土质学与土力学安徽理工大学资源与环境工程系-PPT精品文档
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土力学和土质学PPT课件
水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头 逐渐损失。同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力， 导致土体中的应力与变形发生变化。这种渗透水流作 用对土骨架产生的拖曳力称为~。用GD表示(kN/m3)。 ※在许多水工建筑物、土坝及基坑工程中，渗透力的 大小是影响工程安全的重要因素之一。实际工程中， 也有过不少发生渗透变形(流砂或管涌)的事例，严重 的使工程施工中断，甚至危及邻近建筑物与设施的安 全。因此，在进行工程设计与施工时，对渗透力可能 给地基土稳定性带来的不良后果应该具有足够的重视。
得出：流量Q与过水面积A和 水头（h1-h2）成正比与渗透路 径L成反比，即达西定律：
Q=KA (h1-h2)/L
达西渗透实验装置
达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广 应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。
(a) 细粒土的v-i关系 (b) 粗粒土的v-i关系
①砂土、一般粘土 ;②颗粒极细的粘土
到一定程度，土体将发生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。
※主要有两种形式，即流砂与管涌。渗流水流将整个土体带走
的现象称为流砂；渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被冲出的 现象称为管涌。
动水压力及流砂现象
3.流砂现象、管涌和临界水力梯度
※在粘性土中，渗透力的作用往往使渗流逸出处某一 范围内的土体出现表面隆起变形；而在粉砂、细砂及 粉土等粘聚性差的细粒土中，水力梯度达到一定值后， 渗流逸出处出现表面隆起变形的同时，还可能出现渗 流水流夹带泥土向外涌出的砂沸现象，致使地基破坏， 工程上将这种流土现象称为流砂。
渗透系数的确定
渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个 指标，其数值的正确确定对渗透计算有着 非常重要的意义。影响渗透系数大小的因 素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大 小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立
得出：流量Q与过水面积A和 水头（h1-h2）成正比与渗透路 径L成反比，即达西定律：
Q=KA (h1-h2)/L
达西渗透实验装置
达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广 应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。
(a) 细粒土的v-i关系 (b) 粗粒土的v-i关系
①砂土、一般粘土 ;②颗粒极细的粘土
到一定程度，土体将发生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。
※主要有两种形式，即流砂与管涌。渗流水流将整个土体带走
的现象称为流砂；渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被冲出的 现象称为管涌。
动水压力及流砂现象
3.流砂现象、管涌和临界水力梯度
※在粘性土中，渗透力的作用往往使渗流逸出处某一 范围内的土体出现表面隆起变形；而在粉砂、细砂及 粉土等粘聚性差的细粒土中，水力梯度达到一定值后， 渗流逸出处出现表面隆起变形的同时，还可能出现渗 流水流夹带泥土向外涌出的砂沸现象，致使地基破坏， 工程上将这种流土现象称为流砂。
渗透系数的确定
渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个 指标，其数值的正确确定对渗透计算有着 非常重要的意义。影响渗透系数大小的因 素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大 小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立
土的抗剪强度
dlcos A(, )
1
圆心坐标[1/2(1 +3 )，0] 2 应力圆半径r＝1/2(1－3 )
O
3
1
1/2(1 +3 )
土中某点的应 力状态可用莫 尔应力圆描述
抗剪强度的基本理论
2、极限平衡条件
三、莫尔～库仑破坏标准
1 f 3tg 2 45 2c tg 45 2 2 3 f
应力圆与强度线相离： 应力圆与强度线相切： 应力圆与强度线相割：
σ1<σ1f σ1=σ1f σ1>σ1f
弹性平衡状态
极限平衡状态
破坏状态
抗剪强度的基本理论
三、莫尔～库仑破坏标准 当3= 常数：
1,3 x z
2 z 2 x 4 xz 2
《土质学与土力学》 安徽理工大学资源与环境工程系
第六章 土的抗剪强度
★ 概述 ★抗剪强度的基本理论
★抗剪强度的试验方法
概述
剪切破坏
沉降过大 土工建筑物（如： 路堤、土坝等） 土体破坏
强度破坏
建筑物事故
研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性
概述
土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力
概述
大阪的港口码头档土墙由于液化前倾
四、抗剪强度的试验方法
应变控制式
按控制方法分
应力控制式
抗剪强度的基本理论
1.直接剪切试验
四、抗剪强度的试验方法
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
抗剪强度的基本理论
四、抗剪强度的试验方法
1.直接剪切试验
抗剪强度的基本理论
四、抗剪强度的试验方法
土质学与土力学
mw
第一节 土的物理性质
砂土的相对密度
定义式: Dr = :
emax e emax enin
计算式: Dr =
(ρ d ρ d min )ρ d max (ρ d max ρ d min )ρ d
砂土按相对密度分类: 疏松的 0 <Dr≤ 0.33 中密的 0.33<Dr≤ 0.66 密实的 0. L= wL wP
IL < 0 0 ≤ IL ≤ 1
IL > 0
重塑土和原状土
反映粘性土软硬程度(稠度,潮湿程度).
