工程地质学第三章土的物理性质优秀课件
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土质土力学土的物理性质优秀PPT
土质土力学土的物 理性质
物理性质分为基本物理性质和水理性质：
土的固、液（水）、气三相在质量和体积 之间的相互比例关系称为土的基本物理性 质，主要反映在土的密实程度和干湿状况 等。
液相（水）水与固相之间的相互作用所表 现出来的性质称为土的水理性质，主要研 究土的稠度与塑性、土的膨胀性与收缩性、 土的透水性和毛细性等。
为土的天然密度（通常所说的密度 即指天然密度），相应的重度为天 然重度，以区别于其他条件下的密 度。
土的密度是实测指标，可采用环刀法、蜡封法、灌水法和灌
砂法等方法测定。 环刀法适用于细粒土，蜡封法适用于易破裂土和形状不规则
的坚硬土，灌水法和灌砂法适用于现场测定粗粒土的密度。
环刀
（3）饱和密度(重度)
[无量纲]
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
土粒比重与土粒密度在数值上是相 等的。
一般土的土粒密度值见下表：
土名
砂土 砂质粉土 粘质粉土 粉质黏土 黏土
s(g/cm3) 2.65~2.69 2.70
2.71 2.72~2.73 2.74~2.76
土粒密度是实测指标，小于5mm的
用小数表示
A ma(0)
mw
W
m
Va Vv
Vw V
计算指标
孔隙比常用以表示土的密实 程度，并用于计算地基沉降 量。e越大，孔隙越发育，结 构越松散。 粉土按孔隙比e的分类： 密实（e<0.75）； 中密（0.75e<0.90）； 稍密（e0.90）。
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
(1) 孔隙度（孔
隙率） n Vv 100%
物理性质分为基本物理性质和水理性质：
土的固、液（水）、气三相在质量和体积 之间的相互比例关系称为土的基本物理性 质，主要反映在土的密实程度和干湿状况 等。
液相（水）水与固相之间的相互作用所表 现出来的性质称为土的水理性质，主要研 究土的稠度与塑性、土的膨胀性与收缩性、 土的透水性和毛细性等。
为土的天然密度（通常所说的密度 即指天然密度），相应的重度为天 然重度，以区别于其他条件下的密 度。
土的密度是实测指标，可采用环刀法、蜡封法、灌水法和灌
砂法等方法测定。 环刀法适用于细粒土，蜡封法适用于易破裂土和形状不规则
的坚硬土，灌水法和灌砂法适用于现场测定粗粒土的密度。
环刀
（3）饱和密度(重度)
[无量纲]
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
土粒比重与土粒密度在数值上是相 等的。
一般土的土粒密度值见下表：
土名
砂土 砂质粉土 粘质粉土 粉质黏土 黏土
s(g/cm3) 2.65~2.69 2.70
2.71 2.72~2.73 2.74~2.76
土粒密度是实测指标，小于5mm的
用小数表示
A ma(0)
mw
W
m
Va Vv
Vw V
计算指标
孔隙比常用以表示土的密实 程度，并用于计算地基沉降 量。e越大，孔隙越发育，结 构越松散。 粉土按孔隙比e的分类： 密实（e<0.75）； 中密（0.75e<0.90）； 稍密（e0.90）。
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
(1) 孔隙度（孔
隙率） n Vv 100%
《土壤物理性质》课件
土壤聚集体
由颗粒聚集形成的土壤结构，影响土壤通气性 和水分调节。
结论和要点
1 土壤物理性质
2 土壤质地和颗粒组成
土壤物理性质决定了土壤的结构和功能， 对植物生长和生态系统的运行起重要作用。
土壤质地和颗粒组成影响土壤的保水性、 通气性和渗透性等特性。
3 土壤水分运动及保持
4 土壤通气性和渗透性
合理管理土壤水分可以提高植物生长和土 壤质量。
良好的土壤通气性和渗透性有利于植物根 系的生长和土壤中水分的运动。
5 土壤温度调节
6 土壤表面性质和颗粒的聚结
土壤的热容量和热传导性能够调节气温变 化对植物生长的影响。
土壤的骨架和颗粒聚结能够影响土壤的结 构和稳定性。
土壤温度适宜性
土壤温度适宜范围对植物生 长、土壤微生物活动等具有 重要影响。
土壤表面性质和颗粒的聚结
土壤骨架
由颗粒聚结而成，对土壤的结构和稳定性起重 要作用。
土壤结壳
土壤表面形成的硬壳，降低土壤渗透性，影响 土壤水分的供应和植物根系的生长。
有机质
有机质可以增加土壤的肥力和保水性，提高土 壤的结构稳定性。
2 影响土壤通气性的
因素
土壤湿度、有机质含量 和土壤结构等因素会影 响土壤的通气性。
3 土壤渗透性
土壤渗透性是指水分在 土壤中传导的能力，受 土壤质地和孔隙度等因 素影响。
土壤温度调节
日变温
土壤能吸收并储存日间太阳 能量，晚上释放给周围环境， 起到调节作用。
季节变温
土壤具有较大的热容量，能 缓冲季节变化的温度波动， 保持较稳定的温度环境。
淤泥质土壤
淤泥颗粒较细腻，保水性能和肥力较好。
