土的物理性质改
《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001(2009版)学习-土的物理性质指标
《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001(2009版)学习-土的物理性质指标1 土的组成天然状态下的土的组成(一般分为三相)(1)固相:土颗粒--构成土的骨架。
决定土的性质--大小、形状、成分、组成、排列(2)液相:水和溶解于水中物质(3)气相:空气及其他气体(1)干土=固体+气体(二相)(2)湿土=固体+液体+气体(三相)(3)饱和土=固体+液体(二相)土的三相示意图2 土的颗粒级配2.1 基本概念自然界的土通常由大小不同的土粒组成,土中各个粒组重量(或质量)的相对含量百分比称为颗粒级配,土的颗粒级配曲线可通过土的颗粒分析试验测定。
工程上将各种不同的土粒按其粒径范围,划分为若干粒组,为了表示土粒的大小及组成情况,通常以土中各个粒组的相对含量(即各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配。
土中各粒组的相对含量称土的粒径级配,土的粒径级配是通过土的颗粒大小分析试验确定。
土粒含量的具体含义是指一个粒组中的土粒质量与干土总质量之比,一般用百分比表示。
土的粒径级配直接影响土的性质,如土的密实度、土的透水性、土的强度、土的压缩性等。
要确定各粒组的相对含量,需要将各粒组分离开,再分别称重。
这就是工程中常用的颗粒分析方法,实验室常用的有筛分法和密度计法。
土的粒径级配指的是土中各粒组的相对含量,用占总质量的百分数来表示。
这是无黏性土的重要指标,是粗粒土的分类定名的标准。
2.2 粒径级配累积曲线工程中常用粒径级配累积曲线(颗粒大小分布曲线)直接了解土的级配情况。
曲线的横坐标为土颗粒粒径的对数,单位为mm ;纵坐标为小于某粒径土颗粒的累积含量,用百分比(%)表示。
将筛分析和比重计试验的结果绘制在以土的粒径为横坐标,小于某粒径之土质量百分数为纵坐标,得到的曲线称土的粒径级配累积曲线。
级配曲线的特点:半对数坐标{量(%)小于某粒径的土质量含纵坐标)土粒粒径(对数坐标横坐标---mm几种土的粒径分布曲线从颗粒级配曲线中可直接求得各粒组的颗粒含量及粒径分布的均匀程度,进而估测土的工程性质。
土壤的三相组成及其基本的物理特性
13
二、土壤液相
(一)组成
土壤的液相即土壤溶液。它是由水和各 种可溶及不可溶的物质组成,统称土壤 水。
土壤水是土壤三相组成中最活跃的物质, 它直接参与土壤的形成、变化及作物的 吸水吸肥等过程,它在土壤中的保持和 运移状况对土壤各项物理性质产生重要 的影响。因此,研究土壤水的各项性状 是土壤物理学的重要内容。
土壤吸水后,体积:净增加,这种性能谓之土
壤的膨胀性,亦称为湿胀性。相反,当土
壤失去水分后(如蒸发失水),体积将缩小,称 这种性能为收缩性,亦称干缩性。
(4)透水性
水分从土壤颗粒间隙通过的性能称为土壤的透 水性 。
(5)压缩性
(6)强度
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(二)有机质
1.组成
土壤中有机质的含量一般占土壤基质重 量的5%左右,虽然含量不多,但它却是 土壤肥力高低的主要因素。
(1)理化吸收性能 (2)有机质可以改善土壤的结构状况,
蛋白质、氨基酸糖类等是水稳定团粒结 构良好的胶结剂 (3)腐殖质可以使土壤的颜色加深,有 利于土壤吸热增温,有利于春播作物的 早发、速长
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(4)由于有机质一般都是带电胶体,可 以提高土壤对酸碱变化的缓冲性;
(5)有机质对土壤的力学性质也有很大 影响,它可以降低土壤的抗剪强度,增 加土壤的压缩性,减少土壤的粘着力等。
曲线I的斜率大,Cμ1值小,而曲线II的斜率, Cμ2值大,土壤II的级配较土壤I的级配良好。
习惯上把Cμ <5的土壤称为级配不良的 土 壤 , 5 < Cμ <l0 为 级 配 中 等 , Cμ >10的土壤称为级配良好的土壤。
土力学--物理性质及分类
固相 + 液相 + 气相
构成土骨架,起决定作用
重要影响
次要作用
6
一. 固体颗粒
粒径级配
矿物成分
颗粒形状
物理状态 力学特性
7
1. 粒径级配
颗粒大小 影响土性 的主因
各粒径成分 在土中占的 比例 狭义的粒径级配
8
颗粒大小
•粒组
按粗细进行分组,将粒径接近的归成一类
•界限粒径 0.1
粗粒
(mm)
细粒
29
砂土
土的名称 砾砂 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%
粗砂
中砂 细砂
粉砂
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粉土
粒径大于0.075mm的颗粒 含量小于全质量50%而塑 性指数Ip≤10的土
塑性指数Ip>10的土 10<Ip≤17的土 Ip>17的土 粉质粘土 粘土
粘性土
非活性粘土 A < 0.75 A = 075 – 1.25 正常粘土 活性粘土 A > 1.25
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土的压实性
压实:指通过夯打、振动、碾压等,使土体变得密 实、以提高土的强度、减小土的压缩性和渗透性
