第三章 土的物理性质与工程分类

emin : 最小孔隙比（最紧密状态时的孔隙比）
振击法确定
emax : 最大孔隙比（最疏松状态时的孔隙比） 松砂器法确定
•Dr=0时，土处于最疏松状态；Dr=1时，土处于最密实状态。
1 Dr 0.67 密实的 0.67 Dr 0.33 中密的 0.33 Dr 0 松散的
了解：
天然状态砂土的密实度
第三章 土的物理性质与工程分类
• 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。
➢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 土的透水性 ➢第四节 土的工程分类
式中 g 9.8m/s2 10m / s2
• 天然重度γ、干重度γd及饱和重度γsat • 另外，处于地水位以下的有效重度常特称为土的浮重度γ′，
等于土的饱和重度减去水的重度（γw），即：
sat w
• 对于同一种土来讲，土的天然重度、干重度、饱和重度、 浮重度在数值上有如下关系：
sat d
d
本章教学目的1
1.理解并记住土的基本物理性质指标的名称、 表示符号、定义、表达式和常用单位，熟悉其 取值范围；
2.掌握3个实测指标的测定方法； 3.掌握6个换算指标与3个实测指标间的换算 方法；
4.理解粘性土的三种稠度状态； 5.理解液限和塑限的定义，记住其表示符号和测定 方法； 6.理解并记住液性指数、塑性指数的表示符号、计 算方法和物理意义； 7.掌握达西定律； 8.熟悉土的工程分类的一般原则和分类及建设部的 土质分类标准。
ms
4 C w
s w
测定方法：比重瓶法
式中
4 w
C
4
C时纯蒸馏水的密度
w 1g / cm3 则Gs在数值上等于s
二、土的密度与重度
• 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，其单位是g/cm3。
1、天然密度
• 定义：天然状态下单位体积土的质量，称天然密度， • 表达式：
m mw ms
V Va 围：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。
测定方法：环刀法
2、干密度
• 定义：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。
• 表达式：
• 取值范围：干密度与d土中mV含s 水（多g/少cm无3）关，只取决于土的矿物成
土进行密实度分类。在《岩土工勘察规范》（GB50021-
94）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 e
1-n
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
emax e emax emin
测定方法：烘干法
2、饱和度
• 定义：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。
• 表达式：
Sr
Vw Vv
100%
• 或天然含水量与饱和含水量之比：
Sr
w wsat
100%
• 取值饱和度可以说明土孔隙中充水的程度，其数值为
0~100%。干土：Sr=0；饱和土：Sr=100%。
m
V
一、土粒密度
• 定义：土粒密度ρs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。
• 表达式：
s
ms Vs
(g/cm3 )
• 取值范围：它的数值一般在2.60~2.80g/cm3之间 • 土粒比重 Gs 土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4°C时的
质量之比。无量纲。 • 表达式：
Gs
Vs
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。
土的三相示意图
Vv
体积V
Vs
Vw Va
质量m
气 水
土粒
ms
mw ma
标准贯入试验锤击数N63.5 N63.5≤10
10<N63.5≤15 15<N63.5≤30
N63.5>30
密实度 松散 稍密 中密 密实
五、土的基本物理性质指标之间的关系
• 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。
• 六个换算指标的换算方法：
1、数学演算法
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：
分和孔隙性。土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3之间。
3、饱和密度
• 定义：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单位体积土的质量
• 表达式：
sat
ms
Vv . w
V
• 取值范围：1.8-2.3g/cm3
4、重度
• 工程上常用重度指标，它指单位体积土的重量，kN/m3。 g
• 工程实际中，按饱和度大小常将砂类土划分为如下三
种含水状况：
SS5rr<>058%00≤%%Sr≤80%
稍湿的 很湿的 饱和的
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。
1、孔隙度
• 定义：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。
三、土的含水性
1、含水量
• 定义：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。
• 表达式：
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。
wsat
Vv w
ms
100%
• 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。
• 表达式：
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。
• 取值范围：土的孔隙度一般为27~52%。新沉积的淤泥， 孔隙度可达80%。
2、孔隙比
• 定义：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 • 表达式：
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