土的物理性质及工程分类,土的渗透性
第三章-土的物理性质与工程分类..
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。
系数大于0.015湿陷性黄土 ②非自重湿陷性黄土—土层上覆自重压力下的湿
陷系数小于0.015
—液限4.红粘土—指碳酸盐岩系出露的岩石，经红土化作用 形成并覆盖于基岩上的棕红、黄等色的高塑性土，其液限大 于50%. 次生红粘土大于45%且小于50%的土.
5.膨胀土—粘粒成分主要是由亲水性粘土矿物组成在环境的温度 湿度的变化时可产生强烈的胀缩的，具有吸水膨胀，失水收缩的 特性.
分类方法：
1.《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)
根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地 基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五 大类 a.岩石的分类
颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石， 坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类
坚硬程度类别 坚硬岩 较硬岩 较软岩
五、土的工程性质评价
土的物理状态主要指土的松、密和软、硬程度
土的物理状态
砂性土： 密实程度：松、密 粘性土： 软硬程度（稠度）：软、硬
1. 粘性土的稠度和可塑性
1）粘性土的稠度状态
稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破 坏的抵抗能力,是粘性土最主要的物理状态特征
粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为 土的稠度界限
软岩 极软岩
饱和单轴抗压 强度frk(Mpa)
土的物理性质和工程分类-分类题目
9.【2013D20】一种粗砂的粒径大于 0.5mm 颗粒的质量超过总质量的 50%，细粒含量小 于 5%，级配曲线如图所示。这种粗粒土按照铁路路基填料分组应属于下列哪一组填料？
（A）A 组填料
（B）B 组填料
（C）C 组填料
（D）D 组填料
10.【2019C2】下面为某含水层的颗粒分析曲线，若对该层进行抽水，根据《供水水文地 质勘察规范》GB 50027-2001 的要求，对填砾过滤器的滤料规格 D50 取哪项最适合？
筛孔孔径/mm
2.0
1.0
0.5
0.25
0.075
留筛质量/g
50
150
150
100
30
（A） Cu = 4.0 ； Cc = 1.0 ；粗砂
（B） Cu = 4.0 ； Cc = 1.0 ；中砂
（C） Cu = 9.3 ； Cc = 1.7 ；粗砂
（D） Cu = 9.3 ； Cc = 1.7 ；中砂
比重 Gs 为 2.72，此时约需填料方量为多少？
（A）10650m3
（B）10850m3
（C）11050m3
（D）11250m3
2.【2009C1】某水利工程需填方，要求填土干重度为 γ d = 17.8kN / m3 ，需填方量 40 万 m3，对采料场勘察结果为：土的比重 Gs = 2.7 ；含水量W = 15.2% ；孔隙比 e = 0.823 。问 初步设计阶段，该料场储量至少要达到多少时才能满足要求？（以万 m3 计）
近？
（A）0.85ຫໍສະໝຸດ （B）0.92（C）0.99
（D）1.06
13.【2014C26】某民用建筑场地为花岗岩残积土场地，根据场地勘察资料表明，土的天
第二章土的工程性质及分类
For personal use only in study and research; not for commercial use第二章土的性质及工程分类土的性质包括：物理性质、力学性质、水理性质、工程性质。
土是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系。
由于三相比例的不同，决定了土的物理性质（轻重、疏密、干湿、软硬）。
土的物理性质又决定了土的力学性质，因此土的物理性质是我们研究的主要特性之一。
本章主要介绍土的组成及土的结构土的物理性质指标无粘性土的密实度粘性土的物理特性土的渗透性及渗流土的动力特性地基(岩)土的工程分类2.1概述土是风化的产物，是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系，下面看三相组成示意图。
在外力作用下，土体并不显示为一般固体的特性，也不表现为一般液体的特性，因此，在研究土的工程性质时，既有别于固体力学，也有别于液体力学。
2.2土的三相组成及土的结构2.2.1 土的组成一、土的固体颗粒土的固体颗粒的大小和形状，矿物成分及其组成情况，是决定土的物理力学性质的重要因素。
2.2.1.1土的矿物成分矿物成分分为原生矿物、次生矿物2.2.1.2土粒粒组自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。
土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质也相应地发生变化。
例如，土的性质随着粒径的变细，可由无粘性变化到有粘性。
因此可以将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干组，各个粒组，随着分界尺寸的不同而呈现一定质的变化，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
目前我国常用的土粒粒组划分方法，按照界限粒径的大小，将土粒分为六个组：漂石（块石）（＞200）、卵石（碎石）（200～60）、圆砾（角砾）（60～2）砂粒（2～0.075）、粉粒（0.075～0.005）和粘粒＜0.005（注漂石、卵石、圆砾是一定磨圆形状、圆形或亚圆形）土中土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
如何来分析土中的颗粒级配情况，通常用筛分法与水分法两种。
土的物理性质及工程分类