土壤密度和孔隙度
土壤密度
由颗粒聚集形成的土壤结构，影响土壤通气性 和水分调节。
结论和要点
1 土壤物理性质
2 土壤质地和颗粒组成
土壤物理性质决定了土壤的结构和功能， 对植物生长和生态系统的运行起重要作用。
土壤质地和颗粒组成影响土壤的保水性、 通气性和渗透性等特性。
3 土壤水分运动及保持
4 土壤通气性和渗透性
合理管理土壤水分可以提高植物生长和土 壤质量。
良好的土壤通气性和渗透性有利于植物根 系的生长和土壤中水分的运动。
5 土壤温度调节
6 土壤表面性质和颗粒的聚结
土壤的热容量和热传导性能够调节气温变 化对植物生长的影响。
土壤的骨架和颗粒聚结能够影响土壤的结 构和稳定性。
土壤温度适宜性
土壤温度适宜范围对植物生 长、土壤微生物活动等具有 重要影响。
土壤表面性质和颗粒的聚结
土壤骨架
由颗粒聚结而成，对土壤的结构和稳定性起重 要作用。
土壤结壳
土壤表面形成的硬壳，降低土壤渗透性，影响 土壤水分的供应和植物根系的生长。
有机质
有机质可以增加土壤的肥力和保水性，提高土 壤的结构稳定性。
2 影响土壤通气性的
因素
土壤湿度、有机质含量 和土壤结构等因素会影 响土壤的通气性。
3 土壤渗透性
土壤渗透性是指水分在 土壤中传导的能力，受 土壤质地和孔隙度等因 素影响。
土壤温度调节
日变温
土壤能吸收并储存日间太阳 能量，晚上释放给周围环境， 起到调节作用。
季节变温
土壤具有较大的热容量，能 缓冲季节变化的温度波动， 保持较稳定的温度环境。
淤泥质土壤
淤泥颗粒较细腻，保水性能和肥力较好。
土壤密度和孔隙度
土壤密度
土壤物理性质.ppt
90-150 5-40 10-45 25-30
130-400
700-850 400-800 90-150
5-40 10-45
430 260-800
总之：2：1型粘土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。
3、土壤胶体的电性和电位
（1）土壤电荷的起因和种类
①永久电荷(permanent charge)*** 永久电荷起源于矿物晶格内部离子的同晶置换。
荷也越多。
② 含水氧化铁、铝胶体
包括晶质的褐铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。 它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大
不同，在溶液偏酸时，解离出OH-，成为 Al(OH)2+带正电。 在溶液偏碱时，解离出H+，成为Al(OH)2O-带负电。
③ 层状铝硅酸盐粘土矿物
高岭石（kaolinite）
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。这是因为 胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。没有截 然划分的界限。
2、土壤胶体的比表面和表面能
＊比表面：单位重量或单位体积物体的总表面积.
很显然颗粒越小，比表面越大。
＊表面能：产生于两相介质上分子所受各方面的分
子引力不均衡，因而表面分子具有一定数量的自 由能。
（4）土壤的酸碱性
在一般情况下，随着pH的升高，土壤的可 变电荷增加，土壤的阳离子交换量也增加。
4、土壤盐基饱和度
定义：土壤胶体上的交换性盐基离子占交换性阳离子总 量的百分比。
土壤交换性阳离子可分为二类： 致酸离子（H+、Al3+） 盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)。
研究盐基饱和度的意义：真正反映土壤有效速效 养分含量的大小。若阳离子总量大，而盐基饱和 度偏小，土壤中养分状况？
130-400
700-850 400-800 90-150
5-40 10-45
430 260-800
总之：2：1型粘土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。
3、土壤胶体的电性和电位
（1）土壤电荷的起因和种类
①永久电荷(permanent charge)*** 永久电荷起源于矿物晶格内部离子的同晶置换。
荷也越多。
② 含水氧化铁、铝胶体
包括晶质的褐铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。 它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大
不同，在溶液偏酸时，解离出OH-，成为 Al(OH)2+带正电。 在溶液偏碱时，解离出H+，成为Al(OH)2O-带负电。
③ 层状铝硅酸盐粘土矿物
高岭石（kaolinite）
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。这是因为 胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。没有截 然划分的界限。
2、土壤胶体的比表面和表面能
＊比表面：单位重量或单位体积物体的总表面积.