压实性:指土在一定压实能量作用下密度增长的特性
wdNn E 607.5KN m / m 3 V
测定击实后的ω、ρ,算定ρd
• 试验方法 对ω=cosnst的土;分三层压实;
• 注意:仅适用于细粒土;对粗粒土,可用较大尺 寸的击实仪
土力学第2章 (1)
e
Gs w
d
1
16
(四)饱和度与含水率、比重和孔隙比得关系 设土体内土粒的体积为1,则按e=Vv/V得体积vv=e;由ρs = ms / Vs得 土粒的质量ms=ρs。按w= mw / ms ,水得质量mw=wρs,则水得体积 vw= mw / ρw =wρs/ρw。于是,Sr定义可得:
塑限(Wp)——从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率,也就是 可塑状态的下限含水率; 缩限(Ws)——从半固体状态转变为固体状态的界限含水率,亦即粘 性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。
31
2.液、塑限的测定 测定塑限的方法:搓滚法和液、塑限联合测定法。 测定液限的方法:碟式仪法和液、塑限联合测定法。 液、塑限联合测定法: 塑限-5秒入土2mm时的含水率10mm 液限- 5秒入土10mm时的含水率17mm 液限- 5秒入土17mm时的含水率
I p wL wp
塑性指数越高,结合水含量可能高,土的粘粒含量越高。
工程中:用塑性指数IP作为粘性土与粉土定名的标准。
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2.液性指数
第一章 土的物理性质指标与工程分类
IL w wp wL w p w wp Ip
粘性土的状态可用液性指数来判别。 定义为:
式中:IL——液性指数,以小数表示;
沈阳建筑大学
土力学
第2章 土的物理性质及分类
主讲教师: 王宁伟
2.1
概述
• 土是由固体、液体、气体三相所组成。三相组成部分的性 质与数量以及它们之间的相互作用,决定着土的物理力学 性质。 • 土中的孔隙体积大,土就松散;含水多,土就软弱。也就 是说土的松密和软硬程度主要取决于组成土体的三相之间 在数量上所占有的比例,因此土力学中采用三相之间在体 积和质量上的比例关系,作为反映土的物理性质的指标。
土壤的物理化学性质
土壤的物理化学性质壤是发育于地球陆地表面具有生物活性和孔隙结构的介质,是地球陆地表面的脆弱薄层土壤是各种陆地地形条件下的岩石风化物经过生物、气候诸自然要素的综合作用以及人类生产活动的影响而发生发展起来的。
接下来店铺为你整理了土壤的物理化学性质,一起来看看吧。
土壤的物理性质(1)土壤质地和结构土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统,其中固体颗粒是组成土壤的物质基础,约占土壤总重量的85%以上。
根据固体颗粒的大小,可以把土粒分为以下几级:粗砂(直径2.0~0.2mm)、细砂(0.2~0.02mm)、粉砂(0.02~0.002mm)和粘粒(0.002mm以下)。
这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。
土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。
砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小,土壤粘性小、孔隙多,通气透水性强,蓄水和保肥性能差,易干旱。
粘土类土壤以粉砂和粘粒为主,质地粘重,结构致密,保水保肥能力强,但孔隙小,通气透水性能差,湿时粘、干时硬。
壤土类土壤质地比较均匀,其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等,既不松又不粘,通气透水性能好,并具一定的保水保肥能力,是比较理想的农作土壤。
土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。
它可分为微团粒结构(直径小于0.25mm)、团粒结构(0.25~10mm)和比团粒结构更大的各种结构。
团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成0.25~10mm直径的小团块,具有泡水不散的水稳性特点。
具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤,它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系,统一保肥和供肥的矛盾,有利于根系活动及吸取水分和养分,为植物的生长发育提供良好的条件。
无结构或结构不良的土壤,土体坚实,通气透水性差,土壤中微生物和动物的活动受抑制,土壤肥力差,不利于植物根系扎根和生长。
土壤质地和结构与土壤的水分、空气和温度状况有密切的关系。
(2)土壤水分土壤水分能直接被植物根系所吸收。
《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。
土力学与地基基础2.土的性质及工程分类
2、液性指数(又称稠度指标):
IL
p
Ip
IL表征土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系。
例题P29 2-5
例 题
一黏性土IL= - 0.16,ωL=37.5%,IP=13.2。
求:黏性土的天然含水率ω?
