土的物理力学性质
土质土力学03土的物理性质
环刀
3 土的物理性质
（3）饱和密度(重度)
sat
m Vv w s V
ma(0) mw m ms
sat sat g
A w W S
体积
Va Vw
Vv
V
Vs
volume
质量 mass
3 土的物理性质
（4）干密度（重度）
ms V
ma(0) mw m ms
d
A a W S
d sat
当土在天然状态下为干燥时，测得的密
度为干密度，饱和时（土处于地下水位 面附近及以下）为饱和密度。
3 土的物理性质
(6) 土的有效重度（浮重度） 当土浸没在水中时，其颗粒会受到浮力的作用，土体所受的 重力应扣除浮力。计算地下水位以下土层的自重应力时应当 考虑浮力的影响，此时采用有效重度计算。 有效重度是扣除浮力以后的颗粒所受重力与土的总体积之比， 用’表示，有效重度又称为浮重度（浮容重）。有效重度 除于重力加速度称为土的有效密度（浮密度），用’表示。 计算式为： m s g Vs w ' sat w V ms Vs w ' sat w sat 1
V
土的有效重度的影响因素与土的密度相同。
3 土的物理性质
2．土的含水性 土的含水性是指土的含水情况，说 明土的干湿程度。 可用土中含水的质量来表示，也可 用水充填孔隙的程度表示。
3 土的物理性质
(1) 土的天然含 水量（含水率）
ma(0) mw
mw 100% ms
用百分数表示 实测指标（烘干 法）
3 土的物理性质
土的工程性质主要指土的物理性质
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
土的三项基本物理性质指标
土的三项基本物理性质指标土的物理力学基本指标知识点主要分为：质量密度；孔隙比；孔隙率；含水量；饱和度；界限含水量；液限；塑限；塑性指数；液性指数；渗透系数；内摩擦角与黏(内)聚力等。
土的物理力学基本指标土的三相(固体颗粒、水和气)组成特性，构成了其许多物理力学特性。
相同成分和结构的土中，土的三相之间具备相同的比例。
土的三相共同组成的重量和体积之间的比例关系相同，则土的重量性质(重、轻情况)、不含水性(含水程度)和孔隙性(规整程度)等基本物理性质各不相同，并随着各种条件的变化而发生改变。
比如对同一成分和结构的土，地下水位的增高或减少，都将发生改变土中水的含量;经过压实,其孔隙体积将增大。
这些情况都可以通过适当指标的具体内容数字充分反映出。
土的物理力学基本指标主要有: ①质量密度；②孔隙比；③孔隙率；④含水量；⑤饱和度；⑥界限含水量:黏性土由一种物理状态向另一种物理状态转变的界限状态所对应的含水量；⑦液限:土由流动状态转入可塑状态的界限含水量，是土的塑性上限，称为液性界限，简称液限；⑧塑限:土由可塑状态转为半固体状态时的界限含水量为塑性下限，称为塑性界限，简称塑限；⑨塑性指数:土的液限与塑限之差值；⑩液性指数:土的天然含水量与塑限差值与塑性指数之比值；⑾渗透系数:土被水透过称为土的渗透性，水在土孔隙中流动则为渗流。
在一定水力梯度下，渗流速度反映土的渗透性强弱，渗透系数是渗流速度与水力梯度成正比的比例系数；⑿内摩擦角与黏(内)聚力:土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力(阻挡剪切)和土的内摩阻力两部分组成，摩阻力又与法向应力成正比，其中内摩擦角反映了土的摩阻性质。
因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。
土的物理力学性质及其指标
土的物理力学性质及其指标1. 体积重是指土壤单位体积的质量，通常用单位是千克/立方米（kg/m^3）或兆帕（MPa）表示。
体积重是土壤力学性质的重要参数，它直接影响土体的承载能力和稳定性。
体积重的大小与土壤颗粒密度、含水量和孔隙度有关。
2.孔隙比是指土壤中孔隙体积与总体积的比值，即孔隙度。
孔隙比能够反映土壤孔隙结构和孔隙连通性，对土壤的透水性、保水性和通气性等性质有重要影响。
孔隙比的大小与土壤颗粒颗粒的形态、大小和堆积密度等因素有关。
3.毛细吸力是指土壤孔隙中水分上升或下降所受到的作用力。
毛细吸力与土壤含水量、孔隙度、土壤颗粒大小和水表面张力等因素有关。
毛细吸力对土壤水分运移和供水能力有着重要影响，也是评价土壤保水能力和透水性的重要指标。
4.剪切强度是指土壤在剪切应力作用下的抗剪能力。
剪切强度是土体抗剪破坏的重要参数，直接影响土壤的稳定性和承载力。
土壤的剪切强度与土壤颗粒间的内聚力、黏聚力和有效应力等有关。
此外，还有一些与土壤物理力学性质相关的指标，如孔隙水压力、压缩系数、孔隙率等。
5.孔隙水压力是指土壤孔隙中水分所受到的压力。
