土的物理力学与工程特性指标分析
土的物理力学性质及其指标
土的物理力学性质及其指标1. 体积重是指土壤单位体积的质量，通常用单位是千克/立方米（kg/m^3）或兆帕（MPa）表示。
体积重是土壤力学性质的重要参数，它直接影响土体的承载能力和稳定性。
体积重的大小与土壤颗粒密度、含水量和孔隙度有关。
2.孔隙比是指土壤中孔隙体积与总体积的比值，即孔隙度。
孔隙比能够反映土壤孔隙结构和孔隙连通性，对土壤的透水性、保水性和通气性等性质有重要影响。
孔隙比的大小与土壤颗粒颗粒的形态、大小和堆积密度等因素有关。
3.毛细吸力是指土壤孔隙中水分上升或下降所受到的作用力。
毛细吸力与土壤含水量、孔隙度、土壤颗粒大小和水表面张力等因素有关。
毛细吸力对土壤水分运移和供水能力有着重要影响，也是评价土壤保水能力和透水性的重要指标。
4.剪切强度是指土壤在剪切应力作用下的抗剪能力。
剪切强度是土体抗剪破坏的重要参数，直接影响土壤的稳定性和承载力。
土壤的剪切强度与土壤颗粒间的内聚力、黏聚力和有效应力等有关。
此外，还有一些与土壤物理力学性质相关的指标，如孔隙水压力、压缩系数、孔隙率等。
5.孔隙水压力是指土壤孔隙中水分所受到的压力。
它与土壤含水量、孔隙度和毛细吸力等因素有关。
孔隙水压力对土壤水分状态和土壤力学性质具有重要影响。
6.压缩系数是指土壤在外力作用下体积变化与应力之间的关系。
压缩系数反映土壤的压缩性质，与土壤的固结和液化等问题密切相关。
7.孔隙率是指土壤孔隙体积与总体积的比值，即孔隙系数。
孔隙率能够反映土壤孔隙结构和蓄水性能，也是评价土壤质地和透水性的一项重要指标。
这些物理力学性质和指标是描述土体力学性质和水分运移特性的重要参数，对土壤科学研究、土壤工程设计和农田管理等具有重要的理论和实际意义。
土力学-2 土的性质及工程分类
级配良好
二、土的液相 土中水处于不同位臵和温度条件下，可具有不同的物 理状态——固态、液态、气态。液态水是土中孔隙水的主 要存在状态，因其受土粒表面双电层影响程度的不同可分 为结合水、毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自 由水）。
水 的 类 型 结 合 水 非 结 合 水 毛 细 水 重 力 水 主要作用力 物理化学力 表面张力和重力 重 力
测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量， 然后放在烘箱中，在100℃～105℃常温下烘干，称得干 土质量，按前式可算得。
二、间接换算得物理性质指标
（一）土的孔隙比e 定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表 示，其表达式为：
（二）土的孔隙率n
Vv e Vs
定义：土中孔隙Biblioteka 体积与土的总体积之比，或单位体 积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：
Vv n 100 % V
（三）土的饱和度Sr 定义：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表 示，其表达式为：
Vw S r 100% Vv
描述土体中孔隙被水充满的程度。干土为0；湿土为100%。
（四）干密度ρd与干重度γd 土的干密度：单位体积内土粒的质量，表达式：
ms d V
Vv e n V 1 e
或
孔隙
e 1+e
土粒
1
n e 1 n
三相示意图
（二）干密度与湿密度和含水量的关系 设土体的体积V为1，则ρd = ms /V，土体内土粒的质 量ms为ρd，由w= mw / ms水的质量mw为w ρd。
m d w d d (1 w) V 1
三、土中气 与大气相通 压缩性高；
土中的气体
各土层物理力学性能指标
各土层物理力学性能指标土层物理力学性能指标是描述土层在受力下的物理学性能的参数，主要包括强度指标、变形指标和渗流指标。
以下将详细介绍各土层物理力学性能指标。
一、强度指标：1.抗压强度：表示土体抵抗垂直压缩力的能力。
一般分为极限抗压强度和终端抗压强度两种。
极限抗压强度是土体在快速加载下失效破坏的抗压强度，终端抗压强度是土体在无限时间加载下失效破坏的抗压强度。
2.抗剪强度：表示土体抵抗剪切力的能力。
常用的指标有剪切强度、内摩擦角和剪胀特性。
剪切强度是土体在剪切加载下失效破坏的抗剪强度；内摩擦角是土体抗剪切力的一个重要参数，描述土体内部颗粒间的摩擦阻力；剪胀特性是土体在剪切加载下发生的体积变化。
3.抗拉强度：表示土体抵抗拉力的能力。
土体的抗拉强度较弱，一般可忽略。
二、变形指标：1.压缩性：土体在承受一定应力后发生的压缩变形。
常见的指标有压缩模量和压缩指数。
压缩模量是描述土体吸水压缩性质的指标；压缩指数是描述土体吸水压缩特性的指标。
2.鼓包性：土体在受到一定的水平应力作用下发生的体积膨胀。
常见的指标有鼓包应力和鼓包系数。
鼓包应力是描述土体水平膨胀特性的指标；鼓包系数是描述土体鼓包性质的指标。
3.剪切变形：土体在受到剪切应力作用下的变形行为。
常用的指标有剪切模量和剪切变形密度。
剪切模量是描述土体剪切变形特性的指标；剪切变形密度是描述土体变形程度的指标。
三、渗流指标：1.渗透性：土体内部孔隙中水分运动的能力。
常用指标有渗透系数和渗透率。
渗透系数是描述土体渗透性的指标；渗透率是描述土体渗透性的指标。
2.孔隙度：表示土体中有效孔隙体积与全体积之比。
孔隙度是描述土体渗透性和储水性的重要参数。
3.渗透容限：土体在承受应力下发生的渗透变形。
渗透容限是描述土体渗透性变形特性的指标。
以上是各土层物理力学性能指标的详细介绍。
不同土层具有不同的力学性能指标，了解和研究土层的物理力学性能指标对于工程设计和建设具有重要意义。
《土力学与地基基础》第3章 土的物理性质和工程分类
横坐标（对数坐标）为土的粒径d（mm）， 纵坐标为小于某粒径含量百分比（%）。（课本第36页）
颗粒级配曲线的用途： （1）对粗粒土进行分类（详见课本第50页）
碎石土：（课本第50页）
根据颗粒粒径和含量来划分
砂土：（课本第50页）
根据颗粒粒径和含量来划分
自由水： （课本第37页）
按其移动所受作用力的不同，可以分为：
（1）重力水：是在重力或压力差作用下，能自由流动的自
由水。 一般指地下水位以下的透水层中的地下水，它对土粒有
浮力作用，直接影响土的应力状态，因此，基坑（槽）开挖 要采取降（排）水措施，建筑物的地下室需要进行防渗处理 。
自由水： （课本第37页）
w mw 100 % m ms 100 %
ms
ms
单位：%
测定方法：烘干法。
天然土样称重后，置于 烘箱内烘干，再称干土 重。
（课本第40-41页）
测定方法：烘干法。天然土样称重后，置于烘箱内 烘干，再称干土重。
粗集料
细集料
含水率公式：w m水 100% （课本第41页）
m土颗粒
公式各部分计算过程：（课本没有，补充内容）
（2）毛细水：是受到水与空气交
界面处表面张力作用的自由水。 存在于地下水位以上的透水层
中，对建筑物底层的防潮有重要影 响。土粒由于毛细水压力互相靠近 而压紧，土因而具有微弱的黏聚力 ，称为毛细压力。
亲水性 表面张力 憎水性 表面张力
表面张力
毛细压力能使潮湿砂土开挖一定高度，但失水干 燥后就会松散坍塌。
V Vs Vv
天然密度反映土的紧密程度，密度越大表示土的颗粒 越多，即越紧密。
土力学_第2章(土的物理性质和工程分类)
V
阿特堡界限 (Atterberg limit)
固态
半固态
可塑态
液态
水
Vs+Vw Vs
颗 粒 ws
缩限
O
wP
塑限
wL
液限
w
• 液限和塑限的测定方法
液限（wL）的测定： 锥式液限仪（中国）； 碟式液限仪（欧美，详见 ASTM 试验 规程）。
粉土
含水量w(%)
w＜20
20 ≤w≤30
w＞30
（2） 砂土的松－密状态 指标和状态（《地基与基础》－p27）
相对密实度 （Relative Density ）
0.67＜Dr≤1.0 0.33＜Dr≤0.67 0＜Dr≤0.33
emax e Dr emax emin
密实 中密 松散
工程上原位测试判断物理状态：
粒径分布曲线（级配曲线）
100
小于某粒径的土粒质量/%
80
60
40
20
0
10
1
0.1
0.01
1E-3
粒径/mm
• 不均匀系数
Cu
d 60
d10
Cu越大，曲线越平缓，粒径分布越不均匀。
• 曲率系数
Cc
2 d 30
(d 60 d10 )
Cc<1，中间颗粒偏少，小粒径颗粒偏多。 Cc>3，中间颗粒偏多，小粒径颗粒偏少。
水
mw
Vv=e
V =e+1
Vw Sr Vv
ms=s
Vs 土粒 ms
Vs=1
w s / w wGs e e
各土层物理力学性能指标
各土层物理力学性能指标土层物理力学性能指标是描述土体固体物理性质的指标，可以用来评价土体的稳定性、抗冲刷性、渗透性等，常用指标包括体积重、单位重、孔隙比、含水率、饱和度、压缩性和剪切性能等。
1.体积重：体积重是指单位体积土体所受重力的大小。
体积重与土壤颗粒的密度有关，一般通过测定单位体积土样的质量和体积来计算。
体积重的大小直接关系到土壤的承载力和稳定性。
2.单位重：单位重是指单位体积土体的质量。
它是体积重的倒数，单位是kN/m3、单位重通常用来计算土体的水力学性质、液化性、动力响应等。
3.孔隙比：孔隙比是指土体中孔隙体积与总体积之比，是衡量土质疏松程度和渗透性的重要指标。
孔隙比越大，土体的渗透性越好。
4.含水率：含水率是指土体中含有的自由水的质量与干土质量之比。
含水率的大小直接影响土体的拟静力稳定性、渗透性、压缩性等。
5.饱和度：饱和度是指研究对象中孔隙中所含水的体积与总体积之比。
饱和度直接影响土体的渗透性、固结性、剪切强度等。
6.压缩性：压缩性是指土体在所受应力作用下体积发生变化的能力。
土壤的压缩性与孔隙分布和组成、饱和度、孔隙比等因素密切相关。
7.剪切性能：剪切性能是指土壤在受到剪切应力作用下的变形能力。
剪切性能是评价土体的抗剪强度和变形特性的重要指标。
除了上述指标外，还有其他一些指标也常用于描述土层的物理力学性能。
例如：-泊松比：泊松比是指材料在受到拉伸或压缩时沿着应变方向的变化与垂直方向的变化之比。
泊松比是评价土体的压缩性和弹性度量的重要指标。
-弹性模量：弹性模量是指材料在受力后恢复原状的能力。
弹性模量是衡量土壤抗剪切性能和变形能力的重要参数。
-液塑限度：液塑限度是指土壤从固态过渡到半固态和可塑态的水分含量范围。
液塑限度对土壤的可塑性和压缩性具有重要作用。
这些土层物理力学性能指标可以根据实际需要在实验室中进行土壤试验，以了解土体的性质，为土方工程、地基处理、地质工程设计等提供依据。
一级造价《水利计量》第一章(工程地质)要点整理
一级造价《水利计量》第一章（工程地质）要点整理第一节岩(土)体的工程特性一、土体的工程特性1.土的组成：固相(三相主体)、液相、气相黏粒是原岩经化学风化而成，常见的黏土矿物有高岭石、伊利石和蒙脱石，具有可塑性、黏性、膨胀性、收缩性和触变性。
工程上通过室内颗粒级配试验确定各粒组含量，大于0.075mm颗粒采用筛分法，小于0.075mm颗粒采用密度计法。
2.土的结构：与土粒矿物成分、颗粒形状和沉积条件有关。
单粒结构：颗粒较粗的矿物颗粒在自重作用下沉落，特点是土粒间存在一般点与点的接触。
蜂窝结构：较细的土粒在自重作用下沉落时，粒间接触点处的引力大于下沉土粒重量，土粒就被吸引着不再下沉，形成链环状单元，形成孔隙较大的蜂窝结构，常存在于粉土和黏性土中。
絮凝结构：一般存在于黏性土中，具有很大的孔隙。
3.国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)：1碎石土：粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50％。
2砂土：粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50％，粒径大于0.075 mm的颗粒质量超过总质量的50％。
3粉土：粒径大于0.075mm 的颗粒质量不超过总质量的50％，且土的塑性指数小于或等于10。
4黏性土：塑性指数大于10的土属于黏性土。
黏土：Ip>17；粉质黏土：10<Ip≤17二、土的物理力学性质指标1.试验测定指标1土的天然密度(重度)：环刀法；2土的含水率：烘干法；3土粒比重：比重瓶法。
2.换算指标4孔隙比和孔隙率5饱和度6饱和重度与饱和密度7有效重度(浮重度)与有效密度8干重度与干密度：常用作控制人工填土施工质量指标。
◆1.试验测定指标土的含水率：ω＝m w /m sm w ：水的质量；m s ：土粒质量。
土粒比重：土粒质量与同体积4℃时水的质量之比。
◆2.换算指标孔隙比和孔隙率孔隙比：e＝Vv/Vs孔隙率：n＝Vv/V×100％饱和度：土中水的体积与孔隙体积之比，指土孔隙被水充满的程度，以Sr 表示，表示土体的干湿程度。
《土质学与土力学》 2土的物理、水理和力学性质
土质学与土力学 2土的物理水理和力学性质《土质学与土力学》第二章 土的物理性质、水理性质和力学性质第一节 土的物理性质土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。
土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。
一、土的基本物理性质土的三相图（见教材P62图） （一）土粒密度(particle density)土粒密度是指固体颗粒的质量m s 与其体积Vs 之比；即土粒的单位体积质量：sss V m =ρ g/cm 3 土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少无关。
实际上是土中各种矿物密度的加权平均值。
砂土的土粒密度一般为：2.65 g/cm 3左右 粉质砂土的土粒密度一般为：2.68g/cm 3粉质粘土的土粒密度一般为：2.68~2.72g/cm 3 粘土的土粒密度一般为：2.7-~2.75g/cm 3 土粒密度是实测指标。
（二）土的密度(soil density)土的密度是指土的总质量m 与总体积V 之比，也即为土的单位体积的质量。
其中：V=Vs+Vv; m=m s +m w 按孔隙中充水程度不同，有天然密度，干密度，饱和密度之分。
1．天然密度（湿密度）(density)天然状态下土的密度称天然密度，以下式表示：vs ws V V m m V m ++==ρ g/cm3 土的密度取决于土粒的密度，孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少，它综合反映了土的物质组成和结构特征。
砂土一般是１.4 g/cm3粉质砂土及粉质粘土１.4 g/cm3 粘土为１.4 g/cm3泥炭沼泽土：１.4 g/cm3土的密度可在室内及野外现场直接测定。
室内一般采用“环刀法”测定，称得环刀内土样质量，求得环刀容积；两者之比值。
土壤力学特性分析
土壤力学特性分析土壤是一种复杂的多相材料，其力学特性的分析对于土木工程、地质工程、水利工程等领域具有重要意义。
本文将对土壤力学特性进行深入分析，包括土壤的物理特性、力学参量以及土壤的变形特性等方面。
一、土壤的物理特性土壤的物理特性是指土壤颗粒大小、颗粒分布、孔隙度等方面的性质。
1. 土壤颗粒大小和颗粒分布：土壤颗粒可以分为粉砂、砂、粉土、黏土等不同级别。
颗粒分布的均匀性与土壤的孔隙度、通气性以及持水性有关。
2. 孔隙度：土壤中存在着土壤颗粒之间的孔隙空间，这些孔隙可以分为颗粒间孔隙和颗粒内孔隙。
孔隙度是指土壤中孔隙空间所占体积的比例。
二、土壤的力学参量对于土壤的力学特性分析，需要确定一些基本的力学参量，如下所示：1. 土壤的重度和单位重度：土壤的重度是指单位体积土壤所含质量，单位重度是指单位体积土壤所受的重力。
重度和单位重度的测定对于土壤的工程设计和稳定性分析具有重要作用。
2. 孔隙比和饱和度：孔隙比是指土壤中孔隙体积与总体积之比。
饱和度是指孔隙中含有水分的体积与孔隙总体积之比。
3. 孔隙水压力：当土壤中存在水分时，由于重力的作用，水分在孔隙中产生一定的水压力，该水压力对于土壤的稳定性和渗透性有影响。
三、土壤的变形特性土壤在受力作用下会发生变形，变形特性是土壤力学中的重要内容。
1. 应力应变关系：土壤的应力应变关系是指土壤在受到应力作用下所产生的应变程度。
常用的应力应变关系有线弹性模型、弹塑性模型以及本构模型等。
2. 压缩性和剪切性：土壤的压缩性是指土壤在受到挤压应力作用下发生的变形程度。
剪切性是指土壤在受到切割应力作用下发生的变形程度。
3. 孔隙水压缩性：当土壤中存在水分时，由于孔隙水的压缩性，土壤在受到应力作用下会产生孔隙水压缩变形。
四、土壤的力学行为根据土壤的力学特性和变形特性，可以对土壤的力学行为进行分析。
1. 强度特性：土壤的强度特性是指土壤在受到外力作用下的抵抗能力。
常用的强度指标有抗剪强度、抗压强度等。
土力学 第2章 土的物理性质与工程分类
一、土粒密度
土 力 学
• 土粒密度 土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比， 即单位体积土粒的质量。
ms ρs = (g/cm3 ) Vs • 土粒密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的 孔隙大小和含水多少无关，它的数值一般在 2.60~2.80g/cm3之间（表2-1）。 • 土粒比重 Gs 土粒的质量与同体积纯蒸馏水在 4°C时的质量之比。无量纲。 ms ρs Gs = = 4 C ρw Vs ρ w
判定
土 力 学
w ≤ wP
IL ≤ 0
wP < w ≤ wL
0 < I L ≤ 1.0
土处于坚硬状态
土处于可塑状态
wL < w
I L > 1.0
土处于流动状态
Casagrande，A。1948 年研究发现： （1）黏土的塑性指数 Ip与液限Wl之间大致呈 直线关系； （2）砂质黏土则位 于区域（2） （3）含较多粉土和有 机质的则位于（3）的 范围之内
• 土中孔隙大小、形状、分布特征、连通情况与总体积 孔隙性。其主要取决于土的颗粒级配与 等，称为土的孔隙性 孔隙性 土粒排列的疏密程度。
1、孔隙度 、
• 孔隙度 孔隙度又称孔隙率 孔隙率，指土中孔隙总体积与土的总体积 孔隙率 之比，用百分数表示。
n= Vv × 100% V
学•
土的孔隙度取决于土的结构状态，砂类土的孔隙度常 小于粘性土的孔隙度。 • 土的孔隙度一般为27~52%。新沉积的淤泥，孔隙度可 达80%。
三、粘性土的可塑性
土 力 学
• 当粘性土的含水量在某范围内时，可用外力塑成任何形 状而不发生裂纹，并在外力移去时能保持既得的形状， 可塑性。 土的这种性能叫可塑性 可塑性 • 粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，土 处于可塑状态，具有可塑性，这是粘性土的独特性能。 • wL和wp的差值可以反映可塑性的大小，工程上定义为 塑性指数 IP IP=wL-wp • 1994年国家标准《岩土工程勘察规范》按塑性指数IP将 粘性土分为两类，IP>17为粘土 为粘土，17≥IP>10为粉质粘土 为粉质粘土， 为粘土 为粉质粘土 IP≤10为粉土或砂类土 为粉土或砂类土。 为粉土或砂类土
夯实土的物理力学指标
夯实土的物理力学指标
夯实土的物理力学指标是衡量土壤夯实程度和稳定性的重要参数。
下面是一些常见的夯实土的物理力学指标：
1.干密度（Dry Density）：干密度是指土壤在干燥状态下单位
体积的质量。
单位一般为kg/m³。
干密度越大，代表土壤
夯实程度越高。
2.湿度（Moisture Content）：湿度是指土壤中含水量的百分
比。
湿度的变化会影响土壤的夯实效果和稳定性。
3.孔隙比（Porosity）：孔隙比是指土壤中的孔隙体积与总体
积之间的比例。
孔隙比越大，表示土壤中的孔隙空间越多，夯实效果越差。
4.压缩性（Compressibility）：压缩性是指土壤在受力作用下
的压缩变形程度。
对于夯实土来说，压缩性应尽量小，以
确保土壤具有较好的稳定性。
5.剪切强度（Shear Strength）：剪切强度是指土壤在受到剪
切力作用下抵抗剪切破坏的能力。
夯实土的剪切强度应足
够高，以保证土壤不易发生变形和破坏。
为了夯实土壤并控制指标，可以采取以下措施：
•选择合适的夯实方法和夯实工艺，如碾压、振动夯等。
•控制夯实过程中的水分添加量和湿度，避免土壤过于湿润导致夯实困难。
•根据实际情况，进行土壤调配和土工试验，确定合适的配
比和控制指标。
注意，夯实土的物理力学指标是不同的土壤工程项目的关键指标，可以根据具体的工程需求和土壤特性来确定。
土力学-土的物理性质及工程分类
各类土的生成条件不同，其工程特性往往相差悬殊。 1、 搬运、沉积条件 通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土； 2、 沉积年代 通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。 3、 沉积的自然地理环境 我国地域辽阔，地形高低、气候冷热、雨量多少各地相差悬殊
，自然地理环境不同所生成的土的工程性质差异也很大。
粘粒
0.005mm≤粒径d
通常粗粒土的压缩性低、强度高、渗透性大、工程性质好。
土力学
§土2的.2物理土性的质三及相工组程分成类
§2.2.1 土的固体颗粒
3、土的粒径级配 自然界里的天然土，很少是一个粒组的土，往往由多个粒组混 合而成。土的颗粒有粗有细，土中土粒的大小及其组成,工程中常 用土中各粒组的相对含量占总质量的百分数来表示，称为土的粒径 级配。 粒径级配是决定无粘性土工程性质的主要因素，以此作为土的 分类定名的标准。
d3 0 2
cc
d1 0 d6 0
(2.2)
一般按经验把Cu≤5的土看作是均粒土，属级配不良；Cu>10的 土属级配良好。此外，要满足级配良好的要求，除土粒大小必须不 均匀外，还要求符合Cc=1～3的条件。否则土粒大小不连续，出现 缺粒段，仍不能称为级配良好。
工程上同时满足Cu>5且Cc=1～3的土为级配良好的土。
分散构造的工程性质最好； 结核状构造工程性质的好坏取决于细粒土部分； 裂隙状构造中，裂隙破坏了土的整体性，使强度降低，渗透性 增大，工程性质差。
土力学
§土2的.1物理土性的质生及成工与程分特类性
§2.1.3 土的工程特性
土与其它连续介质的建材相比，具有下列三个显著的工程特性： 1、 压缩性高
反映材料压缩性高低的指标弹性模量（土称变形模量）。
土力学实验剖析
土工实验指导书邓初首适用专业：土木工程建筑工程学院目录实验一土的基本物理性质指标测定,,,,,, (1)实验二土的液限、塑限联合测定, (8)实验三土的标准固结实验(12)实验四土的直接剪切实验(18)附录：土工实验相关要求(24)实验一土的基本物理性质指标测定一、含水率实验(烘干法)1. 实验目的学习使用烘干法测定土的含水率，了解土的含水情况，并为计算土的干密度、孔隙比、液性指数、饱和度，以及土的其它物理力学试验提供必需的数据。
2. 实验原理土的含水率是试样在105-110 C温度下烘至恒量时所失去的水质量和达恒量后干土质量的比值，用百分数表示。
土的含水率是土的基本物理性指标之一，含水率实验方法有多种：如烘干法、酒精燃烧法、炒干法等。
烘干法：将已知质量的土样放人烘箱内，在规定温度下烘至恒重，冷却后称出干土的质量，计算土的含水率。
此法为标准实验方法，适用于粘土、砂土、有机质土和冻土类。
酒精燃烧法：将无水酒精加入土样中点火燃烧，将土样烧干使土中水分蒸发，重复燃烧数次，称出燃烧后土的质量，计算土的含水率。
此为非标准实验方法，适用于不含或少含有机质的土。
炒干法：将土样放在铁盘内在电炉上炒干，称出炒干前后试样的质量，计算土的含水率。
此为非标准实验方法，适用于含砂砾较多的土。
本实验只介绍烘干法测定土的含水率。
3. 仪器设备(1) 电热烘箱：应能控制温度为105-110C。
(2) 天平：称量200g，最小分度值0.01g,称量1000g，最小分度值0.1g。
(3) 其它：干燥器(内有硅胶或CaCb干燥剂)；称量盒(铝盒)。
4. 操作步骤(1) 先称空铝盒的质量m°,准确至0・01g。
(2) 取代表性试样15〜30g或用环刀中的试样，有机质土、砂类土和整体状的冻土50 g,放入称量铝盒内，并立即盖好盒盖，称铝盒加湿土质量m j，准确至0.01g。
(3) 打开盒盖，将盒盖套在盒底下(以免丢失或拿错)，一起放入烘箱内，在105〜110C下烘至恒量。
土的物理力学性质
土的物理力学性质土的物理力学性质，通常在土力学中加以研究。
土力学是利用力学知识和土工试验技术来研究土的强度、变形及其规律的一门学科。
要了解土的物理力学性质，首先得了解和掌握土的特点，然后才能应用土力学的基本知识去正确地解决水土保持工程建筑中的土工问题。
土的特性表现在下述两方面：1．土的复杂性2．土的易变性在土体中，土的固相构成土的骨架。
骨架土粒的矿物成分、含水量、颗粒大小和结构，影响着土的性质。
上述土的三个组成部分的性质，它们之间量的比例关系，以及它们之间的相互作用，决定了土的物理力学性质。
工程上就是用某些物理量来说明土的物理性质和物理状态。
这些定量的数值，就叫土的物理性质指标。
物理性质指标与土的复杂的工程特性，如渗透性、压缩性和强度等，有着紧密联系，所以研究土的物理性质指标，是解决土工问题的最基本的课题。
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为了方便，常用下三相图（图1-1）来简化三相在数量上的关系。
该图是假想将土体内的固相、液相和气相分别集中在一起，然后计算各相间的体积与重量关系。
图中符号意义是：V s －土粒体积；V w －土中水体积；V a －土中空气体积；V v －土中孔隙体积，V v ＝V w + V a V －土的总体积，V ＝V v +V w + V a ；G s －土粒重量；G w －土中水重量；G a －土中空气重量，G a ≈0；G v －土中水、空气重量，G v ＝G w + G a ≈ G w ；G －土的总重量，G ＝G v +G w + G a 。
土木工程中的土体工程性质分析
土木工程中的土体工程性质分析土木工程是一门关于设计、建造和维护土地基础设施的学科，其中土体工程性质分析是土木工程中的一个重要环节。
土体工程性质分析是指对土壤的力学、物理和水文特性进行研究和测试，以确定土壤在土木工程中的适用性和稳定性。
下面将从几个方面来探讨土体工程性质分析的重要性和应用。
首先，土体工程性质分析能够帮助我们了解土壤的力学特性。
土壤力学特性是土壤在受力作用下的变形和破坏行为以及与土壤有关的各种性质。
通过对土壤的抗剪强度、抗压强度、抗拉强度、压缩性等性质进行测试和分析，可以确定土壤的稳定性和承载能力，从而为土木工程设计提供重要的依据。
例如，在建造大型土坝、挖掘深基坑、修建地铁等土木工程中，需要对土壤的力学特性进行全面准确的分析，以确保工程的安全可靠性。
其次，土体工程性质分析对土壤的物理特性有着重要作用。
土壤的物理特性包括颗粒组成、孔隙结构、含水量以及渗透性等指标。
这些指标能够反映土壤的渗透、稳定、变形、耐久等性质，对土壤的适用性和使用范围提供依据。
通过对土壤的颗粒分析、孔隙分布分析、含水量测定以及渗透性测试等，可以确定土壤的适合用途，比如选择适宜的土壤种类进行道路、堤坝的铺筑，以保证工程的持久性和稳定性。
此外，土体工程性质分析对土壤的水文特性也有很大影响。
水文特性是指土壤对水分的吸持、传导和排泄特性。
通过对土壤的渗透性、毛细吸力、饱和含水量等指标进行测试和分析，可以了解土壤的水源补给、滞水特性、排水能力等，从而为水利工程、排水工程的设计和施工提供依据。
例如，在选择水库底坝的填筑土或涵洞的建设中，水文特性的分析能够帮助工程师选择合适的土壤类型和处理方法，以充分利用土壤的各项特性，确保水工程的安全与可靠。
随着土木工程的发展，土体工程性质分析逐渐成为土木工程设计不可或缺的一部分。
通过对土壤的力学、物理和水文特性进行全面的分析和测试，可以确保工程设计的合理性、稳定性和安全性。
同时，土体工程性质分析的结果还为土木工程的施工、维护和监测提供了指导，能够确保工程的持续运行和优化管理。
土的物理状态指标
土的物理状态指标土的物理指标1.4.1土的三相比例指标因为土是三相体系，不能用一个单一的指标来说明三相间量的比例关系，需要若干个指标来反映土中固体颗粒、水和空气之间的量关系。
在土力学中，通常用三相草图来表示土的三相组成图1－10为了确定土的三相比例指标，需要通过试验室测定土的重力密度、含水量和土粒比重，有关实验方法参见《土工试验规程》，这里不予讲述。
得到这三个基本指标图1－10土的三相草图后，其它指标就可通过三相草图的关系得到。
（1）土的重度（g）土的重度定义为土单位体积的重量，单位为（kN/m3）。
其定义式为：（2）土粒比重（d s）土粒比重定义为土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比，其定义式为：土粒的比重给出的是矿物组合体的密度，由于土中矿物成分相对比较稳定，故土的比重一般变化不大或土的稠度。
1、无粘性土（粗粒土）的密实程度无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，呈密实状态时，强度较大，可作为良好的天然地基；呈松散状态时，则是不良地基。
对于同一种无粘性土，当其孔隙比小于某一限度时，处于密实状态，随着孔隙比的增大，则处于中密、稍密直到松散状态。
无粘性土的这种特性，是因为它所具有的单粒结构决定的。
以下介绍与无粘性土的最大和最小孔隙比、相对密实度等有关的密实度指标。
无粘性土的最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符号e min表示；其最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用符号e max表示。
e min一般采用“振击法”测定；e max一般用“松砂器法”测定。
对于不同的无粘性土，其e min与e max的测定值也是不同的，e max与e min之差(即孔隙比可能变化的范围)也是不一样的。
一般土粒粒径较均匀的无粘性土，其e max与e min之差较小；对不均匀的无粘性土，则其差值较大。
无粘性土的天然孔隙比e如果接近e max(或e min)，则该无粘性土处于天然疏松(或密实)状态，这可用无粘性土的相对密实度进行评价。
说明土的工程特点
说明土的工程特点土的工程特点是指在土壤中进行的各类土方工程、地基工程、地下工程等施工活动中，土的特性及其对工程行为的影响。
土是自然界中广泛存在的一种地球物质，具有多种特点，如物理性质、力学性质、水文性质等。
在工程中，了解土的特点对于设计、施工和监测等工作至关重要。
一、物理性质土的物理性质主要包括土的颗粒组成、颗粒密实度、孔隙结构和含水量等。
土的颗粒组成决定了土的类型，如粘土、砂土、壤土等。
不同类型的土具有不同的工程特性，对工程行为的影响也不同。
土的颗粒密实度是指土壤颗粒之间的紧密程度，影响土的稳定性和承载力。
孔隙结构是指土壤中孔隙的形成和分布，影响土的渗透性和稳定性。
含水量是指土壤中水分的含量，对土的强度和可塑性有很大影响。
二、力学性质土的力学性质是指土受力后的变形和破坏行为。
土的力学性质包括强度、压缩性、剪切性和承载力等。
土的强度是指土抵抗外力的能力，包括抗压强度、抗剪强度等。
土的压缩性是指土在受力下发生的体积变化，包括压缩性、收缩性等。
土的剪切性是指土在受到剪切力作用时发生的变形，包括剪切变形、剪切破坏等。
土的承载力是指土的抗压能力，是设计土方工程和地基工程的重要参数。
三、水文性质土的水文性质是指土壤中水分的分布和运动规律。
土壤中的水分对土的工程行为具有重要影响。
土壤中的水分包括吸附水、毛细水和自由水。
吸附水是指水分与土壤颗粒表面的结合水，对土的强度和可塑性有一定影响。
毛细水是指水在土壤孔隙中上升或下降的现象，影响土的渗透性和稳定性。
自由水是指土壤中的水分在孔隙中自由流动，对土的渗透性和稳定性有很大影响。
土的工程特点主要体现在以下几个方面：1. 土的多样性：土是一种地球物质，种类繁多。
不同类型的土具有不同的物理性质、力学性质和水文性质，对工程行为的影响也不同。
在工程设计和施工中，需要根据具体情况选择合适的土质。
2. 土的变形性：土在受到外力作用时会发生变形。
土的变形性是土的重要特点之一，对工程结构的稳定性和安全性具有重要影响。
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第９ 卷第 ５期
２０１ 年 １ 月 １ ０
水利与建筑工程学报
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参考相 关文献资料 的基础上 ， 对土的物理力学指标 进行 了分 析 ， 究 了各个指标 间 的联 系和相关 性 、 研 可 靠性 ， 中找 出一些共性 特征 ， 从 进而分析其工 程特性指 标 ， 对工 程特性 指标 的测 试方法进 行 阐述 。研 并 究成果对 于推动岩土工程设计从安全度 控制向概率控制和岩土工程可靠性研究具有一定 的参考意义 。 关键词 ： ； 土 物理力 学指标 ； 工程 特性 指标 ； 测试方法
中图分 类号 ： Ｕ １ ． Ｔ ４ １３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１７— １４ （０ １ｏ—０８—０ ６２ １４ ２ １）５ ０７ ４
Ａｎ ｌ ｓｓｆ ｒ Ｐｈ ｓｃ ｌａ ｄ ｅ ｈ ｎｃ ｌＩ ｅ ｅ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａｙ ｉ ｏ ｙ ｉａ ｎ Ｍ ｃ ａ ｉａ ｎｄ ｘ ｓａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
土 的 物 理 力 学 与 工 程 特 性 指 标 分 析
潘 天 有 ， ２
（． １福建东辰综 合勘察院 ， 福建 三明 ３５０ ； ． ６５０ ２ 三明市建筑工程施工 图设计文件审查 中心 ， 福建 三明 ３５０ ） ６０ １
摘
要： 岩土工程材料 具有独特性 ， 与其 它建筑材料存有显著 的不 同 ， 笔者在 结合岩土 工程实践工作 和
Ｃａ ａ ｔｒｓｉａ ｄ ｘ ｓｏ ｏｌ ｒ ｃｅ ｉｔ ｌ ｃ Ｉ ｅ ｅ ｆＳ ｉ ｎ
Ｐ ＡＮ ａ ． ｏ Ｔｉｎ ｙ ｕ ，
（ ． ｕａ ｏｇｈｎＣ ｍ ｒ ｅｓｅＳｒ ｙＩ ｔｕｅ ａｍ ｎ １Ｆｆ ｎＤ ｎｃｅ ｏ ｐｅ ｎｉ ｕｖ ｓｔ ，Ｓｎ ｉ ｉ ｈ ｖ ｅ ｎ ｉｔ ｇ，Ｆｆ ｎ３５０ ，Ｃ ｉ ； ．ａｍｎ Ｅ ａ ｉａｏ ｎ ｕａ ６５０ ｈ ａ ２ Ｓｎ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ｘｍ ｎｔｎａｄ ｉ