岩土力学土的工程性质及分类

V Vs Va Vw Vv Va Vw
物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1
其它指标
实验室测定 剩下三个独立变量
三相草图法
是一种简单而实用的方法 9
§2 土的物性与分类 二.土的物理状态指标
土的物理性质指标
(三相间的比例关系)
表 示
土的物理状态
粗粒土的松密程度 影响 粘性土的软硬程度
力学特 性
反映粘性土结构性的指标
1.粘性土的灵敏度— St
原状土
粉碎 重塑
重塑土
结构 性 相同含水量 密度、组成
强度降低
St
qu qu
原状土的无侧限抗压强度 = 重塑土的无侧限抗压强度
3 0
qu
qu 相同含水量、密度
St 粘性土 1 不灵敏
1-2 低灵敏
2-4 中等灵敏
4-8 灵敏
8- 很灵敏
16 流动
密实度 如何衡量?
单位体积中固体颗粒含量的多少 或 孔隙含量的多少
干容重d或孔隙比e或孔隙率n
优点：简单方便
缺点：不能反映级配的影响 只能用于同一种土
对 策
相对密度
Dr
emax e emax emin
emax与emin ：最大与最小孔隙比
emin = 0.35
emin = 0.20
18
emax与emin ：最大与最小孔隙比
10
§2.3 土的物理状态
2. 粘性土的软硬状态也称稠度状态
稠度状态与含水量有关
含水量
较硬 变软 流动
界限含水量:随天然含水量的增加,粘性土由一种 物理状态向另一种状态过渡的含水量的界限值.
塑性:在一定条件下,因受外力作用其形状发生变 化,但不产生裂隙,外力卸去后,仍能保持既得形状 的一种性能.可塑性是粘性土区别于无粘性土的 主要特征.
emax: 最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈 漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击，求得土的 最小干密度再经换算得到最大孔隙比
emin: 最小孔隙比；将松散的风干土样装入金属 容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度不再 提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔 隙比
注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很 困难
sat
ms
vv w
v
单位土体积中土颗粒的质量扣除同体积水后
的质量，Байду номын сангаас为单位土体积中土粒的有质量，
称为土的有效密度
,即： ms vs w
v
3
(5) 土的孔隙比e和孔隙率n
土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，
即：
e vv
vs
土的孔隙率是土中孔隙所占体积与总体积之
比，用百分数计，即： n vv 100%
标，一般用烘干法测定。
(3)土的密度
土单位体积的质量称为土的密度（单位
g cm3
即：
m或
t
。
m3
v
），
土的密度一般用环刀法测定。
2
(4)土的干密度 ,饱和密度 和有效密度
土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土
的干密度
d
，即：
d
ms v
土孔隙中充满水时的单位体积质量，称为饱
和密度
sat
，即：
条件：某填土工程的填量为 V 30000m3 ，压实后 的干密度要求不小于d 1.70t m3 ，压实时的最优 含水量为 op 18% ，取土现场土料，天然含水 量 15% ，天然密度 1.64t m3
要求：（1）需运来多少立方米的土料？
（2）为使土料达到最优含水量，在压实 前需加多少水？
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固态或半固态
塑态
流态
稠度界限
塑限wp
液限wl
粘性土的稠度反映土中水的形态
12
§2.3 土的物理状态
塑性指数
Ip wl wp
——吸附弱结合水的能力；大致反映粘 土颗粒含量、粘性大小 常作为细粒土工程分类的依据 不同的粘土矿物结合水的能力不同
13
对不同的粘土，wp、wl 大小不同 即使含水量相同，稠度可能不同
ms v
ds w
1 e
1
n vv e v 1e
sr
vw vv
mw
vv w
ds
e
6
例题: 1.某一原状土样,经试验测得基本指标如下:密
度 1.67 g cm3 , 含水量 12.9% , 土粒比
重 ds 2.67 求:孔隙比，孔隙率，饱和度、干密度、饱和 密度和有效密度。
7
例2：土密度的应用：
土的物理性质指标
1 指标定义
（1）土粒比重（土粒相对密度） ds
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质
量之比。即： ds
ms vs
.1
w
s w
土粒的比重可在试验室内用比重瓶法
测定。
1
(2)土的含水量
土中水的质量与土粒质量之比，称为土
的含水量，以百分数计。 即： mw 100% 。
含水量ms是标志土湿度的一个重要物理指
相对稠度
液性指数
定义：
IL
w wp wl wp
IL<0 IL=0 – 1
IL>1
坚硬状态 可塑状态 流态
ww
w
p
l
14
例4：某土样其含水量为32.5%,密度 1.8 g cm3 土的相对密度 ds 2.65 ，液限 L 36.4% ， 塑限 p 18.9% 。 求：土样的物理状态。
15
>16
16
2. 粘性土的触变性
➢含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低， 又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象， 称为触变性。 ➢土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起 的，是土结构随时间变化的宏观表现。 ➢目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。
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§2.4 无粘性土的物理状态
1. 粗粒土的密实状态
说明：在一定击数下，某一含水量能获得最 佳击实效果，这一含水量称为最佳含水量。
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§2 土的物性与分类
三相草图
ma=0
mw m
Air Water
Va Vw Vv V
ms
Solid
Vs
质量
体积
共有九个参数:
V Vv Vs Va Vw / ms m w ma m
已知关系五个:
m ms mw ma ma 0 mw wVw
v
s （6）土的饱和度 土中被水充满的孔r 隙体积与孔隙总体积之比，
以百分数表示，即：
sr
vw vv
。
100%
4
§2 土的物性与分类
1. 三相草图
ma=0
m
mw
Air Water
Va
Vv
Vw
V
ms
Solid
Vs
质量
体积
5
可推导出 :
m ds (1 )w
v
1 e
e ds (1 )w 1
d
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相对密度
Dr
emax e emax emin
Dr
(d d min)d max (d max d min)d
粗粒土的密实状态指标
判别标准：Dr = 1 , 最密状态
Dr = 0 , 最松状态
Dr≤ 1/3 , 疏松状态
1/3 < Dr≤ 2/3 中密状态
Dr > 2/3 ,
密实状态
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例3：某砂土土样的密度 1.77 g cm3 ，含水