第一章 土的物理性質(zhì)

土的物理性質(zhì)第一章1本章目的:對土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述本章特點(diǎn):

看起來零散學(xué)習(xí)要點(diǎn):

各節(jié)間聯(lián)系各節(jié)內(nèi)層次§1土的物理性質(zhì)2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§1土的物理性質(zhì)3§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)4§1.1土的形成土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積形成過程形成條件物理力學(xué)性質(zhì)風(fēng)化土地球影響巖石地球§1土的物理性質(zhì)5生物循環(huán)物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化量變無粘性土原生礦物質(zhì)變粘性土次生礦物動(dòng)植物的活動(dòng)一.風(fēng)化有機(jī)質(zhì)§1.1土的形成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，形成新的礦物一.風(fēng)化§1土的物理性質(zhì)6二.搬運(yùn)與沉積殘積土無搬運(yùn)運(yùn)積土有搬運(yùn)土質(zhì)較好殘積土強(qiáng)風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化母巖體顆粒表面粗糙多棱角粗細(xì)不均無層理母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細(xì)小顆粒后，未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地的堆積物風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運(yùn)到遠(yuǎn)近不同的地點(diǎn)所沉積的堆積物§1.1土的形成二.搬運(yùn)與沉積§1土的物理性質(zhì)7二.搬運(yùn)與沉積運(yùn)積土有搬運(yùn)風(fēng)：風(fēng)積土重力:坡積土流水:洪積土沖積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物冰川:冰積土土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機(jī)物淤泥，土性差顆粒細(xì)，表層松軟，土性差土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理§1.1土的形成§1土的物理性質(zhì)8§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)9§1.2土的三相組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用§1土的物理性質(zhì)10一.固體顆粒物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級配§1.2土的三相組成礦物成分顆粒形狀§1土的物理性質(zhì)111.粒徑級配一.固體顆粒顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例狹義的粒徑級配影響土性的主因§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)12顆粒大小粒組

按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑一.固體顆?！?.2土的三相組成d(mm)d(mm)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.050.0050.0020.250.5520粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)

極細(xì)0.1粗粒細(xì)?！?土的物理性質(zhì)13粒徑級配確定方法

篩分法：適用于粗粒土(>0.1

mm)

水分法：適用于細(xì)粒土(<0.1

mm)——各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示表述方法

粒徑級配累積曲線一.固體顆?！?.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)14105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100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)P%958778665536土的粒徑級配累積曲線水分法粒徑(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510一.固體顆?！?.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)151009080706050403020100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

連續(xù)程度:

Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)Cu

≥5,級配不均勻粗細(xì)程度：用d50

表示

一.固體顆?！?.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)161009080706050403020100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)土的粒徑級配累積曲線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545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)較大顆粒缺少Cc

減小較小顆粒缺少Cc

增大Cc=1~3,級配連續(xù)性好一.固體顆?！?.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)17粒徑級配粒徑級配累積曲線及指標(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,級配連續(xù)土；Cc>3或Cc<1,級配不連續(xù)土4）不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級配優(yōu)劣：

如果Cu≥5且

Cc

=1~3，級配良好的土；如果Cu<5或Cc>3或Cc<1,級配不良的土一.固體顆?！?.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)182.礦物成分原生礦物

石英、長石、云母等次生礦物

主要是粘土礦物，包括三種類型

高嶺石、伊里石、蒙脫石粘土礦物:由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組合而成一.固體顆粒§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)19硅片的結(jié)構(gòu)一.固體顆?！?.2土的三相組成基本單元：硅-氧四面體§1土的物理性質(zhì)20鋁片的結(jié)構(gòu)一.固體顆?！?.2土的三相組成基本單元：鋁-氫氧八面體§1土的物理性質(zhì)21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比表面積脹縮性滲透性強(qiáng)度壓縮性大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大比表面積：單位質(zhì)量土顆粒所擁有的總表面積9克蒙脫土的總表面積大約與一個(gè)足球場一樣大一.固體顆?！?.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)22粘土礦物的帶電性質(zhì)研究表明：粘土顆粒的表面電荷，凈電荷通常為負(fù)電荷一.固體顆?！?.2土的三相組成----------------------++++粘土顆粒水分子陽離子§1土的物理性質(zhì)233.顆粒形狀原生礦物

圓狀、渾圓狀、棱角狀次生礦物

針狀、片狀、扁平狀一.固體顆粒§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)24結(jié)晶水礦物內(nèi)部的水

結(jié)合水吸附在土顆粒表面的水自由水電場引力作用范圍之外的水土中冰由自由水凍成，凍脹融陷二.土中水（液相）§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)25結(jié)合水排列致密、定向性強(qiáng)密度>1g/cm3

