土体主要物理力学性质指标统计表1-1-4
黄土的物理力学性质
黄土的物理力学性质§2-1 黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。
由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。
一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。
大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。
试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。
含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。
黄土的容重、比重取决于黄土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。
黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。
为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。
一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d ﹥0.005mm）总量的90%以上。
黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。
水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。
水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。
易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。
它的含量直接影响到黄土的湿陷性。
中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。
以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。
难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。
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)
4.3 土的物理力学性质及其指标
E0 = βEs
其中
β＝1－12－μμ2
土的泊松比， 一般0~0.5之 间
四、土的力学性质
2. 土的抗剪强度
⑴ 土的强度破坏类型
基础
滑动面
滑动面
挡 土 墙
滑动面
四、土的力学性质
2. 土的抗剪强度 ⑵ 直接剪切试验
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
四、土的力学性质
2. 土的抗剪强度 ⑶ 粘性土、无粘性土的抗剪强度
修正后
密实度
松散
稍密
中密
密实
按N评定砂石密实度 N≤10 10＜N≤15 15＜N≤30 N＞30
按N63.5评定碎石土密实度 N63.5≤5 5＜N63.5≤10 10＜N63.5≤20 N63.5＞20
三、粘性土的物理特征
1. 粘性土的稠度状态
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
0 缩限ωs
塑限ωP
液限ωL
ω
固态
半固态
可塑状态
流动状态
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
液、塑限的测定 测定液限的方法：锥式液限仪、碟式液限仪和液塑限联合测定仪。 测定塑限的方法：搓条法和液塑限联合测定仪。 测定缩限的方法：碟式仪法和液、塑限联合测定法。
三、粘性土的物理特征
= ms Vs ρω
=
ρs ρω
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
一、土的三相及三相比例指标
2. 直接指标
质量m 气 水
Vw Va
体积V
土的变形性质及地基沉降计算(5,6)
2.压缩指数
e - logp曲线后段直线段的斜率 e1 - e2 Cc lg p2 - lg p1 压缩指数Cc 越大， 土的压缩性越大。
低压缩性土； Cc 0.2 0.2 Cc 0.4 中压缩性土
Cc 0.4
高压缩性土。
粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间
反压重物
反力梁
千斤顶 百分表 荷载板
基准梁
变形模量E0、压缩模量Es的关系
无侧限条件 完全侧限条件
变形模量
压缩模量
换算关系
σx=σy=K0σz
x x
E0
y
E0
z
E0
0
K 0 /(1 )
z Es z y z z x E0 E0 E0
地基土产生压缩的原因
内因
