土质与土力学砂石材料
最新土质学与土力学精品课件
最新土质学与土力学精品课件一、教学内容1. 土的物理性质：包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 土的力学性质：包括土的抗剪强度、压缩性、渗透性等，以及这些性质在工程中的应用。
3. 土的工程特性：包括土的变形、破坏、流动等特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 土的分类：根据土的物理性质和力学性质，将土分为不同的类型，以便于工程师进行合理的土方设计和地基处理。
二、教学目标1. 使学生了解并掌握土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 培养学生运用土的性质进行土方设计和地基处理的能力。
3. 使学生了解并掌握土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
三、教学难点与重点重点：土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
难点：土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 引入：通过展示一些实际的土方工程和地基处理工程，引发学生对土质学和土力学的兴趣。
2. 讲解：详细讲解土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
3. 示例：通过一些实际的工程案例，讲解土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 练习：让学生运用所学的知识，进行一些土方设计和地基处理的练习。
六、板书设计1. 土的物理性质和力学性质。
2. 土的工程特性。
3. 土的分类。
七、作业设计1. 请简述土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
答案：土的物理性质包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，这些性质对土的工程性质有重要影响。
例如，土的密度越大，其抗剪强度越高；土的颗粒分布越均匀，其渗透性越好。
2. 请简述土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
答案：土的工程特性包括土的变形、破坏、流动等特性，这些特性对工程有重要影响。
例如，土的变形能力越强，其适应地基变形的能力越强；土的破坏强度越高，其地基承载能力越强。
土质学与土力学
土质学与土力学1. 引言土质学和土力学是土木工程中非常重要的两门学科，它们研究土壤的结构、性质和力学行为。
土壤是构筑工程基础的基本材料，对于土木工程的设计和施工具有重要影响。
了解土质学和土力学的基本概念和原理，对于工程师来说至关重要。
2. 土质学土质学是研究土壤成因、组成、结构、性质和分类的学科。
土壤是由无机颗粒（矿物质）和有机质组成的，并且含有水分和空气。
土壤的粒径范围从粘粒、细粒到粗粒，不同粒径的颗粒在土壤中起到不同的作用。
2.1 土壤成因土壤的形成是一个长期的物理、化学和生物过程。
主要的土壤成因有： - 岩石破碎：由于大地运动和气候变化，岩石会发生破碎，形成岩屑。
- 物理风化：由于温度变化、冰雪作用等，岩石会发生物理性质的变化。
- 化学风化：岩石中的矿物质会与水和大气中的化学物质发生反应，产生新的物质。
- 有机质的积累：植物的生长和腐烂会导致有机质在土壤中积累。
2.2 土壤组成土壤的主要组成部分包括： - 矿物质：土壤中的无机颗粒，包括石英、长石、云母等。
- 有机质：土壤中的有机物，包括植物残渣、动物尸体等。
- 水分：土壤中的水分，对于土壤的性质和力学行为具有重要影响。
- 空气：土壤中的孔隙中充满了空气，土壤中气体的含量和种类也会影响土壤的性质。
2.3 土壤结构土壤的结构是指土壤颗粒之间的排列方式。
常见的土壤结构有团聚结构、面聚结构和砂砾结构等。
土壤的结构决定了土壤的透水性、保水性和持水性。
2.4 土壤性质土壤的性质包括物理性质和化学性质。
常见的土壤性质有： - 颗粒大小：土壤颗粒的大小直接影响土壤的透水性和保水性。
- 比重：土壤颗粒的密度和单位体积质量。
- 含水量：土壤中含水量的多少会影响土壤的强度和可塑性。
- 孔隙度：土壤中孔隙的大小和分布对于土壤的透水性和空气渗透性具有重要影响。
3. 土力学土力学是研究土壤的力学性质和行为的学科。
土力学在工程中应用广泛，用于土壤的承载能力分析、边坡稳定性分析、地基设计等。
建筑工程土质分类
建筑工程土质分类
在建筑工程中，土质是一个重要的考虑因素。
根据土壤中的颗粒组成和特性，可以将土质分为不同的类别。
以下是常见的建筑工程土质分类：
1. 砂质土：砂质土是由颗粒直径在0.05mm至2mm之间的石英、石英砂和石英岩等颗粒组成的土壤。
砂质土排水性好，容易渗透，但胶结性较差。
2. 黏土：黏土是由颗粒直径小于0.002mm的颗粒组成的土壤，主要由粘质和硅铝酸盐矿物质组成。
黏土的塑性较好，胶结性强，但其排水性较差。
3. 粉土：粉土是由颗粒直径在0.002mm至0.05mm之间的细
粒颗粒组成的土壤。
粉土的胶结性和排水性介于砂质土和黏土之间。
4. 砾石：砾石是由颗粒直径超过2mm的石块和碎石组成的土壤。
砾石的孔隙较大，排水性好。
5. 沙土：沙土是由砂质土和少量细粒颗粒组成的土壤。
沙土具有较好的排水性和透水性。
以上是常见的建筑工程土质分类，不同的土质在工程设计和施工中有不同的影响和处理方法。
根据具体土质的特性，选用适当的工程处理措施，可以确保工程的稳定性和安全性。
土工材料的知识点总结
土工材料的知识点总结一、土工材料的种类1. 砾石砾石是指粒径大于4.75mm的岩石碎片，主要用于路基、路面和路堤的铺设。
