土的三相比例指标及换算关系推导

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土力学计算公式

一、土的不均匀程度： C U =1060d d 式中 d 60——小于某粒径颗粒含量占总土质量的60%时的粒径，该粒径称为限定粒径d 10——小于某粒径颗粒含量占总土质量的10%时的粒径，该粒径称为有效粒径。

C U 小于5时表示颗粒级配不良，大于10时表示颗粒级配良好二 1、土的密度ρ和土的重力密度γ ρ=vm（t/m 3或g/cm 3） γ=ρg(KN/m 3) 一般g=10m/s 2ρ 表示土的天然密度称为土的湿密度γ 表示天然重度。

天然状态下土的密度和重度的变化范围较大，一般ρ=1.6——2.2（t/m 3），γ=16——22（KN/m 3)2、土粒比重ds (相对密度) d s =w s sv mρw ——水的密度，可取1t/m 33 土的含水量=ωsm m ω×100%换算指标4、土的孔隙比e e=svv v 5、土的孔隙率n n=%100⨯vv v6、土的饱和度SrSr=v wV V7、土的干密度ρdρd =vm s(t/m 3)γd =ρd g(KN/m 3)8、土的饱和密度ρsatρsat =vv m wv s ρ+ ( t/m 3)饱和重度9、土的有效密度ρ，和有效重度γ,ρ，=vv m wv s ρ- ( t/m 3) =ρsat –ρwγ,= ρ，g=γsat -γw土的三相比例指标换算公式10、砂的相对密度DrDr=minmax max e e ee --11、塑性指数I PI P =ωL -ωP (不要百分号)液性指数I LI L =PL Pωωωω-- ωL ——液限 ωP ——塑限12、灵敏度： S t =,uuq q q u ——原状土的无侧限抗压强度，kpa q u ,——重塑土的无侧限抗压强度，kpa13、湿陷性土δzs =oz z h hh ,-δzs ——自重湿陷系数； h 0——试样原始高度；h z ——在饱和自重压力下试样变形稳定后的高度；h z ,——在饱和自重压力作用下试样浸水湿陷变形稳定后的高度；14、达西定律Q=kLh h 21-A=kiAi=Lh h 21- v=k Lh h 21-=kiv ——渗透速度；m/d(cm/s)k ——渗透系数，与土的渗透性能有关的系数，m/d(cm/s) i ——水力坡度水头梯度，或称水头梯度；m 3/d(cm 3/s) Q ——单位时间内的渗流量， L ——渗流距离，m h 1,h 2——两测压管水头m A ——渗流过水截面积，m 2V=k(i- i 0,) i 0,——初始水力坡降15、渗透系数的测定常水头渗透试验Q=t V =kiA=k Lh A K=tAh vL变水头试验K=122122lg )(3.2r rh h Q -πh1, h2——抽水稳定后观测井内的地下水位，m r 1,r 2——观测井至抽水井的距离，m Q ——井的涌水量 m 3/d K ——渗透系数，m/d16、渗透力J=P 1-P 2=γω(h 1-h 2)A单位渗透力j=LA J=γωL h h 21-=γωLh =γωi 临界水力坡降：i cr =1-w sat γγ=eds +-1117、土中应力（1）均质土的自重应力Q cz =z AzAA W γγ== γ——土的重度，KN/m 3 A ——土柱体的底面积 W ——土柱体的重量KN;(2)成层土的自重应力不同性质的土，各层土的自重不同，设第i 层土的厚度为h i ,重度为γi ,则第i 层底面处土的自重应力计算公式为：Q cz =γ1h 1+γ2h 2+γ3h 3+···+γn h n =∑=ni i i h 1γ地下水对自重应力的影响：水的浮重度：Q w =γw h w此时土的自重应力为：Q cz - Q w注：不透水层对自重应力的影响：若在地下水以下埋藏有不透水层（完整的岩层或密实黏土层等），因不透水层中不存在浮力，其重度要以天然重度计，而且透水层中的范围内的水重也要作用在不透水层上，即透水层与不透水层的临界面处，自重应力发生突变，增加一个地下水的水压力。

土的三相比例指标及换算关系推导

土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。

三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。

为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。

在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。

土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。

图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。

一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。

1．土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1ssat dγλγ=-3(/)m g cm V ρ= （1－8a ）土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20g/cm 3。

