土工试验与土力学72页PPT讲义课件

土的比重ds：土的固体颗粒质量与同体积4°C时纯水的质
量之比。
ds
ms Vs
1
w
=
s w
土的比重可在实验室采用“比重瓶法”测定。将风干碾碎 的土样注入比重瓶内，由排出同体积的水的质量原理测定 土颗粒的体积Vs。土粒相对密度变化幅度不大，一般可按 下表取值。
土的名称 比重
砂土 2.65～2.69
粉土 2.70～2.71
▪ 土的固相包括矿物颗粒和有机质，它 们是构成土的骨架最基本的物质。
▪ 土的液相指存在于孔隙中的水，包括 结合水和自由水。
▪ 土的气相指存在于孔隙中的气体，包 括与大气联通与不联通两大类。
土体
固相 + 液相 + 气相
构成土骨架，起决定作用
次要作用 重要影响
➢ 土的物理性质指标
土的物理性质指标反映了土的松密、软硬等物理状态，也间
m ms mw V Vs Vw Va
d
ms V
sat
ms
Vv V
ms Vs
V
e Vv Vs
常用换算式
Sre -1 ds d
ds
பைடு நூலகம்
Sre
ds (1 )w 1 e
（d 1+）
d
ds w 1 e
1
sat
(ds e)w 1 e
(ds 1)w 1 e
▪ 土工试验为土力学计算、工程设计和施工提供可靠的参数， 是正确评价工程地质条件不可缺少的前提和依据。
▪ 土工试验是各类工程建设项目中首先必须解决的问题。 ▪ 土工试验在土力学的发展过程中占有相当重要的地位。 ▪ 原位测试代替不了室内土工试验。
因此，土工试验是每个岩土工程技术人员必须了解 和熟悉的内容！
过试验测定的，假定土粒体积 为1，则可以根据三个基本指 标换算出其余各指标。
1+e
ds（1＋ω）ρw dsρw ωdsρw
Vs＝1
土粒
换算关系式：
e ds w 1 ds (1 )w 1
d
sat
ms
VV w
V
(ds e)w
1 e
sat
w
(ds 1)w
1 e
推导： m ds (1 )w
V
1 e
mw 100%
ms
ms
土粒
含水量是标志土湿度的一个重要指标。含水量越小，土越干； 反之土很湿或饱和。一般来说，同一类土，当其含水量增大 时，则其强度及降低。土的含水量对粘性土、粉土等细粒土 的性质影响较大，对粉砂、细砂稍有影响，而对碎石土等几 乎没有影响。
土的含水量一般采用“烘干法”测定。
土的比重（相对密度）
粘性土 粉质粘土
粘土
2.72～2.73
2.74～2.76
m ms mw Vs Vw Va
VV
➢ 换算指标
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。
接反映了土的工程性质。而土地松密和软硬程度主要取决于
土的三相组成，因此，要研究土的物理性质，就必须分析土
的三相比例关系，它是评价土的工程性质的最基本的物理性
质指标，也是岩土工程勘察报告中不可缺少的基本内容。
土的物理指标
三相指标
试验指标
换算指标
含水量
密度
比重
其他物理性质指标
Vw Va Vv
土的密度
ms Vs
V
d
ms V
土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个，土的密度ρ，饱
和密度ρsat，干密度ρd，浮密度ρ (kg/m3),相应的重度指标也有4 个，土的重度，饱和重度sat，干重度d，浮重度 (kN/m3)。
➢ 指标间的换算
质量m 气 水
Vv=e
体积V
土的三相指标中，土粒比重
ds ，含水量ω和密度ρ是通
土工试验与岩土工程
▪ 第一章 概述 ▪ 第二章 土的组成、物理性质指标与试验方法 ▪ 第三章 土的物理性质指标与土的工程分类、鉴定 ▪ 第四章 土的力学指标与试验方法 ▪ 第五章 渗透系数与试验方法 ▪ 第六章 湿陷系数与试验方法 ▪ 第七章 土的物理力学指标应用举例
第一章 概述
➢ 土工试验的意义和作用
n Vv 100% V
Sr
V Vv
100 %
m ms mw Vs Vw Va
VV
质量m 气 水
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。
土粒
sat
ms
Vv
V
浮密度ρ ：土单位体积内土粒
干密度ρd ：单位体积中固体颗 粒部分的质量。
质量与同体积水的质量之差。
➢ 土工试验的内容
土工试验 土的物理性质试验 土的力学性质试验 土的水理性质试验 土的动力性质试验 土的特殊性质试验
本次主要 讨论内容
介绍渗透 试验
介绍湿陷 性试验
➢ 土的物理性质试验
土的物理性质试验 含水量试验 密度试验 比重试验 界限含水量试验 颗粒分析试验 砂的相对密度试验
➢ 土的力学性质试验
d
ms V
ds w
1 e
1
n VV e V 1e
Sr
Vw VV
mw
VV W
ds
e
名称 含水量 土粒比重 密度 干密度 饱和密度 有效密度
孔隙比
孔隙率 饱和度
符号 ds d sat ’
e
n Sr
土的三相比例指标换算公式
三相比例表达式
mw 100% ms
ds
ms Vs
1 w
=
s w
土的力学性质试验 压缩试验 击实试验 抗剪强度试验
➢ 问题的提出
土工试验的方法和步骤？ 为什么要严格按照土工规程的方法和步骤操作？ 土工试验得到的参数有什么物理和力学意义？ 土工测试结果对工程设计和施工有什么指导作用？
要回答这些问题，我们必须对土的组成和土力学有些基本的了解
第二章 土的组成、物理性质指标 与试验方法
➢ 土的三相组成
▪ 土是矿物或岩石碎屑构成的松软集合体，土粒之间的空隙中 包含着水和气体，所以土是由颗粒（固体）、水（液体）、 气（气体）所组成的三相体系。随着土的三相组成物质的质 量和体积比例的不同，土的轻重、松密、干湿、软硬等一系 列物理性质和状态也随之发生改变，土的物理性质又在一定 程度上决定了其化学、力学性质。
土的密度ρ：单位体积土的质量。
m ms mw
V Vs Vw Va
工程中常用重度来表示单位体积
土的重力。
m
ms
mw
气 水
土粒
Vs V
g
重力加速度，近似取
10m/s2 土的密度一般采用“环刀法”测
定。
Vw Va Vv
土的含水量
土的含水量：土中水的质量与
气
土粒质量之比。
mw
水
m
Vs V