土力學(xué)-土的組成性質(zhì)及工程分類

1、第二章：土的組成性質(zhì)和工程分類第二章：土的組成性質(zhì)和工程分類2.1 概述概述(summary)1、 土的生成和演變土的生成和演變 礦物和巖石礦物和巖石(mineral and rock)礦物的種類:原生礦物原生礦物：通常由巖漿冷凝而成，如石英、長(zhǎng)石、角閃石、輝石、云母等。 次生礦物次生礦物：通常由原生礦物風(fēng)化產(chǎn)生，如長(zhǎng)石風(fēng)化產(chǎn)生高嶺石；輝石或角閃石. 主要造巖礦物主要造巖礦物(main making rock mineral) 巖石的類型和性質(zhì)巖石的類型和性質(zhì)(types and qualities of rock) 第四紀(jì)沉積層第四紀(jì)沉積層(Quaternary deposit format

2、ion)地表的巖石經(jīng)風(fēng)化，剝蝕成巖屑，又經(jīng)搬運(yùn)，沉積而成的沉積物。這類沉積物,年代不長(zhǎng),未經(jīng)壓緊硬結(jié)成巖石之前，呈松散狀態(tài)，稱第四紀(jì)沉積物，即稱第四紀(jì)沉積物，即“土土”。根據(jù)搬運(yùn)和沉積的情況不同，第四紀(jì)沉積層分以下幾種類型：“ 殘積層殘積層(eluvium) 坡積層坡積層(slope wash) 洪積層洪積層(diluvium; pluvium; proluvium) 沖積層沖積層(alluvium) 海湖沉積層海湖沉積層(marine deposit)2 不良地質(zhì)條件不良地質(zhì)條件:斷層斷層 、 節(jié)理發(fā)育節(jié)理發(fā)育、 山坡滑動(dòng)等山坡滑動(dòng)等3 地下水地下水(underground water) 地

3、下水對(duì)工程的影響地下水對(duì)工程的影響 地下水的分類地下水的分類 地下水位地下水位:地下水位面通常指地下水位面通常指潛水位面潛水位面 4 地下水的運(yùn)動(dòng)地下水的運(yùn)動(dòng) 達(dá)西定律達(dá)西定律(Darcys law) 基本表達(dá)式：v=k i 式中： i 代表水頭梯度或水力坡降; k代表土的滲透滲透系數(shù)，系數(shù)，cm/s ,不同土質(zhì)，k值不同。對(duì)比如下:如: 卵石卵石 (1-6) 10-1 細(xì)砂細(xì)砂 (1-6) 10-3 粘土粘土1.0)濕陷性。濕陷性：指黃土在天然濕度下，有很大的硬度和強(qiáng)度；但由于黃土中含有較多可溶性的鹽類，故而受水浸蝕損，發(fā)生崩解，造成黃土產(chǎn)生很大的變形，引起地基的不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物的破壞

4、.2.2.3 土的沉積與成巖作用（自學(xué)）土的沉積與成巖作用（自學(xué)）2.3 土的物質(zhì)組成土的物質(zhì)組成2.3.1 三相體的概念三相體的概念三相體的定義：三相體的定義：土是由固體顆粒、液體水和氣體三部分組成的，這就是三相體的概念；有的時(shí)候，土只有二相：如飽和土：只有固相和液相（孔隙完全充滿水）。干土：只有固相和氣相（液體蒸發(fā)，孔隙中充滿氣體）。影響因素影響因素：土是天然產(chǎn)物，必然會(huì)遭到自然環(huán)境的影響。例如：天氣和晴雨、季節(jié)的變化（溫度高低）、地下水位的升降等等。三相組成改變，土的工程性質(zhì)必然改變。三相組成與工程性質(zhì)的關(guān)系三相組成與工程性質(zhì)的關(guān)系干粘土：堅(jiān)硬；干砂：松散；濕粘土：具有可塑性；飽和細(xì)砂：

5、受振動(dòng)荷載后可產(chǎn)生液化,廠房地基、地震區(qū)地基應(yīng)避免采用這種地基，因這種地基的承載力可能會(huì)突然喪失（第十一章）飽和粘土：這種地基完成固結(jié)沉降需要的時(shí)間很長(zhǎng)，因排水期長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，土的三相組成不同，其工程性質(zhì)差異很大。因此研究土的工種性質(zhì)應(yīng)從土的最基本的三相組成開(kāi)始。研究土的工種性質(zhì)應(yīng)從土的最基本的三相組成開(kāi)始。2.3.2 土的固體顆粒土的固體顆粒(Solid grain)1.土粒的礦物成份土粒的礦物成份(mineralogical ingredients)在土的三相組成中，土的礦物成份是決定土的工程性質(zhì)的主要因素。 原生礦物原生礦物(primary minerals)：由巖石經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化作用而成

6、，其成份和母巖相同，存在于粗顆粒土中，如石英、云母、長(zhǎng)石等。 次生礦物次生礦物(secondary minerals)：經(jīng)物理風(fēng)化的巖屑又經(jīng)化學(xué)風(fēng)化，形成次生礦物，其成份不同于母巖，是一種新礦物，顆粒細(xì)微。存在于細(xì)粒土中。如：蒙脫石、伊利石、高嶺石等。 有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)(organic matter)：動(dòng)植物的殘骸溶于水中，成為土顆粒的一部分，使土的壓縮性增強(qiáng)。 原因：原因：（這種物質(zhì)溶于水中會(huì)減弱電分子之間的吸引力，使土粒在外力作用下易于移動(dòng)，因而增大了土的壓縮性）例：淤泥、淤泥質(zhì)土淤泥、淤泥質(zhì)土便是含在大量有機(jī)質(zhì)的土，工程上最忌諱用這種土做地基，因?yàn)槠鋸?qiáng)度很低、透水性極差、壓縮性很大。壓實(shí)地基

7、時(shí)所用的回填土，對(duì)其含量嚴(yán)格限制（35）2.粒度成份：粒度成份：(granularity ingredients) 宏觀上講：土的顆粒有大有小，大的可以達(dá)到d200mm的溧石，小的可以小到d0.005mm的粘粒。土的顆粒大小不同，其工程性質(zhì)也各不相同，為了研究方便，人們?nèi)藶榈膶⑼涟搭w粒大小分為人們?nèi)藶榈膶⑼涟搭w粒大小分為六組六組，稱為稱為粒組粒組(fraction)，而在每個(gè)粒組內(nèi)，工程性質(zhì)是，而在每個(gè)粒組內(nèi)，工程性質(zhì)是相似的。相似的。 天然土往往是由幾種粒組組成的混合物混合物，顆粒有粗有細(xì)。 土顆粒大小和土的工程性質(zhì)的關(guān)系：土顆粒愈粗，土的壓縮性愈小，強(qiáng)度愈高，透水性愈好，工程性質(zhì)優(yōu)良；土顆

