第一章土的物理性質(zhì)和工程分類(lèi)

1、是力學(xué)的一個(gè)分支，是以是力學(xué)的一個(gè)分支，是以土土為研究對(duì)象的學(xué)科。為研究對(duì)象的學(xué)科。研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容：通過(guò)研究土的物理、力學(xué)、物理化學(xué)性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步認(rèn)通過(guò)研究土的物理、力學(xué)、物理化學(xué)性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)土和土體在荷載、水、溫度等外界因素作用下的反應(yīng)特性即土識(shí)土和土體在荷載、水、溫度等外界因素作用下的反應(yīng)特性即土的壓縮性、剪切性、滲透性及動(dòng)力特性。的壓縮性、剪切性、滲透性及動(dòng)力特性。需要研究和解決的工程中的三大類(lèi)問(wèn)題：需要研究和解決的工程中的三大類(lèi)問(wèn)題：n 土體土體變形問(wèn)題變形問(wèn)題；n 土體土體穩(wěn)定或強(qiáng)度問(wèn)題穩(wěn)定或強(qiáng)度問(wèn)題；n 土體土體滲透變形與滲透穩(wěn)定滲透變形與滲透穩(wěn)定。緒緒 論

2、論1.什么是土什么是土?2.土有哪些特點(diǎn)土有哪些特點(diǎn)?3.土力學(xué)有何特點(diǎn)土力學(xué)有何特點(diǎn)?4.為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)?5.土力學(xué)包括哪些內(nèi)容土力學(xué)包括哪些內(nèi)容?地球顆粒堆積物顆粒堆積物地球緒論緒論1.什么是土？什么是土？地表的整體巖石，經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)和生物風(fēng)化作用后形成地表的整體巖石，經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)和生物風(fēng)化作用后形成的產(chǎn)物，再經(jīng)搬運(yùn)、沉積而成的成分、大小和組成不同的的產(chǎn)物，再經(jīng)搬運(yùn)、沉積而成的成分、大小和組成不同的松散顆粒集合體。松散顆粒集合體。量變量變質(zhì)變質(zhì)變無(wú)粘性土無(wú)粘性土原生礦物原生礦物粘性土粘性土次生礦物次生礦物動(dòng)植物的活動(dòng)動(dòng)植物的活動(dòng)有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)風(fēng)化風(fēng)化物理風(fēng)化物理風(fēng)化

3、 化化學(xué)風(fēng)化學(xué)風(fēng)化 生物風(fēng)化生物風(fēng)化巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫發(fā)生裂縫, ,或在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因碰撞和摩擦而破碎?；蛟谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中因碰撞和摩擦而破碎。母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物。物的化學(xué)成分，形成新的礦物。緒論緒論土質(zhì)較好土質(zhì)較好顆粒表面粗糙顆粒表面粗糙多棱角多棱角粗細(xì)不均粗細(xì)不均無(wú)層理無(wú)層理母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細(xì)小顆粒后，母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細(xì)小顆粒后，未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地的堆積物。未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地的堆積物。風(fēng)化所

4、形成的土顆粒，受自然力的作用搬運(yùn)到遠(yuǎn)風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運(yùn)到遠(yuǎn)近不同的地點(diǎn)所沉積的堆積物。近不同的地點(diǎn)所沉積的堆積物。 搬運(yùn)與沉積搬運(yùn)與沉積緒論緒論風(fēng)：風(fēng)：風(fēng)積土風(fēng)積土重力重力: : 坡積土坡積土 流水流水: :洪積土洪積土沖積土沖積土湖泊沼澤沉積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物海相沉積物冰川冰川: : 冰磧土冰磧土土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機(jī)物淤泥，土性差含有機(jī)物淤泥，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻土粒粗細(xì)變化較大，性

5、質(zhì)不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理緒論緒論運(yùn)積土運(yùn)積土（有搬運(yùn)）（有搬運(yùn)）碎散性碎散性非連續(xù)介質(zhì)非連續(xù)介質(zhì)受力以后易變形受力以后易變形體積變化主要是孔隙變化體積變化主要是孔隙變化剪切變形主要由顆粒相對(duì)位移引起剪切變形主要由顆粒相對(duì)位移引起強(qiáng)度低強(qiáng)度低巖石風(fēng)化的產(chǎn)物巖石風(fēng)化的產(chǎn)物緒論緒論2.土有哪些特點(diǎn)土有哪些特點(diǎn)? 碎散性碎散性多相介質(zhì)多相介質(zhì)三相體系三相體系受力后由土骨架、孔隙共同承擔(dān)受力后由土骨架、孔隙共同承擔(dān)存在復(fù)雜的相互作用存在復(fù)雜的相互作用孔隙流體流動(dòng)孔隙流體流動(dòng)固相固相土骨架土骨架液相液相水水氣相氣相空氣空氣緒論緒論2.土有哪些特點(diǎn)土有哪些特點(diǎn)? 三相體系三相

6、體系天然性天然性( (自然變異性自然變異性) )自然界的產(chǎn)物自然界的產(chǎn)物碎散性碎散性三相性三相性天然性天然性 強(qiáng)度特性強(qiáng)度特性 變形特性變形特性 滲透特性滲透特性力學(xué)特性復(fù)雜力學(xué)特性復(fù)雜緒論緒論2.土有哪些特點(diǎn)土有哪些特點(diǎn)? 天然性天然性3.土力學(xué)有何特點(diǎn)土力學(xué)有何特點(diǎn)?土力學(xué)：土力學(xué)：研究土的物理性質(zhì)、研究土的物理性質(zhì)、土的變形、強(qiáng)度和滲透特性土的變形、強(qiáng)度和滲透特性以及與此有關(guān)的工程問(wèn)題以及與此有關(guān)的工程問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科。的一門(mén)學(xué)科。學(xué)科學(xué)科研究對(duì)象研究對(duì)象理論力學(xué)理論力學(xué)質(zhì)點(diǎn)或剛體質(zhì)點(diǎn)或剛體材料力學(xué)材料力學(xué)單個(gè)彈性桿件（桿、軸、梁）單個(gè)彈性桿件（桿、軸、梁）連續(xù)固體連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)

7、若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)彈性力學(xué)彈性力學(xué)彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水水 力力 學(xué)學(xué)不可壓縮的連續(xù)流體（水）不可壓縮的連續(xù)流體（水）連續(xù)流體連續(xù)流體天然的三相碎散堆積物天然的三相碎散堆積物碎散材料碎散材料緒論緒論4.為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)?土具有廣泛的工程應(yīng)用土具有廣泛的工程應(yīng)用存在大量與土有關(guān)的工程問(wèn)題存在大量與土有關(guān)的工程問(wèn)題 土工建筑材料土工建筑材料 建筑物基礎(chǔ)地基建筑物基礎(chǔ)地基 建筑環(huán)境建筑環(huán)境 強(qiáng)度問(wèn)題強(qiáng)度問(wèn)題 變形問(wèn)題變形問(wèn)題 滲透問(wèn)題滲透問(wèn)題緒論緒論強(qiáng)度問(wèn)題強(qiáng)度問(wèn)題加拿大特朗斯康谷倉(cāng)加拿大特朗斯康谷倉(cāng)事故：事故：19131

