演示文稿土力學(xué)

（優(yōu)選）土力學(xué)第一章ppt講解目前一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)本章提要本章特點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋對(duì)土的組成和狀態(tài)進(jìn)行定量描述

內(nèi)容瑣碎、零散理清各節(jié)間聯(lián)系理清各節(jié)內(nèi)層次注意物理概念的把握目前二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)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)土的形成過程土的工程分類：便于研究和應(yīng)用土的壓實(shí)性：如何獲得較好的土決定目前三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)提醒：請(qǐng)同學(xué)們上教育在線2003年版進(jìn)行土力學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)IP地址：166.111.92.9

用戶名和密碼已通知1-1，1-2，1-3，1-5，1-61-4（假定兩種土的活性指數(shù)相同）1-8，1-9，1-10，1-12作業(yè)目前四頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類§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)性目前五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)土的形成土巖石風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積地質(zhì)成巖作用土的組成、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)過程、條件§1.2

土的形成

目前六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)土的形成與風(fēng)化作用物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化生物活動(dòng)巖石和土的粗顆粒受各種氣候等物理因素的影響產(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是顆粒大小發(fā)生量的變化礦物成分與母巖相同，稱原生礦物產(chǎn)生無粘性土§1.2

土的形成

目前七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)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，形成新的礦物顆粒成分發(fā)生質(zhì)的變化礦物成分與母巖不同，稱次生礦物形成十分細(xì)微的土顆粒，最主要為粘性顆粒及可溶鹽類土的形成與風(fēng)化作用物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化生物活動(dòng)§1.2

土的形成

目前八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)包括植物、動(dòng)物和土壤微生物的作用可加劇物理和化學(xué)風(fēng)化構(gòu)成土中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的生物循環(huán)導(dǎo)致腐殖質(zhì)的形成，改變土壤的結(jié)構(gòu)土的形成與風(fēng)化作用物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化生物活動(dòng)§1.2

土的形成

目前九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)殘積土

無搬運(yùn)運(yùn)積土

有搬運(yùn)搬運(yùn)與沉積母巖表層經(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)不均無明顯層理§1.2

土的形成

目前十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2

土的形成

搬運(yùn)與沉積殘積土

無搬運(yùn)運(yùn)積土

有搬運(yùn)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)所沉積的堆積物坡積土：土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均洪積土：有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)沖積土：渾圓度分選性明顯，土層交迭湖泊沼澤沉積土：含有機(jī)物淤泥，土性差海相沉積物：顆粒細(xì)，表層松軟，土性差冰積土：土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻風(fēng)積土：顆粒均勻，層厚而不具層理目前十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類§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)性風(fēng)化作用搬運(yùn)與沉積目前十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)土中氣體氣相次要作用固體顆粒固相構(gòu)成土體骨架

起決定作用土中水液相重要影響土體的三相構(gòu)成飽和土：土體孔隙完全被水充滿干土：土體孔隙完全被氣充滿非飽和土：孔隙中水和氣均存在§1.2土的三相組成

目前十三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)固體顆粒-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d(mm)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)0.075粗粒細(xì)粒粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無粘性土。細(xì)粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。巨粒60§1.2土的三相組成–

固體顆粒

目前十四頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)固體顆粒-粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配：各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分

數(shù)來表示

分析方法：篩分法：適用于粗粒土孔徑大小不同的篩子

水分法：適用于細(xì)粒土常采用比重計(jì)法表述方法:

粒徑級(jí)配累積曲線§1.2土的三相組成–

固體顆粒

目前十五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

固體顆粒-粒徑級(jí)配孔徑105.02.01.00.50.250.1(0.075)200g土篩余0101618242238721009080706050403020100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)P100958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線水分法粒徑(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510篩分法目前十六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)1009080706050403020100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(jí)配累積曲線固體顆粒–

級(jí)配曲線d60d50d10d30特征粒徑:

斜率:某粒徑范圍內(nèi)顆

粒的含量陡-相應(yīng)粒組含量多緩-相應(yīng)粒組含量少

平臺(tái)-相應(yīng)粒組缺乏d50:平均粒徑d60:控制粒徑d10

:有效粒徑d30§1.2土的三相組成–

固體顆粒

目前十七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

土的粗細(xì)度：用d50

表示土的不均勻程度：用不均勻系數(shù)：Cu=d60/d10

表示，Cu

5，稱為不均勻土，反之稱為均勻土連續(xù)程度:用曲率系數(shù)

Cc=d302/(d60×d10

)

度量,Cc=1~3為連續(xù)級(jí)配,>3或<1為不連續(xù)級(jí)配固體顆粒–

級(jí)配曲線1009080706050403020100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(jí)配累積曲線d60d50d10d30目前十八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)1009080706050403020100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(jí)配累積曲線d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545缺少小顆粒，Cc缺少大顆粒，CcCc=13,級(jí)配連續(xù)曲率系數(shù)舉例§1.2土的三相組成–

固體顆粒

目前十九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

粒組含量用于土的分類定名；不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：

Cu

5為不均勻土；Cu

5為均勻土

曲率系數(shù)Cc用于判定土的連續(xù)程度：

Cc=1~3為級(jí)配連續(xù)土；Cc>3或Cc<1為級(jí)配不連續(xù)土不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣：

Cu

5且Cc=1~3為級(jí)配良好的土；如果Cu<5或Cc>3

或Cc<1為

級(jí)配不良的土粒徑級(jí)配曲線和指標(biāo)的應(yīng)用目前二十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

固體顆粒-礦物成分固體成分原生礦物-石英、長石、云母等次生礦物礦物質(zhì)有機(jī)質(zhì)無定形氧化物膠體可溶鹽粘土礦物具有和原生礦物很不相同的特性對(duì)粘土性質(zhì)的影響很大目前二十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

粘土礦物粘土礦物是一種復(fù)合的鋁-硅鹽晶體，顆粒呈片狀，是由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組疊而成，可分成高嶺石、伊利石和蒙特石三種類型。

硅片

鋁片SiSi氧離子O2-硅離子Si4+硅-氧四面體硅片的結(jié)構(gòu)硅片簡圖目前二十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

粘土礦物粘土礦物是一種復(fù)合的鋁-硅鹽晶體，顆粒呈片狀，是由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組疊而成，可分成高嶺石、伊利石和蒙特石三種類型。OH1-鋁離子Al3+鋁-氫氧八面體硅片的結(jié)構(gòu)硅片簡圖AlAl

硅片

鋁片目前二十三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)晶層間通過氫鍵聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)力強(qiáng)，晶格不能自由活動(dòng)，水難以進(jìn)入晶格間能組疊很多晶層，多達(dá)百個(gè)以上，成為一個(gè)顆粒。顆粒長寬約0.3-3，厚約0.03-1。主要特征：顆粒較粗，不容易吸水膨脹和失水收縮，或者說親水能力差?！?.2土的三相組成–

固體顆粒

粘土礦物依硅片和鋁片組疊形式的不同，可分成如下三種類型：高嶺石蒙特石伊利石SiSiAlAlSiSiAlAlSiSiAlAl高嶺石微粒1:1的兩層結(jié)構(gòu)目前二十四頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)晶層間是O2-對(duì)O2-的連結(jié)，聯(lián)結(jié)力很弱，水很容易進(jìn)入晶層之間。每一顆粒能組疊的晶層數(shù)較少。顆粒大小約為0.1-1，厚約。主要特征：顆粒細(xì)微，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮的特性，或者說親水能力強(qiáng)。2:1的三層結(jié)構(gòu)SiSiAlAlSiSiSiSiAlAlSiSi數(shù)層水分子§1.2土的三相組成–

固體顆粒

粘土礦物依硅片和鋁片組疊形式的不同，可分成如下三種類型：高嶺石蒙特石伊利石目前二十五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

