第四章土的物理性質(zhì)

第四章土的物理性質(zhì)第1頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的形成滲透特性變形特性強(qiáng)度特性土的工程分類土的壓實(shí)性決定影響如何獲得較好的土便于研究和應(yīng)用基本物理性質(zhì)水理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)土中的土粒、水和氣三部分的質(zhì)量(或重力)與體積之間的比例關(guān)系，隨著各種條件的變化而改變。§4.1土的形成第2頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積形成過(guò)程形成條件物理力學(xué)性質(zhì)風(fēng)化土地球影響巖石地球包括基本物理性質(zhì)水理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)第3頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化量變無(wú)粘性土原生礦物質(zhì)變粘性土次生礦物動(dòng)植物的活動(dòng)一.風(fēng)化有機(jī)質(zhì)巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因碰撞和摩擦而破碎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，形成新的礦物第4頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月殘積土無(wú)搬運(yùn)運(yùn)積土有搬運(yùn)土質(zhì)較好殘積土強(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(wú)層理母巖表層經(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)所沉積的堆積物第5頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)積土有搬運(yùn)風(fēng)：風(fēng)積土重力:

坡積土

流水:洪積土沖積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物冰川:

冰積土土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì)渾圓度分選性明顯，土層交迭含有機(jī)物淤泥，土性差土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻顆粒均勻，層厚而不具層理第6頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用§4.2土的基本物理性質(zhì)第7頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土粒一般由礦物質(zhì)組成，構(gòu)成土的固體部分。土粒構(gòu)成土的骨架。土骨架間布滿相互貫通的孔隙。這些孔隙有時(shí)完全被水充滿，稱為飽和土；有時(shí)一部分孔隙被水占據(jù)，另一部分被氣體占據(jù)，稱為非飽和土；孔隙完全充滿氣體時(shí)，則稱為干土。水和溶解于水的物質(zhì)構(gòu)成土的液體部分?？諝夂推渌恍怏w構(gòu)成土的氣體部分。這三種組成部分本身的性質(zhì)以及它們之間的比例關(guān)系和相互作用，決定土的物理力學(xué)性質(zhì)。因此，研究土的性質(zhì)，必須研究土的固體、液體和氣體的三相組成。第8頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的三個(gè)組成相的質(zhì)量和體積方面的比例關(guān)系松密程度干濕程度輕重程度特點(diǎn):指標(biāo)概念簡(jiǎn)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(jiàn)值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法土的含水性、土的密度土的孔隙性基本物理性質(zhì)第9頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的三相比例指標(biāo)1.土的三相草圖體積質(zhì)量第10頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相草圖已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVw

/msmwmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量三相草圖法物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1對(duì)于飽和土,Va=0剩下兩個(gè)獨(dú)立變量實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積第11頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在上述變量中ma=

0，獨(dú)立的量有

Vs、Vw、

Va、mw和ms五個(gè)。1m3

水的質(zhì)量通常等于1g，故在數(shù)值上Vw=mw。當(dāng)研究這些量的相對(duì)比例關(guān)系時(shí)，總是取某一定數(shù)量的土體來(lái)分析，例如，取V=1cm3

，或m=1g，或Vs

=1cm3

等，因此又可以消去一個(gè)未知量。這樣，對(duì)于一定數(shù)量的三相土體，只要知道其中三個(gè)獨(dú)立的量，其他各個(gè)量就可從圖中直接換算得到。三相草圖是土力學(xué)中用以計(jì)算三相量比例關(guān)系的一種簡(jiǎn)單而又很實(shí)用的工具。第12頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的重度γ=ρg工程上更常用,用于計(jì)算土的自重應(yīng)力單位:kg/m3或g/cm3單位:kN/m3

一般范圍:1.60—2.20g/cm3定義:單位體積土的質(zhì)量有時(shí)也稱土的天然密度表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念單位g-kN/kgm/s2

