土物理性質(zhì)及工程分類剖析

1、土物理性質(zhì)及工程分類剖析 第一章第一章 土的物理性質(zhì)及工程分類土的物理性質(zhì)及工程分類 n1.1土的組成與土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 n1.2土的物理性質(zhì)指標(biāo) n1.3土的物理狀態(tài)指標(biāo) n1.4土(巖)的工程分類 n1.5土的壓實(shí)性 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 土的物理性質(zhì)概述土的物理性質(zhì)概述 巖石巖石 風(fēng)化（物理、風(fēng)化（物理、 化學(xué)）作用化學(xué)）作用 巖石破碎巖石破碎 化化 學(xué)成分改變學(xué)成分改變 搬運(yùn)搬運(yùn) 沉積沉積 大小、形狀和大小、形狀和 成分都不相同成分都不相同 的松散顆粒集的松散顆粒集 合體（土）合體（土） 土土 固相固相 液相液相 氣相氣相 土中顆粒的大小、成分及三相土中顆粒的大小、成分及三相 之間的相

2、互作用和比例關(guān)系，之間的相互作用和比例關(guān)系， 反映出土的不同性質(zhì)反映出土的不同性質(zhì) 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 1.1 土的組成及其結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 n一、土的固相一、土的固相 土粒的大小、相關(guān)礦物成分以及大小搭配情況土粒的大小、相關(guān)礦物成分以及大小搭配情況 對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)有明顯影響對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)有明顯影響 1. 1.土的顆粒級(jí)配土的顆粒級(jí)配 工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍，劃分為工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍，劃分為 若干粒組，為了表示土粒的大小及組成情況，通若干粒組，為了表示土粒的大小及組成情況，通 常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（即各粒組占土粒常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（即各粒組占土

3、粒 總量的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱為土的顆粒級(jí)配總量的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱為土的顆粒級(jí)配 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 篩分法：適用于篩分法：適用于0.075mmd60mm 比重計(jì)法比重計(jì)法: :適用于適用于d0.075mm 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 篩分法篩分法 用一套孔徑不同的篩子，按用一套孔徑不同的篩子，按 從上至下篩孔逐漸減小放置。從上至下篩孔逐漸減小放置。 將事先稱過(guò)質(zhì)量的烘干土樣將事先稱過(guò)質(zhì)量的烘干土樣 過(guò)篩，稱出留在各篩上的土過(guò)篩，稱出留在各篩上的土 質(zhì)量，然后計(jì)算其占總土粒質(zhì)量，然后計(jì)算其占總土粒 質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)質(zhì)量的百分?jǐn)?shù) 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 比重計(jì)法比重計(jì)法 利用不同大小的土粒在水中的沉降

4、速度不同來(lái)利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來(lái) 確定小于某粒徑的土粒含量確定小于某粒徑的土粒含量 No Image 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 顆粒粒徑級(jí)配曲線顆粒粒徑級(jí)配曲線 縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比, ,橫坐橫坐 標(biāo)表示土粒的粒徑標(biāo)表示土粒的粒徑( (對(duì)數(shù)坐標(biāo)）對(duì)數(shù)坐標(biāo)） 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 顆粒級(jí)配的描述顆粒級(jí)配的描述 工程上常用不均勻系工程上常用不均勻系 數(shù)數(shù)Cu u描述顆粒級(jí)配的描述顆粒級(jí)配的 不均勻程度不均勻程度 10 60 d d C u d10 10、 、d30 30、 、d60 60小于某粒徑的 小于某粒徑的 土粒含量為

5、土粒含量為10%、 30%和和 60%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑 C Cu u愈大，表示土粒愈不均勻。愈大，表示土粒愈不均勻。 工程上把工程上把C Cu u5的土視為級(jí)的土視為級(jí) 配不良的土；配不良的土； C Cu u10的土的土 視為級(jí)配良好的土視為級(jí)配良好的土 曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc c描述顆粒級(jí)描述顆粒級(jí) 配曲線整體形態(tài)，表明配曲線整體形態(tài)，表明 某粒組是否缺失情況某粒組是否缺失情況 6010 2 30 dd d C c 對(duì)于礫類土或砂類土，同時(shí)滿對(duì)于礫類土或砂類土，同時(shí)滿 足足C Cu u5和和C Cc c= =13時(shí)，定名為時(shí)，定名為 良好級(jí)配砂或良好級(jí)配礫良好級(jí)配砂或良好級(jí)配礫 土