土是三相体，土体受外力引起的压缩包括三部分: ①固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对建筑工程来 说无意义； ②土中液相水的压缩，在一般建筑工程荷载σ＝（100～600） Kpa作用下，很小，可忽略不计； ③土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中挤出，使土 的孔隙减小。 土体的压缩变形主要是由于孔隙减小引起的。
土的压缩性指标除从室内压缩试验得到外， 也可通过现场原位测试得到。 如在浅层土中进行静载荷试验可以得到变 形模量； 在现场进行旁压试验或触探试验都可以间接 确定土的模量。
原位测试
原位测试（In-Situ Testing ）：在岩土体原 有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含 水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质称 为原位测试。 土体原位测试：一般指的是在工程地质勘察现 场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土 层进行测试，以获得所测土层的物理力学性质 指标及划分土层一种土工勘察技术。
课题1 土的物理性质及工程分类
弱风化 微风化 母岩体
运积土
有搬运
风化所形成的土颗粒，受自然力的作用 搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物
§1.1土的形成 §1 土的物性与分类 第一章 土的物理性质指标与工程分类
运积土
有搬运
重力: 坡积土 土粒粗细不同，性质不均匀 洪积土 有分选性，近粗远细 冲积土 浑圆度分选性明显，土层交迭 流水: 湖泊沼泽沉积土 含有机物淤泥，土性差 海相沉积物 颗粒细，表层松软，土性差 冰川: 冰积土 土粒粗细变化较大，性质不均匀 风：风积土
d 60 Cu程分类
Cc
2 d30
d10 d 60
(1－3)
式中：d10，d30和d60为粒径 分布曲线上小于某粒径的土 粒含量分别为10％，30％ 和60％时所对应的粒径。 d10称为有效粒径； d60称为限制粒径。
§1.2土的三相组成 §1 土的物性与分类 第一章 土的物理性质指标与工程分类
小于某粒径之土质量百分数（％）
特征粒径: d50 : 平均粒径 d60 : 控制粒径 d10 : 有效粒径
d30 ;
粗细程度： 用d50 表示 不均匀程度：
Cu = d60 / d10
— 不均匀系数
Cu ≥5,级配不均匀
连续程度:
粒径(mm)
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
— 曲率系数
密度计法：粒径<0.075mm 联合测定：既有粒径>0.075mm，又有粒径 >0.075mm
第一章 土的物理性质指标与工程分类
（四）颗粒大小分析试验 1.筛分法 利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取得的 一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上 充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，按下 式计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X（％）
第一章 土的物理性质及工程分类(定稿)
例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等 特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨
胀的特点
二、土中的水（液相）
土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。土中 水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体颗粒的晶格内部 外，还存在结合水和自由水。
1.结合水
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、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，所受的电 场作用力随着与颗粒距离增大而减弱。
（3）参考答案
土的颗粒分析试验主要有筛分析法和比重计法。
筛分析法适用于粒径大于等于0.075mm，小于60mm 的粗粒土。 比重计法适用测定粒径小于0.075mm的细粒土 。
§1.2(0) 土的物理性质指标概述
土的三相比例指标 土的三相组成比例关系的指标,称为土的三相比例 指标。土中三相比例关系,反映着土的物理状态,如 干湿、软硬、松密。 土的物理性质指标 土的物理性质指标是指反映土的物理力学性质状态 的指标。如空隙比、含水量、密度等。其不仅可以 描述土的物理性质和它所处的状态，而且在一定程 度上反映了土的力学性质。
五、土的构造
土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要 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
1.层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积