固态或半固态 可塑态 液态
原 状 土 重 塑 土
状态
坚硬
硬塑 0<IL≤0.25
可塑 0.25<IL≤0.75
软塑 0.75<IL≤1
流塑 IL>1
液性指数 IL≤0
ms
第一节 土的物理性质
定义: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.
m
水 土粒
ms
m ms + mw 表达式:ρ = = V Vs +Vw +Va
单位: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.室内一般采用"环刀法"测定 . 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
σ'(kP ) a
3压缩指数(Cc) Cc=(e1-e2)/(lgp2-lgp1) Cc越大,土的压缩性越高. 当Cc<0.2时,属于低压缩性土; 当Cc>0.4时属于高压缩性土.
土的触变性是土结构中联 结形态发生变化引起的, 结形态发生变化引起的, 是土结构随时间变化的宏 观表现. 观表现.
02-2土质学与土力学-土工程性质于分类 共52页PPT资料
12
土的工程性质与分类
河北理工大学
13
土的工程性质与分类
H
Wp
河北理工大学
WL
W
14
土的工程性质与分类
Ip塑性指数（plasticity index）-描述粘土的可塑性
塑性指数Ip 的大小和土中结合水的 可能含量有关，和土的颗粒组成、土 粒的矿物成份，以及土中水的离子成 份以及浓度等因素有关。土粒越细， 其比表面积越大，可能的结合水含量 越大，其时塑性指数Ip也越大。
河北理工大学
15
土的工程性质与分类
IL液性指数（liquidity index）-粘土的状态
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。
IL值 状态
IL≤0 0<IL≤0.25 0.25<IL≤0.75 0.75<IL≤1.0 1.0<IL
IL ＞l，故此粘性土为流塑状态。
河北理工大学
17
土的工程性质与分类
1.5砂土的密实度
粘性土
碎石土
无粘性土
砂土 粉土
孔隙比e、相对密实度Dr和标准贯入捶击数N
河北理工大学
18
土的工程性质与分类
1.5.1 砂土的相对密实度（Relative Density ） 当砂土处于最密实状态时孔隙比 砂土处于最疏松状态时的孔隙比
河北理工大学
33
土的工程性质与分类
河北理工大学
34
土的工程性质与分类
河北理工大学
35
土的工程性质与分类
河北理工大学
36
土的工程性质与分类
河北理工大学
土质学和土力学课件
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
易透水，当混入云母等杂质时透水性 减小，而压缩性增加；无粘性，遇水不膨 胀，干燥时松散，毛细水上升高度不大， 随粒径变小而增大
粉粒 粘粒
粗 细
0.05～0.01 0.01～0.005
透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀 小，干时稍有收缩，毛细水上升高度较大 较快，极易出现冻胀现象
土中水
土中水处于不同位置和温度条件下，可具 有不同旳物理状态——固态、液态、气态。液 态水是土中孔隙水旳主要存在状态，因其受土 粒表面双电层影响程度旳不同可分为结合水、 毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自
由水）。
水的类型
主要作用力
结合水
物理化学力
毛细水 非结合水
重力水