6、物理性質(zhì)及工程分類剖析 2. 2.土粒的礦物成分土粒的礦物成分 礦物成分取決于母巖的礦物成分和風(fēng)化作用礦物成分取決于母巖的礦物成分和風(fēng)化作用 原生礦物：原生礦物：由巖石經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化形成，其礦物成分與由巖石經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化形成，其礦物成分與 母巖相同母巖相同 次生礦物：次生礦物：巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后所形成的新的礦物，其巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后所形成的新的礦物，其 成分與母巖不相同成分與母巖不相同 例：例：石英、云母、長(zhǎng)石等石英、云母、長(zhǎng)石等 特征：特征：礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定，由其組成的土具礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定，由其組成的土具 有無(wú)粘性、透水性較大、壓縮性較低的特點(diǎn)有無(wú)粘性、透水性較大、壓縮性較低的特點(diǎn) 例：例：

7、粘土礦物有高嶺石、伊利石、蒙脫石等粘土礦物有高嶺石、伊利石、蒙脫石等 特征：特征：性質(zhì)較不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的親水性，遇水性質(zhì)較不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的親水性，遇水 易膨脹的特點(diǎn)易膨脹的特點(diǎn) 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n二、土中的水二、土中的水 土中水的含量明顯地影響土的性質(zhì)土中水的含量明顯地影響土的性質(zhì)( (尤其是粘性土尤其是粘性土) )。 土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式吸附于固體顆土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式吸附于固體顆 粒的晶格內(nèi)部外，還存在結(jié)合水和自由水粒的晶格內(nèi)部外，還存在結(jié)合水和自由水 1. 1.結(jié)合水結(jié)合水 強(qiáng)結(jié)合水：緊靠于顆粒表面、所受電場(chǎng)的作用力很大、強(qiáng)結(jié)合水：緊靠于顆粒表面、所受電

8、場(chǎng)的作用力很大、 幾乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體幾乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體 弱結(jié)合水：緊靠強(qiáng)結(jié)合水的外圍形成的結(jié)合水膜，所弱結(jié)合水：緊靠強(qiáng)結(jié)合水的外圍形成的結(jié)合水膜，所 受的電場(chǎng)作用力隨著與顆粒距離增大而減弱受的電場(chǎng)作用力隨著與顆粒距離增大而減弱 2. 2.自由水自由水 存在于土粒電場(chǎng)影響范圍以外，性質(zhì)和普通水無(wú)異，能存在于土粒電場(chǎng)影響范圍以外，性質(zhì)和普通水無(wú)異，能 傳遞水壓力，冰點(diǎn)為傳遞水壓力，冰點(diǎn)為0，有溶解能力，有溶解能力 以兩種形式存在：毛細(xì)水、重力水以兩種形式存在：毛細(xì)水、重力水 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n三、土中氣體三、土中氣體 土中氣體存在于土孔

9、隙中未被水占據(jù)的部分，土中氣體存在于土孔隙中未被水占據(jù)的部分， 分為與大氣連通的非封閉氣體和與大氣不連分為與大氣連通的非封閉氣體和與大氣不連 通的封閉氣體通的封閉氣體 1. 1.非封閉氣體：非封閉氣體：受外荷作用時(shí)被擠出土體外，對(duì)受外荷作用時(shí)被擠出土體外，對(duì) 土的性質(zhì)影響不大土的性質(zhì)影響不大 2. 2.封閉氣體：封閉氣體：受外荷作用，不能逸出，被壓縮或受外荷作用，不能逸出，被壓縮或 溶解于水中，壓力減小時(shí)能有所復(fù)原，對(duì)土的性溶解于水中，壓力減小時(shí)能有所復(fù)原，對(duì)土的性 質(zhì)有較大的影響，使土的滲透性減小，彈性增大質(zhì)有較大的影響，使土的滲透性減小，彈性增大 和延長(zhǎng)土體受力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時(shí)和延長(zhǎng)土