砾石具有抗压强度高、排水性能好等特点，能够有效支撑和传递荷载。
2. 碎石碎石是指经过人工破碎处理的砾石，粒径一般在4.75mm至19mm之间。
碎石主要用于路面层和路堤填料，其密实性和耐久性较好，可以有效提高路面的承载能力和使用寿命。
3. 砂砂是指颗粒直径在0.075mm至4.75mm之间的颗粒，主要用于路基和路面的填料，可以提高土工材料的密实性和强度。
4. 黏土黏土是一种具有黏性的土壤材料，主要用于土壤加固、填充和防渗处理。
黏土具有良好的可塑性和粘结性，能够有效减少土体的渗透和稳定土层。
5. 粉煤灰粉煤灰是一种矿渣粉末状的材料，主要用于土壤改良和路面施工。
粉煤灰具有细粒度、活性高、耐久性好等特点，可以提高土体的稳定性和抗压强度。
6. 水泥水泥是一种常用的建筑材料，主要用于土方工程的加固和土体的胶结。
水泥具有早期强度高、耐久性好等特点，可以有效提高土工材料的整体稳定性和承载能力。
7. 地下排水材料地下排水材料主要用于土木工程的排水系统，包括排水管、排水板、排水沟等，其作用是排除土体内部的积水和降低地下水位，保证工程的稳定性和安全性。
二、土工材料的特性1. 抗压性能土工材料的抗压性能是指其抵抗外部荷载作用的能力，通常使用抗压强度来评价。
砾石、碎石、砂等粒径较大的材料具有较高的抗压强度，能够承受较大的荷载。
2. 抗剪性能土工材料的抗剪性能是指其抵抗剪切破坏的能力，通常使用抗剪强度来评价。
黏土、粉煤灰等具有较好的抗剪性能，能够有效抵抗外部的变形和位移。
3. 抗渗性能土工材料的抗渗性能是指其防止水分流入土体内部的能力，主要通过渗透系数和抗渗强度来评价。
砾石、碎石等颗粒较大的材料具有较好的排水性能，可以有效排除土体内部的积水。
4. 抗冻融性能土工材料的抗冻融性能是指其在低温环境下不发生破坏的能力，主要通过冻融试验来评价。
土质学与土力学复习总结
土质学与土力学复习总结一、土质学土质学是研究土壤的物理性质、化学性质和工程性质的学科。
在土质学中，我们需要了解土壤的颗粒组成、孔隙结构、水分特性、含水量与干密度的关系、体积稳定性和胶结性等。
1.颗粒组成：土壤由颗粒、水和气体组成。
颗粒主要分为粉状颗粒（泥粒）、砂状颗粒（砂粒）和粒状颗粒（粉粒）。
不同颗粒的比例决定了土壤的颗粒分布。
2.孔隙结构：土壤中存在许多孔隙，包括毛细孔隙、总孔隙和非饱和孔隙。
毛细孔隙是土壤中含水量较低时形成的微小孔隙，决定了土壤的毛细吸力和可透水性。
3.水分特性：土壤中的水分包括毛管水和自由水。
土壤的水分特性曲线描述了不同水势下土壤的含水量与含水率之间的关系，可以通过渗透试验来确定。
4.含水量与干密度关系：土壤的含水量与干密度之间存在反比关系。
随着含水量的增加，干密度逐渐降低。
5.体积稳定性：土壤的体积稳定性是指土壤在湿润和干燥过程中是否容易发生体积变化。
常用指标有线膨胀比和线收缩比。
6.胶结性：胶结是土壤中含粘土颗粒的胶结物质与水分反应形成的胶状状况。
土壤的胶结性会影响土壤的剪切强度和水分渗透性。
二、土力学土力学是研究土壤的力学性质和变形特性的学科。
在土力学中，我们需要了解土壤的力学参数、力学性质和受力行为等。
1.力学参数：土壤的力学参数包括弹性模量、剪切模量、泊松比、内摩擦角等。
这些参数是描述土壤力学特性的重要指标，常用于土木工程中的计算和分析。
2.力学性质：土壤的力学性质包括剪切强度、压缩性和不均匀性等。
剪切强度是指土壤抵抗剪切破坏的能力，压缩性是指土壤在承受垂直应力时的变形特性，不均匀性是指土壤的颗粒分布不均匀程度。
3.受力行为：土壤在受力作用下会发生各种不同的变形和破坏形式，包括剪切破坏、液化和沉降等。
了解土壤的受力行为可以帮助工程师设计更合理和安全的土木工程。
总结起来，土质学与土力学是土木工程中重要的基础学科，它们研究土壤的物理性质、化学性质和力学性质，为土木工程的设计和施工提供理论依据。
土质学及土力学
用GDS及其它动静三轴仪研究土的力学问题，用土工离 心机研究高土石坝、高路堤、桩与基础的相互作用、轻型支 挡结构等的受力变形及稳定问题，甚至有人提出了用大型的 振动台研究土工构筑物的动力效应问题。
地基土的不均匀性，地基中初始应力条件和荷载条件的 不确定性，土工试验的误差，使土工参数带有一定的随机性， 故在边坡稳定分析，地基基础的设计方面，应考虑可靠度和 风险分析。在路基工程中，存在土质改良问题。总之在以上 领域还需要进行深入的研究。
四、土力学理论的发展
古典理论时期：土力学的基本理论也有一个发展过程，
18世纪以前，在土建中许多土力学问题只凭经验解决， 1773-1776年法国库伦（coulomb）提出抗剪强度和土压 力的滑动土楔理论，土力学才进入古典理论时期。其后，彭
恩莱(Poncelet，1840年)对线性滑动土楔作了完善了解； 兰金（Rankine，1857年）在塑性应力场基础上提出新的 土压力理；布辛尼斯克（Boussinesq，1885年）提出一点 集中荷载下弹性地基中应力和位移计算；法国（Darcy， 1856年）通过水在砂中渗流试验，建立达Darcy公式，这 对以后研究渗流和固结打下了基础，芬兰纽斯（Fellenius， 1922年）在处理铁路路基滑坡问题提出土坡稳定分析方法。
土中的水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 毛细水
重力水
当土粒与水相互作用时，土粒会吸附一部分水分子，在土 粒表面形成一定厚度的水膜，由于受表面引力作用，而不服 从静水力学规律，结合水的密度，粘滞度均比一般正常水为 高，冰点比O℃低。
在结合水膜以外的水，为正常的液态水溶液，它受重力 的控制而流动，能传递静水压力，为自由水。自由水又分为 毛细水和重力水。
土质土力学土的物理性质优秀PPT
物理性质分为基本物理性质和水理性质：
土的固、液（水）、气三相在质量和体积 之间的相互比例关系称为土的基本物理性 质，主要反映在土的密实程度和干湿状况 等。
