注巖土力學講義土的物理性質(zhì)和工程分類3

1、 四、黏性土的物理狀態(tài)指標（一）黏性土的狀態(tài)與界限含水率 1界限含水率黏性土由某一狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一狀態(tài)時的分界含水率，稱為土的界限含水率。2液限和塑限在國際上稱為阿太堡界限(Atterberg Limit)，它們是黏性土的重要物理特性指標。液限：土由流動狀態(tài)變成可塑狀態(tài)的界限含水率稱為液限，以符號L表示。塑限：土由可塑狀態(tài)變化到半固體狀態(tài)的界限含水率稱為塑限，以符號p表示。縮限：由半固體狀態(tài)變化到固體狀態(tài)的界限含水率稱為縮限，以符號s表示，不常用。（二）塑性指數(shù)IpIp=L-p(18-12)液限與塑限之差值（省去%）反映在可塑狀態(tài)下的含水率范圍。此值可作為黏性土分類的指標。（三）液性指數(shù)IL (1

2、8-13)即天然含水率和塑限之差與塑性指數(shù)之比值。反映土在天然條件下所處的狀態(tài)。黏性土中水的含量對其性質(zhì)、狀態(tài)的影響見圖18-4。土中多含自由水時，處流動狀態(tài)，土中多呈弱結合水時，處于可塑狀態(tài)，弱結合水減少，水膜變薄，土向半固態(tài)轉(zhuǎn)化，土中為強結合水時處于固態(tài)?！纠?8-1】某土樣液限L =25.8%，塑限P=16.1%，含水率（含水量）=13.9%，可以得到其液性指數(shù)IL為：AIL=0.097 BIL=1-23CIL=0.23DILL=-0.23解 。答案：D【例18-2】某土樣液限L=24.3%，塑限P=15.4%，含水量=20.7%，可以得到其塑性指數(shù)Ip為：A.Ip=0.089BIp=8

3、.9CIp=0.053D.Ip=5.3 解Ip=L-P=24.3-15.4=8.9.答案：B 五、無黏性土的密實度砂土的密實度對地基土的工程性質(zhì)有很大影響。如密實的天然砂層是良好的天然地基。疏松的砂，尤其是飽和的粉細砂，在動力作用下結構常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對土建工程很不利。（一）相對密實度土的孔隙比一般可以用來描述土的密實程度，但砂土的密實程度并不單獨取決于孔隙比，而在很大程度上取決于土的級配情況。粒徑級配不同的砂土即使具有相同的孔隙比，但由于顆粒大小不同，排列不同，所處的密實狀態(tài)也會不同。為了同時考慮孔隙比和級配的影響，引入砂土相對密實度的概念。當砂土處于最密實狀態(tài)時，其孔隙比稱為最小孔隙比e

4、min；而砂土處于最疏松狀態(tài)時的孔隙比則稱為最大孔隙比emax試驗標準規(guī)定了一定的方法測定砂土的最小孔隙比和最大孔隙比，然后可按下式計算砂土的相對密實度Dr（18-14）從式(18-14)可以看出，當砂土的天然孔隙比接近于最小孔隙比時，相對密實度Dr接近于1，表明砂土接近于最密實的狀態(tài)；而當天然孔隙比接近于最大孔隙比則表明砂土處于最松散的狀態(tài)，其相對密實度接近于0。根據(jù)砂土的相對密實度可以按表18-2將砂土劃分為密實、中密和松散三種密實度。砂土密實度劃分標準表18-2密實度密實中密松散相對密實度10.670.670.330.330【例18-3】計算砂土相對密實度Dr的公式是：ABC. D答案：

5、A（二）標準貫入試驗測定砂土密實度，目前常用標準貫入試驗，它是將帶有刃口的厚壁管狀的標準貫入器，在規(guī)定的錘重(63.5kg)和落距(76cm)的條件下?lián)羧胪林校瑴y定貫入量為30cm所需要的錘擊數(shù)N，稱為標準貫入錘擊數(shù)。以此確定砂土層的密實度。見表18-3。標準貫入試驗判定砂土密實度表18-3密實度松散稍密中密密實錘擊數(shù)N1010N151530六、1土的壓實性有時建筑物建筑在填土上，為了提高填土的強度，增加土的密實度，降低其透水性和壓縮性，通常用分層壓實的辦法來處理地基。實踐經(jīng)驗表明，對過濕的土進行夯實或碾壓時就會出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象（俗稱“橡皮土”），此時土的密實度是不會增大的。對很干的土進行夯實或碾

6、壓，顯然也不能把土充分壓實。所以，要使土的壓實效果最好，其含水率一定要適當。在一定的壓實能量下使土最容易壓實，并能達到最大密實度時的含水率，稱為土的最優(yōu)含水率（或稱最佳含水率），用叫op表示。相對應的干重度叫做最大干重度，用dmax表示。土的最優(yōu)含水率可在試驗室內(nèi)通過擊實試驗測得。試驗時將同一種土，配制成若干份不同含水率的試樣，用同樣的壓實能量分別對每一份試樣進行擊實試驗的儀器和方法見現(xiàn)行土工試驗方法標準(GB/T 50123-1999)，然后測定各試樣擊實后的含水率和干重度d從而繪制含水率與干重度關系嗌線（見圖18-5），稱為壓實曲線。從圖中可以知道，當含水率較低時，隨著含水率的增大，土的干