第五节 地基土的工程分类
目的:任何一种土的分类体系,其目的都是
提供一种通用的鉴别标准,以便在不同土类 之间作有价值的比较、评价及累积和交流经 验。 一般粗粒土按颗粒组成进行分类;细小的粘 性土按塑性指数分类。
2)土的孔隙率
2.表示土中含水程度的指标
含水率ω是表示土中含水程度的一个重要指
标。此外,工程上还需要知道孔隙中充满水 的程度,这可用土的饱和度Sr表示。
3.表示土的密度和重度的几种指标
除了天然密度ρ(有时也叫湿密度)以外,工程计算中 还常用如下土的密度: 1.土的干密度
2.土的饱和密度
3.土的有效密度(或浮密度)
2.固体颗粒粒组及其划分
粒度-土粒的大小d,单位mm。 粒组-工程上常把大小、性质相近的土粒合 并为一组,称为粒组。见表2.1 粒度成分-土中各粒组的相对百分含量。
3. 粒度成分的分析方法
⑴筛分法:di>0.075mm利用一
套孔径由大到小的筛子,将按规 定方法取得的一定质量的干试样 放入一次叠好的筛中,置振筛机 上充分振摇后,称出留在各级筛 上的土粒的质量,按下式计算出 小于某土粒粒径的土粒含量百分 数X: mi
第二章
土的物理性质及工程分类
土的形成
土的组成
土的物理性质指标
土的物理状态指标 土的工程分类
第一节 土的生成与特性
一.土的生成
第三章____土的物理性质与工程分类.
3. 4.
1. 无粘性土的密实度
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据 土颗粒含量的多少,天然状态下的砂、碎石等处于从紧 密到松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程 性质有着密切关系
1)相对密实度Dr
砂土在最松 散状态时的 孔隙比
emax e Dr emax emin
砂土在天然状 态下孔隙比
按工程特性分
根据有机质含量分类
特殊性岩土
1.软土 —— 主要由细粒土组成的孔隙比大(一般 大于1),天然含水率高(接近或大于液限),压缩性 高(a>0.5MPa)和强度低的土. ①淤泥 —— 天然含水率大于液限,天然孔隙比 大于或等于1.5。 ②淤泥质土 —— 天然含水率大于液限,天然孔 隙比大于1而小于1.5
d.粘性土的分类
根据堆积时代分
1)老堆积土:第四纪更新世Q3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 IP>17 粘土;
根据塑性指数Ip分
17≥IP>10粉质粘土; IP≤10粉土或砂类土 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%
块石
卵石 碎石
棱角形为主
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
圆砾
角砾
圆形及亚圆形为主
棱角形为主
粒径大于2mm的颗粒 含量超过全重50%
注:定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定
c.砂土的分类 粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土,且粒 径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土
土的物理性质及分类
浅海沉积物主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉 积物(硅质和石灰质)组成,有层理构造,较滨海沉积物疏 松、含水量高、压缩性大而强度低。
陆坡和深海沉积物主要是有机质软泥,成分均一。
7.风积土
是指在干旱的气候条件下,岩石的风化碎屑物被凤吹 扬,搬运一段距离后,在有利的条件下堆积起来的一 类土。其颗粒磨圆度好,分选性好,土质均匀,孔隙 大,结构松散,具有湿陷性。我过西北黄土就是典型 的风积土。
相对含量(各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称 为土的粒度成分(颗粒级配)。
颗分试验:
(1)筛分法:粒径>0.075mm。
(2)沉降分析法:(比重计或移液管法) 粒径 <0.075mm。
