土的物理性質(zhì)及分類四校合編課件

武漢大學(xué)《土力學(xué)》多媒體教學(xué)武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院：傅旭東教授第2章土的物理性質(zhì)及分類武漢大學(xué)《土力學(xué)》多媒體教學(xué)武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院：傅旭東第2章土的物理性質(zhì)及分類§2.2土的三相比例指標(biāo)§2.3黏性土的物理特征§2.4無黏性土的密實度§2.1概述§2.7土的分類第2章土的物理2§2.1概述

自然界中的土，從直觀可以分為兩大類：一類是粗粒土或無黏性土：由肉眼可見的松散顆粒所組成，粒間通過顆粒接觸點接觸，粒間力除了重力、有時有些毛細壓力外，其他聯(lián)結(jié)力十分微弱。另一類是細粒土或黏性土：由肉眼難以辨別的微細顆粒組成，黏土顆粒除受重力作用外，還有分子應(yīng)力、靜電力作用、具有黏性。顆粒間不是通過點接觸，而是由結(jié)合水膜聯(lián)結(jié)，這類土具有可塑性。天然土是大小土粒的混合體，土粒大小是影響土體性質(zhì)的最主要因素，土粒大小的相對含量是土的分類依據(jù)。一般而言：土中巨粒組（d>60mm）、粗粒組（0.075<d≤60mm）的含量超過全重50%，屬于無黏性土，包括：碎石類土、砂類土。反之，不超過50%，屬于粉性土、黏性土。粉性土兼有砂類土和黏性土的性狀黏性土與水產(chǎn)生復(fù)雜的作用：可塑性、結(jié)構(gòu)性、觸變性脹縮性、凍脹性土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度黏性土的軟硬程度土的物理性質(zhì)指標(biāo)(松密程度、干濕程度、輕重程度)力學(xué)特性影響表示§2.1概述自然界中的土，從直觀可以分為兩大類：天然土3為了對土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對土的三相組成情況進行定量研究。表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(biāo)，包括土粒比重ds、含水量w、密度ρ、孔隙比e、孔隙率n和飽和度Sr等。土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系松密程度干濕程度輕重程度特點:指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法2.2.1土的三相比例關(guān)系圖§2.2土的三相比例指標(biāo)

為了對土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對土的三相組成情況進行定4三相草圖

水

氣土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積2.2.1土的三相比例關(guān)系圖§2.2土的三相比例指標(biāo)

土中符號意義如下:m－土的總質(zhì)量（g）

ms

、mw、ma－土粒質(zhì)量、土中水質(zhì)量、土中氣質(zhì)量（g）V－土的總體積（cm3）

Vs

、Vw

、Va－土粒、土中水、土中氣體的體積（cm3）

Vv－土中孔隙體積（cm3）三相草圖水氣土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm51.三個基本的三相比例指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積三個基本指標(biāo)：土的密度、土粒的比重、土的含水量（1）土的密度土的重度γ=ρg工程上更常用用于計算土的自重應(yīng)力單位:

t/m3

或g/cm3單位:

kN/m3

一般范圍:

1.60～2.20g/cm3定義:單位體積土的質(zhì)量有時也稱土的天然密度、濕密度表達式:三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念2.2.2指標(biāo)的定義§2.2土的三相比例指標(biāo)

1.三個基本的三相比例指標(biāo)WaterAirSolidVaVw61.三個基本的三相比例指標(biāo)土的密度測定方法環(huán)刀法－適用于一般黏性土臘封法－適用于土樣易碎裂，形狀不規(guī)則的堅硬土塊，難以切削，取約30cm3的試樣灌砂（水）法－適用于砂、礫石等粗顆粒土，不能采用環(huán)刀法時采用該方法。2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

環(huán)刀法中子－水份密度儀1.三個基本的三相比例指標(biāo)土的密度測定方法2.2.2指標(biāo)7WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積（2）土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無量綱土粒相對密度變化范圍不大：

黏性土2.70－2.75

砂土2.65

土中有機質(zhì)含量增加，土粒相對密度減小，可能<2.44?C時純蒸餾水的密度=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土粒的密度與4?C時純蒸餾水的密度的比值表達式:1.三個基本的三相比例指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms81.三個基本的三相比例指標(biāo)土的比重測定方法比重瓶煮沸法－15g左右的烘干土，放入比重瓶中煮沸除氣。煮沸時間：沸騰時算起，砂、砂質(zhì)粉土>30min，黏土、粉質(zhì)黏土>1h。土中含有機質(zhì)、水溶鹽及親水性膠體較多時，用苯、煤油等中性液體代替蒸餾水。2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

比重瓶1.三個基本的三相比例指標(biāo)土的比重測定方法2.2.2指標(biāo)9WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積（3）土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示變化范圍：砂土<40%，黏性土=10-80%，黏土=3-100%

，泥炭土600%。表達式:1.三個基本的三相比例指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

測定方法室內(nèi)烘干法

1050～1100，黏性土>8h，砂性土>6h。有機質(zhì)>10%，650～700。室外酒精燃燒法（黏性土5～10g、砂性土20～30g）卵石的鐵鍋炒干法。WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms10（1）天然密度或濕密度（2）干密度（3）飽和密度天然重度干重度浮重度飽和重度

水氣土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kN/m3

定義:

土中不存在水時的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達式:2.不同狀態(tài)下土的密度與重度2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

定義:

土以三相狀態(tài)存在時的密度定義:

土中孔隙完全充滿水時的密度（4）浮密度定義:

地下水位以下，單位體積中土粒的質(zhì)量扣除同體積水的質(zhì)量后，即為浮密度有效重度單位:kN/m3

單位:kN/m3

單位:kN/m3

干密度的意義：土烘干，體積要減小，因而，土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度也是評定土密實程度的指標(biāo)，干密度或干重度愈大表明土愈密實，反之愈疏松（1）天然密度或濕密度（2）干密度（3）飽和密度天然重度干重11各種密度、重度之間的大小關(guān)系天然密度干密度飽和密度天然重度干重度浮重度飽和重度2.續(xù)上2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