对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。

2．土粒密度是干土料的质量与基体积之比，由下式表示：3(/)ss sm g cm V ρ=（1－9） 3．土的含水量是土中水的质量与固体（土粒）的质量之比，由下式表示：100%wsm w m =⨯ （1－10）含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。

土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。

二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。

土力学三相计算公式

土力学三相计算公式土力学是一门研究土的物理、化学和力学性质及其在工程应用中的学科。

在土力学中，三相计算公式是非常重要的基础知识。

咱们先来聊聊啥是土的三相。

土啊，它由固相、液相和气相这三相组成。

固相就是土颗粒，液相就是水，气相就是空气啦。

这三相的比例关系，对于土的性质和工程应用那可是有着关键影响的。

比如说，咱在建筑工地上，要建一栋高楼大厦。

那在打地基之前，就得先搞清楚地下的土是啥情况。

这时候，三相计算公式就派上用场啦。

咱来看看具体的三相计算公式。

首先是土的密度公式，ρ=m/V ，这里的ρ 是土的密度，m 是土的质量，V 是土的体积。

这看起来简单，但是实际操作中可不能马虎。

有一次，我跟着一个工程队去实地考察。

那是一片准备开发的土地，工程师们拿着各种仪器在那测量。

我就好奇地凑过去看，他们正用一个小桶取土样，然后小心翼翼地称重、测量体积，就是为了准确算出土的密度。

我在旁边看着，心里想，这一点点的数据误差，可能就会影响到整个工程的质量和安全呢。

再来说说土的干密度公式，ρd=ρ/(1+ω) ，这里的ρd 是土的干密度，ω 是土的含水率。

含水率这个概念也很重要哦，它反映了土中水的含量。

曾经在一个施工现场，因为含水率没算准，导致施工过程中出现了一些小麻烦。

本来预计的压实效果没达到，大家都着急得不行。

后来经过重新测量和计算，调整了施工方案，才解决了问题。

还有土的孔隙比公式，e = Vv/Vs ，这里的 e 是孔隙比，Vv 是孔隙体积，Vs 是土颗粒体积。

孔隙比能反映土的疏松程度。

想象一下，就像我们平时装东西的袋子，如果孔隙比大，就像袋子里有很多空隙，能装的东西就少；孔隙比小，袋子就紧实，能装的东西就多。

土的饱和度公式 Sr = Vw/Vv ，Sr 是饱和度，Vw 是水的体积。

这个公式能告诉我们土中孔隙被水充满的程度。

在实际工程中，准确计算这些三相指标，能帮助工程师们做出合理的设计和施工方案。

比如说，要建造一个水库大坝，如果对土的三相指标不清楚，可能大坝就会出现渗漏、滑坡等问题。

(整理)土的三相比例指标及换算关系推导

土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。

三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。

为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。

在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。

图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。

一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。

1．土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat d γλγ=-3(/)mg cm Vρ= （1－8a ）土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。

对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。

2．土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示：3(/)ss sm g cm V ρ=（1－9）3．土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示：100%wsm w m =⨯ （1－10）含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。

土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。

土的三项比例指标换算公式

1.8~2.3
0.8~1.3
16~20
13~18
18~23
8~13
粘性土和粉土： 0.40~1.20
砂土：0.30~0.90
粘性土和粉土： 30%~60%
砂土：25%~45%
0 ≤ Sr ≤ 50稍湿 50 < Sr ≤ 80很湿
Sr > 80饱和
某原状土样，经试验测得天然密度ρ = 1.91g/cm3，含水率ω = 9.5%，土颗粒相对密度 Gs = 2.70。试计算：（1）土的孔隙比 e、饱和度 Sr；（2）当土中孔隙充满水时土的密度ρsat和含水率ω。解：绘制三相草图，设土的体积V = 1.0cm3。（1）根据密度定义，得：m = ρV = 1.91 × 1.0 = 1.91g 根据含水率定义，得：mw = ωms = 0.095ms 从三相图中有：mw + ms = m 因此 0.095ms + ms = 1.91g ms = 1.744g mw = 0.166g 根据土颗粒相对密度定义，得：土颗粒密度ρs：
土的三项比例指标换算公式
名称土粒相对密度
符号 Gs
含水率 ω
三项比例表达式
Gs=Vsmρswl
ω
=
mw ms
×
100%
密度
ρ
ρ
=#43;
mw Vv
干密度 ρd
ρd
=
ms V
饱和
密度
ρsat
浮密度 ρ′
ρsat
=
ms
+ Vvρw V
ρ′
=
ms
− Vvρw V
重度
γ
γ = ρg
干重度 γd
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土力学计算公式