冰點(diǎn)處于零下幾十度具有固體的特性溫度高于100°C時(shí)可蒸發(fā)強(qiáng)結(jié)合水位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引力作用范圍之內(nèi)外力作用下可以移動(dòng)不因重力而移動(dòng)，有粘滯性弱結(jié)合水二.土中水§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)26自由水重力水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)存在于固氣之間在重力與表面張力作用下可在土粒間空隙中自由移動(dòng)二.土中水§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)27=

濕潤角空氣固體水lT=界面張力d=

毛管直徑Td=2rua-uwua-uw=壓力差二.土中水§1.2土的三相組成毛細(xì)水毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)管hc§1土的物理性質(zhì)28土中毛細(xì)現(xiàn)象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛細(xì)水分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管毛細(xì)升高與孔徑成反比粘土粉土砂土礫石分析對象:

水柱二.土中水§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)29對砂土強(qiáng)度的影響:毛細(xì)邊角水,假凝聚力

毛細(xì)壓力2πrTcosα+ucπr2=0毛細(xì)壓力非飽和土中毛細(xì)張力影響分析對象:水膜二.土中水§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)30三.土中氣體自由氣體：與大氣連通，對土的性質(zhì)影響不大封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)31

土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相

小結(jié)1.固體顆粒2.土中水3.土中氣體粒徑級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§1.2土的三相組成§1土的物理性質(zhì)32土的物理性質(zhì)第一章33粘性土（細(xì)粒土）無粘性土（砂性土）（粗粒土）土的特點(diǎn)土的力學(xué)特性與土有關(guān)的工程問題土的生成土的三相組成……………34§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)35§1.3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？§1土的物理性質(zhì)36一.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§1.3土的物理狀態(tài)松密程度干濕程度輕重程度特點(diǎn):指標(biāo)概念簡單，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)別定義基本方法:三相草圖法§1土的物理性質(zhì)371.

三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm一.物理性質(zhì)指標(biāo)質(zhì)量體積§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)38三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVs

Va

Vw

/msmwmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量三相草圖法物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1對于飽和土,Va=0剩下兩個(gè)獨(dú)立變量實(shí)驗(yàn)室測定其它指標(biāo)是一種簡單而實(shí)用的方法一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)392.室內(nèi)測定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重γ=ρg工程上更常用,用于計(jì)算土的自重應(yīng)力單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

一般范圍:1.60—2.20

g/cm3定義:單位體積土的質(zhì)量有時(shí)也稱土的天然密度表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)40WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70—2.75砂土2.654?C時(shí)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(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式:一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)41WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,

用百分?jǐn)?shù)表示注意:

其實(shí)是含水比,可達(dá)到或超過100％表達(dá)式:一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)42表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)關(guān)系:在某種程度上反映土的松密砂類土：28-35%粘性土：30-50%有的可達(dá)60-70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無量綱表達(dá)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(dá)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)系一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)43表示土中含水程度的指標(biāo)含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義: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:飽和土一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)44表示土的密度和容重的指標(biāo)天然密度干密度飽和密度天然容重干容重浮容重浮密度有效容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:

土被完全烘干時(shí)的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達(dá)式:一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)45各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然容重干容重浮容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)46常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系要求掌握要點(diǎn)從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不鼓勵(lì)死記硬背必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)47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)系松密程度干濕程度輕重程度特點(diǎn):指標(biāo)概念簡單，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)別定義基本方法:三相草圖法室內(nèi)測定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)表示土的密度和容重的指標(biāo)三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標(biāo)的簡單而有效的方法一.物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)48二.土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)力學(xué)特性影響表示§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)49emax與emin

：最大與最小孔隙比1.粗粒土的密實(shí)狀態(tài)二.物理狀態(tài)指標(biāo)密實(shí)度如何衡量?單位體積中固體顆粒含量的多少或孔隙含量的多少優(yōu)點(diǎn)：簡單方便缺點(diǎn)：不能反映級配的影響只能用于同一種土對策相對密度干容重d或孔隙比e或孔隙率nemax

=0.35emin

=0.20§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)50emax:最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比emin:最小孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比emax與emin

：最大與最小孔隙比注意：室內(nèi)測得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難二.物理狀態(tài)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)51粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)

判別標(biāo)準(zhǔn)：

Dr

=1

,最密狀態(tài)

Dr

=0

,最松狀態(tài)

Dr≤1/3,

疏松狀態(tài)1/3<

Dr≤

2/3,中密狀態(tài)

