土的物理状态指标(1).doc
土力学第二章-土的物理状态指标
• 粘性土的物理状态： 粘性土按含水多少划分为固态、半固态、塑态、液态 四种物理状态
含水量 土的状态 界限含水量 含水情况 固态 缩限s 水 特征 形状体积 体积要变 不变 强度 大 小 小 大 半固态 塑限p 自由水 可塑性 可流动 塑态 液态 液限L
强结合水 强弱结合 强弱结合水， 自由水
砂土的状态划分
• 按相对密度划分砂土状态： 疏松状态 Dr<0.33 中密状态 Dr=0.33-0.67 紧密状态 Dr>0.67 • 按标准贯入击数划分砂土状态： 标准贯入击数：就是在现场标准贯入试验中，用一 定质量的锤把标准贯入器打入土中一定深度所需要 的锤击数。 砂土状态： 松散状态 N<10 中密状态 N=15-30 稍密状态 N=10-15性指数时，天然含水率和界限含水率不带%。
粘性土的状态划分
• 按照液性指数的大小，粘性土的状态可划分为： 坚硬状态：IL<0 硬塑状态：IL=0-0.25 可塑状态：IL=0.25-0.75 软塑状态：IL=0.75-1.0 流塑状态：IL>1.0
砂土的相对密度
界限含水率的测定
• 测试仪器：土的界限含水率用液塑限联合测定仪测定。 • 测试方法： 1）<0.5mm 的干土200g 加水浸润， 2）将浸润土装满调土杯，放入光电式液塑限联合测定仪下， 3）观察圆锥下沉到土体中的下沉深度， 土体含水不同，圆锥下沉到土体中的入土深度不同， 4）测出圆锥3个不同入土深度与对应的3个含水率， 5）在双对数坐标上画出入土深度与含水率的关系直线， 6）2mm入土深度对于的含水率就是塑限， 17mm入土深度对于的含水率就是液限。
粘性土的塑性指数
• 塑性指数： 反映粘性土可塑能力的大小，即可塑范围的大小， 等于粘性土的液限与塑限之差。
土的物理性质指标
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（一）、土的矿物成分和土中的有机质。
土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同矿物成分取决于（1）成土母岩的成分（2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化）次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土）②伊利石（土）③蒙脱石（土）（2）水溶盐①难溶：CaCO 3②中溶：石膏 CaSO4.2H2O③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na 的 SoO42- CO 32- 2.各粒组中所含的主要矿物成分土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性（1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性（2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石（3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定ρd 粘土中的水溶盐3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低（二）土的粒组划分（三）土的颗粒级配1． 颗粒大小分析试验——颗分试验方法（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（一） 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（4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好（5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良（二） 定量判别 （1）不均匀系数 1060d d C u（2）曲率系数1060230d d d C c = +图 103060d d d 分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径第二节 土的物理性质指标土的性质：（1）土三相组成中各项性质（2）三相之间量的比例关系工程中常用土的物理性质指标评价土体工程性质优劣的基本指标一、 土的三相草图土的颗粒，水，气体混杂在一起，为分析问题方便常理想地将三相分别集中。