10、體受力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時(shí) 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n四、土的結(jié)構(gòu)四、土的結(jié)構(gòu) 在成土過(guò)程中所形成的土粒的空間排列及其聯(lián)結(jié)形式，在成土過(guò)程中所形成的土粒的空間排列及其聯(lián)結(jié)形式， 與組成土的顆粒大小、顆粒形狀、礦物成分和沉積條件有與組成土的顆粒大小、顆粒形狀、礦物成分和沉積條件有 關(guān)關(guān) 1. 1.單粒結(jié)構(gòu)：?jiǎn)瘟＝Y(jié)構(gòu)：粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落 形成的單粒結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。根形成的單粒結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。根 據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài)據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài) 密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)疏松

11、狀態(tài)疏松狀態(tài) 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 2. 2.蜂窩結(jié)構(gòu)：蜂窩結(jié)構(gòu)：顆粒間點(diǎn)與點(diǎn)接觸，由于彼此之間引力大顆粒間點(diǎn)與點(diǎn)接觸，由于彼此之間引力大 于重力，接觸后，不再繼續(xù)下沉，形成鏈環(huán)單位于重力，接觸后，不再繼續(xù)下沉，形成鏈環(huán)單位, ,很多鏈很多鏈 環(huán)聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)環(huán)聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu) 3. 3.絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)：細(xì)微粘粒大都呈針狀或片狀，質(zhì)量極輕，細(xì)微粘粒大都呈針狀或片狀，質(zhì)量極輕， 在水中處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土粒表在水中處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土粒表 面的弱結(jié)合水厚度減薄，粘?；ハ嘟咏鄢尚鯛钗锩娴娜踅Y(jié)合水厚度減薄，粘?；ハ?/p>

12、接近，凝聚成絮狀物 下沉，形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu)下沉，形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu) 蜂窩結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu) 絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu) 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n五、土的構(gòu)造五、土的構(gòu)造 土的構(gòu)造是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系。主要特土的構(gòu)造是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系。主要特 征是土的成層性和裂隙性征是土的成層性和裂隙性, ,即層理構(gòu)造和裂隙構(gòu)造，即層理構(gòu)造和裂隙構(gòu)造， 二者都造成了土的不均勻性二者都造成了土的不均勻性 1. 1.層理構(gòu)造：層理構(gòu)造：土粒在沉積過(guò)程中土粒在沉積過(guò)程中, ,由于不同階段沉積的由于不同階段沉積的 物質(zhì)成分、顆粒大小或顏色不同物質(zhì)成分、顆粒大小或顏色不同, ,而沿豎向呈現(xiàn)出成層而沿豎

13、向呈現(xiàn)出成層 特征特征 2. 2.裂隙構(gòu)造：裂隙構(gòu)造：土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割, ,在裂在裂 隙中常充填有各種鹽類的沉淀物隙中常充填有各種鹽類的沉淀物 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 1.2 土的物理性質(zhì)指標(biāo) n一、土的三相圖一、土的三相圖 氣氣 水水 土粒土粒 msmw m VsVw V Va 質(zhì)量質(zhì)量 m 體積體積V n二、直接測(cè)定指標(biāo)二、直接測(cè)定指標(biāo) 1. 1.土的密度土的密度 ：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)單位體積土的質(zhì) 量量 aws ws VVV mm V m 工程中常用重度工程中常用重度 來(lái)表示單位體來(lái)表示單位體 積土的重力積土的重力 g 重力加速度，重力加速度，

14、近似取近似取10m/s2 2. 2.土粒相對(duì)密度土粒相對(duì)密度Gs（土粒比重）（土粒比重）： 土粒質(zhì)量與同體積的土粒質(zhì)量與同體積的4時(shí)純水時(shí)純水 的質(zhì)量之比的質(zhì)量之比 s s s s V m G 土粒相對(duì)密度變化范圍不大：細(xì)粒土（粘性土）一般土粒相對(duì)密度變化范圍不大：細(xì)粒土（粘性土）一般2.702.75； 砂土一般為砂土一般為2.65左右。土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對(duì)密度減小左右。土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對(duì)密度減小 Vv 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 氣氣 水水 土粒土粒 msmw m VsVw V Va 質(zhì)量質(zhì)量 m 體積體積V3. 3.土的含水量土的含水量：土中水的質(zhì)土中水的質(zhì) 量與土粒質(zhì)量之