液相（水）水与固相之间的相互作用所表 现出来的性质称为土的水理性质，主要研 究土的稠度与塑性、土的膨胀性与收缩性、 土的透水性和毛细性等。
为土的天然密度（通常所说的密度 即指天然密度），相应的重度为天 然重度，以区别于其他条件下的密 度。
土的密度是实测指标，可采用环刀法、蜡封法、灌水法和灌
砂法等方法测定。 环刀法适用于细粒土，蜡封法适用于易破裂土和形状不规则
的坚硬土，灌水法和灌砂法适用于现场测定粗粒土的密度。
环刀
（3）饱和密度(重度)
[无量纲]
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
土粒比重与土粒密度在数值上是相 等的。
一般土的土粒密度值见下表：
土名
砂土 砂质粉土 粘质粉土 粉质黏土 黏土
s(g/cm3) 2.65~2.69 2.70
2.71 2.72~2.73 2.74~2.76
土粒密度是实测指标，小于5mm的
用小数表示
A ma(0)
mw
W
m
Va Vv
Vw V
计算指标
孔隙比常用以表示土的密实 程度，并用于计算地基沉降 量。e越大，孔隙越发育，结 构越松散。 粉土按孔隙比e的分类： 密实（e<0.75）； 中密（0.75e<0.90）； 稍密（e0.90）。
ms
S
Vs
质量 mass
体积 volume
土的三相图
(1) 孔隙度（孔
隙率） n Vv 100%
工程施工土质分类(3篇)
第1篇在建筑工程施工过程中，土质是影响施工进度和质量的重要因素之一。
土质分类对于合理选择施工方法、确定施工参数、保证施工安全具有重要意义。
本文将简要介绍工程施工土质的分类及其特点。
一、土质分类1. 根据土的物理性质分类（1）砂土：粒径小于2mm的土，其颗粒由石英、长石、云母等矿物组成。
砂土具有良好的透水性、抗剪强度较高，但抗拉强度较低。
（2）粉土：粒径介于砂土和黏土之间的土，粒径小于0.075mm的颗粒含量大于50%。
粉土具有良好的透水性，但抗剪强度较低。
（3）黏土：粒径小于0.005mm的土，其颗粒主要由黏土矿物组成。
黏土具有良好的塑性、抗剪强度较高，但透水性较差。
2. 根据土的工程性质分类（1）松散土：指颗粒间相互摩擦力较小，容易变形的土。
如砂土、粉土等。
（2）紧密土：指颗粒间相互摩擦力较大，不易变形的土。
如黏土、黄土等。
（3）膨胀土：指在吸水膨胀、失水收缩过程中，体积变化较大的土。
如膨胀土、膨胀性黄土等。
3. 根据土的成因分类（1）残积土：指由岩石风化后形成的土。
（2）坡积土：指由山坡上的土体沿坡面下滑而形成的土。
（3）冲积土：指由河流、湖泊等水体冲刷、沉积而形成的土。
（4）风积土：指由风力搬运、沉积而形成的土。
二、土质特点1. 砂土：具有良好的透水性、抗剪强度较高，但抗拉强度较低。
在施工过程中，应采取排水、固结等措施，防止砂土发生流砂、滑坡等现象。
2. 粉土：具有良好的透水性，但抗剪强度较低。
在施工过程中，应加强排水、固结，防止粉土发生流砂、滑坡等现象。
3. 黏土：具有良好的塑性、抗剪强度较高，但透水性较差。
在施工过程中，应采取加固、排水等措施，防止黏土发生膨胀、软化等现象。
4. 膨胀土：在吸水膨胀、失水收缩过程中，体积变化较大。
在施工过程中，应采取加固、排水等措施，防止膨胀土发生膨胀、软化等现象。
总之，工程施工土质分类对于施工方案的选择、施工参数的确定、施工安全的保障具有重要意义。
在实际施工过程中，应根据土质的分类和特点，采取相应的施工措施，确保工程顺利进行。
土力学第2章土的物理性质与工程分类
学
• •
中间—液限 后者—微含成分
土 • （二）判断粘性土的状态
• 例：某地基中取一土样，质量为23.15g， 烘干后质量为16.37g，并测得土样的液
力 限为40%，塑限为24%，求土的塑性指数
和液性指数，并对该土样的地基进行评 价。
学 • （三）评价土的承载力
• （四）估算土的力学性质
第四节 土的工程分类
Solid 固态
semiSolid 半固态
Plastic 塑态 Liquid 液态
Wp
WL
IL
w wP wL wP
？IL与土的状态 物理意义
液性指数
土粘性土即使具有相同的含水率，也未必处于同样的状态， 与无粘性土的相对密实度相似，粘性土的状态用液性指数 来判别。
液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对
力 • 另外，处于地水位以下的有效重度常特称为土的浮重 度γ′，等于土的饱和重度减去水的重度（γw），即：
学 • 对于同一种土来讲 ， s土at 的 天w 然重度、干重度、饱和重 度、浮重度在数值上有如下关系：
sat d
三、土的含水性
土 1、含水量 • 含水量指土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比， 以百分数表示，又称土的含水率。
式中
4 w
C
4
C时纯蒸馏水的密度
w 1g / cm3 则Gs在数值上等于s
二、土的密度与重度
土 • 土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体 积土的质量，其单位是g/cm3。
力 1、天然密度 • 天然状态下单位体积土的质量，称天然密度，即： m mw ms V Va Vw Vs
土力学概念总结
土力学概念总结土力学是土壤力学的简称，是研究土壤的物理和力学特性以及土壤与外界力的相互作用的学科。
以下是对土壤力学中一些重要概念的总结。
1. 土体：土体指的是由颗粒状物质和孔隙组成的自然体系。
土体可以包括多种颗粒，如砂粒、粉砂、粘土等。
土体可以通过颗粒分布，颗粒大小以及不同颗粒之间的协调性来分类。
2. 饱和度：饱和度是指土体中孔隙所含的水的百分比。
当土体完全被水饱和时，饱和度为100%。
饱和的土体具有良好的水和气体传导能力。
3. 孔隙比：孔隙比是指孔隙体积与土体体积之比。
