土的工程性質(zhì)與分類(lèi)

土的工程性質(zhì)與分類(lèi)第一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土(soil)是各種巖石礦物顆粒組成的松散集合體。土體(soilmass)是由一定的土體材料組成,具有一定的土體結(jié)構(gòu),賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。第二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

固相土液相氣相土中顆粒的大小、成分及三相之間的相互作用和比例關(guān)系，反映出土的不同性質(zhì)土的三相組成：第三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二§4.1土的組成與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造第四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、土的固相土粒的大小、相關(guān)礦物成分以及大小搭配情況對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)有明顯影響1.土的顆粒級(jí)配工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍，劃分為若干粒組，為了表示土粒的大小及組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（即各粒組占土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱(chēng)為土的顆粒級(jí)配試驗(yàn)方法篩分法：適用于d≥0.075mm比重計(jì)法:適用于d＜0.075mm第五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二篩分法用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱(chēng)過(guò)質(zhì)量的烘干土樣過(guò)篩，稱(chēng)出留在各篩上的土質(zhì)量，然后計(jì)算其占總土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)第六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二比重計(jì)法：利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來(lái)確定小于某粒徑的土粒含量第七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二顆粒粒徑級(jí)配曲線(xiàn)：縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比,橫坐標(biāo)表示土粒的粒徑(對(duì)數(shù)坐標(biāo)）第八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二顆粒級(jí)配的描述

工程上常用不均勻系數(shù)Cu描述顆粒級(jí)配的不均勻程度Cu愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把Cu＜5的土視為級(jí)配不良的土；Cu＞10的土視為級(jí)配良好的土曲率系數(shù)Cc描述顆粒級(jí)配曲線(xiàn)整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況對(duì)于礫類(lèi)土或砂類(lèi)土，同時(shí)滿(mǎn)足Cu≥5和Cc=1～3時(shí)，定名為良好級(jí)配砂或良好級(jí)配礫d10、d30、d60小于某粒徑的土粒含量為10%、30%和60%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑第九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.土粒的礦物成分礦物成分取決于母巖的礦物成分和風(fēng)化作用原生礦物：由巖石經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化形成，其礦物成分與母巖相同例：石英、云母、長(zhǎng)石等特征：礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定，由其組成的土具有無(wú)粘性、透水性較大、壓縮性較低的特點(diǎn)第十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二次生礦物：巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后所形成的新的礦物，其成分與母巖不相同例：粘土礦物有高嶺石、伊利石、蒙脫石等特征：性質(zhì)較不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的親水性，遇水易膨脹的特點(diǎn)第十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、土中的水土中水的含量明顯地影響土的性質(zhì)(尤其是粘性土)。土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式吸附于固體顆粒的晶格內(nèi)部外，還存在結(jié)合水和非結(jié)合水第十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水：緊靠于顆粒表面、所受電場(chǎng)的作用力很大、幾乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體弱結(jié)合水：緊靠強(qiáng)結(jié)合水的外圍形成的結(jié)合水膜，所受的電場(chǎng)作用力隨著與顆粒距離增大而減弱第十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.非結(jié)合水存在于土粒電場(chǎng)影響范圍以外，性質(zhì)和普通水無(wú)異，能傳遞水壓力，冰點(diǎn)為0℃，有溶解能力以?xún)煞N形式存在：毛細(xì)水、重力水第十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、土中氣體土中氣體存在于土孔隙中未被水占據(jù)的部分，分為與大氣連通的非封閉氣體和與大氣不連通的封閉氣體1.非封閉氣體：受外荷作用時(shí)被擠出土體外，對(duì)土的性質(zhì)影響不大2.封閉氣體：受外荷作用，不能逸出，被壓縮或溶解于水中，壓力減小時(shí)能有所復(fù)原，對(duì)土的性質(zhì)有較大的影響，使土的滲透性減小，彈性增大和延長(zhǎng)土體受力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時(shí)第十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、土的結(jié)構(gòu)在成土過(guò)程中所形成的土粒的空間排列及其聯(lián)結(jié)形式，與組成土的顆粒大小、顆粒形狀、礦物成分和沉積條件有關(guān)第十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.單粒結(jié)構(gòu)：粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落形成的單粒結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。根據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài)疏松狀態(tài)第十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.蜂窩結(jié)構(gòu)：

