāo)的定義1.2

土的物理性質(zhì)指標(biāo)固相液相氣相土顆粒土中水土中氣1.2.1土的三相比例指標(biāo)概述1.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)固相21土顆粒水氣體氣體土顆粒水氣體氣體22三相指標(biāo)－三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土的天然密度或天然重度

公式：（t/m3、g/cm3)

(KN/m3)測(cè)定：環(huán)刀法、蠟封法、灌砂法、灌水法等氣水土粒mamwmsmVaVwVvVVS三相指標(biāo)－三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土的天然密度或天然重度氣水土粒ma23碎石土砂土課件24三相指標(biāo)－三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土的含水率（%）

公式：(%)

測(cè)定：烘干法、酒精燃燒法微波爐法氣水土粒mamwmsmVaVwVvVVS三相指標(biāo)－三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土的含水率（%）氣水土粒mamwm25碎石土砂土課件26三相指標(biāo)－三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土粒相對(duì)密度ds（土粒比重Gs）

公式：（無(wú)量綱）測(cè)定：比重瓶法氣水土粒mamwmsmVaVwVvVVS三相指標(biāo)－三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土粒相對(duì)密度ds（土粒比重Gs）氣27三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土的天然密度和天然重度公式：

測(cè)定：環(huán)刀法、蠟封法、灌砂法、灌水法等土的含水率（%）公式：測(cè)定：烘干法、酒精燃燒法土粒相對(duì)密度（土粒比重）公式：

測(cè)定：比重瓶法

三個(gè)基本試驗(yàn)指標(biāo)土的天然密度和天然重度281.2.3

其它指標(biāo)1、土的干密度

和干重度

（g/cm3或t/m3）

(kN/m3)2、土的飽和密度和飽和重度3、土的有效重度(或浮重度)1.2.3其它指標(biāo)1、土的干密度和干重度2291.2.3

其它指標(biāo)4、土的孔隙率n5、土的孔隙比e6、土的飽和度Sr

1.2.3其它指標(biāo)4、土的孔隙率n5、土的孔隙比e6、土的30

指標(biāo)的換算

土的密度、含水量、土粒比重是通過試驗(yàn)測(cè)定，其他指標(biāo)可由這三個(gè)指標(biāo)換算得到。指標(biāo)的換算土的密度、含水量、土粒比重是通過試驗(yàn)31在進(jìn)行土的三相指標(biāo)計(jì)算時(shí)，可利用表中公式直接計(jì)算，也可利用土的各指標(biāo)的三相比例表達(dá)式計(jì)算：在三相圖上假定Vs=1(或V=1)，根據(jù)已知條件得到各部分的體積和重力，就可求得其他指標(biāo)。在進(jìn)行土的三相指標(biāo)計(jì)算時(shí)，可利用表中公式直接計(jì)算，也可利用土32例1-1

某原狀土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得土的天然重度γ=18.3kN/m3，ds=2.70，ω=20%，求解1：直接利用表中公式計(jì)算。例1-1某原狀土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得土的天然重度γ=18.3kN/33解2：設(shè)V=1，則土的重力W=V=18.3kN例1-1

某原狀土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得土的天然重度γ=18.3kN/m3，ds=2.70，ω=20%，求則

解得

則

解得求得三相物質(zhì)的重力和體積后，就可根據(jù)定義表達(dá)式計(jì)算其他指標(biāo)。解2：設(shè)V=1，則土的重力W=V=18.3kN例1-1某原34課堂小結(jié)掌握土的基本物理狀態(tài)指標(biāo)及測(cè)定會(huì)進(jìn)行土的其他指標(biāo)的計(jì)算思考題4作業(yè)1課堂小結(jié)掌握土的基本物理狀態(tài)指標(biāo)及測(cè)定35無(wú)粘性土——密實(shí)度粘性土的物理特征——界限含水率

第四節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)無(wú)粘性土——密實(shí)度第四節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)36一、

無(wú)粘性土的密實(shí)度無(wú)粘性土顆粒較粗，土粒間無(wú)粘結(jié)力而呈散粒狀態(tài)，其密實(shí)度對(duì)它的工程性質(zhì)有十分重要的影響。a)疏松狀態(tài)的單粒結(jié)構(gòu)b)緊密狀態(tài)的單粒結(jié)構(gòu)

