土的性質(zhì)及工程分類

土的性質(zhì)及工程分類1第1頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1概述土的三相組成三相比例大小土的物理性質(zhì)土的化學(xué)性質(zhì)2第2頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的三相圖

Threephaseskeletal質(zhì)量m體積V一、反映土輕重程度的指標(biāo)

1.土的天然密度ρ：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量(g/cm3)

氣水土粒msmwmVsVwVVaVv一般ρ＝1.6～2.2g／cm3

環(huán)刀法蠟封法灌砂法土的密度測(cè)定方法ma=02.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.2.1-2.2.2土三相比例關(guān)系及指標(biāo)定義3第3頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注：1)：干密度(g/cm3)

drydensity重力密度(簡(jiǎn)稱重度)天然重度γ=ρg干重度γd=ρdg飽和重度γsat=ρsatg浮重度γˊ=ρˊg2:)：飽和密度(g/cm3)saturateddensity3)：浮密度(g/cm3)顯然：ρsat>ρ>ρd>ρˊ

γsat>γ>γd>γˊ

4第4頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.土粒相對(duì)密度ｄs（土粒比重）：無(wú)量綱單位體積土顆粒質(zhì)量與4℃純水單位體積的質(zhì)量之比

粘性土：ｄs＝2.7～2.75砂性土：ｄs＝2.65土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對(duì)密度減小比重瓶法

土的相對(duì)密度測(cè)定方法ρs—土粒密度，即土顆粒單位體積的質(zhì)量(g/cm3)

氣水土粒msmwmVsVwVVVama=05第5頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、反映土的松密程度的指標(biāo)1．孔隙比voidratio

e=vv/vs2．孔隙率porosity

n=vv/v×100%

三、反映土中含水程度的指標(biāo)——ω，Sr1、土的含水率(含水量)

watercontent

用烘干法測(cè)定

2．土的飽和度

degreeofsaturation

Sr

=vw/vv

×100%Sr=100%完全飽和Sr>80%飽和Sr=0完全干燥氣水土粒msmwmVsVwVVVama=06第6頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注：（1）實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定的指標(biāo)為：ρ，ω，ds(或ρs）

（2）各指標(biāo)間關(guān)系可用三相草圖法換算,不必死記這些換算公式

土的三相比例指標(biāo)換算公式（表2-2）2.2.3指標(biāo)間的換算2.2.3指標(biāo)的換算7第7頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例2-1】已知某土樣ρ=1700Kg/m3,ds=2．67

,

ω=14%求e、Sr及ρsat【解】：用三相草圖法，如圖①令V=1m3

②則重量m=ρ*V=1700kg③而ω=mω／mＳ

m=mω+ms

解得ms=1490kgmω=210kg④Vs=ms/ds=1.49/2.67=0.558m3⑤Vv=V-Vs=1-0.558=0.442m3

⑥Vω=mω/ρω=210/1000=0.21m3

在圖中填各數(shù)⑦可得e=VV/Vs=0.79Sr=Vω/VV=0.47五、例題分析氣水土粒msmwmVsVwVVVama=08第8頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3黏性土的物理特性2.3.1黏性土的可塑性及界限含水率界限含水率：粘性土從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的含水率

1．液限WL——土由塑性狀態(tài)變到流態(tài)的分界含水量。如WL=28表示土的液限含水量為28%

測(cè)定：用錐式液限儀，通常用聯(lián)合測(cè)定法2．塑限WP——土由半固態(tài)到塑態(tài)的分界含水量。如WP=12，表示土的塑限含水量為12%。測(cè)定：搓條法或聯(lián)合測(cè)定法。3．縮限WS0固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)ω塑限ωP液限ωL9第9頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2黏性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1．塑性指數(shù)Ip

plasticityindex

Ip=WL－Wp討論：

①塑性指數(shù)表示粘土處在可塑狀態(tài)時(shí)含水量的變化范圍.

②Ip取決于：

顆粒細(xì)↑，土能吸附水量↑，IP↑；

礦物成分，吸水能力↑，IP↑，故蒙脫含量↑，則IP↑；

水中離子成分和濃度,價(jià)高陽(yáng)離子數(shù)↑，IP↓。

③粘性土的分類常用于IP

2．液性指數(shù)ILliquidityindex討論：

①IL表示土的軟硬程度,用IL劃分土的軟硬狀態(tài)，IL↑，土軟↑,IL<0堅(jiān)硬，IL>=1流動(dòng)狀態(tài)。

②沒(méi)考慮土的結(jié)構(gòu)影響，在含水量相同時(shí)，原狀土比重塑土硬，故用IL判斷重塑土合適，但對(duì)原狀土偏于保守。10第10頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．天然稠度(naturalconsistency)測(cè)定：烘干法路基的干濕狀態(tài)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJD60-2006）干燥中濕潮濕過(guò)濕11第11頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液塑限聯(lián)合測(cè)定儀下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水量為液限;下沉深度為2mm處所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限。液限塑限12第12頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13第13頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3黏性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性活動(dòng)度：反映黏性土中所含礦物的活動(dòng)性A<0.750.75<A<1.25A>1.25不活動(dòng)正?；顒?dòng)14第14頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3黏性土的靈敏度靈敏度：低靈敏度中靈敏度高靈敏度15第15頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月概念：黏性土的抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間恢復(fù)的膠體化學(xué)性質(zhì)實(shí)質(zhì)：微觀結(jié)構(gòu)多為片架結(jié)構(gòu)，含較多結(jié)合水，隨著時(shí)間被破壞的原始黏聚力部分得到恢復(fù)2.3.3黏性土的觸變性、16第16頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4