很显然颗粒越小，比表面越大。
＊表面能：产生于两相介质上分子所受各方面的分
子引力不均衡，因而表面分子具有一定数量的自 由能。
（4）土壤的酸碱性
在一般情况下，随着pH的升高，土壤的可 变电荷增加，土壤的阳离子交换量也增加。
4、土壤盐基饱和度
定义：土壤胶体上的交换性盐基离子占交换性阳离子总 量的百分比。
土壤交换性阳离子可分为二类： 致酸离子（H+、Al3+） 盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)。
研究盐基饱和度的意义：真正反映土壤有效速效 养分含量的大小。若阳离子总量大，而盐基饱和 度偏小，土壤中养分状况？
土的工程地质性质.ppt
▪ 是指土体构成上的不均匀特征的总和。
▪ 碎石土：常呈块状构造、假斑状构造，粗碎屑之间有细碎屑或土 充填，粗碎屑含量多时，其力学强度较大，但透水性也较大；当 粗碎屑由土包围，则其工程性质与土有关。
▪ 砂类土：常见有水平层理和交错层理构造，但有时与黏性土交替， 构成“千层土”或夹层。
▪ 黏性土：可分为原生构造与次生构造。
▪ 土的结构：是指土粒或土粒集合体的大小、形 状、表面特征、相互排列及粒间连结关系。一 般分为单粒结构、蜂窝状结构和絮状结构三种 典型类型。
▪ 1)碎石土与砂土的结构类型——单粒结构
▪ 单粒结构是砂、砾等粗粒土在沉积过程中形成的 代表性结构类型。
▪ 粗大的土粒在水中或空气中受自重下落堆积，土 粒间的分子引力很小，粒间几乎没有相互连结作 用，只是细粒砂土在潮湿时存在毛细水连结。
▪ 砾石类土又称卵砾土，颗粒粗大，主要由岩石碎屑或石英、长石 等原生矿物组成，呈单粒结构及块石状和假斑状构造，具有孔隙 大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大的特点。
▪ 与黏粒的含量及孔隙中充填物性质和数量有关:典型的流水沉积 的砾石类土，分选较好，孔隙中充填少量砂粒，透水性最强，压 缩性最低，抗剪强度最大;
2)黏性土的结构类型
▪ 微小的黏粒外形呈薄片状或针状，表面常带负电， 而侧面断口处有时带正电，它们除了单个颗粒相 接触外，更常见的是以“面”与“面”相叠成 “叠片体”或相聚而成“叠聚体”的形式存在， 它们是组成黏性土微结构的单元体，其相互接触 的主要形式基本上与单个颗粒相似。
▪ 黏性土的结构有蜂窝状结构和絮状结构两种。
2.3土的工程地质性质
▪ 土:地壳中原来整体坚硬的岩石，经风化、剥蚀搬运、沉积，形成固体 矿物、水和气体的集合体。 土的物质成分:由碎石(保留原岩矿物成分)、砂(多是单个矿物)和次生 矿物、有机物、某些化学物质组成。 碎石和砂仍保留着原岩的矿物成分，如石英、长石和云母等，颗粒较 粗，性质较稳定。 次生矿物是原生矿物经化学风化作用后，进一步分解形成的新矿物， 它的成分与母岩的完全不同，颗粒变得更细，甚至成胶状物。次生矿 物矿主物要成有分黏。土矿物、次生SiO2、A12O3、和Fe3O4等，是黏粒的主要 有机质是土中动植物残骸和微生物，以及它们的各种分解和合成产物。 通常将分解不完全的植物残骸称为泥炭，它疏松、多孔；把完全分解 的生物残体称为腐殖质，它的颗粒细小，具有胶体性质，对土的性质 影响较大。
▪ 碎石土：常呈块状构造、假斑状构造，粗碎屑之间有细碎屑或土 充填，粗碎屑含量多时，其力学强度较大，但透水性也较大；当 粗碎屑由土包围，则其工程性质与土有关。
▪ 砂类土：常见有水平层理和交错层理构造，但有时与黏性土交替， 构成“千层土”或夹层。
▪ 黏性土：可分为原生构造与次生构造。
▪ 土的结构：是指土粒或土粒集合体的大小、形 状、表面特征、相互排列及粒间连结关系。一 般分为单粒结构、蜂窝状结构和絮状结构三种 典型类型。
▪ 1)碎石土与砂土的结构类型——单粒结构
▪ 单粒结构是砂、砾等粗粒土在沉积过程中形成的 代表性结构类型。
▪ 粗大的土粒在水中或空气中受自重下落堆积，土 粒间的分子引力很小，粒间几乎没有相互连结作 用，只是细粒砂土在潮湿时存在毛细水连结。
▪ 砾石类土又称卵砾土，颗粒粗大，主要由岩石碎屑或石英、长石 等原生矿物组成，呈单粒结构及块石状和假斑状构造，具有孔隙 大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大的特点。
▪ 与黏粒的含量及孔隙中充填物性质和数量有关:典型的流水沉积 的砾石类土，分选较好，孔隙中充填少量砂粒，透水性最强，压 缩性最低，抗剪强度最大;
2)黏性土的结构类型
▪ 微小的黏粒外形呈薄片状或针状，表面常带负电， 而侧面断口处有时带正电，它们除了单个颗粒相 接触外，更常见的是以“面”与“面”相叠成 “叠片体”或相聚而成“叠聚体”的形式存在， 它们是组成黏性土微结构的单元体，其相互接触 的主要形式基本上与单个颗粒相似。
▪ 黏性土的结构有蜂窝状结构和絮状结构两种。
2.3土的工程地质性质
▪ 土:地壳中原来整体坚硬的岩石，经风化、剥蚀搬运、沉积，形成固体 矿物、水和气体的集合体。 土的物质成分:由碎石(保留原岩矿物成分)、砂(多是单个矿物)和次生 矿物、有机物、某些化学物质组成。 碎石和砂仍保留着原岩的矿物成分，如石英、长石和云母等，颗粒较 粗，性质较稳定。 次生矿物是原生矿物经化学风化作用后，进一步分解形成的新矿物， 它的成分与母岩的完全不同，颗粒变得更细，甚至成胶状物。次生矿 物矿主物要成有分黏。土矿物、次生SiO2、A12O3、和Fe3O4等，是黏粒的主要 有机质是土中动植物残骸和微生物，以及它们的各种分解和合成产物。 通常将分解不完全的植物残骸称为泥炭，它疏松、多孔；把完全分解 的生物残体称为腐殖质，它的颗粒细小，具有胶体性质，对土的性质 影响较大。
工程地质学--第三章 土的物理性质
2015-4-22
中国地质大学工程学院
17