天然状态下土的密度和重度的变化范围较大，一般ρ=1.6——2.2（t/m 3），γ=16——22（KN/m 3)2、土粒比重ds (相对密度) d s =w s sv m ρρw ——水的密度，可取1t/m 33 土的含水量=ωsm m ω×100%换算指标4、土的孔隙比e e=svv v 5、土的孔隙率n n=%100⨯vv v6、土的饱和度SrSr=v wV V7、土的干密度ρdρd =vm s(t/m 3)γd =ρd g(KN/m 3)8、土的饱和密度ρsatρsat =vv m wv s ρ+ ( t/m 3)饱和重度9、土的有效密度ρ，和有效重度γ,ρ，=vv m wv s ρ- ( t/m 3) =ρsat –ρwγ,= ρ，g=γsat -γw土的三相比例指标换算公式10、砂的相对密度DrDr=minmax max e e ee --11、塑性指数I PI P =ωL -ωP (不要百分号)液性指数I LI L =PL Pωωωω-- ωL ——液限ωP ——塑限 12、灵敏度： S t =,uuq q q u ——原状土的无侧限抗压强度，kpa q u ,——重塑土的无侧限抗压强度，kpa 13、湿陷性土δzs =oz z h hh ,-δzs ——自重湿陷系数； h 0——试样原始高度；h z ——在饱和自重压力下试样变形稳定后的高度；h z ,——在饱和自重压力作用下试样浸水湿陷变形稳定后的高度； 14、达西定律Q=kLh h 21-A=kiA i=L h h 21-v=k Lhh 21-=kiv ——渗透速度；m/d(cm/s)k ——渗透系数，与土的渗透性能有关的系数，m/d(cm/s) i ——水力坡度水头梯度，或称水头梯度；m 3/d(cm 3/s) Q ——单位时间内的渗流量， L ——渗流距离，m h 1,h 2——两测压管水头mA ——渗流过水截面积，m 2V=k(i- i 0,) i 0,——初始水力坡降15、渗透系数的测定常水头渗透试验Q=t V =kiA=k Lh A K=tAh vL 变水头试验K=122122lg )(3.2r rh h Q -πh1, h2——抽水稳定后观测井内的地下水位，m r 1,r 2——观测井至抽水井的距离，m Q ——井的涌水量 m 3/d K ——渗透系数，m/d 16、渗透力J=P 1-P 2=γω(h 1-h 2)A单位渗透力j=LA J=γωL h h 21-=γωLh =γωi 临界水力坡降：i cr =1-w sat γγ=eds +-1117、土中应力（1）均质土的自重应力Q cz =z AzA A W γγ== γ——土的重度，KN/m 3 A ——土柱体的底面积 W ——土柱体的重量KN; (2)成层土的自重应力不同性质的土，各层土的自重不同，设第i 层土的厚度为h i ,重度为γi ,则第i 层底面处土的自重应力计算公式为：Q cz =γ1h 1+γ2h 2+γ3h 3+···+γn h n =∑=ni i i h 1γ地下水对自重应力的影响：水的浮重度：Q w =γw h w此时土的自重应力为：Q cz - Q w注：不透水层对自重应力的影响：若在地下水以下埋藏有不透水层（完整的岩层或密实黏土层等），因不透水层中不存在浮力，其重度要以天然重度计，而且透水层中的范围内的水重也要作用在不透水层上，即透水层与不透水层的临界面处，自重应力发生突变，增加一个地下水的水压力。

土的三项比例指标换算公式

−
1
e n=1+e
n
=
1
−
ρd Gsρw
Sr
=
ωGs e
Sr
=
ωρs nρw
单位
g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3
常见数值范围
粘性土：2.72~2.75 粉土：2.70~2.71 砂土：2.65~2.69
20%~60%
1.2~1.6
1.3~1.8
ρ ρd = 1 + ω
ρd
=
Gs 1+
e
ρw
ρsat
=
Gs + e 1+e
ρw
ρ′ = ρsat − ρw
ρ′
=
Gs − 1 1+e
ρw
γ
=
Gs(1 + ω) 1+e
γw
γd
=
Gs 1+
e
γw
γsat
=
Gs + e 1+e
γw
γ′
=
Gs − 1 1+e
γw
e
=
Gsρw ρd
−
1
e
=
Gs(1
+ ρ
ω)ρw
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土的三项比例指标换算公式
名称土粒相对密度
符号 Gs
含水率 ω
三项比例表达式
Gs=Vsmρswl