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！第一章:土的物理性质及工程分类土是三相体——固相（土颗粒）、液相（土中水）和气相（土中空气）。
固相：是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成。
2.土粒颗粒级配（粒度） 2. 土粒大小及其粒组划分b.土粒颗粒级配（粒度成分）土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配。
粒径大于等于0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。
粒径小于等于0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。
颗粒级配曲线斜率: 某粒径范围内颗粒的含量。
陡—相应粒组质量集中；缓--相应粒组含量少；平台--相应粒组缺乏。
特征粒径: d 50 : 平均粒径；d 60 : 控制粒径；d 10 : 有效粒径；d 30粗细程度： 用d 50 表示。
曲线的陡、缓或不均匀程度：不均匀系数C u = d 60 / d 10 ，Cu ≤5,级配均匀，不好Cu ≥10,，级配良好，连续程度:曲率系数C c = d 302 / (d 60 ×d 10 )。
较大颗粒缺少，Cc 减小；较小颗粒缺少，Cc 增大。
Cc = 1~ 3, 级配连续性好。
粒径级配累积曲线及指标的用途：1.粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu 用于判定土的不均匀程度：Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu < 5, 均匀土；3）曲率系数Cc 用于判定土的连续程度：C c = 1 ~ 3，级配连续土；Cc > 3或Cc < 1,级配不连续土。
4）不均匀系数Cu 和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：如果 Cu ≥ 5且C c = 1 ~ 3，级配良好的土；如果 Cu < 5 或 Cc > 3或Cc < 1, 级配不良的土。
土粒的矿物成份——矿物分为原生矿物和次生矿物。
原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物（圆状、浑圆状、棱角状） 次生矿物：原生矿物经化学风化后发生变化而形成。
（针状、片状、扁平状） 粗粒土：原岩直接破碎，基本上是原生矿物，其成份同生成它们的母岩。
土力学-2 土的性质及工程分类
级配良好
二、土的液相 土中水处于不同位臵和温度条件下，可具有不同的物 理状态——固态、液态、气态。液态水是土中孔隙水的主 要存在状态，因其受土粒表面双电层影响程度的不同可分 为结合水、毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自 由水）。
水 的 类 型 结 合 水 非 结 合 水 毛 细 水 重 力 水 主要作用力 物理化学力 表面张力和重力 重 力
测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量， 然后放在烘箱中，在100℃～105℃常温下烘干，称得干 土质量，按前式可算得。
二、间接换算得物理性质指标
（一）土的孔隙比e 定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表 示，其表达式为：
（二）土的孔隙率n
Vv e Vs
定义：土中孔隙Biblioteka 体积与土的总体积之比，或单位体 积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：
Vv n 100 % V
（三）土的饱和度Sr 定义：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表 示，其表达式为：
Vw S r 100% Vv
描述土体中孔隙被水充满的程度。干土为0；湿土为100%。
（四）干密度ρd与干重度γd 土的干密度：单位体积内土粒的质量，表达式：
ms d V
Vv e n V 1 e
或
孔隙
e 1+e
土粒
1
n e 1 n
三相示意图
（二）干密度与湿密度和含水量的关系 设土体的体积V为1，则ρd = ms /V，土体内土粒的质 量ms为ρd，由w= mw / ms水的质量mw为w ρd。
m d w d d (1 w) V 1
三、土中气 与大气相通 压缩性高；
土中的气体
土的工程分类及各类型土的工程性质
3、黄土
1）特征与分布
黄土是第四季干旱半干旱气候条件下形成的一种性 质特殊的大陆松散沉积物。
颜色主要呈黄色、淡灰黄色或褐黄色；以粉粒为主 （多为0.05-0.01mm的粗粉粒），粒度大小均一， 黏粒含量少（一般小于10%）；富含碳酸盐以及硫 酸盐、少量其他易溶盐类；孔隙比较大，一般在1.0 左右，具有肉眼可见的大孔隙；垂直节理发育；浸 湿后土体显著沉陷（称为湿陷性）。具有上述全部 特征的土即为典型黄土。上述有的特征不明显的土 称为黄土状土。两者统称为黄土类土，简称黄土。
漂石(块石)混合土 卵石(碎石)混合土
注：巨粒混合土可根据所含粗粒或细粒的含量进行细分。
砾类土的分类：
土类 砾土
粒组含量
级配Cu5，1Cc3 细粒含量<5% 级配不能同时满足
上述要求
土类名称 级配良好砾土
级配不良砾土
含细粒土砾土
5%细粒含量<15%
含细粒土砾土
细粒土质砾土
15%细粒含量 <50%
粒径>0.075mm的颗粒质量>总质量的85%的土 为细砂土。
粒径>0.075mm的颗粒质量>总质量的50%的土 为粉砂土。
举例:
例1：某砂土样，经筛析试验，得到各粒组含 量的百分比为：
粒径mm
>5
5~2
~0.0 75
<0.075
质量百分比 %
8
22
26
14
5、湖积土
工程特征：湖边沉积物粒粗，承载力高；远岸沉 积物粒细，性质变差；湖心沉积物主要为黏土和 淤泥软土，压缩性高，强度很低；湖泊淤塞可演 变为沼泽，沼泽沉积土为沼泽土，主要由半腐烂 的植物残体和泥炭组成，含水量极高，承载力极 低。
土的工程分类及性质
土的工程分类及性质
一，土的分类