表面张力和重力 重力
1．结合水
土力学与土质学
(第1章）
第1章 土旳物理性质和工程分类
学习要求：
了解土旳成因和三相构成，掌握土旳物理性 质和物理状态指标旳定义、物理概念、计算公式 和单位。要求熟练地掌握物理指标旳三相换算。 了解地基土旳工程分类根据与精拟定名。
基本内容：
1.1 土旳形成与特征 1.2 土旳三相构成 1.3 土旳物理性质指标 1.4 土旳物理状态指标 1.5 土旳工程分类
化学风化——指岩石碎屑与空气、水和多种水溶液相接触， 经氧化、碳化和水化作用，变化原来矿物成份，形成新 旳矿物（次生矿物）。生成旳土为细粒土，粘性土。
生物风化——由动物、植物和人类对岩体旳破坏称~。
土旳构造和构造
1.定义： 指土颗粒旳大小、形状、表面特征， 相互排列及其联结关系旳综合特征。
2.分类：
水溶盐
●有有机高质岭石、伊利石和蒙脱石
土质学与土力学实验PPT
土的压缩试验
15
百分表调整完毕
土的压缩试验
16
加荷载
土的压缩试验
17
稳定后读数
压缩试验计算
• 1 计算下列各项指标： • 试样的初始孔隙比
•
e0
s (1 w 0 ) 0
1
各级荷载下变形稳定后的孔隙比
e i e 0 (1 e 0
h )
h0
i
• 某一荷载范围内的压缩系数
土的重度试验
11
平行测定,需制备2个土样
称重并计算
• 1 称环刀加湿土重m2 • 2 计算:
0g
m 2 m1 V
g
式中 ——试样天然密度，g/cm3； 0 • m2——环刀和试样总质量，g； • m1——环刀质量，g； • V——环刀容积，cm3 ； • g——重力加速度。 • 计算要求精确至0.01g/cm3。 • 同一土样要求进行严行测定，平行差值不得大于 0.03g/cm3，最后取算术平均值。
)
4
200
ф
)
3
剪应力τ (
2 1
抗剪强度
(
100
剪切位移△ (
)
100
200 垂直压力(
300 )
400
位移关系曲线
剪切强度与垂直压力关系曲线
• 式中 wL——土的液限，%， • m，ms——分别为湿土质量和干土质量，g 本试验要求进行平行测定，平行差值不得大于2%，取其平均值。
实验五、土的压缩试验
土的压缩试验
1 制备土样
土的压缩试验
2
打开固结仪器的压力盒
土的压缩试验
3
压力盒中底部放入透水石和潮湿的滤纸
土质学与土力学实验PPT
筛分法
8 按由上至下的顺序取下筛子，每取一级筛都要在 瓷盘或白纸上用手轻叩摇晃，直至无土粒下漏为止
筛分法
9 将下漏于瓷盘或白纸上的土粒放入下一级筛内
筛分法
10 称筛上土重
筛分法
11 称筛上土重
筛分法
12 称各级筛上土重
试验结果整理：
• 包括计算各粒组的百分含量和绘制粒度分析曲线。 • 各粒组的百分含量按下式计算：
6 保持锥体垂直，将平衡锥放在试样杯中心至锥尖与试样表 面接触，松开手指平稳地使锥体自重下落，沉入土样中。
土的液限试验
7 放锥后15s，锥体入土深度恰为10mm时， 表示土样含水量即为液限
土的液限试验
8 将液限杯中的土样取出
土的液限试验
4 轻轻向下压环刀
土的重度试验
5 切土刀刀口朝外切土样
土的重度试验
6 切直土样上下高出环刀
土的重度试验
7 削去高出环刀部分的土样土的重度试验8 均匀地削平环刀一侧的土样
土的重度试验
9 削平另一侧的土样
土的重度试验
10 削好的土样
土的重度试验
11 平行测定,需制备2个土样
称重并计算
• 1 称环刀加湿土重m2
• （1）计算小于某粒径d的土颗粒的百分含量X，
即：
式中
X1ms0C 0s(R0Tnh)dx
X——小于某粒径d的土颗粒的百分含量，%； ms——试样干燥时的质量，g； Cs——比重计校正系数.