土的物理状态指标
土的物理状态指标土壤的物理状态指标是指在土壤中反映土壤无机颗粒体积与有机质含量、空隙率、密度、质地组成、结构等土壤结构与颗粒组成指标。
1.质地组成土壤的质地是指土壤中不同颗粒大小的比例与组成.常用的表示质地组成的指标是粒径分析的百分含量，以传统方法中的砂、粉砂、粉砂、粘壤、黏土粒分别占全样品重的百分数表示的指标.2.容重与真密度容重是指土壤体容量的实际重量,它是土壤在一定体积内所含固体颗粒的质量.真密度是指粘土、砂壤、壤土及泥炭等等岩石中粒子质量与体积的比值.3.孔隙度与毛管持水量土壤孔隙度是指单位体积土壤中孔隙和孔隙之间的比例.孔隙度的大小直接影响土壤的空气、水分和温度等环境因子的变化，也直接关系到作物根系的通气、透水及根系扩张等,在土壤中空气、水分和其他溶解物存在于微型孔隙和孔隙中，并因孔隙类型和表面特性而加速植物根部对空气和水分的吸收.4.水分含量土壤水分含量是评价土壤湿度状态的重要指标之一,直接关系到土壤水分平衡与作物生长.土壤中水分的总量由孔隙度、毛管力、渗透压、吸力及土壤水分位能和液相上升下降等因素共同维持.5.土壤结构土壤结构是土壤物理状态指标中的一个重要方面,是指土壤颗粒聚集成团的方式与组织性,有机质、黏涂粘土、胶体玻璃体与细菌植物等微生物活性的结果反映在结构化上的展现的土层结构的通称.裂隙是土壤结构的一种，是指较大颗粒粘粒聚集成群或更大颗粒凝结聚集在一起以形成特殊结构.6.水稳性水稳性是指土壤中的颗粒在水的多波动环境中对于比较危险的作物、生物和物理变化越小，越不容易因为外力、水分和气候等因素的变化而发生不稳定的断裂.7.通透性土壤通透性是直接影响植物根部伸长，水和空气进入植物根部的物理因素，在同一温度下，土壤对空气、水的吸引力越大，通透性越好.总之，土壤的物理状态指标对于评价土壤质量、产量以及农业生产起着重要的作用.通过合理的管理和调控土壤的物理状态，能够提高土壤的保墒性、耕性以及养分持水的能力，从而提高农作物产量和质量。
土的经验参数(物理指标、压缩、变形模量、剪切强度)
有关土的经验参数一、原状土物理性质指标变化范围原状土物理性质指标变化范围，见表3-3-28。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤17二、土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均比重采取：砂——2.66；粘砂土——2.70；砂粘土——2.71；粘土——2.74；②粗砂和中砂的E 0值适用于不均匀系数C u = = 3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少 。
C u为中间值时E 0 值按内插法确定；③对于地基稳定计算，采用人摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
1060d d 32三、土的压缩模量一般范围值土的压缩模量一般范围值，见表3-3-3-。
注：砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17四、粘性土剪强度参考值粘性土抗剪强度参考值，见表3-3-31。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17五、土的侧压力系数（ξ）和泊松比（u）参考值注：粘土I p＞17；粉质粘土10＜I p≤17；I p≤10五、变形模量于压缩模量的关系变形模量E0是指土体在无侧限条件下应力与应变之比，其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。
因此，变形模量较弹性模量E小，通常在土与基础的共同作用分析中用变形模量E。
变形模量一般是通过现场载荷试验确定，一些地方通过静力触探、标贯试验与变形模量建立了经验公式。
压缩模量Es是在侧限条件下应力与应变的比值，是通过室内试验获取的参数。
两者的关系：对于软土E0近似等于Es；较硬土层，E0=βEs，β=2～8，土愈坚硬，倍数愈大。
实验一土的物理性质指标实验
实验一土的物理性质指标实验一、密度实验：土的密度是指土的单位体积质量。
（一）实验目的测定土的密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理性质指标和工程设计和操纵施工质量之用。
（二）实验方式经常使用的测试方式有环刀法、蜡封法、灌砂法等。
环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍应用。