孔隙比主要决定了土体中的孔隙空间大小和分布。
4. 孔隙水压力：当土体饱和时，孔隙中的水会受到外界力的影响而产生压力，这个压力称为孔隙水压力。
孔隙水压力可以通过水头、水位和水压力的概念来描述。
5. 压缩性：压缩性是指土体在受到外界力作用下，体积发生变化的能力。
土体的压缩性取决于土体的颗粒结构和孔隙结构，以及所施加的应力的大小和时间。
6. 剪切强度：剪切强度是指土体抵抗外界剪切力的能力。
土体的剪切强度与土体的颗粒粒径、颗粒间的粘聚力以及孔隙水的存在有关。
7. 孔隙水压力与剪切强度的关系：孔隙水压力会对土体的剪切强度产生影响。
当孔隙水压力增大时，土体的剪切强度会降低。
8. 孔隙水压力传递：当土体中存在孔隙水时，孔隙水压力可以通过孔隙水的渗流传递给土体中的其他位置，从而影响整体的力学性质。
9. 孔隙水压力与地下水：土壤水文循环和地下水流动是土壤力学中关键的研究内容。
孔隙水压力的变化可以影响地下水位的变化和地下水流动路径。
10. 拉力：拉力是指对土体施加的拉应力。
拉力的大小和方向可以影响土体的稳定性和变形特性。
以上是土力学中的一些基本概念总结，这些概念对于研究土壤的物理性质、力学行为以及与外界力的相互作用至关重要。
在土壤力学的研究中，还需要结合实际工程或地质环境来进行进一步的分析和研究。
工程泥土的物理与力学性质分析与分类研究
工程泥土的物理与力学性质分析与分类研究工程泥土是指在工程建设中所使用的各种土壤。
它是建筑物、道路、桥梁、隧道等工程建设的基础材料。
因此，对工程泥土的物理和力学性质进行分析和分类研究非常重要。
首先，我们需要了解工程泥土的物理性质。
物理性质是指土壤的颗粒大小、密度、孔隙度等方面的特征。
这些特征直接影响着土壤的力学性质。
工程泥土的颗粒大小一般分为粉砂、细砂、中砂、粗砂等级别。
粉砂的颗粒最小，粗砂的颗粒最大。
而密度和孔隙度则是表征土壤空隙率的指标。
密度越大，孔隙度越小，土壤的稳定性就越高。
其次，我们需要了解工程泥土的力学性质。
力学性质是指土壤在外力作用下的响应特征。
这些特征包括抗压强度、抗剪强度、变形特性等。
抗压强度是指土壤在垂直方向上承受外力的能力。
抗剪强度则是指土壤在水平方向上承受外力的能力。
变形特性则是指土壤在外力作用下发生的变形情况。
根据工程泥土的物理和力学性质，我们可以将其分为不同的类型。
常见的工程泥土类型包括黏土、砂土、粉土、淤泥等。
黏土是一种粘性很强的土壤，其颗粒非常细小。
砂土则是一种颗粒较大、排水性较好的土壤。
粉土则是介于黏土和砂土之间的一种土壤类型。
淤泥则是一种水中沉积物，其含水量非常高。
不同类型的工程泥土在工程建设中应用也不同。
例如，在建造高层建筑时，需要使用抗压强度高的黏土作为基础材料。
而在修建道路时，则需要使用排水性好的砂土作为路基材料。
总之，对工程泥土的物理和力学性质进行分析和分类研究对于工程建设至关重要。
只有深入了解不同类型的工程泥土，才能更好地选择合适的材料，并确保工程建设的稳定性和安全性。
土质学与土力学试验报告教材
土质学与土力学实验报告专业___________班级___________实验小组__________姓名___________学号___________华中科技大学土木工程与力学学院2011年10 月前言土质学与土力学是一门有关土——一种特殊建筑材料的学科。
厂房、铁路、公路、港口码头等工业建筑以及城市中各种民用建筑都是以土作为地基介质的。
而土的形成过程又是一个极其复杂的地质过程。
土的性质不仅与天然形成环境有关，且与其地质历史中的变化有关。
土工试验就是通过对土进行物理及其力学性质的试验分析，了解土的组成、物理性质与力学性质，为工程设计提供土工计算的参数与指标。
所以土工试验中将其试验项目按其性质与方法分为物理性质试验与力学性质试验。
物理性质试验是对土的组成、物理及水理特征进行分析评价。
试验项目包括粒度测定，含水量测定、容重测定、液限塑限测定等。
力学性质试验是对土在各种状态下的力学性质进行测定，试验项目包括压缩性试验、直剪试验、无侧限抗压试验以及三轴试验等。
土作为一种特殊的材料，特点就在于其三相组成和复杂的地质形成过程。
因此，对于土工试验的要求不仅在于了解土体性质，更重要地在于对土这种材料在工程活动中其性质变化过程的模拟。
土工试验作为土力学的实践课，它要求学生首先重视土力学基本原理理论的学习，进而了解土工试验原理并掌握试验方法以及试验数据的分析整理与指标的选择。
2011年10月目录试验一土的密度试验 (4)试验二土的含水量（率）试验 (7)试验三粘性土的液限、塑限的测定 (9)试验四土的侧限压缩试验（固结试验） (12)试验五土的直剪试验 (15)试验一土的密度试验一、实验目的二、基本原理三、仪器设备四、操作步骤五、记录格式（一）密度试验记录表(蜡封法)工程名称钻孔编号土样说明试验日期试验者计算者校核者（二）密度试验（环刀法）六、思考题1. 什么是土的重度、天然重度、水下重度、干重度？2. 开土样时怎样准确测定环刀内土的体积？削土刀是否能用力反复刮平土面？3. 简述天平的使用规则。
土质学与土力学第一章土的物理性质及工程分类
土的粒度成分 表1-1
粒组（mm） 10～5 粒度成分（以百分计） 土样a 土样b 25.0 土样c
5～2
2～1 1～0.5
3.1
6.0 14.4
20.0
12.3 8.0
0.5～0.25
0.25～0.10 0.10～0.05 0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.002 ＜0.002
=0.00114Pa· s w=9.81×103N/m3 s=26×103N/m3
18 d v s w
d 0.001126 v (m) =
Li d i 1.126 (m m) ti
悬液体积为1000cm3，其中所含≤di的土粒重量为Wsi(g)
Wsi 1 i [Wsi (1000 ) wo ] 1000 so