浮密度各種密度、重度之間的大小關(guān)系天然密度干密度飽和密度天然重12表示土中孔隙含量的指標(biāo)（1）孔隙比（2）孔隙率(孔隙度)關(guān)系:在某種程度上反映土的松密砂類土：28-35%黏性土：30-50%有的可達60-70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無量綱表達式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系3.表示土的孔隙體積相對含量的指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

表示土中孔隙含量的指標(biāo)（1）孔隙比（2）孔隙率關(guān)系:在某種程13表示土中含水程度的指標(biāo)（3）飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達式:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:干土Sr=1:飽和土續(xù)上－3.表示土的孔隙體積相對含量的指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

變化范圍：Sr=0~100%。規(guī)范中將砂土的濕度按飽和度分為三種狀態(tài)：

Sr≤50%

稍濕

50%＜Sr≤80%很濕

Sr＞80%飽和Sr對細砂或粉砂的強度有影響，飽和細砂在振動或滲流作用下，容易喪失其穩(wěn)定性。Sr對黏性土，決定其可能壓密程度，評價壓實質(zhì)量指標(biāo)之一。表示土中含水程度的指標(biāo)（3）飽和度WaterAirSolid14續(xù)上－32.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

1999年9·21臺灣地震1995年5月阪神地震1964年新瀉地震砂土地基的液化續(xù)上－32.2.2指標(biāo)的定義§2.2土的三相比例指標(biāo)15氣水土粒dsρw

Vs＝11+e質(zhì)量m體積V可以根據(jù)三個基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo)Vv=eωdsρw

ds（1＋ω）ρw

推導(dǎo)：換算關(guān)系式：2.2.3指標(biāo)的換算§2.2

土的三相比例指標(biāo)

土的密度、含水量、土粒比重是通過試驗測定，其他指標(biāo)可由這三個指標(biāo)換算得到，常用三相簡圖進行三相簡圖氣水土粒dsρwVs＝11+e質(zhì)量m體積V可以根據(jù)三個基本16教科書P34表2-2要點從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不死記硬背必要時利用三相簡圖推導(dǎo)2.2.3指標(biāo)的換算§2.2

土的三相比例指標(biāo)

【解答】【例】某土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對密度ds為2.66。求：該土樣的ω、ρ、

、d

、e、sat和教科書P34表2-2要點從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系217§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量1、黏性土的稠度狀態(tài)稠度－指黏性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是黏性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。土中含水量很低，性質(zhì)接近固態(tài)、半固態(tài)，隨含水量增加，表現(xiàn)為可塑態(tài)、流塑態(tài)可塑性－土在外力作用下可改變形狀但不顯著改變其體積也不開裂，外力卸除厚仍能保持已有的形狀。顆粒水VsVs+Va固態(tài)wLwPws縮限塑限液限半固態(tài)可塑態(tài)液態(tài)wVO黏性土的物理狀態(tài)與含水量關(guān)系§2.3黏性土的物理特征2.3.1黏性土的界線含水18塑限wp液限wL稠度界限黏性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài)

流態(tài)

強結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w土顆粒強結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強結(jié)合水土顆粒自由水弱結(jié)合水強結(jié)合水吸附弱結(jié)合水的能力塑性指數(shù)§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量黏性土的稠度狀態(tài)與土中水的形態(tài)塑限wp液限wL稠度界限黏性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半19§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量2、界限含水率及其測定（1）界限含水率黏性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來區(qū)分，這種界限含水率稱為稠度界限或阿太堡界限（AtterbergA1911）。液限（WL）－從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限（Wp）－從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限（Ws）－從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即黏性土隨著含水率的減小而體積開始不變時的含水率。（2）液限、塑限的測定方法黏性土的塑限采用：搓條法（3mm的土條恰好開始斷裂）黏性土的液限采用：錐式儀（瓦氏，中國）或蝶式液限儀（卡式，日、美）聯(lián)合測定方法：求液限及塑限§2.3黏性土的物理特征2.3.1黏性土的界線含水20§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量續(xù)上－（2）液限、塑限的聯(lián)合測定方法三個土樣，分別按WL附近、WP附近、兩者之間制備，調(diào)成土膏，經(jīng)過5s后測定76g圓錐體的下沉深度，立即測定其含水量。以w為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度為縱坐標(biāo)，雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪出三點連線。若三點在同一直線上，如A線：三點不在一直線上，如B線：2mm處△w<2%，取平均點與最高點連線B17mm→WL2mm→WPABWP§2.3黏性土的物理特征2.3.1黏性土的界線含水21§2.3

黏性土的物理特征

2.3.2黏性土的塑性指數(shù)IP和液性指數(shù)IL1、塑性指數(shù)IP塑性指數(shù)IP－液限和塑限的差值(省去%)，土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍塑性指數(shù)IP綜合反映礦物成分、顆粒大小的影響：（1）土粒越細→顆粒比表面積越大，親水能力越強→黏性越強，顆粒吸附的結(jié)合水膜越厚→塑性指數(shù)IP越大（2）黏粒含量增加→塑限WP、液限WL增加，但WL更為敏感→IP與黏粒含量大致成直線關(guān)系，IP增加（3）不同黏土礦物成分的親水性不同，一般蒙脫石＞伊里石＞高嶺石，在相同黏粒含量下，含蒙脫石的黏性土的IP大塑性指數(shù)IP綜合反映了對黏性土的特性有重要影響的各種因素的作用，可用于土的分類及其性質(zhì)的評價。思考：砂土顆粒磨成極細，就會具有黏性嗎？§2.3黏性土的物理特征2.3.2黏性土的塑性指數(shù)22§2.3

黏性土的物理特征

2.3.2

黏性土的IP和液性指數(shù)IL2、液性指數(shù)ILIL－是黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比液性指數(shù)表征了土的天然含水量與界限含水量之間的相對關(guān)系，表達了黏性土所處的軟硬程度（稠度，潮濕程度）當(dāng)w≤wp時：

IL≤0土處于堅硬狀態(tài)；wp＜w≤wL時：0＜IL≤1.0土處于塑性狀態(tài)；wL＜w時：

IL＞1.0土處于流動狀態(tài)。IL僅適用于重塑土（土的結(jié)構(gòu)已徹底破壞），而天然土一般在自重作用已有很長的歷史，它獲得了一定的結(jié)構(gòu)強度→土的w＞wL，不一定會發(fā)生流動。

w＞wL意味：若土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，將轉(zhuǎn)變?yōu)轲酀{?！?.3黏性土的物理特征2.3.2黏性土的IP和液23舉例說明：土類液限wL塑限wP含水量w土樣132%12%20%土樣242%24%20%§2.3