顆粒間點(diǎn)與點(diǎn)接觸，由于彼此之間引力大于重力，接觸后，不再繼續(xù)下沉，形成鏈環(huán)單位,很多鏈環(huán)聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)第十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.絮狀結(jié)構(gòu)：細(xì)微粘粒大都呈片狀或針狀，質(zhì)量極輕，在水中處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土粒表面的弱結(jié)合水厚度減薄，粘?；ハ嘟咏?，凝聚成絮狀物下沉，形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)第十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二五、土的構(gòu)造土的構(gòu)造是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系。主要特征是土的成層性和裂隙性,即層理構(gòu)造和裂隙構(gòu)造，二者都造成了土的不均勻性1.層理構(gòu)造：土粒在沉積過(guò)程中,由于不同階段沉積的物質(zhì)成分、顆粒大小或顏色不同,而沿豎向呈現(xiàn)出成層特征

2.裂隙構(gòu)造：土體被許多不連續(xù)的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各種鹽類(lèi)的沉淀物第二十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二§4.2土的物理力學(xué)性質(zhì)及其指標(biāo)第二十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、土的三相比例指標(biāo)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)。第二十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的物理性質(zhì)指標(biāo)的分類(lèi)一類(lèi)是必須通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，如含水量、密度和土粒比重，稱(chēng)為直接指標(biāo)；一類(lèi)是根據(jù)直接指標(biāo)換算的，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱(chēng)為間接指標(biāo)第二十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的三相圖為便于說(shuō)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(duì)含量。第二十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.試驗(yàn)直接測(cè)定的物理性質(zhì)指標(biāo)

～土的密度ρ和重度γ密度定義：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量，用ρ表示單位：kg/m3或g/cm3表達(dá)式：定義：?jiǎn)挝惑w積土的重量，用γ表示單位：KN/m3表達(dá)式：重度第二十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的密度ρ和重度γ測(cè)定方法：環(huán)刀法第二十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土粒比重Gs定義：土的質(zhì)量（或重量）與同體積4℃時(shí)純水的質(zhì)量之比表達(dá)式：土粒比重變化范圍不大：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，土粒比重減小第二十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的比重Gs測(cè)定方法：比重瓶法，事先將比重瓶注滿(mǎn)蒸餾水，稱(chēng)瓶加水的質(zhì)量m1。然后把烘干土若干克(ms)裝入空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿(mǎn)，稱(chēng)瓶加水加土的質(zhì)量m2，按下式計(jì)算土粒比重第二十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的比重Gs第二十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的含水量w含水量：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式：土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天然土層含水量變化范圍較大，與土的種類(lèi)、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。

第三十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的含水量測(cè)定方法：烘干法。先稱(chēng)出天然濕土的質(zhì)量，然后放在烘箱里，在100～105℃下烘干，稱(chēng)干土的質(zhì)量。第三十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.間接換算的物理性質(zhì)指標(biāo)

~土的孔隙比e定義：土中孔隙的體積與土粒的體積之比，以小數(shù)表示表達(dá)式：第三十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土中孔隙率n定義：土中的孔隙的體積與土的總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式：第三十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土的飽和度Sr定義：土中孔隙水的體積與孔隙體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式：飽和度描述土中孔隙被水充滿(mǎn)的程度。干土Sr=0,飽和土Sr=100%。砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài):Sr≤50%稍濕；50％＜Sr≤80%很濕；Sr＞80%飽和第三十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二干密度ρd

干重度γd

定義：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒的質(zhì)量或重量表達(dá)式：第三十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二干密度ρd干重度γd土烘干，體積要減小，因而土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度是評(píng)價(jià)土密實(shí)程度的指標(biāo)，干密度或干重度越大表明土越密實(shí)，反之越疏松。常用它來(lái)控制填土工程的施工質(zhì)量。

第三十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二飽和密度ρsat與飽和重度γsat

定義：土中孔隙完全被水充滿(mǎn)，土處于飽和狀態(tài)時(shí)單位體積土的質(zhì)量或重量表達(dá)式：第三十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二浮密度ρ＇與浮重度γ＇

定義：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之差表達(dá)式：第三十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二各種密度之間的比較土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有4個(gè)，土的密度ρ，飽和密度ρsat，干密度ρd，浮密度ρ(kg/m3),相應(yīng)的重度指標(biāo)也有4個(gè)，土的重度，飽和重度sat，干重度d，浮重度(kN/m3)第三十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算