对易碎裂或含有粗颗粒、难以切削的土样可用蜡封法——取一块试样称其质量后浸入融化的石蜡中，使试样表面包上一层蜡膜，别离称蜡加土在空气中及水中的质量，已知蜡的比重，通过计算即可求得土的密度。
对难取原状试样的砂土、砂砾土和砾质土在现场可用灌砂法或灌水法求土的密度。
（三）仪器及工具1.环刀：内径6.18厘米，高2厘米，体积为60立方厘米。
2.天平：感量0.1克。
3.其它工具：钢丝锯、刮土刀、玻璃片、凡士林油等。
（四）实验步骤（环刀法）1.将环刀内壁涂一薄层凡士林油，并将其刃口向下放在土样上；2.切土时用钢丝锯（硬土用刮土刀），沿环刀外壁将土样削成略大于环刀外径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，直至试样凸出环刀为止；3.用钢丝锯将环刀两头余土削去，再用刮土刀刮平两头，将试样两头余土留作含水率实验用；4.擦净环刀外壁，称环刀和试样合质量，准确至0.1克；5.按下式计算土的湿度和干密度：（五）操作注意事项用环刀切取试样，应尽可能避免扰动，为幸免环刀下压时挤压周围土样，要边压边削，直至土样伸出环刀，然后用刮土刀一次校平，严禁用刮土刀在土面上来回抹平，如遇石子等其它杂物空洞要尽可能躲开，如无法躲开视情形酌情补土。
二、含水率实验土的含水率是指土在温度100～105摄氏度下烘至恒重时失去水分的质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。
（一）实验目的测定土的含水率，以了解土的含水情形并提供计算土的干密度、土的孔隙比、饱和度及土的其它物理力学指标的大体参数。
（二）实验方式室内实验的标准方式为烘干法。
在野外如无烘箱设备或要求快速测定含水量时，能够依据土的性质和工程情形别离采纳以下方式：1.酒精燃烧法：取3～5克试样，用无水酒精浸湿燃烧至恒重，求其含水量。
土力学土的物理性质指标
• 土颗粒比重：
指土体在105º-110ºC的温度下烘至恒量时的重量或
质量与土颗粒同体积的4ºC时蒸馏水的重量或质量之比。
Gs
Ws
Vs
Gs
ms
Vs
水的容重=9.81KN/m3，水的密度=1g/cm3
土颗粒的比重与土体中的水和气体无关
土颗粒比重一般介于2.65-2.75之间
• 测定方法：
比重瓶法、浮称法、虹吸筒法
1) 土颗粒体积
8) 浮密度
2) 孔隙体积
9) 湿密度
3) 土颗粒质量
10) 干密度
4) 水的质量
11) 孔隙率
5) 水的体积
12) 饱和度
6) 气体体积
13) 土颗粒的容重
7) 饱和密度
14) 土体的容重
• 已知，
求解-1
• 1）由
可得，
则土颗粒体积为：
• 2）孔隙体积为：
• 3）由
可得，土颗粒质量为：
Ws Vs (KN / m3 )
V
• 浮密度：指土体淹没在水下面的有效密度，这时土颗粒 受到水的浮力作用，其有效质量减小。
ms Vs (g / cm3 )
V • 浮容重与浮密度的关系：
9.81
间接测定指标-5
• 干容重：指干土的容重，这时土体的孔隙中没有水。
d
Ws V
(KN
s 9.81s
直接测定指标-3
• 土体的容重：指单位体积土体的重量。 也称湿容重、
天然容重。 W (KN / m3 )
V • 土体的密度：指单位体积土体的质量。也称湿密度、
天然密度。 m (g / cm3 )
V
• 土体的容重一般介于16.0-19.0KN/m3，
土的物理状态指标
1.砂土的密实度
1） 孔隙比e
2） 相对密实度Dr
3）
标准贯入试 验锤击数N
1.1无 黏性 土的 物理 状态 指标
2.碎石土的密实度
1.1无 黏性 土的 物理 状态 指标
2.碎石土的密实度
1.1无 黏性 土的 物理 状态 指标
1.黏性土的界限含水量
黏性土的稠度状态随着含水量的增加可分为固态、
半固态、可塑状态及流动状态，如图1 6 所示。当含水
量很大时，土是一种黏滞流动的液体，即泥浆，这种状态 1.2黏
称为流动状态。随着含水量的减少，黏滞流动的特点渐渐
性
消失而显示出塑性（即土在外力作用下可塑成任何形状而
土
不产生裂纹，并且外力移去后仍能保持既得形状的性质），
的 物
这种状态称为可塑状态。当含水可塑状态变为半固体状态。当含水量很小时， 状
土的体积不再随含水量的减少而减小，这种状态称为固体
态
状态。
指
标
1.黏性土的界限含水量 图1-6 黏性土的物理状态与含水量的关系
1.2黏 性 土 的 物 理 状 态 指 标
2.黏性土的塑性指数IP
塑性指数是液限ωL和塑限ωP的差值，即黏性土处在可 塑状态时含水量的变化范围，用IP表示，即