一、無(wú)粘性土的密實(shí)度無(wú)粘性土顆粒較粗，土粒間無(wú)粘結(jié)力而呈散37一、

無(wú)粘性土的密實(shí)度（1）天然孔隙比e優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：無(wú)法反映土的顆粒級(jí)配因素0.60.750.85松散中密密實(shí)稍密1、砂土的密實(shí)度一、無(wú)粘性土的密實(shí)度（1）天然孔隙比e0.60.750.838（2）相對(duì)密實(shí)度Dr定義：優(yōu)點(diǎn)：計(jì)入土的級(jí)配因素，理論上比較完善。缺點(diǎn)：天然孔隙比難以獲取，且emax,emin

的測(cè)定受人為的影響較大。（2）相對(duì)密實(shí)度Dr39用相對(duì)密度判斷土的密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)密實(shí)中密松散相對(duì)密實(shí)度Dr1～0.670.67～0.330.33～0用相對(duì)密度判斷土的密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)密實(shí)中密松散相對(duì)密實(shí)40（3）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)301510松散中密密實(shí)稍密標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N密實(shí)度N≤10松散15＜N≤30中密10＜N≤15稍密N＞30密實(shí)（3）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)301510松散中密密實(shí)稍密標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)密412、碎石土的密實(shí)度

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》用重型圓錐動(dòng)力觸探錘擊數(shù)N63.5來(lái)劃分碎石土的密實(shí)度。重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5密實(shí)度重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5密實(shí)度N63.5≤5松散10＜N63.5≤20中密5＜N63.5≤10稍密N63.5＞20密實(shí)對(duì)于平均粒徑大于50mm或最大粒徑大于100mm的碎石土，根據(jù)《規(guī)范》要求對(duì)于這類土可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察，根據(jù)骨架顆粒的含量和排列、可挖性和可鉆性來(lái)鑒別。2、碎石土的密實(shí)度《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》用重型圓錐動(dòng)力觸42二、

粘性土的特征指標(biāo)液限、塑限、縮限塑性指數(shù)液性指數(shù)靈敏度二、粘性土的特征指標(biāo)液限、塑限、縮限431、界限含水率：液限、塑限、縮限

一、定義液限WL、塑限Wp、縮限Ws二、測(cè)定方法塑限是用搓條法測(cè)定液限我國(guó)采用平衡錐式液限儀測(cè)定液塑限聯(lián)合測(cè)定法WSWpWL液態(tài)固態(tài)塑態(tài)半固態(tài)01、界限含水率：液限、塑限、縮限一、定義WSWpWL液態(tài)固44液塑限聯(lián)合測(cè)定儀液45測(cè)試結(jié)果整理將試樣調(diào)成不同含水率的土樣：3-4mm,7-9mm,15-17mm測(cè)定圓錐儀在5s時(shí)的下沉深度h及相應(yīng)的含水率。

h=2mm—塑限ωPh=10mm—10mm液限ωLh=17mm—17mm液限ωL測(cè)試結(jié)果整理將試樣調(diào)成不同含水率的土樣：h=2mm—塑限ωP463、粘性土的可塑性指標(biāo)塑性指數(shù)IP液性指數(shù)ILIL>1.0

0.75<IL≤1

0.25<IL≤0.75

0<IL≤0.25

IL<0

液性指數(shù)

流塑

軟塑

可塑

硬塑

堅(jiān)硬

狀態(tài)

3、粘性土的可塑性指標(biāo)IL>1.00.75<IL≤10.47例題1-2已知某粘性土樣的天然含水率ω=40.3%，塑限ωP=25.2%，液限ωL=47.7%，判斷它所處的狀態(tài)。解該土樣的塑性指數(shù)為IP=ωL-ωP=47.7-25.2=22.5

