第一章土物理性質(zhì)及工程分類結(jié)構(gòu)

土的固體顆粒（一）土的顆粒級(jí)配1.粒徑、粒組、界限粒徑（1）粒徑：土粒外接圓直徑（2）粒組：按適當(dāng)?shù)牧椒秶?、性質(zhì)相近劃分的組別。（3）界限粒徑：劃分粒組的分界尺寸。（4）六大粒組的劃分：詳見書。2.土的顆粒級(jí)配(也稱粒度成分）：土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量。（1）實(shí)驗(yàn)方法：A.篩分法：適于粒徑小于等于60ｍｍ大于0.075ｍｍ的顆粒。B.沉降分析法（顆分

法）

：包括

計(jì)法和移液管法。適于粒徑小于0.075ｍｍ的顆粒。（2）表示方法：A.表格法B.繪圖法：級(jí)配曲線3.級(jí)配曲線的特性：（1）定性分析：曲線越陡，粒徑大小相差不多，土顆粒較均勻，級(jí)配不良。曲線越緩，粒徑大小相差多，土顆粒不均勻，級(jí)配良好。（2）定量分析：A.不均勻系數(shù)CU

：CU=d60/d10標(biāo)準(zhǔn)：CU>10，級(jí)配良好；CU<5，級(jí)配不良。B.曲率系數(shù)CC：CC=（d30

）2/d10

d60標(biāo)準(zhǔn)：CU

≥5且CC=1～

3，級(jí)配良好。4.應(yīng)用：填方工程為獲得較大密實(shí)度，從而提高地基承載力和穩(wěn)定性，減少壓縮量，應(yīng)采用級(jí)配良好的土。土中水粘土顆粒表面帶有負(fù)電荷（一）結(jié)合水（吸附水）指受電分子引力吸附于土粒表面的水。1.強(qiáng)結(jié)合水（吸著水）緊靠土粒表面的結(jié)合水膜，為固定層中的水。特性：沒有溶解鹽的能力，不能傳遞靜水壓力，只有吸熱變成蒸汽時(shí)才能移動(dòng)，性質(zhì)接近于固體。粘性土僅含強(qiáng)結(jié)合水時(shí)，呈固體狀態(tài)。而形成的結(jié)合水膜，為2.弱結(jié)合水（薄膜水）

緊靠強(qiáng)結(jié)合水的擴(kuò)散層中的水。特性：不能傳遞靜水壓力，較厚的結(jié)合水膜能向鄰近較薄的水膜移動(dòng)，性質(zhì)接近于固體。粘性土含較多弱結(jié)合水時(shí)，土具有可塑性，對(duì)粘性土性質(zhì)影響很大。（二）水存在于土粒表面電場(chǎng)影響范圍以外的水。特性：性質(zhì)和正常水一樣，能傳遞靜水壓力，有溶解能力。1.重力水：存在于水位以下透水層中的 水，對(duì)土粒有浮力作用。對(duì)基工程建設(shè)有坑開挖及不利影響。2.毛細(xì)水：存在于位以上透水層中的水水，分為毛細(xì)上升水（與水相連，幾乎充滿了全部孔隙）、毛細(xì)網(wǎng)狀水（位于中部，

水位下降時(shí)存在于較細(xì)孔隙中）和毛細(xì)懸掛水（與 水無直接聯(lián)系，是地表水滲入形成的，懸掛在土顆粒之間）。毛細(xì)壓力（假粘聚力）：沿著毛細(xì)彎液面的切線方向迫使相鄰?fù)亮D緊的壓力。土在侵水及完全干燥條件下不存在。對(duì)建筑防潮、凍脹、鹽漬土形成有重要影響。土中氣1.與大氣連通的氣體：外力作用下，極易排出，對(duì)土的性質(zhì)影響不大。2.與大氣隔絕的封閉氣泡：外力作用下，封閉氣泡易溶于水，外力卸除后，溶解的氣泡又重新釋放出來，迫使土的彈性增加，透水性減小。對(duì)土的性質(zhì)影響較大。對(duì)于淤泥和泥炭等有機(jī)質(zhì)（動(dòng)植物殘骸）土，由于微生物的分解作用，在土中積蓄了硫化氫、甲烷等可燃?xì)怏w，使土層在自重作用下長(zhǎng)期得不到密實(shí)，易形成高壓縮性土層，所以應(yīng)控制地基土的有機(jī)質(zhì)含量。三、土的三相比例指標(biāo)（一）三相示意圖m=ms+mw

或G=Gs+GwV

V

=Va+VwV

=VS+VVＶ－volume

體積ｖ－vacancy

孔隙G－gravity

重力ｗ－water

水ｓ－solid

固相ａ－air

氣相ｍ－ｍass

質(zhì)量（二）其它指標(biāo)：1.特定條件下土的密度、土的重度（1）土的干密度ρd、干重度γd：?jiǎn)挝惑w積土中土粒的質(zhì)量（重力）。用于評(píng)價(jià)土的密實(shí)程度，控制填土的施工質(zhì)量。（2）土的飽和密度、飽和重度：孔隙中完全充滿水時(shí)，土單位體積的質(zhì)量（重力）。（3）土的有效（?。┟芏取⒂行Вǜ。┲囟龋?水位以下的土受到水的浮力作用，扣除水浮力后，土單位體積的質(zhì)量（重力）。反映土中孔隙的指標(biāo)：（1）土的孔隙比ｅ：（2）土的孔隙率ｎ：反映土飽和程度的指標(biāo)：飽和度Sｒ：Sｒ≤50％，稍濕；

50％<

Sｒ≤

80%，很濕；

Sｒ

>80%，飽和。四、指標(biāo)的換算（一）根據(jù)公式（二）根據(jù)換算圖換算(解一次方程)設(shè)V＝1或Vｓ＝1；根據(jù)已知指標(biāo)定義導(dǎo)出三相圖中各部分體積和質(zhì)量或重力；根據(jù)所求指標(biāo)定義求解。注意：若已知條件已給定某一項(xiàng)的質(zhì)量或體積，不需設(shè)V＝1或Vｓ＝1.若為公式推導(dǎo)，V不帶單位；若已知指標(biāo)為密度，V的單位?。悖?