根据土的开挖难易程度将土分为八类，前四类为一般土，即可人工也可机械，后四类为岩石，必须用爆破等施工方式。
二，土的工程性质
土的工程性质可用一些物理量来表示。
1）土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比。
s w
m m W =
含水量影响边坡稳定和填土压实，含水量在25%以上，机械开挖 是行车困难，容易陷车。
应用：最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量。
2）土的密度
天然密度：土在天然状态下单位体积的质量。
V
m = 干密度：单位体积土中固体颗粒的质量。
V
m s d = 土的质量密度影响土的承载力、土压力和边坡的稳定性。
应用：检测填土压实质量的控制指标。
3）土的渗透性：水在土体中渗流的性能，一般用渗透系数K 表示。
渗透系数K ：在水力坡度（L h I ∆=)为1的渗流作用下，水在土
中渗出的速度(KI v =)
土的渗透系数与土的颗粒级配、密实程度有关。
应用：选择降低水位方法、回填土。
4）土的可松性：自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积 因松散而增加，以后虽经回填压实仍不能恢复其原来体积的性质。
一般用可松性系数表示。
最初可松性系数：土经开挖后的松散体积与原自然状态体积之比。
原
松散V V K S = 最后可松性系数：土经回填压实后的体积与原自然状态体积之比。
原
压实V V K S =' 土的可松性对土方开挖、运输、场地平整、土方量的平衡调度、 土方存放、挖土回填、留回填松土等均有很大影响。
土力学函授复习题给学生
二、选择题1．在土的三相比例指标中，直接通过试验测定的是( B )。
A．d s，w，e B．d s，w，ρC．d s，e，ρD．e，w，ρ2．若某砂土的天然孔隙比与其所能达到的最大孔隙比相等，则该土( B )。
A．处于最密实的状态B．处于最松散的状态C．处于中等密实的状态D．相对密实度D r=l3．对无黏性土的工程性质影响最大的因素是( B )。
A．含水量B．密实度C．矿物成分D．颗粒的均匀程度4．处于天然状态的砂土的密实度一般用哪一种试验来测定? ( C ) A．载荷试验B．现场十字板剪切试验C．标准贯入试验D．轻便触探试验5．某黏性土的液性指数，I L=0.6，则该土的状态为( B )。
A．硬塑B．可塑C．软塑D．流塑6．黏性土的塑性指数I p越大，表示土的( B )。
A．含水量w越大B．黏粒含量越高C．粉粒含量越高D．塑限w p越高7．土的粒度成分是指( B )。
A．土颗粒的大小B．土颗粒大小的级配C．土颗粒的性质D．黏粒含量的大小8．土颗粒的大小及其级配，通常是用颗粒累计级配曲线来表示的，级配曲线越平缓表示( C )。
A．土粒大小较均匀，级配良好B．土粒大小不均匀，级配不良C．土粒大小不均匀，级配良好D．土粒大小较均匀，级配不良9．土的颗粒级配，也可用不均匀系数来表示，不均匀系数C u是用小于某粒径的土粒质量累计百分数的两个限定粒径之比来表示的，即( A )。
A．C u=d60/d10B．C u=d50/d10C．C u=d65/d15D．C u=d10/d6010．评价砂土的物理性质，是采用下列哪组指标来描述的( B )。
A．塑性指数、液性指数和天然含水量B．孔隙比、相对密实度和标准贯入击数C．最大干密度、压实系数和最优含水量D．天然孔隙比、最大孔隙比和最小孔隙比11．评价黏性土的物理指标主要有哪些( C )。
A．天然孔隙比、最大孔隙比和最小孔隙比B．最大干密度、压实系数和最优含水量C．塑限、液限和天然含水量D．孔隙比、相对密实度和标准贯入击数12．已知土粒比重Gs＝2.7，孔隙比e＝1，则该土的临界水力坡降为多少( C )。
土的物理性质及工程分类
土的物理性质及工程分类课题: 第一章土的物理性质及工程分类一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律；2.把握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换；3.熟识土的抗渗性与工程分类。
二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。
三、教学难点：指标间的相互转换及应用。
四、教学时数： 6 学时。
五、习题：第一章土的物理性质及工程分类一、土的生成与特性1.土的生成工程领域土的概念：土是指掩盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒积累物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。
土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。
不同风化形成不同性质的土，有下列三种：（1）物理风化：只转变颗粒大小，不转变矿物成分。
由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。
（2）化学风化：矿物发生转变，生成新成分—次生矿物。
由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。
（3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。
矿物成分没有变化。
2.土的结构和构造（1）土的结构定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。
1)种类：单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。
蜂窝结构：单个下沉，遇到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。
絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。
小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。