R0——比重计读数，g/L； T——温度校正值，g/L；
n——刻度及湾液面校正值，g/L； h——分散剂校正值，g/L；
的 分 类
细粒土
(<0.075 ) 0.075- <0.005
土质学与土力学安徽理工大学资源与环境工程系课件
式中： f ——承载力设计值， fk——标准值 ， r1——天然容重， r0——为基底 以上土的加权平均容重，地下水以下取浮容重； ηB ，ηD——相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数，查表。
原位试验确定地基承载力
三、标准贯入试验法
钻杆
方法介绍：
试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯
器头
入器放至孔底，然后用质量为63.5kg的锤，以
日本1995年1月17日阪神大地震
大阪 Nishinomiya 桥的桥墩破坏. 6个桥墩中至 少2个严重破坏，其可能的原因是岸边桥墩的大变 形导致第一组桥墩过载。
原位试验确定地基承载力
一、载荷试验法
平衡架
千斤顶
拉锚
荷载板
0
pu
p
由拐点得地基极限承载 力pu，除以安全系数Fs
s 得容许承载力[p]
76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm，
然后测继续打30cm的所需要锤击数，该击数称为
标准贯入击数
建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，
贯入
可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力
器身
器靴
原位试验确定地基承载力
四、旁压试验
水箱
量测
Ph puh pcr poh
钻孔内进行横向载荷试验, 用以测定较深处土层的变 形模量和承载力
确定地基极限承载力的理论公式
一、普朗特尔极限承载力理论
P
45o＋ / 2
d 45o－ /
Ⅰ
Ⅲ
d
Ⅲ2 c
ⅡⅡ b
c
将无限长，底面光滑的荷载板至于无质量的土(
＝0)的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡状态 时，塑性区分成五个区
土的物理性质、水理性质和力学性质
气
m ms mw
饱和度
土粒
第一节 土的物理性质
含水率
定义:土的含水量定义为土中水的质量与 土粒质量之比，以百分数表示 表达式: w
mw ms 100 %
s
质量m 气
体积V 水 土粒 Vw Va V Vs
ms
100 %
或
w
s
土的孔隙全部被普通液态水充满 时的含水率称饱和含水率
A 1 . 25
灵敏度高的土，其结构性愈高，受扰动后土的
灵敏度
强度降低就愈多，施工时应特别注意保护基槽，
使结构不扰动，避免降低地基强度。
原状土
qu q0
结构性 相同含水量 密度
St
粉碎 重塑 重塑土
原状土的无侧限抗压强度 = 重塑土的无侧限抗压强度
qu
强度降低
S t 1不灵敏 S t 1 ~ 2 低灵敏
收缩性
1体缩率 e s
V0 V V0
粘性土的收缩性是由于水分蒸发引
100 %
起的。其收缩过程可分为两个阶段：
第一阶段（AB）表示了土体积的缩
2线缩率
பைடு நூலகம்
e sl
l0 l l0
小与含水率的减小成正比，呈直线
100 %
关系；土之减小的体积等于水分散
失的体积；第二阶段（BC）表示了 土体积的缩小与含水率的减少呈曲
sat
m s Vv w V
m
水 土粒
ms
单位:
g/cm3
土的饱和密度的常见值为1.8~2.30 g/cm3
Vs
Vw Va V
饱和密度
土质学与土力学最新版精品课件第3章
土层中由于毛细现象所润湿的范围称为毛细水带。毛细水带根据 形成条件和分布状况,可分为三种,即正常毛细水带、毛细网状水带和 毛细悬挂水带,如图3-2所示。
3.1 土的毛细性
图3-2 土层中的毛细水带
(1)正常毛细水带(又称毛细饱和带) 位于毛细水带的下部,与地 下潜水连通。这一部分的毛细水主要是由潜水面直接上升而形成的, 毛细水几乎充满了全部孔隙。正常毛细水带会随着地下水位的升降而 相应移动。