Dr>2/3

,密實(shí)狀態(tài)相對密度二.物理狀態(tài)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)522.粘性土的軟硬狀態(tài)也稱稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土含水量較硬變軟流動(dòng)二.物理狀態(tài)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)53塑限wp液限wl稠度界限粘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(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w二.物理狀態(tài)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)土顆粒強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強(qiáng)結(jié)合水土顆粒自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水吸附弱結(jié)合水的能力塑性指數(shù)§1土的物理性質(zhì)54相對稠度問題：僅適用于重塑土即使含水量相同，稠度可能不同液性指數(shù)對不同的粘土，wp、wl

大小不同定義：wpwwlIL<0IL=0–1IL>1堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑軟塑二.物理狀態(tài)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)對同一種粘土，含水量可反映其稠度問題：§1土的物理性質(zhì)55——吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映粘土顆粒含量、粘性大小塑性指數(shù)常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù)缺點(diǎn)不能充分反映粘土顆粒含量

不同的粘土礦物結(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非活性粘土正常粘土活性粘土二.物理狀態(tài)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)§1土的物理性質(zhì)56液限和塑限的測定方法：液限（LiquidLimit）：

錐式（瓦氏）液限儀或碟式（卡式）液限儀塑限（PlasticLimit）：

搓條法或液塑限聯(lián)合測定儀塑性指數(shù)綜合反映粘性土的特性以及各類重要因素的影響，因此可用于土的分類及其性質(zhì)的評估。反映粘性土可塑性的大小。57粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

相對密度Dr

小結(jié)粘性土的稠度狀態(tài)指標(biāo):

液性指數(shù)IL引入定義判別標(biāo)準(zhǔn)稠度界限稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)塑性指數(shù)液性指數(shù)引入定義判別標(biāo)準(zhǔn)二.物理狀態(tài)指標(biāo)§1.3土的物理狀態(tài)粗粒土與粘性土為何采用不同的物理狀態(tài)指標(biāo)？反映土的細(xì)觀特點(diǎn)與力學(xué)特性有更直接的聯(lián)系便于量測§1土的物理性質(zhì)58§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)59土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)§1.4土的結(jié)構(gòu)土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)力學(xué)特性土的結(jié)構(gòu)影響粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)重塑土的強(qiáng)度原狀土的強(qiáng)度<§1土的物理性質(zhì)60一.土粒間的作用力

重力毛細(xì)力膠結(jié)力顆粒表面力

—土顆粒的自重形成的方向向下的力—砂性土—土中毛細(xì)作用形成的力—細(xì)砂、細(xì)粒土—土粒間的膠體物質(zhì)形成的作用力—粘性土—粘性土—庫侖力：—范德華力：顆粒表面的靜電引力或斥力顆粒接觸點(diǎn)處的分子間引力§1.4土的結(jié)構(gòu)§1土的物理性質(zhì)61二.粗粒土的結(jié)構(gòu)粒間作用力排列形式礦物成分單粒結(jié)構(gòu)示意圖重力，毛細(xì)力點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與面原生礦物§1.4土的結(jié)構(gòu)§1土的物理性質(zhì)62三.細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)粒間作用力形成環(huán)境排列形式礦物成分表面力、膠結(jié)力（斥力減小引力增加）片架結(jié)構(gòu)(凝聚結(jié)構(gòu))片堆結(jié)構(gòu)(分散結(jié)構(gòu))示意圖表面力、膠結(jié)力（粒間斥力占優(yōu)勢）淡水中沉積海水中沉積次生礦物次生礦物天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結(jié)構(gòu)過渡向另一種結(jié)構(gòu)。面與面邊、角與面邊、角與邊§1.4土的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性有何差異？§1土的物理性質(zhì)63四.反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)相同含水量、密度1.粘性土的靈敏度—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(qiáng)度降低St11-22-44-88-16>16粘性土不靈敏低靈敏中等靈敏靈敏很靈敏流動(dòng)原狀土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度§1.4土的結(jié)構(gòu)§1土的物理性質(zhì)64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。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)。2.粘性土的觸變性§1.4土的結(jié)構(gòu)§1土的物理性質(zhì)65小結(jié)土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)土粒間的作用力粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)土的結(jié)構(gòu)粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1土的物理性質(zhì)66§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)67目的：依據(jù)：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法§1.5土的工程分類是將工程性質(zhì)相近的土歸為一類便于研究、交流及應(yīng)用能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)－土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)§1土的物理性質(zhì)68建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法土巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土§1.5土的工程分類§1土的物理性質(zhì)69建筑規(guī)范分類法碎石土土的名稱顆粒形狀粒組含量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的顆粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于2mm的顆粒超過全質(zhì)量50%§1.5土的工程分類§1土的物理性質(zhì)70砂土土的名稱粒組含量粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)量25-50%礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂粒徑大于0.5mm的顆粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于0.25mm的顆粒超過全質(zhì)量50%粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量85%粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量50%建筑規(guī)范分類法§1.5土的工程分類§1土的物理性質(zhì)71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)Ip≤10的土塑性指數(shù)Ip>10的土粘性土10<Ip≤17的土Ip>17的土粘土粉質(zhì)粘土A<0.75A=075–1.25A>1.25非活性粘土正常粘土活性粘土建筑規(guī)范分類法§1.5土的工程分類§1土的物理性質(zhì)72鐵道部分類法交通部分類法水利部分類法在以后的工作中，注意查相應(yīng)的規(guī)范§1.5土的工程分類§1土的物理性質(zhì)73§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)74壓實(shí)：指通過夯打、振動(dòng)、碾壓等，使土體變得密實(shí)、以提高土的強(qiáng)度、減小土的壓縮性和滲透性壓實(shí)性：指土在一定壓實(shí)能量作用下密度增長的特性研究擊實(shí)性的目的：