是由试验测定，称为试验指标，
第五节 粘性土的界限含水量
如图1-9所示,粘性土充分加水搅拌后,像泥浆一样,不能成型, 呈“液体状态”.然后使其渐渐干燥,随着含水量降低,水分蒸 发,体积减小,逐渐达到容易成型的“半固体状态”.继续干燥 下去,土颗粒相互接触,体积不再收缩,呈坚硬的“固体状态”. 把与以上各种状态相适应的界限含水量分别称为液限(liquid limit)WL、塑限(plastic limit)Wp和缩限(shrinkage limit)Ws,统称为稠度界限(consistency limit). 所以说： 土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水量称为液限WL。 土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限 Wp。 土的体积随含水量的减少而收缩，但达某一含水量时，土体 积，不再收缩，这个界限含水量称之为缩限Ws。
三角形坐标法是由等边三角形组成，几何上已知三角形内一 点，到三个边的距离之和为一常数，即h1+h2+h3=H,其中， h1——粘土颗粒的含量 h2——砂土颗粒的含量 h3——粉土颗粒的含量 根据该点在三角形的位置，确定土的名称、性质。
土壤的力学性质
土壤的力学性质地基土通常被分为土和岩石两类1.土壤土壤是岩石风化作用的产物，包括风化后崩解、破碎的松散物质在各种自然力（重力、水流搬运、冰川作用、生物活动）的作用下在低洼地区或海底沉积而形成的沉积土及未经成岩作用的松散物质（残积土）。
土壤是一种松散物质，松散物质中主要是含有多种矿物成分的土颗粒，颗粒之间是空隙，空隙中有液体和气体（三相）。
土颗粒、水、空气三种基本物质，构成土壤的三要素。
土壤的物理力学性质通常用比重、含水量、容重、孔隙率、饱和度等来量化。
2.土壤的工程性质（物理力学性质）土壤大致分成粘性土、砂石类土和岩石三大类。
粘性土可分为粘土、亚粘土、亚砂土三种。
砂石类土可分为砂土和碎石。
砂土又可分为硕砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。
碎石又分为大块碎石、卵石及硕石。
碎石、砂土和粘性土等各类的物理特性可查阅相关资料。
3.碎石、砂土、粘性土、人工填土等的野外鉴别方法⑴碎石的鉴别碎石土指粒径大于2㎜的颗粒超过总质量的50%的土。
碎石的野外鉴别方法如下：1)碎石土根据粒组含量及颗粒形状,分为：漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。
其密实程度可据其可挖性，可钻性等野外鉴别方法确定，分为密实、中密、稍密和松散四种(平均粒径大于50mm，或最大粒径超过100mm)。
2)碎石土的粒径越大，含量越多，承载力越高，骨架颗粒呈圆形充填砂土者比棱角形充填粘土者承载力高。
3)碎石土没有粘性和塑性，强度高、压缩性低、透水性好，可作为良好的天然地基。
⑵人工填土的鉴别由人类活动堆填形成的各类土称为人工填土。
按组成和成因可以分为：素填土、杂填土和冲填土。
1)素填土：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填土，称为素填土。
这种人工填土不含杂物，经分层压实者统称为压实填土，可以作为天然地基，但应注意填土年限、密度、均匀性等，以防沉降过大。
2)杂填土含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土，称为杂填土。
其成份复杂，性质不均匀。
对以生活垃圾和腐蚀性工业废料为主的杂填土，不宜作为建筑物地基。
土力学全知识点
土力学全知识点土力学是一门研究土的物理、化学和力学性质及其在工程中的应用的学科。
它对于土木工程、地质工程、水利工程等领域都具有重要的意义。
一、土的物理性质1、土的三相组成土是由固体颗粒、水和气体三相组成的。
固体颗粒构成土的骨架，水和气体填充在骨架的孔隙中。
固体颗粒的大小、形状和级配会影响土的性质。
颗粒越大，孔隙比越小，土的渗透性越强。
2、土的粒度成分土的粒度成分是指土中不同粒径颗粒的相对含量。
常用的粒度分析方法有筛分法和比重计法。
根据粒度成分，土可以分为碎石土、砂土、粉土和黏性土等。
3、土的三相比例指标包括土的密度、重度、含水量、孔隙比、孔隙率和饱和度等。
这些指标之间存在一定的关系，可以相互换算。
4、土的渗透性土的渗透性是指水在土孔隙中渗透的能力。
渗透系数是衡量渗透性的重要指标。
影响渗透性的因素有土的粒度成分、孔隙比、饱和度等。
5、土的压实性土的压实性是指在一定的压实能量作用下，土能够被压实的程度。
最优含水量是使土达到最大干密度时的含水量。
二、土的力学性质1、土的压缩性土在压力作用下体积缩小的性质称为压缩性。
压缩系数和压缩模量是衡量压缩性的指标。
地基的沉降计算通常基于土的压缩性指标。
2、土的抗剪强度土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的能力。
库仑定律是描述土的抗剪强度的基本定律。
土的抗剪强度指标包括内摩擦角和黏聚力。
3、土的应力状态土中的应力包括自重应力和附加应力。
应力分布的规律对于地基的设计和分析非常重要。
三、土压力1、静止土压力当挡土墙静止不动时，墙后填土处于静止状态，此时作用在墙上的土压力称为静止土压力。
2、主动土压力当挡土墙在墙后填土的推力作用下向前移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。
3、被动土压力当挡土墙在外力作用下向后移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
四、地基承载力1、地基承载力的概念地基承载力是指地基单位面积上所能承受的最大荷载。
土质与土力学