它与土壤含水量、孔隙度和毛细吸力等因素有关。
孔隙水压力对土壤水分状态和土壤力学性质具有重要影响。
6.压缩系数是指土壤在外力作用下体积变化与应力之间的关系。
压缩系数反映土壤的压缩性质，与土壤的固结和液化等问题密切相关。
7.孔隙率是指土壤孔隙体积与总体积的比值，即孔隙系数。
孔隙率能够反映土壤孔隙结构和蓄水性能，也是评价土壤质地和透水性的一项重要指标。
这些物理力学性质和指标是描述土体力学性质和水分运移特性的重要参数，对土壤科学研究、土壤工程设计和农田管理等具有重要的理论和实际意义。
土力学——土的物理性质
一. 固体颗粒
粒径级配
矿物成分
颗粒形状
物理状态 力学特性
11
§1 土的物性与分类 1. 粒径级配
§1.2土的三相组成
一. 固体颗粒
颗粒大小 影响土性 的主因
各粒径成分 在土中占的 比例 狭义的粒径级配
12
§1 土的物性与分类
§1.2土的三相组成
一. 固体颗粒
颗粒大小
•粒组
按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类
2. 搬运与沉积
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
颗粒均匀，层厚而不具层理
8
25
§1 土的物性与分类 结合水
强结合水 • • • • •
§1.2土的三相组成
二. 土中水
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 弱结合水
• • •
位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内 外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性
第一章
土的物理性质与工程分类
1
§1 土的物性与分类
本章目的: 对土的特点进行详细解释和定量描述
本章特点: 看起来零散 学习要点: 各节间联系 各节内层次
2
§1 土的物性与分类 土的形成 影 响 土的三相组成 土的物理状态 土的结构 土的工程分类
渗透特性
决定
变形特性 强度特性
土的压实性
3
土力学 第2版 第二章 土的物理性质及分类
环刀的容积V=60cm3； 环刀的质量m1； 环刀和土的质量m2；
土的密度: m2 m1
V
2.2.2 指标的定义
土力学
2.特殊条件下土的密度
质量m
体积V
Vw Va Vv
气
mw
水
m
ms
土粒
Vs V
（1）干密度ρd ：单位体积中固
体颗粒部分的质量 （紧密程度）
d
ms V
（2）饱和密度ρsat ：土体中孔 （3）浮密度ρ ：在地下水位
出合适的名称，可以概略评价土的工程性质。
第2章 土的物理性质及分类
2.1 概述 2.2 土的三相比例指标 2.3 粘性土的物理特征 2.4 无粘性土的密实度 2.5 粉土的密实度和湿度 2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 2.7 土的分类
土力学
2.2 土的三相比例指标
2.2.1 土的三相比例关系图 2.2.2 指标的定义 2.2.3 指标的换算
土力学
2.2.1 土的三相比例关系图
土力学
质量m
气
mw —土中水质量
mw
水
m
ms —土粒质量
ms
土粒
Vs V
Vw Va Vv
体积V
Va —土中气体积 Vw —土中水体积
Vs —土粒体积
m ms mw
Vv Vw Va
（土的总质量）
（土中孔隙体积）
V Vs Vw Va
（土的总体积）
2.2 土的三相比例指标
ds
ms
Vs 1
s 1
测定方法：比重瓶法
ρs—土粒密度，单位体积土粒质量 ρw1 —纯水在40C时的密度，1g/cm3
土粒相对密度变化范围不大：一般，砂类土2.65～2.69；粉性土
《土质学与土力学》 2土的物理、水理和力学性质
土质学与土力学 2土的物理水理和力学性质《土质学与土力学》第二章 土的物理性质、水理性质和力学性质第一节 土的物理性质土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。
土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。
一、土的基本物理性质土的三相图（见教材P62图） （一）土粒密度(particle density)土粒密度是指固体颗粒的质量m s 与其体积Vs 之比；即土粒的单位体积质量：sss V m =ρ g/cm 3 土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少无关。
实际上是土中各种矿物密度的加权平均值。