工程地质学概论:第三章 土的物理性质
二、界限含水量——稠度界限
• 土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量 称为稠度界限
0 缩限 塑限 液限
固态 半固态 可塑状态 流动状态
工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp • 液性界限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的 含水量，简称液限 wL • 塑性界限，相当于土从半固体状态转变为塑性状态时 的含水量，简称塑限 wp 常见值为17~28%
2015-4-22 中国地质大学工程学院 10
工程地质学概论:第三章 土的物理性质
2、饱和度
• 土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值称为土的饱和度， 它能说明土中空隙被水充满的程度，以百分数表示。 V Sr w 100% Vv • 饱和度值愈大，表明土中空隙中充水愈多。数值变化0~100%，当 土处于干燥状态时，饱和度为0；当土中空隙全被水充填时，饱和 度为100%。 • 干土：Sr=0；饱和土：Sr=100%。 • 在工程实践中，按饱和度的大小将土的饱水程度划分为三种状态： Sr<50%为稍湿的；50%≤Sr≤80% 为很湿的；Sr>80% 为饱和的。
2015-4-22 中国地质大学工程学院 15
工程地质学概论:第三章 土的物理性质
第二节 粘性土的稠度与可塑性
土粒与水相互作用所表现出的某些性质，也称为土的水理性质， 如与结合水有关的稠度、塑性、膨胀性、收缩性、崩解性等，与水 的流动有关的透水性、毛细性等性质。 粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相互作用后所表现出来的物理 性质。 细粒土和粘性土，因土中水分在量和质方面的变化而明显地表现 出不同的物理状态，具有不同的性质，如随含水率从少到多，土可 由固态、半固态变为可塑态，最终变为流动状态。
《土的物理性质》课件
土的含水率受到环境温度、湿 度、气候条件等因素的影响。
测量方法
通过烘干法、酒精燃烧法等方 法测量土的含水率。
工程意义
土的含水率对土的力学性质、 渗透性等具有重要影响，对于 工程设计和施工具有重要意义
。
土的孔隙比
定义
土的孔隙比是指土中孔隙体积与固体 颗粒体积之比，通常用e表示。
影响因素
土的孔隙比受到土的颗粒大小、排列 方式、含水率等因素的影响。
影响因素
土的渗透性受到颗粒大小、排列方式、孔隙比等 因素的影响。
工程意义
土的渗透性对水利工程、土木工程等具有重要影 响，如堤坝、隧道、地基等。在工程设计和施工 中需要考虑土的渗透性，以避免渗透破坏和减少 水的渗漏损失。
2023
PART 04
土的力学性质
REPORTING
土的压缩性
01
土的压缩性是指土在压 力作用下体积减小的性 质。
测量方法
通过实验测定土的孔隙比，如压缩实 验、三轴实验等。
工程意义
土的孔隙比对土的力学性质、渗透性 等具有重要影响，对于工程设计和施 工具有重要意义。
土的渗透性
定义
土的渗透性是指水在压力作用下通过土体的能力 ，通常用K表示，单位是m/s或Darcy。
测量方法
通过渗透实验测量土的渗透性，如常水头渗透实 验、变水头渗透实验等。
土的分类与鉴别
课程中介绍了常见的土的分类方法，如按成因、按颗粒组 成等，并介绍了如何通过简易试验进行土的鉴别。
土的工程应用
本课程结合实际工程案例，介绍了土在建筑工程、道路工 程、水利工程等领域的应用，以及不同工程中土的处理和 改良方法。
未来研究方向与展望
1 2
土的微观结构与宏观性质关系
测量方法
通过烘干法、酒精燃烧法等方 法测量土的含水率。
工程意义
土的含水率对土的力学性质、 渗透性等具有重要影响，对于 工程设计和施工具有重要意义
。
土的孔隙比
定义
土的孔隙比是指土中孔隙体积与固体 颗粒体积之比，通常用e表示。
影响因素
土的孔隙比受到土的颗粒大小、排列 方式、含水率等因素的影响。
影响因素
土的渗透性受到颗粒大小、排列方式、孔隙比等 因素的影响。
工程意义
土的渗透性对水利工程、土木工程等具有重要影 响，如堤坝、隧道、地基等。在工程设计和施工 中需要考虑土的渗透性，以避免渗透破坏和减少 水的渗漏损失。
2023
PART 04
土的力学性质
REPORTING
土的压缩性
01
土的压缩性是指土在压 力作用下体积减小的性 质。
测量方法
通过实验测定土的孔隙比，如压缩实 验、三轴实验等。
工程意义
土的孔隙比对土的力学性质、渗透性 等具有重要影响，对于工程设计和施 工具有重要意义。
土的渗透性
定义
土的渗透性是指水在压力作用下通过土体的能力 ，通常用K表示，单位是m/s或Darcy。
测量方法
通过渗透实验测量土的渗透性，如常水头渗透实 验、变水头渗透实验等。
土的分类与鉴别
课程中介绍了常见的土的分类方法，如按成因、按颗粒组 成等，并介绍了如何通过简易试验进行土的鉴别。
土的工程应用
本课程结合实际工程案例，介绍了土在建筑工程、道路工 程、水利工程等领域的应用，以及不同工程中土的处理和 改良方法。
未来研究方向与展望
1 2
土的微观结构与宏观性质关系
土壤的基本性质ppt课件
一是冷：开沟排水，增加排水沟密度和沟深，以降低 地下水位。
二废水毒害：在排水的基础上，加大灌 溉量，以对盐碱、工业废水毒害进行冲洗。
四是酸度改良：主要是对一些土壤酸度过大的水稻土 适用石灰
土壤可 塑性
土壤胀 缩性
眼看
犁试
手感
一是因土选种适宜的作物
• 南方酸性很强的土壤—茶； • 盐碱地--甜菜、向日葵、紫苜蓿、棉花 • 北方大面积石灰性土壤可不治理
二是化学改良
• 酸性土壤施用石灰质肥料 • 碱性土壤施用石膏、磷石膏、明矾