粘土礦物是云母在堿性介質(zhì)中風(fēng)化的產(chǎn)物。與蒙特石相似，由兩層硅片夾一層鋁片所形成的三層結(jié)構(gòu)，但晶層之間有鉀離子連結(jié)。主要特征：連結(jié)強(qiáng)度弱于高嶺石而高于蒙特石，其特征也介于兩者之間。2:1的三層結(jié)構(gòu)SiSiAlAlSiSiSiSiAlAlSiSi鉀離子依硅片和鋁片組疊形式的不同，可分成如下三種類型：高嶺石蒙特石伊利石目前二十六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

固體顆粒

粘土礦物的帶電性質(zhì)研究表明，片狀粘土顆粒表面常帶有電荷，凈電荷通常為負(fù)電荷----------------------++++粘土顆粒水分子陽離子粘土礦物的帶電特性玻璃筒玻璃皿水位升高粘土粒粘土膏+-粘土的電泳和電滲現(xiàn)象(列依斯,1809)目前二十七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)顆粒形狀和比表面積原生礦物：一般顆粒較粗，呈粒狀。有圓狀、渾圓狀、棱角狀等。次生礦物：顆粒較細(xì)，多呈針狀、片狀、扁平狀。比表面積：單位質(zhì)量土顆粒所擁有的總表面積。對(duì)于粘性土，其大小直接反映土顆粒與四周介質(zhì),特別是水,相互作用的強(qiáng)烈程度,是代表粘性土特征的一個(gè)很重要的指標(biāo)。

高嶺石的比表面積為：10-20m2/g,伊利石：80-l00m2/g,蒙特石：800m2/g粗顆粒的形狀粘土顆粒的形狀§1.2土的三相組成–

固體顆粒

目前二十八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

土中水結(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，凍脹融沉

水蒸氣存在孔隙空氣中目前二十九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

-強(qiáng)結(jié)合水：排列致密，密度>1g/cm3

冰點(diǎn)處于零下幾十度完全不能移動(dòng)，具有固體的特性溫度略高于100°C時(shí)可蒸發(fā)-弱結(jié)合水：受電場引力作用，為粘滯水膜外力作用下可以移動(dòng)不因重力而流動(dòng)，有粘滯性粘土顆粒-----------------++++引力d水分子陽離子強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水土中水–

結(jié)合水結(jié)合水：受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動(dòng)的水目前三十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

毛細(xì)水：由于土體孔隙的毛細(xì)作用升至自由水面以上的水。毛細(xì)水承受表面張力和重力的作用重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流動(dòng)土中水–

自由水自由水：不受顆粒電場引力作用的孔隙水hc毛細(xì)水重力水目前三十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

生活在水面收縮膜

頂面和地面的昆蟲水蜘蛛仰泳的水蜘蛛收縮膜內(nèi)壓>外壓液體1液體2界面張力界面張力目前三十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

毛管中流體的界面效應(yīng)Tdkw空氣固體=濕潤角水a(chǎn)T=界面張力Dk=毛管直徑ua-uwua-uw=壓力差目前三十三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

毛細(xì)管hc土中毛細(xì)水上升高度T2r上升高度r2hcw=2rTcos毛細(xì)升高與孔徑成反比粘土粉土砂土礫石目前三十四頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

張力TTuc水hc2ruc=-hcw水壓+-TT則毛細(xì)壓力：2πrTcosα+ucπr2=0毛細(xì)管中的負(fù)靜水壓力毛細(xì)水壓力目前三十五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

土顆?？p隙處的彎液面r空氣水固體顆粒彎液面在非飽和土中，孔隙中含有水和氣，此時(shí)水多集中于顆粒間的縫隙處，稱毛細(xì)角邊水。由于毛細(xì)張力的作用，會(huì)形成如圖所示的彎液面，使毛細(xì)角邊水產(chǎn)生負(fù)壓力，顆粒則受正壓力。這是稍濕的砂土顆粒間存在假凝聚力的原因目前三十六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

土中水

氣相-土中氣自由氣體：與大氣連通連通的氣體

對(duì)土的性質(zhì)影響不大封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體

其體積與壓力有關(guān)。會(huì)增加土的彈性；阻塞滲流通道，降低滲透性溶解在水中的氣體吸附于土顆粒表面的氣體目前三十七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.2土的三相組成–

