土力學(xué)第二章：土的物理性質(zhì)及工程分類全解共課件

第2章土的物理性質(zhì)及工程分類§2.1土的生成與特性§2.2土的三相組成§2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)§2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)§2.5地基土的工程分類第2章土的物理性質(zhì)及工程分類§2.1土的生成與特性1第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章重點(diǎn)土的三相組成與顆粒特征，土的物理性質(zhì)指標(biāo)，土的物理狀態(tài)指標(biāo)，地基土的工程分類。本章難點(diǎn)土的物理性質(zhì)指標(biāo)與物理狀態(tài)指標(biāo)。第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章重點(diǎn)22.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類巖石地球搬運(yùn)、沉積風(fēng)化土地球土是由巖石，經(jīng)物理化學(xué)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積，形成固體礦物、流體水和氣體的一種集合體。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類巖石地球3第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化

巖石經(jīng)風(fēng)、霜、雨的侵蝕，溫度、濕度的變化，發(fā)生不均勻膨脹與收縮，使巖石產(chǎn)生裂隙，崩解為碎塊。特點(diǎn)：礦物、巖石的物質(zhì)成分不發(fā)生變化，只是碎裂成為大小不等的碎塊。類型：①溫差風(fēng)化；②冰劈作用；③其它物理風(fēng)化作用：鹽類的結(jié)晶與潮解、層裂或卸載作用。2.1土的生成與特性2.1.1土的生成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化2.1土的生成42.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化

①溫差風(fēng)化：由于溫差變化，巖石在熱脹冷縮過(guò)程中逐漸破碎的過(guò)程，常發(fā)生在溫差較大的干旱氣候地區(qū)。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物52.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化②冰劈作用：充填于巖石裂隙中的水結(jié)冰體積膨脹而使巖石裂解的過(guò)程。水結(jié)成冰時(shí)其體積可增大9.2％。冰體將對(duì)裂縫壁產(chǎn)生2000kg／cm2的巨大壓力。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物62.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化③其它物理風(fēng)化作用：

鹽類的結(jié)晶與潮解：充填于巖石孔隙、裂隙中含鹽分的溶液，因水溶液濃度的變化，鹽類出現(xiàn)結(jié)晶與溶解使巖石破碎的過(guò)程(類似于冰劈作用)。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物72.1土的生成與特性2.1.1土的生成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化

由物理風(fēng)化生成的土為粗粒土，如塊碎石，礫石和砂土等，總稱為無(wú)粘性土礫石料卵石砂2.1土的生成與特性2.1.1土的生成第2章土的物理性82.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（2）化學(xué)風(fēng)化

巖石的碎屑與水、氧氣和二氧化碳等物質(zhì)相接觸時(shí)，逐漸發(fā)生化學(xué)變化，原來(lái)組成礦物發(fā)生變化，產(chǎn)生一種新的成分——次生礦物。粘土2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（2）化92.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（3）生物風(fēng)化

2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（3）生102.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1.土的結(jié)構(gòu)：土顆粒之間的相互排列及其聯(lián)結(jié)形式。

①單粒結(jié)構(gòu)：凡粗顆粒土（如卵石與砂土等），在沉積過(guò)程中，每一個(gè)顆粒在自重作用下單獨(dú)下沉并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。密實(shí)狀態(tài)疏松狀態(tài)2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的112.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1.土的結(jié)構(gòu)：土顆粒之間的相互排列及其聯(lián)結(jié)形式。

②蜂窩結(jié)構(gòu)：當(dāng)土顆粒較細(xì)（粒徑在0.02mm以下）時(shí)，在水中單個(gè)下沉，碰到已沉積的土粒被吸收不再下沉（彼此之間引力大于重力），依次一粒粒被吸收，形成很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。（適用于粉土）蜂窩結(jié)構(gòu)2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的122.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1.土的結(jié)構(gòu)：土顆粒之間的相互排列及其聯(lián)結(jié)形式。

③絮狀結(jié)構(gòu)（二級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)）：那些粒徑極細(xì)的粘土顆粒（粒徑小于0.005mm）在水中長(zhǎng)期懸浮，相互碰撞而吸引形成小鏈環(huán)狀的土集粒，它們互相接近吸引，不斷擴(kuò)大形成大鏈環(huán)狀，稱為絮狀結(jié)構(gòu)。（適用于粘土）絮狀結(jié)構(gòu)2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的132.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1單粒結(jié)構(gòu)工程性質(zhì)好于蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)2土的結(jié)構(gòu)受力后會(huì)產(chǎn)生變化，飽和粉砂細(xì)砂（振動(dòng)液化），粘性土受擾動(dòng)后強(qiáng)度變低2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的14氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，重要土體次要第2章土的物理性15物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級(jí)配礦物成分顆粒形狀第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒2.2土的三相組成物理狀態(tài)粒徑級(jí)配礦物成分顆粒形狀第2章土的物理性質(zhì)及工程162.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒原生礦物物理風(fēng)化作用產(chǎn)物（如：石英、長(zhǎng)石、云母），構(gòu)成粗粒土的主要礦物成分次生礦物化學(xué)風(fēng)化作用產(chǎn)物，主要是粘土礦物，倍半氧化物等，構(gòu)成細(xì)粒土的主要礦物成分高嶺石、伊里石、蒙脫石1.土粒的礦物成分粘土礦物:由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組合而成2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1172.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類硅片的結(jié)構(gòu)基本單元：硅-氧四面體2.2.1土的固體顆粒1.土粒的礦物成分2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類硅片的結(jié)構(gòu)182.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類鋁片的結(jié)構(gòu)基本單元：鋁-氫氧八面體2.2.1土的固體顆粒1.土粒的礦物成分2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類鋁片的結(jié)構(gòu)19高嶺石（氫鍵聯(lián)結(jié)）粘土礦物的晶格構(gòu)造蒙脫石伊利石粒徑親水性脹縮性壓縮性大小小小中中中中小大大大2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒1.土粒的礦物成分高嶺石（氫鍵聯(lián)結(jié)）粘土礦物的晶格構(gòu)造蒙脫石伊利石粒徑大202.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒2.土顆粒的大小與形狀0.0050.075260200粘粒粉粒砂粒圓礫（角礫）卵石（碎石）漂石（塊石）粒徑d/mm粒組名稱圖2.2土的粒徑分組2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1212.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒2.土顆粒的大小與形狀原生礦物