15、比，以百分?jǐn)?shù)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù) 表示表示 %100%100 s s s m mm m m 土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天 然土層含水量變化范圍較大，與土的種類、埋藏條件及然土層含水量變化范圍較大，與土的種類、埋藏條件及 其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。 測(cè)定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃燒法測(cè)定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃燒法 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n三、換算指標(biāo)三、換算指標(biāo) 氣氣 水水 土粒土粒 msmw m VsVw VV Va 質(zhì)量質(zhì)量 m 體積體積V 1. 1.孔隙比孔隙

16、比e和孔隙率和孔隙率n 孔隙比孔隙比e ：土中孔隙體積與土土中孔隙體積與土 粒體積之比粒體積之比 2. 2.土的飽和度土的飽和度Sr ：土中孔土中孔 隙水的體積與孔隙總體積隙水的體積與孔隙總體積 之比，以百分?jǐn)?shù)表示之比，以百分?jǐn)?shù)表示 飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土Sr= =0, ,飽和土飽和土 Sr= =100%。砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài)砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài): : s v V V e 孔隙率孔隙率n ：土中孔隙體積與總土中孔隙體積與總 體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示 %100 V V n v %100 v r V V S Sr

17、50%稍濕；稍濕； 50Sr80%很濕；很濕； Sr80%飽和飽和 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 3. 3.不同狀態(tài)下土的密度和重度不同狀態(tài)下土的密度和重度 飽和密度飽和密度sat ：土體中孔隙完土體中孔隙完 全被水充滿時(shí)的土的密度全被水充滿時(shí)的土的密度 干密度干密度 d ：?jiǎn)挝惑w積中固體顆單位體積中固體顆 粒部分的質(zhì)量粒部分的質(zhì)量 V Vm vs sat V m s d 浮密度浮密度 ：土單位體積內(nèi)土粒土單位體積內(nèi)土粒 質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差 V Vm ss 土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有4個(gè)，土的密度個(gè)，土的密度 ， 飽和密度

18、飽和密度sat，干密度，干密度d，浮密度，浮密度 ( (kg/ /m3 3), ),相應(yīng)的重度指標(biāo)相應(yīng)的重度指標(biāo) 也有也有4個(gè)，土的重度個(gè)，土的重度 ，飽和重度飽和重度 sat，干重度，干重度 d，浮重度，浮重度 ( (kN/ /m3 3) ) 氣氣 水水 土粒土粒 msmw m VsVw VV Va 質(zhì)量質(zhì)量 m 體積體積V 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n四、指標(biāo)間的換算四、指標(biāo)間的換算 氣氣 水水 土粒土粒 Gsw Vs1 1+1+e 質(zhì)量質(zhì)量 m 體積體積V 土的三相指標(biāo)中土的三相指標(biāo)中，土粒比重土粒比重 Gs ，含水量，含水量和密度和密度 是通過(guò)是通過(guò) 試驗(yàn)測(cè)定的，可以根據(jù)三個(gè)試驗(yàn)測(cè)定的

19、，可以根據(jù)三個(gè) 基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo)基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo) Vv=e Gsw Gs（1）w e G V m ws 1 )1 ( 11e G V m wss d 推導(dǎo)：推導(dǎo)： 換算關(guān)系式：換算關(guān)系式： 1 )1 ( 1 ws d ws GG e e eG V Vm wswVs sat 1 )( e G ws sat 1 ) 1( e e V V n V 1 e G V m V V S s WV w V w r 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n五、例題分析五、例題分析 n【例】某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為濕土質(zhì)量為 187g，烘干后，干土質(zhì)量為烘干后，干土

20、質(zhì)量為167g。若土粒的相對(duì)密度若土粒的相對(duì)密度Gs 為為2.66，求該土樣的含水量，求該土樣的含水量、密度密度、重度重度 、干重度干重度d 、 孔隙比孔隙比e、飽和重度、飽和重度sat和有效重度和有效重度 【解答】解答】 %98.11 167 167187 %100 s m m 3 /87. 1 100 187 cmg V m 3 /7 .181087. 1mkNg 3 /7 .1610 100 167 mkNg dd 593. 01 87. 1 )1198. 01 (66. 2 1 )1 ( s G e %7 .53 593. 0 66. 21198. 0 e G S s r 3 /4 .