砂土的土粒密度一般为：2.65 g/cm 3左右 粉质砂土的土粒密度一般为：2.68g/cm 3粉质粘土的土粒密度一般为：2.68~2.72g/cm 3 粘土的土粒密度一般为：2.7-~2.75g/cm 3 土粒密度是实测指标。
（二）土的密度(soil density)土的密度是指土的总质量m 与总体积V 之比，也即为土的单位体积的质量。
其中：V=Vs+Vv; m=m s +m w 按孔隙中充水程度不同，有天然密度，干密度，饱和密度之分。
1．天然密度（湿密度）(density)天然状态下土的密度称天然密度，以下式表示：vs ws V V m m V m ++==ρ g/cm3 土的密度取决于土粒的密度，孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少，它综合反映了土的物质组成和结构特征。
砂土一般是１.4 g/cm3粉质砂土及粉质粘土１.4 g/cm3 粘土为１.4 g/cm3泥炭沼泽土：１.4 g/cm3土的密度可在室内及野外现场直接测定。
室内一般采用“环刀法”测定，称得环刀内土样质量，求得环刀容积；两者之比值。
土力学第二章：土的物理性质及工程分类全解
第2章 土的物理性质及工程分类 2.2 土的三相组成
2.2.1土的固体颗粒
3.土的粒径级配 巨粒(>200mm)
土颗粒
粗粒(0.075-200mm)
卵石或碎石颗粒 (20200mm)
圆砾或角砾颗粒 (2-20mm) 砂 (0.075-2mm)
细粒(<0.075mm)
粉粒(0.005-0.075mm)
第2章 土的物理性质及工程分类
2.1.1土的生成
（1）物理风化 ①温差风化：由于温差 变化，岩石在热胀冷缩 过程中逐渐破碎的过程， 常发生在温差较大的干 旱气候地区。
2.1 土的生成与特性
第2章 土的物理性质及工程分类
2.1.1土的生成
（1）物理风化 ② 冰劈作用：充填于岩 石裂隙中的水结冰体积 膨胀而使岩石裂解的过 程。 水结成冰时其体积可增 大9.2％。冰体将对裂缝 壁产生2000kg／cm2的 巨大压力。
1.0 ,0.5, 0.25,
0.075
第2章 土的物理性质及工程分类
2.2.1土的固体颗粒
3.土的粒径级配 (1) 筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm
2.2 土的三相组成
筛析机
第2章 土的物理性质及工程分类
2.2.1土的固体颗粒
3.土的粒径级配 (2) 比重计法:适用于d＜0.075mm
粒径<0.25mm: 粒径<0.075mm:
1-155 0 0151 000 1% 0 500
1-15 5 0 015 100 3 0 04% 500
<2.0
<1.0
<0.5
<0.25
<0.075
90%
60%
土力学知识点总结PDF
土力学知识点总结PDF土力学是土木工程领域中的一个重要分支，它研究土体物理性质、力学性质和变形规律等内容。
土力学知识的掌握对于土木工程的设计、施工和管理具有重要意义。
本文将对土力学的相关知识进行总结，包括土体力学性质、土体压缩、土体强度等内容。
一、土体力学性质1. 土的物理性质：土体的物理性质包括密度、孔隙度、含水率等指标。
其中密度是土体的质量和体积之比，孔隙度是土体含水空隙的体积占总体积的比重，含水率是土体中水分的质量占总质量的比值。
2. 土的力学性质：土的力学性质包括固体土体和饱和土体的力学性质。
固体土体的力学性质由其颗粒间的摩擦力和粘聚力决定，而饱和土体的力学性质受到孔隙水的影响。
3. 土的变形规律：土体在外力作用下会发生变形，其变形规律可以用黏弹性理论进行描述。
土体的压缩变形和剪切变形是土体力学研究的重要内容。
二、土体压缩1. 土体压缩的原因：土体在受到外力作用时会发生压缩变形，其原因主要包括土颗粒间的调配和孔隙水的排出。
2. 土体压缩指标：土体压缩的指标包括压缩系数和压缩模量。
压缩系数表示单位压力下土体的体积变化量与初始体积的比值，压缩模量表示单位压力下土体的应变与应力之比。
3. 土体压缩计算：土体压缩的计算可以采用理论模型和实测数据相结合的方法。
一般通过试验和实测数据来确定土体的压缩系数和压缩模量，然后进行压缩计算。
三、土体强度1. 土体的强度指标：土体的强度指标包括内摩擦角和粘聚力。
内摩擦角是土体颗粒之间的摩擦阻力，粘聚力是土体颗粒间粘聚的力量。
2. 土体强度计算：土体的强度计算可以采用摩擦角和粘聚力的理论模型，通过实验和实测数据来确定土体的强度指标，然后进行强度计算。
4. 土体的抗剪强度：土体在受到剪切应力作用时会发生剪切破坏，其抗剪强度是土体的重要力学性质。
抗剪强度通过直剪试验来确定，它是土体强度的重要指标之一。