圓狀、渾圓狀、棱角狀次生礦物

針狀、片狀、扁平狀2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.122第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配粒徑：顆粒的大小通常以直徑表示。稱為粒徑（mm）或粒度。粒組：粒徑大小在一定范圍內(nèi)、具有相同或相似的成分和性質(zhì)的土粒集合。2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土23

土顆粒巨粒(>200mm)粗粒(0.075-200mm)細(xì)粒(<0.075mm)卵石或碎石顆粒(20-200mm)圓礫或角礫顆粒(2-20mm)砂(0.075-2mm)粉粒(0.005-0.075mm)粘粒(<0.005mm)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配2.2土的三相組成土顆粒巨粒(>200mm)卵石或碎石顆粒(20-200m24粘土細(xì)砂粗砂第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配粘土卵石碎石2.2土的三相組成粘土細(xì)砂粗砂第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體25第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配土的顆粒級(jí)配土由不同粒組的土顆粒混合在一起所形成，土的性質(zhì)主要取決于不同粒組的土粒的相對(duì)含量。工程中常用土中各粒組的相對(duì)含量，占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。土的顆粒級(jí)配分析方法(1)篩分法：適用于0.075mm≤d≤60mm(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土26第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)分析篩篩子孔徑分別為:20,10,5,2.0,1.0,0.5,0.25,0.075(1)篩分法：適用于0.075mm≤d≤60mm2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土27第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(1)篩分法：適用于0.075mm≤d≤60mm篩析機(jī)2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土28第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm原理—Stokes定律：球狀的細(xì)顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土29第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm原理—Stokes定律：球狀的細(xì)顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土30第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土31105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536水分法1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線（對(duì)數(shù)坐標(biāo)）2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成10200g10P水分法100908070605040302321009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒徑:d50:平均粒徑d60:控制粒徑d10:有效粒徑d30

;不均勻程度：

Cu=d60/d10

—不均勻系數(shù)當(dāng)Cu很小時(shí)曲線很陡，表示土均勻；當(dāng)

Cu

很大時(shí)曲線平緩，表示土的級(jí)配良好。Cu

≥5,級(jí)配不均勻。2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)331009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10d30斜率:某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量陡—相應(yīng)粒組質(zhì)量集中緩--相應(yīng)粒組含量少平臺(tái)--相應(yīng)粒組缺乏連續(xù)程度:Cc=d302

/(d60×d10)—曲率系數(shù)Cc=1~3,

級(jí)配連續(xù)性好2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)342.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成①Cu＞5②Cc＝1～3③級(jí)配連續(xù)2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)35第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成例1-1下表為一土工試驗(yàn)顆粒分析表，表中數(shù)值為留篩質(zhì)量，底盤內(nèi)試樣質(zhì)量為20g,現(xiàn)需計(jì)算試樣的不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc篩孔孔徑（mm）2.01.00.50.250.075留篩質(zhì)量（g）5015015010030土的顆粒組成：粒徑<2.0mm:粒徑<1.0mm:粒徑<0.5mm:第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成例1-136第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成粒徑<0.25mm:粒徑<0.075mm:<2.0<1.0<0.5<0.25<0.07590%60%30%10%4由表中數(shù)據(jù)可知：

d10=0.25mm，d30=0.5mm，d60=1.0mm第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成粒徑<0.37第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成382.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類粒徑級(jí)配累積曲線及指標(biāo)的用途：1）粒組含量用于土的分類定名；2）不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：

Cu≥5,不均勻土；Cu<5,均勻土3）曲率系數(shù)Cc用于判定土的連續(xù)程度：

Cc=1~3,

級(jí)配連續(xù)土；Cc>3或Cc<1,級(jí)配不連續(xù)土4）不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣：

如果Cu≥5且

Cc=1~3，級(jí)配良好的土；如果Cu<5或Cc>3或Cc<1,級(jí)配不良的土2.2土的三相組成2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)39孔隙水自由水

結(jié)合水

強(qiáng)結(jié)合水

弱結(jié)合水

重力水

毛細(xì)水2.2.2土中水第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成土中水：結(jié)晶水和孔隙水固態(tài)水液態(tài)水氣態(tài)水孔隙水自由水結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水重力水毛細(xì)水2.40-強(qiáng)結(jié)合水：排列致密，密度>1g/cm3

