土的组成及物理性质分类
土的物理性质指标
第一章 土的物理性质及工程分类第一节 土的组成与结构一、 土的组成天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴ 固相：土颗粒—构成土的骨架决定 土的性质—大小 、形状、 成分、组成、排列 ⑵ 液相：水和溶解于水中物质⑶ 气相：空气及其他气体（1）干土=固体+气体（二相）（2）湿土=固体+液体+气体（三相）（3）饱和土=固体+液体（二相）二、土的固相（一）、土的矿物成分和土中的有机质。
土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同矿物成分取决于（1）成土母岩的成分（2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化）次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土）②伊利石（土）③蒙脱石（土）（2）水溶盐①难溶：CaCO 3②中溶：石膏 CaSO4.2H2O③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na 的 SoO42- CO 32- 2.各粒组中所含的主要矿物成分土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性（1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性（2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石（3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定ρd 粘土中的水溶盐3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低（二）土的粒组划分（三）土的颗粒级配1． 颗粒大小分析试验——颗分试验方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土（2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土2． 颗粒级配曲线——半对数坐标系3． 级配良好与否的判别（一） 定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配（级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配（4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好（5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良（二） 定量判别 （1）不均匀系数 1060d d C u（2）曲率系数1060230d d d C c = +图 103060d d d 分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径第二节 土的物理性质指标土的性质：（1）土三相组成中各项性质（2）三相之间量的比例关系工程中常用土的物理性质指标评价土体工程性质优劣的基本指标一、 土的三相草图土的颗粒，水，气体混杂在一起，为分析问题方便常理想地将三相分别集中。
第1章 土的物理性质及分类
筛分法
200g 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 P % 95 87 78 66 55 36
筛分法就是用一套标准筛子如孔 直径(mm)：20、10、5.0、2.0、 l.0、0.5、0.25、0.1、0.075， 将烘干且分散了的200g有代表性 的试样倒入标准筛内摇振，然后 分别称出留在各筛子上的土重， 并计算出各粒组的相对含量，即 得土的颗粒级配。 沉降分析法：具体有密度计法(也 称比重计法)或移液管法(也称吸管 法)。该两法的理论基础都是依据 Stokes(司笃克斯)定律，即球状的 细颗粒在水中的下沉速度与颗粒 直径的平方成正比
第1章 土的物理性质及工程分类
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 土的形成与三相组成 土的三相比例指标 无粘性土的密实度 粘性土的物理特征 土的工程分类
土的形成过程
土的三相组成 土的物理状态 土的结构
决定
渗透特性 变形特性 强度特性
土的工程分类：便于研究和应用 土 的 压 实 性：如何获得较好的土
知识要点
1.掌握土体的三相组成及三相比例 指标之间的换算 2.领会无粘性土密实度概念、判别 方法及砂土相对密度的计算 3.掌握粘性土的塑限、液限、塑性 指数和液性指数的概念及其物理状态评价 4.掌握无粘性土和粘性土的分类依据 和分类方法 5.掌握土的工程分类
§1.1 土的形成与三相组成 一、土的形成
固体颗粒 – 颗粒级配
土的三相组成 – 固体颗粒
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，其矿物