8、913年年9 9月裝谷物，月裝谷物，1010月月1717日裝了日裝了3182231822谷物時(shí)，谷物時(shí)，1 1小時(shí)豎向沉降達(dá)小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm30.5cm2424小時(shí)傾斜小時(shí)傾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 東端上抬東端上抬1.52m1.52m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論緒論處理：處理：事后在下面做了七十多個(gè)事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用支撐于基巖上的混凝土墩，使用388388個(gè)個(gè)50t50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉(cāng)體逐漸糾正過(guò)來(lái)，其位置比把倉(cāng)體逐漸糾正過(guò)來(lái)，其位置比原來(lái)

9、降低了米。原來(lái)降低了米。原因：原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開(kāi)挖取土試驗(yàn)結(jié)果，槽開(kāi)挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此谷倉(cāng)。到此谷倉(cāng)。19521952年經(jīng)年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力小于破基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)的基底壓力。壞時(shí)的基底壓力。谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)。強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)。2653失事后1913.10.181952.10.5 試驗(yàn)孔填土褐色粉質(zhì)粘土灰色粉質(zhì)粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 試驗(yàn)孔加拿大特朗斯康谷倉(cāng)：加拿大特朗斯康谷倉(cāng)：失

10、事原因及處理措施失事原因及處理措施與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論緒論比薩比薩 (Pisa) 斜塔斜塔緒論緒論比薩斜塔是意大利比薩斜塔是意大利比薩比薩城大教堂的獨(dú)城大教堂的獨(dú)立式鐘樓，位于立式鐘樓，位于比比薩大教堂薩大教堂的后面的后面 鐘樓始建于鐘樓始建于1173年，年，設(shè)計(jì)為垂直建造，但設(shè)計(jì)為垂直建造，但是在工程開(kāi)始后不久是在工程開(kāi)始后不久便由于地基不均勻和便由于地基不均勻和土層松軟而傾斜土層松軟而傾斜 緒論緒論變形問(wèn)題變形問(wèn)題比薩斜塔比薩斜塔目前：目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m1.80m，塔頂離中心線(xiàn)已達(dá)塔頂離中心線(xiàn)已達(dá)5.27m5.27m，傾

11、斜，傾斜5.55.513601360：再?gòu)?fù)工，至再?gòu)?fù)工，至13701370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8層，層，高度為高度為55m55m12721272：復(fù)工，經(jīng)復(fù)工，經(jīng)6 6年，至年，至7 7層，高層，高48m48m，再停工，再停工11781178：至至4 4層中，高約層中，高約29m29m，因傾斜停工，因傾斜停工11731173：動(dòng)工動(dòng)工與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論緒論比薩斜塔：比薩斜塔：失事原因及處理措施失事原因及處理措施1838-18391838-1839：挖環(huán)形基坑卸載挖環(huán)形基坑卸載1933-19351933-1935：基坑防水處理基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固基礎(chǔ)環(huán)灌

12、漿加固19901990年年1 1月月: : 封閉封閉19921992年年7 7月：月：加固塔身，用壓重法和加固塔身，用壓重法和 取土法進(jìn)行地基處理取土法進(jìn)行地基處理目前目前: : 已向游人開(kāi)放已向游人開(kāi)放原因原因：持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，變形較大。：持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，變形較大。與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論緒論滲透問(wèn)題滲透問(wèn)題九江大堤決口九江大堤決口19981998年年8 8月月7 7日日13:1013:10發(fā)生管涌發(fā)生管涌險(xiǎn)情，險(xiǎn)情，2020分鐘后，在堤外迎水分鐘后，在堤外迎水面找到面找到2 2處進(jìn)水口。處進(jìn)水口。又過(guò)又過(guò)2020分鐘，

13、防水墻后的土堤分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出突然塌陷出1 1個(gè)洞，個(gè)洞，5 m5 m寬的堤寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約一寬約62m62m的潰口。的潰口。潰口原因：潰口原因：堤基管涌堤基管涌與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論緒論堤基管涌堤基管涌管涌：管涌：在滲流作用下，無(wú)粘性土體中的細(xì)小顆粒，通在滲流作用下，無(wú)粘性土體中的細(xì)小顆粒，通過(guò)土的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。過(guò)土的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。長(zhǎng)江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過(guò)程示意圖長(zhǎng)江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過(guò)程示意圖砂砂環(huán)環(huán)管管涌涌口口粘性土粘性土砂性土砂性土滲水滲水雜填土雜填土與土

14、有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論緒論 2010年年8月月8日舟曲泥石流日舟曲泥石流緒論緒論舟曲泥石流舟曲泥石流緒論緒論舟曲發(fā)生泥石流的主要因素：舟曲發(fā)生泥石流的主要因素：是三眼峪溝內(nèi)部有是三眼峪溝內(nèi)部有滑坡、崩塌滑坡、崩塌等大量的松散固體物質(zhì)存等大量的松散固體物質(zhì)存在，為泥石流的發(fā)生提供了充分的物質(zhì)條件，其中多數(shù)為在，為泥石流的發(fā)生提供了充分的物質(zhì)條件，其中多數(shù)為1879年年7月月1日甘肅文縣日甘肅文縣8級(jí)地震所誘級(jí)地震所誘 發(fā)。同時(shí)舟曲位于龍發(fā)。同時(shí)舟曲位于龍門(mén)山地震活動(dòng)帶北緣，又臨近天水地震活動(dòng)帶，此前也曾受門(mén)山地震活動(dòng)帶北緣，又臨近天水地震活動(dòng)帶，此前也曾受汶川地震波及，汶川地震波及

15、，土質(zhì)相對(duì)疏松，一遇強(qiáng)降雨容易形成泥石流。土質(zhì)相對(duì)疏松，一遇強(qiáng)降雨容易形成泥石流。是三眼峪溝流域上游植被以幼林為主，灌草比例高，局是三眼峪溝流域上游植被以幼林為主，灌草比例高，局部裸露，儲(chǔ)水能力較弱，在經(jīng)歷今年入夏以來(lái)長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重干部裸露，儲(chǔ)水能力較弱，在經(jīng)歷今年入夏以來(lái)長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重干旱后，表層土變得更加干松。旱后，表層土變得更加干松。是在近期強(qiáng)降雨作用下，土體強(qiáng)度極大地降低，是在近期強(qiáng)降雨作用下，土體強(qiáng)度極大地降低，形成坡形成坡面泥石流，并逐步帶動(dòng)溝坡崩滑巖土形成沖擊力巨大的泥石面泥石流，并逐步帶動(dòng)溝坡崩滑巖土形成沖擊力巨大的泥石流，在從中上游匯流至中下游過(guò)程中，使得因地震形成的天流，在從中上游