冰點(diǎn)處于零下幾十度完全不能移動(dòng)，具有固體的特性溫度100°C時(shí)不蒸發(fā)-弱結(jié)合水：受電場(chǎng)引力作用，為粘滯水膜外力作用下可以移動(dòng)不因重力而流動(dòng)，有粘滯性粘土顆粒-----------------++++引力d水分子陽(yáng)離子強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水土中水–

結(jié)合水結(jié)合水：受顆粒表面電場(chǎng)作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動(dòng)的水-強(qiáng)結(jié)合水：粘土-------41毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承受表面張力和重力的作用重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流動(dòng)；浮力作用土中水–

自由水自由水：不受顆粒電場(chǎng)引力作用的孔隙水hc毛細(xì)水重力水毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承42氣相-土中氣自由氣體：與大氣連通的氣體

對(duì)土的性質(zhì)影響不大封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體

其體積與壓力有關(guān)。會(huì)增加土的彈性；阻塞滲流通道，降低滲透性氣相-土中氣自由氣體：與大氣連通的氣體

對(duì)土的性質(zhì)影響不43第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類§2.1土的生成與特性

§2.2土的三相組成§2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)§2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)§2.5土的工程分類§2.6土的壓實(shí)性第二章：土的物理性質(zhì)與工程分類§2.1土的生成與特性44土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)表示影響力學(xué)特性土的三相比例指標(biāo)對(duì)研究土的性質(zhì)十分重要土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)表示影響力學(xué)特性45物理性質(zhì)指標(biāo)土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系密實(shí)程度干濕程度……特點(diǎn):

指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多

要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、

單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別

基本方法:定義三相草圖法物理性質(zhì)指標(biāo)土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系密實(shí)程度46空氣Air三相草圖水Water固體Solidma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)空氣Air三相草圖水Water固體Solidma47三相草圖九個(gè)物理量:

VVvVsVaVw

msmwmam物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1物理量關(guān)系:空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積三個(gè)獨(dú)立變量，干土或飽和土二個(gè)獨(dú)立變量其它指標(biāo)：三相草圖法計(jì)算實(shí)驗(yàn)室測(cè)定可假設(shè)任一參數(shù)為1三相草圖九個(gè)物理量:物理量關(guān)系:空氣水固體ma=48基本物理性質(zhì)試驗(yàn)為了確定三相草圖諸量中的三個(gè)量，通常進(jìn)行三個(gè)基本的物理性質(zhì)試驗(yàn)：土的密度試驗(yàn)土粒比重試驗(yàn)土的含水量試驗(yàn)基本物理性質(zhì)試驗(yàn)為了確定三相草圖諸量中的三個(gè)量，通常進(jìn)行三個(gè)492.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv1.土的密度ρ和土的重度γ

重力加速度，近似取10m/s2

4）測(cè)定方法：①環(huán)刀法適用于粘性土與粉土；

②灌水法適用于卵石，礫石與原狀砂。1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程502.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1.土的密度ρ和土的重度γ

2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程512.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv2.土粒比重Gs4）測(cè)定方法：①比重瓶法；

②經(jīng)驗(yàn)法。1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖砂土粉土粘性土2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程522.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv3.土的含水率w4）測(cè)定方法：①烘干法；1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖砂土粘性土2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.1土的三項(xiàng)基本物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程532.3.2反映土的松密程度的指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv1.土的孔隙比e4）測(cè)定方法：根據(jù)ρ、Gs與w；1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖砂土粘性土2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.2反映土的松密程度的指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程542.3.2反映土的松散程度的指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv1.土的孔隙度（孔隙率）n4）測(cè)定方法：根據(jù)ρ、Gs與w；1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.2反映土的松散程度的指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程552.3.3反映土中含水程度的指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv1.含水率w4）測(cè)定方法：根據(jù)ρ、Gs與w；1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖2.土的飽和度Sr5）工程應(yīng)用0.50.8Sr稍濕的很濕的飽和的2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.3反映土中含水程度的指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程562.3.4特定條件下土的密度（重度）第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv4）工程應(yīng)用：通常用作填方工程，包括土壩、路基和人工壓實(shí)地基，土體壓實(shí)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。土的干密度越大，表明土體壓得越密實(shí)，亦即工程質(zhì)量越好。1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖5）測(cè)定方法：

（1）環(huán)刀法；（2）放射性同位素法1.土的干密度ρd和土的干重度γd

2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.4特定條件下土的密度（重度）第2章土的物理性質(zhì)及572.3.4特定條件下土的密度（重度）第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖2.土的飽和密度ρsat（飽和重度γsat）

