基礎(chǔ)工程第章 土的物理性質(zhì)及分類

基礎(chǔ)工程1第2章土的物理性質(zhì)及

分類第1節(jié)概述第2節(jié)土的組成第3節(jié)土的三相比例指標第4節(jié)無粘性土的密實度第5節(jié)粘性土的物理特征第6節(jié)土的滲透性第7節(jié)地基土（巖）的分類2第1節(jié)概述土是巖石風化的產(chǎn)物。風化作用物理作用：巖石產(chǎn)生量的變化化學作用生物作用巖石產(chǎn)生質(zhì)的變化3土是三相體。土液相（水）氣相（氣）固相（土顆粒）土殘積土運積土風成沉積土水成沉積土冰川沉積土4飽和土中的孔隙均被水所充填，所以飽和土為二相體。5第2節(jié)土的組成一、土的固相（一）土的顆粒級配按土顆粒粒徑（d）大小將土顆粒分組，稱為粒組。劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。巨粒：>60mm粗粒：0.075~60mm細粒：≤0.075mm土的粒組6土顆粒的大小及其組成情況，通常以土中土顆粒各個粒組的相對含量（各粒組占土?？偭康陌俜謹?shù)）來表示，稱為土的顆粒級配。

土的顆粒級配可由土的顆粒大小分析試驗（簡稱顆分試驗）測定。篩析法密度計法d<0.075mm移液管法d>0.075mm顆分試驗7根據(jù)顆粒大小分析試驗結(jié)果，可以繪制顆粒級配累積曲線（橫坐標為粒徑，用對數(shù)坐標表示；縱坐標為小于某粒徑的土重含量，用常數(shù)坐標表示）。顆粒級配曲線的坡度可以大致反映土的均勻程度。曲線陡，表示粒徑大小相差不多，土顆粒比較均勻；曲線緩，表示粒徑大小相差懸殊，土顆粒不均勻，級配良好。8

幾個特殊粒徑：d10,d30

,d60小于某粒徑的土顆粒質(zhì)量累積百分數(shù)為10%時，相應(yīng)的粒徑稱為有效粒徑d10。與之類似可以得到d30和d60（限定粒徑）。

土顆粒的級配指標：

不均勻系數(shù)Cu=d60/d10

曲率系數(shù)Cc=(d30)2/(d60×d10)

9

Cu反映大小不同粒組的分布情況。

Cu越大，表示土顆粒大小的分布范圍越大，其級配良好。

Cc描寫累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。在一般情況下，Cu<5，均粒土，為級配不良>10，級配良好10Cu≥5Cc=1~3級配良好礫類土或砂類土

單獨用Cu來確定土的級配情況是不夠的，需同時參考Cc。11（二）土粒的礦物成分

礦物成分對土的性質(zhì)有著重要影響，其中以細粒組的礦物成分最為重要。

原生礦物：包括石英、長石和云母等。為巖石物理風化的產(chǎn)物，化學性質(zhì)穩(wěn)定或較為穩(wěn)定。

次生礦物：為原生礦物化學風化的產(chǎn)物。土顆粒的礦物成分原生礦物次生礦物12次生礦物主要是粘土礦物。由于晶片結(jié)合的情況不同，便形成了具有不同性質(zhì)的各種粘土礦物，主要有蒙脫石、伊里石和高嶺石。硅氧四面體硅氧晶片鋁氫氧八面體鋁氫氧晶片的基本單元粘土礦物結(jié)構(gòu)13蒙脫石：親水性強（吸水膨脹、脫水收縮）伊里石：親水性中等高嶺石：親水性差14二、土的液相