小結(jié)

土體有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相

小結(jié)固體顆粒土中水土中氣體粒徑級(jí)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目前三十八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類§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)性目前三十九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)表示影響力學(xué)特性目前四十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

–

物理性質(zhì)指標(biāo)

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)系密實(shí)程度干濕程度……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

基本方法:定義三相草圖法目前四十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

空氣Air三相草圖水Water固體Solidma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積目前四十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

三相草圖九個(gè)物理量:

VVvVsVaVw

msmwmam物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1物理量關(guān)系:空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積三個(gè)獨(dú)立變量，干土或飽和土二個(gè)獨(dú)立變量其它指標(biāo)：三相草圖法計(jì)算實(shí)驗(yàn)室測定目前四十三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

基本物理性質(zhì)試驗(yàn)為了確定三相草圖諸量中的三個(gè)量，通常進(jìn)行三個(gè)基本的物理性質(zhì)試驗(yàn)：土的密度試驗(yàn)土粒比重試驗(yàn)土的含水量試驗(yàn)?zāi)壳八氖捻揬總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

定義：土單位體積的質(zhì)量表達(dá)式：單位:kg/m3

或g/cm3一般范圍:1.60~2.20g/cm3土的密度空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積相關(guān)指標(biāo):土的容重=g單位:kN/m3

工程上更常用,用于計(jì)算土的

自重應(yīng)力基本試驗(yàn)指標(biāo)-土的密度目前四十五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

定義：土粒的密度與4?C時(shí)

純蒸餾水密度的比值表達(dá)式：單位:無量綱一般范圍：粘性土2.70~2.75，砂土2.65土粒比重Gs基本試驗(yàn)指標(biāo)-土粒比重=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積目前四十六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

基本試驗(yàn)指標(biāo)-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)表示表達(dá)式：單位:無量綱一般范圍：變化范圍大注意:其實(shí)是含水比,可達(dá)到或超過100％土的含水量W空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積目前四十七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

可表示同一種土的松密，二者之間存在關(guān)系：表示土中孔隙含量的指標(biāo)砂類土：28-35%粘性土：30-50%，有的可達(dá)60-70%孔隙比e：土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,為無量綱孔隙率(孔隙度)n：土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示可用三相草圖推出空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積目前四十八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

–

物理性質(zhì)指標(biāo)

表示土中含水程度的指標(biāo)對(duì)干土：Sr=0對(duì)飽和土：Sr=1含水量：飽和度：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：空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積目前四十九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

表示土體密度和容重的指標(biāo)干密度：土被烘干時(shí)的密度，

干容重：天然密度

天然容重飽和密度：土被飽和時(shí)的密度，

飽和容重：浮容重：靜水下的有效容重浮密度空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積目前五十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)各種密度容重間的大小關(guān)系天然密度干密度飽和密度天然容重干容重飽和容重浮容重空氣水固體ma=0mwmsm質(zhì)量VaVwVsVvV體積§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

目前五十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系：教科書P18表1-5學(xué)習(xí)要點(diǎn)：小結(jié)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)目前五十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理性質(zhì)指標(biāo)

小結(jié)土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系定義三相草圖法室內(nèi)測定三個(gè)基本物理性質(zhì)指標(biāo)：土的密度土粒比重土的含水量其它物理性質(zhì)指標(biāo)孔隙含量含水程度密度和容重特點(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)別密實(shí)程度干濕程度……目前五十三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)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狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)表示影響力學(xué)特性密實(shí)度稠度§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

目前五十四頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

粗粒土的密實(shí)狀態(tài)

密實(shí)度：通常指單位體積中固體顆粒含量的多少簡單方便，但只能用于同一種土，不能反映級(jí)配的影響

物理性質(zhì)指標(biāo)：孔隙比e（孔隙率n）

干容重demin

=0.35emin

=0.20

相對(duì)密度：emax與emin：最大與最小孔隙比目前五十五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

最大孔隙比emax:

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最小孔隙比emin

: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理論上的最大與最小孔隙比在室內(nèi)的測定有時(shí)很困難粗粒土的最大與最小孔隙比目前五十六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

相對(duì)密度粗粒土的相對(duì)密度粗粒土的密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)Dr=0 最松狀態(tài)Dr1/3 疏松狀態(tài)1/3<Dr2/3 中密狀態(tài)

Dr>2/3 密實(shí)狀態(tài)Dr=1 最密狀態(tài)相對(duì)密度指標(biāo)主要用于人工填土，對(duì)天然砂土層采用原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法測定目前五十七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度，稠度是指土的軟硬程度或土對(duì)外力引起變形或破壞的抵抗能力稠度狀態(tài)與含水量有關(guān)粘性土含水量較硬變軟流動(dòng)粘性土的稠度狀態(tài)目前五十八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

塑限wp液限wl粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水w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)合水強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量自由水粘性土的稠度狀態(tài)稠度界限稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)示意圖目前五十九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

液性指數(shù)：wpwwlIL0堅(jiān)硬(半固態(tài))0<IL0.25 硬塑0.25<IL0.75 可塑0.75<IL1 軟塑IL>1 流塑土的稠度狀態(tài)–液性指數(shù)不同的粘土，wp、wl

大小不同。對(duì)于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同液性指數(shù)是表征土的含水量與分界含水量之間相對(duì)關(guān)系的指標(biāo)。對(duì)重塑土較為合適。目前六十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

塑性指數(shù)問題：反映的是全部土顆粒吸附結(jié)和合的能力，不能充分反映粘土礦物表面活性的高低活性指數(shù)：粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比A<0.75 非活性粘土A=075–1.25 正常粘土A>1.25 活性粘土定義：大體上表示土的弱結(jié)合水含量反映吸附結(jié)合水的能力，即粘性大小大致反映粘土顆粒含量常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù)目前六十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.3土的物理狀態(tài)

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物理狀態(tài)指標(biāo)

粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

相對(duì)密度Dr

細(xì)粒土的稠度狀態(tài)指標(biāo):

液性指數(shù)IL定義判別標(biāo)準(zhǔn)界限含水量

wP、wL土中水形態(tài)塑性指數(shù)Ip

吸附結(jié)合水的能力定義判別標(biāo)準(zhǔn)小結(jié)目前六十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類§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)性目前六十三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.4土的結(jié)構(gòu)

土的結(jié)構(gòu)土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)原狀土和重塑土的強(qiáng)度沉積或碾壓土的各向異性土的結(jié)構(gòu)土體的性質(zhì)土粒間的作用力粗粒土的結(jié)構(gòu)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)目前六十四頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.4土的結(jié)構(gòu)

粗粒土的結(jié)構(gòu)粒間作用力：重力起決定性的作用。在非飽和土中，還受到毛細(xì)力的作用排列形式：點(diǎn)與點(diǎn)

點(diǎn)與面單粒結(jié)構(gòu)示意圖目前六十五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)細(xì)土顆粒間的作用力范德華力：接觸點(diǎn)處的分子引力，作用范圍為幾個(gè)分子的距離，是細(xì)粒土粘結(jié)在一起的主因庫侖力：顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離衰減的速度比范德華力慢膠結(jié)力：土粒間通過膠體連結(jié)在一起，作用力是化合鍵，具有較高的強(qiáng)度毛細(xì)力：土中毛細(xì)作用形成的力土中細(xì)顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的作用，其他粒間力起主導(dǎo)作用：§1.4土的結(jié)構(gòu)

目前六十六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.4土的結(jié)構(gòu)

細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)形成環(huán)境粒間作用力排列形式淡水中沉積表面力、膠結(jié)力（粒間斥力占優(yōu)勢)面與面天然通常不是單一結(jié)構(gòu)，可能是呈多種類型的綜合結(jié)構(gòu)。往往先形成團(tuán)粒凝聚結(jié)構(gòu)海水中沉積表面力、膠結(jié)力（斥力減小引力增加)邊、角與面邊、角與邊示意圖分散結(jié)構(gòu)目前六十七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.4土的結(jié)構(gòu)