黏性土的物理特征

2.3.2

黏性土的IP和液性指數(shù)IL續(xù)上－2、液性指數(shù)IL問題：土樣1、2的物理狀態(tài)？結(jié)果：土樣1，IL=0.4可塑態(tài)土樣2，IL=-0.22半固態(tài)必須建立含水量與界限含水量的關(guān)系舉例說明：土類液限wL塑限wP含水量w土樣132%12%2024－吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映黏土顆粒含量、黏性大小塑性指數(shù)常作為細粒土工程分類的依據(jù)缺點不能充分反映黏土顆粒含量不同的黏土礦物結(jié)合水的能力不同活性指數(shù)p0.002:粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比A<0.75A=075–1.25A>1.25非活性黏土正常黏土活性黏土§2.3

黏性土的物理特征

2.3.3黏性土的靈敏度和觸變性1、黏性土的活動度－吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映黏土顆粒含量、黏性大小塑性指數(shù)25相同含水量、密度黏性土的靈敏度－St

=原狀土結(jié)構(gòu)性相同含水量密度、組成粉碎重塑重塑土強度降低St11-22-44-88-16>16黏性土不靈敏低靈敏中等靈敏靈敏很靈敏流動原狀土的無側(cè)限抗壓強度重塑土的無側(cè)限抗壓強度§2.3

黏性土的物理特征

2.3.3黏性土的靈敏度和觸變性2、黏性土的靈敏度反映黏性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)之一土的靈敏度越高，其結(jié)構(gòu)性越強，受擾動后土的強度降低就越多。施工中要盡量減少對土結(jié)構(gòu)的擾動。相同含水量、密度黏性土的靈敏度－St=原狀土結(jié)構(gòu)性相同含水26含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性。土的觸變性是土結(jié)構(gòu)中聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土結(jié)構(gòu)隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標(biāo)。§2.3

黏性土的物理特征

2.3.3黏性土的靈敏度和觸變性3、黏性土的觸變性黏性土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，其強度就會降低，但隨著時間發(fā)展土體的強度會逐漸恢復(fù)，這種膠體化學(xué)性質(zhì)稱為土的觸變性觸變性結(jié)構(gòu)未破壞結(jié)構(gòu)破壞結(jié)構(gòu)強度恢復(fù)含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，27§2.3

黏性土的物理特征

2.3.3黏性土的靈敏度和觸變性土顆?；蛄F的空間排列和相互聯(lián)結(jié)土粒間的作用力黏性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)細粒土的結(jié)構(gòu)總結(jié)【例2-1】某黏性土的天然含水量w=19.3%，液限wL=28.3%，塑限wP=16.7%。求塑性指數(shù)IP和液性指數(shù)IL，確定該土狀態(tài)。該土的狀態(tài)為硬塑狀態(tài)。解：§2.3黏性土的物理特征2.3.3黏性土的靈敏度和觸28§2.4

無黏性土的密實度

2.4.1砂土的相對密度Dr無黏性土的物理狀態(tài)呈密實狀態(tài)時，為良好的天然地基；呈疏松狀態(tài)時，飽和粉、細砂→振動荷載下，發(fā)生液化無黏性土的密實程度1、孔隙比ee可以用來表示砂土的密實度→e越小，砂土越密實；e愈大，砂土愈松散0.60.750.85松散中密密實稍密e優(yōu)點：簡單方便缺點：無法反映土的級配因素單位體積中固體顆粒含量的多少或孔隙含量的多少§2.4無黏性土的密實度2.4.1砂土的相對密度D29§2.4

無黏性土的密實度

2.4.1砂土的相對密度Dr續(xù)上－1、孔隙比ee=0.35e=0.20干重度d、孔隙比e、孔隙率n→密實度時，不能反映級配的影響。例如第一種情況：理想的勻粒土，Cu=1.0e=0.35ρd=ds·ρw/(1+e)=2.65/1.35=1.96g/cm3第二種情況：大小圓球顆粒，Cu＞1.0e＜0.35e=0.35對第一種砂（Cu=1.0）處于密實狀態(tài)對第二種砂（Cu=1.0）不是最密實狀態(tài)實踐中，往往碰到Cu很大的砂礫混合料，e≤0.30ρd=2.05g/cm3，但仍只處于中等密實程度，還需要加密。（對均勻砂已經(jīng)是足夠密實）e應(yīng)與emax與emin比較建立相對密度的概念§2.4無黏性土的密實度2.4.1砂土的相對密度D30§2.4

無黏性土的密實度

2.4.1

砂土的相對密度Dr2、相對密度DrDr－現(xiàn)場砂土的孔隙比e、與該種砂土能達到最密實時的孔隙比emin、最松時的孔隙比emax相比較，即當(dāng)Dr=0時：e=emax或ρd=ρdmin

表示砂土處于最疏松狀態(tài)當(dāng)Dr=1.0時：e=emin或ρd=ρdmax表示砂土處于最密實狀態(tài)工程上判別砂土的松密標(biāo)準(zhǔn)

Dr≤1/3疏松狀態(tài)

1/3＜Dr≤2/3中密狀態(tài)

2/3＜Dr≤1密實狀態(tài)或優(yōu)點：Dr計入土的級配因素，理論上比較完善缺點：砂土的天然孔隙比e難以獲取，且其emax、emin的測定受人為的影響較大最小孔隙比emin用振擊法測定最大孔隙比emax用松散器法（漏斗法）測定§2.4無黏性土的密實度2.4.1砂土的相對密度D31§2.4

無黏性土的密實度

2.4.2無黏性土密實度劃分的其他方法1、砂土密實度按天然孔隙比e劃分穿心錘重63.5kg，落距76cm標(biāo)準(zhǔn)貫入器：對開管－外徑51mm，內(nèi)徑35mm