土中水結(jié)合水自由水強結(jié)合水弱結(jié)合水重力水毛細水

土的含水量試驗所測定的為土中的自由水和弱結(jié)合水。15三、土的氣相

土孔隙中未被水所占據(jù)的部位由氣體充填。

土中的氣體若與大氣相通，則對土的力學性質(zhì)影響不大;若與大氣隔絕，使土的壓縮性提高，透水性減小。16四、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。土的結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)：d<0.005mm（粘粒在海水中）蜂窩結(jié)構(gòu)：d=0.005~0.075mm（粉粒）單粒結(jié)構(gòu)：d>0.075mm分散結(jié)構(gòu)：d<0.005mm（粘粒在淡水中）緊密疏松17第3節(jié)土的三相比例指標土的三相比例指標定量反映了土的三相的組成情況，有助于理解土的基本物理性質(zhì)。土液相（水）氣相（氣）固相（土顆粒）土是三相體。18為了對土的基本物理性質(zhì)有所了解，需要對土的三相的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，稱為土的三相比例指標，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。

土粒比重ds：土粒質(zhì)量與同體積的4℃時純水的質(zhì)量之比。在數(shù)值上等于土粒密度，但無量綱。在試驗室用“比重瓶法”測定，一般土粒比重的變化幅度不大。19土的含水量w：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。在試驗室一般用“烘干法”測定。一般來說，同一類土，當含水量增大時，其強度就降低。土的密度干密度飽和密度有效密度干重度飽和重度有效重度土的密度ρ：土單位體積的質(zhì)量。在試驗室一般用“環(huán)刀法”測定。20土的孔軋隙比e：土中孔先隙體積與土粒票體積之都比。可其以用來文評價天然土只層的密醫(yī)實程度慶。土的孔姜隙率n：土中孔隙勺體積與土除體總體積宮之比。土的飽和士度Sr：土中被水延充滿的孔匯隙體積與雪孔隙總體是積之比。21第4節(jié)奏無肅粘性土刃的密實展度無粘性推土的密但實度與限其工程鎖性質(zhì)有州著密切滋的關(guān)系墓。呈密高實狀態(tài)暈時，為第良好地詠基；呈暖疏松狀距態(tài)時，嶄為不良蠅地基。無粘性土桐的最小孔優(yōu)隙比emin：處于最緊浪密狀態(tài)的唉孔隙比。譜在試驗室駁可用“振擊法”測定。無粘性旨土的最瓜大孔隙傭比emax：處于最疏賣松狀態(tài)的奸孔隙比。沉在試驗室震可用“漏斗法”或“量筒法”測定。22無粘性補土的相汪對密實紀度Dr：無粘性典土的最梳大孔隙敏比與天些然孔隙膽比之差杜和最大吳孔隙比遇與最小鞋孔隙比典之差的味比值。Dr=(emax-e)/(emax-emin)相對密實冒度的值介四于0~1之間，霉值越大聯(lián)，表示蓋越密實幸。23第5節(jié)罵粘性土減的物理特仙征一、粘怒性土的貓界限含柴水量同一種亡粘性土筐隨著含疫水量的垂不同，任可分別祝處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀塘態(tài)和流動狀椅態(tài)。粘性符土由一遙種狀態(tài)咐轉(zhuǎn)到另涂一種狀碑態(tài)的分味界含水捐量，稱勾為界限含水埋量。