16、匯流至中下游過(guò)程中，使得因地震形成的天然堆石壩逐級(jí)潰決，并最終導(dǎo)致泥石流流量的增大和破壞力然堆石壩逐級(jí)潰決，并最終導(dǎo)致泥石流流量的增大和破壞力的增強(qiáng)。的增強(qiáng)。緒論緒論該城市人口密集。該城市人口密集。1850年開(kāi)始抽取地下水，年開(kāi)始抽取地下水，18911973年，整個(gè)年，整個(gè)老城下沉達(dá)老城下沉達(dá)8.7m造成地面道路、建筑及其他建筑設(shè)施的破壞。造成地面道路、建筑及其他建筑設(shè)施的破壞。墨墨西西哥哥城城的的下下沉沉土層中地下水位的下降，使有效應(yīng)力增加，使地基進(jìn)一步固結(jié)沉降。土層中地下水位的下降，使有效應(yīng)力增加，使地基進(jìn)一步固結(jié)沉降。緒論緒論 第一章第一章 土的物理性質(zhì)土的物理性質(zhì)指標(biāo)指標(biāo)與工程分類(lèi)與工

17、程分類(lèi) 第二章第二章 土體應(yīng)力計(jì)算土體應(yīng)力計(jì)算 第三章第三章 土的滲透性土的滲透性 第四章第四章 土的壓縮與固結(jié)土的壓縮與固結(jié) 第五章第五章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度 第六章第六章 擋土結(jié)構(gòu)物擋土結(jié)構(gòu)物上的上的土壓力土壓力 第七章第七章 邊邊坡穩(wěn)定分析坡穩(wěn)定分析 第八章第八章 地基承載力地基承載力 基礎(chǔ)基礎(chǔ)預(yù)備預(yù)備滲透特性滲透特性變形特性變形特性強(qiáng)度特性強(qiáng)度特性具體應(yīng)用具體應(yīng)用緒論緒論5.土力學(xué)包括哪些內(nèi)容土力學(xué)包括哪些內(nèi)容?本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v1.1 土的生成土的生成v1.2 土的三相組成土的三相組成v1.3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造v1.4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三

18、相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算v1.5 無(wú)粘性土的特性無(wú)粘性土的特性v1.6 粘性土的特性粘性土的特性v1.7土的工程分類(lèi)土的工程分類(lèi)第第1章章 土的物理性質(zhì)及工程分類(lèi)土的物理性質(zhì)及工程分類(lèi)土的物理狀態(tài)指標(biāo)對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述本章特點(diǎn)本章特點(diǎn): : 看起來(lái)零散看起來(lái)零散學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn): : 理清理清 各節(jié)間聯(lián)系各節(jié)間聯(lián)系 各節(jié)內(nèi)層次各節(jié)內(nèi)層次 1 1.1 .1 土的生成土的生成 風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積 巖石 土 壓密、巖化一、土的概念一、土的概念土：土： 覆蓋在地表上的碎散礦物集合體。覆蓋在地表上的碎散礦物集合體。巖石：構(gòu)成地殼的基本物質(zhì)，是一種或多種礦物的

19、聚合體。巖石：構(gòu)成地殼的基本物質(zhì)，是一種或多種礦物的聚合體。 統(tǒng)稱(chēng)為大自然的產(chǎn)物統(tǒng)稱(chēng)為大自然的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土從其堆積或沉積的條件來(lái)看可分為：土從其堆積或沉積的條件來(lái)看可分為：沼澤土冰磧土風(fēng)積土河流沖積土運(yùn)積土殘積土土殘積土殘積土：巖石風(fēng)化后仍留在原地的堆積物。特點(diǎn)是濕熱：巖石風(fēng)化后仍留在原地的堆積物。特點(diǎn)是濕熱地帶，粘土，深厚，松軟，易變；地帶，粘土，深厚，松軟，易變； 寒冷地帶，巖塊或砂寒冷地帶，巖塊或砂，物理風(fēng)化，穩(wěn)定。，物理風(fēng)化，穩(wěn)定。運(yùn)積土運(yùn)積土：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類(lèi)活動(dòng)等：巖石風(fēng)

20、化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類(lèi)活動(dòng)等搬運(yùn)離開(kāi)生成地點(diǎn)后再沉積下來(lái)的堆積物。又分為沖積搬運(yùn)離開(kāi)生成地點(diǎn)后再沉積下來(lái)的堆積物。又分為沖積土、風(fēng)積土、冰磧土和沼澤土等。土、風(fēng)積土、冰磧土和沼澤土等。)(沼澤土有機(jī)土冰磧土風(fēng)積土沖積土運(yùn)積土殘積土無(wú)機(jī)土土1 1.1 .1 土的生成土的生成氣相固相液相+構(gòu)成土骨架，起決定作用構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體次要作用次要作用 1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成土是固體顆粒、水和空氣的混合物，是一個(gè)多相、土是固體顆粒、水和空氣的混合物，是一個(gè)多相、分散、多孔的系統(tǒng)，常稱(chēng)土為分散、多孔的系統(tǒng)，常稱(chēng)土為三相體系三相體系。 固相固相：土的顆粒、粒間

21、膠結(jié)物；：土的顆粒、粒間膠結(jié)物； 液相液相：土體孔隙中的水；：土體孔隙中的水； 氣相氣相：孔隙中的空氣。：孔隙中的空氣。1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿(mǎn)時(shí)，這種土稱(chēng)為當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿(mǎn)時(shí)，這種土稱(chēng)為飽和土飽和土；當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為干土干土；一般在地下水位以上地面以下一定深度內(nèi)的土的孔隙中一般在地下水位以上地面以下一定深度內(nèi)的土的孔隙中兼含空氣和水，此時(shí)的土體屬三相系，稱(chēng)為兼含空氣和水，此時(shí)的土體屬三相系，稱(chēng)為濕土濕土。根據(jù)土的粘性分：根據(jù)土的粘性分：粘性土粘性土：顆粒很細(xì)；：顆粒很細(xì)；無(wú)粘性土無(wú)粘性土：顆