2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.4特定條件下土的密度（重度）第2章土的物理性質(zhì)及582.3.4特定條件下土的密度（重度）第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv1）物理意義2）表達(dá)式3）常見值土的三相圖3.土的有效重度（浮重度）γ′4）四個(gè)重度大小比較2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3.4特定條件下土的密度（重度）第2章土的物理性質(zhì)及59第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒質(zhì)量m體積VVw＝0.275Vv＝0.435Vs＝0.565V＝1≈0mw＝0.275ms＝1.525m＝1.80Va＝0.16(1)繪制三相計(jì)算草圖解：(2)令V=1cm3(3)已知ρ=m/V=1.80g/cm3,故m=1.80g例：已知土的密度ρ=1.80g/cm3,土粒比重Gs=2.70，土的含水率w=18.0%。求其余的5個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)。(4)已知2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒質(zhì)量m體積VVw＝0.60第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒質(zhì)量m體積VVw＝0.275Vv＝0.435Vs＝0.565V＝1≈0mw＝0.275ms＝1.525m＝1.80Va＝0.16(5)Vw=0.275cm3(6)已知：(7)孔隙體積:VV=V-Vs=1-0.565=0.435cm3(8)氣相體積:Va=Vv-Vw=0.435-0.275=0.165cm32.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒質(zhì)量m體積VVw＝0.61第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒質(zhì)量m體積VVw＝0.275Vv＝0.435Vs＝0.565V＝1≈0mw＝0.275ms＝1.525m＝1.80Va＝0.16(9)其余物理性質(zhì)指標(biāo)孔隙比：孔隙度：飽和度：干密度：飽和密度：有效重度：2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒質(zhì)量m體積VVw＝0.62第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒Gsρw

Vs＝11+e質(zhì)量m體積VVv=eωGsρw

Gs（1＋ω）ρw

ωGsρw

Gs（1＋ω）ρw/ρ

指標(biāo)間的換算2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類氣水土粒GsρwVs＝11+63例:某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)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(duì)密度Gs為2.66，求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度

、干重度d

、孔隙比e、飽和重度sat和有效重度

第2章土的物理性質(zhì)及工程分類解：2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)例:某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為187g，64第2章土的物理性質(zhì)及工程分類土的物理性質(zhì)指標(biāo)三項(xiàng)基本指標(biāo)換算指標(biāo)1.土的密度ρ和土的重度γ

2.土粒比重Gs3.土的含水率w1.土的飽和度Sr2.土的孔隙比e3.土的孔隙度（孔隙率）n4.土的干密度ρd和土的干重度γd

6.土的有效重度（浮重度）γ′5.土的飽和密度ρsat（飽和重度γsat）

2.3本節(jié)小結(jié)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類土的物理性質(zhì)指標(biāo)三項(xiàng)基本指標(biāo)換65第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.3本節(jié)習(xí)題1.在土的三相指標(biāo)中

、

、

是必須測(cè)定的基本指標(biāo)，它們的測(cè)定方法分別是

、

、

。2.同一土樣的飽和重度sat、干重度d、天然重度、有效重度′大小存在的關(guān)系是:()

（A）sat

>d

>

>′;（B）sat

>

>d

>′（C）sat

>

>′>d;（D）sat

>′>

>d3.土的含水量w是指:（）（A）土中水的質(zhì)量與土的質(zhì)量之比;（B）土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比;（C）土中水的體積與土粒體積之比;（D）土中水的體積與土的體積之比。第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.3本節(jié)習(xí)題1.在土的三相66土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)表示影響力學(xué)特性土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)表示影響力學(xué)特性67第2章土的物理性質(zhì)及工程分類無(wú)粘性土的土粒之間的聯(lián)結(jié)微弱，因此其工程性質(zhì)主要與密實(shí)度有關(guān)；粘性土顆粒很細(xì)，比表面積大，水對(duì)其性質(zhì)影響較大，因此其工程特性主要取決于稠度。2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類無(wú)粘性土的土粒之間的聯(lián)結(jié)微弱，68第2章土的物理性質(zhì)及工程分類無(wú)粘性土的土粒之間的聯(lián)結(jié)微弱，因此其工程性質(zhì)主要與密實(shí)度有關(guān)；粘性土顆粒很細(xì)，比表面積大，水對(duì)其性質(zhì)影響較大，因此其工程特性主要取決于稠度。2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類無(wú)粘性土的土粒之間的聯(lián)結(jié)微弱，69第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.1無(wú)粘性土的密實(shí)度1.用孔隙比e為標(biāo)準(zhǔn)孔隙比e可以用來(lái)表示砂土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)。孔隙比愈大，土愈松散2.以相對(duì)密實(shí)度Dr為標(biāo)準(zhǔn)砂土在天然狀態(tài)下孔隙比砂土在最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的孔隙比砂土在最松散狀態(tài)時(shí)的孔隙比松散中密密實(shí)1/32/3Dr圖2.8相對(duì)密度判斷密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.470第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.1無(wú)粘性土的密實(shí)度3.以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N為標(biāo)準(zhǔn)101520松散稍密中密密實(shí)圖2.9以N劃分砂土密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.471第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)

稠度：粘性土因含水量的不同表現(xiàn)出不同的稀稠、軟硬狀態(tài)的性質(zhì)稱為粘性土的稠度。0wsw

pw

L強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.472第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1.液限（wL

%）1）定義：粘性土呈液態(tài)與塑態(tài)之間的分界含水率稱為液限2）測(cè)定方法①錐式液限儀②蝶式液限儀第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.473第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.塑限（wP%）1）定義：粘性土呈塑態(tài)與半固態(tài)之間的分界含水率稱為塑限2）測(cè)定方法①滾搓法②液、塑限聯(lián)合測(cè)定法第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.474第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.塑限（wP%）1）定義：粘性土呈塑態(tài)與半固態(tài)之間的分界含水率稱為塑限2）測(cè)定方法①滾搓法②液、塑限聯(lián)合測(cè)定法第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.475第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)3.縮限（ws