，若已知指標(biāo)為重度，V的單位?。?

。五、無粘性土的密實(shí)度（一）根據(jù)孔隙比ｅ：ｅ越大，土越松散，ｅ越小，土越密實(shí)。一般來說，ｅ<0.6 的土是密實(shí)的，土的壓縮性小

。（二）根據(jù)相對(duì)密實(shí)度Dｒ：Dｒ越小，土越松散，Dｒ越大，土越密實(shí)。1≥Dｒ>0.67的土是密實(shí)的；0.67≥Dｒ>0.33的土是中密的；0.33≥Dｒ>0的土是松散的。max

minemaxre

e

eD

（三）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N：N越小，土越松散，

N越大，土越密實(shí)。（四）野外鑒別：六、粘性土的物理特性（一）粘性土的物理狀態(tài)：粘性土的可塑狀態(tài)：外力作用下能塑造成任何形狀而不開裂，并當(dāng)外力取消后，仍能保持既得的形狀。（二）粘性土的界限含水量：粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一種狀態(tài)的分界含水量?？s限ｗS：土從固態(tài)轉(zhuǎn)入半固態(tài)的分界含水量。當(dāng)土的含水量ｗ<ｗｓ后，土的體積不再收縮。塑限ｗP：土從半固態(tài)轉(zhuǎn)入可塑狀態(tài)的分界含水量。液限ｗＬ：土從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)入流動(dòng)狀態(tài)的分界含水量。固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)縮限塑限液限含水量w（三)液、塑限的測(cè)定方法：液限：蝶式液限儀、錐式液限儀法。塑限：磋條法。液、塑限聯(lián)合測(cè)定方法：采用光電式液、塑限聯(lián)合測(cè)定儀。四、土的壓實(shí)性：土體在短暫不規(guī)則荷載作用下密度增加的性狀。（一）擊實(shí)試驗(yàn)與壓實(shí)度1、擊實(shí)試驗(yàn)與擊實(shí)曲線擊實(shí)試驗(yàn)?zāi)康模韩@得土的最大干密度和最佳含水量擊實(shí)曲線最大干密度ρdmax：擊實(shí)曲線上峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的干密度。最佳含水量Wop：擊實(shí)曲線上最大干密度對(duì)應(yīng)的含水量Wop

=Wp

+2%2、土的壓實(shí)機(jī)理及其影響因素（1）壓實(shí)機(jī)理土粒移動(dòng)，粘性土含水量較小時(shí)，粒間引力土體不宜壓實(shí)。粘性土含水量較大時(shí)，土中出現(xiàn)土中過多的水分來不及排出，也會(huì)水，擊實(shí)時(shí)土粒移動(dòng)，同時(shí)土中封閉氣泡存在，因此土體不宜壓實(shí)。（2）影響因素含水量顆粒大小和級(jí)配：含粗粒越多的土，ρdmax越大，

Wop越小。級(jí)配良好的土，ρdmax大。3）擊實(shí)功含水量較高時(shí)，擊實(shí)功的增加不能提高土的密實(shí)度。含水量較低時(shí)，隨著擊實(shí)功的增加，土的ρdmax增大，Wop減小。3、壓實(shí)度（壓實(shí)系數(shù)λс

）壓實(shí)度或壓實(shí)系數(shù)為工地施工達(dá)到的干密度與室內(nèi)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)得到的最大干密度之比，它是評(píng)價(jià)填方工程施工質(zhì)量的重要指標(biāo)。λс=ρd

/ρdmax通常要求施工時(shí)的控制含水量為Wopt=Wp

±

2%

Wp砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)在地基主要受力層范圍內(nèi)λс

≥0.97，在地基主要受力層范圍下λс≥0.95，排架結(jié)構(gòu)在地基主要受力層范圍內(nèi)λс≥0.96，在地基主要受力層范圍下λс

≥0.94。二、液化(11.4)在振動(dòng)下， 水位以下的砂土或粉土中的土顆粒有加密的趨勢(shì)，由于土中水來不及排出，促使土中孔隙水壓力增大，當(dāng)孔隙水壓力增大到與土的總應(yīng)力相等時(shí)，土的有效應(yīng)力為零，土粒處于懸浮狀態(tài)，出現(xiàn)類似于液體的現(xiàn)象，稱為液化。（一）液化的機(jī)理土體喪失抗剪強(qiáng)度所致。τf

=（ σ-u）tanφˊ

=σˊtan

φˊ=0五地基土的工程分類（一）巖石（1）按堅(jiān)硬程度劃分：根據(jù)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分為堅(jiān)硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。（2）按巖石的完整程度劃分：根據(jù)巖石完整性指數(shù)分為完整、極完整、較破碎、破碎和極破碎。（3）按風(fēng)化程度分：未風(fēng)化、微風(fēng)化、弱風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化。（二）碎石土（1）漂石（塊石）：粒徑d＞200mm的顆粒含量超過全重的50%（2）卵石（碎石）：粒徑d＞20mm的顆粒含量超過全重的50%（3）圓粒（角粒）：粒徑d＞2mm的顆粒含量超過全重的50%（三）砂土：粒徑大于2ｍｍ的顆粒含量不超過全重50％，且粒徑大于0.075ｍｍ的