颗分曲线:根据颗分试验成果,可以绘制颗粒级配 曲线。
粗筛:60、40、
20、10、5、
土
2mm壤分Fra bibliotek细筛:2、1、
d60 d10 d30 Cu Cc
0.33 0.005 0.063 66 2.41
小于某粒径之土质量百分数(%) 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
曲线愈陡,表示粒径大小相差不 多,土粒较均匀,级配不良; 曲线愈缓,表示粒径大小相差悬 殊,土粒不均匀,级配良好。
岩石
地质成岩作用
土
地质作用的概念:构成天然地基的物质是地壳中的岩 石和土。地壳厚度为30~80km,它的物质、形态和内 部构造是在不断地改造和演变的。导致地壳成分变化 和构造变化的作用,称为地质作用。
地
内力地质作用
质
作
用
土力学第二章
土的密度与重度的关系:
1.3.3 几种常用指标之间的换算关系
土的三相比例指标之间可以互相换算: 方法1: 由三相图及其定义计算,见教材例1-1、1-2。 假定V=1, 或者假定Vs=1 方法2: 由三相图导出的计算公式(见表1-2)。
第四节 土的物理状态指标
1.4.1 粘性土的稠度(界限含水率)
▪ 问题:如何判断级 配的好坏?
▪ 两个指标表示大小、均匀程度及其级配情况 不均匀系数:
d60(限定粒径)—小于该粒径的含量占总量的60% d10(有效粒径)—小于该粒径的含量占总量的10%
该指标考虑了大颗粒和小 颗粒含量的差异;
Cu愈大,颗粒愈不均匀;
曲率系数:
d30 ( 连 续 粒 径 ) — 小 于 该 粒 径 的 含 量 占 总 量 的 30%
第二节 土的结构
土的结构性:
粒间的 结合力
指土的物质组成(主要指土粒或团粒,也包括孔隙)
的空间相互排列,以及土粒间的联结特征的综合。
土结构的影响: 对土的物理力学性质有重要的影响。
土结构的变化和意义: 土的结构在形成过程中及形成之后,当外界条 件变化时都会使土的结构发生变化。
(一)粗粒土(无粘性土)的结构
土的三相图
a—air w—water
三相草图的意义:
土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比 例指标; 三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密; 评价土的工程性质的最基本的物理性质指标; 工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
1.3.1 三个实测物理性质指标
直接测定指标(可在实验室内直接测定): 土的密度、土粒比重Gs(土粒密度s)、含水量
换算指标:其它指标均为换算指标(孔隙比、饱和 度等)。
土的物理性质试验
试验一土的物理性质实验(实验性质:综合性实验)一、概述土是由岩石经过物理与化学风化作用后的产物,是有各种大小不同的土粒按各种不同的比例组成的集合体,土粒之间的孔隙中包含这水和气体,因此,土为固相、气相、液相组成的三相体系。
由于空气易被压缩,水能从土体流出或流进,土的三相的相对比例会随时间和荷载条件的改变而改变,土的一系列性质也随之而改变。
从物理的观点,定量地描述土的物理特性、土的物理状态、以及三相比例关系,即构成土的物理性质指标,包括土的三相比例指标、界限含水量、压缩性指标等。
利用这些指标,可对土进行鉴别和分类,判定土的物理状态和评价土的压缩性。
二、实验目的和要求1. 测定并计算土的三相比例指标2. 测定土的液塑限含水量3. 计算土的塑性指数和液性指数4. 测定土的压缩系数和压缩模量5.根据实验结果对实验土样进行分类,判断土样的物理状态评价土的压缩性。
三、实验项目项目一、含水量实验土的含水量w是指土在105~110℃的温度下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值,以百分数表示。
含水量是土的基本物理性指标之一,它反映了土的干、湿状态。
含水量的变化将使土物理力学性质发生一系列的变化,它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态,可使土变成稍湿状态、很湿状态和饱和状态,也可造成土的压缩性和稳定性上的差异。
