土力學(xué)與地基基礎(chǔ)1

第一章土的物理性質(zhì)與工程分類土力學(xué)與地基基礎(chǔ)目錄1.1土的物理性質(zhì)1.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)與物理狀態(tài)指標(biāo)1.3土的工程分類1.4土的擊實(shí)性1.5土的滲透性1.1土的物理性質(zhì)一土的組成二土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的組成一、土的成因二、土的組成物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化水空氣土物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化粘性土無粘性土巖石礦物顆粒土的組成一、土的成因二、土的組成土是由固體、液體和氣體組成的三相體。1.固體顆粒固體顆粒構(gòu)成土骨架，它對土的物理力學(xué)性質(zhì)其決定性的作用。研究固體顆粒就要分析粒徑的大小及其在土中所占的百分?jǐn)?shù)，即土的粒徑級(jí)配。另外，還要研究固體顆粒的礦物成分以及顆粒的形狀。土的組成一、土的成因二、土的組成（1）顆粒的礦物成分和顆粒分組土粒的礦物成分可分為原生礦物（物理風(fēng)化產(chǎn)生）和次生礦物（化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)生）兩類。顆粒粒徑的大小成為粒度，把粒度相近的顆粒合為一組，稱為粒組。土的組成一、土的成因二、土的組成（1）顆粒的礦物成分和顆粒分組土粒的礦物成分可分為原生礦物（物理風(fēng)化產(chǎn)生）和次生礦物（化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)生）兩類。顆粒粒徑的大小成為粒度，把粒度相近的顆粒合為一組，稱為粒組。（插入圖土的顆粒分組）顆粒的粗細(xì)對土的性質(zhì)影響也很大，顆粒愈細(xì)，單位體積內(nèi)顆粒的表面積就愈大，與水接觸的面積就愈多，顆粒相互作用的能力就愈強(qiáng)。土的組成一、土的成因二、土的組成(2)用篩析法作土的顆粒大小分析各粒組的質(zhì)量占干土土樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)叫做顆粒級(jí)配。顆粒大小分析可采用篩析法、密度計(jì)法和移液管法。篩析法適用于分析粒徑大于0.075mm的土顆粒組成的土樣，但對粒徑大于60mm的土樣，篩析法不適用。密度計(jì)法和移液管法適用于粒徑小于0.075mm的土。土的組成一、土的成因二、土的組成

土的組成一、土的成因二、土的組成

土的組成一、土的成因二、土的組成2土中的水（1）結(jié)合水這部分水靠土粒的電分子引力吸引在土粒表面的水，對土的工程性質(zhì)影響極大。又可分為吸著水（強(qiáng)結(jié)合水）被顆粒表面負(fù)電荷緊緊吸附在土粒周圍很薄的水。薄膜水（弱結(jié)合水）吸著水外面收顆粒表面負(fù)電荷吸引而吸附在顆粒四周的水。土的組成一、土的成因二、土的組成2土中的水（2）非結(jié)合水土粒水化膜以外的液態(tài)水，主要受重力作用控制，傳遞靜水壓力。又可分為毛細(xì)水土中存在微小孔隙，由于毛細(xì)表面張力作用，形成毛細(xì)水。重力水自由水位以下，土里吸附力范圍以外的水，在自身重力作用下，可在土中自由移動(dòng)，成為重力水。土的組成一、土的成因二、土的組成2土中的氣體土中氣體分為兩類：與大氣相連通的自由氣體和與大氣隔絕的封閉氣體。自由氣體一般不影響土的性質(zhì)，封閉氣體的存在會(huì)增加土的彈性，減少水的透水性。1.1土的物理性質(zhì)一土的組成二土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造單粒結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)由較大土粒在自重左右下，于水或空氣下落堆積而成，如碎石類土和砂類土。蜂窩結(jié)構(gòu)常見于粘性土絮狀結(jié)構(gòu)顆粒最小的粘性土特有的結(jié)構(gòu)形式。

密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，壓縮性小，工程性質(zhì)最好；蜂窩結(jié)構(gòu)次之，絮狀結(jié)構(gòu)最差一、土的結(jié)構(gòu)二、土的構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造一、土的結(jié)構(gòu)二、土的構(gòu)造土的構(gòu)造是指同一土層中物質(zhì)成分和顆粒大小等相近的各部分之間的相互位置與填充空間的特征，主要構(gòu)造類型為層理構(gòu)造，還有分散構(gòu)造、裂隙構(gòu)造和結(jié)核狀構(gòu)造等常見的構(gòu)造類型。1.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)與物理狀態(tài)指標(biāo)一土的物理性質(zhì)指標(biāo)二無粘性土的物理狀態(tài)三粘性土的物理狀態(tài)土的三相草圖確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)為了對土的基本物理性質(zhì)有所了解，還需要對土的三相——土粒(固相)、土中水(液相)和土中氣(氣相)的組成情況進(jìn)行數(shù)量上的研究。土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖

