土力學課件第一章

1、課內(nèi)教學環(huán)節(jié)課內(nèi)教學環(huán)節(jié) 課堂講授課堂講授 ( (16 16 次次 34 34 學時學時) ) 習題討論課習題討論課( ( 3 3 次次 6 6 學時學時) )實驗課實驗課 ( ( 3 3 次次 8 8 學時學時) )合計合計 48 48 學時學時學校通知：學校通知：9 9月月2828日（星期日）改上日（星期日）改上1010月月7 7日（星期二）的課日（星期二）的課 本課程安排：本課程安排：1 1、9 9月月2828日（星期日）的課調(diào)換至其它時間；日（星期日）的課調(diào)換至其它時間；2 2、9 9月月2323日（星期二）的課增加日（星期二）的課增加1 1學時至學時至3 3學時；學時；3 3、所缺另

2、外、所缺另外1 1學時以后適當時機補上。學時以后適當時機補上。提醒提醒 請同學們上教育請同學們上教育在線在線20032003年版進行土年版進行土力學實驗預習力學實驗預習土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類第一章第一章對土的特點進行詳細解釋和定量描述對土的特點進行詳細解釋和定量描述本章特點本章特點: : 看起來零散看起來零散學習要點學習要點: : 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 土的物性與分類土的物性與分類土的形成土的形成滲透特性滲透特性變形特性變形特性強度特性強度特性土的三相組成土的三相組成土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土的工程分類土的工程分類土的

3、壓實性土的壓實性 決定決定影影響響如何獲得較好的土如何獲得較好的土便于研究和應(yīng)用便于研究和應(yīng)用1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.1 1.1 土的形成土的形成1.21.2土的三相組成土的三相組成1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)1.51.5土的工程分類土的工程分類1.61.6土的壓實性土的壓實性 1.1 1.1 土的形成土的形成土是巖石經(jīng)過風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)過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運、沉積搬運、沉積1 1 土的物性與分類土的物性與分類形成過程形成過程形成條件形成條件物理力學物理力學性質(zhì)性質(zhì) 風化風化巖石巖石地球土

4、土地球影響影響生物風化生物風化物理風化物理風化化學風化化學風化量變量變無粘性土無粘性土原生礦物原生礦物質(zhì)變質(zhì)變粘性土粘性土次生礦物次生礦物動植物的活動動植物的活動1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 風化風化有有 機機 質(zhì)質(zhì)1.11.1土的形成土的形成巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的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)生裂縫影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運動或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎過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成分，形成作用而改變其礦物的化學成分，形成新的礦物新的礦物二二. . 搬運與沉

5、積搬運與沉積殘積土無搬運運積土有搬運土土質(zhì)質(zhì)較較好好1 1 土的物性與分類土的物性與分類殘積土殘積土強風化強風化弱風化弱風化微風化微風化母巖體母巖體顆粒表面粗糙顆粒表面粗糙多棱角多棱角粗細不均粗細不均無層理無層理1.11.1土的形成土的形成母巖表層經(jīng)風化作用破碎成巖屑或細小母巖表層經(jīng)風化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，未經(jīng)搬運殘留在原地的堆積物顆粒后，未經(jīng)搬運殘留在原地的堆積物風化所形成的土顆粒，受自然力的作用風化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物2. 2. 搬運與沉積搬運與沉積運積土有搬運風：風：風積土風積土1 1 土的物性與分類土

6、的物性與分類重力重力: : 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: : 冰積土冰積土1.11.1土的形成土的形成土粒粗細不同，性質(zhì)不均勻土粒粗細不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠細有分選性，近粗遠細渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機物淤泥，土性差含有機物淤泥，土性差顆粒細，表層松軟，土性差顆粒細，表層松軟，土性差土粒粗細變化較大，性質(zhì)不均勻土粒粗細變化較大，性質(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1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成氣相固相液相+ + +構(gòu)成土骨架，起決定作用構(gòu)成

7、土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體1 1 土的物性與分類土的物性與分類次要作用次要作用一一. . 固體顆粒固體顆粒物理狀態(tài)力學特性粒徑級配粒徑級配1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀 1. 粒徑級配一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例狹義的粒徑級配影響土性影響土性的主因的主因顆粒大小粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑一一. . 固體顆粒固體顆粒dmm卵石卵石礫石礫石砂粒砂粒粉粒

