个人资料 土力学(复习笔记)

气

水 土粒 m s m w

m

V s V w V V a 质量m

体积V 土力学

土的三相组成：指土由固体颗粒、液态水和气体但部分组成。

土的颗粒级配：工程中用粒径分析法，通过两种试验方法，相互配合使用。

错误！未找到引用源。 筛分法；错误！未找到引用源。 密度计法 在粒径级配曲线上，纵坐标为10%所对应的粒径10d 称为有效粒径；纵坐标

为60%所对应的粒径60d 称为限定粒径；60d 与10d 的比值称为不均匀系数

u C ，即10

60d d C u =，不均匀系数u C 是表示土颗粒组成的重要特征。当u C 很小时曲线很陡，表土颗粒均匀；当u C 很大时曲线平缓，表示土的级配良好。

曲率系数c C 为表示土颗粒组成的又一特征，按下式计算60

10230d d d C c = 式中 30d — 粒径级配曲线上纵坐标为30%所对应的粒径。

（砾石和砂石级配满足3~15=≥c u C C 且为级配良好，否则为级配不良。）

土中的水：（1） 结合水⎩⎨⎧弱结合水（薄膜水）

强结合水（吸着水）

（2） 自由水⎩⎨⎧毛细水

重力水 （此种水离土较远，在土粒表面的电场作用以外）

土的三相图： V — 土的总体积； v V — 土的孔隙体积； s V — 土粒的体积； w V — 水的体积； a V — 气体的体积； m — 土的总质量； s m — 土粒的质量；

w m — 水的质量。

土的密度（ρ）为单位体积的质量，即v

m ==土的总体积土的总体质量ρ （3g/cm ） 土的重度（γ）为单位体积图的质量，即ρρργ1081.9g ≈== （3m /kN ）

密度测定的方法：环刀法、灌水法等。

土的比重（土的相对密度）s d ：是指土中固体颗粒的质量与同体积C 04纯水质量的比值，

是一个无量纲量，即)4(m 4o C V C d o w s s s ρ==

时的密度纯水固体颗粒的密度 土的比重的测定方法：比重瓶法。

土的含水率（ω）：表示土中汗水的数量，为土体中水的质量与固体质量与固体颗粒质量的

比值，用百分数表示，即 %100m m %100s

w ⨯==固体颗粒的质量水的质量ω 含水率的测定方法：烘箱法、红外线法、酒精燃烧法、铁锅沙干法。 土的孔隙比（e ）：为土中孔隙体积与固体颗粒体积的比值，即 s v V V ==

固体颗粒体积孔隙体积e 。 土的孔隙率（n ）：表示土中空隙占总体积的百分比，即 %100V

V n v ⨯==土体总体积孔隙体积。 土的饱和度（r S ）：表示土中水的体积与孔隙总体积之比，以百分率计，即

%100V V v

w ⨯==孔隙体积水的体积r S 。 土的干密度（d ρ）：为单位体积土中固体颗粒部分的质量，即 V s d m ==

土的总体积固体颗粒质量ρ。 土的干重度（d γ）：为单位体积土固体颗粒部分的质量，即 d d d g ρρργ1081.9d ≈==。 土的饱和密度（sat ρ）：为孔隙中全部充满水时单位体积的质量

V

w a w s sat V m m ρρ++==总体积量孔隙全部充满水的总质 土的饱和重度（sat γ）：为孔隙中全部充满水时单位体积的质量，即

sat sat sat g ρρργ1081.9sat ≈==

土的有效密度【浮密度】（'ρ）：是指地下水位以下，土体受水的浮力作用时，单位体积的

半固态 塑限 可塑状态

液限 流动状态 0 ω 固态 缩限 含水率 粘性土的物理状态与界限含水率关系

质量，即 w s a t ρρρ-='

土的有效重度【浮重度】（'γ）：是指地下水位以下，单位体积的质量，即

'10'81.9''ρρργ≈==g

土的四种密度（重度）之间比较，即

'ρρρρ>≥≥d sat ，'γγγγ>≥≥d sat .

无粘性土的物理状态：无粘性土的物理状态指标是密实度。天然状态下无粘性土的密实度与

其工程性质有密切的关系。

相对密实度（r D ）：是用天然孔隙比e 与同一种砂土的最疏松状态孔隙比max e 和最密实状

态孔隙比min e 进行对比，根据e 靠近max e 或靠近min e ，来判断它的密实

度。相对密实度r D 按下式计算

min

max max e e e e D r --=。 密实度状态划分：根据相对密实度r D 值可将砂土的密实度状态划分为

密实 67.01>≥r D

中密 33.067.0>≥r D

散密 033.0>≥r D

粘性土的物理状态：粘性土的物理状态指标是稠度。

稠度：是指粘性土在某一含水率时对外力引起的变形或破坏抵抗的能力，用坚硬、可塑和流

动等状态来描述。

可塑状态：就是当在粘性土在某含水率范围内，可用外力塑成任何状态而不发生裂纹，并当

外力移去后任能保持即得的形状。

界限含水率：粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水率。

液限L w （%）：从可塑状态转变为流动状态的界限含水率。

液限的测定方法：锥式液限仪。若圆锥体经5秒恰好沉入17mm 深度，这时杯内土样的含水率就是液限值。

塑限p w （%）：从半固体状态转变为可塑状态的界限含水率。

塑限的测定方法：液塑限联合测定法。由含水率与圆锥下沉深度关系曲线，查出下沉17cm 对应的含水率即为wL ；查出下沉2mm 对应的含水率即为wP 。

缩限s w （%）：粘性土呈半固态不断蒸发水分，则体积不断缩小，直到体积不再缩小时土的

界限含水率称为缩限s w 。

缩限的测定方法：用收缩皿法。

塑性指数p I ：细粒土的液限与塑限的差值定义为塑性指数p I ，习惯上不带%，即

p w w I L p -=

一种土的p I 越大，表面该土所能吸附的弱结合水越多，即该土粘粒含量高或

矿物成分吸水能力强。

液性指数L I ：指粘性土的天然含水率与塑性的差值和液限与塑限的差值之比，即

p L p

L w w w w I --=

习题P21 Ex2，3

土体的自重应力：产生在深度z 处的单位面积上的自重应力为 z A zA A V cz γγγσ===

式中 cz σ— 土的自重应力，a kP ； z — 天然地面算起的深度，m ；

V — 土柱体积，3m ； A — 土柱底面积，2m ；

γ— 土的天然容重，3/m kN 。

地下水对自重应力的影响：计算的时候采用水下土的有效（浮）重度 w sat γγγ-='。

不透水层对自重应力的影响：作用在不透水层层面上的土的自重应力等于上覆土和水的总压

力。