22、粒較粗，甚至很大。砂、碎石、甚：顆粒較粗，甚至很大。砂、碎石、甚 至堆石（直徑幾十至堆石（直徑幾十cm甚至甚至1m）1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成物理狀態(tài)力學(xué)特性一、土的固相一、土的固相 土的固相物質(zhì)包括無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)土的固相物質(zhì)包括無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成土的骨架最基本的物質(zhì)，稱(chēng)為土粒。對(duì)土粒應(yīng)從其成土的骨架最基本的物質(zhì)，稱(chēng)為土粒。對(duì)土粒應(yīng)從其 來(lái)描述。來(lái)描述。礦物成分礦物成分 顆粒級(jí)配顆粒級(jí)配 顆粒形狀顆粒形狀 1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成蒙脫石石英、長(zhǎng)石、云母等石英、長(zhǎng)石、云母等原生礦物原生礦物主要是粘土礦物主要是粘土礦物,包括三種類(lèi)型包括三種類(lèi)

23、型次生礦物次生礦物伊利石高嶺石（一）（一） 礦物成分礦物成分巖漿在冷凝過(guò)程中形成的礦物巖漿在冷凝過(guò)程中形成的礦物原生礦物經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用后形成的新礦物原生礦物經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用后形成的新礦物1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成圓狀、渾圓狀、棱角狀圓狀、渾圓狀、棱角狀原生礦物原生礦物針狀、片狀、扁平狀針狀、片狀、扁平狀次生礦物次生礦物1.1.11.1.1土的固相土的固相1.11.1土的三相組成土的三相組成1 1土的組成和物理性質(zhì)土的組成和物理性質(zhì)顆粒形狀顆粒形狀（二）土粒的大小和土的級(jí)配（二）土粒的大小和土的級(jí)配土的粒度成分（粒徑級(jí)配）土的粒度成分（粒徑級(jí)配）粒徑粒徑：土顆粒的大小，以其直徑大小來(lái)表

24、示。單位：土顆粒的大小，以其直徑大小來(lái)表示。單位mm粒組粒組：把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組；某粒組的土：把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組；某粒組的土粒含量定義為該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比。粒含量定義為該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比。土的級(jí)配土的級(jí)配：土中各種大小的粒組中土粒的相對(duì)含量隨著土中各種大小的粒組中土粒的相對(duì)含量隨著顆粒大小的不同，土的性質(zhì)可以有很大的差異。因此，顆粒大小的不同，土的性質(zhì)可以有很大的差異。因此，人們常常按照粒徑的范圍，將土粒分為若干組，粒組之人們常常按照粒徑的范圍，將土粒分為若干組，粒組之間的分界尺寸稱(chēng)為界限粒徑。表間的分界尺寸稱(chēng)為界限粒徑。表1-1是國(guó)內(nèi)常用的

25、一種是國(guó)內(nèi)常用的一種粒組劃分。粒組劃分。1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成 指大小相近的土粒。指大小相近的土粒。人為劃定。按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類(lèi)。人為劃定。按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類(lèi)。要求粒組劃分與粒組的性質(zhì)變化相適應(yīng)。要求粒組劃分與粒組的性質(zhì)變化相適應(yīng)。 粒組粒組表表1-1 1-1 粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)巖土工程勘察規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001GB50021-2001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GB5007-2002GB5007-20021 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成土土 粒粒 粒粒 組組 的的 劃劃 分分 表表1-1

26、粒粒 組組 名名 稱(chēng)稱(chēng)粒徑范圍粒徑范圍(mm) 一一 般般 特特 征征漂石或塊石漂石或塊石卵石或碎石卵石或碎石 20020060透水性很大，無(wú)粘性，無(wú)毛細(xì)水透水性很大，無(wú)粘性，無(wú)毛細(xì)水 粗粗 中中 細(xì)細(xì)602020552透水性大，無(wú)粘性，毛細(xì)水上升高度不透水性大，無(wú)粘性，毛細(xì)水上升高度不超過(guò)粒徑大小超過(guò)粒徑大小 粗粗 中中 細(xì)細(xì) 20.50.50.250.250.075易透水，當(dāng)混入云母等雜質(zhì)時(shí)透水性減易透水，當(dāng)混入云母等雜質(zhì)時(shí)透水性減小，而壓縮性增加，無(wú)粘性，遇水不膨小，而壓縮性增加，無(wú)粘性，遇水不膨脹，干燥時(shí)松散；毛細(xì)水上升高度不大，脹，干燥時(shí)松散；毛細(xì)水上升高度不大，但隨粒徑變小而增大但

27、隨粒徑變小而增大0.0750.005透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小，透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小，干時(shí)稍有收縮；毛細(xì)水上升高度較大較干時(shí)稍有收縮；毛細(xì)水上升高度較大較快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象粘粘 粒粒 0.075mm 密度計(jì)法密度計(jì)法：粒徑：粒徑0.075mm 聯(lián)合測(cè)定聯(lián)合測(cè)定：既有粒徑：既有粒徑0.075mm 1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成1.篩分法篩分法利用一套孔徑由大到小的篩子，將按規(guī)定方利用一套孔徑由大到小的篩子，將按規(guī)定方法取得的一定質(zhì)量的干試樣放入一次疊好的法取得的一定質(zhì)量的干試樣放入一次疊好的篩中，置振篩機(jī)上充分振搖后，稱(chēng)出留在各篩中，置振篩

28、機(jī)上充分振搖后，稱(chēng)出留在各級(jí)篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計(jì)算出小于某級(jí)篩上的土粒的質(zhì)量，按下式計(jì)算出小于某土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)土粒粒徑的土粒含量百分?jǐn)?shù)X（）（） （1-1）式中：式中：mi 小于某粒徑的土粒質(zhì)量小于某粒徑的土粒質(zhì)量 m 試樣總質(zhì)量試樣總質(zhì)量100mmXi1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成利用一套孔徑由大到小的篩子，將事先稱(chēng)過(guò)質(zhì)利用一套孔徑由大到小的篩子，將事先稱(chēng)過(guò)質(zhì)量的干試樣放入篩中，經(jīng)過(guò)充分震搖后，把留量的干試樣放入篩中，經(jīng)過(guò)充分震搖后，把留在各級(jí)篩上的土粒分別稱(chēng)量，算出小于某粒徑在各級(jí)篩上的土粒分別稱(chēng)量，算出小于某粒徑的土粒含量，用以確定土中各粒組的土粒含量的土粒含

29、量，用以確定土中各粒組的土粒含量 。篩分法篩分法1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成土樣篩土顆粒篩分1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)P(%)P(%)2613.5101 1.2 .2

30、 土的三相組成土的三相組成StokesStokes定律：定律：球狀的細(xì)顆粒在水中的球狀的細(xì)顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。將一定質(zhì)量土浸入水中攪拌成懸液，將一定質(zhì)量土浸入水中攪拌成懸液，攪拌停止后，土粒開(kāi)始下沉，懸液的攪拌停止后，土粒開(kāi)始下沉，懸液的濃度隨之發(fā)生變化。利用特制的密度濃度隨之發(fā)生變化。利用特制的密度計(jì)，在不同時(shí)刻測(cè)懸液濃度的變化。計(jì)，在不同時(shí)刻測(cè)懸液濃度的變化。即可換算出相應(yīng)的粒徑及小于該粒徑即可換算出相應(yīng)的粒徑及小于該粒徑的土粒質(zhì)量，繪出級(jí)配曲線(xiàn)。的土粒質(zhì)量，繪出級(jí)配曲線(xiàn)。 比重計(jì)法比重計(jì)法移液管法移液管法沉降分析法沉降分析法2.密度