8、粉粒 粘粒粘粒 膠粒膠粒60602 20.050.05 0.0050.005 0.0020.0020.250.5520粗 中 細 粗 中 細 極細0.10.1粗粒土粗粒土細粒土細粒土1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成粒徑級配確定方法確定方法 篩分法篩分法：適用于粗粒土：適用于粗粒土 (0.1 mm) 水分法水分法：適用于細粒土：適用于細粒土 (0.1 mm)各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分數(shù)來表示各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分數(shù)來表示表述方法表述方法 粒徑級配累積曲線粒徑級配累積曲線1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 固體顆粒固體顆粒1.21.2土的

9、三相組成土的三相組成一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類土的物性與分類105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)1.21.2土的三相組成土的三相組成P%958778665536土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分數(shù)百分數(shù)P(%)P(%)2613.510一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性

10、與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒徑特征粒徑: d50 : 平均平均粒徑粒徑d60 : 控制控制粒徑粒徑d10 : 有效有效粒徑粒徑d30 ;不均勻程度不均勻程度：Cu = d60 / d10 連續(xù)程度連續(xù)程度: Cc = d302 / (d60 d10

11、) 曲率系數(shù)曲率系數(shù) 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu 5,級配不均勻級配不均勻粗細程度粗細程度： 用用d50 表示 一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)顆粒的

12、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 平臺平臺-相應(yīng)粒組缺乏相應(yīng)粒組缺乏連續(xù)程度連續(xù)程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù)較大顆粒缺少較大顆粒缺少Cc 減小減小較小顆粒缺少較小顆粒缺少Cc 增大增大C c = 1 3, 級配連續(xù)性好級配連續(xù)性好粒徑級配粒徑級配累積曲線及指標的用途粒徑級配累積曲線及指標的用途：1）粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名；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 Cc 1,級配不

13、連續(xù)土級配不連續(xù)土4）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc用于判定土的級配優(yōu)劣：用于判定土的級配優(yōu)劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級配級配 良好的土良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc 11g/cmg/cm3 3 冰點處于零下幾十度冰點處于零下幾十度 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時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)強結(jié)合水強結(jié)合水 位于強結(jié)合水之外，電場引位于強結(jié)合水之外，電場引 力作用范圍之內(nèi)力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力而移動，有粘滯性不因重力而移動，有粘滯性弱結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水重力水重力水

14、毛細水毛細水在重力作用下可在土中自由流動在重力作用下可在土中自由流動 存在于固氣之間存在于固氣之間 在重力與表面張力作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可在土粒間空隙中自由移動1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中水土中水1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中水土中水土中毛細現(xiàn)象土中毛細現(xiàn)象rThccos2 上升高度上升高度:r2hcw=2rTcos毛細水毛細水分布在土粒內(nèi)部相互貫通分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連不一、直

15、徑互異、彼此連通的毛細管通的毛細管毛細升高與孔徑成反比毛細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象分析對象: 水柱水柱1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成二二. . 土中水土中水對砂土強度的影響對砂土強度的影響:毛細邊角毛細邊角水水, 假凝聚力假凝聚力cchu 假定假定 = 0, 毛細壓力毛細壓力2rTcos+ucr2 = 0毛細壓力毛細壓力 非飽和土中毛細張力影響非飽和土中毛細張力影響分析對象分析對象:水膜水膜三三. . 土中氣體土中氣體v自由氣體：自由氣體：與大氣連通，對土的性質(zhì)影響不大與大氣連通，對土的性質(zhì)影響不大v封閉氣體：封閉氣體：

16、增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成 土有三個組成部分：固相、液相和氣相土有三個組成部分：固相、液相和氣相 小結(jié)小結(jié)1. 固體顆粒固體顆粒2. 土中水土中水3. 土中氣體土中氣體 粒徑級配粒徑級配 礦物成分礦物成分 顆粒形狀顆粒形狀 結(jié)合水結(jié)合水 (強結(jié)合水、弱結(jié)合水強結(jié)合水、弱結(jié)合水) 自由水自由水 (重力水、毛細水重力水、毛細水) 自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成1 1 土的物性與分類土的物性與分類 1.1 1.1 土的形成土的形成

17、 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)?1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)?1.51.5土的工程分類土的工程分類?1.61.6土的壓實性土的壓實性 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)1 1 土的物性與分類土的物性與分類土的物理性質(zhì)指標土的物理性質(zhì)指標( (三相間的比例關(guān)系三相間的比例關(guān)系) )力學特力學特性性影響影響表表示示一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標土的三個組成相的體積土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系和質(zhì)量上的比例關(guān)系1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.3