成分与母岩相同。
例：石英、云母、长石等 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、压缩性较低的特点
第一章土的物理性质及分类
第⼀章⼟的物理性质及分类第⼀章⼟的物理性质及分类1—1 概述⼟的定义：⼟是连续，坚固的岩⽯在风化作⽤下形成的⼤⼩悬殊的颗粒，经过不同的搬运⽅式，在各种⾃然环境中⽣成的沉积物。
⼟的三相组成：⼟的物质成分包括有作为⼟⾻架的固态矿物颗粒、孔隙中的⽔及其溶解物质以及⽓体。
因此，⼟是由颗粒(固相)、⽔(液相)和⽓(⽓相)所组成的三相体系。
第⼆节⼟的⽣成⼀、地质作⽤的概念地质作⽤--导致地壳成分变化和构造变化的作⽤。
根据地质作⽤的能量来源的不同，可分为内⼒地质作⽤和外⼒地质作⽤内⼒地质作⽤: 由于地球⾃转产⽣的旋转能和放射性元素蜕变产⽣的热能等，引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发⽣变化的地质作⽤。
如岩浆作⽤、地壳运动(构造运动)和变质作⽤。
外⼒地质作⽤：由于太阳辐射能和地球重⼒位能所引起的地质作⽤。
它包括⽓温变化、⾬雪、⼭洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、⽣物等的作⽤。
风化作⽤--外⼒(包括⼤⽓、⽔、⽣物)对原岩发⽣机械破碎和化学变化的作⽤。
沉积岩和⼟的⽣成--原岩风化产物（碎屑物质），在⾬雪⽔流、⼭洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等外⼒作⽤下，被剥蚀，搬运到⼤陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代⾥，沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压⼒和含有碳酸钙、⼆氧化硅、氧化铁等胶结物的作⽤下，使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱⽔、胶结、硬化⽣成新的岩⽯，称为沉积岩。
未经成岩作⽤所⽣成的所谓沉积物，也就是通常所说的“⼟”。
风化、剥蚀、搬运及沉积--外⼒地质作⽤过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是彼此密切联系的。
⼆、矿物与岩⽯的概念岩⽯--⼀种或多种矿物的集合体。
矿物--地壳中天然⽣成的⾃然元素或化合物，它具有⼀定的物理性质、化学成份和形态．(⼀) 造岩矿物组成岩⽯的矿物称为造岩矿物。
矿物按⽣成条件可分为原⽣矿物和次⽣矿物两⼤类。
区分矿物可以矿物的形状、颜⾊、光泽、硬度、解理、⽐重等特征为依据。
（⼆）岩⽯岩⽯的主要特征包括矿物成分、结构和构造三⽅⾯。
土的物理性质及地基土的工程分类
第二章 土的物理性质及地基土的工程分类1. 土力学的研究对象：土土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。
§2-1 土的组成一、土的组成⎪⎩⎪⎨⎧孔隙中的水液气体气冰土颗粒固:::土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。
这就是土的物理性质。
二、土的固体颗粒（一）土的颗粒级配1．土颗粒的大小直接决定土的性质 2．粒径——颗粒直径大小3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒组。
粒组的划分：漂石 粘粒 4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，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。
颗粒级配的测室方法：——筛析法 比重计法 试验成果分析：①颗粒级配累积曲线（半对数坐标） 见P17 图1-10分析⎩⎨⎧级配良好不均匀粒径大小接近曲线陡级配良好不均匀粒径大小悬殊曲线平缓②不均匀系数（C u ）1060u d /d C = ⎩⎨⎧<>级配不良级配良好5C 0C u u式中：d 60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d 60。
d 10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d 10。
③曲率系数（C c ）6010230c d d d C ⋅=式中：d 30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d 30表示。
C c ——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。
C c =1~3时 级配良好 （二）土粒的矿物成分漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。
（与每岩相同） 砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。
如石英等。
粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。
粘土矿物由两种原子层构成，主要类型⎪⎩⎪⎨⎧高岭石伊利石蒙脱石粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。
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。
1土的物理性质及分类
土的三相组成
土的三相比例指标
土的结构
粘性土的界限含水量 砂土的密实度 粘性土的物理化学性质 土的工程分类
土的三相组成
总体特征
土是由三相组成的。土体是岩石风化的产物，具有强度低、 压缩性高、渗透性三个特点。
一、土的固体颗粒 土粒的矿物成分
1）原生矿物：母岩经物理风化而成,eg.石英、云母、长石；其成分与母 岩相同，分为单矿物颗粒，多矿物颗粒。 2）次生矿物：母岩经化学风化而成，如eg.高岭石、伊里石、蒙脱石。 其成分与母岩不同，为一种新矿物颗粒。主要是粘土矿物。D<0.005mm 漂石、卵石、圆砾等粗大土粒都是母岩的碎屑，其矿物成分与母岩相 同； 砂粒大部分是母岩中的单矿物颗粒，如如石英、云母、长石。
14.0
16.0
18.0
20.0
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24.0
26.0
系列1 多项式 (系列1)
含水量
土的三相比例指标
土的三相比例指标
三、换算指标
孔隙比e和孔隙率n
度的重要物理性质指标，e或n越大， 土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6 的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土 VV n 100 % 是疏松的高压缩性土。
由试验成果定义如下指标：
d 60 不均匀系数： C u d10
曲率系数：
Cs
d
2 30
d 60 d10
土的工程分类
不均匀系数 反映大小不同粒组的分布情况 ，小于5的 土为均匀土，级配不良，大于10，级配良好，但过大表 明缺少中间粒径，属不连续级配。 曲率系数反映曲线的整体形状，过大或过小都表明缺乏 中间粒径。 对于砂类土，不均匀系数大于5而曲率系数介于1到3之间 时，级配良好。
土力学-物理性质及分类
沉降
不均匀沉降会导致建筑物开裂、倾 斜等问题。为了减小沉降，可以采 取加强基础、设置沉降缝等方法。
地震液化
地震液化会导致土壤失去承载力， 影响建筑物安全。为了解决地震液 化问题，可以采取振实、排水、换 填等方法。
05
结论
土力学物理性质及分类的重要性
土力学物理性质及分类是工程设计和施工的重 要依据，能够提供土的强度、变形和渗透等特 性，从而确保工程的安全性和稳定性。
了解土的物理性质和分类有助于预测土的行为， 为工程提供科学依据，避免因对土的性质了解 不足而导致的工程事故。
土的物理性质和分类对于地质工程、环境工程、 岩土工程等领域的研究和应用具有重要意义， 能够为相关领域提供基础数据和理论支持。
对未来研究的展望
随着科技的发展和研究的深入，未来对土的物理性质和分类的研究将更加精细和全面，有望揭示更多 土的内在规律和特性。
颗粒组成
土是由固体颗粒、水和空气组成的混合物。固体颗粒的成分和大小对土的性质 有重要影响。根据颗粒的大小和成分，土可以分为砂土、壤土和粘土等类型。
结构
土的结构是指固体颗粒之间的排列和相互关系。土的结构对土的强度、压缩性 和渗透性等性质有显著影响。
土的含水量
含水量
指土中水的质量与土的固体颗粒 质量的比值，通常以百分比表示 。含水量对土的力学性质和工程 性质有重要影响。
03
土的分类
按颗粒大小分类
粗粒土
粒径在2～0.1mm 之间的颗粒占优势 的土。
极细粒土
粒径在0.01～ 0.005mm之间的颗 粒占优势的土。
巨粒土
大于2mm的颗粒占 优势的土。
细粒土
粒径在0.1～ 0.01mm之间的颗 粒占优势的土。
土的物理性质指标与分类
土的物理性质指标与分类
1-2 土的组成
一、土的固相 土的固相物质包括无机矿物பைடு நூலகம்粒和有机质，是构成土
的骨架最基本的物质，称为土粒。对土粒应从其矿物成 分、颗粒的大小和形状来描述。 （一）成土矿物：原生矿物，次生矿物
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。
次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物 ，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿 物以及碳酸盐等。
土的物理性质指标与分类
1-2 土的组成
3.土的级配曲线
土1的-物1理颗性粒质指分标析与试分验类 曲线
1-2 土的组成
(四)颗粒分析试验曲线的主要用途
按粒径分布曲线可求得：
（1）土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评 估土的工程性质；
土的物理性质指标与分类
1-2 土的组成
一、土的固相 （二）土粒的大小和土的级配
粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组；某粒组的 土粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比
土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量。
我国GB 50021-94《岩土工程勘察规范》的粒组划分标准可参见
表1-1。 粒 组 名 称
固相：土的颗粒、粒间胶结物； 液相：土体孔隙中的水； 气相：孔隙中的空气。
土的物理性质指标与分类
1-2 土的组成
当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土； 当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土； 一般在地下水位以上地面以下一定深度内的土的孔隙中兼 含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土。 根据土的粘性分： 粘性土：颗粒很细； 无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚 至堆石（直径几十cm甚至1m）
1.土力学基础-土的组成
表1 粒组的划分
1.1.2土中水(water in soil)
土中水可有不同的形态，如固态的冰、气态的水蒸汽、液态的 水，还有矿物颗粒晶格中的结晶水，这些都属于土中水。对 土的性质影响最大的是液态水，尤其是粘性土，它所含的液 态水对其性质影响最大。 液态水主要有结合水和自由水二种形式 1.结合水:解释结合水膜的概念 包括强结合水和弱结合水： 强结合水(strong bound water) (吸着水：absorbed water): 紧靠土粒表面，受到吸引力最大，约1000个大气压，厚度＜ 0.003μ m (1μ m=10-3mm)大约几个水分子层厚， 特性：显示固体的性质，极大的粘滞性、弹性和抗剪强度，不 传递静水压力。冰点很低，00C不冻结，1000C不蒸发，不能 溶解盐类； 粘土只含有强结合水时显示固体坚硬状态；砂土的强结合水含 量极少,仅含强结合水的砂土呈散粒状态；
2.天然含水量w (natural moisture content式： 常见值：砂土：0～40%；粘性土：(20～60)% 土体含水量愈大，则压缩性愈高，强度愈低。 测定方法： 烘箱烘干法（适合于粘性土、粉土、砂土） 取代表性试样15～20g放入铅盒，并用天平称重，然后放入烘箱内，控 制105℃-110℃，加温至恒重（使结合水蒸发），再称干土重。 （湿土＋盒重）－（干土＋盒重）＝水重（mw） （干土＋盒重）－ 盒重 ＝干土重（ms） .酒精燃烧法（工地上没有烘箱，而又急于了解土的含水量时，用此 法） 试样入盒称重，而后倒入酒精，点燃，几分钟后熄灭，用针 将试样调拌均匀，重复3次，可认为土中水全部挥发，求 解mw , ms 及w .铁锅炒干法，适用于卵石或砂夹卵石，取代表发试样3～5kg，称重 后倒入铁锅中干炒，直到不冒气为止，再称重，计算mW , ms 及 w，原理直观。
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)
土壤的组成和性质
⼟壤的组成和性质⼟壤的组成和性质⼀、⼟壤的组成⼟壤是环境中特有的组成部分，是位于陆地表⾯呈连续分布，具有肥⼒并能⽣长植物的疏松层，它是⼀个复杂的体系。
它的组成包括固相（矿物质、有机质）、液相（⼟壤⽔分或溶液）和⽓相（⼟壤空⽓）等三相物质四种成分有机地组合在⼀起构成的⼀种特殊物质。
按容积计，在较理想的⼟壤中，矿物质约占38—45%，有机质约占5—12%，⼟壤孔隙约占50%，⼟壤⽔分和空⽓存在于⼟壤孔隙内，三相之间亦经常变动⽽相互消长。
按重量计，矿物质可占固相部分的90—95%以上，有机质约占1—10%左右。
（⼀）⼟壤矿物质⼟壤矿物质来源于地壳岩⽯（母岩）和母质，它对⼟壤的性质、结构和功能影响很⼤。
⼟壤中的矿物质由岩⽯风化和成⼟过程中形成的不同⼤⼩的矿物颗粒（或⼟粒）组成的。
⾃然界的⼟壤都是由很多⼤⼩不同的⼟粒，按不同的⽐例组合⽽成，各粒级在⼟壤中所占的相对⽐例或重量百分数称为⼟壤的机械组成，也叫⼟壤质地。
（⼆）⼟壤有机质进⼊⼟壤中的有机物质包括植物、动物及微⽣物等死亡残体，经分解转化逐渐形成有机质，即腐殖质，⼟壤腐殖质是⼟壤有机质的主要部分，约占有机质总量的50—65%。
腐殖质不是单⼀分⼦的有机质，⽽是在组成、结构和性质上具有共同特征，⼜有差异的⼀系列⾼分⼦有机化合物，腐殖质在⼟壤中可以呈腐殖酸或腐殖酸盐类存在，亦可以铁、铝的凝胶状态存在，也可与粘粒紧密结合，以有机-⽆机复合体等形态存在。
这些存在形态对⼟壤⼀系列的物理化学性质有很⼤影响，对⼟壤肥⼒有重⼤作⽤。
⼟壤有机质的化学组成包括：糖类（碳⽔化合物）、⽊质素、有机氮、脂肪、蜡质、单宁、⽊栓质、⾓质、有机磷及灰分等。
⼟壤中的有机质组成⼆、⼟壤的物理化学性质⼀）⼟壤的物理性质⼟壤结构：⼀般把⼟壤颗粒（包括单独颗粒、复粒和团聚体）的空间排列⽅式及其稳定程度，孔隙的分布和结合的状况称为⼟壤的结构。
⼟壤中的Ca2+、Fe3+等多价阳离⼦及有机质，腐殖质都有胶结剂的作⽤，参与⼟壤颗粒的团聚。