31、計(jì)法密度計(jì)法用于分析粒徑小于用于分析粒徑小于0.1mm（0.075mm）的土，根據(jù)土）的土，根據(jù)土粒沉降速度與其直徑平方成正比，粗顆粒下沉速度快粒沉降速度與其直徑平方成正比，粗顆粒下沉速度快，細(xì)顆粒下沉速度慢的原理（斯托克斯原理），可以，細(xì)顆粒下沉速度慢的原理（斯托克斯原理），可以把顆粒按下沉速度進(jìn)行粗細(xì)分組。實(shí)驗(yàn)室常用比重計(jì)把顆粒按下沉速度進(jìn)行粗細(xì)分組。實(shí)驗(yàn)室常用比重計(jì)來(lái)進(jìn)行細(xì)粒土的粒徑分析，稱(chēng)為密度計(jì)法。來(lái)進(jìn)行細(xì)粒土的粒徑分析，稱(chēng)為密度計(jì)法。1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成密度計(jì)3.土的級(jí)配曲線(xiàn)土的級(jí)配曲線(xiàn) 圖圖1-1 1-1 顆粒分析試驗(yàn)曲線(xiàn)顆粒分析試驗(yàn)曲線(xiàn)1 1.2 .2 土

32、的三相組成土的三相組成試驗(yàn)結(jié)果繪制在半對(duì)數(shù)紙上試驗(yàn)結(jié)果繪制在半對(duì)數(shù)紙上縱坐標(biāo)：縱坐標(biāo)：小于某粒徑的土粒含量小于某粒徑的土粒含量橫坐標(biāo)：橫坐標(biāo)：使用對(duì)數(shù)尺度表示土的粒徑，可以把粒徑使用對(duì)數(shù)尺度表示土的粒徑，可以把粒徑相差上千倍的粗粒都表示出來(lái)，尤其能把占總重量相差上千倍的粗粒都表示出來(lái)，尤其能把占總重量少，但對(duì)土的性質(zhì)可能有總要影響的顆粒部分清楚少，但對(duì)土的性質(zhì)可能有總要影響的顆粒部分清楚地表達(dá)出來(lái)地表達(dá)出來(lái) 。 累積曲線(xiàn)法累積曲線(xiàn)法(四四)顆粒分析試驗(yàn)曲線(xiàn)的顆粒分析試驗(yàn)曲線(xiàn)的主要用途主要用途按粒徑分布曲線(xiàn)可求得：按粒徑分布曲線(xiàn)可求得：（1）土中各粒組的土粒含量，用于）土中各粒組的土粒含量，用于

33、粗粒土的分類(lèi)和大致評(píng)粗粒土的分類(lèi)和大致評(píng)估土的工程性質(zhì)估土的工程性質(zhì)；（2）某些特性粒徑，用于）某些特性粒徑，用于建筑材料的選擇和評(píng)價(jià)土級(jí)配的建筑材料的選擇和評(píng)價(jià)土級(jí)配的好壞好壞。根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個(gè)有用的指標(biāo)，即根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個(gè)有用的指標(biāo)，即不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)CuCu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)CcCc，它們的定義為：它們的定義為： （12）1060ddCu1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成 (13)式中：式中：d10，d30和和d60為粒徑分布曲線(xiàn)上小于某粒徑的土粒含量分為粒徑分布曲線(xiàn)上小于某粒徑的土粒含量分別為別為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。d

34、10稱(chēng)為稱(chēng)為有效粒徑有效粒徑； d60稱(chēng)為稱(chēng)為限制粒徑限制粒徑。土的級(jí)配的好壞可由土中的土的級(jí)配的好壞可由土中的土粒均勻程度土粒均勻程度和和粒徑分布曲線(xiàn)的形狀粒徑分布曲線(xiàn)的形狀來(lái)決定，而土粒的均勻程度和曲線(xiàn)的形狀又可用來(lái)決定，而土粒的均勻程度和曲線(xiàn)的形狀又可用不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)和和曲曲率系數(shù)率系數(shù)來(lái)衡量。來(lái)衡量。Cu小，曲線(xiàn)陡；小，曲線(xiàn)陡； Cu大，易壓密；大，易壓密；Cc過(guò)大，臺(tái)階在過(guò)大，臺(tái)階在d10d30間；間； Cc過(guò)小，臺(tái)階在過(guò)小，臺(tái)階在d30d60間；間；規(guī)范：純凈礫、砂，規(guī)范：純凈礫、砂，Cu=5，且且Cc=13時(shí)，級(jí)配良好，否則，時(shí)，級(jí)配良好，否則，不良。不良。6010230d

35、ddCc1 1.2 .2 土的三相組成土的三相組成105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm)P%100958778665536作用：作用：1）確定土的名稱(chēng)）確定土的名稱(chēng) 2）確定土的級(jí)配優(yōu)劣）確定土的級(jí)配優(yōu)劣土的顆粒級(jí)配累積曲線(xiàn)土的顆粒級(jí)配累積曲線(xiàn)d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41d d6060 : : 限制粒徑限制粒徑d d10

36、 10 : : 有效粒徑有效粒徑d d3030 : : Cu = d60 / d10 C Cu u 5,5,級(jí)配不均勻級(jí)配不均勻特征粒徑特征粒徑 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)1001009090808070706060505040403030202010100 0小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）10105.05.01.01.00.50.50.100.100.050.050.010.010.0050.0050.0010.001粒徑粒徑(mm)(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)d60d10d30曲線(xiàn)曲線(xiàn)d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c

37、L L0.330.33 0.0050.0050.0810.08166663.983.98M M0.0630.0632.412.41R R0.0300.0300.5450.545斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量陡陡相應(yīng)粒組質(zhì)量集中相應(yīng)粒組質(zhì)量集中緩緩相應(yīng)粒組含量少相應(yīng)粒組含量少平臺(tái)平臺(tái)相應(yīng)粒組缺乏相應(yīng)粒組缺乏C Cc c = d = d30302 2 / / ( (d d6060 d d10 10 ) ) 較大顆粒缺少較大顆粒缺少C Cc c 減小減小較小顆粒缺少較小顆粒缺少Cc Cc 增大增大C C c c = 1 = 13 3 級(jí)配連續(xù)性好級(jí)配連續(xù)性好不均勻系數(shù)不