18、土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)密實程度密實程度干濕程度干濕程度特點特點: 指標概念簡單，數(shù)量很多指標概念簡單，數(shù)量很多要點：要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、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)別單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義定義基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法1. 三相草圖三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標質(zhì)量質(zhì)量體積體積1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)三相草圖三相草圖1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標Wa

19、terAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積 VVVVVVVavas Vm0mmmmmaas已知關(guān)系五個已知關(guān)系五個: :共有九個參數(shù)共有九個參數(shù): V Vv Vs Va V / / ms m ma m剩下三個獨立變量剩下三個獨立變量三相草圖法三相草圖法物性指標是比例關(guān)系物性指標是比例關(guān)系: :可假設(shè)任一參數(shù)為可假設(shè)任一參數(shù)為1對于飽和土對于飽和土, Va=0剩下兩個獨立變量實驗室測定實驗室測定其它指標其它指標是一種簡單而實用的方法是一種簡單而實用的方法1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標2.2.室

20、內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標室內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積-土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的密度awswsVVVmmVm 土的容重土的容重=g工程上更常用工程上更常用, 用于計算土的自重應(yīng)力用于計算土的自重應(yīng)力單位單位: kg/m3 或或 g/cm3單位單位: kN/m3 一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3定義定義: 土單位體積的質(zhì)量土單位體積的質(zhì)量有時也稱有時也稱土的天然密度土的天然密度1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)表達式表達式:相關(guān)指標相關(guān)指標:三相草圖有助于直觀

21、三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念理解物性指標的概念1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土粒比重土粒比重 s: 土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量sssVm 單位單位: 無量綱無量綱土粒比重一般范圍土粒比重一般范圍: 粘性土粘性土 2.702.75 砂砂 土土 2.65C4w C4wssG 4C時純蒸餾水的密度時純蒸餾水的密度C4w =1.0 g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義定義: 土粒的密度與土粒的密度與4C時純

22、蒸餾水的密度的比值時純蒸餾水的密度的比值1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)表達式表達式:1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土的含水量土的含水量ssswmmmmm(%)w 定義定義: 土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示注意注意: 其實是含水比其實是含水比, 可達到或超過可達到或超過1001.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)表達式表達式:一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標v表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量的指標孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率(

23、(孔隙度孔隙度) )1 1 土的物性與分類土的物性與分類svVVe . . 其它常用的物理性質(zhì)指標其它常用的物理性質(zhì)指標VV(%)nv 關(guān)系關(guān)系:e1en n1ne 在某種程度上反映土的松密在某種程度上反映土的松密砂類土：砂類土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%有的可達有的可達60-70%1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)定義定義: 土中孔隙體積與固體顆土中孔隙體積與固體顆粒體積之比粒體積之比, 無量綱無量綱表達式表達式:WaterAirSoilVaVwVsVvV體積體積定義定義: 土中孔隙體積與總體土中孔隙體積與總體積之比積之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示表達式表達式:Vs=1Vv=e

24、V=1+eWaterAirSoil體積體積三相草圖可用于確定三相草圖可用于確定物性指標之間的關(guān)系物性指標之間的關(guān)系一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標v表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標1 1 土的物性與分類土的物性與分類swmm(%)w 含水量含水量飽和度飽和度vwrVVS 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積表達式表達式:定義定義: 土中水的體積與孔隙體積的比值土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示飽和度表示孔隙中充滿水的程度孔隙中充滿水的程度Sr=0 : 干土干土Sr=1 : 飽和土飽和土1 1 土的物性與

25、分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標v表示土中表示土中密度和容重密度和容重的指標的指標天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度awswsVVVmmVm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 浮密度浮密度有效容重有效容重飽和容重飽和容重1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積單位單位: kg/m3 或或 g/cm3單位單位: kN/m3 定義定義: 土被完全烘干時的密度土被完全烘干時的密度, 等于等于 單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量單位體積內(nèi)土粒的

26、質(zhì)量表達式表達式:各種密度容重之間的大小關(guān)系：各種密度容重之間的大小關(guān)系：1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標dsat dsat1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度Vm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 飽和容重飽和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(guān)系常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(guān)系1.3 土的物理狀態(tài)土