0固態(tài)半固態(tài)可塑狀堅態(tài)流動狀參態(tài)縮限ws塑限wp液限wlw24液限儀錐式液限金儀碟式液限蹄儀塑限：搓條辦法液限塑限液限：液塑限聯(lián)合測侮定儀橫坐標：按土樣含水煎量縱坐標為：圓錐索入土深聞度25二、粘墨性土的露塑性指懇數(shù)和液渣性指數(shù)塑性指數(shù)Ip為液限和更塑限的差值，表滅示土處允于可塑撈狀態(tài)的脈含水量默變化范準圍。塑性指遣數(shù)在一茫定程度印上綜合針反映了告影響粘謙性土特巖征的各踩種重要灰因素(朵土的顆湖粒組成僑，土的奮礦物成攪分以及叼土中水印的離子牲成分和濟濃度等債)。液性指面數(shù)Il為粘性土恭的天然含胃水量和塑臭限的差值豆與塑性指等數(shù)的比值魯。26液性指數(shù)骨可以表示偶粘性土所處的訴軟硬狀術(shù)態(tài)。液近性指數(shù)午的值越大繡，表示閑土質(zhì)越膚軟。三、粘月性土的顯靈敏度鐮和觸變革性土的靈徒敏度：原狀昨土的強臘度與同吩一土經(jīng)讓重塑（航含水量國不變，榜土的結(jié)浩構(gòu)被徹那底破壞涂）后的咽強度之捉比。土的靈絹敏度越哪高，其條結(jié)構(gòu)性散越強，愧受擾動己后土的嘗強度降均低就越懶多。施現(xiàn)工中要喇盡量減陣少對土滾結(jié)構(gòu)的已擾動。27土的觸變小性：粘性縮慧土的結(jié)俗構(gòu)遭到破頂壞，其究強度就話會降低罩，但隨著時間等發(fā)展土體寒的強度會羊逐漸恢復濾，這種膠古體化學性濟質(zhì)稱為土允的觸變性警。28第6節(jié)田土嚼的滲透陣性土的滲透財性：水流通恰過土中孔砌隙難易程罪度的土體坡性質(zhì)。達西定例律：土中滲斤流速度v與水力獻梯度i之間呈線夢性比例關(guān)襖系（比例分常數(shù)k稱為滲蓋透系數(shù)飾）。公舍式表示吉為：v=ki在砂性土暮中水的流待動滿足達志西定律。29在粘性換土中只坊有當水詞頭梯度超過起始棕梯度（臨艱界梯度，胃梯度閾值）才枝開始發(fā)生半滲流。30第7節(jié)股地倍基土（攤巖）擋的分類一、巖石俘的工程分宗類（一）巖舉石按堅硬惹程度分類1.硬質(zhì)裙巖石（qu≥30M如Pa）2.軟質(zhì)巖逼石（qu<30MP念a）（二）巖子石的風化求程度1.微風佛化2.中等欠風化3.強風墻化31二、土撤的工程眨分類一般土粗粒土細粒土礫類土蠟：2~6蚊0mm砂類土：0.0咐75~紗2mm粉土：<0.逗075經(jīng)mm粘土：<0.0鉤75mm巨粒土湖：>60m嘆m特殊土蓬：軟土始、黃土宋、膨脹瞎土等工程用土32土按有機餓質(zhì)含量（Wu）的分類土無機土：Wu<5%有機質(zhì)鑒土：10%衛(wèi)≥Wu≥5拌%泥炭質(zhì)土不：60%≥Wu>1濕0%泥炭：Wu>6縫0%注：有糖機質(zhì)含蜓量Wu按燒失廁量試驗織確定?！疽灾腥A人民廈共和國國里家標準《葛巖土工程恩勘察規(guī)范商》（GB眾500橡21-選94）】33軟土：指堡在靜水或逢非常緩慢的流水雅環(huán)境中扛沉積，圖經(jīng)生物食化學作用下形瘋成的軟弱功土。物理力兩學特性礎(chǔ)軟土的天然孔叫隙比大：e>1天然含水艷量高：w≥wl壓縮系數(shù)字高滲透系數(shù)財小抗剪強度葉低靈敏度高34淤泥：e≥1.幟5淤泥質(zhì)土錫：1.5賢>e≥1.姻0軟土35三、細粒紗土按塑性椅圖分類粗、細粒召組的分界敵粒徑：0.07鎖5mm。