8、粒愈細(xì)，土的壓縮性愈大，強(qiáng)度愈低，孔隙愈小，透水性愈差，不良地基。3.顆粒級(jí)配顆粒級(jí)配(grain gradation; grain grading)1 定義：定義：用土中各粒組的相對(duì)含量占總重量的百用土中各粒組的相對(duì)含量占總重量的百分?jǐn)?shù)表示顆粒的含量多少。分?jǐn)?shù)表示顆粒的含量多少。是無(wú)粘性土分類定是無(wú)粘性土分類定名的標(biāo)準(zhǔn)。名的標(biāo)準(zhǔn)。那么，一個(gè)天然土樣，如何知道各那么，一個(gè)天然土樣，如何知道各粒組的相對(duì)含量大小呢？粒組的相對(duì)含量大小呢？2 測(cè)定方法：測(cè)定方法： 篩分法（主要用于粗粒土）：篩分法（主要用于粗粒土）：適用于適用于d0.0750.075mm的土，用一套標(biāo)準(zhǔn)篩，對(duì)粗粒的土，用一套標(biāo)準(zhǔn)篩，

9、對(duì)粗粒土進(jìn)行篩分，原理很直觀；（入料、振動(dòng)、土進(jìn)行篩分，原理很直觀；（入料、振動(dòng)、秤重）秤重） 比重計(jì)法（主要用于細(xì)粒土）：比重計(jì)法（主要用于細(xì)粒土）：又叫水分又叫水分法，適用于法，適用于d0.075mm的土；的土； 原理原理：根據(jù)土顆粒直徑大小不同，在水中沉：根據(jù)土顆粒直徑大小不同，在水中沉降的速度也不同的特性，用一種特定的比降的速度也不同的特性，用一種特定的比重瓶測(cè)定土顆粒含量；重瓶測(cè)定土顆粒含量； 對(duì)于實(shí)際工程中的土樣，配合使用這兩種對(duì)于實(shí)際工程中的土樣，配合使用這兩種方法，就可以測(cè)出土的顆粒級(jí)配，從而對(duì)方法，就可以測(cè)出土的顆粒級(jí)配，從而對(duì)土分類、定名。土分類、定名。(d0.0750.0

10、75mm的篩分；的篩分；d0.075mm的水分的水分4.級(jí)配曲級(jí)級(jí)配曲級(jí)(gradation curve) 定義：以土粒直徑定義：以土粒直徑d為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo),以小于某粒徑的土的重以小于某粒徑的土的重量占全重的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)量占全重的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo),繪制的表示土顆粒含量的繪制的表示土顆粒含量的曲級(jí)。一般用半對(duì)數(shù)尺寸曲級(jí)。一般用半對(duì)數(shù)尺寸log d表示橫坐標(biāo)表示橫坐標(biāo)(特點(diǎn)：特點(diǎn)：log200-log2; log20-log2; log2-log0.02相同相同)限定粒徑限定粒徑(Constrained diameter)：與曲線上縱坐標(biāo)為60所對(duì)應(yīng)的粒徑稱為限定粒徑，用d60表示。有效粒徑有效

11、粒徑(有效粒徑，用d10 表示。 d60和d10的比值稱為土的不均勻系數(shù)Cu,曲率系數(shù)Cc為表示土顆粒組成的又一特征。不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu(coefficient of uniformity) Cu5且Cc=13為級(jí)配良好；不同時(shí)滿足上述要求，為級(jí)配不良。（老標(biāo)準(zhǔn)老標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)Cu10時(shí)（本質(zhì)： d60和d10相差較遠(yuǎn) ），曲線平緩，表示土質(zhì)不均勻，級(jí)配良好，工程性質(zhì)優(yōu)良。）6010udCd2306010cdCdd例：用篩分法確定土的顆粒級(jí)配并繪級(jí)配曲線例：用篩分法確定土的顆粒級(jí)配并繪級(jí)配曲線W1000g的土全部通過(guò)篩孔的土全部通過(guò)篩孔10mm的篩子；留在篩孔的篩子；留在篩孔5mm篩子篩子上的

12、顆粒上的顆粒50g；留在篩孔；留在篩孔1.0mm的篩子上的顆粒重量的篩子上的顆粒重量400g；留；留在篩孔在篩孔0.5mm篩子上的重量篩子上的重量100g，留在篩孔，留在篩孔0.25mm篩孔上的篩孔上的重量為重量為150g，留在篩孔，留在篩孔0.075mm篩子上的重量為篩子上的重量為130g。 解：d10mm的土重量1000g，占全重100%，試驗(yàn)點(diǎn) A(10mm,100%) d5mm的土重量950g，占全重95%，試驗(yàn)點(diǎn)B(5mm,95%) d2mm的土重量800g，占全重80%，試驗(yàn)點(diǎn)C(2mm,80%) d1mm的土重量400g，占全重40%，試驗(yàn)點(diǎn)D(1mm,40%) d0.5mm的土

13、重量300g，占全重30%，試驗(yàn)點(diǎn)E(0.5mm,30%) d0.25mm的土重量150g，占全重15%，試驗(yàn)點(diǎn)F(0.25mm,15%) d0.075mm的土重量30g，占全重3%，試驗(yàn)點(diǎn)G(0.075mm,3%)可繪出級(jí)配曲線P10-P13例2.1、2.2 前面重要概念前面重要概念土的生成過(guò)程土的生成過(guò)程 三大風(fēng)化作用三大風(fēng)化作用 土的六大特性土的六大特性 三相體的概念三相體的概念固相固相-由各種礦物組成的土顆粒部分由各種礦物組成的土顆粒部分:粒組粒組 顆粒級(jí)配顆粒級(jí)配 級(jí)配曲線級(jí)配曲線 限定粒徑限定粒徑 有效粒徑有效粒徑 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù) 曲率系數(shù)曲率系數(shù) 2.3.3 土中水土中水(

14、water in soil)土中水可有不同的形態(tài)，如固態(tài)的冰、氣態(tài)的水蒸汽、液態(tài)的土中水可有不同的形態(tài)，如固態(tài)的冰、氣態(tài)的水蒸汽、液態(tài)的水，還有礦物顆粒晶格中的結(jié)晶水，這些都屬于土中水。對(duì)水，還有礦物顆粒晶格中的結(jié)晶水，這些都屬于土中水。對(duì)土的性質(zhì)影響最大的是液態(tài)水，尤其是粘性土，它所含的液土的性質(zhì)影響最大的是液態(tài)水，尤其是粘性土，它所含的液態(tài)水對(duì)其性質(zhì)影響最大。態(tài)水對(duì)其性質(zhì)影響最大。液態(tài)水主要有結(jié)合水和自由水二種形式液態(tài)水主要有結(jié)合水和自由水二種形式1.結(jié)合水結(jié)合水:解釋結(jié)合水膜的概念解釋結(jié)合水膜的概念 包括強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水：包括強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水(strong boun

