地基土的工程特性與分類課件

1.2地基土的工程特性與分類1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成

理解掌握1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)

1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

掌握1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法

掌握土是由固相，液相，氣相組成的三相分散系。

氣相——主要是空氣，水蒸氣，有時(shí)還有沼氣等。

固相——包括多種礦物成分組成土的骨架，骨架間的空隙為液相和氣相填滿，這些空隙是相互連通的形成多孔介質(zhì)。

液相——主要是水(溶解有少量的可溶鹽類)。1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成一、土的組成1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成（1）土中固體顆粒

土的固體顆粒是由大小不等、形狀不同的礦物顆?；驇r石碎屑按照各種不同的排列方式組合在一起，構(gòu)成土的骨架，是土的主要組成成分。界限粒徑——?jiǎng)澐至＝M的分界尺寸。粒組統(tǒng)稱粒組名稱粒徑d范圍（mm）分析方法主要特征巨粒漂石（塊石）粒d>200直接測(cè)定透水性很大，壓縮性極小，顆粒間無(wú)粘結(jié)，無(wú)毛細(xì)性。卵石（碎石）粒60<d≤200粗粒礫粒粗礫20<d≤60篩

分

法透水性大，壓縮性小，無(wú)粘性，有一定毛細(xì)性。細(xì)礫2<d≤20砂粒粗砂0.5<d≤2中砂0.25<d≤0.5細(xì)砂0.075<d≤0.25細(xì)粒粉粒0.005<d≤0.075靜水沉降原理透水性小，壓縮性中等，毛細(xì)上升高度大，微粘性。粘粒d≤0.005透水性極弱，壓縮性變化大，具粘性和可塑性。1）土的顆粒級(jí)配1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成

土中水處于不同位置和溫度條件下，可具有不同的物理狀態(tài)—固態(tài)，液態(tài)、氣態(tài)。液態(tài)水是土中孔隙水的主要存在狀態(tài)，可分為結(jié)合水，毛細(xì)水，重力水。

水的類型主要作用力

結(jié)合水物理化學(xué)力

非結(jié)合水毛細(xì)水

表面張力重力重力水

重力（2）土中的水1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成a.結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水:排列致密、定向性強(qiáng)密度>1g/cm3冰點(diǎn)處于零下幾十度具有固體的的特性溫度高于100°C時(shí)可蒸發(fā)弱結(jié)合水:位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引力作用范圍之內(nèi)外力作用下可以移動(dòng)不因重力而移動(dòng)，有粘滯性1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成b.自由水

定義:

在雙電層影響以外的水為自由液態(tài)水，它主要受重力作用的控制，土粒表面吸引力居次要地位，這部分水稱為非結(jié)合水，它包括毛細(xì)水和重力水。(1)毛細(xì)水特點(diǎn):

1.毛細(xì)水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水。

2.毛細(xì)水按其與地下水面是否聯(lián)系可分為毛細(xì)懸掛水(與地下水無(wú)直接聯(lián)系)和毛細(xì)水上升水與地下水相連兩種。1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成c.重力水特點(diǎn):重力水是存在于地下水位以下的適水土層中的地下水。它是在重力或壓力差作用下運(yùn)動(dòng)的自由水，對(duì)土粒有浮力作用。重力水只受重力控制，不受土粒表面吸引力的影響。1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成d.固態(tài)水特點(diǎn):

1.水結(jié)冰后體積膨脹，同時(shí)由于水分遷移和補(bǔ)給，在土層中會(huì)形成冰層或透鏡體。

2.固態(tài)水在土中起著暫時(shí)的膠結(jié)作用，提高土的力學(xué)強(qiáng)度，降低透水性。

3.溫度升高后，冰層解凍為液態(tài)水，使土的強(qiáng)度急劇降低，壓縮性增大，土的性質(zhì)顯著惡化，如處于地下水以上的某些公路路面在開(kāi)春后的翻漿現(xiàn)象就是一例。1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成(3)土的氣相分類:

1.吸附于土顆粒表面的氣體

2.溶解于水中的氣體

3.四周為顆粒和水所封閉的氣體以及自由氣體1.2.1土的結(jié)構(gòu)與組成WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)（1）土的三相簡(jiǎn)圖ρs：土粒密度（g/cm3)ρwl：純水在4攝氏度時(shí)的密度(取1t/m3)有機(jī)質(zhì)土2.4~2.51）.土粒比重(相對(duì)密度）(采用比重瓶法)：泥炭土1.5~1.81.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.土的基本指標(biāo)2）.土的含水量(烘干法)：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)3）.土的孔隙比：土中孔隙體積與土粒體積之比4）.土的孔隙率：土中孔隙所占體積與總體積之比5）.土的飽和度：土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比Sr≤50%，稍濕；50%<Sr≤80%，很濕；Sr>80%，飽和。6）.土的天然密度(環(huán)刀法)：土單位體積的質(zhì)量1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)7）.土的干密度：土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量8）.土的飽和密度：土孔隙中充滿水時(shí)的單位體積質(zhì)量1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)9）.土的浮密度（有效密度）：地下水位以下，單位土體積中土粒的質(zhì)量扣除同體積水的質(zhì)量后，即為單位土體積中土粒的有效質(zhì)量1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)天然密度干密度飽和密度10濕重度11干重度13?。ㄓ行В┲囟?2飽和重度4種密度、重度之間的大小關(guān)系浮密度1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)3.土的指標(biāo)換算圖1-18土的三相物理指標(biāo)換算圖1.2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)

定義：指單位體積中固體顆粒的含量。特點(diǎn)：1.土顆粒含量多，土就密實(shí)；

2.土顆粒含量少，土就疏松。砂土碎石土

無(wú)粘性土的密實(shí)度一1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)判別方法1用孔隙比e來(lái)判別砂土密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)：

e>0.95疏松不宜做天然地基

0.6<e<0.95中密

e<06密實(shí)良好的天然地基

無(wú)粘性土的密實(shí)度一1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)相對(duì)密度：反映無(wú)粘性土的密實(shí)狀態(tài)判別方法2

無(wú)粘性土的密實(shí)度一1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)密實(shí)度判別標(biāo)準(zhǔn)：疏松

中密密實(shí)理論比較難取原土樣試驗(yàn)1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別方法31.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)63.5KG76CM30CM錘擊數(shù)砂土見(jiàn)教材表1-41.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)一)、粘性土的三種狀態(tài)1、固態(tài)或半固態(tài)------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)，土表現(xiàn)為固態(tài)或半固態(tài)。粘性土的密實(shí)度二1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)2、可塑狀態(tài)--------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)合水不能傳遞靜水壓力，不能自由流動(dòng)，但受力時(shí)可以變形，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)。1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)3、流動(dòng)狀態(tài)-------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)?？梢?jiàn)，從物理概念分析，土的稠度實(shí)際上是反應(yīng)土中水的形態(tài)。1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的界限含水量-----土從某種狀態(tài)進(jìn)入另外一種狀態(tài)的分界含水量。液性界限(WL)簡(jiǎn)稱液限-----土從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐盒誀顟B(tài)時(shí)的含水量。塑性界限(WP)簡(jiǎn)稱塑限------土從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)的含水量。

1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)1.塑性指數(shù)：液限和塑限的差值，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍（計(jì)算時(shí)不帶%符號(hào)）2.液性指數(shù)：粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比>17為粘土10~17為粉質(zhì)粘土三)、土的名稱和稠度判斷3~10為粉土<3為無(wú)粘性土1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)液性指數(shù)IL狀態(tài)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑黏性土稠度狀態(tài)的劃分液性指數(shù)反映土的軟硬狀態(tài)ILILILILIL1.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

四）土的靈敏度：原狀土的強(qiáng)度與同一土經(jīng)重塑后的強(qiáng)度之比飽和粘性土的靈敏度：St越大St>4高靈感2<St<4中靈敏1<St<21.2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法一、土的工程分類

將建筑地基的巖土分為巖石、碎石、砂土、粉土、黏性土和人工填土六大類。（1）巖石

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法一、土的工程分類（3）砂土砂土為粒徑大于2mm的顆粒含量不超過(guò)全重50%、粒徑大于0.075mm的顆粒超過(guò)全重50%的土。砂土按粒組含量分為礫砂、粗砂，中砂，細(xì)砂和粉砂，見(jiàn)表1-10。

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法一、土的工程分類（2）碎石碎石土為粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土。碎石土根據(jù)粒組含量及顆粒形狀可按表1-8，分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法一、土的工程分類（4）粉土粉土介于無(wú)黏性土與黏性土之間，是指粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過(guò)全重50%、塑性指數(shù)≤10的土。

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法一、土的工程分類（5）黏性土黏性土是指塑性指數(shù)＞10的土。黏性土的工程性質(zhì)與土的成因、生成年代的關(guān)系很密切，不同成因和年代的黏性土，盡管其某些物理性指標(biāo)值可能很接近，但其工程性質(zhì)可能相差很懸殊。因而黏性土按沉積年代、塑性指數(shù)進(jìn)行分類。

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法一、土的工程分類（6）人工填土人工填土是指由人類活動(dòng)而堆填的土，其物質(zhì)成分較雜亂，均勻性較差。根據(jù)其物質(zhì)組成和成因，可分為素填土、雜填土和沖填土三類。素填土是由碎石、砂或粉土、黏性土等一種或幾種材料組成的填土，其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少。按主要組成物質(zhì)分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及黏性素填土。經(jīng)分層壓實(shí)或夯實(shí)后的素填土，則稱為壓實(shí)填土。雜填土是由含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土，按其組成物質(zhì)成分和特征，分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土及生活垃圾土。沖填土是由水力沖填泥砂形成的填土。

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法二.地基土的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)鑒別方法（1）砂類土現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)鑒別

表1-12砂類土的野外鑒別名稱粒徑鑒別方法濕時(shí)用手拍擊粘著感礫砂約有四分之一以上顆粒接近或超過(guò)小高粱粒大小表面無(wú)變化無(wú)粘著感粗砂約有一半以上顆粒接近或超過(guò)細(xì)小米粒大小表面無(wú)變化無(wú)粘著感中砂約有一半以上顆粒接近或超過(guò)雞冠花子粒大小表面偶有水印無(wú)粘著感細(xì)砂顆粒粗細(xì)程度較精制食鹽稍粗與玉米粉近似表面有水印偶有粘著感粉砂顆粒粗細(xì)程度較精制食鹽稍細(xì)與小米粉近似表面有顯著水印有輕微粘著感

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法二.地基土的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)鑒別方法（1）砂類土現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)鑒別

表1-13砂類土的濕度劃分和野外鑒別法潮濕程度稍濕潮濕飽和飽和度Sr≤50%50%＜Sr≤80%Sr＞80%感覺(jué)鑒定呈松散狀手摸稍覺(jué)潮可以勉強(qiáng)捏成小團(tuán)空隙中的水可以自由滲出

1.2.4土的工程分類與野外鑒別方法二.地基土的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)鑒別方法（2）粘性土、粉土現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)鑒別

表1-14粘性土、粉土、的野外鑒定

用手搓捻時(shí)的感覺(jué)干時(shí)土的狀態(tài)潮濕時(shí)搓捻土的情況潮濕時(shí)用小刀切削情況其它特征粘土極細(xì)均勻土塊,很難用手搓碎堅(jiān)硬用錘能打碎,碎塊不會(huì)散落很容易搓成φ＜0.5mm的長(zhǎng)條易滾成小球光滑表面,土面上無(wú)砂粒干時(shí)有光澤,有細(xì)狹條裂粉質(zhì)粘土沒(méi)有均質(zhì)感覺(jué),感到有些砂粒土塊易被壓碎用捶擊及手壓土塊易碎開(kāi)能搓成比粘土粗的短土條,能滾成小球可感到有砂粒存在干時(shí)光