图土的结构3）工程性质：密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏自然结构，则强度低、压缩性高，不行用做自然地基。
（2）土的构造1）定义：同一土层中，土颗粒之间的相互关系。
2）种类：层状结构：由不同颜色或不同粒径的土组成层理，一层一层相互平行。
分散构造：土粒分布匀称，性质相近，如砂与卵石层为分散构造。
结核状构造:在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，属结核状构造。
土力学与地基基础(一)X 课程 第一章 土的物理性质及工程分类
第一章土的物理性质及工程分类填空题：1、土（区别于其它工程材料）主要工程特性是_________、__________和渗透性大。
2、土是由__________风化生成的松散沉积物。
它由__________、__________和气体三相组成的。
3、砂土是指粒径大于__________的颗粒不超过总质量50％，而粒径大于__________的颗粒超过总质量50％的土。
4、土的含水量为土中的__________与__________之比。
5、工程上按__________的大小对粘性土进行分类，将粘性土分为粘土和粉质粘土两大类。
粘性土的软硬状态由__________划分，据其将粘性土分为坚硬、硬塑、可塑、流塑五种不同的状态。
6、作为建筑地基的土，可分为__________、碎石土、__________、粉土、__________和人工填土。
7、工程上常用不均匀系数Cd来反映粒径级配的不均匀程度，把__________的土看作级配均匀，把__________的土看作级配良好。
8、在土的三相比例指标中，三项基本的试验指标是__________、__________和__________，它们分别可以采用__________、__________和比重瓶法。
选择题：1、下列指标可用来评价砂土密实度的是（）。
（A）、含水量（B）、孔隙比（C）、土粒比重（D）、相对密实度2、颗粒级配曲线很陡时说明（）。
（A）、颗粒分布范围较小（B）、颗粒分布范围较大（C）、颗粒形状为扁平状（D）、颗粒形状为针状3、不同状态下同一种土的重度由大到下排列顺序是（）。
（A）、γsat≥γ≥γd＞γ’（B）、γsat≥γ’≥γ＞γd（C）、γd≥γ≥γsat＞γ’（D）、γd≥γ’≥γ＞γsat4、不均匀系数的表达式为（）。
（A）、（B）、（C）、（D）、5、由某土的颗粒级配曲线获得，，则该土的不均匀系数Cu为（）。
（A）50%（B）6（C）、155（D）、10.9356、在土的三相比例指标中，通过土工试验直接测定的是（）。
《土力学》授课教案
《土力学》授课教案目录•课程介绍与教学目标•土的物理性质及工程分类•土的渗透性与渗流问题•土的压缩性与地基沉降计算•土的抗剪强度与地基承载力•土压力理论与挡土墙设计•边坡稳定分析方法及应用•课程总结与拓展延伸PART01课程介绍与教学目标课程内容本课程涵盖土的物理性质、土的渗透性、土的压缩性、土的抗剪强度、土压力计算、地基承载力、边坡稳定性等主要内容。
课程性质《土力学》是土木工程专业的核心课程之一，主要研究土壤力学性质及其在工程中的应用。
课程意义通过本课程的学习，学生将掌握土力学的基本原理和分析方法，为后续的土木工程设计和施工提供必要的理论支持和实践指导。
《土力学》课程简介要求学生掌握土力学的基本概念、原理和分析方法，了解土的工程分类和性质。
知识目标培养学生运用土力学知识解决实际工程问题的能力，包括地基承载力计算、土压力计算、边坡稳定性分析等。
能力目标培养学生的工程素养和创新意识，提高学生的实践能力和综合素质。
素质目标教学目标与要求授课内容与安排授课内容按照教学大纲要求，系统讲授土的物理性质、渗透性、压缩性、抗剪强度等基本概念和原理，以及地基承载力、土压力计算、边坡稳定性分析等工程应用内容。
授课安排本课程共计32学时，其中理论授课24学时，实验8学时。
理论授课采用多媒体辅助教学，结合工程案例进行讲解。
实验环节包括土的基本性质实验、地基承载力实验等。
PART02土的物理性质及工程分类土的组成与结构土的组成土由固体颗粒、水和气体三部分组成。
固体颗粒构成土的骨架，水和气体填充在土颗粒之间。
土的结构土的结构是指土颗粒的排列方式和连接形式。
根据土颗粒的排列和连接特点，土可分为单粒结构、蜂窝结构和絮凝结构等。
土的物理性质指标密度与重度土的密度是指单位体积土的质量，重度则是单位体积土所受的重力。
它们是反映土密实程度的重要指标。
含水量土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量的比值。
含水量对土的工程性质有很大影响。
土力学试题及答案
第1章 土的物理性质与工程分类一．填空题1． 颗粒级配曲线越平缓,不均匀系数越大，颗粒级配越好。
为获得较大密实度，应选择级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料. 2． 粘粒含量越多，颗粒粒径越小，比表面积越大,亲水性越强，可吸附弱结合水的含量越多，粘土的塑性指标越大 3． 塑性指标p L p w w I -=，它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反映了粘性、可塑性等因素。
因此《规范》规定：1710≤<p I 为粉质粘土，17>p I 为粘土。
4． 对无粘性土,工程性质影响最大的是土的密实度，工程上用指标e 、r D 来衡量. 5． 在粘性土的物理指标中,对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数p I 。
6． 决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度,它是用指标r D 来衡量. 7． 粘性土的液性指标pL p L w w w w I --=,它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态，《规范》按L I 将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。
8． 岩石按风化程度划分为微风化、中等风化、强风化.9． 岩石按坚固程度划分为硬质岩石，包括花岗岩、石灰岩等；软质岩石,包括页岩、泥岩等。