確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)

土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖

確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)

土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖

確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)

土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)

土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)

土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)

土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相草圖確定三相比例關(guān)系

的基本試驗(yàn)指標(biāo)確定三相比例關(guān)系

的其它常用指標(biāo)

土的物理性質(zhì)指標(biāo)

1.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)與物理狀態(tài)指標(biāo)一土的物理性質(zhì)指標(biāo)二無粘性土的物理狀態(tài)三粘性土的物理狀態(tài)無粘性土的物理狀態(tài)一、密實(shí)度二、潮濕程度

無粘性土的物理狀態(tài)無粘性土的物理狀態(tài)一、密實(shí)度二、潮濕程度1.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)與物理狀態(tài)指標(biāo)一土的物理性質(zhì)指標(biāo)二無粘性土的物理狀態(tài)三粘性土的物理狀態(tài)粘性土的物理狀態(tài)一、稠度二、稠度界限三、塑性指數(shù)和液性指數(shù)粘性土的物理狀態(tài)

一、稠度二、稠度界限

三、塑性指數(shù)和液性指數(shù)粘性土的物理狀態(tài)一、稠度二、稠度界限

三、塑性指數(shù)和液性指數(shù)粘性土的物理狀態(tài)巖石一、根據(jù)強(qiáng)度進(jìn)行堅(jiān)硬程度分級(jí)二、根據(jù)完整程度分級(jí)三、根據(jù)節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)四、按軟化系數(shù)分類1.3土的工程分類巖石

一、根據(jù)強(qiáng)度進(jìn)行堅(jiān)硬程度分級(jí)

二、根據(jù)完整程度分級(jí)三、根據(jù)節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)四、按軟化系數(shù)分類1.3土的工程分類巖石

一、根據(jù)強(qiáng)度進(jìn)行堅(jiān)硬程度分級(jí)二、根據(jù)完整程度分級(jí)

三、根據(jù)節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)四、按軟化系數(shù)分類1.3土的工程分類巖石

一、根據(jù)強(qiáng)度進(jìn)行堅(jiān)硬程度分級(jí)二、根據(jù)完整程度分級(jí)三、根據(jù)節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)

四、按軟化系數(shù)分類1.3土的工程分類碎石土一、按顆粒形狀與粒組含量分類二、按密實(shí)程度分類1.3土的工程分類碎石土

一、按顆粒形狀與粒組含量分類

二、按密實(shí)程度分類1.3土的工程分類砂土一、按與粒組含量分類二、按密實(shí)程度分類1.3土的工程分類砂土

一、按粒組含量分類

二、按密實(shí)程度分類1.3土的工程分類粉土1.3土的工程分類粘性土1.3土的工程分類特殊性巖土1.3土的工程分類特殊性巖土1.3土的工程分類1.3土的擊實(shí)性一擊實(shí)試驗(yàn)二影響最大干密度的幾個(gè)因素三填土的含水量和碾壓標(biāo)準(zhǔn)的控制擊實(shí)試驗(yàn)1.3土的擊實(shí)性一擊實(shí)試驗(yàn)二影響最大干密度的幾個(gè)因素三填土的含水量和碾壓標(biāo)準(zhǔn)的控制影響最大干密度的幾個(gè)因素一、含水量二、擊實(shí)功能三、不同土類的及時(shí)特性影響最大干密度的幾個(gè)因素

一、含水量

二、擊實(shí)功能三、不同土類的及時(shí)特性影響最大干密度的幾個(gè)因素

一、含水量二、擊實(shí)功能三、不同土類的及時(shí)特性1.4土的擊實(shí)性一擊實(shí)試驗(yàn)二影響最大干密度的幾個(gè)因素三填土的含水量和碾壓標(biāo)準(zhǔn)的控制填土的含水量和碾壓標(biāo)準(zhǔn)的控制粗粒土的壓實(shí)性粗粒土的壓實(shí)性土的組成水在巖土體孔隙中的流動(dòng)成為滲透一、滲透二、土體的滲透性

三、滲流或滲透1.

5土的滲透性巖土體具有滲透的性質(zhì)成為巖土體的滲透性

一、滲透

二、土體的滲透性

三、滲流或滲透概念1.

5土的滲透性存在于地基中的地下水，在一定的壓力差作用下，將透過土中空隙發(fā)生流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為滲流或滲透

一、滲透二、土體的滲透性三、滲流或滲透概念1.

5土的滲透性1.