7、重度也逐漸增大，表明壓實效果逐步提高；當含水率超過某一限值op時，干重度則隨著含水率增大而減小，即壓實效果下降。這說明土的壓實效果隨含水率的變化而變化，并在擊實曲線上出現(xiàn)一個干重度峰值（即最大干重度dmax），相應于這個峰值的含水率就是最優(yōu)含水率。試驗還證明，最優(yōu)含稅率與壓實能量有關。對同一種土，用人力夯實時，因能量小，要求土粒之間有較多的水分使其更為潤滑，因此，最優(yōu)含水率較大而得到的最大干重度卻較小，如圖18-6所示的曲線3。當用機械夯實時，壓實能量較大，得出的曲線如圖18-6所示的曲線1和2。所以當填土壓實程度不足時，可以改用大的壓實能量補夯，以達到所要求的密實度。在同類土中，土的顆粒級配

8、對土的壓實效果影響很大，顆粒級配不均勻的容易壓實，均勻的則不易壓實。必須指出：室內(nèi)擊實試驗與現(xiàn)場夯實或碾壓的最優(yōu)含水率是不一樣的。所謂最優(yōu)含水率，是針對某一種土，在一定的壓實機械、壓實能量和填土分層厚度等條件下測得的。如果這些條件改變，就會得出不同的最優(yōu)含水率。因此，要指導現(xiàn)場施工，還應該進行現(xiàn)場試驗。在圖18-6中還給出了理論飽和曲線，它表示土處在飽和狀態(tài)下的干重度拍與含水率硼的關系。實踐中，土不可能被壓實到完全飽和的程度。試驗證明，黏性土在最優(yōu)含水率時，壓實到最大干重度dmax，其飽和度一般為80%左右。此時，因為土孔隙中的氣體越來越難于和大氣相通，壓實時不能將其完全排出去，因此壓實曲線只

9、能趨于理論飽和曲線的左下方，而不可能與它相交。七、地基土的分類地基土的工程分類目的是為判別土的工程特性和評價土作為建筑場地的可用程度。作為建筑基地的這一部分土（包括巖石）分為六大類，即巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土（不包括呈區(qū)域性特性的土，這部分內(nèi)容以后另行介紹），每個大類又細分為若干亞類。（一）巖石巖石應為顆粒間牢固聯(lián)結，呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體。巖石的堅硬程度應根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強度frk按規(guī)范分為堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。巖石的風化程度可分為未風化、微風化、中風化、強風化和全風化。巖體完整程度應根據(jù)完整性指數(shù)（為巖體縱波波速與巖塊縱波波速之比的平方）劃分為完

10、整、較完整、較破碎、破碎和極破碎。（二）碎石土 碎石土為粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土。碎石土可根據(jù)顆粒形狀和粒組含量按規(guī)范表分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。碎石土的密實度，可根據(jù)重型圓錐動力觸探錘擊數(shù)分為松散、稍密、中密和密實。（三）砂土砂土為粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%、粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50%的土。砂土可根據(jù)粒組含量按規(guī)范表分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂。砂土的密實度，可根據(jù)標準貫入試驗錘擊數(shù)按規(guī)范表分為松散、稍密、中密和密實。（四）黏性土黏性土為塑性指數(shù)Ip大于10的土，當Ip17時為黏土，當10Ip17時為粉質(zhì)黏土。黏性土的狀態(tài)，可

11、根據(jù)液性指數(shù)按規(guī)范表分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑。（五）粉土粉土為介于砂土與黏性土之間，塑性指數(shù)Ip10且粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%的土。（六）淤泥淤泥為在靜或緩慢的流水環(huán)境沉積，并經(jīng)生物化學作用形成，其天然含水率大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的黏性土。當天然含水率大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的黏性土或粉土為淤泥質(zhì)土。含有大量未分解的腐殖質(zhì)，有機質(zhì)含量大于60%的土為泥炭，有機質(zhì)含量大于等于10%且小于等于60%的土為泥炭質(zhì)土。（七）紅黏土紅黏土為碳酸鹽巖系的巖石經(jīng)紅土化作用形成的高塑性黏土。其液限一般大于50%。紅黏土經(jīng)再搬運后仍保留其基本特征，其液限大于45%的土為次生紅黏土。（八）人工填土人工填土根據(jù)其組成和成因，可分為素填土、壓實填土、雜填土、沖填土。素填土為由碎石土、砂土、粉土、黏性土等組成的填土。經(jīng)過壓實或夯實的素填土為壓實填土。雜填土為含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土。沖填土為由水力沖填泥砂形成的填土。（九）膨脹土膨脹土為土中粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮特性，其自由膨脹率大于或等于40%的黏性土。 （十）濕陷性土濕陷性土為在一定壓力下浸水后產(chǎn)生