一是交换性阳离子的缓冲作用 二是弱酸及其盐类的缓冲作用 三是两性物质的的缓冲作用
土壤 孔隙 体积
土壤 总体
积
通常是通过测定土壤密度、土壤容重后计算出来的
土壤容重
土壤密度
土壤孔隙度（%）=
土壤容重 1 — ————— ×100
土壤密度
土团或土块
土壤结构体
团粒结构 粒状结构
块状结构
核状结构
良
柱状结构
好
棱柱状结构
不 良
片状结构
俗称蚂蚁蛋、米糁子； 近似球形且直径大小1~10mm，是农业生产最理想的结构体； 有机质含量较高，质地适中。
土壤物理性质 土壤的基本性质
土壤化学性质
土壤孔隙性 土壤结构性
土壤耕性 土壤酸碱性 土壤缓冲性 土壤吸收性
结构 颜色
质地 水分
土壤 空气
孔隙
机械 物理 性
热性 质
无效孔隙 毛管孔隙
通气孔隙 土壤中通气孔隙和毛管孔隙适宜，有利于土壤的通气和保水蓄水
土壤 孔隙
数 量
大 小
土壤孔 隙性
比 例
性 质
土的物理性质与工程分类省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
0 ωp
ω
ω-ωp
ωL
IL
p L p
ωL-ωp
习惯上采用小数表示I L
稠度状态 坚硬
硬塑
液性指数 IL≤0 0＜IL≤0.25
可塑 0.25＜IL≤0.75
软塑 0.75＜IL≤1
流塑 IL＞1
四、粘性土旳可塑性
当粘性土旳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 保持既得旳形状，土旳这种性能叫可塑性。
第一节 土旳基本物理性质
• 土旳物理性质是指三相旳质量与体积之间旳相互百分比 关系及固、液二相相互作用体现出来旳性质。
• 前者称为土旳基本物理性质，主要研究土旳密实程度和 干湿情况；
• 后者主要研究粘性土旳可塑性、胀缩性及透水性等。
土旳三相示意图
Vv
体积V
Vs
Vw Va
质量m
气 水
土粒
ms
mw ma
40 18 47 18
0.759
3. Ip >17，该地基土为粘土；
4. 查表3-4， 1.0>IL>0.75，得土处于软塑状态。
第三节 土旳透水性
➢ 水在土体孔隙中流动旳现象称为渗流 ➢ 土具有被水等液体透过旳性质称为土旳渗透性 ➢ 工程意义：计算基坑涌水量、水库与渠道旳渗
漏量、评价土体旳渗透变形、分析饱和粘性土 在建筑荷载作用下地基变形与时间旳关系。
测定措施：烘干法
2、饱和度
• 定义：土孔隙中所含水旳体积与土中孔隙体积旳比值 称为土旳饱和度，以百分数表达。
• 体现式：
Sr
Vw Vv
100%
• 或天然含水量与饱和含水量之比：
Sr
w wsat
土的物理性质和工程分类解析课件
可得：
m V
d
wd
1
d (1 w)
或
d
1 w
（1-22）
第22页，共29页。
§1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算
（三）孔隙比与土粒相对密度和干密度的关系
设＝土m体s 内/ V土s得粒土的粒体的积质为量1，ms则为按ρs。于e是，，VVvs孔按隙ρ的d的体定积义V可v为得e：；由ρs
d
ms V
度ds=2.66，土样含水量w1=45%，将该土样置于烘箱中烘了一段时间之后，测得 土样的体积V2=95cm3，w2=35%，问土样烘干前后的密度、干密度、孔隙比、饱和度各
为多少？
【题1-3】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后 称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重ds为2.7，试求试样的湿密度、干密度、饱和
• 土体的构造一般可以分为以下四类：
(1) 层状构造 (2) 分散构造
(3) 裂隙状构造 (4) 结核状构造
第9页，共29页。
§1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算
从右图可以容易得到以下关系：
Vv = Vw + Va V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va m = ms + mw
Sr
Vw Vv
100%
（1.4.12）
第16页，共29页。
§1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算
（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：
d
ms V
（1.4.13）
土的干重度：单位体积内土粒的重量，表达式为：
d
Ws V
ms g V
m V
d
wd
1
d (1 w)
或
d
1 w
（1-22）
第22页，共29页。
§1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算
（三）孔隙比与土粒相对密度和干密度的关系
设＝土m体s 内/ V土s得粒土的粒体的积质为量1，ms则为按ρs。于e是，，VVvs孔按隙ρ的d的体定积义V可v为得e：；由ρs
d
ms V
度ds=2.66，土样含水量w1=45%，将该土样置于烘箱中烘了一段时间之后，测得 土样的体积V2=95cm3，w2=35%，问土样烘干前后的密度、干密度、孔隙比、饱和度各
为多少？
【题1-3】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后 称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重ds为2.7，试求试样的湿密度、干密度、饱和
• 土体的构造一般可以分为以下四类：
(1) 层状构造 (2) 分散构造
(3) 裂隙状构造 (4) 结核状构造