38、均勻系數(shù)1001009090808070706060505040403030202010100 0小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）10105.05.01.01.00.50.50.100.100.050.050.010.010.0050.0050.0010.001粒徑粒徑(mm)(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)d60d10d30d30d301）粒組含量用于土的分類(lèi)定名；）粒組含量用于土的分類(lèi)定名；2）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：用于判定土的不均勻程度： Cu 5 不均勻土不均勻土 Cu 3 或或 Cc 1 級(jí)配不連續(xù)土級(jí)配不連續(xù)土4）不

39、均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣：用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣： Cu 5且且 C c = 1 3 級(jí)配級(jí)配 良好的土；良好的土； Cu 3 或或 Cc 11g/cm3g/cm3冰點(diǎn)處于零下幾十度冰點(diǎn)處于零下幾十度具有固體的的特性具有固體的的特性溫度高于溫度高于100100C C時(shí)可蒸發(fā)時(shí)可蒸發(fā)位于強(qiáng)結(jié)合水之外，位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引力作用范圍之內(nèi)電場(chǎng)引力作用范圍之內(nèi)外力作用下可以移動(dòng)外力作用下可以移動(dòng)不因重力而移動(dòng)，有粘滯性不因重力而移動(dòng)，有粘滯性強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水結(jié)合水結(jié)合水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)在重力作用下可在土中自由流動(dòng)在重力與表面張力作

40、用下，在重力與表面張力作用下，可在土粒間空隙中自由移動(dòng)可在土粒間空隙中自由移動(dòng)重力水重力水毛細(xì)水毛細(xì)水自由水自由水rThccos2上升高度上升高度r r2 2h hc cw w=2=2rTcosrTcos毛細(xì)升高與孔徑成反比毛細(xì)升高與孔徑成反比粘土粘土粉土粉土砂土砂土礫石礫石分析對(duì)象分析對(duì)象: 水柱水柱毛細(xì)水毛細(xì)水分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管。徑互異、彼此連通的毛細(xì)管。增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道指充填在土的空隙中的氣體。指充填在土的空隙中的氣體。 三、三、 土的氣相土的

41、氣相自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大一、土的結(jié)構(gòu)一、土的結(jié)構(gòu)1. 定義定義土粒或土粒集合體在空間的排列和互相聯(lián)結(jié)形式稱(chēng)為土的結(jié)構(gòu)土?；蛲亮＜象w在空間的排列和互相聯(lián)結(jié)形式稱(chēng)為土的結(jié)構(gòu). 1 1.3 .3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造2. 類(lèi)型類(lèi)型(a) 單粒結(jié)構(gòu) (b) 分散結(jié)構(gòu) (c) 絮狀結(jié)構(gòu)(1)單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu) 如圖如圖(a)所示。由顆粒大的土粒在水或所示。由顆粒大的土粒在水或空氣中下沉堆積而成。粗粒土都具有單粒結(jié)構(gòu)?？諝庵邢鲁炼逊e而成。粗粒土都具有單粒結(jié)構(gòu)。單粒結(jié)構(gòu)可以分為疏松的和緊密的。疏松單粒結(jié)單粒結(jié)構(gòu)可以分為疏松的和緊

42、密的。疏松單粒結(jié)構(gòu)的土孔隙大，骨架不穩(wěn)定，在外載作用下容易構(gòu)的土孔隙大，骨架不穩(wěn)定，在外載作用下容易發(fā)生錯(cuò)位，產(chǎn)生很大的變形或沉降，因此，這種發(fā)生錯(cuò)位，產(chǎn)生很大的變形或沉降，因此，這種土未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。緊密單土未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。緊密單粒結(jié)構(gòu)的土，由于顆粒排列緊密，強(qiáng)度高，壓縮粒結(jié)構(gòu)的土，由于顆粒排列緊密，強(qiáng)度高，壓縮性小，在動(dòng)、靜載作用下都不會(huì)發(fā)生較大的沉降，性小，在動(dòng)、靜載作用下都不會(huì)發(fā)生較大的沉降，是良好的天然地基。是良好的天然地基。1 1.3 .3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造(2)分散（分散（峰窩）結(jié)構(gòu)峰窩）結(jié)構(gòu) 如圖如圖(b)所示。粒徑大約在所示。粒

43、徑大約在0.020.002mm范圍內(nèi)的粉土或粘土顆粒，在水中單范圍內(nèi)的粉土或粘土顆粒，在水中單個(gè)下沉?xí)r，途中碰到已沉積的土粒時(shí)，由于土粒之個(gè)下沉?xí)r，途中碰到已沉積的土粒時(shí)，由于土粒之間的分子引力大于土粒自重，使得土粒只能停留在間的分子引力大于土粒自重，使得土粒只能停留在最初的接觸位置不能繼續(xù)下沉，這樣，一粒一粒相最初的接觸位置不能繼續(xù)下沉，這樣，一粒一粒相互吸引，最終將能形成具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)?；ノ?，最終將能形成具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。1 1.3 .3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造(3)絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu) 如圖如圖(c)所示。直徑小于所示。直徑小于0.005mm的極細(xì)粘粒的極細(xì)粘粒，在

44、水中能夠長(zhǎng)期懸浮而不下沉在水中能夠長(zhǎng)期懸浮而不下沉，如果水中摻有某些電解質(zhì)，顆粒間的排斥力能如果水中摻有某些電解質(zhì)，顆粒間的排斥力能被動(dòng)削弱，運(yùn)動(dòng)著的土粒能夠相互碰撞凝聚成被動(dòng)削弱，運(yùn)動(dòng)著的土粒能夠相互碰撞凝聚成絮狀的小集粒而下沉，并相繼與已沉積的絮狀絮狀的小集粒而下沉，并相繼與已沉積的絮狀集粒接觸，形成類(lèi)似蜂窩而孔隙很大絮狀結(jié)構(gòu)集粒接觸，形成類(lèi)似蜂窩而孔隙很大絮狀結(jié)構(gòu)（又稱(chēng)為二級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)）。（又稱(chēng)為二級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)）。 以上三種結(jié)構(gòu)中，密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)工程性質(zhì)最以上三種結(jié)構(gòu)中，密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)工程性質(zhì)最好；蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)如果受到擾動(dòng)，強(qiáng)度好；蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)如果受到擾動(dòng)，強(qiáng)度就會(huì)降低，壓縮性變

45、高，難以作為天然地基。就會(huì)降低，壓縮性變高，難以作為天然地基。1 1.3 .3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造二、土的構(gòu)造二、土的構(gòu)造1. 定義定義v同一土層中顆?；蝾w粒結(jié)合體相互間的位置與充填同一土層中顆粒或顆粒結(jié)合體相互間的位置與充填空間情況稱(chēng)為土的構(gòu)造。其實(shí)，這一定義與大多書(shū)空間情況稱(chēng)為土的構(gòu)造。其實(shí)，這一定義與大多書(shū)本一樣仍然比較模糊，未交代結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的關(guān)系。本一樣仍然比較模糊，未交代結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的關(guān)系。其實(shí)，土的結(jié)構(gòu)著重于細(xì)微觀，而構(gòu)造可以理解為其實(shí)，土的結(jié)構(gòu)著重于細(xì)微觀，而構(gòu)造可以理解為土體的宏觀結(jié)構(gòu)。土體的宏觀結(jié)構(gòu)。1 1.3 .3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造2. 類(lèi)型類(lèi)型v土體的