土的物理性质和工程分类
定义：粒径d＞2 mm的颗粒含量不超过全重 50％，且d ＞0.075 mm的颗粒含量超过全重 50％的土
分类依据：粒径级配、各粒组含量
定名
表2.5 砂土的分类
土的名称
粒组含量
砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂
粒径d＞2 mm的颗粒占总质量的25％～50％ 粒径d＞0.5 mm的颗粒超过总质量的50％ 粒径d＞0.25 mm的颗粒超过总质量的50％ 粒径d＞0.075 mm的颗粒超过总质量的85％ 粒径d＞0.075 mm的颗粒超过总质量的50％
碎石土
定义：土的粒径d＞2 mm的颗粒含量超过全重50 ％的土
分类依据：粒组含量和颗粒形状
定名
土的名称 漂石 块石 卵石 碎石 圆砾 角砾
表2.4 碎石土的分类
颗粒形状
粒组含量
圆形及亚圆形为主 粒径d＞200 mm的颗粒含量超过全重的50
棱角形为主
％
圆形及亚圆形为主
棱角形为主
粒径d＞20 mm的颗粒含量超过全重的50％
圆形及亚圆形为主
棱角形为主
粒径d＞2 mm的颗粒含量超过全重的50％
工程性质
密实碎石土：骨架颗粒含量＞70％，交错排列，连 续接触
中密碎石土：骨架颗粒含量＝60％～70％，交错排 列，大部分接触
稍密碎石土：骨架颗粒含量＝55％～60％，排列混 乱，大部分不接触
松散碎石土：骨架颗粒含量＜55％，排列十分混乱， 绝大部分不接触
土的固体颗粒
土粒的矿物成分
原生矿物：单矿物颗粒；多矿物颗粒 次生矿物
蒙脱石 伊利石 高岭石 腐殖质
土的固体颗粒
土颗粒的大小与形状
土颗粒粒组
粒组名称
巨 漂石、块石 粒 组 卵石、碎石
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一思考题
1 什么叫土？土是怎样形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？
2 什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？
3 何谓土的级配？土的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分布
曲线用半对数坐标？
4 何谓土的结构？土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？
5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示？它们定义又如
何？
6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？
7 什么是吸着水？具有哪些特征？
8 什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？
9 什么叫重力水？它有哪些特征？
10 土中的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？
11 什么叫的物理性质指标是怎样定义的？其中哪三个是基本指标？
12 什么叫砂土的相对密实度？有何用途？
1-13 何谓粘性土的稠度？粘性土随着含水率的不同可分为几种状态？
各有何特性？
14 何谓塑性指数和液性指数？有何用途？
15 何谓土的压实性？土压实的目的是什么？
16 土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？
17 土的工程分类的目的是什么？
18 什么是粗粒土？什么叫细粒土？
19 孔隙比与孔隙率是否是一回事？说明理由，并导出两者之间的关
系式。
20 试述粘性土液性指数的定义、简要的测定方法，以及如何根据其大
小来确定粘性土所处的物理状态？
二计算题
1有A、B两个图样，通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘出它们的粒径分布曲线并求出和值。
A土样实验资料（总质量500g）
粒径d（mm）5210.50.250.10.075小于该粒径的质量（5004603101851257530
g ）
B土样实验资料（总质量30g）
粒径d（mm）0.0750.050.020.010.0050.0020.001
小于该粒径的质量
3028.826.723.115.9 5.7 2.1（g）
2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做实验，测得其质量为15.3g，
烘干后质量为10.6g，土粒比重为2.70，求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。
3 某土样的含水率为6.0%密度为1.60 ，土粒比重为2.70，若设
孔隙比不变，为使土样完全饱和，问100 土样中应该加多少水？
4 有土料1000g,它的含水率为6.0%，若使它的含水率增加到16.0%，问
需要加多少水？
5 有一砂土层，测得其天然密度为1.77，天然含水率为9.8%，土
的比重为2.70，烘干后测得最小孔隙比为0.46，最大孔隙比为0.