管靴－長度50~76mm，刃角18~200，刀口單刃厚度2.5mm標(biāo)貫試驗方法：當(dāng)貫入器打入土中15cm后，方開始記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計打入30cm的錘擊數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)N2、砂土密實度按標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N劃分穿心錘錘墊觸探桿貫入器頭出水孔貫入器身貫入器靴《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007－2002）按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)N劃分砂土的密實度密實度密實中密稍密松散標(biāo)貫擊數(shù)NN＞3030≥N＞1515≥N＞10N≤10§2.4無黏性土的密實度2.4.2無黏性土密實度劃32標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗-SPTstandardpenetrationtest§2.4

無黏性土的密實度

2.4.2無黏性土密實度劃分的其他方法續(xù)上－2、砂土密實度按標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N劃分76cm30cm記錄貫入30cm所需的錘擊數(shù)N挖土至待測土層頂先貫入15cm不計錘擊數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗-SPT§2.4無黏性土的密實度2.4.233§2.4

無黏性土的密實度

2.4.2無黏性土密實度劃分的其他方法3、碎石土密實度按重型動力觸探擊數(shù)N63.5劃分錘重63.5kg，落距76cm圓錐形探桿：探頭截面積43cm2，探桿外徑42.5mm試驗方法：重型動力觸探每貫入10cm記錄相應(yīng)錘擊數(shù)

N63.5，然后根據(jù)桿長進行修正（修正系數(shù)為a），得到重型動力觸探校正后擊數(shù)aN63.5《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）按重型動力觸探校正后擊數(shù)aN63.5劃分碎石土密實度密實度密實中密稍密松散重型動力觸探校正后擊數(shù)＞2020≥＞1010≥＞5≤5重型動力觸探DPTDynamicpenetrationtest圓錐形探桿§2.4無黏性土的密實度2.4.2無黏性土密實度劃分34§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)1、土的分類原則土的分類－根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成一定的類別。土的工程分類是勘察、設(shè)計的首要內(nèi)容目的－建立通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，對不同土類作比較，即便于對土的工程性能作出合理的評價，又能使工程技術(shù)人員對土有共同的概念，便于經(jīng)驗交流。土的分類基本原則分類要簡明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要測定方法簡單，使用方便土的分類體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類工程用土的不同特性要有一定的科學(xué)邏輯性，要成體系，且綱目分明，簡單易記?！?.7土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)1、土35§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145-90）分類體系與特點：考慮了土中有機質(zhì)含量、顆粒組成特征和土的可塑性指標(biāo)?？偟姆诸愺w系如圖2-7先判斷該土屬于有機土還是無機土。若屬于無機土，則可先土內(nèi)各粒組的相對含量，將土分為：√巨粒土和含巨粒土√粗粒土√細粒土工程用土黃土膨脹土紅黏土凍土鹽漬土漂石卵石混合巨粒土巨?；旌贤恋[類土砂類土粉土黏土特殊土一般土有機土無機土巨粒土含巨?；旌贤链至Ｍ良毩Ｍ翀D2-7土的總分類體系§2.7土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《36§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)續(xù)上－2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145-90）土的分類體系表明：與一些主要西方國家的分類體系類似，采用了Casagrande1952提出的分類原則粗粒土按顆粒大小、級配進行分類（國內(nèi)外基本均采用該法）細粒土按塑性圖分類（與歐美各國相同。也有按塑性指數(shù)IP和顆粒大小級配分類的，如前蘇聯(lián)）按土粒粒徑范圍分為：巨粒組(d>60mm)、粗粒組(0.075~60mm)、細粒組(d≤0.075mm)。見§1.2表1－1（1）巨粒土和含巨粒的土－巨粒組（d>60mm）質(zhì)量不少于總質(zhì)量的15%的土巨粒土－試樣中巨粒組(d>60mm)含量在75%~100%的土，分為漂石（B）、卵石（Cb）混合巨粒土－試樣中巨粒組含量在<75%，>50%的土，分為混合土漂石（BSI）、混合土卵石（CbSI）巨?；旌贤粒嚇又芯蘖＝M含量在15%~50%的土，分為漂石混合土（SIB）、卵石混合土（SICb）參見表2－16P51§2.7土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)續(xù)上－37§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)續(xù)上－2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145-90）（2）粗粒土定義－巨粒組含量少于15%時，剔除巨粒組顆粒后，若余土中粗粒組(0.075mm<d≤60mm)的質(zhì)量＞50%的土定名為粗粒土。粗粒土分為礫類土和砂類土兩類礫類土－試樣中礫粒組（60~2mm）含量＞50%的土稱為礫類土

礫－級配良好礫GW、級配不良好礫GP細粒含量<5%

含細粒土礫－GF細粒含量5%≤

≤

15%

細粒土質(zhì)礫－黏土質(zhì)礫GC、粉土質(zhì)礫GM細粒含量15%<≤50%砂類土－試樣中礫粒組（60~2mm）含量≤50%的土稱為砂類土砂－級配良好砂SW、級配不良好砂SP細粒含量<5%

含細粒土砂－SF細粒含量5%≤

≤

15%

細粒土質(zhì)砂－黏土質(zhì)砂SC、粉土質(zhì)砂SM細粒含量15%<≤50%參見表2－17P51§2.7土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)續(xù)上－38§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)續(xù)上－2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145-90）（3）細粒類土定義－巨粒組含量少于15%時，剔除巨粒組顆粒后，若余土中細粒組（d≤0.075mm）的含量≥50%，屬于細粒類土，分為：細粒土、含粗粒的細粒土、有機質(zhì)土細粒土－試樣中粗粒組（0.075mm<d≤60mm）含量＜25％的土，稱為細粒土按細粒土的塑性指標(biāo)（IP、wL）在塑性圖中的位置，定細粒土名稱CH、CL、MH、ML含粗粒的細粒土－試樣中粗粒組（0.075mm<d≤60mm）含量為25％～50％的土