四、土体稳定性分析1. 土体的稳定性分析：土体在承受外部荷载作用下可能发生破坏，其稳定性分析是土力学研究的重要内容。
《土力学》第一、二章土的物理性质及工程分类
3、描述土的孔隙体积相对含量的指标 （1）、土的孔隙比 ）、土的孔隙比 ）、土的孔隙率 （2）、土的孔隙率 ）、土的饱和度 （3）、土的饱和度 二、指标的换算
1. 4 无黏性土的密实度
一、 砂土的相对密实度 二、无黏性土密实度划分的其他方法
1. 5 黏性土的物理特征
一、黏性土的可塑性及界限含水量 黏性土的状态随含水量的增大而变软: 黏性土的状态随含水量的增大而变软:
一、 渗流力 二、 渗砂或流土现象
当 且方向向上，就会出现土粒悬浮，随水流动现象。 且方向向上，就会出现土粒悬浮，随水流动现象。 这种现象称为渗砂或流土。 这种现象称为渗砂或流土。 开始出现流砂或流土时的水力梯度称为临界水力梯度。 开始出现流砂或流土时的水力梯度称为临界水力梯度。
三、管涌现象和潜蚀作用
在渗透水流作用下，土中细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失， 在渗透水流作用下，土中细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失，导致孔 隙扩大，渗流速度加快，这种现象称为管涌。管涌是一种潜蚀作用， 隙扩大，渗流速度加快，这种现象称为管涌。管涌是一种潜蚀作用， 可导致土体内部强度下降，造成土体失稳。 可导致土体内部强度下降，造成土体失稳。 在工程中可通过设置隔水层、反滤层或止水帷幕预防流砂或管涌现象。 在工程中可通过设置隔水层、反滤层或止水帷幕预防流砂或管涌现象。
二、黏性土的可塑性指标
1、塑性指数 Ip = wL – wp 2、液性指数 IL =
三、黏性土的结构性和触变性
黏性土的结构性是指天然结构受扰动而改变的特性。以灵敏度衡量： 黏性土的结构性是指天然结构受扰动而改变的特性。以灵敏度衡量： ：低灵敏土 灵敏度： 灵敏度： ：中灵敏土 ：高灵敏土 黏性土经扰动后强度降低，扰动停止后强度又随时间而逐渐恢复。 黏性土经扰动后强度降低，扰动停止后强度又随时间而逐渐恢复。 这种胶体化学性质称为土的触变性。 这种胶体化学性质称为土的触变性。
2 土力学(composition)土的物理力学性质及分类
Va Vw Vs Vv V
mw m ms w(%) ms ms
质量
体积
注意: 其实是含水比, 可达到或超过100％
8
§2土的物理性质及分类
§2.1土的三相比例指标
烘干法
§2土的物理性质及分类
§2.1土的三相比例指标
Air Water Solid
Va Vw Vs Vv V
３. 其它常用物理性质指标 表示土中孔隙含量的指标
sat sat g
sat w
有效重度 浮密度
？
§2土的物理性质及分类
§2.1土的三相比例指标
Air
Water
各种密度重度之间的大小关系：
天然密度
干密度
饱和密度 天然重度
sat ms d V ms wVv sat V
g
d d g
§2土的物理性质及分类
§2.1土的三相比例指标
小结
物理性质指标 松密程度 干湿程度 轻重程度 定义 土的三个组成相的体积和质量上 的比例关系
室内测定的三个物理性质指标 土的密度、土粒比重、土的含水量 其它常用的物理性质指标 表示土中孔隙含量的指标 表示土中含水程度的指标 表示土的密度和重度的指标 特点: 指标概念简单，数量很多 要点：名称、概念或定义、符号、表达式、 单位或量纲、常见值或范围、联系与区别
21
p0.002: 粒径小于0.002mm颗粒的质量占总土总质量的百分比 （取数值大小）
§2土的物理性质及分类
§2.2黏性土的物理特征
液、塑限的测定
测定塑限的方法：搓条法和液塑限联合测 定法
测定液限的方法：碟式仪法和液塑限联
合测定法 液、塑限联合测定法：
《土力学》知识点总结
《土力学》知识点总结土力学（土木工程力学）是土木工程学中的一个重要分支，研究土体的力学性质和行为，为工程结构的设计、施工和维护提供依据。
下面是对土力学的知识点进行总结：一、土体的力学性质1.基本物理性质：包括土体的密度、含水量和孔隙度等。
2.英特尔以太网卡性质：包括土体的强度、变形特性和渗透性等。
3.变形特性：主要包括固结、压缩、膨胀和剪切等。
4.渗透特性：土体的渗透性是指水或气体通过土体的能力，主要影响土体的稳定性和渗透阻力。
5.特殊性质：热力学性质（热膨胀、热传导性等）、电性能（电阻率、电解质迁移等）和化学性能（酸碱性、腐蚀性等）等。
二、土体力学理论1.应力分布：土体中的应力分布受到多因素的影响，包括重力、土体的密度和孔隙度等。