10．某砂层天然饱和重度20=sat γkN/m 3,土粒比重68.2=s G ，并测得该砂土的最大干重度1.17max =d γkN/m 3，最小干重度4.15min =d γkN/m 3,则天然孔隙比e 为0.68，最大孔隙比=max e 0。
74，最小孔隙比=min e 0。
57。
11．砂粒粒径范围是0.075~2mm ，砂土是指大于2mm 粒径累计含量不超过全重50%,而大于0.075mm 粒径累计含量超过全重50％。
12．亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石，这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片组成，晶胞间露出的是多余的负电荷，因而晶胞单元间联接很弱，水分子容易进入晶胞之间，而发生膨胀。
《土力学》重点、难点及主要知识点
《土力学》重点、难点及主要知识点一、课程重点、难点1、土的物理性质及工程分类1.1概述、1.2土的组成、1.3土的三相比例指标、1.4无粘性土的密实度、1.5粘性土的物理性质、1.6土的击实性、1.7土的工程分类。
掌握重点：土的物理性质指标、无粘性土和粘性土的物理性质、土的击实性、土的工程分类原则难点：土的物理状态。
2、土的渗透性与渗流2.1概述、2.2土的渗透性、2.3土中二维渗流及流网简介、2.4渗透力与渗透破坏掌握重点：土的渗透规律、二维渗流及流网、渗透力与渗透破坏难点：土的渗透变形。
3、土的压缩性和固结理论3.1土的压缩特性、3.2土的固结状态、3.3有效应力原理、3.4太沙基一维固结理论。
掌握重点：土的压缩性，有效应力原理难点：有效应力原理、一维固结理论4、土中应力和地基沉降计算4.1地基中的自重应力、4.2地基中的附加应力、4.3常用沉降计算方法、4.4地基沉降随时间变化规律的分析掌握重点：地基自重应力及附加应力的计算方法、不同变形阶段应力历史的沉降计算方法、地基最终沉降量计算方法、地基沉降随时间变化规律。
难点：角点法计算附加应力，分层总和法计算地基沉降量。
5、土的抗剪强度5.1土的抗剪强度理论和极限平衡条件、5.2土的剪切试验、5.3三轴压缩试验中孔隙压力系数、5.4饱和粘性土的抗剪强度、5.5应力路径在强度问题中的应用、5.6无粘性土的抗剪强度掌握重点：库仑定律的物理意义、极限平衡条件式、直剪试验测定土的抗剪强度指标、不同排水条件下测定土的抗剪强度指标的方法、剪切试验的其它方法、剪切试验方法的选用、砂土的振动液化、应力路径的概念难点：极度限平衡条件式、抗剪强度指标的选用、应力路径6、土压力6.1土压力类型和静止土压力计算、6.2朗肯土压力理论、6.3库仑土压力理论、6.4几种常见情况下土压力计算。
掌握重点：静止土压力、主动土压力、被动土压力的形成条件、朗肯和库伦土压力理论难点：有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算7、地基极限承载力7.1地基变形和破坏类型、7.2地基的临塑荷载及临界荷载、7.3地基承载力的确定掌握重点：握地基承载力确定方法、地基变形和破坏的类型、地基临塑荷载及临界荷载确定地基承载力、根据试验方法确定地基承载力。
《土力学》第一、二章土的物理性质及工程分类
3、描述土的孔隙体积相对含量的指标 （1）、土的孔隙比 ）、土的孔隙比 ）、土的孔隙率 （2）、土的孔隙率 ）、土的饱和度 （3）、土的饱和度 二、指标的换算
1. 4 无黏性土的密实度
一、 砂土的相对密实度 二、无黏性土密实度划分的其他方法
1. 5 黏性土的物理特征
一、黏性土的可塑性及界限含水量 黏性土的状态随含水量的增大而变软: 黏性土的状态随含水量的增大而变软:
一、 渗流力 二、 渗砂或流土现象
当 且方向向上，就会出现土粒悬浮，随水流动现象。 且方向向上，就会出现土粒悬浮，随水流动现象。 这种现象称为渗砂或流土。 这种现象称为渗砂或流土。 开始出现流砂或流土时的水力梯度称为临界水力梯度。 开始出现流砂或流土时的水力梯度称为临界水力梯度。
三、管涌现象和潜蚀作用
在渗透水流作用下，土中细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失， 在渗透水流作用下，土中细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失，导致孔 隙扩大，渗流速度加快，这种现象称为管涌。管涌是一种潜蚀作用， 隙扩大，渗流速度加快，这种现象称为管涌。管涌是一种潜蚀作用， 可导致土体内部强度下降，造成土体失稳。 可导致土体内部强度下降，造成土体失稳。 在工程中可通过设置隔水层、反滤层或止水帷幕预防流砂或管涌现象。 在工程中可通过设置隔水层、反滤层或止水帷幕预防流砂或管涌现象。
二、黏性土的可塑性指标
1、塑性指数 Ip = wL – wp 2、液性指数 IL =
三、黏性土的结构性和触变性
黏性土的结构性是指天然结构受扰动而改变的特性。以灵敏度衡量： 黏性土的结构性是指天然结构受扰动而改变的特性。以灵敏度衡量： ：低灵敏土 灵敏度： 灵敏度： ：中灵敏土 ：高灵敏土 黏性土经扰动后强度降低，扰动停止后强度又随时间而逐渐恢复。 黏性土经扰动后强度降低，扰动停止后强度又随时间而逐渐恢复。 这种胶体化学性质称为土的触变性。 这种胶体化学性质称为土的触变性。
土的物理性质及分类
2.1.4 土的结构和构造
1. 单粒结构
2. 蜂窝结构 3. 絮凝结构
2.1.5土的构造：土体在空间构成上不均匀特征的总和。
不同土类和成因类型，构造特征不一样 1. 层状构造 2. 分散构造
3. 裂隙构造
2.1.4 土的结构和构造
（c） 孔隙胶结物（2000倍）
（a） 粒间空隙（500倍） （b）微裂隙（1200倍）
2.1.4 土的结构和构造
粘土矿物的片状结构
粘土矿物的定向排列
粘土矿物中的网状结构
2.2
土的三相比例指标
三相简图法
Three-phase diagram
ma=0
m mw ms
Air Water Soil
Va Vv Vw Vs V
质量mass/quality
体积volume
2.2.1 室内测定的三个基本物理指标
2.1.2 土中水（liquid
1、结合水
强结合水
phase）
弱结 合水
重力水
2、自由水