27、的物理狀態(tài)教科書教科書 P18 表表1-5要點要點從物理意義上理解指標間的關(guān)系從物理意義上理解指標間的關(guān)系不鼓勵死記硬背不鼓勵死記硬背必要時利用三相草圖推導必要時利用三相草圖推導1 1 土的物性與分類土的物性與分類一一. . 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標小結(jié)小結(jié)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標土的三個組成相的體積和質(zhì)量上土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系的比例關(guān)系密實程度密實程度干濕程度干濕程度特點特點: 指標概念簡單，數(shù)量很多指標概念簡單，數(shù)量很多要點：要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、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)別單位或量綱

28、、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義定義基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法室內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標室內(nèi)測定的三個物理性質(zhì)指標土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念理解物性指標的概念其它常用的物理性質(zhì)指標其它常用的物理性質(zhì)指標v表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量的指標v表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標v表示土中密度和容重的指標表示土中密度和容重的指標三相草圖可用于確定三相草圖可用于確定物性指標之間的關(guān)系物性指標之間的關(guān)系三相草圖法是求取物三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標的簡單而理性質(zhì)指標的簡單而有效的方法

29、有效的方法作業(yè)作業(yè)1-1 1-21-31-51-61-4 （假定兩種土的活性指數(shù)相同活性指數(shù)相同）1-81-9作業(yè)作業(yè)1 1 土的物性與分類土的物性與分類二二. .土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標土的物理性質(zhì)指標( (三相間的比例關(guān)系三相間的比例關(guān)系) )力學特力學特性性影響影響表表示示e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比1. 粗粒土的密實狀態(tài)粗粒土的密實狀態(tài)1 1 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理狀態(tài)指標物

30、理狀態(tài)指標密實度密實度如何衡量如何衡量? ?單位體積中固體顆粒含量的多少單位體積中固體顆粒含量的多少優(yōu)點：優(yōu)點：簡單方便簡單方便缺點：缺點：不能反映級配的影響不能反映級配的影響 只能用于同一種土只能用于同一種土對對策策相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin = 0.35emin = 0.201 1 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)e emaxmax: : 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，最大孔隙比；將松散的風干土樣通過

31、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e eminmin: : 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到最小孔隙比e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比最大與最小孔隙比注意：注意：室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時很困難粗粒土的密實狀態(tài)指標粗

32、粒土的密實狀態(tài)指標 判別標準：判別標準： D Dr r = 1 = 1 , , 最密狀態(tài)最密狀態(tài) D Dr r = 0 = 0 , , 最松狀態(tài)最松狀態(tài) D Dr r 1/3 , 1/3 , 疏松狀態(tài)疏松狀態(tài) 1/3 1/3 2/3 2/3 , , 密實狀態(tài)密實狀態(tài)1 1 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD dmindmaxdmaxdminddr)()(D 2. 粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)1 1 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標也稱也稱稠度狀態(tài)稠度狀

33、態(tài)1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動塑限塑限p液限液限l1 1 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標稠度界限稠度界限1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或固態(tài)或半固態(tài)半固態(tài)塑態(tài)塑態(tài) 流態(tài)流態(tài) 強結(jié)合水膜最大強結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水強結(jié)合水強結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)w相對稠度相對稠度pLpLI 問題：僅適用于問題：僅適用于重塑土重塑土1 1 土的物性與分類土

34、的物性與分類二二. . 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)對于對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同稠度可能不同液性指數(shù)液性指數(shù)不同的粘土，p、l 大小不同定義：定義：wpwwlIL1堅硬狀態(tài)堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流流 態(tài)態(tài)0.00 0.250.25 - 0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑軟塑軟塑pLpI 吸附結(jié)合水的能力；粘性大??；大致反映粘土顆粒含量吸附結(jié)合水的能力；粘性大小；大致反映粘土顆粒含量 1 1 土的物性與分類土的物性與分類二二. . 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)塑性指數(shù)塑性指數(shù)常作為細粒土工程分類的依據(jù)常作為細粒土工

35、程分類的依據(jù)缺點缺點不能充分不能充分反映粘土顆粒含量反映粘土顆粒含量 不同的粘土礦物結(jié)合水的能力不同不同的粘土礦物結(jié)合水的能力不同活性指數(shù)活性指數(shù)002. 0ppIA p0.002: 粒徑小于粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比A 1.25非活性粘土非活性粘土正常粘土正常粘土活性粘土活性粘土粗粒土的密實狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)指標: 相對密度相對密度Dr 小結(jié)小結(jié)1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)二二. . 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標細粒土的稠度狀態(tài)指標細粒土的稠度狀態(tài)指標: 液性指數(shù)液性指數(shù)IL引入引入定義定義判別