%）1）定義：粘性土呈半固態(tài)與固態(tài)之間的分界含水率稱為縮限2）測(cè)定方法①收縮皿法第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.476第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)4.塑性指數(shù)IP1）定義：是液限和塑限的差值(省去%)。2）物理意義土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，塑性指數(shù)大的表明土顆粒吸附更多的結(jié)合水,亦即該土粒粒含量高或礦物成分吸水能力強(qiáng)。3）工程應(yīng)用作為粘性土與粉土定名的標(biāo)準(zhǔn)。第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.477第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)5.液性指數(shù)IL1）定義：粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比。2）物理意義表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān)系。3）工程應(yīng)用狀態(tài)液性指數(shù)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.478第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)6.活動(dòng)度A1）定義：粘性土的塑性指數(shù)與土中膠粒含量百分?jǐn)?shù)的比值。2）物理意義反映黏性土中所含礦物的活動(dòng)性。A<0.75A=075～1.25A>1.25非活性粘土正常粘土活性粘土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.479反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)靈敏度觸變性St≤22-4>4粘性土低靈敏中等靈敏高靈敏3=0相同含水量、密度ququ原狀土重塑土靈敏度St：原狀土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu和重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu之比第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)靈敏度St粘性土3=0相同含水80含水量不變，密度不變，因重塑而強(qiáng)度降低，又因靜置而逐漸強(qiáng)化，強(qiáng)度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性。反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)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(shí)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)。靈敏度觸變性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)含水量不變，密度不變，因重塑而強(qiáng)度降低，又因靜置而逐漸強(qiáng)化，81第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4本節(jié)小結(jié)無(wú)粘性土物理狀態(tài)指標(biāo)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1.用孔隙比e為標(biāo)準(zhǔn)2.以相對(duì)密實(shí)度Dr為標(biāo)準(zhǔn)3.以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N為標(biāo)準(zhǔn)1.液限（wL

%）2.塑限（wP%）3.縮限（ws

%）4.塑性指數(shù)IP5.液性指數(shù)IL6.活動(dòng)度A7.靈敏度St第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.4本節(jié)小結(jié)無(wú)粘性土物理狀82例題某地基土，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得其干重度ρd＝1.57g/cm3，含水量w=19.3%，土粒比重Gs=2.71，液限wL=28.3%，塑限wP=16.7%⑴試求該土的孔隙比e，孔隙率n，飽和度Sr

（7’）⑵該土的塑性指數(shù)Ip、液性指數(shù)IL并確定該土的名稱及狀態(tài)（8’）【解】（1）設(shè)土粒體積為Vs例題某地基土，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得其干重度ρd＝1.57g/cm3，83（2）塑性指數(shù)液性指數(shù)因10<IP≦17、0<IL≦0.25，屬硬塑粉質(zhì)粘土（2）塑性指數(shù)液性指數(shù)因10<IP≦17、0<IL≦0.284土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2019分類法目的：便于調(diào)查研究；便于分析評(píng)價(jià)；便于交流(基于共同的概念)依據(jù)：最能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性，

綱目分明，簡(jiǎn)單易記，便于運(yùn)用第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程分類土的組成建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2019分類85巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土土1.巖石第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程分類堅(jiān)硬程度分化程度巖石完整性巖石土1.巖石第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的86巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土土漂石塊石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于200mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%卵石碎石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礫角礫粒徑大于20mm的顆

粒超過(guò)全質(zhì)量50%粒徑大于2mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%名稱顆粒形狀粒組含量2.碎石土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程分類粒徑d>2mm的顆粒含量超過(guò)50%的土分類依據(jù)：顆粒級(jí)配及形狀密實(shí)度越高，工程性質(zhì)越好巖石土漂石圓形及亞圓形為主粒徑大于200mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量87土的名稱粒組含量粒徑＞2mm的顆粒占全質(zhì)量25-50%粒徑＞0.5mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%粒徑＞0.25mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%粒徑＞0.075mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量85%粒徑＞0.075mm的顆粒超過(guò)全質(zhì)量50%巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土3.砂土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程分類密實(shí)度越高，工程性質(zhì)越好礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂粒徑大于2mm的顆粒含量不超過(guò)全重50%的土，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土。土的名稱粒組含量粒徑＞2mm的顆粒占全質(zhì)量288巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土土4.粉土5.粘性土黏性土：塑性指數(shù)Ip>10的土粉質(zhì)粘土：10<Ip17的土粘土：Ip>17的土粉土：粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)Ip10的土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程分類密實(shí)良好地基；飽和稍密，地震易液化，不良地基硬塑狀態(tài)優(yōu)良地基；軟塑狀態(tài)軟弱地基巖石土4.粉土黏性土：塑性指數(shù)Ip>10的土粉質(zhì)粘土：89巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土土6.人工填土人工填土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程分類素填土：不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少壓實(shí)填土雜填土：含建筑垃圾等沖填土物質(zhì)組成和成因堆積年代老舊填土除壓實(shí)填土外，其他人工填土都是強(qiáng)度低、壓縮性大且分布不均勻，尤其是雜填土巖石土6.人工填土人工填土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.90土特殊性土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程分類淤泥和淤泥質(zhì)土紅黏土和次生紅黏土膨脹土濕陷性黃土性質(zhì)特殊且對(duì)工程不利土特殊性土第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.5地基土的工程91