15、d water) (吸著水：吸著水：absorbed water):緊靠土粒表面，受到吸引力最大，約緊靠土粒表面，受到吸引力最大，約1000個(gè)大氣壓，厚度個(gè)大氣壓，厚度0.003m (1m=10-3mm)大約幾個(gè)水分子層厚，大約幾個(gè)水分子層厚，特性特性：顯示固體的性質(zhì)，顯示固體的性質(zhì)，極大的粘滯性、彈性和抗剪強(qiáng)度極大的粘滯性、彈性和抗剪強(qiáng)度，不不傳遞靜水壓力。冰點(diǎn)很低，傳遞靜水壓力。冰點(diǎn)很低，00C不凍結(jié)，不凍結(jié)，1000C不蒸發(fā)，不能不蒸發(fā)，不能溶解鹽類；溶解鹽類；粘土只含有強(qiáng)結(jié)合水時(shí)顯示固體堅(jiān)硬狀態(tài)；砂土的強(qiáng)結(jié)合水含粘土只含有強(qiáng)結(jié)合水時(shí)顯示固體堅(jiān)硬狀態(tài)；砂土的強(qiáng)結(jié)合水含量極少量極少,僅含強(qiáng)

16、結(jié)合水的砂土呈散粒狀態(tài)；僅含強(qiáng)結(jié)合水的砂土呈散粒狀態(tài)；參見(jiàn)參見(jiàn)P19土中水礦物中的結(jié)合水土孔隙中的水土粒表面結(jié)合水非結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水液態(tài)水氣態(tài)水(水蒸氣)固態(tài)水(冰)重力水或自由水毛細(xì)水弱結(jié)合水弱結(jié)合水(weak bound water) (又稱薄膜水又稱薄膜水:film water,pellicular water):緊靠緊靠強(qiáng)結(jié)合水的外側(cè)強(qiáng)結(jié)合水的外側(cè)，吸附力稍低，厚度稍大，吸附力稍低，厚度稍大，0.5m.特性：特性：呈粘滯狀態(tài)，不傳遞靜水壓力，不能自由流動(dòng)，呈粘滯狀態(tài)，不傳遞靜水壓力，不能自由流動(dòng)，但有但有一定的活動(dòng)能力一定的活動(dòng)能力。在較強(qiáng)的外電場(chǎng)作用下，薄膜。在較強(qiáng)的外電場(chǎng)作用

17、下，薄膜水可以緩慢流動(dòng)，自厚的部位向薄的部位作被充移動(dòng)，水可以緩慢流動(dòng)，自厚的部位向薄的部位作被充移動(dòng)，弱結(jié)合水對(duì)粘性土的性質(zhì)影響最大弱結(jié)合水對(duì)粘性土的性質(zhì)影響最大.弱結(jié)合水使?jié)裾惩辆哂锌伤苄裕p小其抗剪強(qiáng)度；粘弱結(jié)合水使?jié)裾惩辆哂锌伤苄?，并減小其抗剪強(qiáng)度；粘性土的一系列物理、力學(xué)性質(zhì)都與弱結(jié)合水有關(guān)；砂性土的一系列物理、力學(xué)性質(zhì)都與弱結(jié)合水有關(guān)；砂性土由于礦物成份不同及土粒比表面積較小，吸著力性土由于礦物成份不同及土粒比表面積較小，吸著力差，故可認(rèn)為差，故可認(rèn)為砂土不含弱結(jié)合水砂土不含弱結(jié)合水。2.自由水自由水在土粒表面電場(chǎng)的影響范圍之外，服從重力規(guī)律的土中孔隙水，稱自由水。在土粒表面電場(chǎng)

18、的影響范圍之外，服從重力規(guī)律的土中孔隙水，稱自由水。特性：不能抗剪，能傳遞靜水壓力，在重力作用下能在土體孔隙中由高處特性：不能抗剪，能傳遞靜水壓力，在重力作用下能在土體孔隙中由高處向低處自由流動(dòng)，具有溶解鹽類的能力，自由水按移動(dòng)時(shí)受力不同分向低處自由流動(dòng)，具有溶解鹽類的能力，自由水按移動(dòng)時(shí)受力不同分:重力水重力水(gravitational water):指在土孔隙中受重力作用而自由流動(dòng)的水。存在于地下水位面以下的透水指在土孔隙中受重力作用而自由流動(dòng)的水。存在于地下水位面以下的透水中。特性：具有溶解和潛蝕作用。（潛蝕：水流把土體粗粒孔隙中充填中。特性：具有溶解和潛蝕作用。（潛蝕：水流把土體粗粒

19、孔隙中充填的細(xì)粒土帶走，破壞土的結(jié)構(gòu)，形成地表塌陷、陶空）的細(xì)粒土帶走，破壞土的結(jié)構(gòu)，形成地表塌陷、陶空）1.傳遞靜水壓力并具有浮力傳遞靜水壓力并具有浮力2.運(yùn)動(dòng)時(shí)服從流體力學(xué)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)服從流體力學(xué)規(guī)律3.對(duì)土的物理、力學(xué)性質(zhì)影響較大，尤其對(duì)于粘性土，重力水會(huì)使對(duì)土的物理、力學(xué)性質(zhì)影響較大，尤其對(duì)于粘性土，重力水會(huì)使其強(qiáng)度降低，壓縮性增大。其強(qiáng)度降低，壓縮性增大。對(duì)工程性質(zhì)的影響：對(duì)工程性質(zhì)的影響：1.使土中應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化使土中應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化2.引起建筑物附加沉降（當(dāng)水位面下降的時(shí)候）引起建筑物附加沉降（當(dāng)水位面下降的時(shí)候）3.對(duì)基坑開(kāi)挖產(chǎn)生很大影響對(duì)基坑開(kāi)挖產(chǎn)生很大影響毛細(xì)水毛細(xì)水(ca

20、pillary water):指同時(shí)受到表面張力和重力作用而指同時(shí)受到表面張力和重力作用而移動(dòng)的自由水。存在于水位面以上的透水層中（原因：土移動(dòng)的自由水。存在于水位面以上的透水層中（原因：土中孔隙形成的對(duì)水的表面張力往往大于重力），也存在于中孔隙形成的對(duì)水的表面張力往往大于重力），也存在于不飽和土的較大孔隙中。不具有浮力作用不飽和土的較大孔隙中。不具有浮力作用.毛細(xì)作用毛細(xì)作用(capillarity): 土粒和土粒接觸點(diǎn)上水對(duì)土粒的潤(rùn)濕作用形成環(huán)狀彎液面。土粒對(duì)水形成所謂土粒和土粒接觸點(diǎn)上水對(duì)土粒的潤(rùn)濕作用形成環(huán)狀彎液面。土粒對(duì)水形成所謂表面張力，這種張力反作用于土粒，使土粒之間由于這種作用