性。因此,黏土中自由水渗流受到结合水黏滞作用产生的很大阻力,只
有克服结合水的抗剪强度后才能开始渗流。把克服此抗剪强度所需要
3.2 土的渗透性
的水力梯度,称为黏土的起始水力梯度(Threshold Hydraulic Gradient),用I0表示。在黏土中,应按修正后的达西定律计算渗流速 度。
如图3-7所示,绘出了砂土与黏土的渗透规律。直线a表示砂土的vI关系,它是通过原点的一条直线。黏土的v-I关系是曲线b(图中虚线 所示),d点是黏土的起始水力梯度I0,当土中水力梯度超过起始水力梯 度后水才开始渗流。一般常用折线c(图中Oef 线)代替曲线b,即认为e 点是黏土的起始水力梯度I0,其渗流规律用式(3-8)表示。
r ——毛细管的半径(m); θ——湿润角,其大小取决于管壁材料及液体性质,对于毛细管 内的水柱,可以认为θ=0°,即认为是完全湿润的。
表3-1 水与空气间的表面张力σ
温度/℃
-5
0
5
10
15
20
30
40
表面张力σ/(N/m)
76.4×10-3
75.6×10-3
74.9×10-3
74.2×10-3
73.5×10-3
72.8×10-3
71.2×10-3
3.1 土的毛细性
图3-2 土层中的毛细水带
(1)正常毛细水带(又称毛细饱和带) 位于毛细水带的下部,与地 下潜水连通。这一部分的毛细水主要是由潜水面直接上升而形成的, 毛细水几乎充满了全部孔隙。正常毛细水带会随着地下水位的升降而 相应移动。
性。因此,黏土中自由水渗流受到结合水黏滞作用产生的很大阻力,只
有克服结合水的抗剪强度后才能开始渗流。把克服此抗剪强度所需要
3.2 土的渗透性
的水力梯度,称为黏土的起始水力梯度(Threshold Hydraulic Gradient),用I0表示。在黏土中,应按修正后的达西定律计算渗流速 度。
如图3-7所示,绘出了砂土与黏土的渗透规律。直线a表示砂土的vI关系,它是通过原点的一条直线。黏土的v-I关系是曲线b(图中虚线 所示),d点是黏土的起始水力梯度I0,当土中水力梯度超过起始水力梯 度后水才开始渗流。一般常用折线c(图中Oef 线)代替曲线b,即认为e 点是黏土的起始水力梯度I0,其渗流规律用式(3-8)表示。
r ——毛细管的半径(m); θ——湿润角,其大小取决于管壁材料及液体性质,对于毛细管 内的水柱,可以认为θ=0°,即认为是完全湿润的。
表3-1 水与空气间的表面张力σ
温度/℃
-5
0
5
10
15
20
30
40
表面张力σ/(N/m)
76.4×10-3
75.6×10-3
74.9×10-3
74.2×10-3
73.5×10-3
72.8×10-3
71.2×10-3
土质学与土力学课件第九章 土坡稳定分析
DPi 不出现
注： （未考虑各条水平向作用力及各条力矩平衡条件，实际上条件不够： 缺 Hi，共(n-1)个条件 设Hi=0则条件够了——简化Bishop法，忽略条间切向力）
基本概念与基本原理
二、基本规律与基本原理 (3)毕肖普法
3.粘性土坡稳定性分析 求解条件
平衡条件：2n+1 未知数：6n-2
基本概念与基本原理
一、基本概念
滑坡
基本概念与基本原理
一、基本概念
香港1900年建市，1977年成立土力工程署 港岛1972 Po Shan 滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
基本概念与基本原理
二、基本规律与基本原理 1.土坡失稳原因分析
内 部 因 素
（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一 样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后 软化，使原来的强度降低很多。 （2）斜坡的土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别 是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。 （3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下 缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时 尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。