36、標準判別標準稠度界限稠度界限稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)塑性指數(shù)塑性指數(shù)液性指數(shù)液性指數(shù)引入引入定義定義判別標準判別標準1 1 土的物性與分類土的物性與分類 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)?1.51.5土的工程分類土的工程分類?1.61.6土的壓實性土的壓實性 土顆粒或粒團的土顆?；蛄F的空間排列和相互聯(lián)結(jié)空間排列和相互聯(lián)結(jié)1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土粒間的作用力土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標粘性土的結(jié)構(gòu)性指標力學特性力

37、學特性土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)影影響響粗粒土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu)重塑土的強度重塑土的強度原狀土的強度原狀土的強度16粘性土粘性土不靈敏不靈敏低靈敏低靈敏中等靈中等靈敏敏靈敏靈敏很靈敏很靈敏流動流動原狀土的無側(cè)限抗壓強原狀土的無側(cè)限抗壓強度度重塑土的無側(cè)限抗壓強重塑土的無側(cè)限抗壓強度度含水量不變，密度不變，因重塑而強度含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸恢復的現(xiàn)象，稱為恢復的現(xiàn)象，稱為觸變性觸變性。土的觸變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變土的觸變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土結(jié)構(gòu)隨時間變化的宏觀化引起的，是土結(jié)構(gòu)

38、隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。表現(xiàn)。目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標。和指標。2 2. 粘性土的觸變性粘性土的觸變性 1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)小結(jié)小結(jié)1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.4 1.4 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土顆?；蛄F的土顆粒或粒團的空間排列和相互聯(lián)結(jié)空間排列和相互聯(lián)結(jié)土粒間的作用力土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標粘性土的結(jié)構(gòu)性指標土的結(jié)土的結(jié)構(gòu)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu)1 1 土的物性與分類土的物性與分類 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1

39、.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 1.51.5土的工程分類土的工程分類?1.61.6土的壓實性土的壓實性 目的：目的：依據(jù)：依據(jù)：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范- -GBJ7-8PGBJ7-8P分類法分類法 水電部水電部SD128-48SD128-48分類法分類法1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類是將工程性質(zhì)相近的是將工程性質(zhì)相近的土進行分類土進行分類便于研究及應(yīng)用便于研究及應(yīng)用能反映土的物理力學性質(zhì)能反映土的物理力學性質(zhì)土的組成土的組成土的狀態(tài)土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范-

40、 -GBJ7-8PGBJ7-8P分類法分類法 1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類土土巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土三三. . 建筑規(guī)范分類法建筑規(guī)范分類法 1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類碎石土碎石土土的名稱土的名稱 顆粒形狀顆粒形狀 粒組含量粒組含量漂石漂石塊石塊石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粒徑大于粒徑大于200mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%卵石卵石碎石碎石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

41、為主棱角形為主棱角形為主圓礫圓礫角礫角礫粒徑大于粒徑大于20mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于2mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%三三. . 建筑規(guī)范分類法建筑規(guī)范分類法 1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類砂土砂土土的名稱土的名稱 粒組含量粒組含量粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒的顆粒占全質(zhì)量占全質(zhì)量25 - 50%礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細砂細砂粉砂粉砂粒徑大于粒徑大于0.5mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于0.25mm的的顆粒超過全質(zhì)量顆粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于粒徑大于0.075mm的的顆粒超過

42、全質(zhì)量顆粒超過全質(zhì)量85%粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%三三. . 建筑規(guī)范分類法建筑規(guī)范分類法 1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類粉土粉土粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒的顆粒含量小于全質(zhì)量含量小于全質(zhì)量50%而塑而塑性指數(shù)性指數(shù)Ip10的土的土塑性指數(shù)塑性指數(shù)Ip10的土的土粘性土粘性土1017的土的土粘土粘土粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土A 1.25非活性粘土非活性粘土正常粘土正常粘土活性粘土活性粘土水電部水電部SD128-48SD128-48分類法分類法1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.5 1.5 土的工程分類