該土樣的液性指數(shù)為

由于0.25＜IL≤0.75所以該土樣處于可塑狀態(tài)。例題1-248小結(jié)掌握砂土和碎石土密實(shí)度的判別了解相對(duì)密度的概念及測(cè)定熟悉液、塑限的測(cè)定掌握塑性指數(shù)和液性指數(shù)的計(jì)算，會(huì)準(zhǔn)確判斷粘性土的狀態(tài)小結(jié)掌握砂土和碎石土密實(shí)度的判別49《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》將土分為巖石碎石土砂土粉土粘土人工填土特殊土1.5

地基巖土的工程分類《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》將土分為1.5地基巖土的工程分類50一、巖石巖石（基巖）是指顆粒間牢固聯(lián)結(jié)，形成整體或具有節(jié)理、裂隙的巖體。

巖石堅(jiān)硬程度的劃分巖體完整程度的劃分巖石風(fēng)化程度的劃分未風(fēng)化、微風(fēng)化完整的硬質(zhì)巖石是最優(yōu)良的地基，強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化破碎的軟質(zhì)巖石工程性質(zhì)較差。一、巖石巖石（基巖）是指顆粒間牢固聯(lián)結(jié)，形成整體或51

巖石堅(jiān)硬程度的劃分堅(jiān)硬程度類別堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?rk（Mpa）?rk＞6060≥?rk＞3030≥?rk＞1515≥?rk＞5?rk≤5巖體完整程度的劃分完整程度等級(jí)完整較完整較破碎破碎極破碎完整性指數(shù)＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15巖石堅(jiān)硬程度的劃分堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較硬巖52巖石風(fēng)化程度特征表

風(fēng)化程度特征未風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造未變，巖質(zhì)新鮮微風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物色澤基本未變，部分裂隙面有鐵錳質(zhì)渲染中風(fēng)化結(jié)構(gòu)和構(gòu)造較清晰，巖體被節(jié)理、裂隙分割成塊狀，裂隙中填充少量風(fēng)化物。錘擊聲脆，且不易擊碎；用鎬難掘，用巖心鉆方可鉆進(jìn)。強(qiáng)風(fēng)化結(jié)構(gòu)和構(gòu)造不甚清晰，礦物成分已顯著變化；巖體被節(jié)理、裂隙分割成碎石狀，碎石用手可以折斷；用鎬可以挖掘，手搖鉆不易鉆進(jìn)全風(fēng)化結(jié)構(gòu)和構(gòu)造完全破壞，礦物成分以次生礦物為主，松散易碎；手搖鉆易鉆進(jìn)巖石風(fēng)化程度特征表風(fēng)化程度特53二、碎石土碎石土是指粒徑大于2mm的顆粒含量超過總質(zhì)量的50％的土，按粒徑和顆粒形狀可進(jìn)一步劃分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。碎石土的密實(shí)度可分為松散、稍密、中密和密實(shí)。碎石土的強(qiáng)度大，壓縮性小、滲透性大，為良好的地基。二、碎石土碎石土的密實(shí)度可分為松散、稍密、中密和密實(shí)。54

碎石土分類

土的名稱顆粒形狀粒組含量漂石塊石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于200mm的顆粒含量超過全重的50%卵石碎石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于20mm的顆粒含量超過全重的50%圓礫角礫圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重的50%注：分類時(shí)應(yīng)根據(jù)粒組含量欄從上到下以最先符合者確定。碎石土分類土的名稱顆粒形狀粒組含量漂石圓形55三、砂土砂土為粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重的50％、粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50％的土。砂土按粒組含量可分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂。三、砂土砂土為粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重的5056

砂土的分類

土名粒組含量礫砂粒徑大于2mm的顆粒含量占全重的25%-50%粗砂粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過全重的50%中砂粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過全重的50%細(xì)砂粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重的85%粉砂粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重的50%注：分類時(shí)應(yīng)根據(jù)粒組含量欄從上到下以最先符合者確定。砂土的分類土名粒組含量礫砂粒徑大于2mm的57砂土砂土按其密實(shí)度分為密實(shí)、中密、稍密和松散。砂土的潮濕程度可按飽和度分為飽和、很濕和稍濕三種狀態(tài)。常見的礫砂、粗砂、中砂為良好地基，粉、細(xì)砂要具體分析，如為飽和疏松狀態(tài)則為不良地基。砂土砂土按其密實(shí)度分為密實(shí)、中密、稍密和松散。58四、粉土塑性指數(shù)Ip≤10，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50％的土稱為粉土，其性質(zhì)介于砂土與粘性土之間。粉土的密實(shí)度根據(jù)孔隙比劃分為密實(shí)、中密和稍密。粉土的濕度根據(jù)含水量劃分為稍濕、濕和很濕。密實(shí)狀態(tài)的粉土性質(zhì)好，強(qiáng)度高，是良好的地基；飽和稍密的粉土地震時(shí)易產(chǎn)生液化，為不良地基。四、粉土塑性指數(shù)Ip≤10，且粒徑大于0.075mm59