21、2010 593. 01 593. 066. 2 1 mkN e eGs sat 3 /4 .10104 .20mkN wsat 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 1.3 土的物理狀態(tài)指標(biāo) n一、無(wú)粘性土的密實(shí)度一、無(wú)粘性土的密實(shí)度 土的密實(shí)度指單位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)土顆土的密實(shí)度指單位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)土顆 粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊密到松粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊密到松 散的不同物理狀態(tài)。無(wú)粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著散的不同物理狀態(tài)。無(wú)粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著 密切關(guān)系密切關(guān)系 1. 1.孔隙比孔隙比e 孔隙比孔隙比e可以用來(lái)表示砂

22、土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土，可以用來(lái)表示砂土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土， 當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)?？紫侗扔?，當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)?？紫侗扔?， 土愈松散土愈松散 2. 2.相對(duì)密實(shí)度相對(duì)密實(shí)度Dr minmax max ee ee D r 砂土在天然狀砂土在天然狀 態(tài)下孔隙比態(tài)下孔隙比 砂土在最密實(shí)狀砂土在最密實(shí)狀 態(tài)時(shí)的孔隙比態(tài)時(shí)的孔隙比 砂土在最松砂土在最松 散狀態(tài)時(shí)的散狀態(tài)時(shí)的 孔隙比孔隙比 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 當(dāng)當(dāng)Dr=0=0時(shí)，時(shí)， e= =emax，表示土處于最疏松狀態(tài)表示土處于最疏松狀態(tài); ;當(dāng)當(dāng)Dr= =1.0時(shí)，時(shí)， e= =emin，表示土體

23、處于最密實(shí)狀態(tài)，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài) 3. 3.按動(dòng)力觸探確定無(wú)粘性土的密實(shí)度按動(dòng)力觸探確定無(wú)粘性土的密實(shí)度 Dr1/3 疏松狀態(tài)疏松狀態(tài) 1/3Dr2/3 中密狀態(tài)中密狀態(tài) 2/3Dr1 密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài) 天然砂土的密實(shí)度，可按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)天然砂土的密實(shí)度，可按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N 進(jìn)行評(píng)定。天然碎石土的密實(shí)度，可按原位重型圓錐動(dòng)進(jìn)行評(píng)定。天然碎石土的密實(shí)度，可按原位重型圓錐動(dòng) 力觸探的錘擊數(shù)力觸探的錘擊數(shù)N63.5進(jìn)行評(píng)定進(jìn)行評(píng)定(GB50007-2002) 密實(shí)度密實(shí)度 按按N評(píng)定砂石密實(shí)度評(píng)定砂石密實(shí)度 按按N63.5評(píng)定碎石土密實(shí)度評(píng)定碎石土密實(shí)度 松散松散稍密稍

24、密中密中密密實(shí)密實(shí) N1 0 N63.55 10N15 5N63.510 15N30 10N63.520 N 30 N63.520 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n二、粘性土的稠度二、粘性土的稠度 1. 1.粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài) 稠度是指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破稠度是指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破 壞的抵抗能力壞的抵抗能力, ,是粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是粘性土最主要的物理狀態(tài)特征 0 固態(tài)或半固態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài) 塑限塑限P液限液限L 粘性土由某一種狀態(tài)過(guò)渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為粘性土由某一種狀態(tài)過(guò)渡到另一狀態(tài)的界限含水量

25、稱為 土的稠度界限土的稠度界限 液塑限測(cè)定根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程液塑限測(cè)定根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程(SL237-007-1999)規(guī)定，規(guī)定， 采用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。采用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 液塑限聯(lián)合測(cè)定儀液塑限聯(lián)合測(cè)定儀 下沉深度為下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限所對(duì)應(yīng)的含水量為液限; ;下沉深度為下沉深度為 2mm處所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限處所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 2. 2.粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù) 塑性指數(shù)塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值( (省去省去%) )，即土處在可塑狀態(tài)的即土處在可塑