2.应变特性：包括线弹性、松弛、蠕变和塑性等。
3.孔隙水力学：研究土体中的水分运动和水力特性，包括渗流、孔隙水压和渗透系数等。
4.孔隙水力固结和蠕变：研究土体中孔隙水位置和压力的变化对土体力学性质的影响。
5.刚性塑性力学：研究土体的强度和变形特性，包括内摩擦角、剪切强度和塑性指数等。
三、地基与基础工程1.增加地基承载力：通过加固地基、挖掘或替换土体等方法来提高土体的承载能力。
2.土的膨胀性：研究土体在含水量变化时的膨胀和收缩特性，对地基设计和施工起到重要作用。
3.土的稳定性：包括坡面稳定、边坡稳定和基坑的支护设计等。
4.地基沉降：研究地基在荷载作用下的沉降和沉降速度，对基础设计和施工起到重要作用。
四、土的试验与仪器设备1.土体取样与制样：包括岩土样品的卸样、取样和标本制作等。
2.土体力学试验：包括直剪试验、压缩试验和固结试验等，用于分析土体的强度和变形特性。
3.土体渗透性试验：包括渗透试验和渗透系数试验等，用于分析土体的渗透性和渗透阻力。
4.土体稳定性试验：包括坡度稳定试验和抗剪试验等，用于分析土体的稳定性和抗剪强度。
5.仪器设备：包括直剪仪、压实仪、渗透仪和测角仪等，用于方便进行土体力学试验。
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 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
2.2.2 土的其他物理性质指标
1.孔隙比e和孔隙率n
e VV
Vs
n VV 100% V
n e 1e
砂类土：28-35%
粘性土：30-50%，有的可达60-70%
ma=0 m mw
ms
质量
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
体积
土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理 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的土是疏松 的高压缩性土。
• 表达式：
ds
s 4C
w
• 单 位: 无量纲
ma=0 m mw
ms
质量
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
体积
4wC =1.0 g/cm3
土粒相对密度在数值上=土粒的密度
测定：比重瓶法测定。变化幅度很 小，通常按经验值选用。
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
2.土的含水量W
• 定义：土中水的质量与土粒质 ma=0
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
2.土的饱和度Sr
ma=0
空气
Va
土中水的体积与孔隙体积的比值
表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的三相比例 指标,包括土粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和 饱和度等。三项成分的体积和质量间的比例关系也决定着 土的物理、力学性质。
土的物理性质指标
(三相间的比例关系) 表 示
土的物理状态
粗粒土的松密程度 影响 力学特性
粘性土的软硬状态
★★★物理性质是土的最基本的工程特性。
2.2 土的三相比例指标
2.2.1 土的三相简图
防灾科技学院
ma=0
m
mw
ms
质量
Air Water
Soil
Va
Vv
Vw
V
Vs
体积
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
九个物理量:
V Vv Vs Va Vw ms m w ma m
物性指标是比 例关系: 可假设 任一参数为1
物理量关系:
m ms mw ma ma 0 mw wVw
2.1概述
防灾科技学院
固 体
原生矿物：石英、长石 、云母等
矿物质
次生矿物
粘土矿物：蒙脱石、伊 可溶盐： NaCl 、CaCO 3
利石、高岭石等 等
颗
无定形氧化物胶体
粒
有机质
1.土粒的矿物成分
原生矿物:母岩经物理风化而成,如石英、云母、长石；
次生矿物：母岩经化学风化而成，如粘土矿物、铝铁氧化 物、氢氧化物等。常见的粘土矿物有蒙脱石、伊里石、高 岭石；由于粘土矿物颗粒很细，比表面积很大，所以颗粒 表面具有很强的与水作用的能力，因此，土中含粘土矿物 愈多，则土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。
