土力學(xué)與土質(zhì)學(xué)第1章緒論和土的物性課件

第1章土的物理性質(zhì)及工程分類土是由巖石風(fēng)化(物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化)后形成的顆粒堆積物。巖石經(jīng)過(guò)剝蝕、搬運(yùn)、沉積后形成土。不同成因類型的土具有不同的工程性質(zhì)。例如：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、風(fēng)積土等等。土粒相互之間的孔隙中有水和空氣。土體是由顆粒（固相）、水（液相）、空氣（氣相）三相組成。土顆粒大小不均勻，形狀不規(guī)則及其排列、組合千變?nèi)f化。土的性質(zhì)主要由土的三相組成及其比例關(guān)系決定。1.1土的三相組成1、土的固相組成土粒的物質(zhì)一般分兩類：

原生礦物——母巖礦物,存在于粗大的土粒中,例如：砂粒、礫石、碎石等。

次生礦物——原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后生成的新礦物,存在于細(xì)粒土，例如：黏土顆?；蚍Q黏土礦物。常見的有:高嶺石、伊利石、蒙脫石等。土的固相中除土粒外，還有部分腐殖質(zhì)礦物和有機(jī)物等。2022/12/29

2、土的液相土中水是一種成分復(fù)雜的電解質(zhì)水溶液，按土粒礦物的親水性一般分兩類：

結(jié)合水——受電荷引力作用而吸附在土粒表面的水膜。按引力的強(qiáng)弱又

分為強(qiáng)結(jié)合水(吸附層)和弱結(jié)合水(擴(kuò)散層)。

自由水——電荷引力作用以外的水，包括毛細(xì)水和重力水。毛細(xì)水受重力和表面張力控制，不能流動(dòng)；重力水受重力或水壓差作用能流動(dòng)。3、土的氣相土中氣體分為連通氣體和封閉氣體兩種。連通氣體對(duì)土的性質(zhì)影響不大，封閉氣體會(huì)增加土體的彈性，使土的工程性質(zhì)復(fù)雜化。1.2土的顆粒特征一、土粒粒組的劃分

天然土中土粒的大小相差很大，因此土的性能千差萬(wàn)別。為了研究土的性能，需進(jìn)行粒組劃分：將大小相近性能變化不大的土粒劃為同一組。由于各粒組的性能易于確定，所以可按各粒組在土中的相對(duì)含量綜合確定土的性能。不同系統(tǒng)的粒組劃分有所不同。二、土粒組成的表示方法土體由各粒組混合而成，則土粒大小及其分布情況可用各粒組在土中的相對(duì)含量(各粒組干土重量百分比)表示，稱為土的顆粒級(jí)配或粒度成分。土的顆粒級(jí)配有三種表示方法：表格法、累計(jì)曲線法、三角坐標(biāo)法2022/12/29

(1)表格法直接給出各粒組含量或小于某粒徑的粒組累計(jì)含量。該法簡(jiǎn)單方便。

(2)累計(jì)曲線法用豎坐標(biāo)表示小于某粒徑土的百分含量，用對(duì)數(shù)橫坐標(biāo)表示粒徑繪制土的級(jí)配曲線。并用不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)反映土級(jí)配情況。該法直觀形象。

不均勻系數(shù)：曲率系數(shù)：

式中累計(jì)百分含量為10%、30%、60%的粒徑，由累計(jì)曲線測(cè)得。當(dāng)時(shí)，土的級(jí)配良好。為有效粒徑；為限定粒徑。

(3)三角坐標(biāo)法用等腰三角形的三條邊表示砂粒、粉粒、黏粒粒組的坐標(biāo)，以三角形內(nèi)一點(diǎn)的三個(gè)高分別表示土中三個(gè)粒組的含量。該法主要用于路面選料設(shè)計(jì)。2022/12/29二、換算指標(biāo)

三、三相比例指標(biāo)的換算關(guān)系利用三相草圖換算，取并假定，則，由，，，按定義有：

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1.4黏性土的界限含水率一、黏性土的狀態(tài)與界限含水率黏性土的狀態(tài)隨含水量的增大而變軟:固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)1、液限——由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量。2、塑限——由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量。3、縮限——體積不再縮小對(duì)應(yīng)的界限含水量。二、塑性指數(shù)塑性指數(shù)是表示黏性土可塑性大小的指標(biāo)，用錐式液限儀可塑狀態(tài)的含水率變化范圍定義：應(yīng)用中塑性指數(shù)以不帶“％”的數(shù)值表示。三、液性指數(shù)液性指數(shù)是表示黏性土軟硬狀態(tài)的指標(biāo)，定義為含水率和塑限的差值與液限和塑限的差值之比：

碟式液限儀2022/12/29

1.５無(wú)黏性土的密實(shí)度一、砂土的相對(duì)密度１、相對(duì)密實(shí)度指標(biāo)定義

式中、分別為最大和最小孔隙比，由試驗(yàn)測(cè)得。２、砂土按相對(duì)密度指標(biāo)分類

密實(shí)度密實(shí)中密松散

相對(duì)密度

密實(shí)中密松散三等分

二、無(wú)黏性土密實(shí)度劃分的其他方法１、砂土密實(shí)度按標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)分類２、碎石土密實(shí)度按重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)分類３、碎石土密實(shí)度按超重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)分類４、砂土密實(shí)度按天然孔隙比分類

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1.6土的工程分類一、概述不同的工程系統(tǒng)采用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。土的分類在原則上主要考慮了以下三個(gè)因素：(1)土的沉積歷史和地質(zhì)成因；(2)土的組成；(3)土的工程性質(zhì)。建筑地基土的分類如下：二、建筑地基土的分類標(biāo)準(zhǔn)1、按沉積年代和地質(zhì)成因劃分按沉積年代劃分有:老沉積土、新近沉積土。

按地質(zhì)成因劃分有:

殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、風(fēng)積土、冰積土等。2、按顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)劃分(1)碎石土粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱為碎石土。(2)砂土粒徑大于2mm的顆粒含量不超過(guò)全重50%，且大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重