常用的物理性質(zhì)指標(biāo)共有9個(gè)，一般說(shuō)，已知其中任意3個(gè)，通過(guò)換算，可以求其余6個(gè)。第四十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二孔隙比與孔隙率的關(guān)系

第四十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二干密度與濕密度和含水率的關(guān)系

第四十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二孔隙比與比重和干密度的關(guān)系

第四十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二飽和度與含水率、比重和孔隙比的關(guān)系

當(dāng)土飽和時(shí)，即為Sr=100％則

飽和含水率第四十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二浮密度與比重和孔隙比的關(guān)系

第四十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二例題分析

【例】某土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對(duì)密度Gs為2.66，求該土樣的含水量ω、密度ρ、重度、干重度d、孔隙比e、飽和重度sat和有效重度

【解答】第四十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、無(wú)粘性土的密實(shí)狀態(tài)無(wú)粘性土與粘性土區(qū)別：1、礦物成分：無(wú)粘性土一般由原生礦物組成，顆粒較粗；粘性土一般由次生礦物組成，顆粒較細(xì)；2、土的結(jié)構(gòu)：無(wú)粘性土顆粒較粗，土粒之間的粘結(jié)力很弱或無(wú)粘結(jié)，往往形成單粒結(jié)構(gòu)；粘性土顆粒較細(xì)，呈現(xiàn)具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)或絮狀結(jié)構(gòu)，天然狀態(tài)下具有一定的結(jié)構(gòu)性、靈敏度和觸變性。3、物理狀態(tài)：無(wú)粘性土的工程性質(zhì)取決于其密實(shí)度；而粘性土的工程性質(zhì)取決于其軟硬狀態(tài)及土性穩(wěn)定性。第四十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度對(duì)無(wú)粘性土來(lái)說(shuō)，土體的松密程度對(duì)土的工程性質(zhì)影響很大。土的密實(shí)程度越高，壓縮性越小，其工程特性越好；土的密實(shí)程度越低，壓縮性越大，其工程特性越差。描述土的松緊程度的指標(biāo)有干密度和孔隙比，密實(shí)度在一定程度上可用其孔隙比來(lái)反映

第四十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度無(wú)粘性土的孔隙比的范圍受土粒的大小、形狀和級(jí)配的影響很大。因此即便兩種無(wú)粘性土具有同樣的孔隙比也未必表明他們處于同樣的狀態(tài)。在工程上一般用相對(duì)密實(shí)度Dr來(lái)衡量無(wú)粘性土的松緊程度。它是用無(wú)粘性土自身最松和最密兩種極限狀態(tài)作為判別的基準(zhǔn)。第五十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二相對(duì)密實(shí)度Dr定義（理論表達(dá)式）emax無(wú)粘性土處于最松狀態(tài)時(shí)的孔隙比，可由其最小干密度換算emin無(wú)粘性土處于最密狀態(tài)時(shí)的孔隙比，可由其最大干密度換算e0無(wú)粘性土的天然孔隙比第五十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二相對(duì)密實(shí)度Dr定義（實(shí)用表達(dá)式）ρdmax無(wú)粘性土的最大干密度ρdmin無(wú)粘性土的最小干密度ρd無(wú)粘性土的天然干密度第五十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二相對(duì)密實(shí)度Dr無(wú)粘性土處于最密實(shí)的狀態(tài)無(wú)粘性土處于最松的狀態(tài)在工程上，用相對(duì)密實(shí)度劃分無(wú)粘性土狀態(tài)如下：疏松中密密實(shí)第五十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二動(dòng)力觸探確定無(wú)粘性土的密實(shí)度天然砂土的密實(shí)度，可按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N進(jìn)行評(píng)定。天然碎石土的密實(shí)度，可按原位重型圓錐動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)N63.5進(jìn)行評(píng)定(GB50007-2002)密實(shí)度按N評(píng)定砂石密實(shí)度按N63.5評(píng)定碎石土密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)N≤10N63.5≤510＜N≤155＜N63.5≤1015＜N≤3010＜N63.5≤20N＞30N63.5＞20第五十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二質(zhì)量為63.5kg的重錘從76cm高處落下將貫入器貫入土中30cm的錘擊數(shù)第五十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、粘性土的稠度定義：指粘性土在某一含水量下對(duì)外界引起的變形或破壞的抵抗能力，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。第五十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二粘性土的稠度流動(dòng)狀態(tài)可塑狀態(tài)半固體狀態(tài)固體狀態(tài)剛沉積的粘土，本身不能保持其形態(tài)，極易流動(dòng)