的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出 成层特征
2.裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,在
裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物
d10、d30、d60对应的土粒粒径大小
2.土粒的矿物成分
矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用，可分为：
土的力学性质
从表可以看出：无粘性土的在25-41o之间变化。 粒度越粗、越密实， 越大。 对于松散砂来说， 常可用砂的天然休止角代替， 所以，一般松散砂，不必测定，用天然休止角 代替，而天然休止角的测定方法可在野外进行。
从表可以看出：粘性土的C在0—0.1MPa之间变化。 而且与天然含水率及IL和土类型密切相关。IL， C ，粘土 粉土，C由大 小。 变化在6-28o 间，有的甚至小于6o，也随IL和土 类型不同而不同， IL， ，粘土粉土， 。
P
O Sa
Pa a P
b
S
变形模量是指在无侧限条件下，压应力与压应变之比即：
Z o Z Eo与Es的区别是有无侧限条件， Es压缩模量是有侧限的，而 E0则没有。
E
确定方法： 根据弹性理论，利用现场实验曲线s—P曲线中的直线段， 可求得：
E ( 1 ) o
2 2 1
水和土粒的压缩变形可忽略不计，气体被排挤出。
土压缩的本质是：土孔隙中的水分和气体被挤 出，土粒产生位移，孔隙体积减小引起的。
2. 压密定律与压缩系数
用环刀取一块土样，在压缩仪中进行压缩，如下图：土样原始高为ho ，面
e e0 e 孔隙 固体 颗粒
h1 h0
1
积为A，原始孔隙比为eo，在压缩过程中，A不变（无侧胀），在压力P1 作用下，土样变形，压缩量为△h1。 △h1= ho-h1。 ∵引起土变形△h1的根本原因是由于孔隙体积的减少，即孔隙比的减少， 而土粒体积不变
超固结比： O C R
p s
OCR=1：正常固结 OCR>1：超固结 OCR<1：欠固结
相同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小
先期固结压力
土的物理力学性质及其指标
压力作用下只可能发生竖
向压缩，而无侧向变形。
土样在天然状态下或经人 工饱和后，进行逐级加压
压缩仪的压缩容器简图
固结，以便测定各级压力
户作用下土样压缩稳定后
的孔隙比变化。
精选ppt
24
土 的 压 缩 曲 线
土的孔隙比与相应压力的关系曲线，即土的压缩曲线。 压缩曲线两种方法绘制： 直角坐标系；双对数坐标系 在 常 规 试 验 中 ， 一 般 按 P ＝ 0.05 、 0.1 、 0.2 、 0.3 、 0.4MPa五级加荷；试验时以较小的压力开始，采取小增 量多级加荷，并加到较大精选的pp荷t 载(例如1-1.6MPa)为止。25
经过长期的试验，人们已认识到，土的抗剪强度指标是
随试验时的若干条件而变的，其中最重要的是试验时的排水
条件，也就是说，同一种土在不同排水条件下进行试验，可
以得出不同的c和fai值。因此，也有将c称为”视粘聚力”，
意思是它表面上看来好抗剪强度的一部分，是在一
4.2 土的物理力学性质及其指标
4.2.1 土的三相比例指标 2.2.2 无粘性土的紧密状态 4.2.3 粘性土的物理特征 4.2.4 土的力学性质
土的三相组成及其比例指标
•固相 •液相 •气相
不同成分和结构的土中，土的三相之间具有不同的比例。
土的三相组成的重量和体积之间的比例关系不同，则土的 重量性质(轻、重情况)、含水性(含水程度)和孔隙性(密 实程度)等基本物理性质各不相同，并随着各种条件的变 化而改变。例如对同一成分和结构的土，地下水位的升高 或降低，都将改变土中水的含量；经过压实，其孔隙体积 将减小。这些情况都可以通过相应指标的具体数字反映出 来。
小 于 0.2 ， Cc 值 大 于 0.4
岩土物理力学性质指标
1、塑性指数 plasticity index塑性指数是液限和塑限之差称为塑性指数，用不带百分号的小数表示，符号为IP。
概述塑性是表征细粒土物理性能一个重要特征，一般用塑性指数来表示；液限与塑限的差值称为塑性指数IP，即IP=WL-WP。
过去的研究表明，细粒土的许多力学特性和变形参数均与塑性指数有密切的关系。
特征塑性指数可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。
可塑性的大小用土处在塑性状态的含水量变化范围来衡量，粘性土由一种状态过渡到另一种状态的分界含水量叫作界限含水量，也称为阿太堡界限，有缩限含水量、塑限含水量、液（流）限含水量、粘限含水量、浮限含水量五种，在建筑工程中常用前三种含水量。
固态与半固态间的界限含水量称为缩限含水量，简称缩限，用ω表示。
半固态与可塑状态间的含水量称为塑限含水量，简称塑限，用ωp表示。
可塑状态与流动状态间的含水量称为液（流）限含水量，简称液限，用ωl表示。
含水量用百分数表示。
天然含水量大于液限时土体处于流动状态；天然含水量小于缩限时，土体处于固态；天然含水量大于缩限小于塑限时，土体处于半固态；天然含水量大于塑限小于液限时，土体处于可塑状态。