26、狀態(tài)的 含水量變化范圍含水量變化范圍 說(shuō)明：說(shuō)明：塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力, ,即與土即與土 中粘粒含量有關(guān)。粘粒含量越多中粘粒含量有關(guān)。粘粒含量越多, ,塑性指數(shù)就越高塑性指數(shù)就越高 說(shuō)明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān)說(shuō)明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān) 系。當(dāng)系。當(dāng)IL0時(shí)時(shí), ,P, ,土處于堅(jiān)硬狀態(tài)土處于堅(jiān)硬狀態(tài); ;當(dāng)當(dāng)IL1時(shí)時(shí), ,L, ,土處于土處于 流動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)IL值可以直接判定土的軟硬狀態(tài)值可以直接判定土的軟硬狀態(tài) PLp I 液性指數(shù)液性指數(shù)IL是粘性土的天然

27、含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比是粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比 P P L I I 狀態(tài)狀態(tài) 液性指數(shù)液性指數(shù) 堅(jiān)硬堅(jiān)硬硬塑硬塑可塑可塑軟塑軟塑流塑流塑 IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL1 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n三、例題分析三、例題分析 n【例】某砂土試樣某砂土試樣, ,試驗(yàn)測(cè)定土粒相對(duì)密度試驗(yàn)測(cè)定土粒相對(duì)密度Gs=2.7, ,含水量含水量 =9.43%, ,天然密度天然密度=1.66/cm3。已知砂樣最密實(shí)狀態(tài)時(shí)稱已知砂樣最密實(shí)狀態(tài)時(shí)稱 得干砂質(zhì)量得干砂質(zhì)量ms1= =1.62kg, ,最疏松狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量最疏松狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量 ms2=

28、 =1.45kg。求此砂土的相對(duì)密度求此砂土的相對(duì)密度Dr, ,并判斷砂土所處的密并判斷砂土所處的密 實(shí)狀態(tài)實(shí)狀態(tài) 【解答】解答】 78. 01 66. 1 )0943. 01 (7 . 2 1 )1 ( s G e 砂土在天然狀態(tài)下的孔隙比砂土在天然狀態(tài)下的孔隙比 砂土最小孔隙比砂土最小孔隙比 31 max /62. 1cmg V ms d 67.01 max min d ws G e 砂土最大孔隙比砂土最大孔隙比 3 2 min /45. 1cmg V ms d 86.01 min max d ws G e 42.0 minmax max ee ee D r 相對(duì)密實(shí)度相對(duì)密實(shí)度（1/3,

29、2/31/3,2/3中密狀態(tài)中密狀態(tài) 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 1.4 土（巖）的工程分類 n一、分類的目的和原則一、分類的目的和原則 土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成 一定的類別，目的在于通過(guò)通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，便于在不一定的類別，目的在于通過(guò)通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，便于在不 同土類間作有價(jià)值的比較、評(píng)價(jià)、積累以及學(xué)術(shù)與經(jīng)驗(yàn)同土類間作有價(jià)值的比較、評(píng)價(jià)、積累以及學(xué)術(shù)與經(jīng)驗(yàn) 的交流的交流 分類原則：分類原則： 1.分類要簡(jiǎn)明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要分類要簡(jiǎn)明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要 測(cè)定方法簡(jiǎn)單，使用方便測(cè)定方法簡(jiǎn)單，

30、使用方便 2.土的分類體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類土的分類體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類 工程用土的不同特性工程用土的不同特性 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n二、分類體系與方法二、分類體系與方法 分類體系：分類體系： 1.建筑工程系統(tǒng)分類體系建筑工程系統(tǒng)分類體系 2.工程材料系統(tǒng)分類體系工程材料系統(tǒng)分類體系 側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對(duì)象為原狀土，側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對(duì)象為原狀土， 例如：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范例如：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)地基地基 土分類方法土分類方法 側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基側(cè)重把土作為建筑材

