土的基本物理性质

ma=0 mw
m
ms
Air Water
Soil
质量
m ms m ma
Va Vw Vv V
ma
0, m V
V Vs Va V
Vs
Vv Va V
体积
物性指标是比例关系:
可假设任一参数为1
其它指标
实验室测定
剩下三个独立变量
对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量
2.室内测定的三个物理性质指标
矿物名称
密度 (g/cm3)
石 英 2.65～2.66
正长石 2.50～2.60
斜长石 2.71～2.76
黑云母 2.70～3.00
白云母 2.76～3.10
角闪石 2.90～3.40
经辉验石值为3：.20～3.60
矿物名称
橄榄石 方解石 白云石 滑石 石膏
褐铁矿
绿泥石
密度 (g/cm3)
3.30～4.40
2.30～4.00
2.70～5.30
砾石、砂土为2.65～ 2.68 ；粉土为2.62～ 2.68 ；
粉质粘土为2.68～2.72；粘土为2.70～2.76。
土粒比重
土粒的密度与4˚C时纯蒸 馏水的密度的比值。
Gs
s 4C
w
4C w
单位: 无量纲
：4˚C时纯蒸馏水的密度 4wC =1.0g/cm3
力学特 性
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
基本方法: 三相草图法
三
ma=0
相
草
m
mw
图
ms
Air Water
Soil
Va
Vv
Vw
V
Vs
质量
体积
共有九个参数: V Vv Vs Va Vω ms m ω ma m
三相草图
已知关系五个:
砂类土：28～35% 粘性土：30～50%
体积
用百分数表示
有的可达60～70%
❖表示土中孔隙含量的指标：
孔隙比
e Vv Vs
在某种程度上反映 土的松密
孔隙率 (孔隙度)
n(%) Vv
V
n e e n 1e 1n
Air Water
Vv=e V=1+e
Soil Vs=1
体积
❖表示土中含水程度的指标
❖表示土中含水程度的指标
饱和度
ma=0
Air
Va
在S r工程实VV践wv 中m，
mw
按饱
和度
Water
的大小将土
Vv Vw
的饱水
V
程度划为如下三种状ms态： Soil
Vs
Sr<50％为稍湿的；质量 Sr＝50％～80％为很湿的；
体积
S饱是体r>和土 积80度中 的％，水 比为主的值饱要体和用积的来与。评孔价隙砂土的SS饱rr==01水程:: 干饱度土和。土
m ms mw
V Vs Vw Va
天然容重
kN/m3
干密度
d
ms V
d d g 干容重
饱和密度
Hale Waihona Puke Baidu
sat
ms
wVv
V
sat sat g 饱和容重
含水量
w(%) mw
ma=0
ms m
mw
Air Water
Va
Vv
Vw
V
饱和含水率：
ms
Soil
Vs
饱s和at含水率V反vm映s了w土质中量孔1隙00充%满液态水时的含水特体征，积也
反映了孔隙体积的多少。粘性土饱水时体积将膨胀，孔隙体积 随之改变，水的质量也相应改变，故粘性土饱和含水率不能实 测，可通过其它指标计算得到；而无粘性土可以用灌水饱和的 方法测定。
❖表示土中孔隙含m量a=0的指标： Air
孔隙比 m mw
Water
Va
Vv
Vw
V
e Vv
ms
Soil
Vs
Vs 质量
体积
是土中孔隙体积与固体颗粒体积之比, 无量纲
❖表示土中孔隙含量的指标
孔隙率 (孔隙度)
ma=0
m
mw
n(%) Vv V
ms
Air Water
Soil
Va
Vv
Vw
V
Vs
质量 是土中孔隙体积 与总体积之比,
2.60～2.80
2.80～2.95
2.70
2.20～2.40 3.60.～ 4.00
2.65～3.70
矿物名称
高岭石 水云母 蒙脱石 腐殖质 次生SiO2 次生AI2O3 次生Fe2O3
密度 (g/cm3)
2.60～2.68 2.64～2.68 2.20～2.70 1.25～1.40 2.27～2.64
s: 土粒的密度，单位体积土粒的质量
土粒比重一般范围: 粘性土 2.70～2.75 砂 土 2.65 ～2.80
比重瓶法
土粒比重在数值上等于土粒的密度
③土的含水量（率）
ma=0
w(%)
mw
m
m
s
mw
m ms
ms
ms
质量
Air Water
Soil
Va
Vv
Vw
V
Vs
体积
是 土中水的质量与土粒质量之比, 百分数表示
①土的密度 ②土粒的比重 ③土的含水量
①土体的(天然)密度：
是土单位体 ma=0
积的质量
m
mw
Air Water
Va
Vv
Vw
V
ms
Soil
Vs
m m质s 量mw
体积
V Vs Vw Va 环刀法或蜡封法
常见值在1.6～2.29 g／cm3，泥炭沼泽土仅 为1.4～1.6 g／cm3或更小。
注意: 其实是含水比, 可达到或超过100％
土的孔隙性
孔隙是土的重要结构特征之一。主要是指土 孔隙的大小、形状、分布特征、连通情况及 总体积等。
按成因和存在的部位，分为： 按 颗大 粒小 间可的分孔为隙： 粗 颗大 粒孔 内隙的孔(直隙径>1mm) 细 集小 粒孔 内隙的孔(直隙径l～0.0lmm) 细 集微 粒孔 间隙的孔(直隙径10～0.1μm) 超 颗微 粒孔 ～隙集粒(孔间径的<大0.孔1μ隙m)。
②土粒密度:
ma=0
msm mw s Vs
（g/cm3）
ms
Air Water
Soil
Va
Vv
Vw
V
Vs
质量
体积
土粒密土度粒是密指度土颗仅粒与质组量成m土s，粒与的其体矿积物V密s之度比有，关即 ， 土是粒土单中位各体种积矿的质物量密。度的加权平均值。因大多数
造岩矿物的密度相差不大。
土中主要矿物成分的密度值
❖表示土中密度和容重的指标
天然密度 干密度
mma=0 m s mAwir
V Vs Vw Va
m
d
mw
ms ms V
Water Soil
Va
Vv
Vw
V
Vs
饱和密度
sat
m 质 量
s
wVv
V
体积
是土被完全烘干时的密度, 等于单位体积
内土粒的质量
❖表示土中密度和容重的指标
g 天然
密度
土的物理性质是指三相的质量与体积之间 的相互比例关系及固、液二相相互作用表 现出来的性质。
前者称为土的基本物理性质，主要研究土 的密实程度和干湿状况；
后者主要研究粘性土的可塑性、胀缩性及 透水性等。
一、土的基本物理性质
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 细粒土的稠度状态