無(wú)粘性土的密實(shí)度Thecompactnessofnone-cohesivesoil

無(wú)粘性土主要包括砂類土和碎石土，而影響無(wú)粘性土工程性質(zhì)的主要因素是密實(shí)度

1.孔隙比e（老規(guī)范）:沒(méi)考慮級(jí)配因素對(duì)于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)?？紫侗扔?，土愈松散。

17第17頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.由相對(duì)密實(shí)度Dr判斷（公路規(guī)范用）relativedensity砂土在天然狀態(tài)下孔隙比砂土在最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的孔隙比砂土在最松散狀態(tài)時(shí)的孔隙比當(dāng)Dr=0時(shí)，e=emin，表示土處于最疏松狀態(tài);當(dāng)Dr=1.0時(shí)，e=emax，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài)Dr≤1/3疏松狀態(tài)1/3＜Dr≤2/3中密狀態(tài)2/3＜Dr≤1密實(shí)狀態(tài)優(yōu)缺點(diǎn)？18第18頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、例題分析【例】某砂土試樣,試驗(yàn)測(cè)定土粒相對(duì)密度ds=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)稱得干砂質(zhì)量ms1=1.62kg,最疏松狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量ms2=1.45kg。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砂土最大孔隙比相對(duì)密實(shí)度∈（1/3,2/3]中密狀態(tài)19第19頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)判斷（新規(guī)范采用）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》：N>30密實(shí)；15<N≤30中密；10<N≤15稍密；N≤10松散《公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》N≥30密實(shí)；10≤N<30中密；5

≤N<9稍密；N<5松散標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法

錘重(63.5kg)落距(76cm)入土中30cm錘擊數(shù)N

4碎石土密實(shí)度野外鑒別骨架顆粒含量和排列可挖性和可鉆性20第20頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.5.1粉土的概念粉土：塑性指數(shù)IP≤10，且粒徑>0.075mm的顆粒含量不超過(guò)全重的50%的土21第21頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.5.2粉土的密實(shí)度和濕度密實(shí)度密實(shí)中密稍密e<0.750.75≤e≤0.90e>0.90濕度稍濕濕很濕w<2020≤w≤30W>3022第22頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.6土的脹縮性、濕陷性和凍脹性脹縮性：吸水膨脹和失水收縮的特性2.6.1土的脹縮性自由膨脹率膨脹土①裂隙發(fā)育、常有光滑面和擦痕②多出露于階地、山前…③常見(jiàn)淺層滑坡、地裂、坍塌④裂隙隨其氣候張閉23第23頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濕陷性的概念：土在自重壓力作用下或自重壓力和附加壓力作用下，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下陷的特征2.6.2土的濕陷性24第24頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濕陷系數(shù)非濕陷性濕陷性2.6.2土的濕陷性25第25頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凍脹性：土的凍脹和凍融給建筑物或土工建筑物帶來(lái)危害的變形特性2.6.3土的凍脹性?級(jí)不凍脹Ⅱ級(jí)弱凍脹Ⅲ級(jí)凍脹Ⅳ級(jí)強(qiáng)凍脹Ⅴ級(jí)特強(qiáng)凍脹26第26頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.7土的分類一、分類的目的：不同土間比較、評(píng)價(jià)、積累及交流二、分類體系與方法分類體系：1.建筑工程系統(tǒng)分類體系2.工程材料系統(tǒng)分類體系側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對(duì)象為原狀土，例如：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)地基土分類方法,很注意土的結(jié)構(gòu)性。側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基工程。研究對(duì)象為擾動(dòng)土，例如：《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50145-2007)工程用土的分類和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051-93)土的工程分類27第27頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、按沉積年代和地質(zhì)成因劃分①老沉積土：第四紀(jì)晚更新世Q3及其以前沉積的土，呈超固結(jié)狀態(tài)、具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度②新近沉積土：第四紀(jì)全新世近期沉積的土，一般呈欠固結(jié)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低2.7.2建筑地基土的分類《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007－2002)28第28頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、根據(jù)土粒大小、粒組的土粒含量或土的塑性指數(shù)把地基土（巖）分為巖石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大類。（與書上P54稍有差異）（1）巖石顆粒間牢固粘結(jié),呈整體或具有節(jié)理隙的巖體稱為巖石，堅(jiān)硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk分類。堅(jiān)硬程度類別飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk(Mpa)堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖30＜frk≤60frk＞6015＜frk≤305＜frk≤15frk≤52.7.2建筑地基土的分類29第29頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）碎石土——土中>2mm顆粒含量>全重50%，且顆粒間未經(jīng)膠結(jié)的粗粒土（3）砂土——土中>2mm顆?！?0%全部土重，且粒徑>0.075mm的顆粒>50%全部土重。又可進(jìn)一步分。（4）粉土——粒徑>0.075mm顆粒含量≤50%全土重，且IP≤10的土。e<0.6良好天然地基，e>1.0為軟弱地基。（5）粘性土——塑性指數(shù)IP＞10的土稱為粘性土，粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分。土的名稱粘土粉質(zhì)粘土塑性指數(shù)IP＞1710＜IP≤1730第30頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年