山東建筑大學土力學第2章土的物理性質(zhì)與分類X.ppt

土力學 地基與基礎教研室 土的物理性質(zhì)及分類 第2章 本章內(nèi)容 2 1概述2 2土的三相比例指標2 3粘性土的物理特征2 4無粘性土的密實度2 5粉土的密實度和濕度2 6土的脹縮性 濕陷性和凍脹性2 7土的分類 2 1概述 土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度 土的物理性質(zhì)指標 松密程度 干濕程度 輕重程度 力學特性 影響 表示 2 1概述 土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關系 松密程度干濕程度輕重程度 特點 指標概念簡單 數(shù)量很多 要點 名稱 概念或定義 符號 表達式 單位或量綱 常見值或范圍 聯(lián)系與區(qū)別 定義 基本方法 三相草圖法 2 2土的三相比例指標 2 2 1土的三相比例關系圖 2 2土的三相比例指標 已知關系五個 共有九個參數(shù) VVvVsVaVw msmwmam 剩下三個獨立變量 物性指標是比例關系 可假設任一參數(shù)為1 如Vs 對于飽和土 Va 0剩下兩個獨立變量 實驗室測定 其它指標 2 2土的三相比例指標 2 2 2指標的定義 1 室內(nèi)測定的三個基本物理性質(zhì)指標 土的密度 土粒相對密度 土粒比重 土的含水量 土粒相對密度 定義 土粒的密度與4 C時純蒸餾水的密度的比值 表達式 單位 無量綱 土粒比重一般范圍 粘性土2 70 2 75砂土2 65 比重瓶法測定 2 2土的三相比例指標 土的含水量 定義 土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比 用百分數(shù)表示 表達式 注意 其實是含水比 可達到或超過100 烘干法測定 土的密度 定義 單位體積土的質(zhì)量 表達式 單位 kg m3或g cm3 一般范圍 1 60 2 20g cm3 相關指標 土的重度 g 工程上更常用 用于計算土的自重應力 環(huán)刀法測定 2 2土的三相比例指標 2 特殊條件下土的密度 干密度 定義 土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量 表達式 相關指標 土的干重度 飽和密度 定義 土孔隙中充滿水時的單位體積質(zhì)量 表達式 相關指標 土的飽和重度 2 2土的三相比例指標 浮密重或有效密度 定義 在地下水位以下 單位土體積中土粒的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差 表達式 相關指標 土的浮重度 3 描述土的孔隙體積相對含量的指標 孔隙比 定義 土的孔隙比是土中孔隙體積與土粒體積之比 表達式 2 2土的三相比例指標 孔隙率 定義 土的孔隙率是土中孔隙所占體積與總體積之比 以百分數(shù)計 表達式 飽和度 定義 土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比 以百分數(shù)計 表達式 飽和度表示孔隙中充滿水的程度 Sr 0 干土Sr 1 飽和土 2 2土的三相比例指標 2 2 3指標的換算 設 推導 2 2土的三相比例指標 要點 從物理意義上理解指標間的關系不鼓勵死記硬背必要時利用三相草圖推導 2 2土的三相比例指標 土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關系 松密程度干濕程度輕重程度 特點 指標概念簡單 數(shù)量很多 要點 名稱 概念或定義 符號 表達式 單位或量綱 常見值或范圍 聯(lián)系與區(qū)別 定義 基本方法 三相草圖法 室內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標土的密度 土粒的比重 土的含水量 三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念 其它常用的物理性質(zhì)指標表示土中孔隙含量的指標表示土中含水程度的指標表示土的密度和容重的指標 三相草圖可用于確定物性指標之間的關系 三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標的簡單而有效的方法 小結 土的物理狀態(tài)指標 土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度 土的物理性質(zhì)指標 三相間的比例關系 力學特性 影響 表示 無粘性土砂類土碎石土 2 3粘性土的物理特征 2 3 1粘性土的可塑性及界限含水量 粘性土的稠度反映土中水的形態(tài) 強結合水膜最大 出現(xiàn)自由水 w 搓條法 錐式液限儀 2 3粘性土的物理特征 2 3 2粘性土的物理狀態(tài)指標 相對稠度 即使含水量相同 稠度可能不同 液性指數(shù) 吸附弱結合水的能力 大致反映粘土顆粒含量 粘性大小 塑性指數(shù) 常作為細粒土工程分類的依據(jù) 2 3粘性土的物理特征 問題 僅適用于重塑土 定義 IL1 堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài) 