第9页，共29页。
§1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算
从右图可以容易得到以下关系：
Vv = Vw + Va V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va m = ms + mw
Sr
Vw Vv
100%
（1.4.12）
第16页，共29页。
§1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算
（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：
d
ms V
（1.4.13）
土的干重度：单位体积内土粒的重量，表达式为：
d
Ws V
ms g V
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工程地质学第三章 土的物理性质
第三章 土的物理性质
• 第一节 土的基本物理性质 • 第二节 粘性土的稠度与可塑性 • 第三节 细粒土的胀缩性和崩解性 • 第四节 土的透水性和毛细性
2021/2/25
中国地质大学工程学院 贾洪彪
2
第三章 土的物理性质
• 土的物理性质是指土本身由于三相组成部分的相对比例关系 不同所表现的物理状态；固、液两相相互作用时所表现出来 的性质。
中国地质大学工程学院 贾洪彪
15
一、粘性土的稠度状态
• 粘性土因含水多少而表现出的稀稠软硬程度，称为稠度。
• 因含水多少而呈现出的不同的物理状态称为粘性土的稠度状态。
• 固态：含水量相对较少，粒间主要为强结合水连结，连结牢固，土 质坚硬，力学强度高，不能揉塑变形，形状大小固定。
• 塑态：含水量较固态为大，粒间主要为弱结合水连结，在外力作用 下容易产生变形，可揉塑成任意形状不破裂、无裂纹，去掉外力后 不能恢复原状。
1e 1-n
2021/2/25
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12
3、砂土的相对密度
• 砂土的密实程度还可用相对密度（Dr）来表示。
Dr
emaxe emaxemin
emin:最小孔隙比（最 态紧 时密 的状 孔隙比） emax:最大孔隙比（最 态疏 时松 的状 孔隙比）
•Dr=0时，土处于最疏松状态；Dr=1时，土处于最密实状态。
Sr
Vw Vv
100%
• 干土：Sr=0；饱和土：Sr=100%。 • 砂类土的含水状况：Sr<50%，稍湿的；
50%≤Sr≤80% ，很湿的；Sr>80% ，饱和的
2021/2/25
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10
四、土的孔隙性
• 土中孔隙大小、形状、分布特征、连通情况与总体积等， 称为土的孔隙性。其主要取决于土的颗粒级配与土粒排 列的疏密程度。
4
一、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。
s
ms Vs
(g/c3m)
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5
二、土的密度
• 土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积 土的质量，单位是g/cm3。
1、天然密度
• 天然状态下单位体积土的质量，称天然密度，即：
2021/2/25
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7
3、饱和密度
• 土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度， 是指土孔隙中全部充满液态水时的单位体积土 的质量，即
satms
Vv.w
V
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8
三、土的含水性
1、含水量
• 含水量指土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比， 以百分数表示，又称土的含水率。
m mwms
V Va VwVs
• 天然密度常见值为1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它 是一个实测指标。
2021/2/25
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6
2、干密度
• 土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密 度，指单位体积干土的质量，即
d
ms V
干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿物 成分和孔隙性。土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3 之间。
d
ms ms mm/V
V
V m m/ms
msmw ms
1w
eV Vvs VV sVs V Vs 1m Vss m Vs 1d s 1s(1w)1
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14
第二节 粘性土的稠度与可塑性
Ø粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相互作用后所表现 出来的物理性质。
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• 三相比例关系——物理状态：轻重、干湿、松密