土力学公式

一、土的不均匀程度：C U =式中 d 60 ——小于某粒径颗粒含量占总土质量的 60% 时的粒径，该粒径称为限定粒径d 10 ——小于某粒径颗粒含量占总土质量的 10% 时的粒径，该粒径称为有效粒径。

C U 小于 5 时表示颗粒级配不良，大于 10 时表示颗粒级配良好二 1 、土的密度ρ和土的重力密度γρ = （ t/m 3 或 g/cm 3 ）γ = ρ g( K N/m 3 ) 一般 g= 10m /s 2ρ表示土的天然密度称为土的湿密度γ表示天然重度。

天然状态下土的密度和重度的变化范围较大，一般ρ =1.6 —— 2.2 （ t/m 3 ），γ =16 —— 22 （ K N/m 3 )2 、土粒比重 ds ( 相对密度 )d s =ρ w ——水的密度，可取 1t/m 33 土的含水量× 100%换算指标4 、土的孔隙比 ee =5 、土的孔隙率 nn =6 、土的饱和度 SrSr=7 、土的干密度ρ dρ d = ( t/m 3 )γ d = ρ d g(KN/m 3 )8 、土的饱和密度ρ satρ sat = ( t/m 3 )饱和重度9 、土的有效密度ρ ，和有效重度γ ,ρ ， = ( t/m 3 ) = ρ sat –ρ wγ , = ρ ，g= γ sat - γ w土的三相比例指标换算公式名称符号表达式常用换算公式单位密度ρρ =含水量ωω = × 100 %土粒比重dsd s =孔隙比 ee =孔隙率nn =饱和度SrSr=干土密度ρ dρ d =饱和土密度ρ satρ sat =浮密度ρ ，ρ ， =10 、砂的相对密度 DrDr=11 、塑性指数 I PI P = ω L - ω P ( 不要百分号 )液性指数 I LI L =ω L ——液限ω P ——塑限12 、灵敏度：S t =q u ——原状土的无侧限抗压强度， kpaq u , ——重塑土的无侧限抗压强度， kpa13 、湿陷性土δ zs =δ zs ——自重湿陷系数；h 0 ——试样原始高度；h z ——在饱和自重压力下试样变形稳定后的高度；h z , ——在饱和自重压力作用下试样浸水湿陷变形稳定后的高度；14 、达西定律Q=k A=kiAi=v=k =kiv ——渗透速度； m/d(cm/s)k ——渗透系数，与土的渗透性能有关的系数， m/d(cm/s)i ——水力坡度水头梯度，或称水头梯度； m 3 /d(cm 3 /s)Q ——单位时间内的渗流量，L ——渗流距离， mh 1 , h 2 ——两测压管水头 mA ——渗流过水截面积， m 2V =k(i- i 0 , )i 0 , ——初始水力坡降15 、渗透系数的测定常水头渗透试验Q= =kiA=k AK =变水头试验K =h1 , h2 ——抽水稳定后观测井内的地下水位， m r 1 ,r 2 ——观测井至抽水井的距离， mQ ——井的涌水量 m 3 /dK ——渗透系数， m/d16 、渗透力J=P 1 -P 2 = γ ω (h 1 -h 2 )A单位渗透力j= = γ ω = γ ω = γ ω i临界水力坡降：i cr = =17 、土中应力（ 1 ）均质土的自重应力Q cz =γ——土的重度， K N/m 3A ——土柱体的底面积W ——土柱体的重量 KN;(2) 成层土的自重应力不同性质的土，各层土的自重不同，设第 i 层土的厚度为 h i , 重度为γ i , 则第 i 层底面处土的自重应力计算公式为：Q cz = γ 1 h 1 + γ 2 h 2 + γ 3 h 3 + ··· + γ n h n =地下水对自重应力的影响：水的浮重度：Q w = γ w h w此时土的自重应力为：Q cz - Q w注：不透水层对自重应力的影响：若在地下水以下埋藏有不透水层（完整的岩层或密实黏土层等），因不透水层中不存在浮力，其重度要以天然重度计，而且透水层中的范围内的水重也要作用在不透水层上，即透水层与不透水层的临界面处，自重应力发生突变，增加一个地下水的水压力。