毛细水
2.1.2 土中水（liquid
毛细水
phase）
毛细水导致岩块产生裂 缝、肿胀现象
2.1.3 土中气体
vapor phase
土中气体按其所处的状态和结构特点可分以下几种类型： 自由气体：与大气连通，对土的性质影响不大 封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道
对数 坐标
粒径(mm)
0.01 0.005
0.001
0.10 0.05
1.0 0.5
10 5.0
小于某粒径土重含量（％）
特征粒径及定义 d60 : 限定粒径;d30 : 中值粒径
100 Particle-size distribution curve d10 : 有效粒径;d50 :平均粒径 90 80 分别相当于小于某粒径土 70 重累计百分含量为60％、 60 50%、30％及10％对应的粒 50 径，d60>d50>d30>d10 40 30 20 度量指标 10 （1）土粒大小的均匀程度： d60 d30 d10 0 Cu = d60 / d10（不均匀系数） lgd (mm)
教学单元2 土的物理性质及工程分类
当e=emin时， Dr=1，表示土处于最密实状态; 当e=emax时， Dr=0，表示土处于最疏松状态。
相对密度判别方法从理论上讲是判定砂土密实度的好方法，但 存在天然状态的孔隙比不易测准，室内测得理论上的最大与最小 孔隙比误差较大等实际困难，故在应用上存在许多问题。
3.标准贯入试验锤击数N
N是用质量63.5kg的重锤，自由下落76cm，使贯入器
颗粒级配曲线及指标的用途
1）粒组含量用于土的分类定名；
2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度： Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu < 5, 均匀土
3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度： C c = 1 ~ 3, 为级配连续土
4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣： 如果 Cu ≥ 5且 C c = 1 ~ 3 ， 级配良好的土 如果 Cu < 5 或 Cc > 3 或 Cc < 1, 级配不良的土
IP
工程上常用它判别 粘性土的软硬程度
状态
坚硬
液性指数 IL≤0
硬塑 0＜IL≤0.25
可塑 0.25＜IL≤0.75
含水量增加
粘性土
较硬 变软 流动
界限含水量
粘性土由一种状态转变到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。液限是 土由流动状态转变到可塑状态时的界限含水量（也称为流限或塑性上限）； 塑限是土由可塑状态转变到半固态时的界限含水量（也称为塑限下限）。
界限含水量
0
塑限ωP
液限ωL
ω
稠度状态 固态或半固态 可塑状态 流动状态
定义: 单位体积土的重量
表达式: W
V
测定方法：环刀法
单位: kN/m3 一般范围: 1.60—2.20 g/cm3
土层的工程分类及性质
土层的工程分类及性质一、土的工程分类在建筑施工中，按照开挖的难易程度,土可分为八类：一类土（松软土）、二类土（普通土)、三类土（坚土)、四类土（砂砾坚土）、五类土(软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土(特坚石）。
一至四类为土,五至八类为岩石.二、土的工程性质1、土的密度（1）土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。
(2)土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度。
注：土的干密度越大,表示土越密实。
工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量.2、土的含水量土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示。
注：土的干湿程度用含水量表示。
5%以下称干土、5%—30％称潮湿土、30%以上称湿土.含水量越大,土就越湿，对施工越不利.3、土的可松性自然状态下的土经开挖后,其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性.土的可松性程度用可松性系数表示。
4、土的渗透性土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数,用表示,单位为。
注：土的渗透性大小取决于不同的土质。
地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。
下面来介绍一下，岩石风化。
一般情况下,岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。
但由于岩体中岩性并不均一,且有断裂存在，所以岩体风化的情况并不一定完全符合一般规律.岩体风化厚度一般为数米至数十米，沿断裂破碎带和易风化岩层，可形成风化较剧的岩层。
断层交会处还可形成风化囊。
在这两种情况下深度可超过百米。
岩体风化分为：①物理风化，如气温变化使岩石胀缩导致破裂等；②化学风化，如低价铁的黄铁矿在水参与下变为高价铁的褐铁矿；③生物风化，如植物根系可使岩石的裂隙扩张等。
岩体风化的速度和程度取决于岩石的性质和结构、地质构造、气候条件、地形条件、人类活动的影响等。
土质学判断整理
1章土的物理性质及工程分类结合水是液态水的一种，故能传递静水压力。
X风积土是岩石经物理和化学风化的产物。
X土的结构最主要的特征是成层性。
X在填方工程施工中，常用土的干密度来评价填土的压实程度。
无论什么土，都具有可塑性。
X用塑性指数Ip可以对土进行分类。
X相对密实度D主要用于比较不同砂土的密实度大小。
X砂土的分类是按颗粒级配及其形状进行的。
X粉土的塑性指数Ip小于或等于10、粒径大于的颗粒含量不超过全重55%勺土。
X甲土的饱和度大于乙土的饱和度，则甲土的含水量一定高于乙土的含水量。
X土在最优含水量时，压实密度最大，同一种土的压实能量越大，最优含水量越大。