體積不再收縮，空氣進(jìn)入土體，土的顏色變淡

含水率減小,喪失可塑性，在外力作用下，易于發(fā)生破裂水分蒸發(fā)，上覆沉積層厚度增加，含水率減小，體積收縮外力作用可改變其形狀，而不改變其體積，并在外力卸除后仍能保持已獲得的形狀第五十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二粘性土的界限含水量定義：粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粻顟B(tài)，可用某一界限含水量來(lái)區(qū)分，稠度界限（阿太堡）Atterberg界限第五十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二粘性土的界限含水量第五十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二粘性土的界限含水量液限流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)的界限含水量，可塑狀態(tài)的上限含水量塑限可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水量，可塑狀態(tài)的下限含水量縮限半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)的界限含水量，即粘性土隨著含水量的減小而體積開(kāi)始不變的含水量。第六十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N狀態(tài)是逐漸過(guò)渡的，并無(wú)明確的界限。目前工程上只是根據(jù)某些通用的試驗(yàn)方法測(cè)定這些界限含水量。第六十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二塑限測(cè)定方法：搓條法和液塑限聯(lián)合測(cè)定法第六十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二塑限測(cè)定方法：搓條法：調(diào)制均勻的濕土樣，在毛玻璃上搓滾成3毫米直徑的土條，若這個(gè)時(shí)刻恰好出現(xiàn)裂縫，就把土條的含水量定為塑限液塑限聯(lián)合測(cè)定法：取代表性試樣，加入不同數(shù)量的純水，調(diào)制成三種不同稠度的試樣，用電磁落錐測(cè)定圓錐在自重作用下經(jīng)5秒后沉入試樣的深度。以含水量為橫坐標(biāo)，圓錐入土深度為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)紙上繪制關(guān)系曲線(xiàn)(圖4-26)。入土深度2毫米所對(duì)應(yīng)的含水率為塑限。第六十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二塑限測(cè)定方法：第六十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二液限測(cè)定方法：液塑限聯(lián)合測(cè)定法和碟式儀法液塑限聯(lián)合測(cè)定法：《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）規(guī)定入土深度恰好為17毫米所對(duì)應(yīng)的含水率為17毫米液限，入土深度恰好為10毫米所對(duì)應(yīng)的含水率為10毫米液限。第六十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二液限測(cè)定方法：碟式液限儀：金屬碟半徑為54mm，糊狀土樣裝入碟中厚8mm，在土樣中開(kāi)梯形小槽，底寬2mm，頂寬11mm。使碟上升1cm后再下落，下落25次后，如土槽合攏長(zhǎng)度為13mm，這時(shí)土樣的含水量即為液限。第六十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二縮限測(cè)定方法：收縮皿法

把土料的含水量調(diào)制到大于土的液限，然后將試樣分層填入收縮皿中，刮平表面，烘干，測(cè)出干土樣的體積并稱(chēng)其質(zhì)量，按下式計(jì)算第六十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二塑性指數(shù)液限和塑限之差（去掉百分號(hào)）稱(chēng)為塑性指數(shù)塑性指數(shù)表示處于可塑狀態(tài)時(shí)土的含水量可變化幅度。塑性指數(shù)越大，可塑狀態(tài)含水量變化范圍也大。塑性指數(shù)是反映粘性土性質(zhì)的一個(gè)綜合性指標(biāo)。一般地，塑性指數(shù)越高，土的粘粒含量越高，所以常常用作粘性土的分類(lèi)指標(biāo)第六十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二液性指數(shù)

