土的物理性质指标

第一章 土的物理性质及工程分类

第一节 土的组成与结构

一、 土的组成

天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴ 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 ⑵ 液相：水和溶解于水中物质

⑶ 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）

二、土的固相

（一）、土的矿物成分和土中的有机质。

土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同

矿物成分取决于（1）成土母岩的成分

（2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化）

次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土）

②伊利石（土）

③蒙脱石（土）

（2）水溶盐①难溶：CaCO 3

②中溶：石膏 CaSO4.2H2O

③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na 的 SoO42- CO 3

2- 2.各粒组中所含的主要矿物成分

土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称

石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高

云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形

粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性

（1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性

（2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石

（3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定

ρd 粘土中的水溶盐

3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低

（二）土的粒组划分

（三）土的颗粒级配

1． 颗粒大小分析试验——颗分试验

方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土

（2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土

2． 颗粒级配曲线——半对数坐标系

3． 级配良好与否的判别

（一） 定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配

（级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配

（4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好

（5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良

（二） 定量判别 （1）不均匀系数 10

60d d C u

（2）曲率系数10

60230d d d C c = +图 103060d d d 分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径

第二节 土的物理性质指标

土的性质：（1）土三相组成中各项性质

（2）三相之间量的比例关系

工程中常用土的物理性质指标评价土体工程性质优劣的基本指标

一、 土的三相草图

土的颗粒，水，气体混杂在一起，为分析问题方便常理想地将三相分别集中。

二、土的物理性质指标

（1）实测指标（基本指标）：P W Gs 试验得出 （2）换算指标：据实测指标经换算得出ρd γsat γ′ e n Sr

（一）实测指标

1．天然土密度ρ

①物理意义：单位体积天然的质量

②表达式：

2．土粒比重Gs

（1） 物理意义：土粒在105℃~110℃温度下烘至恒重时的质量与同体积4℃时纯水的质量之比

（2） 表达式： w

s s s V m G ρ= （3） 测定方法：用比重瓶测定

（4） 说明：①Gs 无量纲

②值大小取决于土粒矿物成分和有机质含量。

③有机质含量多时，比重明显减小。

3土的含水量W

（1） 物理意义：土中水的质量与土粒质量之比。（%）

（2） 表达式：

（3） 测定方法：烘干法。（现场核子密度仪）

（二）换算指标：

1． 几种不同状态下的土的密度和重度。

（1） 干密度ρd 和干重密度γd

① 物理意义：单位体积土中土粒的质量。

②表达式： V m

s

d =ρ

③工程应用：在填方工程中常被作为填土设计和施工质量控制的指标。

（2）密度：ρsat 饱和重度 γsat

①物理意义：土在饱和状态时，单位体积土的质量。 ②表达式：V V m V m m V

w s

w s sat ρρ+=+=/

(3)浮重度（有效重度）γ/

①物理意义：土在水下，土体受水的浮力作用时，单位体积的有效重量。 ②表达式： V V W w

s s sat γγ-=

2．孔隙率 与孔隙比

（1） 土的孔隙率：物理意义：土体中的孔隙体积与总体积之比。

表达式： %100⨯=V V n V

（2） 孔隙比：物理意义：土体中的孔隙体积与土颗粒体积之比。 表达式：s

V

V V e =

说明：①n:恒〈100%

e:可〉1 一般 I.砂土：e=0.4---0.8 II.粘土：0.6---1.5 III.有机质

②e 和n 是反映土的密实程度的指标。

3．饱和度：Sr

物理意义：指土中的体积与空隙体积之比，用百分数表示。

表达式： %100⨯=v

w

r V V

S

工程应用：

按饱和度Sr 大小砂土分为：

①Sr 50%稍湿

②50%

③Sr>80%饱和

三.土的物理性质指标间的换算.