粉土密實(shí)度分類

孔隙比e密實(shí)度e＜0.750.75≤e≤0.90e＞0.9密實(shí)中密稍密粉土密實(shí)度分類孔隙比e密實(shí)度e＜0.75密實(shí)60

粉土濕度分類

含水量ω濕度ω＜2020≤ω≤30ω＞30稍濕濕很濕粉土濕度分類含水量ω濕度ω＜20稍濕61

五、粘性土粘性土為塑性指數(shù)Ip>10的土，可按塑性指數(shù)Ip分為粘土和粉質(zhì)粘土。粘性土的狀態(tài)按液性指數(shù)分為堅(jiān)硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑五種狀態(tài)。密實(shí)硬塑狀態(tài)的粘性土為良好地基，疏松流塑狀態(tài)的粘性土為軟弱地基。

土的名稱塑性指數(shù)Ip粘土粉質(zhì)粘土Ip＞1710＜Ip≤17五、粘性土粘性土為塑性指數(shù)Ip>10的土，可按塑性指數(shù)Ip62六、人工填土人工填土是由于人類活動(dòng)堆積而成的土。按其成因及堆積物質(zhì)成分不同可分為以下幾種：素填土：主要由碎石、砂土、粉土、粘性土等組成的填土，經(jīng)分層碾壓或夯實(shí)的填土統(tǒng)稱為壓實(shí)填土。雜填土：主要為建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。沖填土：用水力沖填法將水底泥砂等沉積物堆積而成的。人工填土具有不均勻性、低密度性、高壓縮性和低強(qiáng)度，有時(shí)具有濕陷性的特點(diǎn)。六、人工填土人工填土是由于人類活動(dòng)堆積而成的土。按其成因及堆63七、特殊土軟土：是天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1.0的飽和粘性土。分為淤泥和淤泥質(zhì)土。軟土地基承載力低、變形大、不均勻變形也大，且變形穩(wěn)定歷時(shí)較長(zhǎng)。膨脹土：是一種吸水膨脹和失水收縮、具有較大脹縮變形性能，且變形往復(fù)的高塑性粘土。建造在膨脹土地基上的建筑物如果不進(jìn)行地基處理，常會(huì)對(duì)建筑物造成危害。濕陷性黃土：黃土的浸水濕陷而使建筑物產(chǎn)生不均勻沉陷是造成黃土地區(qū)事故的主要原因。

七、特殊土軟土：是天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1.0的64例題：

已知某土樣，顆粒分析結(jié)果如表所示，標(biāo)貫擊數(shù)N=25，飽和度Sr=50%，確定該土樣的名稱及所處的狀態(tài)。粒徑范圍/mm＞22～0.50.5～0.250.25～0.0750.075～0.05＜0.05粒組含量(%)3.51215.526.52616.5例題：已知某土樣，顆粒分析結(jié)果如表所示，標(biāo)貫擊數(shù)N=25，65解：（1）確定土樣名稱大于2mm的顆粒占全重的3.5%大于0.5mm的顆粒占全重的15.5%大于0.25mm的顆粒占全重的31%大于0.075mm的顆粒占全重的57.5%由此確定該土為粉砂。（2）確定土的狀態(tài)飽和度Sr=50%，土的濕度狀態(tài)為稍濕。標(biāo)貫擊數(shù)N=25，15＜N=25≤30，土的密實(shí)狀態(tài)為中密。粒徑范圍＞22～0.50.5～0.250.25～0.0750.07