先按其所含的細粒土的塑性指標(biāo)在塑性圖中的位置，定細粒土名稱CH、CL、MH、ML

再根據(jù)其所含的粗粒組中，礫粒組質(zhì)量＞砂粒→含礫細粒土CHG、CLG、MHG、MLG

礫粒組質(zhì)量≤砂?！凹毩Ｍ罜HS、CLS、MHS、MLS有機質(zhì)土－試樣中含部分有機質(zhì)的土。（有機質(zhì)土含量5%～10%）

先按細粒土的塑性指標(biāo)在塑性圖中的位置，定細粒土名稱CH、CL、MH、ML

再在其后加后綴O，如CHO、CLO、MHO、MLO§2.7土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)續(xù)上－39§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》續(xù)上－（3）細粒類土細粒土按塑性圖分類（即根據(jù)IP、wL在塑性圖中的位置進行分類）圖2-8塑性圖A線以上：黏土CA線以下：粉土MB線以右：高液限HB線以左：低液限LIP=6~10是ML→CL過渡區(qū)§2.7土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《40【例題】A，B，C三種土，其粒徑分布曲線如圖所示。已知B土的液限為38%

塑限為19%，C土的液限為47%，塑限為24%。試對這三種土進行分類§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》【例題】A，B，C三種土，其粒徑分布曲線如圖所示。已知B土的41第一章土的物理性質(zhì)指標(biāo)與工程分類【解】（1）對A土進行分類：①曲線A：巨粒組（d＞60mm）含量為零，而粗粒組（0.075＜d≤60mm）含量為98%（大于50%，所以A土屬于粗粒土表2-17②曲線A：礫粒組（2＜d≤60mm）的含量為63%（大于50%），所以A土屬于礫類土③曲線A：細粒組（d≤0.075mm）含量為2%（＜5%），該土屬礫；④從圖中曲線查得d10，d30和d60分別為0.32mm、1.65mm和3.55mm，因此，土的不均勻系數(shù)

Cu=d60／d10=3.55／0.32＝11.0

土的曲率系數(shù)

Cc=(d30)2／d10d60＝1.652／0.32×3.55=2.40⑤由于Cu＞5，Cc＝1～3，所以A土屬于級配良好礫（GW）?！?.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（2）對B土進行分類：①B曲線：粗粒組（0.075＜d≤60mm）的含量為72%（大于50%），所以B土屬于粗粒土②B曲線：礫粒組（2＜d≤60mm）的含量為8%（小于50%），所以B土屬于砂類土但細粒組（d≤0.075mm）的含量為28%（在15%~50%之間），因而B土屬于細粒土質(zhì)砂③由于B土的液限為38%，塑性指數(shù)IP＝38－19＝19，在塑性圖上落在CL區(qū)，故B土定名為

黏土質(zhì)砂（SC）。第一章土的物理性質(zhì)指標(biāo)與工程分類【解】（1）對A土進行分42§2.7

土的分類

2.7.1

土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（3）對C土進行分類：①C曲線：粗粒組（0.075＜d≤60mm）的含量為46%，介于25%～50%之間，所以C土屬于含粗粒的細粒土

C曲線：礫粒組（2＜d≤60mm）的含量為零，該土屬于含砂細粒土；②由于C土的液限為47%，塑性指數(shù)IP=47－24＝23，在17mm塑性圖上落在CL區(qū)，故C土定名為：含砂低液限黏土（CLS）§2.7土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2、《43§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對象為原狀土

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）分類體系的主要特點：注重土的天然特性和強度首先按沉積年代和地質(zhì)成因進行土的劃分，同時將特殊土與普通土區(qū)別1、按地質(zhì)年代和地質(zhì)成因分（1）按沉積年代：老沉積土－第四紀(jì)晚更新世Q3及其以前沉積土，超固結(jié)，具有較高結(jié)構(gòu)強度

新沉積土－第四紀(jì)全新世近期沉積的土，欠固結(jié)，結(jié)構(gòu)強度較低

（2）按地質(zhì)成因：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土風(fēng)積土、冰積土2、按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分對粗顆粒土，考慮了結(jié)構(gòu)和粒徑級配對細顆粒土，考慮了土的塑性和成因給出巖石的分類標(biāo)準(zhǔn)將天然土分為6大類：巖石、碎石土、砂類土、粉土、黏性土和人工填土§2.7土的分類2.7.2建筑地基土的分類側(cè)重把土44§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類2、按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002分類法

土巖石碎石土砂土粉土黏性土人工填土（1）巖石定義－顆粒間牢固黏結(jié)，呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖石。堅硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強度frk分類堅硬程度類別飽和單軸抗壓強度frk(MPa)堅硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖30＜frk≤60frk＞6015＜frk≤305＜frk≤15frk≤5§2.7土的分類2.7.2建筑地基土的分類2、按顆45§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類2、按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分（2）碎石土定義－粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土稱為碎石土。根據(jù)級配和顆粒形狀分為：漂石（塊石）、卵石（碎石）、圓礫（角礫）土的名稱漂石塊石卵石碎石圓礫角礫顆粒形狀圓形及亞圓形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主顆粒級配粒徑大于200mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于20mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50％注：定名時應(yīng)根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定碎石土的分類《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002分類法

§2.7土的分類2.7.2建筑地基土的分類2、按顆46§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類2、按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分（3）砂土定義－粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%的土，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%的土稱為砂土。根據(jù)顆粒級配分為：礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂土的名稱礫砂粗砂中砂細砂粉砂顆粒級配粒徑大于2mm的顆粒含量占全重25％～50％注：定名時應(yīng)根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重85％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50％砂土的分類《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002分類法

§2.7土的分類2.7.2建筑地基土的分類2、按顆47§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類2、按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分（4）粉土定義－粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%，塑性指數(shù)IP≤10的土稱為粉土分為：黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002分類法

粉土名稱顆粒級配砂質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm的顆粒含量不超過全重10%黏質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm的顆粒含量超過全重10%（5）黏性土定義－粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%，塑性指數(shù)IP＞10的土黏性土根據(jù)塑性指數(shù)細分為：粉質(zhì)黏土、黏土粉質(zhì)黏土：10＜IP≤17黏土：IP＞17教材中P55表2-24有誤（6）人工填土定義－由于人類活動而形成的堆積物稱為人工填土。物質(zhì)成分較雜亂，均勻性較差根據(jù)其物質(zhì)組成和成因，可分為：素填土、壓實填土、雜填土和沖填土§2.7土的分類2.7.2建筑地基土的分類2、按顆48土的物理性質(zhì)及分類四校合編課件49§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類（7）特殊土定義－在特定地理環(huán)境或認為條件下形成的特殊性質(zhì)的土。具有區(qū)域性包括：軟土、濕陷性土、紅黏土、膨脹巖土、多年凍土、混合土、鹽漬巖土、污染土軟土－由細粒土組成的孔隙比大（e>1）、天然含水量高（w>wL）、壓縮性高（a1-2>0.5MPa-1）和強度低的土。包括：