46、構(gòu)造一般可以分為以下四類(lèi)：土體的構(gòu)造一般可以分為以下四類(lèi)： (1) 層狀構(gòu)造層狀構(gòu)造v顧名思義，層狀構(gòu)造是由不同顏色和粒徑的土顧名思義，層狀構(gòu)造是由不同顏色和粒徑的土粒構(gòu)成的一層一層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。大部分細(xì)粒土粒構(gòu)成的一層一層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。大部分細(xì)粒土的土層是這種構(gòu)造。的土層是這種構(gòu)造。 (2) 分散構(gòu)造分散構(gòu)造v土層中的土粒分布均勻，性質(zhì)相近，粗粒土大土層中的土粒分布均勻，性質(zhì)相近，粗粒土大都是分散構(gòu)造。都是分散構(gòu)造。1 1.3 .3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 (3) 裂隙狀構(gòu)造裂隙狀構(gòu)造v土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割，破壞了原土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割，破壞了原狀土的整體性，使其工程性

47、質(zhì)變差，一些堅(jiān)硬狀土的整體性，使其工程性質(zhì)變差，一些堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)的粘土具有這種結(jié)構(gòu)。和硬塑狀態(tài)的粘土具有這種結(jié)構(gòu)。 (4) 結(jié)核狀構(gòu)造結(jié)核狀構(gòu)造v在細(xì)粒土中明顯摻有粗顆?；蚋鞣N結(jié)核。如含在細(xì)粒土中明顯摻有粗顆?；蚋鞣N結(jié)核。如含結(jié)核的黃土等，該類(lèi)土的性質(zhì)主要決定于細(xì)粒結(jié)核的黃土等，該類(lèi)土的性質(zhì)主要決定于細(xì)粒土部分。土部分。1 1.3 .3 土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的物理、力學(xué)性質(zhì)不僅決定于它的三相組成性質(zhì)和它的結(jié)土的物理、力學(xué)性質(zhì)不僅決定于它的三相組成性質(zhì)和它的結(jié)構(gòu)，而且還與三相之間量的比例關(guān)系密切相關(guān)。構(gòu)

48、，而且還與三相之間量的比例關(guān)系密切相關(guān)?？煞譃閮深?lèi)：可分為兩類(lèi)：通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，如土的密度和土粒的比重、土的含水率，如土的密度和土粒的比重、土的含水率，稱(chēng)為直接指標(biāo)；稱(chēng)為直接指標(biāo)；根據(jù)直接指標(biāo)換算根據(jù)直接指標(biāo)換算，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱(chēng)為，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱(chēng)為間接指標(biāo)。間接指標(biāo)。 土的三相圖土的三相圖從右圖可以容易得到以下關(guān)系：從右圖可以容易得到以下關(guān)系：Vv = Vw + Va V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va m = ms + mw 一、試驗(yàn)直接測(cè)定的物理性質(zhì)指標(biāo)一、試驗(yàn)直接測(cè)定的物理性質(zhì)指標(biāo)（一）土的天然密度（一）土的天然密度與重度與重度

49、土的密度定義為土的密度定義為單位體積土的質(zhì)量單位體積土的質(zhì)量，用，用表示，單位為表示，單位為kg/m3(或或g/cm3)。表達(dá)式如下：表達(dá)式如下： （1.4.1） 對(duì)于粘性土，土的密度常用對(duì)于粘性土，土的密度常用環(huán)刀法環(huán)刀法測(cè)定。測(cè)定。環(huán)刀法是利用一定體積的鋼制圓筒（稱(chēng)環(huán)刀）切割自然狀環(huán)刀法是利用一定體積的鋼制圓筒（稱(chēng)環(huán)刀）切割自然狀態(tài)的土壤。態(tài)的土壤。gVVVmmmVmawsaws1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算密度：環(huán)刀法（二）土粒比重（土粒相對(duì)密度）（二）土粒比重（土粒相對(duì)密度）Gs土粒的比重定義為土粒的比重定義為土粒的質(zhì)量（或重量）與同

50、體積土粒的質(zhì)量（或重量）與同體積4時(shí)純水的質(zhì)時(shí)純水的質(zhì)量（或重量）之比（無(wú)因次），量（或重量）之比（無(wú)因次），其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： （1.4.2）或或 （1.4.3）式中：式中： 土粒的密度，即土粒單位體積的質(zhì)量；土粒的密度，即土粒單位體積的質(zhì)量； 4時(shí)純水的密度，時(shí)純水的密度，1.0g/cm3土粒的比重在數(shù)值上等于土粒的密度土粒的比重在數(shù)值上等于土粒的密度wswssswssVVmmGwsssVGmsw1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土粒的比重常用土粒的比重常用比重瓶法比重瓶法測(cè)定，事先將比重瓶注滿(mǎn)純水，測(cè)定，事先將比重瓶注滿(mǎn)純水，稱(chēng)瓶加水

51、的質(zhì)量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶?jī)?nèi)稱(chēng)瓶加水的質(zhì)量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿(mǎn)，稱(chēng)瓶加土加水的質(zhì)量，按下式計(jì)算土粒，再加純水至滿(mǎn)，稱(chēng)瓶加土加水的質(zhì)量，按下式計(jì)算土粒的比重：的比重： 21mmmmGsss式中：式中： m1瓶瓶+水水的質(zhì)量；的質(zhì)量； m2瓶瓶+土土+水水的質(zhì)量；的質(zhì)量； ms烘干土烘干土的質(zhì)量；的質(zhì)量；1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算 m0 ms m1 m2 空瓶空瓶質(zhì)量質(zhì)量 烘干土烘干土的質(zhì)量的質(zhì)量 瓶瓶+水水的質(zhì)量的質(zhì)量 瓶瓶+土土+水水的質(zhì)量的質(zhì)量 m1+ms瓶瓶+水（滿(mǎn)）水（滿(mǎn)）的質(zhì)量的質(zhì)量+干

52、土干土的質(zhì)量；的質(zhì)量； m1+ms-m2與土粒體積相同的水與土粒體積相同的水的質(zhì)量。的質(zhì)量。比重瓶法比重瓶法1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算（三）土的天然含水量（含水率）（三）土的天然含水量（含水率）w土的天然含水量，定義為土的天然含水量，定義為土中水的質(zhì)量與土粒的質(zhì)量之比土中水的質(zhì)量與土粒的質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為：，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為： （1.4.4）將式（將式（1.4.3）代入（）代入（1.4.4）中得）中得測(cè)定含水率常用的方法是測(cè)定含水率常用的方法是烘干法烘干法，先稱(chēng)出天然土的質(zhì)量，先稱(chēng)出天然土的質(zhì)量，然后放在烘箱中，在