塑性指数习惯上用不带%的数值表示。
塑性指数是粘土的最基本、最重要的物理指标之一，它综合地反映了粘土的物质组成，广泛应用于土的分类和评价。
因素由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素。
塑性指数愈大，表明土的颗粒愈细，比表面积愈大，土的粘粒或亲水矿物（如蒙脱石）含量愈高，土处在可塑状态的含水量变化范围就愈大。
也就是说塑性指数能综合地反映土的矿物成分和颗粒大小的影响。
因此，在工程上常按塑性指数对黏性土进行分类。
粉土为塑性指数小于等于10且粒径大于0.075的颗粒含量不超过总质量50%的土；黏性土为塑性指数大于10且粒径大于0.075的颗粒含量不超过总质量50%的土，其中：Ip>17 黏土Ip>10 粉质黏土Ip<10或Ip=10 粉土2、液性指数liquid index对黏性土来说，有一个指标叫液性指数，是判断土的软硬状态，表示天然含水率与界限含水率相对关系的指标。
土的物理性质及分类
浅海沉积物主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉 积物（硅质和石灰质）组成，有层理构造，较滨海沉积物疏 松、含水量高、压缩性大而强度低。
陆坡和深海沉积物主要是有机质软泥，成分均一。
7.风积土
是指在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被凤吹 扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一 类土。其颗粒磨圆度好，分选性好，土质均匀，孔隙 大，结构松散，具有湿陷性。我过西北黄土就是典型 的风积土。
相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称 为土的粒度成分（颗粒级配）。
颗分试验：
（1）筛分法：粒径>0.075mm。
（2）沉降分析法：（比重计或移液管法） 粒径 <0.075mm。
颗分曲线：根据颗分试验成果，可以绘制颗粒级配 曲线。
粗筛：60、40、
20、10、5、
土
2mm壤分Fra bibliotek细筛：2、1、
d60 d10 d30 Cu Cc
0.33 0.005 0.063 66 2.41
小于某粒径之土质量百分数（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
曲线愈陡，表示粒径大小相差不 多，土粒较均匀，级配不良； 曲线愈缓，表示粒径大小相差悬 殊，土粒不均匀，级配良好。
岩石
地质成岩作用
土
地质作用的概念：构成天然地基的物质是地壳中的岩 石和土。地壳厚度为30~80km，它的物质、形态和内 部构造是在不断地改造和演变的。导致地壳成分变化 和构造变化的作用，称为地质作用。
地
内力地质作用
质
作
用
沉井下沉工程塌陷事故的原因分析及处理
沉井下沉工程塌陷事故的原因分析及处理摘要：本文主要针对沉井下沉工程塌陷事故的原因及处理展开了分析，结合具体的工程实例，对沉井下沉塌陷事故的原因作了详细的阐述，并给出了一系列的处理措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：沉井下沉；事故；原因；处理0 引言沉井工程一般在施工大型桥墩的基坑，污水泵站，大型设备基础，人防掩蔽所，盾构拼装井，地下车道与车站水工基础施工围护装置时使用。
而在沉井下沉的工程中，防止出现土方塌陷的事故，一直都是施工过程中最重要的部分之一。
因此，我们需要认真分析好塌陷的原因，并制定有效的方案，及时做好处理，以保障沉井下沉工程的施工质量和施工安全。
1 工程实例1.1 工程概况某沉井规格为16m×10m，沉井深度15.0m，井壁厚1000mm；地面标高+7.30m，管内底标高(罗零标高)为－0.754m。
该沉井在施工中突发地面土体塌陷，鉴于该情况，通过现场施工现状及地质勘查资料，详细分析了土体塌陷产生的原因，并针对该状况制定了土体加固方案，保障该沉井继续施工，为之后的顶管施工创造作业条件。
1.2 场地的地质、水文条件根据地质勘查报告，岩土层主要由杂填土、粘土、淤泥质土、粘土、残积砂质粘性土和砂土状强风化花岗岩等组成。
各土层的主要物理力学性质指标如表1所示。
地下水初见水位埋深约0.60～2.50m，混合稳定水位的埋设在0.60～2.50m之间(罗零标高5.55～8.38m)。
地下水主要包括杂填土层中的上层滞水，残积砂质粘性土和砂土状强风化花岗岩中的孔隙潜水，属弱透水含水层，地下水水量较少。
地下水受大气降水及沿线居民生活用水入渗影响。
近3～5年最高地下水位高程为6.00～8.40m，历史最高洪水位标高为8.22m(罗零高程，闽江历年最高水位)。
2 沉井突发土方塌陷7#沉井在下沉至第12m时，其北侧即靠西路那侧井壁外侧地面发生塌陷，并且整个井体往北侧倾斜。
经过实测，沉井南侧墙体高程比北侧墙体高400mm，为保障施工安全和防止地面的进一步塌陷，现场由施工单位临时在沉井井壁里侧施打一排钢板桩进行临时防护。
土体主要物理力学性质指标统计表1-1-4
96.5
2.6
30.6
23.8
ห้องสมุดไป่ตู้6.7
1.08
0.285
6.64
16.6
23.1
9