31、料，用于路堤、土壩和填土地基 工程。研究對(duì)象為擾動(dòng)土，例如：土的分類標(biāo)準(zhǔn)工程。研究對(duì)象為擾動(dòng)土，例如：土的分類標(biāo)準(zhǔn) (GBJ145-90)工程用土的分類和公路土工試驗(yàn)規(guī)程工程用土的分類和公路土工試驗(yàn)規(guī)程 (JTJ051-93)土的工程分類土的工程分類 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 分類方法分類方法： 1. 1.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500072002) 根據(jù)土粒大小、粒組的土粒含量或土的塑性指數(shù)把地根據(jù)土粒大小、粒組的土粒含量或土的塑性指數(shù)把地 基土（巖）分為巖石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五基土（巖）分為巖石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五 大類大類 a.巖石的分類巖石的分

32、類 顆粒間牢固粘結(jié)顆粒間牢固粘結(jié), ,呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖石，呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖石， 堅(jiān)硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度堅(jiān)硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk分類分類 堅(jiān)硬程度類別堅(jiān)硬程度類別 飽和單軸抗壓飽和單軸抗壓 強(qiáng)度強(qiáng)度f(wàn)rk( (Mpa) 堅(jiān)硬巖堅(jiān)硬巖較硬巖較硬巖較軟巖較軟巖軟巖軟巖極軟巖極軟巖 30frk60frk6015frk305frk15frk5 b.碎石土的分類碎石土的分類 粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱為碎石土的土稱為碎石土 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 c.砂土的分類砂土的分類 粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒

33、含量不超過(guò)全重的顆粒含量不超過(guò)全重50%的土，且粒徑的土，且粒徑 大于大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱為砂土的土稱為砂土 土的名稱土的名稱 漂石漂石 塊石塊石 卵石卵石 碎石碎石 圓礫圓礫 角礫角礫 顆粒形狀顆粒形狀 圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主 棱角形為主棱角形為主 圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主 棱角形為主棱角形為主 圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主 棱角形為主棱角形為主 顆粒級(jí)配顆粒級(jí)配 粒徑大于粒徑大于200mm的顆的顆 粒含量超過(guò)全重粒含量超過(guò)全重50 粒徑大于粒徑大于20mm的顆粒的顆粒 含量超過(guò)全重含量超過(guò)全重50 粒徑大于粒徑大于2mm的

34、顆粒的顆粒 含量超過(guò)全重含量超過(guò)全重50 注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定 碎石土的分類碎石土的分類 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 d.粉土的分類粉土的分類 粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)的顆粒含量超過(guò) 全重全重50%，塑性指數(shù)，塑性指數(shù)IP10的土稱為的土稱為 粉土粉土 土的名稱土的名稱 礫砂礫砂 粗砂粗砂 中砂中砂 細(xì)砂細(xì)砂 粉砂粉砂 顆粒級(jí)配顆粒級(jí)配 粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒含量占全重的顆粒含量占全重2550 注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定 粒徑

35、大于粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過(guò)全重的顆粒含量超過(guò)全重50 粒徑大于粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過(guò)全重的顆粒含量超過(guò)全重50 粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重的顆粒含量超過(guò)全重85 粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重的顆粒含量超過(guò)全重50 砂土的分類砂土的分類 e.粘性土的分類粘性土的分類 粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過(guò)的顆粒含量不超過(guò) 全重全重50%，塑性指數(shù)，塑性指數(shù)IP10的土稱為粘的土稱為粘 性土，粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分性土，粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分 土的名稱土的名稱 粘土粘土 粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土 塑性指數(shù)塑性指數(shù) 注：塑性指數(shù)由相應(yīng)于

36、注：塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓圓 錐體沉入土樣中深度為錐體沉入土樣中深度為10mm 測(cè)定的液限計(jì)算而得測(cè)定的液限計(jì)算而得 IP17 10IP17 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 f.人工填土的分類人工填土的分類 由于人類活動(dòng)而形成的堆積物稱為人工填土。物質(zhì)成分較由于人類活動(dòng)而形成的堆積物稱為人工填土。物質(zhì)成分較 雜亂雜亂, ,均勻性較差，根據(jù)其物質(zhì)組成和成因均勻性較差，根據(jù)其物質(zhì)組成和成因, ,可分為素填土、可分為素填土、 壓實(shí)填土、雜填土和沖填土壓實(shí)填土、雜填土和沖填土 2. 2.土的分類標(biāo)準(zhǔn)土的分類標(biāo)準(zhǔn)(GBJ14590) 根據(jù)各粒組的相對(duì)含量把土分為巨粒土、含巨粒土、粗粒根據(jù)各粒組的相對(duì)含量把土

