土的物理性質(zhì)及工程分類(lèi)課件

1、相關(guān)知識(shí)1：土地物理性質(zhì) 土的形成影響 土的組成反映物理性質(zhì) 及狀態(tài)力學(xué)性質(zhì)工程特點(diǎn)決定體現(xiàn)一、 土的成因 土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運(yùn)、沉積等過(guò)程后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積 風(fēng)化巖石地球土地球土是指：地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長(zhǎng)期的風(fēng)化作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒(méi)有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成分未變無(wú)粘性土原生礦物礦物成分改變粘性土次生礦物 風(fēng)化作用分類(lèi)有 機(jī) 質(zhì)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,或在運(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物的化學(xué)成分，形成新的礦物動(dòng)植物

2、活動(dòng)引起的巖石和土體粗顆粒的粒度或成分的變化氣相固相液相+構(gòu)成土骨架，起主體作用重要影響土體次要作用土體三相組成示意圖二、土的組成1 、土的固體顆粒(固相)固體顆粒的大小和形狀 土粒的礦物成分 土的固體顆粒是由大小不等、形狀不同的礦物顆?；驇r石碎屑按照各種不同的排列方式組合在一起，構(gòu)成土的骨架。 物理狀態(tài)力學(xué)性質(zhì)土中固體顆粒特點(diǎn)：土中最穩(wěn)定、變化最小的成分 1）土的顆粒級(jí)配工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍，劃分為若干粒組，為了表示土粒的大小及組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（即各粒組占土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱(chēng)為土的顆粒級(jí)配 試驗(yàn)方法篩分法：適用于0.075mmd60mm比重計(jì)法:適

3、用于d0.075mm篩分法： 將風(fēng)干、分散的代表性土樣通過(guò)一套孔徑不同的標(biāo)準(zhǔn)篩，充分篩選，將留在各級(jí)篩上的土粒分別稱(chēng)重，然后計(jì)算小于某粒徑的土粒含量。 105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536篩分法原理圖沉降法（比重計(jì)法或移液管法） : 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來(lái)確定小于某粒徑的土粒含量空氣 Air水 Water固體 Solidma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積九個(gè)物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指標(biāo)是比例關(guān)系: 可假設(shè)任一參數(shù)為1土的三相簡(jiǎn)圖物理量關(guān)系:四、土物理性質(zhì)指標(biāo)

4、1、土的天然密度 土的天然密度，指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量,又稱(chēng)濕密度。它影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性。 常見(jiàn)值(1.62.2)g/cm3， (1622)kN/m3 容重 ：?jiǎn)挝惑w積的重量土的重度 范圍：1622土工試驗(yàn)：環(huán)刀法天然狀態(tài)下，土單位體積的重量，稱(chēng)為土的重度 土的重度取決于土粒的重量，孔隙體積的大小和孔隙中水的重量，綜合反映了土的組成和結(jié)構(gòu)特征。 對(duì)具有一定成分的土而言，結(jié)構(gòu)愈疏松，孔隙體積愈大，重度值將愈小。2.土粒比重(土粒相對(duì)密度)單位: 無(wú)量綱范圍：2.62.8 比重瓶法測(cè)得土粒重度與同體積4時(shí)純水的重度比值。氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積V3.土的

5、含水量：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天然土層含水量變化范圍較大，與土的種類(lèi)、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。 測(cè)定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃燒法 4.不同狀態(tài)下土的密度和重度干密度d ：?jiǎn)挝惑w積中固體顆粒部分的質(zhì)量 浮密度 ：土單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差 各密度指標(biāo)在數(shù)值上的關(guān)系： sat d 可證明： satw氣水土粒msmwmVsVwVVVa質(zhì)量m體積V飽和密度sat ：土體中孔隙完全被水充滿(mǎn)時(shí)的土的密度 工程上用以控制填方的施工質(zhì)量。5.孔隙比e和孔隙率n孔隙比e ：土中孔隙體積與土粒體積之比 孔隙率n ：土中孔隙

6、體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示 6.土的飽和度Sr土中孔隙水的體積與孔隙總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示飽和度描述土中孔隙被水充滿(mǎn)的程度。干土Sr=0,飽和土Sr=100%。砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài): e1.0 高壓縮性土 例題1：已知土的總質(zhì)量為0.123Kg，體積70m3,含水量20%。問(wèn)土的密度、干密度是多少？解答： 密度： 干密度：d【例2】某飽和土體積為97 ，土的重力為1.98N，土烘干后重力為1.64N，求含水量、土粒比重 ,孔隙比e 和孔隙率n。含水量水的體積【解答】 【例3】某料場(chǎng)30萬(wàn)方土料，初始孔隙比e11.2，問(wèn)可填筑e20.7的土堤多少立方米？【解答】（填筑前后Vs不變）V

7、Vv+Vs=e2Vs+Vs=(0.7+1)Vs=1.713.64=23.18萬(wàn)方1、壓縮系數(shù)研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vve0Vs1h0/(1+e0)h0VveiVs1hi/(1+e)phisi受荷后土樣的高度變化: 設(shè)初始高度h0,受壓后的高度hi,則hi=h0si, si為每級(jí)荷載作用下的變形量土樣體積在受壓前后不變其中由于逐級(jí)（一般為6級(jí)）施加荷載在不同壓力p作用下，可得到相應(yīng)的孔隙比e，根據(jù)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，以橫座標(biāo)表示壓力，以縱座標(biāo)表示孔隙比，繪制e-p曲線(xiàn)，稱(chēng)為壓縮曲線(xiàn)2、壓縮性指標(biāo)（MPa-1）1）、壓縮系數(shù)： 一般取壓縮曲線(xiàn)上M1M2兩點(diǎn)切線(xiàn)的斜率值，稱(chēng)為土的壓縮系數(shù)。實(shí)際工程中，往往用割線(xiàn)斜率表示：p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線(xiàn)pe規(guī)范用p1100kPa、 p2200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評(píng)價(jià)土的壓縮性根據(jù)壓密定律：在豎向壓力變化不大的范圍內(nèi)，孔隙比的變化量與壓力之間的變化量，二者之間的關(guān)系近似用一條直線(xiàn)來(lái)代替。3 土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定方法 直接剪切試驗(yàn)試驗(yàn)儀器：直剪儀（應(yīng)變控制