反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)靈敏度觸變性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)3=0相同含水量、密度ququ原狀土重塑土靈敏度St：原狀土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu和重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu之比目前六十八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)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。§1.4土的結(jié)構(gòu)

反映粘性土結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)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)。靈敏度觸變性目前六十九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.4土的結(jié)構(gòu)

土的結(jié)構(gòu)土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)粗粒土的結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)重力起主導(dǎo)作用粒間力起主導(dǎo)作用粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu)凝聚結(jié)構(gòu)小結(jié)目前七十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類§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)性目前七十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.5土的工程分類

土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法水利部SL237-1999分類法土的工程分類目的：便于調(diào)查研究；便于分析評(píng)價(jià)；便于交流(基于共同的概念)依據(jù)：最能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性，

綱目分明，簡單易記，便于運(yùn)用目前七十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.5土的工程分類

巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土土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%名稱顆粒形狀粒組含量碎石土建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002目前七十三頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.5土的工程分類

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%建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土砂土目前七十四頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.5土的工程分類

巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土土粉土粘性土粘性土：塑性指數(shù)Ip>10的土粉質(zhì)粘土：10<Ip17的土粘土：Ip>17的土非活性粘土：A<0.75正常粘土A=075–1.25活性粘土A>1.25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)Ip10的土建筑場地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002目前七十五頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.5土的工程分類

水利部SL237-1999分類法土顆粒組成及其特性塑性指標(biāo)：液限、塑限、塑性指數(shù)有機(jī)質(zhì)含量土的分類巨粒土和含巨粒土粗粒土：礫類土、砂類土細(xì)粒土：根據(jù)塑性圖分類特殊土：黃土、膨脹土、紅粘土分類依據(jù)：目前七十六頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類§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)性室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)細(xì)粒土的壓實(shí)性粗粒土的壓實(shí)性目前七十七頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.6土的壓實(shí)性

土的壓實(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)、碾壓土的壓實(shí)性目前七十八頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.6土的壓實(shí)性

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(duì)w=cosnst的土，分三層壓實(shí)；

測定擊實(shí)后的w、，算定d注意：僅適用于細(xì)粒土；對(duì)粗粒土，可用較大尺寸的擊實(shí)儀土目前七十九頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmaxwop細(xì)粒土的壓實(shí)性-擊實(shí)曲線

具有峰值最大干密度dmax最優(yōu)含水量Wop位于飽和曲線之下

粘性土透水性小，擊實(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。Sr=1§1.6土的壓實(shí)性

目前八十頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.6土的壓實(shí)性

含水量Wop： 顆粒表面水膜很薄，相對(duì)移動(dòng)困難含水量=Wop： 水膜潤滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封閉

氣泡，易排出含水量﹥Wop： 水膜潤滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出;

水的相對(duì)含量增加壓實(shí)機(jī)理顆粒破碎（細(xì)粒土較少）粒間聯(lián)結(jié)力被破壞，顆粒

間孔隙被壓縮土粒定向排列0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmaxWop壓實(shí)與含水量細(xì)粒土的壓實(shí)性-壓實(shí)機(jī)理

目前八十一頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.6土的壓實(shí)性

細(xì)粒土的壓實(shí)性-壓實(shí)功能

對(duì)于同一種土,最優(yōu)含水量和最大干密度并不恒定,而隨壓密功能變化，壓實(shí)功能愈大,最優(yōu)含水量愈小，相應(yīng)的最大干密度愈高超過最優(yōu)含水量后，壓實(shí)功能的影響隨含水量的增加逐漸減小。擊實(shí)曲線均靠近于飽和曲線0481216202428含水量w(%)1.91.71.51.3干密度d(g/cm3)飽和曲線N=36N=29N=25N=18目前八十二頁\總數(shù)九十四頁\編于一點(diǎn)§1.6土的壓實(shí)性

細(xì)粒土的壓實(shí)標(biāo)