5土的滲透性一滲透模型二滲透定律三滲透系數(shù)的確定四滲透力與滲透穩(wěn)定性分析滲透模型滲透模型實(shí)際土體中的滲流僅是流經(jīng)土粒間的孔隙，滲流水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡很不規(guī)則，如圖1-20（a）工程實(shí)際中對滲流做出了兩方面的簡化：不考慮滲流路徑的迂回曲折，只分析它的主要流向；不考慮土體中顆粒的影響，認(rèn)為孔隙和土粒所占的空間總和均為滲流所充滿。做了這種簡化后，滲流其實(shí)只是一種假象的土體滲流，稱為滲流模型，如圖1-20（b）滲透模型滲透模型為了使?jié)B流模型在滲流特性上與真實(shí)的滲流相一致，它還應(yīng)該符合以下要求：(1)在同一過水?dāng)嗝?，滲流模型的流量等于真實(shí)滲流的流量；(2)在任意斷面上，滲流模型的壓力與真實(shí)滲流的壓力相等；(3)在相同體積內(nèi)，滲流模型所受到的阻力與真實(shí)滲流所受到的阻力相等1.

5土的滲透性一滲透模型二滲透定律三滲透系數(shù)的確定四滲透力與滲透穩(wěn)定性分析滲流定律一、達(dá)西定律二、達(dá)西實(shí)驗(yàn)地下水在土體孔隙中滲透時(shí)，由于滲透阻力的作用，沿程必然伴隨著能量的損失。為了解釋土體中的滲透規(guī)律，法國工程師達(dá)西經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究，1856年總結(jié)得出滲透能量損失與滲流速度之間的相互關(guān)系，即達(dá)西定律。滲流定律一、達(dá)西定律二、達(dá)西實(shí)驗(yàn)達(dá)西實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1-21所示。①是橫截面積為A的治理圓通，其上端開口，在圓通側(cè)壁裝有兩只相距為l的測壓管。筒底以上一定距離處裝一濾板②，濾板上填放顆粒均勻的沙土。水由上端注入圓筒，多余的水從溢水管③溢出，使筒內(nèi)的水維持一個(gè)恒定值。滲透過砂層的水從短水管④流入量杯⑤中，并以此來計(jì)算滲透流量。滲流定律一、達(dá)西定律二、達(dá)西實(shí)驗(yàn)

滲流定律一、達(dá)西定律二、達(dá)西實(shí)驗(yàn)

1.

5土的滲透性一滲透模型二滲透定律三滲透系數(shù)的確定四滲透力與滲透穩(wěn)定性分析滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素滲透系數(shù)k是總和反映土體滲透能力的一個(gè)指標(biāo)，其數(shù)值的正確確定對滲透計(jì)算有著非常重要的意義。影響滲透系數(shù)大小的因素很多，主要取決于土粒顆粒的形狀、大小、不均勻系數(shù)和睡得粘滯性等，要建立計(jì)算滲透系數(shù)k的精確理論公式比較困難，通常可以通過試驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)估算法來確定k值。試驗(yàn)室測定滲透系數(shù)k值的方法稱為室內(nèi)滲透試驗(yàn)，根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)裝置的差異又分為常水頭試驗(yàn)和變水頭試驗(yàn)，如圖1-22所示滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

此處為圖1-24滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

此處為圖1-24滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素許多試驗(yàn)研究結(jié)果指出，在由粗顆粒組成的土體中，如果水力坡降進(jìn)一步增大，水在土中的滲透速度與水力坡降之間不再遵從達(dá)西定律。換句話說，粗粒土中滲透速度增大到一定程度時(shí)，達(dá)西定律就不再適用，如圖1-25所示。滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

此處為圖1-25滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素影響土滲透性的因素頗多，其中主要有以下幾種：1.土粒大小和級(jí)配2.土的孔隙比3.土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造4.土中水的溫度5.土中密封氣體的含量此外，土中有機(jī)質(zhì)和膠體顆粒的存在都會(huì)影響土的滲透系數(shù)滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素1.土粒大小和級(jí)配土粒大小、形狀和顆粒級(jí)配會(huì)影響土中孔隙的大小及形狀，因而影響土的滲透性。土壤愈粗、愈渾圓、愈均勻時(shí)，土的滲透性也愈好。滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素2.土的孔隙比土體孔隙比的大小直接決定著土滲透系數(shù)的大小。土的密度增大，孔隙比減小時(shí)，滲透性也隨之減小。滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素3.土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造單粒結(jié)構(gòu)的土體其滲透系數(shù)大于蜂窩結(jié)構(gòu)的土粒，而絮狀結(jié)構(gòu)土體的滲透系數(shù)一般更小。天然土層通常不是各向同性的，受土的構(gòu)造影響，其滲透系數(shù)也通常不是各向同性的。滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素

滲流系數(shù)的確定一、試驗(yàn)室測定法二、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)三、影響土滲透性的因素5.土中密封氣體的含量土中總是存在封閉氣體，土中的封閉氣體含量會(huì)隨著細(xì)顆粒含量的增加而增加。土中的封閉氣泡會(huì)減小滲流水的過水面積，從而阻塞水流。因此，當(dāng)土中封閉氣體