當(dāng)粘性土的土樣含水量較小時(shí)，其粒間引力較大，在一定的外部壓實(shí)功能作用下，如不能有效地克服引力而使土粒相對(duì)移動(dòng)，這時(shí)壓實(shí)效果就比較差。當(dāng)增大土樣含水量時(shí)，結(jié)合水膜逐漸增厚，減小了引力，土粒在相同壓實(shí)功能條件下易于移動(dòng)而擠密，所以壓實(shí)效果較好。但當(dāng)土樣含水量增大到一定程度后，孔隙中就出現(xiàn)了自由水，結(jié)合水膜的擴(kuò)大作用大了，因而引力的減少不顯著，此時(shí)自由水填充在孔隙中，從而產(chǎn)生了阻止土粒移動(dòng)的作用，所以壓實(shí)效果又趨下降，因而設(shè)計(jì)時(shí)要選擇一個(gè)“最優(yōu)含水量”，這就是土的壓實(shí)機(jī)理。（1）壓實(shí)原理第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性當(dāng)粘性土的土樣含水量較小時(shí)，其粒間92第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性93第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性94第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性95

實(shí)驗(yàn)室中，將某一土樣分成6~7份，每份和以不同的水量，得到各種不同含水量的土樣。將每份土樣裝入擊實(shí)儀內(nèi)，用標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)方法加以擊實(shí)。擊實(shí)后，測(cè)出壓實(shí)土的含水量和干密度。以含水量為橫坐標(biāo)，干密度為縱坐標(biāo)，繪制含水量—干密度的關(guān)系曲線。在擊實(shí)曲線上的峰值即為最大干密度，與之對(duì)應(yīng)的含水量為最優(yōu)含水量。（2）擊實(shí)實(shí)驗(yàn)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性實(shí)驗(yàn)室中，將某一土樣分成6~7份，每份和96第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性97810121416181.01.41.21.61.82.0含水量w(%))干密度ρg/cm3含水量—干密度的關(guān)系曲線第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性810121498

在一定壓實(shí)功作用下，使土最容易壓實(shí),并能達(dá)到最大干密度的含水量，稱為最優(yōu)含水量，用wop表示。與之對(duì)應(yīng)的干密度稱為最大干密度ρdmax

。（3）最大干密度ρdmax和最優(yōu)含水量wop控制含水量第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性在一定壓實(shí)功作用下，使土最容易壓實(shí),99

壓實(shí)功能——壓實(shí)每單位體積土所消耗的能量。（4）壓實(shí)功能的影響E——擊錘質(zhì)量d——落距N——每層土的擊實(shí)次數(shù)n——鋪土層數(shù)V——擊實(shí)筒體積第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性壓實(shí)功能——壓實(shí)每單位體積土所消耗的能量。（4）壓實(shí)功能100810121416181.01.41.21.61.82.0含水量w(%))干密度ρg/cm3含水量—干密度的關(guān)系曲線N=18N=25N=29N=36Sr=1

壓實(shí)功能越大，得到的最優(yōu)含水量愈小，相應(yīng)的最大干密度愈高。含水量超過(guò)最優(yōu)含水量以后，壓實(shí)功能的影響隨含水量的增加而減少。擊實(shí)曲線均靠近于飽和曲線。第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性8101214101

①

粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（5）填土的含水量和碾壓標(biāo)準(zhǔn)的控制②粗粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

砂和砂礫等粗粒土的壓實(shí)性與含水量有關(guān)，但不存在最優(yōu)含水量，一般在完全干燥或者充分灑水飽和的情況下最容易壓實(shí)得到較大干密度。在壓實(shí)時(shí)，要充分灑水使土飽和，其壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)用相對(duì)密度Dr控制。第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.6土的壓實(shí)性①粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（5）填土的含水量和碾壓標(biāo)準(zhǔn)的控制②102例題3

某填料的天然重度為17.4kN/m3，天然含水量為16.0%，擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果見下表，求：⑴該填料的最大干重度與最優(yōu)含水量；⑵欲使該填料達(dá)到最優(yōu)含水量，每100m3的填料中應(yīng)加多少重量（kN）的水？w(%)16.317.920.222.024.025.8(kN/m3)18.519.520.521.020.920.6例題3某填料的天然重度為17.4kN/m3，天然含水量為1103【解】①先畫出圖1所示擊實(shí)曲線填料的最優(yōu)含水量：最大干容重：【解】①先畫出圖1所示擊實(shí)曲線填料的最優(yōu)含水量：最大干104②100m3填料的重量：m=100×17.4=1740kN100m3填料中水的重量：100m3填料中土粒的重量：如果要達(dá)到最優(yōu)含水量，填料中水的重量應(yīng)為：故應(yīng)加水量為：②100m3填料的重量：m=100×17.4=174105土的形成土巖石風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積地質(zhì)成巖作用土的組成、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)過(guò)程、條件第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章小結(jié)土的形成土巖石風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積地質(zhì)成巖作用土的組成、結(jié)106土體有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相土的三相組成固體顆粒土中水土中氣體粒徑級(jí)配礦物成分顆粒形狀結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水自由水：重力水、毛細(xì)水自由氣體封閉氣體第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章小結(jié)土體有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相土的三相組成固體顆粒粒徑107物理性質(zhì)指標(biāo)土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系定義三相草圖法室內(nèi)測(cè)定三個(gè)基本物理性質(zhì)指標(biāo)：土的密度土粒比重土的含水量其它物理性質(zhì)指標(biāo)孔隙含量含水程度密度和容重密實(shí)程度干濕程度……第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章小結(jié)物理性質(zhì)指標(biāo)土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系定義三相草108粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