以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度

擊實(shí)方法：室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn):夯打、振動(dòng)、碾壓§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)75一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)二.細(xì)粒土的壓實(shí)性三.粗粒土的壓實(shí)性§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)76一.室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備

擊實(shí)筒V=1000cm3；擊實(shí)錘w=25牛頓

試驗(yàn)條件

土樣分層n=3層；落高d=30cm；擊數(shù)N=27/層

擊實(shí)能量

試驗(yàn)方法

對ω=const的土；分三層壓實(shí)；測定擊實(shí)后的ω、ρ，算定ρd

注意：僅適用于細(xì)粒土；對粗粒土，可用較大尺寸的擊實(shí)儀土§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)77二.細(xì)粒土的壓實(shí)性1.擊實(shí)曲線2.理論分析3.影響因素4.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)781.擊實(shí)曲線特點(diǎn)：①具有峰值②位于飽和曲線之下

粘性土滲透系數(shù)很小，壓實(shí)過程中含水量幾乎不變，要想擊實(shí)到飽和狀態(tài)是不可能的。0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.1二.細(xì)粒土的壓實(shí)性

最大干密度最優(yōu)含水量§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)792.理論分析

壓實(shí)機(jī)理：顆粒被擊碎，土粒定向排列;粒團(tuán)破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小;空氣被擠出或被壓縮等水膜潤滑作用效果最佳;尚沒有形成封閉氣泡，氣體易于排出;顆粒表面水膜很薄，相對移動(dòng)困難

水膜潤滑作用不明顯;封閉氣泡難以排出;增加水的相對含量

ωωop,ρdρdmaxω<ωop

,ρd<

ρdmaxω>ωop

,ρd<

ρdmax

0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.1二.細(xì)粒土的壓實(shí)性

§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)803.影響因素a.擊實(shí)功能b.土的級配

c.擊實(shí)方式夯實(shí)、輾壓、振動(dòng)；輾壓對粘土比較合適

E二.細(xì)粒土的壓實(shí)性

§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)814.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將土料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax。在ωop的干側(cè)：常具有凝聚結(jié)構(gòu)。土質(zhì)比較均勻，強(qiáng)度較高，較脆硬，不易壓密；但浸水時(shí)易產(chǎn)生附加沉降。在ωop的濕側(cè)：常具有分散結(jié)構(gòu)。土體可塑性大，適應(yīng)變形的能力強(qiáng)；但強(qiáng)度較低，具有各向異性。在設(shè)計(jì)土料時(shí)應(yīng)根據(jù)填土的要求和當(dāng)?shù)赝亮系奶烊缓浚x定合適的含水量，一般要求為：

b.工程上常采用壓實(shí)度Dc控制（作為填方密度控制標(biāo)準(zhǔn)）Ⅰ、Ⅱ級土石壩

Dc>95~98%

Ⅲ~Ⅴ級土石壩

Dc>92~95%

二.細(xì)粒土的壓實(shí)性

§1.6土的壓實(shí)性§1土的物理性質(zhì)82①不存在最優(yōu)含水量；②在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實(shí)；③潮濕狀態(tài)下ρd明顯降低。

三.粗粒土的壓實(shí)性

1.擊實(shí)曲線特點(diǎn)20%粗砂

ω

=4~5%中砂

ω=7%；時(shí)，干密度最小