• 固、液相互作用——物理性质 ：稠度、塑性、胀缩、透水性、 毛细性
• 土的物理性质在一定程度上决定了它的力学性质，其指标在 工程计算中常被直接应用。
• 对种类繁多、性质各异的土，按一定的原则，进行分门别类， 给出合适的名称，可以概略评价土的工程性质。
2021/2/25
• 孔隙比指土中孔隙体积与土中固体颗粒总体积的比值，
用小数表示，
e Vv
Vs
• 土的孔隙比说明土的密实程度，按其大小可对砂土或粉 土进行密实度分类。在《岩土工勘察规范》（GB500212002）中，用天然孔隙比来确定粉土的密实度。
e<0.75
密实
0.75≤e≤0.9 中密
e>0.9
稍密
• 孔隙度与孔隙比的关系为 n e 或e n
1、孔隙度
• 孔隙度又称孔隙率，指土中孔隙总体积与土的总体积之 比，用百分数表示。
n Vv 100% V
• 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%。
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11
2、孔隙比
w mw 100% ms
• 一般所说的含水量指的是天然含水量。
• 土的孔隙中全被水充满时的含水量，称为饱和含水量
wsat。
wsatVvmsw 10% 0
• 饱和含水量既能反映土孔隙中全部充满水时含水多少。 又能反映土的孔隙率大小。
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9
2、饱和度
• 土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值 称为土的饱和度，以百分数表示。
1 Dr 0.67 密实的 0.67 Dr 0.33 中密的 0.33 Dr 0 松散的
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13
五、指标之间的关系
• 土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指标、即 通过试验直接测定。
• 由实测指标换算求取六个导出指标可直接用简单的数学 演算方法，如：
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3
第一节 土的基本物理性质
• 土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系 及固、液二相相互作用表现出来的性质。前者称为土的基 本物理性质，主要研究土的密实程度和干湿状况；后者主 要研究粘性土的可塑性、胀缩性及透水性等。
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• 流态：含水量继续增加、粒间主要为液态水占据，连结极微弱，几 乎丧失抵抗外力的能力，强度极低，不能维持一定的形状，土体呈 泥浆状，受重力作用即可流动。
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二、界限含水量——稠度界限
• 土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量 称为稠度界限
第三章 土的物理性质
• 第一节 土的基本物理性质 • 第二节 粘性土的稠度与可塑性 • 第三节 细粒土的胀缩性和崩解性 • 第四节 土的透水性和毛细性
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第三章 土的物理性质
• 土的物理性质是指土本身由于三相组成部分的相对比例关系 不同所表现的物理状态；固、液两相相互作用时所表现出来 的性质。
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15
一、粘性土的稠度状态
• 粘性土因含水多少而表现出的稀稠软硬程度，称为稠度。
• 因含水多少而呈现出的不同的物理状态称为粘性土的稠度状态。
• 固态：含水量相对较少，粒间主要为强结合水连结，连结牢固，土 质坚硬，力学强度高，不能揉塑变形，形状大小固定。
• 塑态：含水量较固态为大，粒间主要为弱结合水连结，在外力作用 下容易产生变形，可揉塑成任意形状不破裂、无裂纹，去掉外力后 不能恢复原状。
1e 1-n
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3、砂土的相对密度
• 砂土的密实程度还可用相对密度（Dr）来表示。
Dr
emaxe emaxemin
emin:最小孔隙比（最 态紧 时密 的状 孔隙比） emax:最大孔隙比（最 态疏 时松 的状 孔隙比）
•Dr=0时，土处于最疏松状态；Dr=1时，土处于最密实状态。
Sr
Vw Vv
100%
• 干土：Sr=0；饱和土：Sr=100%。 • 砂类土的含水状况：Sr<50%，稍湿的；
50%≤Sr≤80% ，很湿的；Sr>80% ，饱和的
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四、土的孔隙性
• 土中孔隙大小、形状、分布特征、连通情况与总体积等， 称为土的孔隙性。其主要取决于土的颗粒级配与土粒排 列的疏密程度。
4
一、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。
s
ms Vs
(g/c3m)
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5
二、土的密度