含水量还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等项指标不可缺少的依据,也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。
(一)、实验方法及原理1.烘干法:是将试样放在能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法,是室内测定含水量的标准方法,一般粘性土都可以采用。
2.酒精燃烧法:是将试样和酒精拌合,点燃酒精,随着酒精的燃烧使试样水分蒸发的方法。
酒精燃烧法是快速简易且较准确测定细粒土含水量的一种方法,适用于没有烘箱或试样较少的情况。
3.比重法:是通过测定湿土体积,估计土粒比重,从而间接计算土的含水量的方法。
第三节 土壤的物理性质分析
农业生产中,常采用排水晒田、晒垄、冻 垄等措施,提高土壤溶液电解质的浓度,促进 土壤胶粒凝聚。 (2) 水膜(water film)的粘结作用
土粒在水膜的作用下,在土粒接触处形成
弯月面,由于弯月面内侧的负压,把相邻的土
粒团聚在一起,形成土团。
(3)
胶结作用(cementa soil mineral colloid)
土壤中单粒、复粒在有机或无机胶体的作用
下胶结在一起,具有一定排列、组合形式的土壤 结构体。
(一)土壤结构的类型
1、片状、板状结构
形 状:横轴远大于纵轴,呈扁平状结构体。
产生条件:雨后土壤表面结壳或老耕作土壤犁底层。
大小划分:>3mm者为板状, <3mm者为片状。 性状:土粒排列紧实,透水性和通气性差。
质地名称
松砂土 紧砂土 砂壤土 sandy loam 轻壤土 light loam 中壤土 medium loam 重壤土 heavy loam 轻粘土 light clay 中粘土 medium clay 重粘土 heavy clay
壤 土 loam
粘 土 clay
(4) 我国土壤质地分类
由中科院南京土壤所与西北水土保持所拟定
土壤中Fe2O3· xH20、Al2O3· y H2O、SiO2· z H2S等,常以胶
膜形态包被在一起,形成的结构体。 往往是致密紧实的结构体,如核状结构,对协调水肥的 能力极差。
b、粘粒(clay) 粘粒具有巨大的表面积,粘结力很强,并可 通过带正电和带负电边面的静电引力使其团聚。 c、有机质(organic matter) 土壤中的腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素
粘盖砂 不良组合(bad
combination)
土体变形的特点
由于复杂的内部结构和物理特性,不同方向上受力情况可能会导致不同的变形行为。
五、土体变形的应用
土体变形是土力学和岩土工程领域中的重要研究方向。通过对土体变形特点的深入研究,可以为岩土工程设计、地震灾害预测等提供重要参考依据。此外,还可以应用于地质勘探、沉降监测等领域。
六、总结
综上所述,土体变形是一种复杂而普遍存在的现象。了解其特点和影响因素对于岩土工程设计和地质勘探具有重要意义。未来随着科技水平的不断提高,对于土体变形机理和规律的研究将会更加深入。
四、土体变形的特点
1.非线性
在荷载作用下,土体变形呈现非线性特点。当荷载达到一定程度时,其应变率将迅速增加。
2.随机性
由于复杂的内部结构和物理特性,不同区域的土壤在受到相同荷载作用时可能表现出截然不同的变形行为。
3.时间依赖性
在长时间作用下,荷载对于土体造成的影响可能会逐渐累积并导致更大程度的变形。
二、土体变形的分类
1.弹性变形
弹性变形是指在荷载作用下,土体发生临时性弹性应变,并恢复原来状态的过程。当荷载移除后,土体恢复到原始状态。
2.塑性变形塑ຫໍສະໝຸດ 变形是指在荷载作用下,超过了土体抗剪强度极限时,产生永久性塑性应变并不可逆转。
3.剪切破坏
剪切破坏是指当荷载达到一定程度时,在某些区域内产生裂缝,并最终导致整个土体失稳破坏。
三、影响土体变形因素
1.荷载大小
荷载大小是影响土体变形的主要因素。当荷载增大时,土体变形也会随之增加。
2.土体性质
土体性质是指土体的密度、水分含量、孔隙度等特征。不同的土壤类型和不同的土体性质对荷载产生的响应也不同。
3.外界环境