淤泥－進一步地，將再靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)形成，其天然含水率＞液限、天然孔隙比≥1.5的黏性土稱為淤泥

淤泥質(zhì)土－天然孔隙比＜1.5，但≥1.0的黏性土稱為淤泥質(zhì)土濕陷性土－土體在一定壓力下受水浸濕時產(chǎn)生濕陷變形量達到一定數(shù)值的土

濕陷性變形量按野外浸水載荷試驗在200kPa壓力下的附加變形量確定，當(dāng)附加變形量/載荷板寬度＞0.015時為濕陷性土紅黏土－碳酸鹽巖系出露的巖石，經(jīng)紅土化作用形成并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃色等的高塑性黏土，以貴州、云南、廣西等地最為典型，分布較廣。膨脹土－土中黏粒成分主要由親水性礦物（以蒙脫石、伊里石為主）所組成的黏性土，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮特性，其自由膨脹率≥40%。將研磨成粉末的干燥土樣（結(jié)構(gòu)內(nèi)部無約束力），浸泡于水中，經(jīng)充分吸水膨脹后所增加的體積與原體積之比，稱為自由膨脹率：δef（%）=（Vw-Vo）/Vo《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》§2.7土的分類2.7.2建筑地基土的分類（7）特50【例題】下圖為某三種土A、B、C的顆粒級配曲線,試按《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》分類法確定三種土的名稱§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類【例題】下圖為某三種土A、B、C的顆粒級配曲線,試按《建筑地51【解答】A土:從A土級配曲線查得,粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量的67%、粒徑小于0.075mm占總土質(zhì)量的21%,滿足粒徑大于2mm的不超過50%,粒徑大于0.075mm的超過50%的要求,該土屬于砂土；又由于粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的33%,滿足粒徑大于2mm占總土質(zhì)量25%～50%的要求,故此土應(yīng)命名為礫土

B土:粒徑大于2mm的沒有,粒徑大于0.075mm占總土質(zhì)量的52%,屬于砂土。按砂土分類表分類,此土應(yīng)命名為粉砂

C土:粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的67%,粒徑大于20mm的占總土質(zhì)量的13%,按碎石土分類表可得,該土應(yīng)命名為圓礫或角礫

§2.7

土的分類

2.7.2建筑地基土的分類【解答】A土:從A土級配曲線查得,粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量52§2.7

土的分類

2.7.3公路橋涵地基土的分類分類體系及其特點（1）基土（地基土）分類體系側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對象為原狀土地基土分類方法，例如《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTJ024-85）（2）工程材料（土料）系統(tǒng)分類體系側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基工程，研究對象為擾動土工程用土的分類方法，例如《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145-90）、《公路土工試驗規(guī)程》（JTJ051-93）2.7.4公路基土的分類不作要求有興趣的同學(xué)可以自學(xué)§2.7土的分類2.7.3公路橋涵地基土的分類分類53第2章作業(yè)2－22－42－52－2CharlesAugustindeCoulomb（1736~1806）1736年6月14日生于法國Angoul，1806年8月23日卒于法國巴黎。Coulomb對土木工程（結(jié)構(gòu)、水力學(xué)、巖土工程）以及自然科學(xué)和物理學(xué)（包括力學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)）等都有重要的貢獻，如物理學(xué)中著名的庫侖定律就是他提出的。1774年當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。在巴黎期間，Coulomb為許多建筑的設(shè)計和施工提供了幫助，而工程中遇到的問題促使了他對土的研究。1773年，Coulomb向法蘭西科學(xué)院提交了論文“最大最小原理在某些與建筑有關(guān)的靜力學(xué)問題中的應(yīng)用”，文中研究了土的抗剪強度，并提出了土的抗剪強度準(zhǔn)則（即庫侖定律），還對擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力的確定進行了系統(tǒng)研究，首次提出了主動土壓力和被動土壓力的概念及其計算方法（即庫侖土壓理論）。該文在3年后的1776年由科學(xué)院刊出，被認為是古典土力學(xué)的基礎(chǔ)，他因此也稱為“土力學(xué)之始祖”。CharlesA武漢大學(xué)《土力學(xué)》多媒體教學(xué)武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院：傅旭東教授第2章土的物理性質(zhì)及分類武漢大學(xué)《土力學(xué)》多媒體教學(xué)武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院：傅旭東第2章土的物理性質(zhì)及分類§2.2土的三相比例指標(biāo)§2.3黏性土的物理特征§2.4無黏性土的密實度§2.1概述§2.7土的分類第2章土的物理57§2.1概述

自然界中的土，從直觀可以分為兩大類：一類是粗粒土或無黏性土：由肉眼可見的松散顆粒所組成，粒間通過顆粒接觸點接觸，粒間力除了重力、有時有些毛細壓力外，其他聯(lián)結(jié)力十分微弱。另一類是細粒土或黏性土：由肉眼難以辨別的微細顆粒組成，黏土顆粒除受重力作用外，還有分子應(yīng)力、靜電力作用、具有黏性。顆粒間不是通過點接觸，而是由結(jié)合水膜聯(lián)結(jié)，這類土具有可塑性。天然土是大小土粒的混合體，土粒大小是影響土體性質(zhì)的最主要因素，土粒大小的相對含量是土的分類依據(jù)。一般而言：土中巨粒組（d>60mm）、粗粒組（0.075<d≤60mm）的含量超過全重50%，屬于無黏性土，包括：碎石類土、砂類土。反之，不超過50%，屬于粉性土、黏性土。粉性土兼有砂類土和黏性土的性狀黏性土與水產(chǎn)生復(fù)雜的作用：可塑性、結(jié)構(gòu)性、觸變性脹縮性、凍脹性土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度黏性土的軟硬程度土的物理性質(zhì)指標(biāo)(松密程度、干濕程度、輕重程度)力學(xué)特性影響表示§2.1概述自然界中的土，從直觀可以分為兩大類：天然土58為了對土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對土的三相組成情況進行定量研究。表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(biāo)，包括土粒比重ds、含水量w、密度ρ、孔隙比e、孔隙率n和飽和度Sr等。土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系松密程度干濕程度輕重程度特點:指標(biāo)概念簡單，數(shù)量很多要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法2.2.1土的三相比例關(guān)系圖§2.2土的三相比例指標(biāo)