21、（毛細(xì)壓力）而表面張力，這種張力反作用于土粒，使土粒之間由于這種作用（毛細(xì)壓力）而擠緊，水與土粒之間的這種相互作用稱毛細(xì)作用。擠緊，水與土粒之間的這種相互作用稱毛細(xì)作用。張力的概念：張力的概念：液體和氣體接觸面上存在的一種有使液體離開(kāi)趨勢(shì)的力，這種液體和氣體接觸面上存在的一種有使液體離開(kāi)趨勢(shì)的力，這種力就是張力，其作用使液表面發(fā)生彎曲。力就是張力，其作用使液表面發(fā)生彎曲。土粒之間的孔隙相互貫通，形成無(wú)數(shù)不規(guī)則的毛細(xì)管，在表面張土粒之間的孔隙相互貫通，形成無(wú)數(shù)不規(guī)則的毛細(xì)管，在表面張力的作用下，毛細(xì)水沿著不規(guī)則的毛細(xì)管上升，形成毛細(xì)上升力的作用下，毛細(xì)水沿著不規(guī)則的毛細(xì)管上升，形成毛細(xì)上升帶。在

22、工程中，應(yīng)注意毛細(xì)水上升的速度和高度，這對(duì)建筑物帶。在工程中，應(yīng)注意毛細(xì)水上升的速度和高度，這對(duì)建筑物的底層防潮，及地基土的浸濕、凍脹都有重要影響。的底層防潮，及地基土的浸濕、凍脹都有重要影響。2.3.4 土中氣土中氣(air in soil)土的孔隙中未被水占據(jù)的部分都是氣體。土的孔隙中未被水占據(jù)的部分都是氣體。包括：1)自由氣體自由氣體(free air)：指土的孔隙中與大氣相連通的氣體，指土的孔隙中與大氣相連通的氣體，當(dāng)土體壓縮時(shí)，自由氣體逸出，對(duì)工程無(wú)很大影響。當(dāng)土體壓縮時(shí)，自由氣體逸出，對(duì)工程無(wú)很大影響。2)封閉氣體封閉氣體(entrapped air)：:這部分氣體與大氣隔絕，以這

23、部分氣體與大氣隔絕，以封閉氣泡的形式存在于粘性土中，當(dāng)土體壓縮時(shí)，封閉封閉氣泡的形式存在于粘性土中，當(dāng)土體壓縮時(shí)，封閉氣泡被壓小。封閉氣泡愈多，土的壓縮性就愈大，工程氣泡被壓小。封閉氣泡愈多，土的壓縮性就愈大，工程性質(zhì)越差；而且封閉氣泡愈多，土的透水性也會(huì)變差。性質(zhì)越差；而且封閉氣泡愈多，土的透水性也會(huì)變差。問(wèn)題問(wèn)題： 測(cè)定無(wú)粘性土顆粒級(jí)配的方法？測(cè)定無(wú)粘性土顆粒級(jí)配的方法？ 土體壓縮的本質(zhì)？土體壓縮的本質(zhì)？ 如何用如何用Cu,Cc評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)？評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)？ 土的工程性質(zhì)與顆粒級(jí)配之間的關(guān)系？土的工程性質(zhì)與顆粒級(jí)配之間的關(guān)系？ 弱結(jié)合水對(duì)粘性土的工程性質(zhì)影響如何弱結(jié)合水對(duì)粘性土的工程

24、性質(zhì)影響如何?2.4 土土-水水-電解質(zhì)系統(tǒng)及其相互作用（自學(xué)）電解質(zhì)系統(tǒng)及其相互作用（自學(xué)） 1、土的觸變性與陳化、土的觸變性與陳化 2.5 土的結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)土的結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)P31、自學(xué)）、自學(xué)） 1、土的微觀結(jié)構(gòu)；、土的微觀結(jié)構(gòu)； 2、土的宏觀結(jié)構(gòu)、土的宏觀結(jié)構(gòu)2.6.1 土的三相草圖土的三相草圖土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(physical character indexes of soil) 在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，確定地基承載力在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，確定地基承載力f是依據(jù)土的物是依據(jù)土的物理性質(zhì)。前面又提到，土是固、液、氣組成的三相體。理性質(zhì)。前面又提到，土是固、液、氣組成的三相體。這三相在體

25、積和重量上的比例關(guān)系反映著土的干燥和這三相在體積和重量上的比例關(guān)系反映著土的干燥和濕潤(rùn)、堅(jiān)硬和軟弱、密實(shí)與松散等等性質(zhì)，是評(píng)價(jià)土濕潤(rùn)、堅(jiān)硬和軟弱、密實(shí)與松散等等性質(zhì)，是評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)的的工程性質(zhì)的最基本的性能指標(biāo)最基本的性能指標(biāo)。所以所以土的三相在體積和重量上的比例關(guān)系稱為土的三土的三相在體積和重量上的比例關(guān)系稱為土的三相物理指標(biāo)相物理指標(biāo)。為了方便于研究，人們?nèi)藶榈膶⑼馏w中為了方便于研究，人們?nèi)藶榈膶⑼馏w中實(shí)際上是均勻分散的三個(gè)相體理想化的各自集合起來(lái)，實(shí)際上是均勻分散的三個(gè)相體理想化的各自集合起來(lái)，畫(huà)成三相草圖，以便討論土體三相之間的畫(huà)成三相草圖，以便討論土體三相之間的定量關(guān)系定量關(guān)系。

26、2.6土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(physical character indexes of soil)m：土的總質(zhì)量土的總質(zhì)量 mW：土中水的質(zhì)量：土中水的質(zhì)量 ma：土中氣體的質(zhì)量、：土中氣體的質(zhì)量、可忽略可忽略ms：土中固體顆粒質(zhì)：土中固體顆粒質(zhì)量量 v：土的總體積：土的總體積 va：土中氣體的體積：土中氣體的體積 vw：土中水的體積：土中水的體積 vs：中固體顆粒的體：中固體顆粒的體積積vv：土中孔隙的體積：土中孔隙的體積 vvvwvs 2.6.2三相基本物理指標(biāo)三相基本物理指標(biāo)(三個(gè)三個(gè))1容重容重(unit weight)：實(shí)測(cè)指標(biāo)實(shí)測(cè)指標(biāo) (密度密度: : 實(shí)測(cè)指標(biāo)實(shí)測(cè)指標(biāo)

27、)物理意義：表示土的松密程度：物理意義：表示土的松密程度：?jiǎn)挝惑w積土的重量單位體積土的重量：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量單位體積土的質(zhì)量常見(jiàn)值：常見(jiàn)值：=(1.6=(1.62.2)g/cm2.2)g/cm3 3,=(16,=(1622)kn22)kn/m/m3 3測(cè)定方法：測(cè)定方法：粘性土采用粘性土采用環(huán)刀法環(huán)刀法1)設(shè)計(jì)中：取土樣設(shè)計(jì)中：取土樣,在施工現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)開(kāi)孔取一土柱體，放入鉛在施工現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)開(kāi)孔取一土柱體，放入鉛盒，用布包好，并用蠟封好，帶回試驗(yàn)室，并避免擾動(dòng)，盒，用布包好，并用蠟封好，帶回試驗(yàn)室，并避免擾動(dòng)，用環(huán)刀法測(cè)定。用環(huán)刀法測(cè)定。2)教學(xué)上：教學(xué)上：試驗(yàn)室采用重塑土樣（老師事先制好放在一個(gè)大