土质与土力学土质与土力学是土木工程中重要的概念，它们对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
土质是指土壤的物理和化学性质，包括颗粒组成、结构、含水量和孔隙度等。
土力学则研究土壤受力行为，包括土壤的承载力、剪切强度和变形性能等。
土质是土壤的重要特征之一，它决定了土壤的物理性质和化学性质。
土壤由不同大小的颗粒组成，包括砂、粉砂、粘土和有机质等。
这些颗粒的组合方式和相互之间的作用力决定了土壤的结构。
土壤的含水量和孔隙度也是土质的重要指标，它们影响着土壤的透水性和贮水性能。
土壤的颗粒组成和结构会影响土壤的透气性和保肥能力，而含水量和孔隙度则影响着土壤的保水能力和排水性能。
土壤受力行为是土力学的研究对象。
土壤在受到荷载或其他外力作用时会产生变形和破坏。
土壤的承载力是指土壤能够承受的最大荷载，它是设计建筑物基础的重要参数。
土壤的剪切强度是指土壤在受到剪切力作用时抵抗剪切破坏的能力，它影响着土壤的稳定性和抗滑性能。
土壤的变形性能是指土壤在受力后产生的变形和沉降，它对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
土质与土力学的研究对于土木工程的设计和施工具有重要的指导意义。
通过对土壤的物理和化学性质进行分析和测试，可以确定土壤的工程性质，为工程设计提供基础数据。
土力学的研究可以预测土壤在受力后的变形和破坏行为，为工程结构的设计和施工提供支持和保障。
而对土壤的合理利用和保护也是土质与土力学研究的重要内容，它关系到土地资源的可持续利用和环境的保护。
土质与土力学是土木工程中不可或缺的重要学科，它们的研究对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
通过对土壤的物理和化学性质的研究，可以确定土壤的工程性质，为工程设计提供基础数据。
土力学的研究可以预测土壤在受力后的变形和破坏行为，为工程结构的设计和施工提供支持和保障。
同时，对土壤的合理利用和保护也是土质与土力学研究的重要内容，它关系到土地资源的可持续利用和环境的保护。
土质土力学土的物质组成和结构
相系之间往往存在复杂的物理—化学作用。因此，土的相系之间质和量的变化是鉴定其工程性质的一个重要依据。
在研究土时，必须对同时存在的三相的质与量以及它们之间的相互作用一并加以研究。
土是分散体系
由二相或更多相所构成的体系，其一相或某一些相分散在另一相中，称为分散体系。多相组成的土是分散体系。 根据固相土粒的大小程度，将土划分为： 粗分散体系(>2m) 细分散体系(2~0.1m) 胶体体系(0.1~0.01m) 分子体系(<0.01m)。 分散体系的性质随着分散程度的变化而变化。
2 土的物质组成和结构
土是未固结成岩的松散沉积物，在地表广泛分布，是工程和经济活动的主要对象。土的工程性质复杂多变： 作为建筑地基，有的可以修建高楼大厦，有的连平房都承受不起；作为建筑材料，有的可以作为混凝土的骨料，有的可以烧制砖瓦，有的很难派上用场。 土的性质之所以有这样大的差别，主要是其成分和结构的不同。因此，在研究土的工程性质形成及其变化规律时，首先要研究土的组成成分。
(2) 粒组划分
我国《土的工程分类标准》（GB/T 50145-2007）中的粒组划分方案见下图：
01
细粒
03
巨粒
02
粗粒
粒度成分
土的工程性质与构成土的各种粒径的相对含量有关，即与各种粒径在土中的比例搭配关系有关。 土中各种粒径颗粒之间的比例搭配关系（相对含量）称为粒度成分（又称为粒度级配或级配），一般用干土质量百分比表示： 式中 x——某粒组的质量百分数,%； ma——干土中某粒组的质量； mb——干土总质量。
粒组（mm）
粒度成分(以质量%计)
土样1
土样2
土样3
10-5 5-2 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.10 0.10-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.002 0.002
土质学与土力学授课教案
教案土质学与土力学一、教学目标本课程旨在让学生了解土质学与土力学的基本概念、基本理论和基本方法，掌握土的物理性质、力学性质和工程性质，能够运用所学知识解决实际工程问题。
二、教学内容1.土的物理性质(1)土的三相组成：固相、液相、气相。
(2)土的密度：干密度、饱和密度、浮密度。
(3)土的含水量：有效含水量、饱和含水量。
(4)土的孔隙性：孔隙比、孔隙率。
2.土的力学性质(1)土的抗压强度：无侧限抗压强度、三轴抗压强度。
(2)土的抗拉强度：直剪抗拉强度、三轴抗拉强度。
(3)土的剪切强度：直剪试验、三轴剪切试验。
(4)土的压缩性：压缩系数、压缩模量。
3.土的工程性质(1)土的稳定性：边坡稳定、基础稳定。
(2)土的渗透性：渗透系数、渗透力。
(3)土的固结性：固结系数、固结时间。
(4)土的沉降：瞬时沉降、固结沉降。
三、教学方法1.讲授法：讲解基本概念、基本理论和基本方法。
2.实验法：通过实验让学生了解土的物理性质、力学性质和工程性质。
3.案例分析法：分析实际工程案例，让学生了解土质学与土力学在实际工程中的应用。
四、教学安排1.学时安排：本课程共计32学时，每周2学时。
2.教学进度：每学时讲解一个或多个知识点，共计16周。
五、考核方式1.平时成绩：占30%，包括出勤、课堂表现、作业等。
2.实验成绩：占30%，包括实验报告、实验操作等。
3.期末考试：占40%，采用闭卷考试形式，考试内容涵盖本课程所有知识点。
六、教学资源1.教材：《土质学与土力学》（作者：X，出版社：X）2.参考书籍：《土力学》（作者：X，出版社：X）、《土质学》（作者：X，出版社：X）3.网络资源：中国知网、维普网等相关学术论文和资料。