Ⅱ2
粉砂夹粉土
32
18.7
14.2
0.888
95
2.6
0.23
9.08
6.9
29
1.16
0.66
2.7
Ⅱ3
粉土夹粉砂
36.9
18.1
13.3
1.039
94.8
2.6
34.4
27.7
6.7
1.6
0.334
6.7
11
σ1~2
I/MPa
压缩模量
Es1~2
MPa
粘聚力C
KPa
内摩擦角
φ
度
剪试方法
强度
qu
KPa
灵敏度
St
水平渗透
Kh
m/d
垂直渗透
Kv
m/d
相对密度
Dr
粘粒含量
Pc%
Ⅰ
杂填土
平
均
值
μ
42.6
18.5
14.1
0.913
91.5
2.7
38.9
27.4
11.5
1.2
0.461
4.59
直剪
Ⅱ1
粉土
32.2
19
14.5
29.2
20.2
9.1
0.57
0.265
7.14
17.8
16.7
9.2
Ⅲ4
含砾粉质粘土
33.5
18.8
有关指标参考表
基底对持力层有关力学指标参考表垫层的压实系数要求及承载力特征值垫层的每层铺填厚度及压实遍数垫 层 模 量注：压实矿渣的E 0/E S比值可按1.5～3取用。
填土内摩擦角φ参考值堑坡物理力学指标参考值深度在5m以内的基坑边坡的最陡坡度各构筑物含钢率的估算指标常用材料的弹性模量及泊松比基床系数参考值—《建筑结构设计新规范综合应用手册》P189注：表中k值单位为KN/m3砾石和砂土基床系数参考值何为基床系数？如何取值？基床系数:基床反力系数，弹性半空间地基上某点所受的法向压力与相应位移的比值，又称温克尔系数。
基床反力系数K应如何取值？这个应该就是文克勒提出的文克勒地基模型（弹性地基梁）中的基床反力系数（也称弹性抗力系数）。
文克勒假设：地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正比， p=ks ，其比例系数k称为基床反力系数，简称基床系数。
就是把地基土体划分成许多的土柱，然后用一根独立的弹簧来代替，k就是弹簧刚度。
基床系数的确定比较复杂，它不是单纯表征土的力学性质的计算指标，还受基底压力的大小和分布、压缩性、土层厚度、邻近荷载等等的影响。
有些书推荐按基础的预估沉降量或者载荷试验成果来确定。
K的取值可参阅说明书中的附表，在同一类土中，相对偏硬的土取大值，偏软的土取小值，若考虑垫层的影响K值还可取大些，当有多种土层时，应按土的变形情况取加权平均值。
K值的改变对荷载均匀的基础内力影响不大，但荷载不均匀时则会对内力产生一定的影响。
应适当调整K值，选择较理想的内力与变形的K值，并最好使垂直位移不出现负值。
1 什么是基床系数（又称弹性抗力系数）类似于弹簧系数,物理意义：使土体(围岩)产生单位位移所需的应力；或者，使单位面积土体产生单位位移所需要的力；一般土体的K随深度变化的，对同一层土，k随着深度的增加而增加。
k关于深度求导就是m，量纲为kN/m4 kPa/m/m。
2 基床系数是用来干啥用的？与哪些因素有关？广义来讲,基床系数是考虑土-结构相互作用的.狭义来讲,基床系数用于计算围护桩/墙的变形。
常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下：)1(2ν+=EG （7.2）当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。
最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。
表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。
岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980）表7.1土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3,ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。
这些常量的定义见理论篇。
均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。
一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。
表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。
横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。
纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。
其取值依赖于分析的目的。
分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。
这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。
在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,∆ tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系：'f f kK nt ∝∆ （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。