28、試驗(yàn)室采用重塑土樣（老師事先制好放在一個(gè)大玻璃皿中），用環(huán)刀切下去，并用削土刀把上下抹平，秤玻璃皿中），用環(huán)刀切下去，并用削土刀把上下抹平，秤重。重。土體積環(huán)刀體積；土樣重量（環(huán)刀土樣重）土體積環(huán)刀體積；土樣重量（環(huán)刀土樣重）- 環(huán)刀重環(huán)刀重土樣重量土樣體積土樣重量土樣體積 取取3 3次平均值即為所求。次平均值即為所求。3)現(xiàn)場(chǎng)條件下的粗粒土（有時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)急于了解土的重度時(shí)）現(xiàn)場(chǎng)條件下的粗粒土（有時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)急于了解土的重度時(shí)） 灌砂法或灌水法灌砂法或灌水法3/(/)MW gkg mVV2.天然含水量天然含水量w (natural moisture content) ：實(shí)測(cè)指標(biāo)實(shí)測(cè)指標(biāo) 物理意義

29、：表示土中含水的多少，物理意義：表示土中含水的多少，反映土的濕度。反映土的濕度。表達(dá)式：表達(dá)式：常見(jiàn)值：砂土：常見(jiàn)值：砂土：040%；粘性土：；粘性土：(2060)%土體含水量愈大，則壓縮性愈高，強(qiáng)度愈低。土體含水量愈大，則壓縮性愈高，強(qiáng)度愈低。測(cè)定方法：測(cè)定方法：烘箱烘干法（適合于粘性土、粉土、砂土）烘箱烘干法（適合于粘性土、粉土、砂土） 取代表性試樣取代表性試樣1520g放入鉛盒，并用天平稱重，然后放入烘箱內(nèi)，控制放入鉛盒，并用天平稱重，然后放入烘箱內(nèi)，控制105-110，加溫至恒重（使結(jié)合水蒸發(fā)），再稱干土重。，加溫至恒重（使結(jié)合水蒸發(fā)），再稱干土重。（濕土盒重）（干土盒重）水重（濕土盒

30、重）（干土盒重）水重（mw）（干土盒重）（干土盒重） 盒重盒重 干土重（干土重（ms）.酒精燃燒法（工地上沒(méi)有烘箱，而又急于了解土的含水量時(shí)，用此酒精燃燒法（工地上沒(méi)有烘箱，而又急于了解土的含水量時(shí)，用此法）法）試樣入盒稱重，而后倒入酒精，點(diǎn)燃，幾分鐘后熄滅，用針試樣入盒稱重，而后倒入酒精，點(diǎn)燃，幾分鐘后熄滅，用針將試樣調(diào)拌均勻，重復(fù)將試樣調(diào)拌均勻，重復(fù)3次，可認(rèn)為土中水全部揮發(fā)，求解次，可認(rèn)為土中水全部揮發(fā)，求解mw , ms 及及w.鐵鍋炒干法，適用于卵石或砂夾卵石，取代表發(fā)試樣鐵鍋炒干法，適用于卵石或砂夾卵石，取代表發(fā)試樣35kg，稱重，稱重后倒入鐵鍋中干炒，直到不冒氣為止，再稱重，計(jì)算

31、后倒入鐵鍋中干炒，直到不冒氣為止，再稱重，計(jì)算mW , ms 及及w，原理直觀。原理直觀。100%WWSSWMwWM3.土粒比重土粒比重G(dS) (specific gravity of solid particles)： 實(shí)測(cè)指標(biāo)實(shí)測(cè)指標(biāo)物理意義：土中固體礦物的質(zhì)量物理意義：土中固體礦物的質(zhì)量與同體積純水的質(zhì)量的比值。與同體積純水的質(zhì)量的比值。表達(dá)式：表達(dá)式： ds mS / vs *W W ds mS /（ mS +m1- m2）*W W式中：式中：mS ：干土的質(zhì)量；（：干土的質(zhì)量；（ mS +m1- m2）：表示與干土同體積的）：表示與干土同體積的純水的質(zhì)量。純水的質(zhì)量。m1：瓶與水

32、的總質(zhì)量；：瓶與水的總質(zhì)量； m2瓶、水、土的總質(zhì)量；瓶、水、土的總質(zhì)量；W W：4C純水的密度；純水的密度； 常見(jiàn)值：常見(jiàn)值：砂土：砂土：2.652.69;粘性土：粘性土：2.722.75;2.75;粉土：粉土：2.702.702.712.71土粒比重土粒比重G的大小，取決于土的礦物成份的大小，取決于土的礦物成份。測(cè)定方法：測(cè)定方法：比重瓶法比重瓶法（工程上（工程上G均采用實(shí)測(cè)數(shù)值）均采用實(shí)測(cè)數(shù)值） 100ml玻璃制的比重瓶，將烘干玻璃制的比重瓶，將烘干15g的試樣放入瓶中，并用的試樣放入瓶中，并用11000精度的天平稱瓶加干土質(zhì)量。注入半瓶純水后煮沸小時(shí)左精度的天平稱瓶加干土質(zhì)量。注入半瓶

33、純水后煮沸小時(shí)左右以排除土中氣體，冷卻后將純水注滿比重瓶，再稱總質(zhì)量和右以排除土中氣體，冷卻后將純水注滿比重瓶，再稱總質(zhì)量和瓶?jī)?nèi)水溫計(jì)算而得。瓶?jī)?nèi)水溫計(jì)算而得。* *：經(jīng)驗(yàn)法；因各種土的土粒比重值相差不大，僅小數(shù)點(diǎn)后第二位不同。若：經(jīng)驗(yàn)法；因各種土的土粒比重值相差不大，僅小數(shù)點(diǎn)后第二位不同。若當(dāng)?shù)匾堰M(jìn)行了大量土粒比重試驗(yàn)，則往往采用經(jīng)驗(yàn)值。但新到一地區(qū)則當(dāng)?shù)匾堰M(jìn)行了大量土粒比重試驗(yàn)，則往往采用經(jīng)驗(yàn)值。但新到一地區(qū)則必須采用試驗(yàn)實(shí)測(cè)值必須采用試驗(yàn)實(shí)測(cè)值。SssswwWMGVM2.6.3 反映土中含水程度的指標(biāo)（換算指標(biāo)）反映土中含水程度的指標(biāo)（換算指標(biāo)）1)含水量（略）含水量（略）2)土的飽和度