第13頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的密度：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量。Mg/m3,

g/cm3粘性土r=1.8～2.0g/cm3砂土r=1.6～2.0g/cm3腐殖土r=1.5～1.7g/cm3測(cè)定方法：一般用“環(huán)刀法”，用一個(gè)圓環(huán)刀（刀刃向下）放在削平的原狀土樣面上，徐徐削去環(huán)刀外圍的土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)的土樣壓滿環(huán)刀內(nèi)，稱得環(huán)刀內(nèi)土樣的質(zhì)量，求得它與環(huán)刀容積之比值即為其密度。第14頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒比重

s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無(wú)量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70—2.75砂土2.654?C時(shí)純蒸餾水的密度=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土粒的密度與4?C時(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式:ρw1=1g/cm3;第15頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

rw1為4℃時(shí)純水的密度，rw1=1g/cm3;rs為土粒的密度，即單位體積土粒的質(zhì)量。故實(shí)用上，土粒相對(duì)密度在數(shù)值上等于土粒的密度。測(cè)定方法：土粒相對(duì)密度或比重可在試驗(yàn)室內(nèi)用比重瓶法測(cè)定。由于土粒相對(duì)密度變化不大,通?？砂唇?jīng)驗(yàn)數(shù)值選用。第16頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用w表示，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。注意:其實(shí)是含水比,可達(dá)到或超過(guò)100％表達(dá)式:

含水量w是標(biāo)志土的濕度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天然土層的含水量變化范圍很大，它與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)同一類土，當(dāng)其含水量增大時(shí)，則其強(qiáng)度就降低。第17頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)定方法：土的含水量一般用“烘干法”測(cè)定。先稱小塊原狀土樣的濕土質(zhì)量m，然后置于烘箱內(nèi)維持100～105℃烘至恒重，再稱干土質(zhì)量ms，水的質(zhì)量mw為濕土和干土質(zhì)量之差。鋁盒烘箱電子天平土樣第18頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本指標(biāo)土的密度

r土粒比重Gs土的含水量

w在測(cè)定土的密度、土粒比重和土的含水量這三個(gè)基本指標(biāo)后，就可以根據(jù)三相草圖計(jì)算出三相組成各自在體積上與質(zhì)量上的含量。

第19頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率(孔隙度)在某種程度上反映土的松密砂類土：28-35%粘性土：30-50%有的可達(dá)60-70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無(wú)量綱表達(dá)式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積第20頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月孔隙比是一個(gè)重要的物理性能指標(biāo)，可用來(lái)評(píng)價(jià)天然土層的密實(shí)程度。一般地，

e<0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土，

e>1.0的土是疏松的高壓縮性土。關(guān)系:三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系第21頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比。

表示土中含水程度的指標(biāo)含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:干土Sr=1:飽和土第22頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

砂土根據(jù)飽和土Sr的指標(biāo)值分為稍濕、很濕和飽和三種濕度狀態(tài)。顯然，干土的飽和度Sr=0，而完全飽和土的飽和度Sr=100%。第23頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表示土的密度和容重的指標(biāo)天然密度干密度飽和密度天然重度干重度浮重度有效重度飽和重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:土被完全烘干時(shí)的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達(dá)式:單位g-kN/kg

第24頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然重度干重度浮重度飽和重度第25頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月重度＝密度×g

密度與重度飽和重度天然重度干重度第26頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)于地下水位以下的土體，由于受到水的浮力作用，將扣除水浮力后單位體積土所受的重力稱為土的有效重度，以g′表示，當(dāng)認(rèn)為水下土是飽和時(shí)，它在數(shù)值上等于飽和重度gsat與水的重度之差。有效重度第27頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三相指標(biāo)換算第28頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三相指標(biāo)換算第29頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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)

三相圖換算指標(biāo)，就是利用已知的指標(biāo)，計(jì)算出三相草圖中的各相數(shù)值，再根據(jù)所求指標(biāo)的定義直接計(jì)算。事實(shí)上，由于三相量的指標(biāo)都是相對(duì)的比例關(guān)系，不是量的絕對(duì)值，因此，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常?？梢约僭O(shè)三相中某相的值為1個(gè)單位，實(shí)用上最常用的是假設(shè)Vs=1.0m3(或cm3)或V=1.0m3(或cm3)進(jìn)行計(jì)算。第30頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)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)系松密程度干濕程度輕重程度特點(diǎn):指標(biāo)概念簡(jiǎn)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(jiàn)值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)表示土的密度和容重的指標(biāo)三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標(biāo)的簡(jiǎn)單而有效的方法第31頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4.3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程度土的物理性質(zhì)指標(biāo)(松密程度、干濕程度、輕重程度)力學(xué)特性影響表示？第32頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系)力學(xué)特性影響表示

所謂土的物理狀態(tài)，對(duì)于粗粒土、是指土的密實(shí)程度，對(duì)于細(xì)粒土則是指土的軟硬程度或稱為粘性土的稠度。第33頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的物理狀態(tài)密實(shí)度如何衡量?單位體積中固體顆粒含量的多少或孔隙含量的多少優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響只能用于同一種土干重度

d或孔隙比e或孔隙率n相對(duì)密度對(duì)策emin

=0.35emin

=0.201.粗粒土的密實(shí)狀態(tài)第34頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)密度

假定第一種砂是理想的均勻圓球，不均勻系數(shù)Cu＝1.0，最密時(shí)的孔隙比e＝0.35，如果砂粒的比重G＝2.65，則最密時(shí)的干密度

d＝1.96/cm3。第二種砂同樣是理想的圓球。但其級(jí)配中除大的圓球外，還有小的圓球可以充填于孔隙中，不均勻系數(shù)Cu＝＞1.0,最密時(shí)的孔隙比e＜0.35。就是說(shuō)這兩種砂若都具有同樣的孔隙比e＝0.35時(shí),對(duì)于第一種砂，已處于最密實(shí)的狀態(tài)，而對(duì)于第二種砂則不是最密實(shí)。emin

=0.35emin

=0.20第35頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)密度工程上為了更好地表明砂土所處的密實(shí)狀態(tài)，采用將現(xiàn)場(chǎng)土的孔隙比e與該種土所能達(dá)到最密實(shí)時(shí)的孔隙比emin和最松散時(shí)的孔隙比emax相比較的辦法，來(lái)表示孔隙比e時(shí)土的密實(shí)度。這種度量密實(shí)度的指標(biāo)稱為相對(duì)密度Dr定義為第36頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月emax:最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過(guò)長(zhǎng)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；可用倒轉(zhuǎn)法測(cè)定emin:最小孔隙比；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可用擊實(shí)法測(cè)定emax與emin：最大與最小孔隙比注意：室內(nèi)測(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難第37頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)

判別標(biāo)準(zhǔn)：Dr

=1,最密狀態(tài)

Dr

=0,最松狀態(tài)

Dr≤1/3,疏松狀態(tài)1/3<

Dr≤2/3,中密狀態(tài)

Dr>2/3,密實(shí)狀態(tài)相對(duì)密度第38頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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)2.粘性土的軟硬狀態(tài)也稱稠度狀態(tài)第39頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塑限wp液限wl稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑態(tài)

流態(tài)

強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量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)合水吸附弱結(jié)合水的能力塑性指數(shù)第40頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土中水與稠度狀態(tài)第41頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月稠度界限土從某種狀態(tài)進(jìn)入另外一種狀態(tài)的分界含水量稱為土的特征含水量或(稠度界限)。工程上常用的稠度界限有液性界限wL和塑性界限wP。液性界限(wL)簡(jiǎn)稱液限，相當(dāng)于土從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)的含水量。這時(shí)，土中水的形態(tài)除結(jié)合水外，已有相當(dāng)數(shù)量的自由水。塑性界限(wp)簡(jiǎn)稱塑限，相當(dāng)于土從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)的含水量。這時(shí)土中水的形態(tài)大約是強(qiáng)結(jié)合水含量達(dá)到最大時(shí)。第42頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土中含水量很低時(shí)，水都被顆粒表面的電荷緊緊吸著于顆粒表面，成為強(qiáng)結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水的性質(zhì)接近于固態(tài)。因此，當(dāng)土粒之間只有強(qiáng)結(jié)合水時(shí)，按水膜厚薄不同，土表現(xiàn)為固態(tài)或半固態(tài)。當(dāng)含水量增加，被吸附在顆粒周圍的水膜加厚，土粒周圍除強(qiáng)結(jié)合水外還有弱結(jié)合水，弱結(jié)合水呈粘滯狀態(tài)，不能傳遞靜水壓力，不能自由流動(dòng)，但受力時(shí)可以變形，能從水膜較厚處向鄰近較薄處移動(dòng)。在這種含水量情況下，土體受外力作用可以被捏成任意形狀而不破裂，外力取消后仍然保持改變后的形狀。這種狀態(tài)稱為可塑狀態(tài)。第43頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