V Vs Va Vw Vv Va Vw
ma=0 m mw
ms
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
质量
体积
实验室 直接测定
土粒相对密度ds 土的含水量w 土的密度
其它指标： 三相草图法计算
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
1.土粒相对密度d s
• 定义：土粒的密度与4˚C时 纯蒸馏水密度的比值
由于电分子引力作 用而紧密吸附于土 粒表面的水
重力水：能形成水压力并能在土中流动的水，位 于地下水位以下
土中水
毛细水：受到水与空气交界面处表面张力作用的自 由水，存在于地下水位以上的透水层中。
固态水：矿物晶体内的结合水（结晶水），矿物的一部分，呈固态。
气态水：土中气的一部分
土中的水与粘粒有着 产生细粒土的 复杂的相互作用
和物理力学性质
风化、搬运、沉积
岩石
地质成岩作用
土
土体
2.1概述
防灾科技学院
固相 + 液相 + 气相
固体颗粒 固相 构成土体骨架起决 定作用，大小和形状、矿物成分及其组成是决
定土的物理力学性质的重要因素。
土中水 液相 重要影响
土中气体 气相 次要作用
饱和土 ：土体孔隙完全被水充满 干 土 ：土体孔隙完全被气充满 非饱和土：孔隙中水和气均存在
2.1概述
防灾科技学院
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5
0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
土的粒径级配累积曲线
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
粒径(mm)
2.1概述
防灾科技学院
土中的水：
液态水
结合水 自由水
强结合水：紧靠土颗粒表面 弱结合水：紧靠强结合水外围
量之比，用百分数表示 m mw • 表达式：
w(%) mw m ms
ms
ms
ms
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
• 单 位: 无量纲
质量
体积
• 一般范围：变化范围大
注意: 其实是含水比, 可达到或超过100％
测定: 烘干法
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
3.土的密度和天然重度
• 定义：土单位体积的质量 • 表达式：
2.1概述
防灾科技学院
2.土粒粒度与粒组
在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒组成的， 土的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。土 粒的大小称为粒度，用粒径表示。将大小相近，性质相似的 颗粒划归为一组，称为粒组，划分粒组的分界尺寸称为界限 粒径。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒 组:漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾（角砾）颗粒、 砂粒、粉粒及粘粒。
可塑性、结构性、触 变性、胀缩性、湿陷 性、冻胀性等。
2.1概述
固相 三相组成物质的 土 液相 性质和三相比例
指标的大小。
气相
防灾科技学院
三相组成物质的性质 和三相比例指标的大 小，必然在土的轻重、 松密、干湿、软硬等 一系列物理性质有不 同的反映。
在一定程度上 决定了土力学 性质。
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
防灾科技学院
土的物理性质及分类
➢ 2.1 概述 ➢ 2.2 土的三相比例指标 ➢ 2.3 无粘性土的密实度
➢ 2.4 粘性土的物理特征 ➢ 2.5 粉土的密度和湿度 ➢ 2.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 ➢ 2.7 土的压实原理 ➢ 2.8土（岩）的工程分类
2.1概述
防灾科技学院
过程、条件 土的组成、结构
m ms mw V Vs Vw Va
ma=0 m mw
ms
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
• 单 位: kg/m3 或 g/cm3
质量
• 一般范围: 1.60~2.20 g/cm3
体积
相关指标: 土的重度 =g 单位: kN/m3
工程上更常用, 用于计算土的 自重应力
土的密度用环刀法测定: