土的物理性質(zhì)和工程分類課件

學(xué)習(xí)要求

了解土的成因和三相組成，掌握土的物理性質(zhì)和物理狀態(tài)指標(biāo)的定了解地基土的工程分類依據(jù)與準(zhǔn)確定名。基本內(nèi)容

土的三相組成

土的三相比例指標(biāo)

土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

◆粘性土的界限含水量

◆砂土的密實(shí)度

◆土的工程分類土的物理性質(zhì)和工程分類土的物理狀態(tài)指標(biāo)…1所謂土的物理狀態(tài)，對(duì)于無粘性土是指土的密實(shí)度；對(duì)于粘性土是指土的軟硬程度或稱粘性土的稠度。無粘性土的密實(shí)度

砂土的密實(shí)度對(duì)其工程性質(zhì)具有重要的影響。密實(shí)的砂土具有較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性，是良好的建筑物地基；松散的砂土，尤其是飽和松散砂土，不僅強(qiáng)度低，且水穩(wěn)定性很差，容易產(chǎn)生流砂、液化等工程事故。對(duì)砂土評(píng)價(jià)的主要問題是正確地劃分其密實(shí)度。

土的密實(shí)度通常是指單位體積中固體顆粒充滿的程度。密實(shí)度反映無粘性土工程性質(zhì)的主要指標(biāo)。判別砂土的密實(shí)度有以下三種方法。土的物理狀態(tài)指標(biāo)…2用孔隙比e為標(biāo)準(zhǔn)砂土的密實(shí)度（74規(guī)范）評(píng)價(jià)：（1）優(yōu)點(diǎn)：簡捷方便；（2）缺點(diǎn)：無法反映土的粒徑級(jí)配因素。密實(shí)中密稍密松散礫砂粗砂中砂e<0.60.6<e<0.750.75<e<0.85e>0.85細(xì)砂粉砂e<0.70.7<e<0.850.85<e<0.95e>0.95土的物理狀態(tài)指標(biāo)…4用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)是動(dòng)力觸探的一種，它利用一定的錘擊動(dòng)能(錘重63.5kg，落距76cm)，將一定規(guī)格的對(duì)開管式的貫入器打入鉆孔孔底的土中，根據(jù)打入土中的貫阻抗，判別土層的工程性質(zhì)。貫入阻抗用貫入器貫入土中30cm的錘擊數(shù)N63.5表示，N63.5也稱為標(biāo)貫擊數(shù)。該實(shí)驗(yàn)的的應(yīng)用主要有評(píng)定砂土的相對(duì)密度、評(píng)定地基土承載力、估算單樁承載力等。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)錘擊數(shù)N63.5N63.5≤1010<N63.5≤1515<N63.5≤30N63.5>30密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)土的物理狀態(tài)指標(biāo)…5標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)土的物理狀態(tài)指標(biāo)…6粘性土的稠度

稠度指粘性土含水量不同時(shí)所表現(xiàn)出的物理狀態(tài),它反映了土的軟硬程度或?qū)ν饬σ鸬淖兓蚱茐牡牡挚鼓芰Φ男再|(zhì)。隨著含水量的改變，粘性土將經(jīng)歷不同的物理狀態(tài)。

當(dāng)含水量很大時(shí)，土是一種粘滯流動(dòng)的液體即泥漿，稱為流動(dòng)狀態(tài)；

隨著含水量逐漸減少，粘滯流動(dòng)的特點(diǎn)漸漸消失而顯示出塑性，稱為可塑狀態(tài)；

當(dāng)含水量繼續(xù)減少時(shí)，則發(fā)現(xiàn)土的可塑性逐漸消失，從可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)。

如果同時(shí)測(cè)定含水量減少過程中的體積變化，則可發(fā)現(xiàn)土的體積隨著含水量的減少而減小，但當(dāng)含水量很小的時(shí)候，土的體積卻不再隨含水量的減少而減小了，這種狀態(tài)稱為固體狀態(tài)。土的物理狀態(tài)指標(biāo)…8測(cè)試方法用搓條法測(cè)定塑限wp搓條法:即用雙手將天然濕度的土樣搓成小圓球（球徑小于10mm），放在毛玻璃板上再用手掌慢慢搓滾成小土條，用力均勻，搓到土條直徑為3mm，出現(xiàn)裂紋，自然斷開，這時(shí)土條的含水量就是塑限wp值。

搓好的泥條土的物理狀態(tài)指標(biāo)…9用平衡錐式液限儀測(cè)定wL其工作過程是：將粘性土調(diào)成均勻的濃糊狀，裝滿盛土杯，刮平杯口表面，將76克重圓錐體輕放在試樣表面的中心，使其在自重作用下徐徐沉入試樣，若圓錐體經(jīng)5秒種恰好沉入10mm深度，這時(shí)杯內(nèi)土樣的含水量就是液限wL值。為了避免放錐時(shí)的人為晃動(dòng)影響，可采用電磁放錐的方法。

錐式液限儀(見動(dòng)畫)

土的物理狀態(tài)指標(biāo)…10塑性指數(shù)Ip

定義：是指液限和塑限的差值（省去%號(hào)），即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，用Ip表示。

物理意義：塑性指數(shù)愈大，土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍也愈大。塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的可能含量有關(guān)，土中結(jié)合水的含量與土的顆粒組成、礦物組成以及土中水的離子成分和濃度等因素有關(guān)。

工程應(yīng)用：由于塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素，因此，在工程上常按塑性指數(shù)對(duì)粘性土進(jìn)行分類。粘土粉質(zhì)粘土土的物理狀態(tài)指標(biāo)…12活動(dòng)度(了解)

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，用A表示。即

P0.002—粒徑<0.002mm顆粒占總重量的百分比。物理意義：反映粘性土中所含礦物的活動(dòng)性,它也是衡量土中粘性礦物吸附結(jié)合水的能力。

A<0.75非活性粘土;A>1.25活性粘土;0.75<A<1.25正常粘土。土的物理狀態(tài)指標(biāo)…13靈敏度

定義：是指粘性土的原狀土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu與重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qur比值，用St

表示。即

物理意義：反映了粘性土的結(jié)構(gòu)性的強(qiáng)弱。工程應(yīng)用：保護(hù)基槽，以免破壞破壞其結(jié)構(gòu)，降低地基強(qiáng)度。

1<St≤2低靈敏;2<St≤4中靈敏;

St>4高靈敏。土的工程特征土與其它連續(xù)介質(zhì)的建筑材料，具有下列三個(gè)顯著的工程特征：1.壓縮性高反映材料壓縮性高低的指標(biāo)彈性模量E(土稱變形模量),隨著材料的不同而有極大的差別,例如:鋼筋E=21萬MPa;C20混凝土E=2.0萬MPa;卵石E=50MPa;飽和細(xì)砂E=10MPa.2.強(qiáng)度低為抗剪強(qiáng)度，而非抗壓、抗拉強(qiáng)度；3.透水性大顆粒之間有無數(shù)孔隙。土的工程分類…1土的工程分類…3土的分類與定名的必要性土的分類原則：將其劃分為一定的類別，同一類別的土在工程地質(zhì)性質(zhì)上應(yīng)比較接近。

1、根據(jù)地質(zhì)成因可分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、風(fēng)積土等。

2、根據(jù)顆粒級(jí)配或塑性指數(shù)可分為碎石土、砂土、粉土和粘性土。

3、根據(jù)土的工程特性的特殊性可分為一般土和特殊土土的分類標(biāo)準(zhǔn)：世界各國、各地區(qū)、各部門，根據(jù)自己的傳統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)，都有自己的分類標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)土的工程分類…4巖石

定義：顆粒間牢固聯(lián)結(jié)，形成整體、節(jié)理、裂隙的巖體。

分類：

按成因分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖；

按堅(jiān)硬程度分為堅(jiān)硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖等；

按風(fēng)化程度分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化等；

根據(jù)完整性可分完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等。土的工程分類…5碎石土

定義：粒徑>2mm的顆粘含量超過全重的50%。

分類：按粒徑和顆粒形狀可進(jìn)一步劃分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫，見下表。碎石土的分類碎石土沒有粘性和塑性，屬于單粒結(jié)構(gòu)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>200mm的顆粒超過全重的50％卵石碎石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑>20mm的顆粒超過全重的50％圓礫角礫圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑>2mm的顆粒超過全重的50％土的工程分類…7粉土

定義：粉土是指粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過總質(zhì)量的50％，且塑性指數(shù)Ip≤10的土。粉土是介于砂土和粘性土之間的過渡性土類，它具有砂土和粘性土的某些特征，根據(jù)粘粒含量可以將粉土再劃分為砂質(zhì)粉土和粘質(zhì)粉土。土的工程分類…8粘性土

定義：粘性土是指塑性指數(shù)>10的土。根據(jù)塑性指數(shù)大小，粘性土可再劃分為粉質(zhì)粘土和粘土兩個(gè)亞類：

當(dāng)10<Ip≤17時(shí)為粉質(zhì)粘土；當(dāng)Ip>17時(shí)為粘土。

又可按沉積年代分類老粘土：Q3及以前的土，強(qiáng)度高，壓縮性低一般粘性土：Q4新近沉積的粘性土：文化期以來(久固結(jié))土的工程分類…9人工填土

定義：人工填土是指由人類活動(dòng)而堆填的土。其物質(zhì)成分較雜，均勻性較差。根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土、沖填土和壓實(shí)填土四類。各類填土應(yīng)根據(jù)下列特征予以區(qū)別：

1、素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一種或幾種材料組成的填土其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少。按主要組成物質(zhì)分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性填土。經(jīng)分層壓實(shí)后則稱為壓實(shí)填土。2、雜填土是含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。按其組成物質(zhì)成分和特征分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土及生活垃圾土。3、沖填土為由水力沖填泥漿形成的填土。土的工程分類…11特殊土

定義：特殊土是指在特定地理環(huán)境或人為條件下形成的具有特殊性質(zhì)的土。它的分布一般具有明顯的地域性。特殊土包括軟土、人工填土、濕陷性黃土、紅粘土、膨脹土、多年凍土等。

軟土是指沿海的濱海相、三角洲相、湖泊相、沼澤相等主要由細(xì)粒土組成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高和強(qiáng)度低的特點(diǎn)。包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土等。多數(shù)還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)。

淤泥：天然含水量大于液限，天然孔隙比≥1.5的粘性土。

淤泥質(zhì)土：天然孔隙比小于1.5但≥1.0的粘性土。當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量大于5%時(shí)稱為有機(jī)質(zhì)土；大于60%時(shí)則稱泥炭。泥炭往往以夾層構(gòu)造存在于一般粘性土層中，對(duì)工程十分不利，必須引起足夠重視。土的工程分類…12濕陷性黃土：是指土體在一定壓力下受水浸濕時(shí)產(chǎn)生濕陷變形量達(dá)到一定數(shù)值的土。(濕陷變形量按野外浸水載荷試驗(yàn)確定)

紅粘土：是指碳酸鹽巖系的巖石，經(jīng)紅土化作用形成并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃等顏色的高塑性粘土。其液限一般大于50，上硬下軟，具明顯的收縮性，裂隙發(fā)育，經(jīng)坡、洪積再搬運(yùn)后仍