f'K nm k C +=νν （7.4）其中3/4G K 1m +=νf 'k k γ=其中，'k ——FLAC 3D 使用的渗透系数k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9102⨯）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。
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——矿物颗粒土粒粒径大小及矿物成分不同，对土的物理力学性质有着较大影响。
如当土粒粒径由粗变细时，土的性质可从无粘性变化到有粘性。
（一）土的粒组划分工程上将物理力学性质较为接近的土粒划分为一个粒组，粒组与粒组之间的分界尺寸称为界限粒径。
土颗粒根据粒组范围划分不同的粒组名称：六大粒组：块石（漂石）、碎石（卵石）、角粒（圆粒）、砂粒、粉粒、粘粒界限粒径分别是：200mm、20mm、2mm、0.075mm、0.005mm,见下表。
表1-1 粒组划分标准（GB 50021—94）（二）土的颗粒级配自然界的土通常由大小不同的土粒组成，土中各个粒组重量（或质量）的相对含量百分比称为颗粒级配，土的颗粒级配曲线可通过土的颗粒分析试验测定。
1.颗粒大小分析试验方法（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1)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（1）曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好（2） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良 2) 定量判别：不均匀系数 1060d d C u =103060d d d 分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径 不均匀系数越大，土粒越不均匀，工程上把5<u C 的看作是均匀的，级配不好；把10>u C 大于的土看作是不均匀的，级配良好。
表2-5 各土层的物理力学性质统计表(1)
一、岩土体分类及工程地质特征根据评估区岩石建造以及岩土体物理力学性质特征，将区内岩土体划分软质岩类二大类，其工程地质特征分述如下：（一）松散土类工程地质岩组包括第四系人工填土层、冲积层、坡积层以及残积层。
1、人工填土层（Q ml，层号①）根据土性及成因，人工填土主要为素填土：（1）素填土（层序号①）：场地局部分布，揭露层厚 1.20～9.10m、平均厚度4.70m。
层面标高为81.70～92.70m。
其特征为：浅黄色，为平整场地期间从附近开挖山体回填，主要成分为砂质粘性土，未完成自重固结及分层碾压，松散状。
本层采土工试样2件(原报告：1件)，结果是：压缩系数0.09～0.64MPa-1，平均值为0.37MPa-1（原报告：0.48 MPa-1），压缩模量2.79～19.20MPa，平均值为6.46MPa（原报告：4.01 MPa）。
本层作标贯试验4次，剔除异常值后修正击数N范围值为4.7～8.3击，平均6.0击。
2、冲积层（Q al，层号②）根据颗粒大小可划分为两个亚层。
含淤泥质粘土（层序号②-1）：含淤泥质粘土层：场地局部分布，揭露层厚0.80～3.10米、平均厚度1.88米。
层顶标高80.95～85.10米。
其特征为：灰黑色，饱和，软塑状。
主要成分为粘粒，含较多砂砾（原报告：砂粒）。
见于ZK12、ZK14、ZK15、ZK18、ZK19、ZK22、ZK23、ZK30、ZK31、ZK32中。
本层作标贯试验7次，剔除异常值后修正击数N范围值为3.3～3.5击，平均3.5击，标准差0.077，变异系数0.22（原报告：0.022），标准值3.4击。
本场地取土样6件，主要的物理力学性质指标标准值：含水率w=41.5%，孔隙比e=1.150，液性指数I L=0.97,压缩系数a1-2=0.66MPa-1，压缩模量Es=3.29MPa。
粉质粘土（层序号②-2）：粉质粘土层:场地局部分布，揭露层厚0.50～6.60米，平均厚度2.22米。
黄土的物理力学性质
黄土的物理力学性质§2-1 黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。
由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。
一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。
大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。
试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。
含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。