1.2黏 性 土 的 物 理 状 态 指 标
3.黏性土的液性指数IL
液性指数是指土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数IP 之比，用IL表示，即
式中，ω、ωL、ωP为黏性土的天然含水量、液限和塑限，用 百分率表示，计算时去掉百分号。
液性指数是表示黏性土软硬程度（稠度）的物理指标。 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）根据液性指数I L将黏性土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑五种状态，见 表1-10。
土的物理状态指标
St = qu qu′
Ｓｔ
粘性土分类
Ｓｔ
粘性土分类
1
不灵敏
４８
灵敏
12
低灵敏
８ １６
很灵敏
24
中等灵敏
＞１６
流动
粘性土的触变性
某些饱和粘土在动力荷载作用下 土的结构受到破坏 会 失去强度呈溶胶状 在外力停止作用后 重新形成土的结构 絮凝成土体 强度有所恢复 这种现象称为土的触变性
相对密度 反映无粘性土的密实状态
假定第一种砂是理想的均匀圆球 不 均匀系数Ｃｕ 1.0 这种砂最密实时的排列 见图ａ 这时的孔隙比ｅ ０．３５ 如果砂粒 的比重Ｇ ２．６５ 则最密时的干密度ρｄ
１．９６／ｃｍ３
第二种砂同样是理想的圆球 但其级 配中除大的圆球外 还有小的圆球可以充 填于孔隙中 即不均匀系数Cu 1.0，如图 ｂ 显然 这种砂最密时的孔隙比ｅ ０．３５ 就是说这两种砂若都具有同样的孔隙比ｅ ０．３５时，对于第一种砂 已处于最密实的状 态 而对于第二种砂则不是最密实
（三）片堆结构
片堆结构的粘粒是在分散状态下沉积而形成的 亦称分散 结构 其特点是以面 — 面连结为主 粘土片呈定向排列 密度 较大 具有明显的各向异性的力学性质
实际上自然界土的结构要复杂得多 由粘土片组成的集合 体 可大可小 粘土片之间可以是定向排列也可是随机排 列 具有微细的空隙 由集合体相互组构时 集合体之间既可 以是定向排列的 也可以是随机排列的 它们之间有较大一些 的空隙 反映出结构形式在层次上也是有变化的 此外 在粘 性土中也会含有一些砂粒和粉粒 它们比粘拉要大多 在形成 土的结构过程中 在这些粗颗粒的周围常包裹着一层粘粒 使 粗颗粒之间不是直接接触 土中的粘粒含量即使不占优势 也 能反映出粘性土的性质
土的物理状态指标及击实性
砂土最大密度
d max
相对密 实度
ms1 1.62 g / cm 3 V ( d min ) d max (1.52 1.45) 1.62 Dr d 0.44 ( d max d min ) d (1.62 1.45) 1.52
击 试验 锤底直径 锤质量 落高 方法 （mm） （kg） （mm） 实 筒 容积cm3 护筒高 度 （mm）
内径（mm） 筒高（mm）
轻型
51
2.5
305
102
116
947.4
50
重型
51
4.5
457
152
166
2103.9
50
第六章 土的物理性质及工程分类
图6-8 两种击实仪示意图 （a）轻型击实仪；（b）重型击实仪；（c）2.5kg击锤；（d）4.5kg击 锤 1－套筒；2－击实筒；3－底板；4－垫块；5－提手；6－导筒；7－硬 橡皮垫；8－击锤
e Gs (1 )
1
2.7(1 0.0943 ) 1 0.78 1.66
砂土最小孔隙比
d max
ms1 1.62g / cm3 V
砂土最大孔隙比
d min
emax
emin
Gs w
d max
1 0.67
Dr
ms 2 1.45 g / cm 3 V G s w 1 0.86
第六章 土的物理性质及工程分类
液塑限联合测定仪
下沉深度为17mm所对应的含水量为液限;下沉深 度为2mm处所对应的含水量为塑限
土的物理性质指标
sat
ms
Vv w
V
sat sat g
取值：一般为1.8~2.3 g/cm3。
（3）土的有效密度ρ'和有效重度γ'
扣除水的浮力后单位体积土的质量
ms
Vs w
V
sat
w
g sat w
取值：一般为0.8~1.3 g/cm3。
讨论：同种类土 γsat，γd，γ‘ ， γ四个指标的
地基基础
表示土的三相组成比例关系的指标,称为土的物理性质指标。
（一）土的三相草图
为了便于说明和 计算，用三相组成示 意图来表示各部分之 间的数量关系。
气 水
土粒
（二）由试验直接测定的指标
1. 土的密度 ρ和重力密度γ
m g
V
式中: 重力加速度g工程中可取10m/s2。 天然状态下，土的密度变化范围较大，一般介于