外界环境包括温度、湿度、风力等因素。这些因素会影响土体内部结构和物理特性,从而影响其变形行为。
土的经验参数(物理指标、压缩、变形模量、剪切强度)
有关土的经验参数一、原状土物理性质指标变化范围原状土物理性质指标变化范围,见表3-3-28。
注:粘砂土3<I p≤7;砂粘土7<I p≤17二、土的平均物理、力学性质指标,见表3-3-29。
土的平均物理、力学性质指标,见表3-3-29。
注:①平均比重采取:砂——2.66;粘砂土——2.70;砂粘土——2.71;粘土——2.74;②粗砂和中砂的E 0值适用于不均匀系数C u ==3者,当C u >5时应按表中所列值减少。
C u 为中间值时E 0值按内插法确定;③对于地基稳定计算,采用人摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
三、土的压缩模量一般范围值土的压缩模量一般范围值,见表3-3-3-。
1060d d 32注:砂粘土7<I p≤7;粘土I p>17四、粘性土剪强度参考值粘性土抗剪强度参考值,见表3-3-31。
注:粘砂土3<I p≤7;砂粘土7<I p≤7;粘土I p>17五、土的侧压力系数(ξ)和泊松比(u)参考值注:粘土I p>17;粉质粘土10<I p≤17;I p≤10五、变形模量于压缩模量的关系变形模量E0是指土体在无侧限条件下应力与应变之比,其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。
因此,变形模量较弹性模量E小,通常在土与基础的共同作用分析中用变形模量E。
变形模量一般是通过现场载荷试验确定,一些地方通过静力触探、标贯试验与变形模量建立了经验公式。
压缩模量Es是在侧限条件下应力与应变的比值,是通过室内试验获取的参数。
两者的关系:对于软土E0近似等于Es;较硬土层,E0=βEs,β=2~8,土愈坚硬,倍数愈大。
土的三相性
粒组统称
粒组名称
粒径d范围(mm)
分析方法
主 要 特 征
巨粒
漂石(块石)粒
d>200
直接测定
透水性很大,压缩性极小,颗粒间无粘结,无毛细性。
卵石(碎石)粒
60<d≤200
筛
分
法
粗粒
砾粒
粗砾
20<d≤60
细砾
2<≤2
透水性大,压缩性小,无粘性,有一定毛细性。
中砂
传统定义认为:“土是坚硬岩石经过破坏、搬运和沉积等一系列作用和变化后形成的,它是第四纪以来地壳表层最新的、未胶结成岩的松散堆积物。”土是由固体颗粒以及颗粒间孔隙中的水和气体组成的,是一个多相、分散、多孔的系统,一般为三相体系,即固态相、液态相与气态相,有时是二相的(干燥或饱水)。
三相组成物质中,固体部分(土颗粒)一般由矿物质组成,有时含有机质(腐植质及动物残骸等),其构成土的骨架主体,是最稳定、变化最小的部分。液体部分实际上是化学溶液而不是纯水。水和水溶液对地下结构的腐蚀性显然是不同的,水是中性的,而水溶液可呈酸性或碱性。水溶液的酸性对基础混凝土具有腐蚀性;水溶液的碱性对钢筋有破坏作用。因此,土中的液相应表述为水溶液。三相之间的相互作用,固体相一般居主导地位,而且还不同程度地限制水和气体的作用如不同大小土粒与水相互作用,水可呈不同类型。从本质上讲,土的工程地质特性主要取决于组成的土粒大小和矿物类型,即土的颗粒级配与矿物成分,水和气体一般是通过其起作用的。当然,土中液体相部分对土的性质影响也较大,尤其是细粒土,土粒与水相互作用可形成一系列特殊的物理性质。土中水和气体是土的基本组成部分,随外界条件的变化,二者比例相继变化,使土的状态和性质也发生改变,土中水对土的性质影响较为显著,气体则不太明显。
土方工程施工中的土壤改性与加固方法
土方工程施工中的土壤改性与加固方法土方工程是土木工程领域中的一个重要分支,主要涉及土壤的开挖和处理。
在土方工程施工中,土壤改性与加固是关键的一环,它能够解决施工过程中出现的土壤软弱、不稳定等问题,保证土方工程的顺利进行。
本文将从不同角度分析土壤改性与加固方法。
一、土壤改性的基础概念和意义土壤改性指的是通过物理、化学或生物方法对土壤进行处理,以改变其物理性质、化学性质或生物性质的过程。
土壤改性的目的是提高土壤的工程性能,增强其承载力、抗剪强度等,以满足土方工程的要求。
土壤改性可以改变土壤的原有性质,提高其适应工程要求的能力。
二、土壤改性方法的分类土壤改性方法可以分为物理改性、化学改性和生物改性三种主要方法。
1. 物理改性物理改性是通过机械力作用改变土壤的物理性质。
常见的物理改性方法包括振实、压实、加固等。
振实是通过振动作用使土壤颗粒之间产生紧密排列,增加土壤的密实度。
压实是通过施加压力使土壤颗粒之间产生更紧密的结合,增加土壤的强度和稳定性。
加固是在土壤中添加某些改良材料,如钢筋、玻璃纤维等,使土壤形成更稳定的结构。
2. 化学改性化学改性是通过添加化学物质改变土壤的性质。
常见的化学改性方法包括土壤固化、土壤稳定等。
土壤固化是通过向土壤中添加某些固化剂,如水泥、石灰等,改变土壤的物理性质,使其具有较好的稳定性和强度。
土壤稳定是通过添加化学药剂,如硅藻土等,增加土壤的粘聚力,提高土壤的抗剪强度和稳定性。
3. 生物改性生物改性是通过利用生物活性物质改变土壤的性质。
常见的生物改性方法包括微生物改性、植物改性等。
微生物改性是利用一些具有分解有机物能力的微生物,如细菌、菌丝等,改变土壤的物理性质和化学性质,提高其稳定性。
植物改性是通过种植一些具有良好根系系统的植物,如竹子、草等,改变土壤的结构和性质,提高土壤的稳定性和抗冲刷能力。
三、基于土壤改性的加固方法在土方工程中,土壤的改性和加固常常是同时进行的。
基于土壤改性的加固方法主要包括土钉加固、搅拌桩法、注浆加固等。
铁,铝氧化物与粘土矿物的相互作用及其对土壤物理性质的影响
铁,铝氧化物与粘土矿物的相互作用及其对土壤物理性
质的影响
铁和铝氧化物与粘土矿物的相互作用及其对土壤物理性质的影响主要有以下几点:
1、铁和铝氧化物与粘土矿物之间的相互作用会影响土壤的酸碱度,改变其pH值。
当铁和铝氧化物与粘土矿物发生反应时,会形成铁和铝的水溶性离子,从而改变土
壤的酸碱度,使土壤呈现酸性或碱性。
2、铁和铝氧化物与粘土矿物之间的相互作用会影响土壤的吸附性能。
铁和铝氧化物可以与粘土矿物发生化学反应,使其表面的电荷发生变化,从而影响土壤的吸
附性能。
3、铁和铝氧化物与粘土矿物之间的相互作用会影响土壤的水分含量。
当铁和铝氧化物与粘土矿物发生反应时,会形成结晶体,从而降低土壤的水分含量。
4、铁和铝氧化物与粘土矿物之间的相互作用会影响土壤的结构。
当铁和铝氧化物与粘土矿物发生反应时,会形成结晶体,使土壤结构变得紧密,从而影响土壤的
透气性和吸水性。
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孔隙
Vw 水
mw
mv mw m
Vs 土颗粒 ms
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1. 土的密度和重度
基本指标
m
V
W
V
g
Vv V
2. 含水量
w mw Ww 100% ms Ws
3. 土粒重度和密度
s
Ws Vs
Gs
ms mw
ms
Vs w
第9页/共22页
Va 气 体 0 Vw 水 mw
塑限(Plastic Limit): 搓条法或液塑限联合测定仪
• 塑性指数
IP=wL wP
反映粘性土可塑性的大小
综合反映粘性土的特性以及各类重要因素的影响, 因此可用于土的分类及其性质的评估。
第19页/共22页
• 液性指数
I
=
L
w wL
wP wP
反映粘性土软硬程度(稠度,潮湿程度)。
IL 0 0 IL 1
筛分法(0.1mm以上)和水分法(0.1mm以下)
(3)粒径分布曲线(级配曲线)
第2页/共22页
小于某粒径的土粒质量/%
100 80 60 40 20
0 10
1
0.1
0.01
1E-3
粒径/mm
第3页/共22页
●不均匀系数
Cu d60 d10
Cu越大,曲线越平缓,粒径分布越不均匀。
●曲率系数
Cc d320 (d60 d10 )
IL 0
固态或半固态 可塑态 液态
• 重塑土和原状土
原
重
状
塑
土
土
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五、 土(岩)的工程分类
岩石
岩土
碎石土 砂土
粉土 粘性土 特殊土
第21页/共22页
强度、节理
级配、形状
塑性指数 或塑性图
六、细粒土的塑性图分类法
IP
w 第22页/共L22页
第5页/共22页