• 土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积 土的质量，单位是g/cm3。
1、天然密度
• 天然状态下单位体积土的质量，称天然密度，即：
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3、饱和密度
• 土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度， 是指土孔隙中全部充满液态水时的单位体积土 的质量，即
satms
Vv.w
V
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三、土的含水性
1、含水量
• 含水量指土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比， 以百分数表示，又称土的含水率。
m mwms
V Va VwVs
• 天然密度常见值为1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它 是一个实测指标。
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2、干密度
• 土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密 度，指单位体积干土的质量，即
d
ms V
干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿物 成分和孔隙性。土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3 之间。
d
ms ms mm/V
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V m m/ms
msmw ms
1w
eV Vvs VV sVs V Vs 1m Vss m Vs 1d s 1s(1w)1
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第二节 粘性土的稠度与可塑性
Ø粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相互作用后所表现 出来的物理性质。
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• 三相比例关系——物理状态：轻重、干湿、松密
• 固、液相互作用——物理性质 ：稠度、塑性、胀缩、透水性、 毛细性
• 土的物理性质在一定程度上决定了它的力学性质，其指标在 工程计算中常被直接应用。
• 对种类繁多、性质各异的土，按一定的原则，进行分门别类， 给出合适的名称，可以概略评价土的工程性质。
2021/2/25
• 孔隙比指土中孔隙体积与土中固体颗粒总体积的比值，
用小数表示，
e Vv
Vs
• 土的孔隙比说明土的密实程度，按其大小可对砂土或粉 土进行密实度分类。在《岩土工勘察规范》（GB500212002）中，用天然孔隙比来确定粉土的密实度。
e<0.75
密实
0.75≤e≤0.9 中密
e>0.9
稍密
• 孔隙度与孔隙比的关系为 n e 或e n
1、孔隙度
• 孔隙度又称孔隙率，指土中孔隙总体积与土的总体积之 比，用百分数表示。
n Vv 100% V
• 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%。
2021/2/25
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11
2、孔隙比
w mw 100% ms
• 一般所说的含水量指的是天然含水量。
• 土的孔隙中全被水充满时的含水量，称为饱和含水量
wsat。
wsatVvmsw 10% 0
• 饱和含水量既能反映土孔隙中全部充满水时含水多少。 又能反映土的孔隙率大小。
2021/2/25
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9
2、饱和度
• 土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值 称为土的饱和度，以百分数表示。
1 Dr 0.67 密实的 0.67 Dr 0.33 中密的 0.33 Dr 0 松散的
2021/2/25
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13
五、指标之间的关系
• 土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指标、即 通过试验直接测定。
• 由实测指标换算求取六个导出指标可直接用简单的数学 演算方法，如：
中国地质大学工程学院 贾洪彪
3
第一节 土的基本物理性质
• 土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系 及固、液二相相互作用表现出来的性质。前者称为土的基 本物理性质，主要研究土的密实程度和干湿状况；后者主 要研究粘性土的可塑性、胀缩性及透水性等。
2021/2/25
中国地质大学工程学院 贾洪彪
• 流态：含水量继续增加、粒间主要为液态水占据，连结极微弱，几 乎丧失抵抗外力的能力，强度极低，不能维持一定的形状，土体呈 泥浆状，受重力作用即可流动。
2021/2/25
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16
二、界限含水量——稠度界限
• 土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量 称为稠度界限