黄土的容重、比重取决于黄土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。
黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。
为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。
黄土的物理性质表2-1一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d﹥0.005mm）总量的90%以上。
黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。
水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。
水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。
易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。
它的含量直接影响到黄土的湿陷性。
中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。
以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。
难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。
土的物理性质及工程分类
• 矿物成分与母岩不同，称次 生矿物
• 形成十分细微的土颗粒，最 主要为粘性颗粒及可溶盐类
1.1 土的生成
A 风化作用
物理风化 化学风化
生物活动
• 包括植物、动物和人类活 动的作用
• 可加剧物理和化学风化
• 构成土中有机质和营养物 质的生物循环
• 导致腐殖质的形成，改变 土壤的结构
4.颗粒粒度成分的表示方法
4.颗粒粒度成分的表示方法
颗粒分析试验曲线
5.土粒的级配 －级配的概念
• 土的级配： 指土中各粒组的相对含量，用土粒总重的百分数表示
• 正常级配：土的颗粒大小分布是连续的，曲线坡度是渐变 的
• 不连续级配：土中缺乏某些粒径的土粒，曲线出现水平段 • 级配良好：粒径分布曲线形状平缓，土粒大小分布范围广，
１.结 合 水
结合水是指受土颗粒表面电分子引力作用吸附在土颗粒表面的水， 又 分 为 强 结 合 水 和 弱结 合 水 两 种 。
11
• 排列致密、定向性强 • 密度>1g/cm3 • 冰点处于零下几十度 • 具有固体的特性 • 温度高于100°C时可蒸发
强结合水
• 位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内
（2）比重计法： 适用于粒径小于0.075mm的土。
（3）颗粒分析的先进方法－激光颗分
4.颗粒粒度成分的表示方法
• （1）颗粒级配曲线法
• 试验结果可绘制在半对数纸上 • 纵坐标：小于某粒径的土粒含量（累积百分含量） • 横坐标：使用对数尺度表示土的粒径，可以把粒径相差上千倍的
粗粒都表示出来，尤其能把占总重量少，但对土的性质可能有重 要影响的颗粒部分清楚地表达出来
• 次生矿物 ：母岩岩屑经化学风化而成。
土的物理力学性质
土的物理力学性质土的物理力学性质，通常在土力学中加以研究。
土力学是利用力学知识和土工试验技术来研究土的强度、变形及其规律的一门学科。
要了解土的物理力学性质，首先得了解和掌握土的特点，然后才能应用土力学的基本知识去正确地解决水土保持工程建筑中的土工问题。
土的特性表现在下述两方面：1．土的复杂性2．土的易变性在土体中，土的固相构成土的骨架。
骨架土粒的矿物成分、含水量、颗粒大小和结构，影响着土的性质。
上述土的三个组成部分的性质，它们之间量的比例关系，以及它们之间的相互作用，决定了土的物理力学性质。
工程上就是用某些物理量来说明土的物理性质和物理状态。
这些定量的数值，就叫土的物理性质指标。
物理性质指标与土的复杂的工程特性，如渗透性、压缩性和强度等，有着紧密联系，所以研究土的物理性质指标，是解决土工问题的最基本的课题。
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧砂土的密实度湿化膨胀与收缩湿化粘性土的膨胀、收缩与液性指数塑性指数度关系粘性土的稠度界限与强缩限塑限液限粘性土的稠度界限粘性土的稠度土的物理状态指标土的饱和度土的孔隙率和孔隙比计算推导指标土的含水量土粒比重浮容重饱和土容重湿土容重干土容重土的容重实验测定指标土的物理性质指标土的物理力学性质指标用试验方法测得的土的容重、土粒比重和含水量后，即可计算其他基本指标。
为了方便，常用下三相图（图1-1）来简化三相在数量上的关系。
该图是假想将土体内的固相、液相和气相分别集中在一起，然后计算各相间的体积与重量关系。
图中符号意义是：V s －土粒体积；V w －土中水体积；V a －土中空气体积；V v －土中孔隙体积，V v ＝V w + V a V －土的总体积，V ＝V v +V w + V a ；G s －土粒重量；G w －土中水重量；G a －土中空气重量，G a ≈0；G v －土中水、空气重量，G v ＝G w + G a ≈ G w ；G －土的总重量，G ＝G v +G w + G a 。