粘性土即使具有相同的含水率，也未必處于同樣的狀態(tài)，與無(wú)粘性土的相對(duì)密實(shí)度相似，粘性土的狀態(tài)用液性指數(shù)來(lái)判別。液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對(duì)關(guān)系，表達(dá)了天然土所處的狀態(tài)。液性指數(shù)是粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)的比值。第六十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二判定土處于堅(jiān)硬狀態(tài)土處于可塑狀態(tài)土處于流動(dòng)狀態(tài)第七十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二注意由于液限和塑限目前都是用擾動(dòng)土測(cè)定的，土的結(jié)構(gòu)已徹底破壞，而天然土一般在自重作用下已有很長(zhǎng)的歷史，它獲得了一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以至于土的天然含水量大于它的液限也未必一定會(huì)發(fā)生流動(dòng)。含水量大于液限只是意味著：若土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，它將轉(zhuǎn)變?yōu)檎硿酀{。第七十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二例題分析【例】某砂土試樣,試驗(yàn)測(cè)定土粒比重Gs=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66/cm3。已知砂樣最密實(shí)狀態(tài)時(shí)稱(chēng)得干砂質(zhì)量ms1=1.62kg,最疏松狀態(tài)時(shí)稱(chēng)得干砂質(zhì)量ms2=1.45kg，其體積V=1000cm3。求此砂土的相對(duì)密度Dr,并判斷砂土所處的密實(shí)狀態(tài)【解答】砂土在天然狀態(tài)下的孔隙比砂土最小孔隙比第七十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二砂土最大孔隙比相對(duì)密實(shí)度∈（1/3,2/3]中密狀態(tài)第七十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、土的力學(xué)性質(zhì)1、土的壓縮性2、土的抗剪強(qiáng)度第七十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.土的壓縮性土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性壓縮量的組成固體顆粒的壓縮土中水的壓縮空氣的排出水的排出占總壓縮量的1/400不到，忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分說(shuō)明：土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果第七十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二無(wú)粘性土透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成粘性土透水性差，水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間土的固結(jié)：土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程沉降：

在附加應(yīng)力作用下，地基土產(chǎn)生體積縮小，從而引起建筑物基礎(chǔ)的豎直方向的位移（或下沉）稱(chēng)為沉降第七十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二瞬時(shí)沉降次固結(jié)沉降主固結(jié)沉降瞬時(shí)沉降Si指在加荷后立即發(fā)生的沉降飽和粘土在很短的時(shí)間內(nèi)，孔隙中的水來(lái)不及排出，加之土體中的土粒和水是不可壓縮的，因而瞬時(shí)沉降是在沒(méi)有體積變形的條件下發(fā)生的，它主要是由于土體的側(cè)向變形引起的瞬時(shí)沉降一般不予考慮對(duì)于控制要求較高的建筑物，瞬時(shí)沉降可用彈性理論估算。第七十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二主固結(jié)與主固結(jié)沉降

在荷載作用下飽和土體中孔隙水的排除導(dǎo)致土體體積隨時(shí)間逐漸減小，有效應(yīng)力逐漸增加，這一過(guò)程稱(chēng)為主固結(jié)隨著時(shí)間的增加，孔隙水應(yīng)力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸增加并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)孔隙水應(yīng)力消散為零，主固結(jié)沉降完成，這一過(guò)程所產(chǎn)生的沉降為主固結(jié)沉降。第七十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二次固結(jié)沉降土體在主固結(jié)成將完成之后有效應(yīng)力不變的情況下還會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)進(jìn)一步產(chǎn)生沉降，稱(chēng)為次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降對(duì)某些土如軟粘土是比較重要的，對(duì)于堅(jiān)硬土或超固結(jié)土，這一分量相對(duì)較小。第七十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二為了研究土的壓縮特性，通常需要進(jìn)行試驗(yàn)室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)（荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)）第八十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二壓縮試驗(yàn)研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法，亦稱(chēng)固結(jié)試驗(yàn)第八十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二壓縮儀示意圖剛性護(hù)環(huán)加壓活塞透水石環(huán)刀底座透水石土樣荷載注意：土樣在豎直壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形第八十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二用環(huán)刀切取扁園柱體，一般高2厘米，直徑應(yīng)于高度2．5倍，面積為30cm2或50cm2,試樣連同環(huán)刀一起裝入護(hù)環(huán)內(nèi)，上下有透水石以便試樣在壓力作用下排水。在透水石頂部放一加壓上蓋，所加壓力通過(guò)加壓支架作用在上蓋，同時(shí)安裝一只百分表用來(lái)量測(cè)試樣的壓縮。由于試樣不可能產(chǎn)生側(cè)向變形而只有豎向壓縮。于是，我們把這種條件下的壓縮試驗(yàn)稱(chēng)為單向壓縮試驗(yàn)或側(cè)限壓縮試驗(yàn)。第八十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二e-p曲線(xiàn)研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律H0H0/(1+e0)Vv＝e0Vs＝1pH1H1/(1+e)sVv＝eVs＝1土樣在壓縮前后變形量為s，整個(gè)過(guò)程中土粒體積和底面積不變土粒高度在受壓前后不變其中根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線(xiàn)，為壓縮曲線(xiàn)整理第八十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二ep曲線(xiàn)A曲線(xiàn)B曲線(xiàn)A壓縮性＞曲線(xiàn)B壓縮性e0epe-p曲線(xiàn)e~p曲線(xiàn)越陡，土的壓縮性越高e~p曲線(xiàn)越平緩，土的壓縮性越低第八十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二e-logp曲線(xiàn)在較高的壓力范圍內(nèi)，壓縮曲線(xiàn)近似為一直線(xiàn)，很明顯，該直線(xiàn)越陡，意味著土的壓縮性越高。壓縮指數(shù)第八十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二壓縮性指標(biāo)壓縮性不同的土，曲線(xiàn)形狀不同，曲線(xiàn)愈陡，說(shuō)明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高壓縮性指標(biāo):1.壓縮系數(shù)a和壓縮指數(shù)Cc2.壓縮模量Es