37、分為巨粒土、含巨粒土、粗粒 土和細(xì)粒土四大類土和細(xì)粒土四大類 a.巨粒土和含巨粒土的分類巨粒土和含巨粒土的分類 巨粒土和含巨粒土按土中粒徑大于巨粒土和含巨粒土按土中粒徑大于60mm的巨粒含量區(qū)分。的巨粒含量區(qū)分。 若土中巨粒含量多于若土中巨粒含量多于50%, ,屬于巨粒土；若土中巨粒含量在屬于巨粒土；若土中巨粒含量在 15%50%之間，屬于含巨粒土之間，屬于含巨粒土 b.粗粒土的分類粗粒土的分類 巨粒含量少于巨粒含量少于15%，剔除巨粒后，若土中粒徑大于，剔除巨粒后，若土中粒徑大于0.075mm 的粗粒含量多于余土的的粗粒含量多于余土的50%，屬于粗粒土。粗粒土分為礫類，屬于粗粒土。粗粒土分為

38、礫類 土和砂類土兩類土和砂類土兩類 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 c.細(xì)粒土的分類細(xì)粒土的分類 土中粒徑小于土中粒徑小于0.075mm的細(xì)粒含量多于或等于的細(xì)粒含量多于或等于50%，且，且 粗粒含量少于粗粒含量少于25%的土屬于細(xì)粒土。的土屬于細(xì)粒土。 圖中液限為圖中液限為 17mm液限液限 細(xì)粒土按塑性圖進(jìn)行細(xì)分細(xì)粒土按塑性圖進(jìn)行細(xì)分 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 n三、例題分析三、例題分析 n【例】下圖為某三種土下圖為某三種土A、B、C的顆粒級(jí)配曲線的顆粒級(jí)配曲線, ,試按試按 地基規(guī)范分類法確定三種土的名稱地基規(guī)范分類法確定三種土的名稱 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 【解答】解答】 A土土: :從從

39、A土級(jí)配曲線查得土級(jí)配曲線查得, ,粒徑小于粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量的占總土質(zhì)量 的的67%、粒徑小于、粒徑小于0.075mm占總土質(zhì)量的占總土質(zhì)量的21%, ,滿足粒徑滿足粒徑 大于大于2mm的不超過(guò)的不超過(guò)50%, ,粒徑大于粒徑大于0.075mm的超過(guò)的超過(guò)50%的的 要求要求, ,該土屬于砂土；該土屬于砂土； 又由于粒徑大于又由于粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的的占總土質(zhì)量的33%, ,滿足粒徑大滿足粒徑大 于于2mm占總土質(zhì)量占總土質(zhì)量25%50%的要求的要求, ,故此土應(yīng)命名為故此土應(yīng)命名為 礫土礫土 B土土: :粒徑大于粒徑大于2mm的沒(méi)有的沒(méi)有, ,粒徑大于粒徑大于0.075mm占總土質(zhì)量占總土質(zhì)量 的的52%, ,屬于砂土。按砂土分類表分類屬于砂土。按砂土分類表分類, ,此土應(yīng)命名為粉砂此土應(yīng)命名為粉砂 C土土: :粒徑大于粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的的占總土質(zhì)量的67%, ,粒徑大于粒徑大于20mm 的占總土質(zhì)量的的占總土質(zhì)量的13%, ,按碎石土分類表可得按碎石土分類表可得, ,該土應(yīng)命名該土應(yīng)命名 為圓礫或角礫為圓礫或角礫 土物理性質(zhì)及工程分類剖析 1.5 土的壓實(shí)性 n一、土的擊實(shí)試驗(yàn)一、土的擊實(shí)試驗(yàn) 在試驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)研究土的壓實(shí)性。擊實(shí)試驗(yàn)有