1.60～2.20 g/cm3之间 。
测定方法: 环刀法和灌水法。
环刀法适用于黏性土、粉土与砂土；灌水法适用于 卵石、砾石与原状砂。
2. 土粒比重（土粒相对密度）ds
土粒的密度与40C时纯水的密度的比值（无量纲）
即
ds
s w
ms
Vs w
式中：ρw=1 g/cm3。
取值：在有经验的地区可按经验值选用。一般砂土为
大小排序。
结论： 同种类土 γsat> γ > γd>γ‘
2. 反映土的松密程度的指标
（1）土的孔隙比e（以小数表示 ）
e Vv Vs
取值：一般砂土为0.5~1.0，黏性土为0.5~1.2。 工程应用：
用来评价天然土层的密实程度。当砂土e＜0.6时， 呈密实状态，为良好地基；当黏性土e＞1.0时，为软弱 地基。
土的物理状态指标的测定
土的物理状态指标的测定一、无黏性土的密实度无黏性土一般指碎石土和砂土。
天然状态下的无黏性土的密实度与其工程性质有着密切的关系。
当为松散状态时，其压缩性与透水性较高，强度较低; 当为密实状态时，其压缩性与透水性较低，强度较高，为良好的天然地基。
密实度是评价碎石土和砂土地基承载力的主要指标。
(一)判定砂土密实度的方法1. 孔隙比e孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。
根据孔隙比e，可按表1-5将砂土分为密实、中密、稍密和松散四种状态。
表1-5 砂土的密实度2. 相对密实度Dr由于用天然孔隙比来评定砂土密实度没有考虑到颗粒级配的因素，同样密实度的砂土在粒径均匀时，孔隙比值较大; 而当颗粒大小混杂、级配良好时，孔隙比值应较小，并且取原状土样测定天然孔隙比较困难。
因此，用相对密实度Dr 来评定砂土的密实度，考虑到砂土的级配因素，更加合理。
表达式为相对密实度Dr——砂土在最松散状态下的孔隙比，即最大孔隙比;式中: emax——砂土在最密实状态下的孔隙比，即最小孔隙比;emine——砂土在天然状态下的孔隙比。
砂的相对密实度是通过砂的最大干密度和最小干密度试验测定的。
砂的最小干密度ρdmin 采用漏斗法和量筒法测定; 砂的最大干密度ρdmax采用振动锤击法测定。
获得ρdmin 和ρdmax后，则emax和emin可用下列公式求得:把求得的emax 、emin代入式(1-26)即可求得Dr。
根据Dr值，可把砂土的密实度分为以下三种:0.67＜Dr≤1 (密实)0.33＜Dr≤0.67 (中密)0＜Dr≤0.33 (松散)由于砂土的原状土样很难取得，天然孔隙比难以准确测定，故相对密实度的精度也就无法保证。
目前，Dr主要用于填方质量的控制。
3. 标准贯入试验划分密实度《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002，以下均简称《规范》)采用未经修正的标准贯入试验锤击数N，将砂土的密实度划分为松散、稍密、中密、密实(表1-6)。
2.2 土的物理性质指标
ms
Vω Vω Sr = ×100% = × 100% Va + Vω Vv
m
mw
3.不同状态下土的密度和重度 不同状态下土的密度和重度
质量m 质量 气 mw m 水 土粒 体积V 体积 Vw Va V
饱和密度ρ 饱和密度 sat ：土体中孔隙完
全被水充满时的土的密度
ms
干密度ρ 干密度 d ：单位体积中固体颗粒部分的质量
mw
质量m 质量
Gs（1＋ω）ρw Gsρw ωGsρw
体积V 体积 水 土粒
Vv=e Vs＝1 1+ 1+e
气
ρ ms G s .ρ w Gs .ρ w .ρ ρd = = = = (1 + ω ).ρ w .Gs (1 + ω ).ρ w .Gs (1 + ω ) V ρ
•从物理意义上理解指标间的关系 从物理意义上理解指标间的关系 •不鼓励死记硬背 不鼓励死记硬背 •必要时利用三相草图推导 必要时利用三相草图推导
【解答】 解答】 解答
m 187 mω 187 − 167 ρ= = = 1.87 g / cm 3 ω= × 100% = = 11.98% V 100 ms 167 167 3 γ d = ρd g = ×10 = 16.7kN / m3 γ = ρg = 1.87 ×10 = 18.7kN / m 100 G (1 + ω ) ρω 2.66(1 + 0.1198) e= s −1 = − 1 = 0.593 ρ 1.87 ωGs 0.1198× 2.66 Sr = = 53.7% = γ ′ = γ sat − γ w = 20.4 −10 = 10.4kN / m3 e 0.593
任务1—3土的物理状态指标
