土力学与地基基础1 土的物理性质及工程分类 PPT

土的物理性质及工程分类
结合水是指由电分子引 力吸附于土粒表面成薄 膜状的水。 (a) 极化了的水分子； (b) 土粒表面引力分布
强结合水的冰点远低于0℃，密
度要比自由水的大，在温度达 105℃以上时才可被蒸发。
弱结合水指强结合水以外、电
场来自百度文库用范围以内的水。
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• • • 自由水是存在于土粒电场影响范围以外的水。 它的性质和普通水无异，能传递静水压力， 冰点为0°Ｃ，有溶解能力。
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• 土由固体颗粒、水和空气三相组成。
• 土中颗粒的大小、成分及三者之间的相互作用和比例关系，反映出土的 不同性质，可据此对土进行分类和鉴定。
•
土的物理性质指标又与土的力学性质发生联系，并在一定程度上决定着
土的工程性质。
土的物理性质及工程分类
土的物理性质及工程分类
• 筛分法适用于粒径小于或等于60mm、大于0.075mm的土。
•
一般黏性土ρ＝ 1.8~2.0g/ cm３；砂土ρ＝1.6~2.0g/ cm３ 。工程中 常用重度γ来表示单位体积土的重力，它与土的密度有如下关系： g
g
重力加速度
g 10m / s 2
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• 土粒相对密度
s ms ds Vs w w
s 土粒的密度，即单位体积土粒的质量； w 4C时纯蒸馏水的密度。
• 土粒相对密度的变化范围不大。细粒土(黏性土)一般为2.70～2.75； 砂土一般为2.65左右。土中有机质含量增加时，土粒相对密度减小。
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• 土的含水率
mw m ms = 100% 100% ms ms
•
土的含水率通常用烘干法测定，亦可近似采用酒精燃烧法快
速测定。含水率是标志土的湿度的一个重要物理指标。天然土层的
a 水平层理
b 交错层理
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• 土的三相图
V—土的总体积； Ｖｖ—土的孔隙体积； Ｖｓ—土粒的体积； Ｖｗ—水的体积； Ｖａ—气体的体积； ｍ—土的总质量； ｍｓ—土粒的质量； ｍｗ—水的质量
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• 土的密度

m ms mw V VS VW Va
含水率变化范围较大，砂土从0到40％，黏土可达60％或更大。同一 类土，含水率愈高说明土愈湿，一般说来也就愈软。
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• 土的孔隙比 • 孔隙率
V e= V Vs
•
VV n= 100% V
孔隙率亦可用来表示同一种土的松、密程度，其值随土形成过程中所 受的压力、粒径级配和颗粒排列的状况而变化。一般粗粒土的孔
Ku 10
视为级配良好的土
需要同时考虑级配曲线 的整体形状
d Kc d 10 d 60
2 30
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• 一般认为，砾类土或砂类土同时满足Ｋｕ≥５和Ｋｃ＝ １～３两个条件时，则定名为良好级配砾或良好级配 砂。 • 级配良好的土，较粗颗粒间的孔隙被较细的颗粒所填 充，因而土的密实度较好。
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• 土粒的矿物成分分为： 原生矿物、次生矿物。 • 原生矿物由岩石经过物理风化形成，其矿物成分与母 岩相同，常见的如石英、长石和云母等。一般较粗颗 粒的砾石、砂等都是由原生矿物组成。 土中水即为土的液相，其含量及性质明显地影响土的 性质(尤其是黏性土)。土中水除了一部分以结晶水的形 式紧紧吸附于固体颗粒的晶格内部外，还存在结合水 和自由水两大类。如下图：
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如图1.1所示土样，砂粒占73%，砾粒占10%。根据 曲线的坡度和曲率可判断土的级配状况。如曲线平缓， 表示土粒大小均有，即级配良好；如曲线较陡，则表 示颗粒粒径相差不大，粒径较均匀，即级配不良。为 了定量反映土的不均匀性，工程上常用不均匀系数Ｋ ｕ来描述颗粒级配的不均匀程度：
隙率小，细粒土的孔隙率大。例如砂类土的孔隙率一般是28
％～35％；黏性土的孔隙率有时可高达60％～70％。
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• 土的饱和度
Vw Sr = 100% Vv
干土的饱和度sｒ＝０，当土处于完全饱和状态时sｒ＝１００％。 砂土根据饱和度可划分为下列三种湿润状态：
sｒ≤50%稍湿 50%＜ sｒ≤80%很湿 sｒ＞80%饱和
土力学与地基基础
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1
土的组成及其结构与构造 土的物理性质指标 土的物理状态指标
2
3
4
土（岩）的工程分类
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• 土是由固体、液体和气体三部分所组成的三相体系。
• • 固体部分即为土粒，由矿物颗粒或有机质组成，构成土的骨架。 骨架间有许多孔隙，可为水、气所填充。若土中孔隙全部为水所充满时， 称为饱和土； • 若孔隙全部为气体所充满时，称为干土；土中孔隙同时有水和空气存在 时，称为非饱和土。
• 自由水分为：毛细水和重力水。
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• 土中气体即为土的气相，存在于土孔隙中未被水占据的部分，可分为 与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体两种。 • 土的结构是指土在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，
与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关。一般可归 纳为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。
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土的单粒结构
土的蜂窝结构
土的絮状结构
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• 絮状结构是黏性土的主要结构形式。研究表明，形成黏性土
的片状或针状土粒，表面带负电荷，而在其边(即断口处)局部带正电荷。
a 片架结构
b 片堆结构
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• 土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。如层状土体、互 层土体、裂隙土体、软弱夹层、透水层与不透水层等。其主要特征是土 的成层性和裂隙性，即层理构造和裂隙构造。二者都造成了土的不均匀 性。 2透镜体 1尖灭
d 60 KU d 10
d 60
d 10
限定粒径 有效粒径
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Ｋｕ愈大，表示土粒愈不均匀。
工程上把Ｋｕ＜５的土视为级配不良的土， Ｋｕ＞１０的土视为级配良好的土。
d Kc d 10 d 60
2 30
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Ku 愈大，表示土粒愈不均匀。 Ku 5 视为级配不良的土