土粗粒土：按顆粒大床小及級配斷分類細粒土：按塑性圖芬分類土的塑性材指數(shù)雖然蟻是劃分細泛粒土的良牧好指標，悅但是塑性碌指數(shù)反映宿的只是一錢個相對的賣含水量范剝圍，具有妻相同的塑細性指數(shù)，遼液、塑限盛卻可能完欲全不同，榜土性也可急能很不相狀同。36細粒土的本科學合理季的分類，投應(yīng)綜合考慮塑火性指數(shù)閘和液限悅（或塑奸限）。0IpwlⅢⅠMLMHCHCL40Ⅰ:Ip=0.6秋3(wl-20仙)Ⅱ:Ip=10Ⅲ:wl=40睬%Ⅱ37有機質(zhì)土君可在相應(yīng)妄的土類代號之后衛(wèi)綴以代號叮O，如C坊HO，MHO等權(quán)。《土的分鑄類標準》朋：1.粗粒土（試樣中誤粗粒組質(zhì)河量≥總質(zhì)失量的50牙%）；2.細粒土（試樣中狡細粒組質(zhì)況量≥總質(zhì)竿量的50迅%）；3.含粗粒別的細粒揪土（試樣中鋸粗粒組質(zhì)周量為總質(zhì)業(yè)量的25帶~50%刺）。38關(guān)于幾晨個問題捉的討論1.“含水量”的名稱：一個指癢標的名掀稱應(yīng)能婦準確地謹反映其避所表示應(yīng)的內(nèi)容沿和意義首。用中艦國傳統(tǒng)扶的詞語舞習慣，“量”應(yīng)為一量裁詞，是有明量綱（或數(shù)單位）的芹，如“質(zhì)量”（單位稀為g或kg）、“重量”（單位為N或kN）等。而從“含水量”的定義看嚷，它是兩掩個質(zhì)量之丘比，是無部量綱的。39所以從敬名稱的值科學化判、規(guī)范化的角旁度，從向不至于箭造成混姓淆、便于理解律的意義上牲，本人認險為“含水漫量”的名稱需扮更改。現(xiàn)有學額者將含餡水量改蝕稱為“含水率”，從無孕量綱上與漁定義是符戶合了，但頂本人認為扇似乎還不姜確切，因親為“率”教一般反映洗某相關(guān)部湊分占整體籌的比例（贈與時間有舅關(guān)的名詞愚排除在外田，如速率溝），如“返升學率”待、“效率潮”、“孔遼隙率”等弄；而“含可水量”的昏定義卻是鹿整體中部把分與部分器的比值，瓶所以稱“抬含水率”40似也不濫妥，建欣議稱為然“含水比”或“水比”。“水蓬比”似更抓好一些，亦節(jié)可與“孔張隙比”相腎比照。2.“液共性指數(shù)”杯的名稱：“塑性指渾數(shù)”為兩率個含水譽量（液表限和塑誦限）之乖差，而榮“液性指數(shù)”卻為兩非個含水量伯之差的比針值，完全偶不同的概肆念名稱卻獵都用“指數(shù)”的稱厲謂，似迎欠妥，銹不便于塔理解。隙可否改頁為“相對可塑眠度”，與“燙液性指數(shù)格”的定義類相符，也謀可與無粘單性土的“相對密鄉(xiāng)豐實度”相比照說。413.有掀機質(zhì)含所量與燒碑失量：現(xiàn)行的皆中華人勻民共和伸國國家標芬準《巖圣土工程導勘察規(guī)路范》（GB出500秧21-脅94）在按妄“有機質(zhì)含處量”對土進殺行分類時雹注明“有機質(zhì)含虎量Wu按燒失量滔試驗確定”?！吨袊鴩J家標準匯素編》（GB音787蚊6-8暴7）中是平這樣定律義“燒失量”的：燒失量不詞包括吸濕頸水，僅包礎(chǔ)括有機質(zhì)斥和水合水折，石灰性憑土壤中還削包括二氧姥化碳。42由燒失糾量的定盲義可知哈：有機質(zhì)含量下高，燒失桐量就高；館燒失量高，喇有機質(zhì)含暮量卻并不帖一定高。映也就是說求，燒失量舅的高低毅并不一怖定能準雖確地反廚映土中躁的有機約質(zhì)含量邊水平。因此，燒失量勒與有機亦質(zhì)含量蹤蝶是兩個和不能相編等同的跪概念，鹿二者之稀間既有廈聯(lián)系又巴存在著胸區(qū)別。而現(xiàn)行的太規(guī)范卻把偉兩個不同繡的概念混弓同了。43由此可溪見，以與有機套質(zhì)含量不同概