七、教学效果预期通过本课程的学习，学生能够掌握土质学与土力学的基本概念、基本理论和基本方法，具备解决实际工程问题的能力，为后续课程学习和未来工作奠定基础。
重点关注的细节：土的物理性质1.土的三相组成土是由固相、液相和气相三相组成的复杂体系。
工程施工土质
工程施工土质一、引言工程施工过程中，土质是一个非常重要的因素。
土质的好坏直接影响着工程的质量、进度和安全。
因此，在施工前对土质进行充分的了解和分析是至关重要的。
本文将从土质的定义、分类、特性以及在工程施工中的重要性等方面进行详细的介绍。
二、土质的定义和分类土质是指地球表面的固体外壳，是由不同粒径的矿物颗粒、有机质、水、气体及微生物组成的材料。
根据土质的成因和性质的不同，土质可以分为多种类型。
一般来说，土质可以分为以下几类：1. 岩土：岩土是由岩石破碎、风化、腐蚀等过程形成的颗粒状或块状的物质，其中包括砾石、沙砾、黏土等。
2. 沉积土：沉积土是由岩石经过风、水、冰等作用形成的颗粒状或块状的松散物质，其中包括砂土、壤土、黏土等。
3. 岩石：岩石是一种由矿物质和有机物质组成的坚硬的固体，其中包括大理石、花岗岩、砂岩等。
4. 原生土：原生土是指自然形成于地壳表面的土壤，其性质和成分往往受到地质构造、气候和生物等因素的影响。
5. 人工土：人工土是指人工堆填、填埋、回填等工程活动形成的土壤，其性质和成分往往受到人为干预的影响。
三、土质的特性土质的特性直接影响着工程施工的质量和安全。
土质的主要特性包括以下几个方面：1. 颗粒大小：颗粒大小是指土壤中矿颗粒的大小。
根据颗粒大小的不同，土壤可以分为砂质土、壤土、黏土等。
颗粒大小直接影响土壤的孔隙结构、密实度和渗透性等性质。
2. 颗粒形状：颗粒形状是指土壤中矿颗粒的形状。
颗粒形状不规则会影响土壤的稳定性和承载力等性质。
3. 含水量：含水量是指土壤中含水量的百分比。
含水量直接影响土壤的危险性、稳定性和强度等性质。
4. 压缩性：压缩性是指土壤在受力作用下发生的变形和沉降。
良好的压缩性是土壤稳定性和承载力的重要保证。
5. 塑性：塑性是指土壤在湿润状态下发生塑性变形的能力。
塑性差的土壤在施工中容易产生膨胀、沉降等问题。
6. 堆积密度：堆积密度是指土壤在一定体积内的重量。
堆积密度直接影响土壤的承载力、稳定性和渗透性等性质。
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C′矿粉 B′ 砂 A′石屑
Pi 100 98
(%) 90 80 79
70
60
M
50 57
40 45
N
30 33
20
24 17
10 12 06
R
C
B
A
0.075 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5
0.15
di（mm）
碎石 碎石 36%
石屑 31% 砂 25% 矿粉 8% 13.2 16.0
1
vs
ms vn vi
vv
土木工程系
13
第三章 砂石材料
（2）含水率 ①自然状态下含水量的大小 ②吸水率指在室内常温和常压条件下，最大吸水量 ③饱水率一定条件下，最大吸水量
计算方法一样，但饱水率＞吸水率＞含水率。
土木工程系
14
第三章 砂石材料
2、路用粗集料的力学性质
力学指标：主要有压碎值和磨耗率； 还有磨光值、道瑞磨耗值和冲击值。
3、计算细度模数
MX
( A0.16 A0.3 A0.6 A1.18 100 A4.75
A2.36 ) 5 A4.75
意义：评价细集料粗度（即细集料的粗细程度）。
细度模数越大，表示细集料越粗。
按我国现行标准，规定砂的粗度按Mx
可分为三级： Mx= 3.7～3.1 为粗砂 Mx= 3.0～2.3 为中砂 Mx= 2.2～1.6 为细砂
土木工程系
24
① 分计筛余百分率（ai）
——各号筛的筛余量除以试样总量的百分率。
ai
mi M
100
② 累计筛余百分率（Ai） 大于的概念
——某号筛的分计筛余百分率和大于
某号筛的各筛分计筛余百分率之总和。
Ai a4.75 a2.36 ai ai
③ 质量通过百分率（Pi） 小于的概念
Pi 100 Ai
矿 粉 100 100 100 100 100 100 100 100 100 83
（2）确定矿质混合料的工程级配范围如下表：
级配类型
筛孔尺寸(方孔筛) / mm
16.O 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
细粒式沥青混 凝土(AC-13)
100
9～5 100
N
20 10
24 17 12
R
C
06
CB
பைடு நூலகம்
D
0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 A 9.5 13.2 16.0
di（mm）
32%
44% 12% 12%
矿质混合料配合比设计工程实例
试采用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土的矿质 混合料配合比。
1.原始资料 （1）现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿质集料，筛分如下表：
70 ～ 88
48 ～ 68
36 ～ 53
24 ～ 41
18 ～ 30
12 ～ 22
8 ～ 16
～4 8
级配中值 100 98 79 57 45 33 24 17 12 6
2.设计步骤
（1）绘制级配曲线图，在纵坐标上按算术坐标绘出通过 百分率Pi，如下图。
（2）连对角线OO′作为级配范围通过率中值。在纵坐标 上找出各个筛孔通过率中值作水平线，通过与对角线OO′的 交点作垂线，与横坐标的交点，即为相应筛孔。
4、绘制级配曲线
采用半对数坐标
横坐标——对数坐标（lgdi） di——筛孔尺寸（mm）
纵指标——常数坐标（Pi） Pi——通过百分率（%）
100
Pi
90 80
(%) 70 60
50
40
30
20
10