為了對土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對土的三相組成情況進行定59三相草圖

水

氣土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積2.2.1土的三相比例關(guān)系圖§2.2土的三相比例指標(biāo)

土中符號意義如下:m－土的總質(zhì)量（g）

ms

、mw、ma－土粒質(zhì)量、土中水質(zhì)量、土中氣質(zhì)量（g）V－土的總體積（cm3）

Vs

、Vw

、Va－土粒、土中水、土中氣體的體積（cm3）

Vv－土中孔隙體積（cm3）三相草圖水氣土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm601.三個基本的三相比例指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積三個基本指標(biāo)：土的密度、土粒的比重、土的含水量（1）土的密度土的重度γ=ρg工程上更常用用于計算土的自重應(yīng)力單位:

t/m3

或g/cm3單位:

kN/m3

一般范圍:

1.60～2.20g/cm3定義:單位體積土的質(zhì)量有時也稱土的天然密度、濕密度表達式:三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念2.2.2指標(biāo)的定義§2.2土的三相比例指標(biāo)

1.三個基本的三相比例指標(biāo)WaterAirSolidVaVw611.三個基本的三相比例指標(biāo)土的密度測定方法環(huán)刀法－適用于一般黏性土臘封法－適用于土樣易碎裂，形狀不規(guī)則的堅硬土塊，難以切削，取約30cm3的試樣灌砂（水）法－適用于砂、礫石等粗顆粒土，不能采用環(huán)刀法時采用該方法。2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

環(huán)刀法中子－水份密度儀1.三個基本的三相比例指標(biāo)土的密度測定方法2.2.2指標(biāo)62WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積（2）土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無量綱土粒相對密度變化范圍不大：

黏性土2.70－2.75

砂土2.65

土中有機質(zhì)含量增加，土粒相對密度減小，可能<2.44?C時純蒸餾水的密度=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土粒的密度與4?C時純蒸餾水的密度的比值表達式:1.三個基本的三相比例指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms631.三個基本的三相比例指標(biāo)土的比重測定方法比重瓶煮沸法－15g左右的烘干土，放入比重瓶中煮沸除氣。煮沸時間：沸騰時算起，砂、砂質(zhì)粉土>30min，黏土、粉質(zhì)黏土>1h。土中含有機質(zhì)、水溶鹽及親水性膠體較多時，用苯、煤油等中性液體代替蒸餾水。2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

比重瓶1.三個基本的三相比例指標(biāo)土的比重測定方法2.2.2指標(biāo)64WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積（3）土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示變化范圍：砂土<40%，黏性土=10-80%，黏土=3-100%

，泥炭土600%。表達式:1.三個基本的三相比例指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

測定方法室內(nèi)烘干法

1050～1100，黏性土>8h，砂性土>6h。有機質(zhì)>10%，650～700。室外酒精燃燒法（黏性土5～10g、砂性土20～30g）卵石的鐵鍋炒干法。WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms65（1）天然密度或濕密度（2）干密度（3）飽和密度天然重度干重度浮重度飽和重度

水氣土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kN/m3

定義:

土中不存在水時的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達式:2.不同狀態(tài)下土的密度與重度2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

定義:

土以三相狀態(tài)存在時的密度定義:

土中孔隙完全充滿水時的密度（4）浮密度定義:

地下水位以下，單位體積中土粒的質(zhì)量扣除同體積水的質(zhì)量后，即為浮密度有效重度單位:kN/m3

單位:kN/m3

單位:kN/m3

干密度的意義：土烘干，體積要減小，因而，土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度也是評定土密實程度的指標(biāo)，干密度或干重度愈大表明土愈密實，反之愈疏松（1）天然密度或濕密度（2）干密度（3）飽和密度天然重度干重66各種密度、重度之間的大小關(guān)系天然密度干密度飽和密度天然重度干重度浮重度飽和重度2.續(xù)上2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

浮密度各種密度、重度之間的大小關(guān)系天然密度干密度飽和密度天然重67表示土中孔隙含量的指標(biāo)（1）孔隙比（2）孔隙率(孔隙度)關(guān)系:在某種程度上反映土的松密砂類土：28-35%黏性土：30-50%有的可達60-70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無量綱表達式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系3.表示土的孔隙體積相對含量的指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

表示土中孔隙含量的指標(biāo)（1）孔隙比（2）孔隙率關(guān)系:在某種程68表示土中含水程度的指標(biāo)（3）飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達式:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:干土Sr=1:飽和土續(xù)上－3.表示土的孔隙體積相對含量的指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

變化范圍：Sr=0~100%。規(guī)范中將砂土的濕度按飽和度分為三種狀態(tài)：

Sr≤50%

稍濕

50%＜Sr≤80%很濕

Sr＞80%飽和Sr對細砂或粉砂的強度有影響，飽和細砂在振動或滲流作用下，容易喪失其穩(wěn)定性。Sr對黏性土，決定其可能壓密程度，評價壓實質(zhì)量指標(biāo)之一。表示土中含水程度的指標(biāo)（3）飽和度WaterAirSolid69續(xù)上－32.2.2指標(biāo)的定義§2.2

土的三相比例指標(biāo)

1999年9·21臺灣地震1995年5月阪神地震1964年新瀉地震砂土地基的液化續(xù)上－32.2.2指標(biāo)的定義§2.2土的三相比例指標(biāo)70氣水土粒dsρw

Vs＝11+e質(zhì)量m體積V可以根據(jù)三個基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo)Vv=eωdsρw

ds（1＋ω）ρw

推導(dǎo)：換算關(guān)系式：2.2.3指標(biāo)的換算§2.2

土的三相比例指標(biāo)