43、土的工程分類自學自學: : 教科書教科書P26P26P29P291 1 土的物性與分類土的物性與分類 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相組成土的三相組成 1.31.3土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.41.4土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 1.51.5土的工程分類土的工程分類 1.61.6土的壓實性土的壓實性 壓實：壓實：指通過夯打、振動、碾壓等，使土體變得密指通過夯打、振動、碾壓等，使土體變得密實、以提高土的強度、減小土的壓縮性和滲透性實、以提高土的強度、減小土的壓縮性和滲透性壓實性：壓實性：指土在一定壓實能量作用下密度增長的特性指土在一定壓實能量作用下密度增長的特性研究擊實性的目的：研究

44、擊實性的目的： 以最小的能量消耗獲得最大的壓實密度以最小的能量消耗獲得最大的壓實密度 擊實方法擊實方法：室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗現(xiàn)場試驗現(xiàn)場試驗: : 夯打、振動、碾壓夯打、振動、碾壓1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性一一. . 室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 二二. . 細粒土的壓實性細粒土的壓實性 三三. . 粗粒土的壓實性粗粒土的壓實性 一一. . 室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 試驗設(shè)備試驗設(shè)備 擊實筒擊實筒V=V=1000cm3；擊實錘擊實錘w=2.5牛頓牛頓 試驗條件試驗條件 土樣分層

45、土樣分層n=3層；落高層；落高d=30cm；擊數(shù)擊數(shù)N=27/ /層層 擊實能量擊實能量 3m/mKN5 .607VwdNnE 試驗方法試驗方法 對對=cosnst的土；分三層壓實；的土；分三層壓實； 測定擊實后的測定擊實后的、，算定算定d 注意注意：僅適用于細粒土；對粗粒土，可用較大尺僅適用于細粒土；對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀寸的擊實儀1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性土土1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性二二. . 細粒土的壓實性細粒土的壓實性 1.1.擊實曲線擊實曲線2 2. .理論分析理論分析 3 3. .

46、影響因素影響因素4 4. .壓實標準壓實標準1 1. .擊實曲線擊實曲線 特點：特點：具有峰值具有峰值位于飽和曲線之下位于飽和曲線之下 粘性土粘性土K K很小，壓實過程中很小，壓實過程中含水量幾乎不變，要想擊實含水量幾乎不變，要想擊實到飽和狀態(tài)是不可能的到飽和狀態(tài)是不可能的。satdd)( 1 1 土的物性與分類土的物性與分類0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.01.81.61.4干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線飽和曲線 dmax=1.86wop=12.1rswsdS/wG1G wG1G)(swssatd 1Sr 1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性二二. .

47、 細粒土的壓實性細粒土的壓實性 最大干密度最大干密度最優(yōu)含水量最優(yōu)含水量二二. . 細粒土的壓實性細粒土的壓實性 2 2. . 理論分析理論分析 壓實機理：壓實機理： 顆粒被擊碎，土粒定向排列顆粒被擊碎，土粒定向排列; 土粒破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破土粒破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小壞而發(fā)生孔隙體積減小; 氣被擠出或被壓縮等氣被擠出或被壓縮等水膜潤滑作用效果最佳水膜潤滑作用效果最佳; ; 尚沒有形成封閉氣泡，氣易于排出尚沒有形成封閉氣泡，氣易于排出; ;顆粒表面水膜很薄，相對移動困難顆粒表面水膜很薄，相對移動困難 水膜潤滑作用不明顯水膜潤滑作用不明顯;封閉氣泡難以排出封閉氣泡難以排出;增加

48、水的相對含量增加水的相對含量 op, d dmax op , d op , d9598%Dc9598% 級土石壩級土石壩 Dc9295% Dc9295% 1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性二二. . 細粒土的壓實性細粒土的壓實性 不存在最優(yōu)含水量不存在最優(yōu)含水量； 在完全風干和飽和兩種狀態(tài)在完全風干和飽和兩種狀態(tài) 下易于擊實下易于擊實；潮濕狀態(tài)下潮濕狀態(tài)下d明顯降低明顯降低。 三三. . 粗粒土的壓實性粗粒土的壓實性 1 1. .擊實曲線擊實曲線特點特點d 20%20%粗砂粗砂 =45%中砂中砂 =7%； 時，干密度最小時，干密度最小 1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性2. 理論分析理論分析 對粗粒土，擊實過程中可以自由排水，不存在細粒土中出現(xiàn)的現(xiàn)象。對粗粒土，擊實過程中可以自由排水，不存在細粒土中出現(xiàn)的現(xiàn)象。 在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。3. 壓實標準壓實標準 常用相對密度常用相對密度控制控制 Dr0.70.