土力学02

γ sat =
γ d sγ w + e • γ w− γ w d sγ w γd =
1+ e d sω Sr = × 100% e
2.2 土的物理性质指标
• 例子1：某土样体积100cm3，质量187g，烘干后 质量为167g，已知土粒的相对密度为ds=2.66, 求 含水量，重度，空隙比，饱和度，饱和重度，有 效重度。 解： = mw = m − ms = 187 − 167 = 12.0% ω
2.2 土的物理性质指标
3）土中气体 ） 3 土的结构 单粒结构 蜂窝结构 絮状结构 4.土的构造：层状，分散，裂隙，结核 土的构造： 土的构造 层状，分散，裂隙，
2.2 土的物理性质指标
2.2 土的物理性质指标 1）土的三相图 ）土的三相图——常规表示方法 常规表示方法 2）基本指标： ）基本指标： 含水量 ω = mw / ms *100% 土的密度与重度 ρ = m / V , γ = mg / V
γ=
mg
=
例子2 例子2
课本上）已经某土样含水量18%，重度 例2 （课本上）已经某土样含水量 ， 17.50kN/m3。若空隙比保持不变，含水量增加为 若空隙比保持不变， 25%，1立方土中需添加多少水。 立方土中需添加多少水。 ， 立方土中需添加多少水 空隙比不变，则土的结构不变。 解。空隙比不变，则土的结构不变。一方土加了水 还是一方土，只不过是空隙里多了一些水而已。 还是一方土，只不过是空隙里多了一些水而已。 按照定义，设一方土中土粒的重量为W（ ）， 按照定义，设一方土中土粒的重量为 （kN）， 则可以理出1.18w=17.50 则可以理出 含水量增加为25%，实际加水 含水量增加为 ， =0.07w=17.50*0.07/1.18=1.04kN
回顾
1.固体颗粒： 固体颗粒： 固体颗粒 ① 粒组与级配 粒组：块石漂石、卵石碎石、砾石、沙粒、 粒组：块石漂石、卵石碎石、砾石、沙粒、 粉粒、粘粒、 粉粒、粘粒、胶粒 级配曲线
2. 土的组成
②均匀性评价： 均匀性评价： • 不均匀系数 • 曲率系数
d 60 限定粒径 Cu = = d10 有效粒径
h=
T=0.0756-0.0742g/cm 当10-200C 重力水：承压水，非承压水[（普通）自由水] 重力水：承压水，非承压水 （普通）自由水
4T cos θ γD
2. 土的组成
②结合水： 结合水： 水分子是极性水分子P32 Fig1-20 水分子是极性水分子 水分子在土粒周围的定向排列 • 强结合水：1.2-2.4kg/cm3, 冰点 度，沸 强结合水： 冰点-78度 点105度，不传递静水压力，有极强的粘滞 度 不传递静水压力， 性、弹性和抗剪强度 • 弱结合水：自由水与强结合水之间，依然 弱结合水：自由水与强结合水之间， 收到电分子力的作用
2. 土的组成
2）土中水 ） 自由水： ①自由水： 毛细水: 水的表面张力， 毛细水 P35 Fig1.23水的表面张力，水的表面 水的表面张力 张力在298K时是 时是0.07214N/m.毛细现象中液体上 张力在 时是 毛细现象中液体上 下降高度。 的正负表示上升或下降 的正负表示上升或下降。 升、下降高度。h的正负表示上升或下降。浸润 液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降， 液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接 触较为钝角（潮湿、加大冻胀、沙土直立 ） 触较为钝角（潮湿、加大冻胀、
m s − Vs • ρ w ρ'= = ρ sat − ρ w , γ ' = ρ ' g V
2.2 土的物理性质指标
孔隙率 饱和度 ≤50%,稍湿； 稍湿； 稍湿 50＜Sr≤80%,很湿； ＜ 很湿； 很湿 饱和； ＞80%饱和； 饱和 =100%，完全饱和 ，
Vv n= V
Sr = Vw × 100% Vv
2.2 土的物理性质指标
4）换算关系 ） 计算三相简图（ 计算三相简图（换算公 式推到用）： 关键： ）：(关键 式推到用）： 关键： 用三个指标表示， 用三个指标表示，取 Vs=1) 换算关系推导：（注意： ：（注意 换算关系推导：（注意： 一般先求空隙比e） 一般先求空隙比 ）
e= d s γ w (1 + ω )
ms ms 157 0.187 *10 / 103 = 18.7kN / m 3 V 100 *10 −6 d γ (1 + ω ) e= s w − 1 = 0.59 ω d s 0 .12 * 2 .66 γ Sr = = * 100 % = 54 .1 % e 0 .59 d γ (1 + ω ) 2 .66 * 1 .12 * 10 代入公式可求得饱和度，饱和重度，有效重度= 18 .7 kN / m 3 γ sat = s w = 1+ e 1 .59 γ ' = γ sat − γ w = 8 .7 kN / m 3
作业
1、4 、
ρs 土粒相对密度-土粒比重 土粒相对密度 土粒比重 d s = ρw
2.2 土的物理性质指标
3）其他换算指标 ） ms ms g 干密度干重度 ρd = ,γ d =
V V
饱和密度与饱和重度 有效密度与有效重度 空隙比
Vv e= Vs
ρ sat
m s + Vv • ρ w m s g + Vv • γ w = , γ sat = V V
Cc =
d
2 30
d10 d 60
级配连续时1-3 级配连续时 • 级配良好：Cu>10 ，Cc=1-3 级配良好： • 级配不良：Cu<5 ,或者 在1-3外 级配不良： 或者Cc在 外 或者
2. 土的组成
③土粒成分： 土粒成分： 原生矿物 次生矿物：蒙脱石，伊利土， 次生矿物：蒙脱石，伊利土，高岭土 典型 特征是，颗粒表面带负电(105) （硅氧片， 硅氧片， 特征是，颗粒表面带负电 水铝片, 水铝片 P29 图1.16) 实验方法： ④实验方法： 筛分法 比重计法（ 比重计法（Stokes：V=kd2) ： 移液管法