94，试求天然孔隙比e、饱和含水率和相对密实度D，并判别该砂土层处于何种密实状态。
6 今有两种土，其性质指标如下表所示。
试通过计算判断下列说法是否
正确？
a.土样A的密度比土样B的大；
b.土样A的干密度比土样B的大；
c. 土样A的孔隙比比土样B的大；
A B
性质指
标土样
含水率（%） 15 6土粒比重 2.75 2.68
饱和度（%） 50 30
7 试从定义证明：
⑴干密度
⑵湿密度
⑶浮密度
8 在图中，A土的液限为16.0%，塑限为13.0%；B土的液限为24.0%，
塑限为14.0%，C土为无粘性土。
图中实线为粒径分布曲线，虚线
为C土的粗粒频率曲线。
试按《土的分类标准》对这三种土进行分类。
9 某碾压土坝的土方量为20万方，设计填筑干密度为1.65 。
料
的含水率为12.0%，天然密度为1.70 ，液限为32.0%，塑限为20.0%，土粒比重为2.72。
问：
⑴为满足填筑土坝需要，料场至少要有多少方土料？
⑵如每日坝体的填筑量为3000 ，该土的最优含水率为塑限
的95%，为达到最佳碾压效果，每天共需要加多少水？
⑶土坝填筑的饱和度是多少？
10 某饱和粘性土的土粒比重为2.70，其最大干密度为1.75g/cm3，相
应的最优含水率为15.2％，由于长期降雨，该粘土实测含水率为3 0%，如用此过湿土来填筑路堤，可能压实到的最大干密度是多少？
最大湿密度是多少？
一思考题
1 何谓达西定律，达西定律成立的条件有哪些？
2 实验室内测定渗透系数的方法有几种？它们之间又什么不同？
3 流网有什么特征？
4 渗透变形有几种形式？各有什么特征？
5 什么是临界水力梯度？如何对其进行计算？
6 孔隙水应力在静水条件下和在稳定渗流作用下有什么不同？如何利
用流网确定渗流作用的孔隙水压力。
7 根据达西定律计算出的流速和土水中的实际流速是否相同？为什
么？
8 拉普拉斯方程是由哪两个基本定律推导出的？你认为土的透水系数
是各向同性的吗？
9 何谓流土？何谓管涌？产生流土和管涌的必要条件是什么？
10 试草绘一个常水头的试验装置来说明达西定律。
11 渗透速度就是水在孔隙中流动的实际速度吗？
二计算题
1 图为一简单的常水头渗透试验装置，试样的截面积为120，若经过
10秒。
由量筒测得流经试样的水量为150，求试样的渗透系数。
2 某无粘性土的粒径分布曲线如1-28曲线所示，若该土的孔隙率n=3
0%，土粒比重=2.65，试问当发生渗透变形时，该土应属何种类型的土？其临界水力梯度为多少（用细粒含量法判别）？]
3 如图1-29中的曲线C为一无粘性土的粒径分布图和粒组频率曲线（虚
线所示）。
试判别该土的发生渗透变形时是属何种类型的土？若土的孔隙率为36%，土粒的比重为2.65，则该土的临界水力梯度多大？
4 资料同3，试求：
⑴图3-27中b点的孔隙水应力（包括静止孔隙水应力和超孔隙
水应力）和有效应力；
⑵地表面5-6处会不会发生流土现象？
5 有一粘土层位于两沙层之间，其中沙层的湿重度=17.6，饱和
重度，粘土层的饱和重度，土层的厚度如图所示。
地下水位保持在地面以下1.5m处，若下层砂层中有承压水，其测压管水位高出地面3m，试计算：
⑴粘土层内的孔隙水应力及有效应力随深度的变化并绘出分布
图（假定承压水头全部损失在粘土层中）；
⑵要使粘土层发生流土，则下层砂中的承压水引起的测压管水
位应当高出地面多少米？
6 某试验装置及各种尺寸如图中所示。
若土样上下两端的水位保持不
变，土的饱和容重γsat＝２０kN/m3，试问
（１）土面下１０ｃｍ处Ａ点测压管中的水柱高度ｈＡ为多少？
（２）Ａ点处的有效应力为多少？
（3）单位渗流力ｊ为多少？
7 在某细砂地基上开挖基坑时采用不透水的钢板桩支护，设开挖后基坑
中的水位与基坑底面齐平，已知细砂的比重Ｇｓ＝2.65,孔隙比ｅ=
0.85，地下水位位置如图所示，试验算该基坑底面的细砂是否可
能发生流砂（流土的一种现象）？
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。