X两种不同的粘性土，其天然含水量相同，则其软硬程度相同。
X地下水位上升时，在浸湿的土层中，其颗粒相对密度和孔隙比将增大。
3章土的渗透性及渗流绘制流网时必须满足的基本条件之一是流线和等势线必须正交。
0 达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。
0土的孔隙比愈大，其渗透系数也愈大。
X在流网图中，流线愈密集的地方，水力坡降愈小。
X 发生流砂时，渗流力方向与重力方向相同。
X细粒土的渗透系数测定通常采用“常水头”试验进行。
X绘制流网时，每个网格的长宽比没有要求。
X在流网中，任意两相邻流线间的渗流量相等。
0 管涌发生在渗流溢出处，而流土发生的部位可以在渗流溢出处，也可以在土体内部。
X5章土的压缩性在室内压缩试验过程中，土样在产生竖向压缩的同时也将产生侧向膨胀。
饱和黏土层在单面排水条件下的固结时间为双面排水时的土的压缩性指标可通过现场原位试验求得。
0 土的压缩性指标只能通过室内压缩试验求得X在饱和土2倍。
X 的排水固结过程中，孔隙水压力消散的速铝与有效应力增长的速率应该是相同的。
0饱和黏性土地基在外荷作用下所产生的起始孔隙水压力的分布图与附加应力的分布图是相同的。
0自-戸曲线中的压力K是有效应力。
0也二LOM月惱土属超高压缩性土。
X土体的固结时间与其透水性无关。
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二,土中的水
土中水的含量明显地影响土的性质( 土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性 土).土中液态水可分为结合水和自由水 1.结合水 结合水
强结合水:紧靠于颗粒表面,所受电场的作用力很大, 强结合水:紧靠于颗粒表面,所受电场的作用力很大, 几乎完全固定排列, 几乎完全固定排列,丧失液体的特性而接近于固体 弱结合水:紧靠强结合水的外围形成的结合水膜, 弱结合水:紧靠强结合水的外围形成的结合水膜,所 受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱
C
u
曲率系数Cc描述颗粒级 配曲线整体形态, 配曲线整体形态,表明 某粒组是否缺失情况
Cc
2 d 30 = d 10 d 60
=
d 60 d 10
d10,d30,d60小于某粒径的 土粒含量为10%, 30%和 土粒含量为 , 和 60%时所对应的粒径 时所对应的粒径
Cu愈大,表示土粒愈不均 愈大, 级配连续的土, 匀.级配连续的土,工程 上把C 上把 u>5的土视为级配良 的土视为级配良 反之,级配不良. 好;反之,级配不良.
比重计 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来 法 确定小于某粒径的土粒含量
纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比, 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐 标表示土粒的粒径(对数坐标) 标表示土粒的粒径(对数坐标)
颗粒粒径级配 曲线
颗粒级配的描 述
工程上常用不均匀系 数Cu描述颗粒级配的 不均匀程度
试验方法
筛分法:适用于 筛分法:适用于0.075mm≤d≤60mm 比重计法:适用于d<0.075mm 比重计法:适用于
筛分法
用一套孔径不同的筛子, 用一套孔径不同的筛子,按 从上至下筛孔逐渐减小放置. 从上至下筛孔逐渐减小放置. 将事先称过质量的烘干土样 过筛, 过筛,称出留在各筛上的土 质量, 质量,然后计算其占总土粒 质量的百分数
土的形成
土的形成
风化(物理, 风化(物理, 化学) 化学)作用
搬运 沉积
岩石
岩石破碎 化学成分改变
大小,形状和 大小, 成分都不相同 的松散颗粒集 合体( 合体(土)
土的形成
搬运与沉积
残积土 残积土 强风化 弱风化 微风化 母岩体 颗粒表面粗糙 多棱角 粗细不均 无层理
土 质 较 好
无搬运
(Residual Soil)
在水中处于悬浮状态.当悬液介质发生变化时, 在水中处于悬浮状态.当悬液介质发生变化时,土粒表 面的弱结合水厚度减薄,粘粒互相接近, 面的弱结合水厚度减薄,粘粒互相接近,凝聚成絮状物 下沉, 下沉,形成孔隙较大的絮状结构
土的构造是指土体中各结构单元之间的关系. 土的构造是指土体中各结构单元之间的关系.主要 是指土体中各结构单元之间的关系 特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造, 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
m = V
s
土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个 土的三相比例指标中的质量密度指标共有 个,土的密度ρ, 饱和密度ρ 干密度ρ 浮密度ρ 饱和密度 sat,干密度 d,浮密度 ′ (kg/m3),相应的重度指标 , 也有4个 也有 个,土的重度γ,饱和重度γsat,干重度γd,浮重度γ′ (kN/m3)
密实状态
疏松状态
2.蜂窝结构:颗粒间点与点接触,由于彼此之间引力大 蜂窝结构:颗粒间点与点接触, 蜂窝结构
于重力,接触后,不再继续下沉,形成链环单位,很多链 于重力,接触后,不再继续下沉,形成链环单位, 环联结起来, 多为粉粒) 环联结起来,形成孔隙较大的蜂窝状结构 (多为粉粒)
蜂窝结构
絮状结构
3.絮状结构:细微粘粒大都呈针状或片状,质量极轻, 絮状结构:细微粘粒大都呈针状或片状,质量极轻, 絮状结构
3.不同状态下土的密度和重度 不同状态下土的密度和重度
饱和密度ρ 饱和密度 sat :土体中孔隙完全被水充满时的土的密度
ρ sat =
m s + Vv ρ ω V
浮密度ρ 浮密度 ′ :土单位体积内土
m Vs ρω ρ′ = s V
粒质量与同体积水的质量之差 颗粒部分的质量
ρ
d
干密度ρ 干密度 d :单位体积中固体
对于级配不连续的土, 对于级配不连续的土,需满足 Cu>5和Cc=1～3时,为级配良 和 ～ 时 好;反之,为级配不良. 反之,为级配不良.