优点：计入土的级配因素，理论上比较完善。 缺点：天然孔隙比难以获取，且emax，emin的测定受人为因素的影响较大。
总结： ①当砂土的天然孔隙比接近于最小孔隙比时，相对密实度接 近于1，表明砂土接近于最密实状态； ②当天然孔隙比接近于最大孔隙比，相对密实度接近于0时， 则表明砂土处于最松软的状态；
3、粘性土的物理状态
粘性土最主要的物理状态特征是它的稠度，稠度是指土的软硬程度或土对外 力引起变形或破坏的抵抗能力。粘性土随着含水率的增大强度明显降低。 含水率w
粘 性 土 的 物 理 状 态
界限含水率 固态
缩限ws ︱ ∣ ●
半固态
塑限wp ︱ ●
液限wL ︱ ●
流动状态
可塑状态
粘性土状态与含水率的关系
液限与塑限的界定 塑性指标
液性指标与塑性指标 液性指标
⑴孔隙比e：孔隙比可以衡量砂土的密实度。
孔隙比越大，土越松散。 优点：简单方便 缺点：无法反映土的级配因素
⑵相对密实度Dr： 其中：
emax — Dr
=
e emin
emax —
emax emin e
最大孔隙比，一般用“松砂器发”； 最小孔隙比，一般采用“振击法； 天然孔隙比。
相对密实度 Dr≧0.67 0.67﹥Dr﹥0.33
标准贯入 击数N63.5 30~50 10~29
密实度 松 散 稍松 极松
相对密实度 0.33﹥Dr﹥0.2 Dr﹤0.2
标准贯入锤击 数N63.5 5~9 ﹤2
无粘性土的潮湿程度：
潮湿程度 稍湿
饱和度Sr Sr≦50%
潮湿 饱和
50%﹤Sr≦80% Sr﹥80%
碎石类土密实程度划 分标准（书P16）
土的物理状态指标
土的物理状态指标土的物理指标1.4.1土的三相比例指标因为土是三相体系，不能用一个单一的指标来说明三相间量的比例关系，需要若干个指标来反映土中固体颗粒、水和空气之间的量关系。
在土力学中，通常用三相草图来表示土的三相组成图1－10为了确定土的三相比例指标，需要通过试验室测定土的重力密度、含水量和土粒比重，有关实验方法参见《土工试验规程》，这里不予讲述。
得到这三个基本指标图1－10土的三相草图后，其它指标就可通过三相草图的关系得到。
（1）土的重度（g）土的重度定义为土单位体积的重量，单位为（kN/m3）。
其定义式为：（2）土粒比重（d s）土粒比重定义为土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比，其定义式为：土粒的比重给出的是矿物组合体的密度，由于土中矿物成分相对比较稳定，故土的比重一般变化不大或土的稠度。
1、无粘性土（粗粒土）的密实程度无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，呈密实状态时，强度较大，可作为良好的天然地基；呈松散状态时，则是不良地基。
对于同一种无粘性土，当其孔隙比小于某一限度时，处于密实状态，随着孔隙比的增大，则处于中密、稍密直到松散状态。
无粘性土的这种特性，是因为它所具有的单粒结构决定的。
以下介绍与无粘性土的最大和最小孔隙比、相对密实度等有关的密实度指标。
无粘性土的最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符号e min表示；其最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用符号e max表示。
e min一般采用“振击法”测定；e max一般用“松砂器法”测定。
对于不同的无粘性土，其e min与e max的测定值也是不同的，e max与e min之差(即孔隙比可能变化的范围)也是不一样的。
一般土粒粒径较均匀的无粘性土，其e max与e min之差较小；对不均匀的无粘性土，则其差值较大。
无粘性土的天然孔隙比e如果接近e max(或e min)，则该无粘性土处于天然疏松(或密实)状态，这可用无粘性土的相对密实度进行评价。
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土的物理状态指标
土的物理指标
1.4.1 土的三相比例指标
因为土是三相体系，不能用一个单一的指标来说明三相间量的比例关系，需要若干个指标来反映土中
固体颗粒、水和空气之间的量关系。
在土力学中，通常用三相草图来表示土的三相组成
图1 －10
为了确定土的三相比例指标，需要通过试验室测定土的重力密度、含水量和土粒比重，有关实验方法参见《土工试验
规程》，这里不予讲述。
得到这三个基本指标图1－10土的三相草图后，其它指标就可通过三相草图的关系得到。
（ 1 ）土的重度（g ）
土的重度定义为土单位体积的重量，单位为（kN/m 3 ）。
