土的物理性質(zhì)指標(biāo)

任務(wù)一公路路基工程認(rèn)知知識點(diǎn)2：土的物理性質(zhì)指標(biāo)一、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、土的三相組成—土中固體顆粒

土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。因此土粒的礦物組成將取決于成土母巖的礦物組成及其后的風(fēng)化作用。成土礦物可分為兩大類：原生礦物

由巖石經(jīng)物理風(fēng)化生成的

顆粒成分與母巖的相同

常見的有石英、長石和云母

顆粒較粗，多呈渾圓形狀

吸附水的能力弱，無塑性次生礦物

由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化生成的新礦物

它的成分成分與母巖的完全不同

有高嶺石、伊利石和蒙脫石粘土礦物

顆粒極細(xì)，且多呈片狀

性質(zhì)活潑，吸附水能力強(qiáng)有機(jī)質(zhì):

動植物分解后的殘骸，稱為腐殖質(zhì)。其顆粒極細(xì)，粒徑小于0.1m，呈凝膠狀，帶有電荷，具極強(qiáng)的吸附性。

土中水處于不同位置和溫度條件下，可具有不同的物理狀態(tài)——固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。液態(tài)水是土中孔隙水的主要存在狀態(tài)，因其受土粒表面雙電層影響程度的不同可分為結(jié)合水、毛細(xì)水、重力水。后兩者也稱為非結(jié)合水（自由水）。水的類型主要作用力結(jié)合水物理化學(xué)力非結(jié)合水（自由水）毛細(xì)水表面張力和重力重力水重力2、土的三相組成—土中水土中氣土中的氣體：

自由氣體:與大氣相通

封閉氣泡:與大氣隔絕,壓縮性高降低透水性.

成分：

一般空氣中成分

微生物產(chǎn)生可燃?xì)怏w（H2S）4、土的三相組成—土中氣二、土的物理性質(zhì)所謂土的物理性質(zhì)就是表示土中三相比例關(guān)系的一些物理量。土的物理性質(zhì)指標(biāo)不僅可以描述土的物理性質(zhì)和它所處的狀態(tài)，而且在一定程度上反映了土的力學(xué)性質(zhì)。一類是必須通過試驗(yàn)測定的，如含水率、密度和土粒比重，稱為直接指標(biāo)；一類是根據(jù)直接指標(biāo)換算的，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱為間接指標(biāo).

為便于說明這些物理性質(zhì)指標(biāo)的定義和它們的換算關(guān)系，常用三相圖表示土體內(nèi)三相的相對含量。1.天然密度（濕密度）：天然狀態(tài)下土的單位體積的質(zhì)量。

測定方法：環(huán)刀法、蠟封法、灌砂法等。

ρ=m/V=（ms+mw）/V2.干密度定義：干燥狀態(tài)下單位體積土的質(zhì)量。

（一）.土的密度3.飽和密度：土的孔隙中全被水充滿的情況下單位體積土的質(zhì)量。

ρf=（ms+mw）

/V=（ms+Vnρw

）

/V

土的飽和密度的常見值為1.8~2.30g/cm34.相對密度（比重）：土固體物質(zhì)本身密度與水密度之比。Gs=ms/mw=ms/（Vs

ρw）土粒相對密度變化范圍不大：細(xì)粒土（粘性土）一般2.70～2.75；砂土一般為2.65左右。土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對密度減小例題1．薄壁取樣器采取的土樣，測出其體積V與質(zhì)量分別為38.4cm3和67.21g，把土樣放入烘箱烘干，并在烘箱內(nèi)冷卻到室溫后，測得質(zhì)量為49.35g。試求土樣的ρ（天然密度），ρ

d（干密度）.1.含水率：土中水的質(zhì)量與干土顆粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示。表達(dá)式：（二）.土的含水性

烘干法

烘干法是測定含水量的標(biāo)準(zhǔn)方法，適用于粘質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂類土和有機(jī)質(zhì)土類。本法是快速測定法中較準(zhǔn)確的一種，現(xiàn)場測試中用的較多。酒精燃燒法測定方法：2、飽和含水率（wmax）：土中的孔隙全部被水充滿，達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的含水量，即土的孔隙中充滿水分的質(zhì)量與干土顆粒質(zhì)量的比值。

wmax=Vnρw/ms×100在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)條件下，能達(dá)到最大干密度時(shí)的含水量。3、最佳含水量（w佳）：4、土的飽和度（Sr）：土中天然含水的體積（Vw）與土的全部孔隙體積（Vn）的比值。

Sr=Vw/Vn飽和度愈大，表明土中孔隙中充水愈多，它在0~100%；干燥時(shí)Sr=0。孔隙全部為水充填時(shí)，Sr=100%。

土顆粒間存在著較多的孔隙，土的孔隙性是指孔隙的大小、形狀、數(shù)量及連通情況等特征。土的孔隙性決定于土的粒度成分和土的結(jié)構(gòu)，即土粒排列的松緊程度。（三）.土的孔隙性1、孔隙比（e）：土中孔隙的體積與土粒體積的比值。

e=Vn/Vs土中孔隙比是反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的一個(gè)指標(biāo)，e越大，土體越松，反之越緊。一般在天然狀態(tài)下的土，若e<0.6,工程性質(zhì)良好；e>1工程性質(zhì)不良。

2、孔隙度（孔隙率n）：土中孔隙體積與整個(gè)土體積的比值。

n=Vn/V×100%=e/(1+e）3．砂土的相對密實(shí)度Dr對于砂土，孔隙比有最大值與最小值，即最松散狀態(tài)和最緊密狀態(tài)的孔隙比。砂土在天然狀態(tài)下的松密程度還可以用相對密度來評價(jià)：某天然砂層，密度為1.47g/cm3，含水率13%，由試驗(yàn)求得該砂土的最小干密度為1.20g/cm3；最大干密度為1.66g/cm3；問該砂層處于哪種狀態(tài)？例題2：解：已知：

由公式：該砂層處于疏松狀態(tài)。得

d【例題3】某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60cm3，稱得其質(zhì)量為108g，將其烘干后稱得質(zhì)量為96.43g，根據(jù)試驗(yàn)得到的土粒比重Gs為2.7，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和飽和度?！窘狻浚?）已知V＝60cm3，m=108g，則由式得ρ=m／v=108／60=1.8g/cm3（2）已知ms=96.43g，則mw=m－ms=108－96.43=11.57g按式,于是w=mw

／ms＝11.57／96.43=12%（4）按式n=Vv／V＝24.3／60=40.5％（5）根據(jù)ρw的定義Vw=mw

／ρw=11.57／1＝11.57cm3

于是按式

Sr=Vw／Vv=11.57／24.3＝48％（3）已知Gs=2