a. 粘土矿物 复合的铝-硅酸盐晶体,片状。
高岭石: Al2O3 2SiO2 2H2O 伊利石: K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O
蒙脱石: Al2O3 4SiO2 nH2O
亲水性: 蒙脱石>伊利石>高岭石 b. 倍半氧化物及次生二氧化硅 c. 可溶性次生矿物
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。
●级配良好的土
Cu 5 且 Cc 1~3
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2. 土的矿物成分 (1)原生矿物
物理风化产物,石英、长石、云母等。颗粒粗,为砂、砾组主要成分。 化学性质稳定,水稳性强。
(2)次生矿物
化学风化产物,颗粒细,为粘粒组的主要成分。 颗粒细,比表面积大,活性大,亲水性强。
V 固态 半固态
可塑态
液态
Vs+Va Vs
水 颗粒
O
ws
wP
缩限
塑限
w wL
液限
阿特堡界限 (Atterberg limit)
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粘粒 强结合水
弱结合水
自由水
液态
可塑态 固态或半固态
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• 液限和塑限的测定方法:
液限(Liquid Limit): 锥式(瓦氏)液限仪或碟式(卡式)液限仪
一、土的生成
风化,剥蚀
岩石
土
水、风的搬运或就地沉积
物理风化:生成砂、砾等粗颗粒土 化学风化:生成粘性土
生物风化: 土的沉积类型:残积土、坡积土、洪积土等 特殊土:软土、黄土、红粘土等
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二、土的粒径组成和矿物成分
粗颗粒土
细颗粒土
1. 土的粒径组成 (颗粒级配或粒度成分) (1)粒组划分 (2)粒径分析
(3)有机质
第6页/共22页
高岭石 灵敏度 原状土与重塑土的强度比 2~4,中等灵敏;4~8,灵敏;8~16,特别灵敏;>16,超灵敏
触变性
结构未破坏 结构破坏
结构强度恢复
lg t
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三、土的三相含量指标
Vv V
Va 气 体
ma 0
相对密实度 (Relative Density )
Dr
emax e emax emin
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标准贯入试验 (Standard Penetration Test)
锤 重:63.5kg 落 距:760mm 打入深度:300mm 标准贯入数 N63.5
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2. 粘性土的稠度和可塑性
sat
w
s w
1 e
s
土颗粒
1
=Ws dV
s
1 e
1
w
第13页/共22页
7. 最大干重度和最优含水量
d
dmax
饱和线
w
wopt
第14页/共22页
四、 土的物理状态及其指标
土的物理状态:
粗粒土及粉土:密实程度:松、密 粘性土: 软硬程度(稠度):软、硬
1. 粗粒土及粉土的密实程度
mw m
土颗粒
Vs
ms
s wGs
单元土三相图
w s
(1 w) s
s
气体 水
土颗粒
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e 1 e
1
4. 孔隙比和孔隙率
气体
e Vv s (1 w) 1
w s
Vs
(1 w) s
水
e 1 e
n Vv 100% V
s
土颗粒
1
n e
e n
1 e
1 n
第11页/共22页
5. 饱和度
w s
(1 w) s
s
气体 水
土颗粒
Sr
Vw Vv
w s / w
e
wGs e
e 1 e
1
第12页/共22页
6. 土的饱和重度、浮重度、干重度
sat
s e w
1 e
气体
w s
e
水
(1 w) s
1 e