34、土的飽和度Sr(degree of saturation)物理意義：物理意義：土的飽和度土的飽和度表示孔隙被水充滿的表示孔隙被水充滿的程度。程度。常見(jiàn)值：常見(jiàn)值：Sr=0100%確定方法：確定方法：由由(),w,G計(jì)算而得。計(jì)算而得。工程應(yīng)用：工程應(yīng)用：砂土和粉土砂土和粉土以其作為其濕度的劃以其作為其濕度的劃分標(biāo)準(zhǔn)。分標(biāo)準(zhǔn)。100%WWSSWMwWMwrvVSV2.6.4 特定條件下土的重度（密度）特定條件下土的重度（密度）1)土的干重度土的干重度d d（d d干密度）干密度）(dry unit weight)物理意義：?jiǎn)挝惑w積的土，水分烘干后的重量物理意義：?jiǎn)挝惑w積的土，水分烘干后的重量（質(zhì)

35、量）。常見(jiàn)值：（質(zhì)量）。常見(jiàn)值：d d= (1320)kn/m3,d d= (1320)g/cm3工程應(yīng)用：工程應(yīng)用：d d土體壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。土體壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。d d，土體壓實(shí)質(zhì)量愈高土體壓實(shí)質(zhì)量愈高測(cè)定方法：測(cè)定方法：a.大環(huán)刀法大環(huán)刀法 環(huán)刀容積環(huán)刀容積500cm3,其余其余同環(huán)刀法同環(huán)刀法. b.放射性同位素法放射性同位素法(可代替環(huán)刀法可代替環(huán)刀法,提高效率提高效率20倍倍)2)土的飽和重度土的飽和重度sat(飽和密度飽和密度satsat) )物理意義：孔隙中全部充滿水時(shí)，單位體積土的重量物理意義：孔隙中全部充滿水時(shí)，單位體積土的重量（質(zhì)量）（質(zhì)量）常見(jiàn)值：常見(jiàn)值：satsat

36、= =（2.3）g/cmg/cm3 3; ; sat=(1823)kn/m33)土的有效重度土的有效重度（）物理意義：指地下水位面以下，土體受水的浮力作用時(shí)，物理意義：指地下水位面以下，土體受水的浮力作用時(shí)，單位體積土的重量（質(zhì)量）。單位體積土的重量（質(zhì)量）。常見(jiàn)值：常見(jiàn)值：=(8=(813)kn13)kn/m/m3 3, , =(0.8=(0.81.3)g/cm1.3)g/cm3 3sdWVSvwsatWVVsatw2.6.5 反映土的松密程度的指標(biāo)反映土的松密程度的指標(biāo)1)孔隙比孔隙比e (void ratio) 物理意義：土中孔隙體積與固體顆粒的物理意義：土中孔隙體積與

37、固體顆粒的體積之比體積之比 常見(jiàn)值：砂土：常見(jiàn)值：砂土：e = 0.5-1.0，當(dāng)，當(dāng)e1.0時(shí)，軟時(shí)，軟弱地基。弱地基。 確定方法：由確定方法：由, G及及w實(shí)測(cè)值計(jì)算而得，實(shí)測(cè)值計(jì)算而得，建筑工程中應(yīng)用很廣，是確定地基承載建筑工程中應(yīng)用很廣，是確定地基承載力的重要指標(biāo)（第七章講述）力的重要指標(biāo)（第七章講述）2)孔隙度（率）孔隙度（率）n (porosity) 物理意義：表示土中孔隙大小的程度，物理意義：表示土中孔隙大小的程度，為土中孔隙體積占總體積的百分比。為土中孔隙體積占總體積的百分比。 常見(jiàn)值：常見(jiàn)值：n = (3050)% 確定方法：由確定方法：由,G, w 換算而得，與換算而得，與

38、e相相比，比，n在工程上應(yīng)用較少。在工程上應(yīng)用較少。vsVeV100%vVnV小 結(jié) 共共9 9個(gè)個(gè)物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)指標(biāo): : 3 3個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)（獨(dú)立指標(biāo)），也稱為三個(gè)基本指（獨(dú)立指標(biāo)），也稱為三個(gè)基本指標(biāo)，標(biāo)，: : w G(dS) 6 6個(gè)換算指標(biāo)個(gè)換算指標(biāo): :e n se n sr r d d sat 均可由上述均可由上述3 3個(gè)個(gè)指標(biāo)換算而得，指標(biāo)換算而得， 9 9指標(biāo)中只有指標(biāo)中只有3 3個(gè)是獨(dú)立的。換算的媒介是三相草圖。個(gè)是獨(dú)立的。換算的媒介是三相草圖。 各指標(biāo)換算關(guān)系參見(jiàn)表各指標(biāo)換算關(guān)系參見(jiàn)表2.82.8m：土的總質(zhì)量土的總質(zhì)量 mW：土中水的質(zhì)量：土中水的質(zhì)量

39、ma：土中氣體的質(zhì)量、：土中氣體的質(zhì)量、可忽略可忽略ms：土中固體顆粒質(zhì)量：土中固體顆粒質(zhì)量 v：土的總體積：土的總體積 va：土中氣體的體積：土中氣體的體積 vw：土中水的體積：土中水的體積 vs：中固體顆粒的體積：中固體顆粒的體積vv：土中孔隙的體積：土中孔隙的體積 vvvwvs 指標(biāo)換算（最基本的技能之一，要求熟練掌握）指標(biāo)換算（最基本的技能之一，要求熟練掌握）首先繪制三相草圖，而后根據(jù)三個(gè)已知指標(biāo)數(shù)值和各未知首先繪制三相草圖，而后根據(jù)三個(gè)已知指標(biāo)數(shù)值和各未知物理指標(biāo)的定義式物理指標(biāo)的定義式列出方程列出方程，把三相草圖左側(cè)質(zhì)量和右側(cè)，把三相草圖左側(cè)質(zhì)量和右側(cè)的體積一共的體積一共8 8個(gè)未

40、知量個(gè)未知量，逐個(gè)計(jì)算出來(lái)并，逐個(gè)計(jì)算出來(lái)并填入草圖填入草圖，再由，再由各 未 知 指 標(biāo) 的 定 義 式各 未 知 指 標(biāo) 的 定 義 式 求 解 未 知 指 標(biāo) 。求 解 未 知 指 標(biāo) 。問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出: : 已知已知,w, ds三個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)三個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo), ,求解其它六個(gè)指求解其它六個(gè)指標(biāo)標(biāo). .1.求未知數(shù)求未知數(shù)m, ms, mw, Va, Vs, Vv , Vw, V(共共8個(gè)個(gè))據(jù)定義式列方程：據(jù)定義式列方程：= m/v= m/v(1) mw= Vww w (7 )ds=ms/vs/w. (2 ) m = ms+mw ( 4 )w =mw/ms . (3 ) Vv = Va

41、+ Vw. ( 6 )V = Va+ Vw+ Vs( 5) V = 1(補(bǔ)充補(bǔ)充) ( 8 )列出列出8個(gè)獨(dú)立方程，下面求解各未知量。個(gè)獨(dú)立方程，下面求解各未知量。例題1 (參見(jiàn)P48)例例2：已知：已知 1,(,)sswVGw g已知已知?WwavWVVVeS求:W: (1):SsswWGV解已知ssswWGVswG(2):WSWwW已知wSWwWswwG(3):WwwWV已知swwwGswG(4):WV已知1SWWWe1s ws wGwGe(1)1sww Ge(1)1sww Geg (5):vsVeV已知1vVVsvVVV1e avwVVVsewG 解：解：3.:1dw例求證1(1)WwV