土的颗粒级配在工程上的应用
颗粒级配可以在一定程度上反映土的某些性质. 颗粒级配可以在一定程度上反映土的某些性质. 对于级配良好的土, 对于级配良好的土,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, 粒所填充,因而土的密实度较好,相应的地基土的 强度和稳定性也较好,透水性和压缩性也较小, 强度和稳定性也较好,透水性和压缩性也较小,可 用作堤坝或其它土建工程的填方土料. 用作堤坝或其它土建工程的填方土料.
草,木等活动;动物残躯,细菌等 木等活动;动物残躯,
土的三相组成
固相 土 液相 气相
土中颗粒的大小, 土中颗粒的大小,成分及三相 之间的相互作用和比例关系, 之间的相互作用和比例关系, 反映出土的不同性质
一,土的固相
土粒的大小, 土粒的大小,相关矿物成分以及大小搭配情况 对土的物理力学性质有明显影响 1.土的颗粒级配 土的颗粒级配 工程上将各种不同的土粒按其粒径范围,划分为 工程上将各种不同的土粒按其粒径范围, 若干粒组,为了表示土粒的大小及组成情况, 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( 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 总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配
土的性质影响不大
2.封闭气体:受外荷作用,不能逸出,被压缩或 封闭气体:受外荷作用,不能逸出, 封闭气体
溶解于水中,压力减小时能有所复原, 溶解于水中,压力减小时能有所复原,对土的性 质有较大的影响,使土的渗透性减小, 质有较大的影响,使土的渗透性减小,弹性增大 和延长土体受力后变形达到稳定的历时
四,土的结构和构造
ms
三,换算指标 1.孔隙比 和孔隙率 孔隙比e和孔隙率 孔隙比 和孔隙率n
孔隙比e 孔隙率n 孔隙比 :土中孔隙体积与土 孔隙率 :土中孔隙体积与总
粒体积之比
V e = V
v s
体积之比, 体积之比,以百分数表示
n = Vv × 100 % V
2.土的饱和度 r :土中孔隙水的体积与孔隙总体积 土的饱和度S 土的饱和度
质量m 质量 气 mw m 水 土粒
体积V 体积 Vw Va V Vs
3.土的含水量ω:土中水的 土的含水量
质量与土粒质量之比, 质量与土粒质量之比,以百分 数表示
mω m ms ω= × 100% = × 100% ms ms
土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标. 土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标.天 然土层含水量变化范围较大,与土的种类, 然土层含水量变化范围较大,与土的种类,埋藏条件及 其所处的自然地理环境等有关. 其所处的自然地理环境等有关. 测定方法:通常用烘干法, 测定方法:通常用烘干法,亦可近似用酒精燃烧法
四,指标间的换算
质量m 质量
Gs(1+ω)ρw ( Gsρw ωGsρw
体积V 体积 水 土粒
Vv=e
气
Vs=1 =
m G s (1 + ω ) ρ w 推导: 推导:ρ = V = 1+ e
2.土粒的矿物成分 土粒的矿物成分
母岩的矿物成分和 矿物成分取决于母岩的矿物成分 矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用 原生矿物:由岩石经过物理风化形成, 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 石英,云母, 例:石英,云母,长石等 特征:矿物成分的性质较稳定, 特征:矿物成分的性质较稳定,由其组成的土具 有无粘性,透水性较大, 有无粘性,透水性较大,压缩性较低的特点
2.自由水 自由水
存在于土粒电场影响范围以外,性质和普通水无异, 存在于土粒电场影响范围以外,性质和普通水无异,能 传递水压力,冰点为0℃,有溶解能力 传递水压力,冰点为 ,
以两种形式存在:毛细水, 以两种形式存在:毛细水,重力水
土中的自由水
重力水 自由水 毛细水
在重力作用下可在土中自由流动的水 作用 :减轻土的有效重量 重力作用下产生渗流 介于固液气之间 在重力与表面张力作用下可在土 粒间空隙中移动的自由水
= ρg
重力加速度, 重力加速度, 近似取10N/Kg 近似取
2.土粒相对密度 s(土粒比重): 土粒相对密度G 土粒比重): 土粒相对密度 ms ρs 土粒质量与同体积的4℃时纯水 土粒质量与同体积的 时纯水 Gs = = Vsρω ρω 的质量之比
土粒相对密度变化范围不大:细粒土(粘性土)一般 土粒相对密度变化范围不大:细粒土(粘性土)一般2.70～2.75; ～ ; 砂土一般为2.65左右.土中有机质含量增加,土粒相对密度减小 左右. 砂土一般为 左右 土中有机质含量增加,
次生矿物:岩石经化学风化后所形成的新的矿物, 次生矿物:岩石经化学风化后所形成的新的矿物,
其成分与母岩不相同 粘土矿物有蒙脱石,伊利石, 例:粘土矿物有蒙脱石,伊利石,高岭石等 特征:性质较不稳定,具有较强的亲水性, 特征:性质较不稳定,具有较强的亲水性,遇水 易膨胀的特点(蒙脱石亲水性强,伊利石亲水性中等, 易膨胀的特点(蒙脱石亲水性强,伊利石亲水性中等,高岭 石亲水性差)
之比, 之比,以百分数表示
Sr = Vω × 100 % Vv
饱和度描述土中孔隙被水充满的程度.干土 饱和度描述土中孔隙被水充满的程度.干土Sr=0,饱和土 , Sr=100%.砂土根据饱和度分为三种状态: 根据饱和度分为三种状态: .砂土根据饱和度分为三种状态 Sr≤50%稍湿; 50%<Sr≤80%很湿; Sr>80%饱和 稍湿; 很湿; 稍湿 很湿 饱和