注册岩土考试专用用—土三相指标换算

Ws饱和含水量
可取Vs=1 Vv=e V=Vs+Vv=1+e可得ms=GsVsρw=ρd(1+e)m=ms(1+w)Gs=ρd(1+e)/Vsρw
公式1：根据公式9 =ρd（1+w）/ρd—1=w
公式2：根据公式9 GS=Sre/w
公式3： =ms(1+w)/v=ρdv(1+w)/v ρ=GsVsρw(1+w)/( 1+e)= Gsρw(1+w)/(1+e)
e=V-Vs/Vs=V/Vs—1=（m/ρ）/Vs—1=（GsVsρw(1+w)/ρ）/Vs—1
公式8： n=e/1+e
公式9： Sr=mw/Vvρw×100%=0.01wms/Vv×100%=0.01wGsVsρw/Vvρw×100% =wρd(1+e)/eρw
1.8～2.3
公式6
有效密度（g/cm3）
0.8～1.3
公式7
孔隙比
e
e=GSw/Sr
e=n/1-n
20～6020～60
公式8
孔隙率（%）
n
黏性土和粉土：0.40～1.20
砂土：25～45
公式9
饱和度（%）
Sr
0～100
公式10
最大干密度（g/cm3）
ρmax
ρmax=ηρwds/1+0.01wopds
公式4： ρd= m/(1+w)/v=ρ/(1+w)
ρd= GsVsρw/(1+e)= Gsρw/(1+e)
公式5： ρsat=（GsVsρw+Vvρw）/(1+e)
公式6: —ρw

土力学与地基基础

土的重力
重力加速度，
γ = ρg 近似取10m/s2
2.土粒相对密度ds（土粒比重）：
土粒质量与同体积的4℃时纯水的
质量之比
ds
= ms Vs ρω
=
ρs ρω
m ms mw Vs Vw Va
V
质量m
气水
土粒
体积V
3.土的含水量ω：土中水的质量
与土粒质量之比，以百分数表示
ω = mω ×100% = m－ms ×100%
= mw VV ρW
= ωds e
五、例题分析
【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，烘干
后的，含干水土量质ω量、为密度16ρ7g、。重若度土粒、的干相重对度密度d 、ds为孔2隙.6比6，e、求饱该和土度样Sr、饱和重度sat和有效重度
【解答】
ω=
mω
187－167 ×100 % =
ms
ms
三、导出指标
m ms mw Vs Vw Va
VV
质量m
气水
土粒
体积V
1.孔隙比e和孔隙率n
孔隙比e ：土中孔隙体积与土粒体
积之比
e = Vv Vs
孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积
之比，以百分数表示
2.土的饱和度Sr ：土中孔隙水
的体积与孔隙总体积之比，以
百分数表示
Sr
=
Vω Vv
×100%
n = Vv ×100% V
m ms mw Vs Vw Va
VV
质量m
气水
土粒
体积V
3.不同状态下土的密度和重度
饱和密度ρsat ：土体中孔隙完全
被水充满时的土的密度

土力学计算公式

Qcz = W
A
γ——土的重度， KN/m3
zA z A
A ——土柱体的底面积
W ——土柱体的重量 KN;
(2) 成层土的自重应力
不同性质的土，各层土的自重不同，设第 i 层土的厚度为
hi , 重度为 γi , 则第 i 层底面处土的自重应力计算公式为：
n
Qcz = γ 1h1+γ2h2+γ3h3+···+γ nhn= i hi
Q——单位时间内的渗流量，
L——渗流距离， m
h1,h 2——两测压管水头 m
A——渗流过水截面积， m2
V=k(i- i
),
0
i
, 0
——初始水力坡降
15、渗透系数的测定
常水头渗透试验变水头试验
Q= V =kiA=k h A
t
L
K= vL
h tA
K=
2.3Q
2
( h2
2
h1 )
lg
r2
r1
h1, h2 ——抽水稳定后观测井内的地下水位， m
个地下水的水压力。
18、基底压力
基低压力的简化计算
（1）中心荷载作用下的基底压力（简化为均布荷载）
P=P F G
AA
式中 p ——基底压力， kPa P ——基底面以上的荷载，包括上部结构、基础及基础上的
回填土的荷载，一般分为两部分进行计算， P=F+G; kN; F——上部结构传至基础顶面的荷载， kN G——基础自重和基础上的土重， kN，G=Ad,其中为基础及基础上填土的平均重度，一般取 20Kn/m3, 但地下水位以下部位应取浮重度， d 为基础吗，埋深； A——基础底面积；对于条形基础在中心荷载作用下的基底压力，同样简化为均布荷载分布，计算式为