相對(duì)密度Dr

細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo):

液性指數(shù)IL定義判別標(biāo)準(zhǔn)界限含水量

wP、wL土中水形態(tài)塑性指數(shù)Ip

吸附結(jié)合水的能力定義判別標(biāo)準(zhǔn)物理狀態(tài)指標(biāo)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章小結(jié)粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):相對(duì)密度Dr細(xì)粒土的稠度狀109本章要點(diǎn)小結(jié)：土的形成滲透特性變形特性強(qiáng)度特性土的三相組成土的物理狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)土的工程分類土的壓實(shí)性決定影響如何獲得較好的土便于研究和應(yīng)用本章要點(diǎn)小結(jié)：土的形成滲透特性土的三相組成土的工程分類土的壓110ENDEND111第2章土的物理性質(zhì)及工程分類§2.1土的生成與特性§2.2土的三相組成§2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)§2.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)§2.5地基土的工程分類第2章土的物理性質(zhì)及工程分類§2.1土的生成與特性112第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章重點(diǎn)土的三相組成與顆粒特征，土的物理性質(zhì)指標(biāo)，土的物理狀態(tài)指標(biāo)，地基土的工程分類。本章難點(diǎn)土的物理性質(zhì)指標(biāo)與物理狀態(tài)指標(biāo)。第2章土的物理性質(zhì)及工程分類本章重點(diǎn)1132.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類巖石地球搬運(yùn)、沉積風(fēng)化土地球土是由巖石，經(jīng)物理化學(xué)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積，形成固體礦物、流體水和氣體的一種集合體。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類巖石地球114第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化

巖石經(jīng)風(fēng)、霜、雨的侵蝕，溫度、濕度的變化，發(fā)生不均勻膨脹與收縮，使巖石產(chǎn)生裂隙，崩解為碎塊。特點(diǎn)：礦物、巖石的物質(zhì)成分不發(fā)生變化，只是碎裂成為大小不等的碎塊。類型：①溫差風(fēng)化；②冰劈作用；③其它物理風(fēng)化作用：鹽類的結(jié)晶與潮解、層裂或卸載作用。2.1土的生成與特性2.1.1土的生成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化2.1土的生成1152.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化

①溫差風(fēng)化：由于溫差變化，巖石在熱脹冷縮過(guò)程中逐漸破碎的過(guò)程，常發(fā)生在溫差較大的干旱氣候地區(qū)。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物1162.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化②冰劈作用：充填于巖石裂隙中的水結(jié)冰體積膨脹而使巖石裂解的過(guò)程。水結(jié)成冰時(shí)其體積可增大9.2％。冰體將對(duì)裂縫壁產(chǎn)生2000kg／cm2的巨大壓力。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物1172.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化③其它物理風(fēng)化作用：

鹽類的結(jié)晶與潮解：充填于巖石孔隙、裂隙中含鹽分的溶液，因水溶液濃度的變化，鹽類出現(xiàn)結(jié)晶與溶解使巖石破碎的過(guò)程(類似于冰劈作用)。2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物1182.1土的生成與特性2.1.1土的生成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（1）物理風(fēng)化

由物理風(fēng)化生成的土為粗粒土，如塊碎石，礫石和砂土等，總稱為無(wú)粘性土礫石料卵石砂2.1土的生成與特性2.1.1土的生成第2章土的物理性1192.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（2）化學(xué)風(fēng)化

巖石的碎屑與水、氧氣和二氧化碳等物質(zhì)相接觸時(shí)，逐漸發(fā)生化學(xué)變化，原來(lái)組成礦物發(fā)生變化，產(chǎn)生一種新的成分——次生礦物。粘土2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（2）化1202.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（3）生物風(fēng)化

2.1.1土的生成2.1土的生成與特性第2章土的物理性質(zhì)及工程分類（3）生1212.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1.土的結(jié)構(gòu)：土顆粒之間的相互排列及其聯(lián)結(jié)形式。

①單粒結(jié)構(gòu)：凡粗顆粒土（如卵石與砂土等），在沉積過(guò)程中，每一個(gè)顆粒在自重作用下單獨(dú)下沉并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。密實(shí)狀態(tài)疏松狀態(tài)2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的1222.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1.土的結(jié)構(gòu)：土顆粒之間的相互排列及其聯(lián)結(jié)形式。

②蜂窩結(jié)構(gòu)：當(dāng)土顆粒較細(xì)（粒徑在0.02mm以下）時(shí)，在水中單個(gè)下沉，碰到已沉積的土粒被吸收不再下沉（彼此之間引力大于重力），依次一粒粒被吸收，形成很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。（適用于粉土）蜂窩結(jié)構(gòu)2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的1232.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1.土的結(jié)構(gòu)：土顆粒之間的相互排列及其聯(lián)結(jié)形式。