弱結(jié)合水的存在是土具有可塑狀態(tài)的原因。土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，大體上相當(dāng)于土粒所能夠吸附的弱結(jié)合水的含量。這一含量的大小土要決定于土的比表面積相礦物成分。粘性大的土必定是比表面積大，礦物的親水能力強(qiáng)的土(例如蒙持石)，自然也是能吸附較多的結(jié)合水的土，因之它的塑態(tài)含水量的變化范圍也必定大。當(dāng)含水量繼續(xù)增加，土中除結(jié)合水外，已有相當(dāng)數(shù)量的水處于電場(chǎng)引力影響范圍以外，成為自由水。這時(shí)土粒之間被自由水所隔開(kāi)，土體不能原受任何剪應(yīng)力，而呈流動(dòng)狀態(tài)。從物理概念分析，土的稠度實(shí)際上是反映土中水的形態(tài)。第44頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)稠度問(wèn)題：僅適用于重塑土即使含水量相同，稠度可能不同液性指數(shù)對(duì)不同的粘土，wp、wl大小不同定義：wpwwlIL<0IL=0–1IL>1堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑軟塑問(wèn)題：對(duì)同一種粘土，含水量可反映其稠度第45頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液性指數(shù)Ip

狀態(tài)Ip≤00＜Ip≤0.250.25＜Ip≤0.750.75＜Ip≤1.0

Ip＞1.0堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑粘性土的狀態(tài)分類第46頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù)缺點(diǎn)不能充分反映粘土顆粒含量不同的粘土礦物結(jié)合水的能力不同活性指數(shù)p0.002:粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比A<0.75A=075–1.5A>1.5非活性粘土正常粘土活性粘土——吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映粘土顆粒含量、粘性大小反映土的塑性與粘粒含量和粘粒礦物親水性的關(guān)系。工程實(shí)踐中常用活動(dòng)性指數(shù)作為粘性土脹縮性的判別指標(biāo)。第47頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

相對(duì)密度Dr

小結(jié)粘性土的稠度狀態(tài)指標(biāo):

液性指數(shù)IL引入定義判別標(biāo)準(zhǔn)稠度界限稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)塑性指數(shù)液性指數(shù)引入定義判別標(biāo)準(zhǔn)粗粒土與粘性土為何采用不同的物理狀態(tài)指標(biāo)？反映土的細(xì)觀特點(diǎn)與力學(xué)特性有更直接的聯(lián)系便于量測(cè)第48頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1研究土的脹縮性及崩解性的意義細(xì)粒土由于含水率的增加土體積增大的性能稱為膨脹性；由于含水率的減少體積減少的性能稱為收縮性；這種濕脹干縮的性質(zhì)，統(tǒng)稱為土的脹縮性。

土由于浸水而產(chǎn)生崩解散體的特性稱為崩解性。

土的膨脹可造成基坑，坑壁的隆起或邊坡的滑移，道路翻漿；土體積的收縮時(shí)常伴隨著產(chǎn)生裂隙，從而增大了土的透水性，降低了土的強(qiáng)度和斜坡表層土的穩(wěn)定性；崩解時(shí)常造成塌岸現(xiàn)象，影響邊坡穩(wěn)定性?！?.4土的脹縮性與崩解性影響土的膨脹收縮崩解基坑、邊坡、坑道壁及地基的穩(wěn)定性第49頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2土的膨脹性及其指標(biāo)

對(duì)于土吸水膨脹，失水收縮的原因，認(rèn)為主要是由于粘粒與水作用后，由于雙電層的形成，使擴(kuò)散層或弱結(jié)合水厚度變化所致；或者是由于某些親水性較強(qiáng)的粘土礦物（如蒙脫石）層間結(jié)合水的吸入或析出所致。表征土膨脹性的指標(biāo)主要有：膨脹率,自由膨脹率，膨脹力，膨脹含水量。

(1)膨脹率定義：原狀土在一定壓力下，在有側(cè)限條件下浸水膨脹穩(wěn)定后的高度與原高度之比。公式：

獲?。菏覂?nèi)實(shí)驗(yàn)--環(huán)刀法第50頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月51

(2)自由膨脹率定義：將一定體積的擾動(dòng)烘干土樣經(jīng)充分吸水膨脹穩(wěn)定后，測(cè)得的增加體積與原干體積之比。公式：

表明土在無(wú)結(jié)構(gòu)力影響下的膨脹特性，說(shuō)明土膨脹的可能趨勢(shì)；(3)膨脹力定義：原始土樣在體積不變時(shí)，由于浸水膨脹時(shí)產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。意義：衡量土的膨脹趨勢(shì)和考慮地基承載能力。(4)膨脹含水率定義：土樣膨脹穩(wěn)定后的含水率，此時(shí)擴(kuò)散層厚度已達(dá)最大厚度。結(jié)合水含量增至極限狀態(tài)。公式：

——土樣膨脹穩(wěn)定后土中水的質(zhì)量；——干土樣的質(zhì)量。第51頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4.3土的收縮性及其指標(biāo)土的收縮是由于土中水分減少引起的。一般認(rèn)為，土的失水收縮主要是因?yàn)殡p電層變薄，結(jié)合水減少引起的?？s限：土中水分進(jìn)一步減少而土體積不再縮小時(shí)的含水率?？s性指數(shù)：是指液限與縮限為土與水相互作用后土體積隨含水率變化的上，下界限。縮性指數(shù)的大小，可以說(shuō)明隨含水率的變化土體積變化的大小。表征土收縮性的指標(biāo)有:第52頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月53

(1)體縮率定義：土樣失水收縮減少的體積與原體積之比，以百分率表示。公式：

(2)線縮率

定義：土樣失水收縮減少的高度與原高度之比，以百分率表示。

公式：

(3)收縮系數(shù)定義：原狀土樣在直線收縮階段，含水率每減少1%的豎向線縮率。公式：

收縮性指標(biāo)均可通過(guò)實(shí)驗(yàn)法測(cè)得。第53頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4.4影響土膨脹性和收縮性的因素

土的膨脹性，收縮性及崩解性均說(shuō)明土粒與水作用時(shí)的穩(wěn)定程度，統(tǒng)稱為土的抗水性。土的脹縮性本質(zhì)，由于擴(kuò)散層及弱結(jié)合水厚度的變化，引起土粒間距離增加或減少。因此，影響擴(kuò)散層和結(jié)合水厚度的因素，也是影響脹縮性的因素。影響因素：土的粒度成分和礦物成分:粘粒含量和粘土礦物

土的天然含水率：天然含水率高，膨脹性弱；

土的密實(shí)度：密實(shí)的細(xì)粒土膨脹性弱

土的結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，脹縮性弱

水溶液介質(zhì)的性質(zhì)：影響擴(kuò)散層和結(jié)合水膜的厚度

外部壓力：壓力大，收縮性大。第54頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5土的崩解性及其影響因素

定義：土由于浸水而產(chǎn)生崩散解體的特性。又叫濕化性。崩解現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于土水化，使顆粒間連接減弱及部分膠結(jié)物溶解而引起的崩解。是表征土的抗水性的指標(biāo)。

評(píng)價(jià)粘性土的崩解性一般采用下列三個(gè)指標(biāo)：

(1)

崩解時(shí)間：一定體積的土樣完全崩解所需要的時(shí)間；

(2)崩解特征：土樣在崩解工程中的各種現(xiàn)象；

(3)崩解速度：土樣在崩解過(guò)程中質(zhì)量的損失與原土樣質(zhì)量之比和時(shí)間的關(guān)系式中：V——崩解速度g/sW——試樣原重量，gWt——在t時(shí)間段后試樣的重量，gt——時(shí)間段，s第55頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)工程的影響：崩解常造成塌岸現(xiàn)象，影響邊坡的穩(wěn)定性。意義：對(duì)工程建筑的安全與穩(wěn)定性有重要意義。土崩解性的影響因素：（1）物質(zhì)成分：礦物成分，粒度成分及交換陽(yáng)離子成分；（2）土的結(jié)構(gòu)特征（結(jié)構(gòu)連接）：孔隙、裂隙不發(fā)育，崩解速度慢；（3）含水量：（4）水溶解的成分及濃度：一般來(lái)說(shuō)：土的崩解性在很大程度上與原始含水量有關(guān)。干土或未飽和土比飽和土崩解得要快得多。第56頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.5土的毛細(xì)性

(1)定義：存在于毛細(xì)孔隙中的水，在彎液面力的作用下，沿毛細(xì)孔隙向各方向運(yùn)動(dòng)的性能。毛細(xì)水主要存在于孔徑0.002~0.5mm的毛細(xì)孔隙中（多存在于微細(xì)砂及粉土中）

(2)意義：對(duì)于由地下水位變化而引起的地面沼澤地、鹽漬化、建筑物地基強(qiáng)度變化及附加沉降等具有實(shí)際意義。

(3)評(píng)價(jià)指標(biāo)：彎液面力，毛細(xì)上升速度及毛細(xì)上升高度。第57頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月T

w空氣固體水

aua-uw第58頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月砂土及粘粒較少的細(xì)粒土的毛細(xì)上升高度服從孔隙愈小上升高度愈高的規(guī)律。粘性土及粘粒較多的細(xì)粒土的毛細(xì)上升高度不一定服從孔隙愈小上升高度愈高的規(guī)律。（原因：結(jié)合水的粘滯