53、然后放在烘箱中，在100105常溫下烘干，稱(chēng)得干常溫下烘干，稱(chēng)得干土質(zhì)量，按上式可算得。土質(zhì)量，按上式可算得。%100swmmwsswVGm 1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算烘干法二、間接換算得物理性質(zhì)指標(biāo)二、間接換算得物理性質(zhì)指標(biāo)（一）土的孔隙比（一）土的孔隙比e定義：定義：土中孔隙的體積與土粒的體積之比土中孔隙的體積與土粒的體積之比，以小數(shù)表示，以小數(shù)表示，其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： （1.4.5）（二）土的孔隙率（二）土的孔隙率n定義：定義：土中孔隙的體積與土的總體積之比土中孔隙的體積與土的總體積之比，或單位體積內(nèi)，或單位體積內(nèi)孔隙的體積，

54、以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為：孔隙的體積，以百分?jǐn)?shù)表示，其表達(dá)式為： （1.4.6） svVVe %100VVnv1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算反映土的松密程度的指標(biāo)反映土的松密程度的指標(biāo),e越大越疏松，越大越疏松，e越小越密實(shí)。越小越密實(shí)。（三）土的飽和度三）土的飽和度Sr定義：定義：土中孔隙水的體積與孔隙體積之比土中孔隙水的體積與孔隙體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示，以百分?jǐn)?shù)表示，表明孔隙被水充滿(mǎn)程度，其表達(dá)式為：表明孔隙被水充滿(mǎn)程度，其表達(dá)式為： （1.4.7）%100vwrVVS1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)

55、的測(cè)定及計(jì)算工程規(guī)定砂土的濕度按飽和度劃分為三種狀態(tài)工程規(guī)定砂土的濕度按飽和度劃分為三種狀態(tài)Sr=50% 稍濕的；稍濕的；50%Sr80% 飽和的。飽和的。土的干重度：土的干重度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的重量單位體積內(nèi)土粒的重量，表達(dá)式為：，表達(dá)式為： （1.4.9）土烘干，體積要減小，因而，土的干密度不等于烘干土的土烘干，體積要減小，因而，土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度也是評(píng)定土密實(shí)程度的指標(biāo)，密度。土的干密度或干重度也是評(píng)定土密實(shí)程度的指標(biāo)，干密度或干重度愈大表明土愈密實(shí)，反之愈疏松。干密度或干重度愈大表明土愈密實(shí)，反之愈疏松。gVgmVWdssd（四）干密度四）干密度d與干重度

56、與干重度d 土的干密度：土的干密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的質(zhì)量單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量，表達(dá)式：，表達(dá)式： （1.4.8）Vmsd1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算（五）飽和密度（五）飽和密度sat與飽和重度與飽和重度sat飽和密度定義：飽和密度定義：土中孔隙完全被水充滿(mǎn)土處于飽和狀態(tài)時(shí)土中孔隙完全被水充滿(mǎn)土處于飽和狀態(tài)時(shí)單位體積土的質(zhì)量單位體積土的質(zhì)量。表達(dá)式為。表達(dá)式為 （1.4.10）VVmwvssat在飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量稱(chēng)為飽和重度，其表達(dá)式在飽和狀態(tài)下，單位體積土的重量稱(chēng)為飽和重度，其表達(dá)式為：為： （1.4.11）gVgVgmVVWs

57、atwvswvssat1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算（六）浮密度六）浮密度與浮重度（有效重度）與浮重度（有效重度） 土在水下，受到重力水的浮力作用，此時(shí)土中固體顆粒的質(zhì)土在水下，受到重力水的浮力作用，此時(shí)土中固體顆粒的質(zhì)量再扣去固體顆粒排開(kāi)水的質(zhì)量與土樣總體積之比量再扣去固體顆粒排開(kāi)水的質(zhì)量與土樣總體積之比 （1.4.12） VVmwss浮密度浮密度1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算wsatVVVVmwswvwvs與其相應(yīng)，提出了浮重度的概念，土的浮重度是與其相應(yīng)，提出了浮重度的概念，土的浮重度

58、是單位體積內(nèi)單位體積內(nèi)的土粒重量與同體積水重量之差的土粒重量與同體積水重量之差，其表達(dá)式為：，其表達(dá)式為： （1.4.13）從上述四種土的密度或重度的定義可知，同一土樣各種密度從上述四種土的密度或重度的定義可知，同一土樣各種密度或重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：或重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：dsatdsatgVgVgmVVWwsswss1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算三、常用物理性質(zhì)指標(biāo)的實(shí)用計(jì)算公式三、常用物理性質(zhì)指標(biāo)的實(shí)用計(jì)算公式(重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)、難點(diǎn))常用的土的物理指標(biāo)共有九個(gè)。已知其中任意三個(gè)，通過(guò)常用的土的物理指標(biāo)共有九個(gè)。已知其中任意三個(gè)，通過(guò)

59、換算可以求出其余的六個(gè)。換算可以求出其余的六個(gè)。（一）孔隙比與孔隙率的關(guān)系（一）孔隙比與孔隙率的關(guān)系設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則，則 可知，孔隙的體積可知，孔隙的體積Vv為為e，土體的體積土體的體積V為（為（1e），），于是有：于是有： 或或 eeVVnv1nne1 孔隙 e 1+e 土粒 1 三相示意圖（a）svVVe 1 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算（二）干密度與天然密度和含水量的關(guān)系二）干密度與天然密度和含水量的關(guān)系設(shè)土體的體積設(shè)土體的體積V為為1，則，則d = ms /V，土體內(nèi)土粒的質(zhì)量土體內(nèi)土粒的質(zhì)量ms為為d，由

60、由w= mw / ms水的質(zhì)量水的質(zhì)量mw為為w d。于是，按于是，按t天然密度的定義可得：天然密度的定義可得： 或或 （1-22）)1 (1wwVmdddwd11 1.4 .4 土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算土的三相物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定及計(jì)算（三）孔隙比與土粒的比重和干密度的關(guān)系（三）孔隙比與土粒的比重和干密度的關(guān)系設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為設(shè)土體內(nèi)土粒的體積為1，則按，則按 ，孔隙的體積孔隙的體積Vv為為e；由由s ms / Vs得土粒的質(zhì)量得土粒的質(zhì)量ms為為s。于是，按于是，按d的定的定義可得：義可得：應(yīng)用式應(yīng)用式 整理得：整理得： eVmssd11dwsGesvVVe 1 1.4 .4 土