T W cos tan cos tan tan Fs T J W sin J sin w sin sat tan
基本概念与基本原理
二、基本规律与基本原理 (1)瑞典圆弧滑动法 假定滑动面为圆柱面，截 面为圆弧，利用土体极限 平衡条件下的受力情况：
3.粘性土坡稳定性分析
d
O B
A
C
Mf f LR f LR Fs M LR Wd
《土质学与土力学》第3章 土的物理性质及工程分类.ppt
ms
ms
含水量w是标志土的湿度的一个重要物理指标。天然土层的含水量变 化范围很大，它与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。 一般说来，对同一类土，当其含水量增大时，则其强度就降低。
Nanjing University of Technology
测定方法：土的含水量一般用“烘干法”测定。先称小块原状土样 的湿土质量m，然后置于烘箱内维持100～105℃烘至恒重，再称干 土质量ms，水的质量mw为湿土和干土质量之差。
ms Vs w V
三相比例表达式
d
dmsVVmsVggsmswl dg
g
sat
wmsVmmVsws
w
100 %
g
sat
g
ms
Vs V
wm
g
g
V
e Vv
d
Vms s V
n
sat
VVmv s
在上述变量中ma = 0，独立的量有 Vs、Vw、 Va、 mw和 ms五个。 1 m3 水的质量通常等于 1g ，故在数值上 Vw = mw。
当研究这些量的相对比例关系时，总是取某一定数量的土体来分析， 例如，取 V = 1cm3 ，或 m =1g，或 Vs = 1cm3 等，因此又可以消去一个 未知量。这样，对于一定数量的三相土体，只要知道其中三个独立的量， 其他各个量就可从图中直接换算得到。
ddss1(1Sewwre) w
d
ds 1 e
w
w
Sre dsat s
；ds w e 1 e
土的物质组成和结构-安徽理工大学
第一章土的物质组成和结构第一节土的形成一、土和土体的概念1．土(soil)地球表面30－80km厚的范围是地壳。
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、水和气体的集合体称为土。
土是由固体相、液相、气体三相物质组成；或土是由固体相、液体相、气体相和有机质（腐殖质）相四相物质组成。
不同的风化作用，形成不同性质的土。
风化作用有下列三种：物理风化、化学风化、生物风化。
2．“土体”(soil mass)土体不是一般土层的组合体，而是与工程建筑的稳定、变形有关的土层的组合体。
土体是由厚薄不等，性质各异的若干土层，以特定的上、下次序组合在一起的。
二、土和土体的形成和演变地壳表面广泛分布着的土体是完整坚硬的岩石经过风化、剥蚀等外力作用而瓦解的碎块或矿物颗粒，再经水流、风力或重力作用、冰川作用搬运在适当的条件下沉积成各种类型的土体。
再搬运过程中，由于形成土的母岩成分的差异、颗粒大小、形态，矿物成分又进一步发生变化，并在搬运及沉积过程中由于分选作用形成在成分、结构、构造和性质上有规律的变化。
土体沉积后：a.将经过生物化学及物理化学变化，即成壤作用，形成土壤（1）靠近地表的土体b. 未形成土壤的土，继续受到风化、剥蚀、侵蚀而再破碎、再搬运、再沉积等地质作用。
（2）时代较老的土，在上覆沉积物的自重压力及地下水的作用下，经受成岩作用，逐渐固结成岩，强度增高，成为“母岩”。
总之，土体的形成和演化过程，就是土的性质和变化过程，由于不同的作用处于不同的作用阶段，土体就表现出不同的特点。
三、土的基本特征及主要成因类型（一）土的基本特征从工程地质观点分析，土有以下共同的基本特征：1．土是自然历史的产物土是由许多矿物自然结合而成的。
