土的物理性質(zhì)指標(biāo)(2)

1、二二、土的性質(zhì)及工程分類土的性質(zhì)及工程分類內(nèi)容與重點(diǎn)：了解土的三相組成；掌握土的物理性質(zhì)與土的物理狀態(tài)指標(biāo)的概念、意義、計(jì)算公式和單位；熟練掌握土的物理性質(zhì)指標(biāo)的換算；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土體三相組成示意圖土的三相比例不同，其性質(zhì)不同土的三相比例不同，其性質(zhì)不同土的固相（固體顆粒）土的固相（固體顆粒） 土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，土顆粒的礦物成分取土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，土顆粒的礦物成分取決于成土母巖的成分和風(fēng)化作用的類型，不同的決于成土母巖的成分和風(fēng)化作用的類型，不同的礦物成分對(duì)土的性質(zhì)的影響不同，土中礦物顆粒礦物成分對(duì)土

2、的性質(zhì)的影響不同，土中礦物顆粒的成分主要有原生礦物和次生礦物兩類的成分主要有原生礦物和次生礦物兩類。二二、固相固相1. 土的礦物成分土的礦物成分原生礦物：由巖漿冷凝而成原生礦物：由巖漿冷凝而成,如石英、長(zhǎng)石、如石英、長(zhǎng)石、云母云母、角閃石、輝石等。、角閃石、輝石等。次生礦物：由原生礦物化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)生次生礦物：由原生礦物化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)生,主要主要是粘性礦物，包括三種類型是粘性礦物，包括三種類型 ：高嶺石：高嶺石、 伊伊利石利石、蒙脫石。蒙脫石。蒙脫石三種粘性土礦物的形狀特性三種粘性土礦物的形狀特性（1）蒙脫石蒙脫石-親水性大，劇烈脹縮性（膨脹親水性大，劇烈脹縮性（膨脹土土） (2 ) 高嶺石高嶺石-親

3、水性極小親水性極小 (3 ) 伊利石伊利石-親水性介于二者之間親水性介于二者之間2. 土粒的大小和形狀土粒的大小和形狀在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒組成的。粒度：粒度：土粒的大小稱為粒度土粒的大小稱為粒度工程中，工程中， 粒度不同粒度不同 ，礦物成分不同，土的工程性質(zhì)也就不同，礦物成分不同，土的工程性質(zhì)也就不同粒組：粒組：工程上常把大小性質(zhì)相近的土粒合并為一組，工程上常把大小性質(zhì)相近的土粒合并為一組，稱為粒組。稱為粒組。界限粒：界限粒：劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。因此，把土的粒徑按性質(zhì)相近的原則劃分為六個(gè)粒組因此，把土的粒徑按性質(zhì)相近的原則劃分為六

4、個(gè)粒組:漂石（塊石）、卵石（碎石）、礫粒、砂粒、粉粒、漂石（塊石）、卵石（碎石）、礫粒、砂粒、粉粒、粘粒。粘粒。例例如：土顆粒由大變小，土可由無粘性如：土顆粒由大變小，土可由無粘性變?yōu)檎承?，且透水性隨之減小。粒徑大變?yōu)檎承?，且透水性隨之減小。粒徑大小比較接近的土粒，其礦物成分及性質(zhì)小比較接近的土粒，其礦物成分及性質(zhì)都比較接近。都比較接近。顆粒比較大的卵石顆粒比較大的卵石 、礫石、礫石、 砂石等，砂石等，具有較大的透水性而無粘性具有較大的透水性而無粘性顆粒細(xì)小的粘粒則屬于針狀或片狀的粘顆粒細(xì)小的粘粒則屬于針狀或片狀的粘土礦物，具有粘性而透水性差土礦物，具有粘性而透水性差。表格法表示的粒組劃分粒徑

5、級(jí)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 (0.075 mm) 水分法水分法：適用于細(xì)粒土：適用于細(xì)粒土 (11g/cmg/cm3 3 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)強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)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(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)，有粘滯性弱結(jié)合水弱結(jié)合水自由水自由水重力水重力水毛細(xì)水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流在重力作用下可在土中自由流動(dòng)動(dòng)存在于固氣之間存在于固氣之間

6、 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(dòng)可在土粒間空隙中自由移動(dòng)四四、土中氣體土中氣體v自由氣體：自由氣體：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v封閉氣體：封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道 土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相土有三個(gè)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 礦物成分礦物成分 顆粒大形狀顆粒大形狀 顆粒形狀顆粒形狀 結(jié)合水結(jié)合水 (強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水) 自由水自由水 (重力水、毛細(xì)水重力水、毛細(xì)水) 自由氣體自由氣體封閉氣

7、體封閉氣體一一. . 物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法土的物理性質(zhì)直接反映土的松密土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀軟硬等物理狀態(tài)態(tài)、也見接反映土的工程性質(zhì)。而土的松密和軟也見接反映土的工程性質(zhì)。而土的松密和軟硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例，作為衡量土最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，并利比例，作為衡量土最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，并利用這些指標(biāo)間接的評(píng)定土的工程性質(zhì)用這些指標(biāo)間接的評(píng)定土的工程性質(zhì)1. 三相草圖三相草圖 液相氣相固相VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積三相草圖三相草圖WaterAir

8、SoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積wavwasVVVVVVVwwwaawsVmmmmmm0已知關(guān)系五個(gè)已知關(guān)系五個(gè): :共有九個(gè)參數(shù)共有九個(gè)參數(shù): V Vv Vs Va V / / ms m wma m三相草圖法三相草圖法實(shí)驗(yàn)室測(cè)定實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)其它指標(biāo)是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法2.2. 室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)（試驗(yàn)指標(biāo)）室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)（試驗(yàn)指標(biāo)）WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積-土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度土的密度awswsVVVmmVm 土

9、的重度土的重度=g工程上更常用工程上更常用, 用于計(jì)算土的自重應(yīng)力用于計(jì)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(shí)也稱有時(shí)也稱土的天然密度土的天然密度表達(dá)式表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo)相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念理解物性指標(biāo)的概念定義定義: 土體單位體積所受的重力，即重力密度。土體單位體積所受的重力，即重力密度。WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土粒比重（土粒相對(duì)密度）土粒比重（土粒相對(duì)密度） s:

10、 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 Cwssd44C時(shí)純蒸餾水的密度時(shí)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(shí)純蒸餾水的密度的比值時(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式表達(dá)式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積土的含水率土的含水率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)

11、量與土粒質(zhì)量之比, 用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示注意注意: 其實(shí)是含水比其實(shí)是含水比, 可達(dá)到或超過可達(dá)到或超過100表達(dá)式表達(dá)式:v表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率( (孔隙度孔隙度) )svVVe . .反映土的孔隙特征反映土的孔隙特征 含水程度的指標(biāo)含水程度的指標(biāo)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(dá)有的可達(dá)60-70%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(dá)式表達(dá)式:WaterAirS

12、oilVaVwVsVvV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?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式表達(dá)式:Vs=1Vv=eV=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(biāo)之間的關(guān)系物性指標(biāo)之間的關(guān)系v表示土中含水程度的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)swmm(%)w 含水率含水率飽和度飽和度vwrVVS WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積表達(dá)式表達(dá)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

13、土Sr=1 : 飽和土飽和土v表示土中表示土中密度和重度密度和重度的指標(biāo)的指標(biāo)天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度awswsVVVmmVm 天然重度天然重度干重度干重度Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮重度浮重度wsat 飽和重度飽和重度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(shí)的密度土被完全烘干時(shí)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)土粒的質(zhì)量表達(dá)式表達(dá)式:4 4. .反映土單位體積質(zhì)量（或重力）的指標(biāo)反映土單位體積質(zhì)量（或

14、重力）的指標(biāo)定義定義: 土體中充滿水時(shí)的單位體積質(zhì)量土體中充滿水時(shí)的單位體積質(zhì)量各種密度重度之間的大小關(guān)系：各種密度重度之間的大小關(guān)系：dsat dsat天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度Vm 天然重度天然重度干重度干重度Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮重度浮重度wsat 飽和重度飽和重度WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量體積體積5 各種指標(biāo)的換算各種指標(biāo)的換算WaterAirSoil1Vv=e1+e質(zhì)量質(zhì)量體積體積在推導(dǎo)過程中，常采用右圖的三圖wsd)1 ( wsdwswd土的三相比例換算公式小結(jié)小結(jié)物理性質(zhì)指標(biāo)物理性質(zhì)指標(biāo)特點(diǎn)特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)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)別基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度、土粒的比重、土的含水率三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念理解物性指標(biāo)的概念其