③絮狀結(jié)構(gòu)（二級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)）：那些粒徑極細(xì)的粘土顆粒（粒徑小于0.005mm）在水中長(zhǎng)期懸浮，相互碰撞而吸引形成小鏈環(huán)狀的土集粒，它們互相接近吸引，不斷擴(kuò)大形成大鏈環(huán)狀，稱為絮狀結(jié)構(gòu)。（適用于粘土）絮狀結(jié)構(gòu)2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的1242.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的物理性質(zhì)及工程分類1單粒結(jié)構(gòu)工程性質(zhì)好于蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)2土的結(jié)構(gòu)受力后會(huì)產(chǎn)生變化，飽和粉砂細(xì)砂（振動(dòng)液化），粘性土受擾動(dòng)后強(qiáng)度變低2.1土的生成與特性2.1.2土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第2章土的125氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，重要土體次要第2章土的物理性126物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級(jí)配礦物成分顆粒形狀第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒2.2土的三相組成物理狀態(tài)粒徑級(jí)配礦物成分顆粒形狀第2章土的物理性質(zhì)及工程1272.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒原生礦物物理風(fēng)化作用產(chǎn)物（如：石英、長(zhǎng)石、云母），構(gòu)成粗粒土的主要礦物成分次生礦物化學(xué)風(fēng)化作用產(chǎn)物，主要是粘土礦物，倍半氧化物等，構(gòu)成細(xì)粒土的主要礦物成分高嶺石、伊里石、蒙脫石1.土粒的礦物成分粘土礦物:由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組合而成2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.11282.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類硅片的結(jié)構(gòu)基本單元：硅-氧四面體2.2.1土的固體顆粒1.土粒的礦物成分2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類硅片的結(jié)構(gòu)1292.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類鋁片的結(jié)構(gòu)基本單元：鋁-氫氧八面體2.2.1土的固體顆粒1.土粒的礦物成分2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類鋁片的結(jié)構(gòu)130高嶺石（氫鍵聯(lián)結(jié)）粘土礦物的晶格構(gòu)造蒙脫石伊利石粒徑親水性脹縮性壓縮性大小小小中中中中小大大大2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒1.土粒的礦物成分高嶺石（氫鍵聯(lián)結(jié)）粘土礦物的晶格構(gòu)造蒙脫石伊利石粒徑大1312.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒2.土顆粒的大小與形狀0.0050.075260200粘粒粉粒砂粒圓礫（角礫）卵石（碎石）漂石（塊石）粒徑d/mm粒組名稱圖2.2土的粒徑分組2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.11322.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒2.土顆粒的大小與形狀原生礦物

圓狀、渾圓狀、棱角狀次生礦物

針狀、片狀、扁平狀2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1133第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配粒徑：顆粒的大小通常以直徑表示。稱為粒徑（mm）或粒度。粒組：粒徑大小在一定范圍內(nèi)、具有相同或相似的成分和性質(zhì)的土粒集合。2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土134

土顆粒巨粒(>200mm)粗粒(0.075-200mm)細(xì)粒(<0.075mm)卵石或碎石顆粒(20-200mm)圓礫或角礫顆粒(2-20mm)砂(0.075-2mm)粉粒(0.005-0.075mm)粘粒(<0.005mm)第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配2.2土的三相組成土顆粒巨粒(>200mm)卵石或碎石顆粒(20-200m135粘土細(xì)砂粗砂第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配粘土卵石碎石2.2土的三相組成粘土細(xì)砂粗砂第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體136第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配土的顆粒級(jí)配土由不同粒組的土顆?；旌显谝黄鹚纬?，土的性質(zhì)主要取決于不同粒組的土粒的相對(duì)含量。工程中常用土中各粒組的相對(duì)含量，占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。土的顆粒級(jí)配分析方法(1)篩分法：適用于0.075mm≤d≤60mm(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土137第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)分析篩篩子孔徑分別為:20,10,5,2.0,1.0,0.5,0.25,0.075(1)篩分法：適用于0.075mm≤d≤60mm2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土138第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(1)篩分法：適用于0.075mm≤d≤60mm篩析機(jī)2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土139第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm原理—Stokes定律：球狀的細(xì)顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土140第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm原理—Stokes定律：球狀的細(xì)顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土141第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配(2)比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm2.2土的三相組成第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2.1土的固體顆粒3.土142105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536水分法1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線（對(duì)數(shù)坐標(biāo)）2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成10200g10P水分法1009080706050403021431009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒徑:d50:平均粒徑d60:控制粒徑d10:有效粒徑d30

;不均勻程度：

Cu=d60/d10

—不均勻系數(shù)當(dāng)Cu很小時(shí)曲線很陡，表示土均勻；當(dāng)

Cu

很大時(shí)曲線平緩，表示土的級(jí)配良好。Cu

≥5,級(jí)配不均勻。2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)1441009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10d30斜率:某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量陡—相應(yīng)粒組質(zhì)量集中緩--相應(yīng)粒組含量少平臺(tái)--相應(yīng)粒組缺乏連續(xù)程度:Cc=d302

/(d60×d10)—曲率系數(shù)Cc=1~3,

級(jí)配連續(xù)性好2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)1452.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成①Cu＞5②Cc＝1～3③級(jí)配連續(xù)2.2.1土的固體顆粒3.土的粒徑級(jí)配第2章土的物理性質(zhì)146第2章土的物理性質(zhì)及工程分類2.2土的三相組成例1-1下表為一土工試驗(yàn)顆粒分析表，表中數(shù)值為留篩質(zhì)量，底盤內(nèi)試樣質(zhì)量為20g,現(xiàn)需計(jì)算試樣的不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc