(水利工程)山东水利职业学院教案首精编

（水利工程）山东水利职业
学院教案首
6.1土的三相组成和土的结构
6.1.1土的三相组成
土由固相、液相和气相三部分组成。

1.土的矿物成分和有机质
（1）土的矿物成分
土的矿物成分按成因分为原生矿物和次生矿物。

原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。

次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。

（2）土中的有机质
2.土中的水
土孔隙中的液态水，根据它和土粒表面的相互作用情况，主要由俩种类型：结合水和自由水。

（1）结合水
（2）自由水
3.土中气体
具有封闭和连通之分，主要是空气。

6.1.2土的结构和构造
1.土的结构：土中颗粒排列的情况。

（1）单粒结构：砂土、碎石≥0.075mm
（2）蜂窝结构：粉土0.005～0.075mm
（3）絮状结构：粘土≤0.005mm
2.土的构造：成层性，即层理构造。

6.2土的粒组和颗粒级配
6.2.1土的粒组
粒组的概念：天然土的粒径壹般是连续变化的，为了描述方便，工程上常把大小相近的土粒合且为组，称为粒组。

6.2.2土的颗粒级配
土的颗粒级配：土中各粒组的相对含量。

１.颗粒级配试验分析：
（1）筛分法：适用60～0.075mm的土粒。

即用壹套孔径大小不同的标准筛，从上到下按粗孔到细孔的顺序叠好，将已知重量的风干、分散的土样过筛，把各粒组分离出来，且求出含量百分数。

（2）密度计法：适用小于0.075mm的土粒。

主要利用土粒在静水中下沉速度不同的原理，根据司笃克斯定律建立粒径和沉降速度的关系式，算出各粒组含量的百分比。

２.土的级配曲线
颗粒级配累积曲线是壹种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标（按对数比例尺）表示某壹粒径，纵坐标表示小于某壹粒径的土粒的百分含量。

颗粒级配累积曲线即能够见出粒组的范围，有可得到各粒组的百
分含量。

３.颗粒级配指标
常用的判别图的颗粒级配良好和否的指标有俩个：即
曲率系数。

不均匀系数
曲率系数
式中：、、——分别相当于小于某粒径土粒累计百分含量为10％、30％
和60％的粒径；其中称为有效粒径，称为限
制粒径。

不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况，＜5的土称为匀粒土，
级配不良；越大，表示粒组分布范围比较广，＞5的土级配良好。

但
如果过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率
系数来评价。

曲率系数则是描述累计曲线整体形状的指标。

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6.3土的物理性质指标
为了研究方便，我们把本来交错分布的三相分别集中起来，按体积和质量的比例画出来的图，叫土的三相图。

6.3.1三项基本物理性质指标
1．土的密度ρ和重度γ：环刀法测定。

2．土粒相对密度（比重）：无量纲
土粒比重可用比重瓶法测定。

土粒比重和土粒密度数值相同，但无量纲。

土粒比重的数值大小主要取决于土的矿物成分。

3.含水量（率）ω：
常见值：砂土ω=（0~40）;粘性土ω=（20~60）。

反映土的干湿程度，测定方法：烘干法，105℃～110℃的恒温下烘干。

6.3.2换算指标
1.饱和重度γsat
饱和密度
饱和重度
2.浮重度γ′
3.干重度γd
4.孔隙比e
5.孔隙率n×100％
6.饱和度Sr×100％
证明
证明：设，
例题6-2，6-3
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6.4土的物理状态指标
无粘性土的物理状态指标是密实度，粘性土的主要状态指标是稠度（软硬程度）。

6.4.1砂土的密实状态
判别砂土的密实度能够采用以下三种方法
1.孔隙比判别
2.相对密度判别
，
当砂土的天然孔隙比接近于最小孔隙比时，相对密实度接近于1，表明砂土接近于最密实的状态；而当天然孔隙比接近于最大孔隙比时则表明砂土处于最松散的状态，其相对密实度接近于0。

根据砂土的相对密实度能够将砂土划分为密实、中密、和松散三种密实度。

3.标准贯入试验
6.4.2粘性土的稠度
1.稠度状态
2.界限含水量
液限：流动状态和可塑状态间的分界含水率。

测定方法锥式液限仪、碟式液限仪和液塑限联合测定仪。

塑限：可塑状态和半固体状态间的分界含水率。

测定方法为搓条法和液塑限联合测定仪。

缩限：半固体状态和固体状态间的分界含水率。

3.塑性指数和液性指数
塑性指数：从液限到塑限含水率的变化范围。

塑性指数习惯上用不带%的数值表示。

塑性指数是粘性土的最基本、最重要的物理指标之壹，它综合地反映了粘性土的物质组成，广泛应用于土的分类和评价。

液性指数：表示天然含水率和界限含水率相对关系的指标。

可塑状态的土的液性指数在0到l之间，液性指数越大，表示土越软；液性指数大于1的土处于流动状态；小于0的土则处于固体状态或半固体状态。

粘性土的状态可根据液性指数分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑5种状态。

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6.5土的工程分类
土的工程分类是根据实践经验，按照土的基本性质（如粒径、级配、塑性、有机质含量等），将工程性质相近的土划分类别，予以定名，以便大致判断土的工程性质。

水利部SL237-1999《土工试验规程》
6.5.1分类符号和符号构成
1.分类符号
规程对各类土的分类名称都配有以英文字母组合的分类符号，以表示组成土的成分和级配特征，分类符号见表6-8所示。

2.符号构成
表示土类的符号按下列规定构成。

1）由1个符号构成时，即表示土的名称。

2）有2个基本符号构成时，第壹个基本符号表示土的主要成分，第二个基本符号表示土的特征指标（土的液限或土
的级配）。

3）有3个基本符号构成时，第壹个基本符号表示土的主要成分，第二个基本符号表示土的液限高低或土的级配好
坏，第三个基本符号表示土中含次要成分。

6.5.2分类方法
1.巨粒土和粗粒土的分类标准
按粒组含量、级配指标和所含细粒的塑性高低，将巨粒土和粗粒
土划分为16种土类，见表6-9、表6-10、表6-11所示。

2.细粒土的分类标准
细粒土：粗粒组含量少于25%的土，也可表述为试样中细粒组质量大于或等于总质量50％的土。

细粒土应根据塑性图分类。

塑性图的横坐标为土的液限，纵坐标为土的塑性指数，塑性图中有A、B俩条界限线，A线的方程式为：=0.73（-20）。

A线的上侧为粘土，下侧为粉土；B线的方程为：=50，≥50为高液限，<50为低液限。

且根据所含粗粒类型进行如下分类：1）粗粒组中砾粒占优势，称为含砾细粒土，应在细粒土名代号后面加上代号G。

例如CHG—含砾高液限粘土；MLG—含砾低液限粉土。

2）粗粒中砂粒占优势，称为含砂细粒土，应在细粒土名代号后面加上代号S。

例如：CHS—含砂高液限粘土；MLS—含砂低液限粉土。

3）有机质土
有机质土确定细粒土的名称，在各相应土类代号后面加上代号O。

例如CHO—有机质高液限粘土；MLO—有机质低液限粉土。