42、w(1)SWWWVw(1)(1)WSWwWSWwVwSWVdsrG wSe作業(yè):求證2.7土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)(physical state indexes of soil)2.7.1 無(wú)粘性土的密實(shí)度無(wú)粘性土的密實(shí)度(compactness) 無(wú)粘性土主要指砂土和碎石土，這類土由于缺乏粘土礦物，無(wú)粘性土主要指砂土和碎石土，這類土由于缺乏粘土礦物，呈呈單粒結(jié)構(gòu)，它們最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)是單粒結(jié)構(gòu)，它們最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)是密實(shí)度密實(shí)度，密實(shí)度劃分，密實(shí)度劃分的的標(biāo)準(zhǔn)如下：標(biāo)準(zhǔn)如下： 優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用方便（用一個(gè)單值參數(shù)應(yīng)用方便（用一個(gè)單值參數(shù)e）同一種土，密

43、砂的孔隙比）同一種土，密砂的孔隙比e，松砂的孔，松砂的孔隙比隙比e小，則必然小，則必然ee，即密砂的孔隙比反而大于松砂的孔隙比。，即密砂的孔隙比反而大于松砂的孔隙比。結(jié)論：結(jié)論：同一種土，可用同一種土，可用e衡量其密實(shí)度，但不同種的土，不能用衡量其密實(shí)度，但不同種的土，不能用e衡量。衡量。 密 實(shí) 度 土 的 名 稱 密 實(shí) 中 密 稍 密 松 散 礫 砂 、 粗 砂 、 中 砂 e 0 .6 0 0 .6 0 e 0 .7 5 0 .7 5 0 .8 5 細(xì) 砂 、 粉 砂 e 0 .7 0 0 .7 0 e 0 .8 5 0 .8 5 0 .9 5 2)相對(duì)密度相對(duì)密度Dr標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)e：土在

44、天然狀態(tài)下的孔隙比。：土在天然狀態(tài)下的孔隙比。 emin(emax)：土在最密實(shí)（最松散）：土在最密實(shí)（最松散）狀態(tài)下的孔隙比。均由試驗(yàn)測(cè)出。狀態(tài)下的孔隙比。均由試驗(yàn)測(cè)出。一般：一般：Dr愈大，土愈密實(shí)；反之，土愈松散。愈大，土愈密實(shí)；反之，土愈松散。P48中部中部 給出了用給出了用Dr衡量砂土密實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)。衡量砂土密實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：理論上較完善，能反映土的粒徑級(jí)配；理論上較完善，能反映土的粒徑級(jí)配；（原因：不同礦物成份，不同顆粒級(jí)配，不同粒度成份（原因：不同礦物成份，不同顆粒級(jí)配，不同粒度成份的砂土，其的砂土，其emax 、emin均不相同，所以均不相同，所以

45、Dr比比e能全面反能全面反映上述各種因素）映上述各種因素）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：測(cè)定測(cè)定emax 、emin的方法不夠完善，存在較大主觀的方法不夠完善，存在較大主觀性，因此導(dǎo)致用衡量無(wú)粘性土密實(shí)度的方法并不普遍。性，因此導(dǎo)致用衡量無(wú)粘性土密實(shí)度的方法并不普遍。換句話講，換句話講，Dr本身的表達(dá)式?jīng)]什么問(wèn)題，但測(cè)定本身的表達(dá)式?jīng)]什么問(wèn)題，但測(cè)定emax 、emin的方法有待進(jìn)一步的改善，使其更加科學(xué)。的方法有待進(jìn)一步的改善，使其更加科學(xué)。maxmaxminreeDee 評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)： 優(yōu)點(diǎn)：可以把土的級(jí)配考慮進(jìn)去，理論上較為完善優(yōu)點(diǎn)：可以把土的級(jí)配考慮進(jìn)去，理論上較為完善 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：emax和和emin難

46、以準(zhǔn)確測(cè)定難以準(zhǔn)確測(cè)定0.671rD密實(shí)0.330.67rD中密00.33rD松散3) 標(biāo)準(zhǔn)貫如入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫如入試驗(yàn)（標(biāo)貫錘擊數(shù)（標(biāo)貫錘擊數(shù)(N63.5) (Standard Penetration TestSPT):一種一種原位測(cè)試原位測(cè)試，起源于美國(guó)：用錘重，起源于美國(guó)：用錘重140磅磅(63.5kg)，落距，落距30寸寸(76.2cm)，將一標(biāo)貫器，將一標(biāo)貫器打入土中打入土中1尺尺(30.48cm)，并記錄所需錘擊數(shù)，并記錄所需錘擊數(shù)(N63.5)。一般：一般： N63.5，說(shuō)明土體愈密實(shí)，說(shuō)明土體愈密實(shí) N63.5，說(shuō)明土體愈松散，說(shuō)明土體愈松散因此，因此， N63.5的大小反映了土的

47、貫入阻力的的大小反映了土的貫入阻力的大小，也即反映了土密實(shí)度的大小。大小，也即反映了土密實(shí)度的大小。特點(diǎn)：特點(diǎn)：SPT快速、準(zhǔn)確、原位測(cè)試，應(yīng)用很快速、準(zhǔn)確、原位測(cè)試，應(yīng)用很廣泛廣泛?？偨Y(jié)：以上即是總結(jié)：以上即是無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)：天然孔隙比天然孔隙比e e，相對(duì)密度，相對(duì)密度Dr, SPT的的 N63.5 建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 63.5kg錘，升到錘，升到76cm高，自由落下，使標(biāo)準(zhǔn)貫入器入土深高，自由落下，使標(biāo)準(zhǔn)貫入器入土深度度30cm，所需錘數(shù)為，所需錘數(shù)為N63.563.510N松散63.51015N稍密63.51530N中密63.53

48、0N密實(shí)2.7.2. 粘性土的物理特征粘性土的物理特征(physical characters of cohesive soil) 如果說(shuō)如果說(shuō)密實(shí)度密實(shí)度體現(xiàn)了體現(xiàn)了無(wú)粘性土無(wú)粘性土的物理狀態(tài)，那么的物理狀態(tài)，那么稠度稠度則體則體現(xiàn)了現(xiàn)了粘性土粘性土的物理特征。具體如下的物理特征。具體如下: 1 .界限含水量界限含水量(bounding moisture content) 粘性土由某一狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一狀態(tài)的分界含水量，稱為土的粘性土由某一狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一狀態(tài)的分界含水量，稱為土的界限含水量界限含水量。SPLWWWw固 態(tài)半 固 態(tài)可 塑 態(tài)流 態(tài)2)液限液限(Liquid Limit LL)- W