其定义式为：
（ 2 ）土粒比重（ d s ）
土粒比重定义为土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4 ℃时的质量之比，其定义式为：
土粒的比重给出的是矿物组合体的密度，由于土中矿物成分相对比较稳定，故土的比重一般变化不大（见表1 －
3），且与常见矿物的比重接近（表1 －4 ）。
表 1 － 3 常见土的比重
表 1 － 4 土中常见矿物的比重
绿泥石2．6～3．0
（ 3 ）土的含水量（w ）
土的含水量定义为土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示。
（ 4 ）土的孔隙比（ e ）
孔隙比e —指孔隙体积与固体颗粒实体体积之比，以小数表示，即：
（ 5 ）孔隙率（n ）
孔隙度n 一指孔隙体积与土总体积之比，用百分数表示，亦即
孔隙比和孔隙度都是用以表示孔隙体积含量的概念。
不难证明两者之间可以用下式互换。
或
土的孔隙比或孔隙度都可用来表示同一种土的松、密程度。
它随土形成过程中所受的压力、粒径级配和颗粒排列的
状况而变化。
一般说，粗粒土的孔隙度小，细粒土的孔隙度大。
例如砂类土的孔隙度一般是28 — 35 ％；粘性土的
孔隙度有时可高达60 — 70 ％。
这种情况下，单位体积内孔隙的体积比土颗粒的体积大很多。
（ 6 ）饱和度（Sr ）
饱和度—土孔隙中水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示，即：
土可根据饱和度划分为稍湿、很湿与饱和三种状态，其划分标准为：
稍湿Sr ≤ 50 ％
很湿50 ％≤ Sr ≤ 80%
饱和Sr ≥ 80 ％
（7 ）土的常用指标的换算关系
除上述指标外，工程中还遇到其他一些指标，其换算关系见表1 － 5 。
表1 － 5 常用指标之间的换算关系
指标名称换算公式常见的数值范围
干重度（kN/m 3 ）13 ～18
饱和重度（kN/m 3）18 ～23
浮重度或有效重度8 ～13
砂土：0.3~0.9 孔隙比
粘性土：0.6~1.2
砂土：25 ％～45 ％孔隙度
粘性土：30 ％～60 ％饱和度0 ～100 ％
1.4.2 土的物理状态指标
所谓土的物理状态，对于粗粒土来说，是指土的密实程度。
对细粒土而言，则指土的软硬程度或称为土的稠度。
1 、无粘性土（粗粒土）的密实程度
无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，呈密实状态时，强度较大，可作为良好的天然地基；呈松散状态
时，则是不良地基。
对于同一种无粘性土，当其孔隙比小于某一限度时，处于密实状态，随着孔隙比的增大，则处于
中密、稍密直到松散状态。
无粘性土的这种特性，是因为它所具有的单粒结构决定的。
以下介绍与无粘性土的最大和最小孔隙比、相对密实度等有关的密实度指标。
无粘性土的最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符号e min 表示；其最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙
比，用符号e max 表示。
e min 一般采用“振击法” 测定；e max 一般用“松砂器法”测定。
对于不同的无粘性土，其e min 与e max 的测定值也是不同的，e max 与e min 之差( 即孔隙比可能变化的
范围) 也是不一样的。
一般土粒粒径较均匀的无粘性土，其 e max 与 e min 之差较小；对不均匀的无粘性土，则
其差值较大。
无粘性土的天然孔隙比e 如果接近e max ( 或 e min ) ，则该无粘性土处于天然疏松( 或密实) 状态，这可
用无粘性土的相对密实度进行评价。
无粘性土的相对密实度以最大孔隙比e max 与天然孔隙比 e 之差和最大孔隙比 e max 与最小孔隙比e min 之差
的比值Dr 表示，即：
从上式可知，若无粘性土的天然孔隙比e 接近于 e min ，即相对密实度Dr 接近于 1 时，土呈密实状态；当e
接近于e max 时，即相对密实度Dr 接近于0 ，则呈松散状态。
根据Dr 值可把砂土的密实度状态划分为下列三种
l ≥ Dr >0.67 密实的
0.67 ≥ Dr >0.33 中密的
0.33 ≥ Dr >0 松散的
相对密实度试验适用于透水性良好的无粘性土，如纯砂、纯砾等。
相对密实度是无粘性粗粒土密实度的指标，它对
于土作为土工构筑物和地基的稳定性，特别是在抗震稳定性方面具有重要的意义。