土的三相组成及物性指标换算

一、土的三相组成及物性指标换算：了解：土的形成过程。

广泛分布在地壳表面的土,主要特征是分散性、复杂性和易变性。

因其组成是由固体颗粒和孔隙及存在于孔隙中的水和气体的分散体系,土颗粒之间没有或只有很弱的联结,因而土的强度低且易变形。

由于受不同自然力作用且于不同的环境下沉积,构成土的分布和性质方面的复杂性。

又因为土具有分散性,它的性质极易受到外界温度和湿度的变化而发生变化,表现出多变性。

土的这些特征无疑都将反映到它的物理、化学和力学性质中。

在工程建设中,土往往是作为不同功能的研究对象。

如在土层上修建房屋、桥梁、道路、堤坝时,土对路堤、是用来支承建筑物传来的载,这时士是被用作地基土坝等土工构筑物,土则被用作为建筑材料;对于隧道、涵洞及地下建筑物,这时土成为建筑物周围的介质或环境。

对于土的不同用途,在测试的内容上亦有所不同。

熟悉：（1）、土的三相组成。

( 一 ) 三种组成物质的基本状况1. 固相 : 土的固相物质分为元机矿物颗粒和有机质 ,成为土体的骨架。

矿物颗粒由原生矿物和次生矿物组成。

原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物 ,如石英、长石、云母等。

原生矿物经化学风化作用后发生化学变化而形成新的次生矿物 ,如三氧化二铁、三氧化二铝、次生二氧化硅、粘土矿物及盐类等。

次生矿物按其与水相互作用的程度,可分为可溶于水与不可溶于水的土颗粒。

溶于水的按其溶解的难易性,又可分为易溶、中等溶解和难溶的土颗粒。

次生矿物的成分和性质比较复杂,对土的工程性质影响较大。

土在风化过程中,往往有微生物参与,在土中产生有机质成分。

在土中有机质成分分解完善的 ,称为腐殖质土。

若土中有机质成分分解不完善,尚存在有残余物的称为泥炭。

有机质成分对土的工程性质产生不利影响 ,在公路工程中不应采用。

2. 液相: 土的液相是指土孔隙中存在的水。

一般把这种水看成与自由水一样 ,是无色、无味、无嗅的中性液体,其密度等于 lg/cm3, 容重为 9.81KN/m3, 在0℃时冻结 ,在100℃时沸腾。

土力学计算公式

C U 小于5时表示颗粒级配不良，大于10时表示颗粒级配良好二 1、土的密度ρ和土的重力密度γρ=v m（t/m 3或g/cm 3）γ=ρg(KN/m 3) 一般g=10m/s 2ρ 表示土的天然密度称为土的湿密度γ 表示天然重度。