49、WL L粘性土由液態(tài)變化到塑態(tài)的界限含水量用表示粘性土由液態(tài)變化到塑態(tài)的界限含水量用表示W(wǎng)l測(cè)定方法：國(guó)外（歐美、日本）用蝶式液限儀；測(cè)定方法：國(guó)外（歐美、日本）用蝶式液限儀； 過(guò)去國(guó)內(nèi)：過(guò)去國(guó)內(nèi)：錐式液限儀錐式液限儀。操作步驟：（錐式液限儀重操作步驟：（錐式液限儀重76g）先制備糊狀土樣，如圖所示備好）先制備糊狀土樣，如圖所示備好1)手持液限儀頂部的小柄，將圓錐體的錐尖置于土樣中部表面，松手持液限儀頂部的小柄，將圓錐體的錐尖置于土樣中部表面，松手，讓其自由下落，并沉入土中；（一般手，讓其自由下落，并沉入土中；（一般15s）2)若液限儀沉入土中，錐尖刻度（在離錐尖若液限儀沉入土中，錐尖刻度（在

50、離錐尖10mm處有一刻度）恰處有一刻度）恰好與土樣表面齊平，則此土樣的含水量即為液限。若好與土樣表面齊平，則此土樣的含水量即為液限。若15s內(nèi)錐尖入內(nèi)錐尖入土樣深度低于土樣深度低于10mm或大于或大于10mm，即停止下沉，說(shuō)明土樣含水量，即停止下沉，說(shuō)明土樣含水量小于液限或大于液限。應(yīng)挖出土糊重新制備土樣，直到達(dá)到要求小于液限或大于液限。應(yīng)挖出土糊重新制備土樣，直到達(dá)到要求為止，而后測(cè)其此時(shí)含水量即可。為止，而后測(cè)其此時(shí)含水量即可。蝶式液限儀：蝶式液限儀：土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GBJ12388)規(guī)定使用蝶式液限儀測(cè)定液限。規(guī)定使用蝶式液限儀測(cè)定液限。方法如下：將調(diào)制成濃糊狀的試樣放

51、入銅蝶內(nèi)，刮平表面，用開(kāi)方法如下：將調(diào)制成濃糊狀的試樣放入銅蝶內(nèi)，刮平表面，用開(kāi)槽器挖出槽器挖出V型小槽，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，試樣受振動(dòng)而合攏長(zhǎng)型小槽，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，試樣受振動(dòng)而合攏長(zhǎng)13mm時(shí)為止，時(shí)為止，這時(shí)的含水量即是液限。（不同的人，不同的方法測(cè)出的結(jié)果有這時(shí)的含水量即是液限。（不同的人，不同的方法測(cè)出的結(jié)果有誤差，這有人為因素，也有試驗(yàn)方法中的因素）誤差，這有人為因素，也有試驗(yàn)方法中的因素）3)塑限塑限(plastic limit PL)- W WP P土由塑態(tài)變化為半固態(tài)的界限含水量用土由塑態(tài)變化為半固態(tài)的界限含水量用Wp表示表示測(cè)定方法：測(cè)定方法：搓條法搓條法操作方法：取塑態(tài)的土重塑均勻后，用

52、手掌在毛玻璃操作方法：取塑態(tài)的土重塑均勻后，用手掌在毛玻璃板上沿著一個(gè)方向輕輕滾搓，邊搓邊捏，以免中空，板上沿著一個(gè)方向輕輕滾搓，邊搓邊捏，以免中空，當(dāng)搓至土條直徑恰為當(dāng)搓至土條直徑恰為3mm時(shí)，如果土條表面出現(xiàn)均時(shí)，如果土條表面出現(xiàn)均勻裂紋，并自動(dòng)斷裂，此時(shí)土條的含水量就是塑限。勻裂紋，并自動(dòng)斷裂，此時(shí)土條的含水量就是塑限。如果土條搓至直徑如果土條搓至直徑3mm時(shí)仍不裂不斷，說(shuō)明太濕時(shí)仍不裂不斷，說(shuō)明太濕( (WWp)，用電吹風(fēng)烤一烤或用干布包一包，用電吹風(fēng)烤一烤或用干布包一包,重搓重搓.如果土條尚未搓至如果土條尚未搓至3 mm，即裂即斷，說(shuō)明太干，即裂即斷，說(shuō)明太干( (W2mm的顆粒含量

53、超過(guò)全重的顆粒含量超過(guò)全重50%的土。的土。分類依據(jù)：分類依據(jù)：各粒組的相對(duì)含量、顆粒形狀。各粒組的相對(duì)含量、顆粒形狀。定名：定名：顆粒形狀以圓形為主的土，由大到小依次為：溧石，卵石、圓礫；顆粒形狀以圓形為主的土，由大到小依次為：溧石，卵石、圓礫；顆粒形狀以棱角狀為主的土，相應(yīng)分：塊石、碎石、角礫顆粒形狀以棱角狀為主的土，相應(yīng)分：塊石、碎石、角礫3種。種。 漂石（塊石）：漂石（塊石）：boulder(chunk stone,block tone) ：d200mm的含量的含量50% 卵石（碎石）：卵石（碎石）：cobble(crushed stone) ：d20mm的含量的含量50% 圓礫（角礫

54、）：圓礫（角礫）：round grarel：d2mm的含量的含量50%注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)粒組含量由大到小，以最先符合者確定注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)粒組含量由大到小，以最先符合者確定例：一地基土，經(jīng)篩分知：例：一地基土，經(jīng)篩分知：d200mm的含量占全重的的含量占全重的38%，200mmd20mm的含量占全重的的含量占全重的25，試為此地基土定名。試為此地基土定名。解：解： d20mm的含量占全重的的含量占全重的38256350 定義為卵石定義為卵石（碎石（碎石)d2mm的含量占全重的的含量占全重的3825208350 定義為圓定義為圓礫（角礫）礫（角礫）此土定名為卵石（碎石）。此土定名為卵石（碎石）。工程性質(zhì)：工程性質(zhì)：常見(jiàn)的碎石土，強(qiáng)度大、壓縮性小，滲透性好，優(yōu)良地基。常見(jiàn)的碎石土，強(qiáng)度大、壓縮性小，滲透性好，優(yōu)良地基。3 砂類土砂類土(sandy soil)定義：定義：粒徑粒徑d2mm的顆粒含量的顆粒含量50%且且d0.075mm的顆的顆粒含量粒含量50%的土。的土。分類依據(jù)：粒組含量。分類依據(jù)：粒組含量。定名：定名：P52。工程性質(zhì)：工程性質(zhì)：礫砂、粗砂、中砂為良好的天然地基礫砂、粗砂、中砂為良好的天然地基粉砂：密實(shí)時(shí)，性質(zhì)良好；飽和、疏松態(tài)時(shí)，不良地基。粉砂：密實(shí)時(shí)，性質(zhì)良好；飽和、疏松態(tài)時(shí)，