3.變形模量E0第八十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓應(yīng)力增量的比值epp1p2e1e2e0M1M2e-p曲線(xiàn)利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓縮性高低△e△p在壓縮曲線(xiàn)中，實(shí)際采用割線(xiàn)斜率表示土的壓縮性第八十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二《規(guī)范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評(píng)價(jià)土的壓縮性a1-2＜0.1MPa-1低壓縮性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中壓縮性土a1-2≥0.5MPa-1高壓縮性土第八十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二壓縮模量Es土在側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱(chēng)為側(cè)限模量說(shuō)明：土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)a成反比，Es愈大，a愈小，土的壓縮性愈低第九十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二變形模量E0土在無(wú)側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。變形模量與壓縮模量之間關(guān)系其中土的泊松比，一般0～0.5之間第九十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.土的抗剪強(qiáng)度土的破壞主要是由于剪切引起的，剪切破壞是土體破壞的重要特點(diǎn)工程實(shí)踐中與土的抗剪強(qiáng)度有關(guān)的工程主要有以下3類(lèi)（1）穩(wěn)定性問(wèn)題（2）土壓力問(wèn)題（3）地基的承載力問(wèn)題第九十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二滑動(dòng)面的產(chǎn)生是由于滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度即土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。

土的強(qiáng)度問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是土的抗剪強(qiáng)度。

土的破壞主要是由于剪切引起的，剪切破壞是土體破壞的重要特點(diǎn)。第九十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二穩(wěn)定性問(wèn)題是以土作為建造材料的土工構(gòu)筑物的穩(wěn)定性問(wèn)題。如土壩、路堤等填方邊坡、天然土坡等的穩(wěn)定性。

第九十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二土壓力問(wèn)題是土作為工程構(gòu)筑物環(huán)境的安全性問(wèn)題。擋土墻、地下結(jié)構(gòu)等的周?chē)馏w，它的強(qiáng)度破壞將造成對(duì)墻體過(guò)大的側(cè)向土壓力，以至可能導(dǎo)致這些工程構(gòu)筑物發(fā)生滑動(dòng)、傾覆等破壞事故。第九十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二基坑坍塌第九十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二地基承載力問(wèn)題

是土作為建筑物地基，如果基礎(chǔ)下的地基土體產(chǎn)生整體滑動(dòng)或因局部剪切破壞而導(dǎo)致過(guò)大的地基變形，將會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)的破壞或影響其正常使用功能。第九十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二美國(guó)紐約某水泥倉(cāng)庫(kù)：是近代世界上最嚴(yán)重的建筑物破壞之一位于紐約漢森河旁1940年水泥倉(cāng)庫(kù)裝載水泥，使粘性土超載，引起地基土剪切破壞而滑動(dòng)。傾斜45度，地基土被擠出達(dá)5.18米，23米外的辦公樓也發(fā)生傾斜。第九十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二確定強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)測(cè)定土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)稱(chēng)為剪切試驗(yàn)按照常用的試驗(yàn)儀器將剪切試驗(yàn)分為直接剪切試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)近似模擬第九十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二直接剪切試驗(yàn)第一百頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二直接剪切試驗(yàn)第一百零一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一百零二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一百零三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一百零四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一百零五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

在直剪試驗(yàn)過(guò)程中，不能量測(cè)孔隙水應(yīng)力，也不能控制排水，所以只能以總應(yīng)力