天然状态下土的密度和重度的变化范围较大，一般ρ=1.6——2.2（t/m 3），γ=16——22（KN/m 3)2、土粒比重ds (相对密度)d s =w s sv m ρρw ——水的密度，可取1t/m 3 3 土的含水量=ωsm m ω×100%换算指标4、土的孔隙比e e=svv v 5、土的孔隙率n n=%100⨯vv v6、土的饱和度SrSr=vwV V7、土的干密度ρdρd =vm s(t/m 3)γd =ρd g(KN/m 3)8、土的饱和密度ρsatρsat =vv m wv s ρ+ ( t/m 3)饱和重度 9、土的有效密度ρ，和有效重度γ,ρ，=vv m wv s ρ- ( t/m 3) =ρsat –ρwγ,= ρ，g=γsat-γw10 Dr=minmax max e e ee --11、塑性指数I PI P =ωL -ωP (不要百分号)液性指数I LI L =PL Pωωωω--ωL ——液限 ωP ——塑限 12、灵敏度： S t =,uuq q q u ——原状土的无侧限抗压强度，kpa q u ,——重塑土的无侧限抗压强度，kpa 13、湿陷性土δzs =ozz h h h ,-δzs ——自重湿陷系数； h 0——试样原始高度；h z ——在饱和自重压力下试样变形稳定后的高度；h z ,——在饱和自重压力作用下试样浸水湿陷变形稳定后的高度； 14、达西定律Q=k L hh 21-A=kiAi=L h h 21-v=k Lhh 21-=kiv ——渗透速度；m/d(cm/s)k ——渗透系数，与土的渗透性能有关的系数，m/d(cm/s) i ——水力坡度水头梯度，或称水头梯度；m 3/d(cm 3/s) Q ——单位时间内的渗流量， L ——渗流距离，mh 1,h 2——两测压管水头m A ——渗流过水截面积，m 2V=k(i- i 0,) i 0,——初始水力坡降15、渗透系数的测定常水头渗透试验Q=t V =kiA=k Lh AK=tAh vL 变水头试验K=122122lg )(3.2r rh h Q -πh1, h2——抽水稳定后观测井内的地下水位，m r 1,r 2——观测井至抽水井的距离，m Q ——井的涌水量 m 3/d K ——渗透系数，m/d 16、渗透力J=P 1-P 2=γω(h 1-h 2)A单位渗透力j=LA J =γωL h h 21-=γωLh =γωi临界水力坡降：i cr =1-wsat γγ=e ds +-1117、土中应力（1）均质土的自重应力Q cz =z AzA A W γγ== γ——土的重度，KN/m 3A ——土柱体的底面积 W ——土柱体的重量KN; (2)成层土的自重应力不同性质的土，各层土的自重不同，设第i 层土的厚度为h i ,重度为γi ,则第i 层底面处土的自重应力计算公式为：Q cz =γ1h 1+γ2h 2+γ3h 3+···+γn h n =∑=ni i i h 1γ地下水对自重应力的影响：水的浮重度：Q w =γw h w此时土的自重应力为：Q cz - Q w注：不透水层对自重应力的影响：若在地下水以下埋藏有不透水层（完整的岩层或密实黏土层等），因不透水层中不存在浮力，其重度要以天然重度计，而且透水层中的范围内的水重也要作用在不透水层上，即透水层与不透水层的临界面处，自重应力发生突变，增加一个地下水的水压力。

土的基本物理性质指标计算及换算

1∙1 土的物理性质指标计算1」」土的基本物理性质指标计算与换算1.1 土的物理性质指标计算1.1.1 土的基本物理性质指标计算与换算土由固体颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成，这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化，三者相互之间的不同比例.反映出土的不同物理状态.如干燥.稍湿或很湿、密实、稍密或松殺。

这些指标是最基本的物理性质指标，对于评价土的物理力学和工程性质，进行土的工程分类具有很重要的意义。

为了研究土的物理性质）就要掌握土的三个组成部分之间的比例关系。

表达这三部分之间关系的指标，称为土的物理性质指标。

土的三相物质是混合分布的■为研究阐述和计算方便.一般用图所示三相图表示，把土的固体颗粒、水、空气各自划分开来。

气体的质量比其他两部分质但小很多，一般忽略不计。

ffll-1 土的三相給成示藏图l-±Ktt; 2—水；3—空气注 E —土的总质■ （IH a m i÷ Ww）;m.—土的固体.5IeLM质Ib 叫—土中水的质ILw. ------ 土中代体的ft*, Λt ft≡≡0∣V——土的总体积（V= V B t V w÷ V i）;v∙—土中固体L的体积；V W—土中水所占的体釈,V a——土中空气所占的体积（V.—土中空熬的体衩（V^V e4 v w>.-S土的质量密度和重力密度土的质■密度和•力密度1. 土的质最麼度单位体积土的质量称为土的质最密度.简称土的密度■用符号F 表示，其基本表达式为；式中∙V——土的总体积；Tn --- 土的总质量O土的密度亦可用以下換算公式计算＜fP β Pd(I + S)九 τ S r e或P =I - e •"式中Pd —土的干密度(√m 3);W ---- 土的含水屋(％〉；e ---- 土的孔ffiC 比；儿——土的相对密度,S —土的饱和庚；"—蒸憎水的密度，一瑕取^ = It∕m 3C土的密度一般由试验方法(环Zi 法)直接测定.即根据特制环刀所取的土重除以环刀的容积即得。