它在一定的地质历史时期内，经过各种复杂的自然因素作用后形成各类土的形成时间、地点、环境以及方式不同，各种矿物在质量、数量和空间排列上都有一定的差异，其工程地质性质也就有所不同。
2．土是相系组合体土是由三相（固、液、气）或四相（固、液、气、有机质）所组成的体系。
安徽理工大学精品课程土力学PPT教案07
第6章挡土墙上的土压力Earth pressure on retaining structure第6章挡土墙上的土压力主要内容§1 土压力§2 朗肯(Rankine)土压力理论§3 库仑(Coulomb)土压力理论§4 几种常见的主动土压力计算§6.1 土压力概述什么是挡土结构物（Retaining structure） 什么是土压力(Earth pressure)影响土压力的因素挡土结构物类型对土压力分布的影响挡土结构物及其土压力地下室支撑土坡的堤岸挡土墙地下室侧墙拱桥桥台填土填土填土填土EE E E挡土墙地下室支撑土坡的堤岸挡土墙地下室侧墙拱桥桥台填土填土填土填土EE E E挡土墙一挡土结构物（挡土墙）用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。
挡土结构物上的土压力由于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用，挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。
挡土墙类型（按刚度及位移方式）:●刚性挡土墙●柔性挡土墙刚性挡土墙扶壁刚性加筋L型T型预应力圬工式混凝土挡土墙及复合排水管完工完工柔性支护结构锚杆 板桩板桩变形基坑支撑上的土压力变形 土压力分布板桩上土压力 实测 计算上海市外环过江隧道岸埋段基坑支撑内支撑无法打锚杆，相邻建筑物的基础较深,地下管线地下建筑物发生在土体内部或者与土相邻的结构物上的压力竖向土压力新填土B外土柱 内土柱等沉面沟埋式上埋式二土压力的影响因素1.土的性质2.挡土墙的移动方向3.挡土墙和土的相对位移量4.土体与墙之间的摩擦5.挡土墙类型本章要讨论的中心问题刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布及合力作用点。
三土压力类型在影响土压力的诸多因素中,墙体位移条件是最主要的因素。
墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小。
3.被动土压力 （Passive earth pressure)（一） 墙体位移和土压力性质1.静止土压力 （Earth pressure at rest)2.主动土压力（Active earth pressure )墙体位移对土压力的影响１．挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。
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特殊土的工程地质特性
膨胀土的液限、塑限和塑性指数都较大：
膨 胀 土
液限为40％～68％，塑限为17%～35％， 塑性指数为18～33。 膨胀土的饱和度一般较大，常在80％以上， 天然含水率较小，17％～30％。
特殊土的工程地质特性
红 粘 土
1、高塑性和分散性 液限一般为50～80%，塑限为30～60％，塑性指数一 般为20～50%。 2、高含水率、低密度 天然含水率一般为30％～60％，饱和度>85％，密实 度低，大孔隙明显，孔隙比>1.0；液性指数一般都 小于0.4；坚硬和硬塑状态。 3、强度较高，压缩性较低 固结快剪值8º ～18º ，c值可达0.04～0.09MPa，多属 中压缩性土或低压缩性土，压缩模量5～15MPa。 4、不具湿陷性，但收缩性明显，失水后强烈收缩，原 状土体缩率可达25％。 红粘土具有这些特殊性质，是与其生成环境及其相应 的组成物质有关。 （1）沿深度上，随着深度的加大，红粘土的天然含水率、 孔隙比、压缩系数都有较大的增高，状态由坚硬、硬塑可 变为可塑、软塑，而强度则大幅度降低。 （2）在水平方向上，由于地形地貌和下伏基岩起伏变化， 性质变化也很大，地势较高的，由于排水条件好，天然含 水率和压缩性较低，强度较高，而地势较低的则相反。
