土力學(xué) 課件 李順群 第2、3章 土的物理性質(zhì)及分類、土中應(yīng)力

土力學(xué)

土木工程學(xué)院地下與港航系第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類2.1概述土粗粒土細(xì)粒土碎石土砂土粉土粘性土無粘性土粗粒土：土中粒徑>0.075mm的質(zhì)量超過全部質(zhì)量的50%。細(xì)粒土：土中粒徑>0.075mm的質(zhì)量小于全部質(zhì)量的50%。將粒徑>2mm的質(zhì)量超過50%的稱為碎石土；將粒徑＞2mm的質(zhì)量小于50％，而大于0.075mm的質(zhì)量超過50%的稱為砂土；將大于0.075mm的質(zhì)量小于50%的定為粉土或粘性土。2.1概述土的物理性質(zhì)是指三相的質(zhì)量與體積之間的相互比例關(guān)系及固、液二相相互作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)。前者稱為土的基本物理性質(zhì)，主要研究土的密實(shí)程度和干濕狀況；后者主要研究粘性土的可塑性、脹縮性及透水性等。

土的物理性質(zhì)在一定程度上決定了它的力學(xué)性質(zhì)，其指標(biāo)在工程計(jì)算中常被直接應(yīng)用，所以物理性質(zhì)是土的最基本的工程特性。對(duì)種類繁多、性質(zhì)各異的土，按一定的原則，進(jìn)行分門別類，給出合適的名稱，可以概略評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)。第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類指標(biāo)的定義2.2.2土的三相比例關(guān)系圖2.2.1指標(biāo)的換算2.2.32.2土的三相比例指標(biāo)2.2.1土的三相比例關(guān)系圖氣水土粒質(zhì)量m體積Vms—土粒質(zhì)量mw—土中水質(zhì)量Vs—土粒體積Vw—土中水體積Va—土中氣體積m（土的總質(zhì)量）Vv（土中孔隙體積）V（土的總體積）指標(biāo)的定義2.2.2土的三相比例關(guān)系圖2.2.1指標(biāo)的換算2.2.32.2土的三相比例指標(biāo)2.2.2指標(biāo)的定義氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積V1.三個(gè)基本的三相比例指標(biāo)（實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)定其數(shù)值）（1）土粒相對(duì)密度ds（土粒比重）：土粒質(zhì)量與同體積的4℃時(shí)純水的質(zhì)量之比(無量綱）土粒相對(duì)密度變化范圍不大：一般，砂類土2.65～2.69；粉性土2.70～2.71；粉質(zhì)粘土2.72～2.73；粘土2.74～2.76。測(cè)定方法：比重瓶法ρs—土粒密度，單位體積土粒質(zhì)量ρw1—純水在40C時(shí)的密度，1g/cm3土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對(duì)密度減?。簾o機(jī)礦物2.6～2.8；有機(jī)質(zhì)2.4～2.5；泥炭1.5～1.81.三個(gè)基本的三相比例指標(biāo)（實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)定其數(shù)值）比重瓶法dwT

—ToC時(shí)純水或中性液體的比重。2.2.2指標(biāo)的定義氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積V1.三個(gè)基本的三相比例指標(biāo)（實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)定其數(shù)值）（2）土的含水量ω：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示測(cè)定方法：烘干法土的含水量是標(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、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。

2.2.2指標(biāo)的定義1.三個(gè)基本的三相比例指標(biāo)（實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)定其數(shù)值）土的含水量稱量盒質(zhì)量m0；稱量盒加濕土質(zhì)量m1；稱量盒加干土質(zhì)量m2；2.2.2指標(biāo)的定義氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積V1.三個(gè)基本的三相比例指標(biāo)（實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)定其數(shù)值）（3）土的密度ρ：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量（g/cm3)

測(cè)定方法：環(huán)刀法一般情況下：粘性土ρ＝1.8～2.0g/cm3砂土ρ＝1.6～2.0g/cm3腐殖土ρ＝1.5～1.7g/cm3

2.2.2指標(biāo)的定義1.三個(gè)基本的三相比例指標(biāo)（實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)定其數(shù)值）環(huán)刀的容積V=60cm3；環(huán)刀的質(zhì)量m1；環(huán)刀和土的質(zhì)量m2；環(huán)刀法2.2.2指標(biāo)的定義（1）干密度ρd

：?jiǎn)挝惑w積中固體顆粒部分的質(zhì)量

（緊密程度）氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv2.2.2指標(biāo)的定義2.特殊條件下土的密度（2）飽和密度ρsat

：土體中孔隙完全被水充滿時(shí)的土的密度

（3）浮密度ρ

：在地下水位以下，土單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差

ρw≈ρw1=1g/cm32.2.2指標(biāo)的定義2.特殊條件下土的密度土的三相比例指標(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)的重度也有4個(gè)，土的重度

=ρg，飽和重度

sat=ρsatg，干重度

d=ρdg，浮重度

=ρ

g

(kN/m3)土單位體積的重力（即土的密度與重力加速度的乘積）稱為土的重力密度，簡(jiǎn)稱重度

。各密度與重度指標(biāo)，在數(shù)值上有如下關(guān)系：ρsat

≥ρ≥ρd

>ρ

sat

≥

≥

d>

氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv2.2.2指標(biāo)的定義3.描述土的孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo)（1）孔隙比e

：土中孔隙體積與土粒體積之比

（2）孔隙率n

：土中孔隙體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示

孔隙比有小數(shù)表示?？梢杂脕碓u(píng)價(jià)天然土層的密實(shí)程度。一般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孔隙比與孔隙率之間的關(guān)系氣水土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量m體積VVv2.2.2指標(biāo)的定義3.描述土的孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo)（3）土的飽和度Sr

：土中孔隙水的體積與孔隙總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。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%飽和指標(biāo)的定義2.2.2土的三相比例關(guān)系圖2.2.1指標(biāo)的換算2.2.32.2土的三相比例指標(biāo)氣水土粒2.2.3指標(biāo)的換算dsρw

Vs＝11+e質(zhì)量m體積VVv=eωdsρw

ds（1＋ω）ρw

推導(dǎo)：假設(shè)：ρw1=ρw

,Vs=1,則換算關(guān)系式：2.2.3指標(biāo)的換算【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ds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和浮重度

【解】第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.3.2粘性土的可塑性及界限含水量2.3.1粘性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性2.3.32.3粘性土的物理特征2.3.1粘性土的可塑性及界限含水量所謂可塑狀態(tài)，當(dāng)粘性土的含水量在某范圍內(nèi)時(shí)，可用外力塑成任何形狀而不發(fā)生裂紋，并在外力移去時(shí)能保持既得的形狀，土的這種性能叫可塑性。固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)0

粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)的界限含水量，總稱為阿太堡界限（Atterberg

limits)?？s限塑限液限土中半固態(tài)不斷蒸發(fā)水分，則體積繼續(xù)逐漸縮小，直到體積不再收縮時(shí)，對(duì)應(yīng)土的界限含水量。用表示土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)為半固態(tài)的界限含水量用表示土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)為流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量用表示注：界限含水量都以百分?jǐn)?shù)表示（省去％符號(hào)）2.3.1粘性土的可塑性及界限含水量液塑限聯(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

粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.3.2粘性土的可塑性及界限含水量2.3.1粘性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性2.3.32.3粘性土的物理特征2.3.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1.塑性指數(shù)塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值(省去%)，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍說明：塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力,即與土中粘粒含量有關(guān)。粘粒含量越多,塑性指數(shù)就越高

在一定程度上，塑性指數(shù)綜合反映了粘性土及其三相組成的基本特性。在工程上常按塑性指數(shù)對(duì)粘性土進(jìn)行分類2.3.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.液性指數(shù)液性指數(shù)IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比

說明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān)系。當(dāng)IL≤0時(shí),ω≤ωP,土處于堅(jiān)硬狀態(tài);當(dāng)IL＞1時(shí),ω＞ωL,土處于流動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)IL在0～1之間時(shí)，ωP

<ω≤ωL,土處于可塑狀態(tài)。根據(jù)IL值可以直接判定土的軟硬狀態(tài)

狀態(tài)液性指數(shù)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1ωpωωL0

ω-ωpωL-ωp2.3.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)3.天然稠度天然稠度ωc是指原狀土樣測(cè)定的液限和天然含水量的差值與塑性指數(shù)之比

說明：土的天然稠度可用于劃分路基的干濕狀態(tài)

2.3.2粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)【例】從某地基取原狀土樣，測(cè)得土的液限wL

=47%，塑限wp

=18%，天然含水量w=40%，問土的液性指數(shù)，塑性指數(shù)，處于什么狀態(tài)？【解】塑性指數(shù)：液性指數(shù)：查表，1.0>IL>0.75，得土處于軟塑狀態(tài)。粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.3.2粘性土的可塑性及界限含水量2.3.1粘性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性2.3.32.3粘性土的物理特征2.3.3粘性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性1.粘性土的活動(dòng)度活動(dòng)度A是指塑性指數(shù)與粘粒（粒徑<0.002mm的顆粒）含量百分?jǐn)?shù)之比值

說明：活動(dòng)度可以把塑性指數(shù)很接近，但性質(zhì)差異比較大的土區(qū)分開來。如把塑性指數(shù)相近的高嶺土（以高嶺石類礦物為主的土，A=0.29）和皂土（以蒙脫石類礦物為主的土，A=1.11）區(qū)分開來。粒徑<0.002mm的顆粒含量百分?jǐn)?shù)不活動(dòng)粘性土A<0.075正常粘性土0.075<A<1.25活動(dòng)粘性土A>1.252.3.3粘性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性2.粘性土的靈敏度土的靈敏度St是以原狀土的強(qiáng)度與該土經(jīng)過重塑（尺寸、密度和含水量不變，土的結(jié)構(gòu)性徹底破壞）后的強(qiáng)度之比來表示說明：土的靈敏度愈高，其結(jié)構(gòu)性愈強(qiáng)，受擾動(dòng)后土的強(qiáng)度降低就愈多重塑試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa根據(jù)靈敏度可將飽和粘性土分為：低靈敏（1<St≤2)、中靈敏（2<St≤4)和高靈敏（St>4)原狀試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa對(duì)于飽和粘性土的靈敏度St天然狀態(tài)下粘性土通常都具有一定的結(jié)構(gòu)性，受到擾動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)破壞，土的強(qiáng)度降低和壓縮性增大2.3.3粘性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性3.粘性土的觸變性土的觸變性是指當(dāng)擾動(dòng)停止后，土的抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間逐漸部分恢復(fù)的膠體化學(xué)性質(zhì)聯(lián)結(jié)特征原始粘聚力（電分子力）固化粘聚力（膠結(jié)物）擾動(dòng)破壞（或部分）停止擾動(dòng)原始粘聚力（部分恢復(fù)）固化粘聚力（短期無法恢復(fù)）土體強(qiáng)度部分恢復(fù)第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類2.4無粘性土的密實(shí)度2.4.1砂土的相對(duì)密實(shí)度

土的密實(shí)度指單位體積土中固體顆粒的含量。無粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系。呈密實(shí)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)度較大，是良好的天然地基；呈稍密、松散狀態(tài)時(shí)則是軟弱地基，尤其是飽和的粉、細(xì)砂，穩(wěn)定性很差，易液化。相對(duì)密實(shí)度Dremax—砂土在最松散時(shí)的孔隙比emin—砂土在最密實(shí)時(shí)的孔隙比e—砂土在天然狀態(tài)下的孔隙比當(dāng)Dr=0時(shí)，e=emax

，表示土處于最疏松狀態(tài);當(dāng)Dr=1.0時(shí)，e=emin

，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)點(diǎn)：計(jì)入土的級(jí)配因素，理論上比較完善。缺點(diǎn)：天然孔隙比難以獲取，且emax,emin的測(cè)定受人為的影響較大。2.4無粘性土的密實(shí)度2.4.2無粘性土密實(shí)度劃分的其他方法（1）孔隙比e優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：要求采取原狀砂樣測(cè)定天然孔隙比密實(shí)度礫石、粗砂、中砂細(xì)砂、粉砂密實(shí)中密稍密松散e＜0.600.60≤e≤0.750.75＜e≤0.850.85＜e≤0.95e＞0.85e＞0.95e＜0.700.70≤e≤0.852.4無粘性土的密實(shí)度2.4.2無粘性土密實(shí)度劃分的其他方法（2）砂土密實(shí)度按標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)Ｎ劃分密實(shí)度按N評(píng)定砂土密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)N≤1010＜N≤1515＜N≤30N＞30（3）碎石土密實(shí)度按重型動(dòng)力觸探擊數(shù)劃分密實(shí)度按N63.5評(píng)定碎石土密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)N63.5≤55＜N63.5≤1010＜N63.5≤20N63.5＞20（4）碎石土密實(shí)度的野外鑒別見書P432.3.3粘性土的活動(dòng)度、靈敏度和觸變性【例】某單位體積砂土試樣,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=1.62g,最疏松狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量ms2=1.45g。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】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)第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類2.5粉土的密實(shí)度和濕度2.5.1粉土的概念砂土為粒徑>2mm的顆粒含量不超過全重的50%,粒徑>0.075mm的顆粒含量超過全重的50％的土；粉砂為粒徑>0.075mm的顆粒含量不超過全重的85％、超過全重的50％的土；粉土為粒徑>0.075mm的顆粒含量不超過全重的50％、塑性指數(shù)IP≤10的土

現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007-2002)和《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001)中將土中粗粒粒組的下限粒徑，也是（極細(xì)）砂粒粒組的下限粒徑，定為0.075mm。避免了繁復(fù)的沉降分析法測(cè)定土粒粒徑。

把顆粒級(jí)配中的極細(xì)砂粒（0.1～0.075mm)和粉粒（0.075～0.005mm）兩粒組含量占絕大多數(shù)，土粒與土中水之間的相互作用，易于液化接近砂土的性質(zhì)；又易于濕陷、凍脹接近粘土的性質(zhì)，這類土定名為粉性土，簡(jiǎn)稱粉土。2.5粉土的密實(shí)度和濕度2.5.1粉土的密實(shí)度和濕度

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001)中規(guī)定，粉土密實(shí)度和濕度分別根據(jù)孔隙比e和含水量ω（％）劃分，見下表：粉土密實(shí)度分類密實(shí)度孔隙比e稍密中密密實(shí)e>0.900.75≤e≤0.90e<0.75粉土濕度分類濕度含水量ω（％）稍濕濕很濕ω

<2020≤ω≤30ω>30第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類2.6土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.6.1土的脹縮性土的脹縮性是指粘性土具有吸水膨脹和失水收縮的兩種變形特性膨脹土指粘粒成分主要由親水礦物組成具有顯著脹縮性的粘性土研究表明：自由膨脹率δef能較好地反映土中的粘土礦物成分、顆粒組成、化學(xué)成分和交換陽離子性質(zhì)的基本特征。自由膨脹率δefV0—土樣原有體積（ml）；Vw—土樣在水中膨脹穩(wěn)定后的體積（ml）自由膨脹率較小的膨脹土，膨脹潛勢(shì)較弱，建筑物損壞輕微；自由膨脹率高的土，具有強(qiáng)的膨脹潛勢(shì)，建筑物將遭到嚴(yán)重破壞2.6土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.6.2土的濕陷性土的濕陷性是指土在自重壓力作用下或自重壓力和附加壓力綜合作用下，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研究表明：黃土的多孔隙結(jié)構(gòu)特征及膠結(jié)物質(zhì)成分（碳酸鹽類）是產(chǎn)生濕陷性的內(nèi)在原因。黃土濕陷系數(shù)δs(由室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)測(cè)定)在固結(jié)儀中將原狀試樣逐級(jí)加壓到實(shí)際受到的壓力p，等它壓縮穩(wěn)定后測(cè)得試樣高度hp,然后加水浸濕，測(cè)得下沉穩(wěn)定后的高度h’p，h0為土樣原始高度。δs<0.015時(shí)，定為非濕陷性黃土；δs≥0.015時(shí)，定為濕陷性黃土2.6土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.6.2土的凍脹性土的冰脹性是指土的凍脹和凍融給建筑物或土工建筑物帶來危害的變形特性。凍土季節(jié)性凍土隔年凍土多年凍土冬季凍結(jié)，夏季融化

冬季凍結(jié)，１～２年不融化的土層

凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)３年或３年以上的土層

根據(jù)土名、凍前天然含水量、地下水位以及土的平均凍脹率η，可將季節(jié)性凍土與多年凍土季節(jié)融化層土分為五級(jí)，依次是：不凍脹、弱凍脹、凍脹、強(qiáng)凍脹、特強(qiáng)凍脹。平均凍脹率ηΔz—地表凍脹量（mm）zd—設(shè)計(jì)凍深（mm）h’—凍層厚度（mm）第2章土的物理性質(zhì)及分類2.1

概述2.2土的三相比例指標(biāo)2.3

粘性土的物理特征2.4

無粘性土的密實(shí)度2.5

粉土的密實(shí)度和濕度2.6

土的脹縮性、濕陷性和凍脹性2.7

土的分類建筑地基土的分類2.7.2土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2.7.1公路橋涵地基土的分類2.7.32.7土的分類公路基土的分類2.7.42.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成一定的類別，目的在于通過通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，便于在不同土類間作有價(jià)值的比較、評(píng)價(jià)、積累以及學(xué)術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的交流分類原則：1.簡(jiǎn)明的原則：土的分類體系采用的指標(biāo)，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)；又要測(cè)定方法簡(jiǎn)單，使用方便2.工程特性差異的原則：土的分類體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類工程用土的不同特性2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)1.巨粒土和粗粒土的分類標(biāo)準(zhǔn)巨粒土和含巨粒的土和粗粒土，按粒組含量、級(jí)配指標(biāo)（Cu和Cc）和所含細(xì)粒的塑性高低，劃分為16種土類。土類粒組含量土代號(hào)土名稱巨粒土巨粒（d>60mm）含量75％～100％漂石粒(d>200mm)>50%B漂石漂石?！?0％Cb卵石混合巨粒土巨粒含量<75%,>50%漂石粒>50%BSl混合土漂石漂石粒≤50％CbSl混合土卵石巨?；旌贤辆蘖：?5%~50%漂石粒>卵石粒（d＝60~200mm）SlB漂石混合土漂石?！苈咽lCb卵石混合土巨粒土和含巨粒的土的分類2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)土類粒組含量土代號(hào)土名稱礫細(xì)粒含量<5％級(jí)配：Cu≥5,Cc=1~3GW級(jí)配良好礫級(jí)配：不同時(shí)滿足上述要求GP級(jí)配不良礫含細(xì)粒土礫細(xì)粒含量5％～15％GF含細(xì)粒土礫細(xì)粒土質(zhì)礫細(xì)粒含量>15%,≤50%細(xì)粒為粘土GC粘土質(zhì)礫細(xì)粒為粉土GM粉土質(zhì)礫礫類土的分類（礫粒組含量>50%）土類粒組含量土代號(hào)土名稱砂細(xì)粒含量<5％級(jí)配：Cu≥5,Cc=1~3SW級(jí)配良好砂級(jí)配：不同時(shí)滿足上述要求SP級(jí)配不良砂含細(xì)粒土砂細(xì)粒含量5％～15％SF含細(xì)粒土砂細(xì)粒土質(zhì)砂細(xì)粒含量>15%,≤50%細(xì)粒為粘土SC粘土質(zhì)砂細(xì)粒為粉土SM粉土質(zhì)砂砂類土的分類（礫粒組含量≤50%）1.巨粒土和粗粒土的分類標(biāo)準(zhǔn)2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2.細(xì)粒土的分類標(biāo)準(zhǔn)細(xì)粒土是指粗粒組（0.075<d≤60mm）含量少于25％的土。細(xì)粒土按塑性圖進(jìn)行細(xì)分－高液限粘土－低液限粘土－高液限粉土－低液限粉土圖中液限為17mm液限2.7.1土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2.細(xì)粒土的分類標(biāo)準(zhǔn)

若細(xì)粒土內(nèi)粗粒含量為25％～50％，則該土屬于含粗粒的細(xì)粒土。這類土的分類仍按塑性圖進(jìn)行劃分：當(dāng)粗粒土中礫粒組占優(yōu)勢(shì)時(shí)，稱含礫細(xì)粒土，應(yīng)在細(xì)粒土代號(hào)后綴代號(hào)G當(dāng)粗粒土中砂粒組占優(yōu)勢(shì)時(shí)，稱含砂細(xì)粒土，應(yīng)在細(xì)粒土代號(hào)后綴代號(hào)S若細(xì)粒土內(nèi)含部分有機(jī)質(zhì)，則土名前加“有機(jī)質(zhì)”，就在有機(jī)質(zhì)細(xì)粒土的代號(hào)后綴以代號(hào)O建筑地基土的分類2.7.2土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2.7.1公路橋涵地基土的分類2.7.32.7土的分類公路基土的分類2.7.42.7.2建筑地基土的分類1.按沉積年代和地質(zhì)成因劃分

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）和《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）分類體系的主要特點(diǎn)是，在考慮劃分標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，注重土的天然結(jié)構(gòu)特性和強(qiáng)度，并始終與土的主要工程特性－變形和強(qiáng)度特征緊密聯(lián)系。按沉積年代劃分:(1)老沉積土：第四紀(jì)晚更新世Q3及其以前沉積的土，一般呈超固結(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)度很底。按地質(zhì)成因劃分:殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、風(fēng)積土和冰積土。2.7.2建筑地基土的分類2.按顆粒級(jí)配（粒度成分）和塑性指數(shù)劃分(1)碎石土

粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土稱為碎石土土的名稱漂石塊石卵石碎石圓礫角礫顆粒形狀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形及亞圓形為主棱角形為主顆粒級(jí)配粒徑大于200mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于20mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50％注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定碎石土的分類2.7.2建筑地基土的分類2.按顆粒級(jí)配（粒度成分）和塑性指數(shù)劃分(2)砂土

粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重的50％的土稱為砂土土的名稱礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂顆粒級(jí)配粒徑大于2mm的顆粒含量占全重25％～50％注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過全重50％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重85％粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50％砂土的分類2.7.2建筑地基土的分類2.按顆粒級(jí)配（粒度成分）和塑性指數(shù)劃分(3)粉土粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%，塑性指數(shù)IP≤10的土稱為粉土土的名稱砂質(zhì)粉土粘質(zhì)粉土顆粒級(jí)配粒徑小于0.005mm的顆粒含量不超過全重10％粒徑小于0.005mm的顆粒含量超過全重10％粉土的分類(4)粘性土：塑性指數(shù)大于10的土稱為粘性土注：塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓錐體沉入土樣中深度為10mm測(cè)定的液限計(jì)算而得

土的名稱粘土粉質(zhì)粘土塑性指數(shù)IP＞1710＜IP≤172.7.2建筑地基土的分類3.其他特殊土具有一定分布區(qū)域或工程意義，具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土特殊土濕陷性土紅粘土軟土（包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭質(zhì)土、泥炭等）混合土填土多年凍土膨脹巖土鹽漬巖土風(fēng)化巖殘積土污染土建筑地基土的分類2.7.2土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2.7.1公路橋涵地基土的分類2.7.32.7土的分類公路基土的分類2.7.42.7.3公路橋涵地基土的分類公路橋涵地基土的分類采用《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJD63-2007）的規(guī)定。其中：碎石土、砂土、粘性土、粉土的分類與《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007-2002）中一樣。粘性土根據(jù)沉積年代分類：老粘性土、一般粘性土、新近沉積粘性土。建筑地基土的分類2.7.2土的分類原則和標(biāo)準(zhǔn)2.7.1公路橋涵地基土的分類2.7.32.7土的分類公路基土的分類2.7.42.7.4公路地基土的分類《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE40-2007）提出了公路工程用土的分類標(biāo)準(zhǔn)。將土分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土。2.7.4公路地基土的分類巨粒土：試樣中巨粒組土粒質(zhì)量多于總質(zhì)量15%的土。2.7.4公路地基土的分類巨粒土：試樣中巨粒組土粒質(zhì)量多于總質(zhì)量15%的土。2.7.4公路地基土的分類粗粒土：試樣中巨粒組土粒質(zhì)量小于或等于總質(zhì)量15%，且巨粒組土粒與粗粒組土粒質(zhì)量之和多于總質(zhì)量50%的土。礫類土：粗粒土中礫粒組質(zhì)量多于砂粒組質(zhì)量的土。2.7.4公路地基土的分類粗粒土：試樣中巨粒組土粒質(zhì)量小于或等于總質(zhì)量15%，且巨粒組土粒與粗粒組土粒質(zhì)量之和多于總質(zhì)量50%的土。砂類土：粗粒土中礫粒組質(zhì)量少于或等于砂粒組質(zhì)量的土。2.7.4公路地基土的分類細(xì)粒土：試樣中細(xì)粒組土粒質(zhì)量多于或等于總質(zhì)量50%的土。進(jìn)一步細(xì)分同國(guó)際《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50145-2007）相同。2.7.4公路地基土的分類AASHTO標(biāo)準(zhǔn)中，主要根據(jù)粒度成分和塑性指標(biāo)（塑性指數(shù)Ip和液限WL)將路基土劃分為7大類。粗顆粒類材料：粒徑d<0.075mm的粒組含量小于等于35%的土。包括：A-1、A-2、A-3粉—粘類材料：相對(duì)粒徑d<0.075mm的粒組含量大于35%的土。包括：A-4、A-5、A-6、A-72.7.4公路地基土的分類2.7.4公路地基土的分類2.7.4公路地基土的分類AASHTO標(biāo)準(zhǔn)中：還采用分類指數(shù)（GI）標(biāo)注在土的分類或亞分類的后面。一般情況下，GI值愈小，路基土的工程性質(zhì)愈好。GI計(jì)算如下：2.7.2建筑地基土的分類【例】下圖為某三種土A、B、C的顆粒級(jí)配曲線,試按《地基規(guī)范》分類法確定三種土的名稱

2.7土的分類【解答】A土:從A土級(jí)配曲線查得,粒徑小于2mm的占總土質(zhì)量的67%、粒徑小于0.075mm占總土質(zhì)量的21%,滿足粒徑大于2mm的不超過50%,粒徑大于0.075mm的超過50%的要求,該土屬于砂土；又由于粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的33%,滿足粒徑大于2mm占總土質(zhì)量25%～50%的要求,故此土應(yīng)命名為礫土B土:粒徑大于2mm的沒有,粒徑大于0.075mm占總土質(zhì)量的52%,屬于砂土。按砂土分類表分類,此土應(yīng)命名為粉砂C土:粒徑大于2mm的占總土質(zhì)量的67%,粒徑大于20mm的占總土質(zhì)量的13%,按碎石土分類表可得,該土應(yīng)命名為圓礫或角礫土力學(xué)第3章土中應(yīng)力3.1

概述3.2土中自重應(yīng)力3.3

基底壓力3.4

地基附加應(yīng)力第3章土中應(yīng)力3.1

概述3.2土中自重應(yīng)力3.3

基底壓力3.4

地基附加應(yīng)力3.1概述

土體在自身重力、建筑物荷載、交通荷載或其他因素（滲流、地震等）的作用力下，均可產(chǎn)生土中應(yīng)力。土中應(yīng)力過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致土體的強(qiáng)度破壞，使土工建筑物發(fā)生土坡失穩(wěn)或使建筑物地基的承載力不足而發(fā)生失穩(wěn)。

土中應(yīng)力的分布規(guī)律和計(jì)算方法是土力學(xué)的基本內(nèi)容之一土中應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力＋＝總和應(yīng)力不產(chǎn)生土體或地基變形成土年代長(zhǎng)久產(chǎn)生土體或地基變形（新近沉積土、近期人工填土）土中附加應(yīng)力是指土體受外荷載及地下水滲流、地震等作用下附加產(chǎn)生的應(yīng)力增量，是產(chǎn)生地基變形的主要原因和導(dǎo)致地基土強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)的重要原因土中應(yīng)力孔隙水壓力孔隙氣壓力孔隙壓力有效應(yīng)力土中有效應(yīng)力指土粒所傳遞的粒間應(yīng)力，它是控制土的體積（變形）和強(qiáng)度兩者變化的土中應(yīng)力。3.1概述土中水傳遞的孔隙水應(yīng)力土中氣傳遞的孔隙氣應(yīng)力研究土中應(yīng)力的條件：１、研究土中應(yīng)力的分布時(shí)，只考慮土中某點(diǎn)單位面積上的平均支承應(yīng)力；２、把土體看成是一個(gè)線性變形體；３、視土體為均質(zhì)各向同性體。第3章土中應(yīng)力3.1

概述3.2土中自重應(yīng)力3.3

基底壓力3.4

地基附加應(yīng)力3.2.1均質(zhì)土中自重應(yīng)力１、豎向自重應(yīng)力天然地面11zzσcz

σcz=

z

土體中任意深度處的豎向自重應(yīng)力等于單位面積上土柱的有效重量常用豎向有效自重應(yīng)力σcz簡(jiǎn)稱為自重應(yīng)力或自重壓力，改用σc表示3.2.1均質(zhì)土中自重應(yīng)力２、側(cè)向自重應(yīng)力天然地面z靜止側(cè)壓力系數(shù)同時(shí)：

1h1+

2h2+3h3

+

4h4+

w(h3+h4)3.2.2成層土中自重應(yīng)力說明：1.地下水位以上土層采用天然重度，地下水位以下土層采用浮重度2.不透水層頂面的自重應(yīng)力值及層面以下的自重應(yīng)力應(yīng)按上覆土層的水土總重計(jì)算

1h1

1h1+

2h2

1h1+

2h2+3h3

天然地面h1h2h3

3

2

1

水位面h4

4

1h1+

2h2+3h3

+4h4

3.2.2成層土中自重應(yīng)力【例】一地基由多層土組成，地質(zhì)剖面如下圖所示，試計(jì)算并繪制自重應(yīng)力σcz沿深度的分布圖57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa193.1kPa3.2.2成層土中自重應(yīng)力3.2.3地下水升降時(shí)的土中自重應(yīng)力天然地面變動(dòng)后地下水位原地下水位變后變前天然地面變動(dòng)后地下水位原地下水位變前變后軟土地區(qū)，因大量抽取地下水，地下水位長(zhǎng)期下降，使地基中有效自重應(yīng)力增加，引起地面大面積沉降水位上升會(huì)引起地基承載力的減少、濕陷性土的塌陷現(xiàn)象。3.2.4土質(zhì)堤壩自身的自重應(yīng)力為了實(shí)用方便，不論是均質(zhì)的或非均質(zhì)的土質(zhì)堤壩，其自身任意點(diǎn)的自重應(yīng)力均假定等于單位面積上該計(jì)算點(diǎn)以上土柱的有效重度與土柱高度的乘積。

h1

h

h2

h1

h2

h地面第3章土中應(yīng)力3.1

概述3.2土中自重應(yīng)力3.3

基底壓力3.4

地基附加應(yīng)力3.3基底壓力基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算3.3.2基底壓力的分布規(guī)律3.3.1基底附加壓力3.3.3橋臺(tái)前后填土引起的基底附加壓力3.3.43.3.1基底壓力的分布規(guī)律基底壓力：建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎(chǔ)自重通過基礎(chǔ)傳遞給地基，作用于基礎(chǔ)底面?zhèn)髦恋鼗膯挝幻娣e壓力在硬粘土上（有超載）在硬粘土上（無超載）在砂土上（有超載）在砂土上（無超載）

對(duì)于具一定剛度能及尺寸較小的擴(kuò)展基礎(chǔ)(如柱下單獨(dú)基礎(chǔ)、墻下條形基礎(chǔ)等），其基底壓力當(dāng)作近似直線分布，按材料力學(xué)公式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。影響基底壓力的因素:基礎(chǔ)的形狀、大小、剛度，埋置深度，基礎(chǔ)上作用荷載的性質(zhì)（中心、偏心、傾斜等）及大小、地基土性質(zhì)

3.3基底壓力基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算3.3.2基底壓力的分布規(guī)律3.3.1基底附加壓力3.3.3橋臺(tái)前后填土引起的基底附加壓力3.3.43.3.2基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算1、中心荷載作用下的基底壓力若是條形基礎(chǔ)，F(xiàn),G取單位長(zhǎng)度基底面積計(jì)算G=

GAd取室內(nèi)外平均埋深計(jì)算基底面積，對(duì)于矩形基礎(chǔ)A=bl基礎(chǔ)及回填土的平均重度，一般20kN/m3,水位以下為10kN/m33.3.2基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算2、偏心荷載作用下的基底壓力（單向）（雙向自己看書）eF+G

elbpmaxpmin作用于基礎(chǔ)底面形心上的力矩M=(F+G)?e

基礎(chǔ)底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6

按材料力學(xué)短柱偏心受壓公式：3.3.2基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算2、偏心荷載作用下的基底壓力當(dāng)e<l/6時(shí)，pmax，pmin>0，基底壓力呈梯形分布

當(dāng)e=l/6時(shí)，pmax>0，pmin=0，基底壓力呈三角形分布

當(dāng)e>l/6時(shí)，pmax>0，pmin<0，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，基底壓力重分布

pmaxpmine<l/6pmaxpmin=0e=l/6e>l/6pmaxpmin<0pmaxpmin=0基底壓力重分布3.3.2基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算2、偏心荷載作用下的基底壓力基底壓力重分布偏心荷載作用在基底壓力分布圖形的形心上

單向偏心作用點(diǎn)至具有最大壓力的基底邊緣的距離

3.3基底壓力

【例】柱基礎(chǔ)底面尺寸為1.2×1.0m2，作用在基礎(chǔ)底面的偏心荷載F+G=150kN，如下圖所示。如果偏心距分別為0.1m、0.2m、0.3m。試確定基礎(chǔ)底面應(yīng)力數(shù)值，并繪出應(yīng)力分布圖。

1.2mF+Ge1、e=0.1m，l/6=1.2/6=0.2m，e<l/6則

3.3基底壓力1.2mF+Ge1187.562.52、e=0.2m，e=l/6則

225003、e=0.3m，e>l/6則

3333.30.93.3基底壓力基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算3.3.2基底壓力的分布規(guī)律3.3.1基底附加壓力3.3.3橋臺(tái)前后填土引起的基底附加壓力3.3.43.3.3基底附加壓力基底附加壓力：指基底壓力與基底處建造前土中自重應(yīng)力之差，是引起地基附加應(yīng)力和變形的主要原因。hσchσchσchFGPP0基底平均附加壓力P0式中：p—基底平均壓力，kPa；σch—基底處土中自重應(yīng)力，kPa；

γm—基底標(biāo)高以上天然土層的加權(quán)平均重度，水位以下的取浮重度，kN/m3；

h—從天然地面算起的基礎(chǔ)埋深，m，h=h1+h2+……在沉降計(jì)算中，考慮基坑回弱和再壓縮而增加沉降，改取p0=p-(0～1)σch,此式應(yīng)保證坑底土質(zhì)不發(fā)生泡水膨脹。第3章土中應(yīng)力3.1

概述3.2土中自重應(yīng)力3.3

基底壓力3.4

地基附加應(yīng)力3.4地基附加應(yīng)力地基附加應(yīng)力成土年代不久土體的自重應(yīng)力建筑物基礎(chǔ)（或堤壩）底面的附加壓力計(jì)算地基附加應(yīng)力假設(shè)：1、把地基看成是均質(zhì)的線性變形半空間體；2、將基底壓力看成是地基表面作用的柔性荷載，不考慮基礎(chǔ)剛度的影響。橋臺(tái)前后填土引起的基底附加壓力相鄰基礎(chǔ)影響不同地基中應(yīng)力分布各有其特點(diǎn)平面問題空間問題x,z的函數(shù)x,y,z的函數(shù)3.4地基附加應(yīng)力矩形荷載和圓形荷載作用時(shí)的地基附加應(yīng)力3.3.2豎向集中力作用時(shí)的地基附加應(yīng)力3.3.1線荷載和條形荷載作用時(shí)的地基附加應(yīng)力3.3.3非均質(zhì)和各向異性地基中的附加應(yīng)力3.3.43.3.1

豎向集中力作用時(shí)的地基附加應(yīng)力M(x,y,z)PoyxzxyzrRM(x,y,0)q

集中應(yīng)力系數(shù)（查表）

其中：μ是泊松比；E是彈性模量3.3.1

豎向集中力作用時(shí)的地基附加應(yīng)力疊加原理由幾個(gè)外力共同作用時(shí)所引起的某一參數(shù)（內(nèi)力、應(yīng)力或位移），等于每個(gè)外力單獨(dú)作用時(shí)所引起的該參數(shù)值的代數(shù)和PazPbab兩個(gè)集中力作用