0 00 0 250 25 0 750 75 1 00 硬塑可塑軟塑 wp w wL 天然稠度 定義 指原狀土測定的液限和天然含水量的差值與塑性指數(shù)之比 可以用來劃分路基的干濕狀態(tài) 2 3粘性土的物理特征 2 3 3粘性土的結構性和觸變性 m 粒徑小于0 002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比 活動度 靈敏度 原狀土 結構性 相同含水量密度 組成 粉碎重塑 重塑土 強度降低 低靈敏 14 靈敏度愈高 其結構性愈強 受擾動后土的強度降低就愈多 2 3粘性土的物理特征 觸變性 土的觸變性是土結構中聯(lián)結形態(tài)發(fā)生變化引起的 是土結構隨時間變化的宏觀表現(xiàn) 含水量不變 密度不變 因重塑而強度降低 又因靜置而逐漸強化 強度逐漸恢復的現(xiàn)象 稱為觸變性 目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標 2 4無粘性土的密實度 2 4 1砂土的相對密實度 密實度 如何衡量 單位體積中固體顆粒含量的多少或孔隙含量的多少 優(yōu)點 簡單方便 缺點 不能反映級配的影響 只能用于同一種土 對策 相對密實度 干容重 d或孔隙比e或孔隙率n emin 0 35 emin 0 20 2 4無粘性土的密實度 emax 最大孔隙比 將松散的風干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器 避免重力沖擊 求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比 emin 最小孔隙比 將松散的風干土樣裝入金屬容器內(nèi) 按規(guī)定方法振動和錘擊 直至密度不再提高 求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比 注意 室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難 相對密度 Dr 1 最密狀態(tài)Dr 0 最松狀態(tài)Dr 1 3 松散狀態(tài)1 32 3 密實狀態(tài) 2 4無粘性土的密實度 2 4 2無粘性土密實度劃分的其他的方法1 砂土按天然孔隙比劃分 2 砂土按標準貫入擊數(shù)劃分 3 碎石土按重型動力觸探擊數(shù)劃分 4 碎石土的野外鑒別 2 5粉土的密實度和濕度 2 5 1粉土的概念 介于砂土和粘性土之間的土類 砂粒 2 0 075 粉粒 0 075 0 005 粘粒 小于0 005 歷史上粗粒組下限 0 005實驗繁瑣0 1未含細粒組砂土粗粒組下限 0 075現(xiàn)行規(guī)范 粉土為粒徑 0 075mm的顆粒含量不超過全重的50 塑性指數(shù)的土 2 5 2粉土的密實度和濕度密實度 根據(jù)孔隙比劃分為 密實 中密 稍密 濕度 根據(jù)含水量劃分稍濕 濕 很濕 2 6 1土的脹縮性指吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性 膨脹土的特點 2 6土的脹縮性 濕陷性和凍脹性 自由膨脹率 規(guī)范的規(guī)定 膨脹土的自由膨脹率 2 6 2土的濕陷性 定義 濕陷的內(nèi)外在原因 濕陷性黃土的濕陷系數(shù) 規(guī)范的規(guī)定 2 6 3土的凍脹性 凍脹性的定義 2 6土的脹縮性 濕陷性和凍脹性 級 不凍 級 弱凍脹 級 凍脹 級 強凍脹 級 特強凍脹 凍脹分類 平均凍脹率 2 7土的分類標準 2 7 1分類原則 簡明 工程特性差異 建筑工程系統(tǒng) 側重于把土作為建筑地基和環(huán)境 原狀土 工程材料系統(tǒng) 側重于把土作為建筑材料 擾動土 1 巨粒土和粗粒土的分類標準2 細粒土的分類標準 2 7 2建筑地基土的分類 建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007 2002分類法 1 按沉積年代和地質(zhì)沉積劃分2 按顆粒級配 粒度成分 和塑性指標劃分 碎石土 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的顆粒超過全質(zhì)量50 卵石碎石 圓形及亞圓形為主棱角形為主 圓形及亞圓形為主棱角形為主 圓礫角礫 粒徑大于20mm的顆粒超過全質(zhì)量50 粒徑大于2mm的顆粒超過全質(zhì)量50 2 7土的分類標準 砂土 土的名稱粒組含量 粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)量25 50 礫砂粗砂中砂細砂粉砂 粒徑大于0 5mm的顆粒超過全質(zhì)量50 粒徑大于0 25mm的顆粒超過全質(zhì)量50 粒徑大于0 075mm的顆粒超過全質(zhì)量85 粒徑大于0 075mm的顆粒超過全質(zhì)量50 2 7土的分類標準 2 7土的分類標準 粉土 粒徑大于0 075mm的顆粒含量小于全質(zhì)量50 而塑性指數(shù)Ip 10的土 塑性指數(shù)Ip 10的土 粘性土 10 Ip 17的土 Ip 17的土 粘土 粉質(zhì)粘土