特殊土的工程地质特性
湿 陷 性 黄 土
1.塑性较弱； 2.含水较少； 3.压实程度很差，孔隙较大； 4.抗水性弱，遇水强烈崩解，膨胀量较小， 但失水收缩量较明显； 5.透水性较强； 6.强度较高，因为压缩中等，抗剪强度较高。
特殊土的工程地质特性
人 工 填 土
1．性质很不均匀，分布和厚度变化上缺乏规律性； 2．物质成分异常复杂。有天然土颗粒，有砖瓦碎 片和石块，以及人类活动和生产所抛弃的各种 垃圾； 3．是一种欠压密土，一般具有较高的压缩性，孔 隙比很大。 4．往往具有浸水湿陷性。
按工程特性分
湿陷性土 、红粘土 、软土（包括 淤泥和淤泥质土）、 多年冰土、 膨胀土、盐滞土 、混合土 、填土 污染土等。 无机土 ：Q＜5% 有机质土 ：5%≤Q≤10% 泥炭质土 ：10％＜Q≤60％ 泥炭 ：Q＞60％
根据有机质含量分类
特殊土的工程地质特性
淤 泥 类 土
1、高孔隙比、饱水、天然含水率大于液限 孔隙比常见值为1.0～2.0；液限一般为40％ ～60％，饱和度一般>90％，天然含水率多 为50～70％。 未扰动时，处于软塑状态，一经扰动，结构 破坏，处于流动状态。 2、透水性极弱：一般垂直方向地渗透系数较水 平方向小些。 3、高压缩性：a1~2一般为0.7～1.5Mpa－1，且随 天然含水率的增大而增大。 4、抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条 件有关 5、较显著的触变性和蠕变性
卵石或碎石
圆砾或角砾
砂粒
粉粒 粘粒
碎石土分类
土的名称
漂石 块石 卵石 为主 粒径大于200mm的颗 粒超过全质量50% 棱角形为主 圆形及亚圆形为主 粒径大于20mm的颗 棱角形为主 粒超过全质量50% 粒径大于20mm的颗 粒径大于2mm的颗 粒超过全质量50% 粒超过全质量50%
《土质学与土力学》 安徽理工大学资源与环境工程系
第三章 土的工程分类和特殊土 的工程地质特征
工程地质分类
分类的目的：
土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别， 目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、 评价、积累以及学术与经验的交流
分类原则：
1.分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单， 使用方便 2.土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不 同特性
1.砂质粉土 粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过全重10% 2.粘质粉土 粒径小于0.005mm的颗粒含量超过全重10%
粘性土的分类
根据堆积时代分
1）老堆积土：晚更新世及其以前 2）一般堆积土：全新世堆积 3）新近堆积土：全新世以后
根据塑性指数Ip分
粉质粘土 ：10＜Ip≤17 粘土 ： Ip＞17
土的分类
按地质成因分类
残积、坡积、洪积、冲积、冰积、 风积等类型
按颗粒级配和 塑性指数分类
土按颗粒级配和塑性指数可分为碎 石土、砂土、粉土和粘性土。
土按颗粒大小分类
粒组名称 组 漂石或块石 亚组 大 中 小 极大 大 中 小 粗 中 细 粗 中 细 极细 粗 细 粗 细 分 界 颗 粒 （ mm） 800 400 200 100 60 40 20 10 5 2 0.5 0.25 0.10 0.05 0.1 0.05 0.002
砂土分类
土的名称 砾砂 粗砂 粒组含量 粒径大于2mm的颗粒 占全质量25 -- 50% 粒径大于0.5mm的颗粒 超过全质量50% 粒径大于0.25mm的颗 粒超过全质量50% 粒径大于0.075mm的颗 粒超过全质量85% 粒径大于0.075mm的颗 粒超过全质量50%
中砂
细砂 粉砂
粉土分类