土的密度、含水量、土粒比重是通過試驗測定，其他指標(biāo)可由這三個指標(biāo)換算得到，常用三相簡圖進行三相簡圖氣水土粒dsρwVs＝11+e質(zhì)量m體積V可以根據(jù)三個基本71教科書P34表2-2要點從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不死記硬背必要時利用三相簡圖推導(dǎo)2.2.3指標(biāo)的換算§2.2

土的三相比例指標(biāo)

【解答】【例】某土樣經(jīng)試驗測得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對密度ds為2.66。求：該土樣的ω、ρ、

、d

、e、sat和教科書P34表2-2要點從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系272§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量1、黏性土的稠度狀態(tài)稠度－指黏性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，是黏性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。土中含水量很低，性質(zhì)接近固態(tài)、半固態(tài)，隨含水量增加，表現(xiàn)為可塑態(tài)、流塑態(tài)可塑性－土在外力作用下可改變形狀但不顯著改變其體積也不開裂，外力卸除厚仍能保持已有的形狀。顆粒水VsVs+Va固態(tài)wLwPws縮限塑限液限半固態(tài)可塑態(tài)液態(tài)wVO黏性土的物理狀態(tài)與含水量關(guān)系§2.3黏性土的物理特征2.3.1黏性土的界線含水73塑限wp液限wL稠度界限黏性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài)

流態(tài)

強結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w土顆粒強結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強結(jié)合水土顆粒自由水弱結(jié)合水強結(jié)合水吸附弱結(jié)合水的能力塑性指數(shù)§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量黏性土的稠度狀態(tài)與土中水的形態(tài)塑限wp液限wL稠度界限黏性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半74§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量2、界限含水率及其測定（1）界限含水率黏性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來區(qū)分，這種界限含水率稱為稠度界限或阿太堡界限（AtterbergA1911）。液限（WL）－從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限（Wp）－從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限（Ws）－從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即黏性土隨著含水率的減小而體積開始不變時的含水率。（2）液限、塑限的測定方法黏性土的塑限采用：搓條法（3mm的土條恰好開始斷裂）黏性土的液限采用：錐式儀（瓦氏，中國）或蝶式液限儀（卡式，日、美）聯(lián)合測定方法：求液限及塑限§2.3黏性土的物理特征2.3.1黏性土的界線含水75§2.3

黏性土的物理特征

2.3.1黏性土的界線含水量續(xù)上－（2）液限、塑限的聯(lián)合測定方法三個土樣，分別按WL附近、WP附近、兩者之間制備，調(diào)成土膏，經(jīng)過5s后測定76g圓錐體的下沉深度，立即測定其含水量。以w為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度為縱坐標(biāo)，雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪出三點連線。若三點在同一直線上，如A線：三點不在一直線上，如B線：2mm處△w<2%，取平均點與最高點連線B17mm→WL2mm→WPABWP§2.3黏性土的物理特征2.3.1黏性土的界線含水76§2.3

黏性土的物理特征

2.3.2黏性土的塑性指數(shù)IP和液性指數(shù)IL1、塑性指數(shù)IP塑性指數(shù)IP－液限和塑限的差值(省去%)，土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍塑性指數(shù)IP綜合反映礦物成分、顆粒大小的影響：（1）土粒越細→顆粒比表面積越大，親水能力越強→黏性越強，顆粒吸附的結(jié)合水膜越厚→塑性指數(shù)IP越大（2）黏粒含量增加→塑限WP、液限WL增加，但WL更為敏感→IP與黏粒含量大致成直線關(guān)系，IP增加（3）不同黏土礦物成分的親水性不同，一般蒙脫石＞伊里石＞高嶺石，在相同黏粒含量下，含蒙脫石的黏性土的IP大塑性指數(shù)IP綜合反映了對黏性土的特性有重要影響的各種因素的作用，可用于土的分類及其性質(zhì)的評價。思考：砂土顆粒磨成極細，就會具有黏性嗎？§2.3黏性土的物理特征2.3.2黏性土的塑性指數(shù)77§2.3

黏性土的物理特征

2.3.2

黏性土的IP和液性指數(shù)IL2、液性指數(shù)ILIL－是黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比液性指數(shù)表征了土的天然含水量與界限含水量之間的相對關(guān)系，表達了黏性土所處的軟硬程度（稠度，潮濕程度）當(dāng)w≤wp時：

IL≤0土處于堅硬狀態(tài)；wp＜w≤wL時：0＜IL≤1.0土處于塑性狀態(tài)；wL＜w時：

IL＞1.0土處于流動狀態(tài)。IL僅適用于重塑土（土的結(jié)構(gòu)已徹底破壞），而天然土一般在自重作用已有很長的歷史，它獲得了一定的結(jié)構(gòu)強度→土的w＞wL，不一定會發(fā)生流動。

w＞wL意味：若土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，將轉(zhuǎn)變?yōu)轲酀{?！?.3黏性土的物理特征2.3.2黏性土的IP和液78舉例說明：土類液限wL塑限wP含水量w土樣132%12%20%土樣242%24%20%§2.3

黏性土的物理特征

2.3.2

黏性土的IP和液性指數(shù)IL續(xù)上－2、液性指數(shù)IL問題：土樣1、2的物理狀態(tài)？結(jié)果：土樣1，IL=0.4可塑態(tài)土樣2，IL=-0.22半固態(tài)必須建立含水量與界限含水量的關(guān)系舉例說明：土類液限wL塑限wP含水量w土樣132%12%2079－吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映黏土顆粒含量、黏性大小塑性指數(shù)常作為細粒土工程分類的依據(jù)缺點不能充分反映黏土顆粒含量不同的黏土礦物結(jié)合水的能力不同活性指數(shù)p0.002:粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比A<0.75A=075–1.25A>1.25非活性黏土正常黏土活性黏土§2.3

黏性土的物理特征

2.3.3黏性土的靈敏度和觸變性1、黏性土的活動度－吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映黏土顆粒含量、黏性大小塑性指數(shù)80相同含水量、密度黏性土的靈敏度－St

=原狀土結(jié)構(gòu)性相同含水量密度、組成粉碎重塑重塑土強度降低St11-22-44-88-16>16黏性土不靈敏低靈敏中等靈敏靈敏很靈敏流動原狀土的無側(cè)限抗壓強度重塑土的無側(cè)限抗壓強度§2.