0.15 0.3
砂样 级配曲线 级配范围
0.6 1.18 2.36 4.75 di(mm)
2.4 矿质混合料
k 100 2 ②
D
将②式代入①式，得
p 100 d D
2.最大密度曲线n幂公式（泰波理论）
观点：最大密度曲线是一种理论的级配曲线，实际上，
级配曲线应该有一定的波动范围。
公式：
p
100
d
n
D
式中：n ——实验指数。
实际研究认为：
在沥青混合料中应用，当n=0.45时密度最大； 在水泥混凝土中应用，当n=0.25～0.45时工作性较好。
第2章 砂石材料
第2章 砂石材料
砂石材料是土木工程建筑中用量最大的一种建筑 材料，按照用途不同，砂石材料可以分为石料、集料 和矿质混合料。
2.1 石料 2.2 集料 2.3 级配 2.4 矿质混合料
2.1 石 料
2.1.1 石料的技术性质 2.1.2 石料的技术标准
一、概述 1、岩石及分类 具有一定结构改造的天然矿物集合体
（3）将碎石、石屑、砂和矿粉的级配曲线绘于图中。 （4）从碎石、石屑、砂和矿粉四条级配曲线依次分析， 均为重叠的位置关系。在其重叠部分分别作垂线AA′、 BB′、CC′与对角线OO′依次相交于M、N、R；过M、N、R 分别引水平线，可以确定
碎石:石屑:砂:矿粉 = 36%:31%:25%:8%。
级配中值线
筛孔尺寸/mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
级配中值/% 100 98 79 57 45 33 24 17 12 6
100
C′ B′
Pi 90 98 D
A′ 级配中值线
(%) 80 79
A
70
C
60 50
57
BM
A
40 45
B
30 33
碱性石料
52
65
中性石料
酸性石料
第三章 砂石材料
4、沥青混合料常用的石料 （1）石灰岩 （2）玄武岩 （3）花岗岩
二、冶金矿渣材料—高炉矿渣或钢渣（自学）
土木工程系
7
2.2 集 料 ★
一、 集料的分类 集料包括岩石天然风化而成的砾石（卵石）和
砂等、岩石经机械和人工轧制的各种尺寸的碎石， 以及工业冶金矿渣。
岩浆岩
喷出岩 侵入岩
岩石
沉积岩 变质岩
碎屑岩 粘土岩 化学岩
2、石料的矿物成分 石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、黄铁 矿、方解石、白云石、高岭土、蒙脱石等
3、石料的化学成分 氧化硅、氧化钙、氧化铁、三氧化二铝、氧化镁等
石料的酸碱性划分
石灰岩
硅质石灰岩 玄武岩
闪长岩
辉绿岩 斑岩 花岗岩
石英岩
通常使用的矿质混合料的级配范围：n=0.3～0.7
图中： n=0.5为最佳级配曲线 n=0.3—0.7为允许
波动范围
三、 矿质混合料的组成设计方法
目前主要设计方法有：数解法与图解法两大类。
2.图解法 （1）基本原理
通常级配曲线图采用半对数坐标图绘制，所绘出 的级配范围中值为一抛物线。
图解法中，为使要求级配中值呈一直线，采用纵 坐标的通过量（Pi）为算术坐标，而横坐标的粒径采 用(d/D)n表示，则绘出的级配曲线中值为直线。 如图：
AIV 值越小，抗冲击能力越强。
土木工程系
17
第三章 砂石材料
（5）集料磨耗值（道瑞试验） 磨耗值：（Aggregate Abrasion Value）简称AAV。
意义：评定抗滑表层粗集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力。
AAV 值越小，抗撞击及磨耗能力越强。
土木工程系
18
第三章 砂石材料
3、其他性质 （1）坚固性 （2）针片状 粗集料中细长的针状颗粒与扁平的片状颗粒。
（石灰石矿粉、消石灰粉、水泥、粉煤灰）
二、集料的技术性质和技术要求 1.粗集料的物理性质 ★ （1）密度 ★
集料的物理常数，要考虑到集料颗粒中的孔隙 （开口孔隙或闭口孔隙），以及颗粒间的间隙。
主要有：表观密度（简称视密度）、表干密度、 毛体积密度、堆积密度、。
第三章 砂石材料
孔 隙
间隙Vv
体
积
开口孔隙Vi
m1——试样中所含针状颗粒与片状颗粒的
总质量，g；
m0——试样总质量，g。
土木工程系
20
第三章 砂石材料
（3）含泥量和泥块含量（粒径小于 0.075mm) 泥、细沙、矿粉
砂当量：用于测定细集料中所含粘性土 和杂质含量，判定集料的洁净程度，对 集料中小于0.075mm的矿粉、细砂与泥 土加以区分，砂当量越高，表明小于 0.075mm部分所含矿粉和细砂比例越高。
一、级配的参数 1、级配 是指集料中各组成颗粒的分级 和搭配。 可以通过筛分试验来确定。 2、级配的三参数： ① 分计筛余百分率 ② 累计筛余百分率 ③ 通过百分率
第三章 砂石材料
集料最大粒径和公称最大粒径概念
最大粒径——集料100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。
公称最大粒径——集料可能全部通过、或允许有少量筛余
观点：矿质混合料的级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大。
当矿质混合料的级配 曲线为抛物线时，具有最 大密实度。
理想最大密度 级配曲线
最大密度级配曲线公式： 可用矿料颗粒粒径（d）与通过量（p）表示 。
p2 kd ①
式中：d ——矿质混合料各级颗粒粒径，mm；
p ——各级颗粒粒径集料的通过量，%；
k ——常数。 当 d=D时，p=100%，代入①式，得
土木工程系
16
第三章 砂石材料
（3）集料磨光值 磨光值：（Polished Stone Value）简称PSV。
意义：石料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好。 磨光值较高的集料：玄武岩、安山岩、砂岩和花岗岩 等。
（4）集料冲击值 冲击值：（Aggregate Impect Value）简称AIV。