土力学第二章-土的物理性质指标
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。
土力学实验指导书

实验一 土的三项基本物理性指标的测定一、实验目的土的三项基本物理性指标是指土粒比重ds 、土的含水量w 和密度ρ,一般由实验室直接测定其数值。
在测定这三个基本指标后,可以换算出其余各个指标。
二、实验原理和方法 1.土粒相对密度ds土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量比,称为土粒比重(无量纲),亦称土粒相对密度,即式中 ρs ——土粒密度,即土粒单位体积的质量,g/cm 3;ρw1——4℃时纯水的密度,等于1g/cm 3或1t/ m 3。
一般情况下,土粒相对密度在数值上就等于土粒密度,11ds w ss w s V m ρρρ==但两者的含义不同。
土粒比重决定于土的矿物成分,一般无机矿物颗粒的比重为2.6~2.8;有机质为2.4~2.5;泥炭为1.5~1.8。
土粒(一般无机矿物颗粒)的比重变化幅度很小。
土粒比重可在试验室内用比重瓶法测定。
通常也可按经验数值选用,一般土粒土粒相对密度参考值见下表。
土粒相对密度参考值2.土的含水量w土中水的质量与土粒质量之比,称为土的含水量,用百分数表示,即%100⨯=swm m ω含水量w 是标志土含水程度(湿度)的一个重要物理指标。
天然土层的含水量变化范围很大,它与土的种类、埋藏条件及所处的自然地理环境等有关。
土的含水量通常采用“烘干法”测定。
从含水量的定义可知,实验的关键是怎样测得一块土中所含水份质量以及颗粒质量。
所谓烘干法便是为此设计的一种实验方法。
先称小块原状土样的湿土质量,然后置于烘箱内维持100~105℃烘至恒重,再称干土质量,湿、干土质量之差与干土质量的比值,就是土的含水量。
计算公式为:%1000221⨯--=m m m m ω 式中: W ——含水量(%) m 1——盒加湿土质量(g ) m 2——盒加干土质量(g )m 0——铝盒的质量(g ),按盒号查表可得,由实验室提供。
3.土的密度ρ土单位体积的质量称为土的密度,g/cm 3。
在天然含水量情况下的密度称为天然密度,即Vm =ρ 测定密度的目的是为了了解土体内部结构的密实情况。
土力学与基础工程-第二章

1
2
无粘性土的密实度
无粘性土的密实度指的是碎石土和砂土的疏密程度。 密实的无粘性土由于压缩性小,抗剪强度高,承载力大,可作为建筑物的良好地基。但如处于疏松状态,尤其是细砂和粉砂,其承载力就有可能很低,因为疏松的单粒结构是不稳定的,在外力作用下很容易产生变形,且强度也低,很难作天然地基。 密实度的评价方法有三种: 室内测试孔隙比确定相对密实度的方法 利用标准贯入试验等原位测试方法 野外观测方法 (用于碎石土)
1.2 土的物理性质指标-天然密度
土的含水量:土中水的质量与土粒质量之比,一般用w表示,以百分数计,即:
01
含水量反映土中水的含量多少,其变化范围很大。土的含水量对粘性土、粉土的影响较大,对砂土稍有影响,对碎石土没有影响。一般说来,同一类土,当其含水量增大时,强度就降低。试验室内一般用“烘干法”确定。
土中水
自由水
结合水
强结合水
弱结合水
重力水
毛细水
结合水:受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。
自由水:存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。
结晶水
结晶水:土粒矿物内部的水。
土中水和气
弱结合水
2.2.2 土中水和气
强结合水-具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度、不能传递静水压力。性质跟固体相似。 自由水-可以传递静水压力 、能溶解盐类。
颗粒堆积物
土: 狭义:土是指岩石风化后的产物,即指覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。 广义:土则是将整体岩石也视为土
岩石
地球
地球
搬运、沉积
1 土的形成
1.1 土的形成与组成
构成土骨架,起决定作用1.1 土的形成与组成 Nhomakorabea气相
土力学第2章 (1)

e
Gs w
d
1
16
(四)饱和度与含水率、比重和孔隙比得关系 设土体内土粒的体积为1,则按e=Vv/V得体积vv=e;由ρs = ms / Vs得 土粒的质量ms=ρs。按w= mw / ms ,水得质量mw=wρs,则水得体积 vw= mw / ρw =wρs/ρw。于是,Sr定义可得:
塑限(Wp)——从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率,也就是 可塑状态的下限含水率; 缩限(Ws)——从半固体状态转变为固体状态的界限含水率,亦即粘 性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。
31
2.液、塑限的测定 测定塑限的方法:搓滚法和液、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: 塑限-5秒入土2mm时的含水率10mm 液限- 5秒入土10mm时的含水率17mm 液限- 5秒入土17mm时的含水率
I p wL wp
塑性指数越高,结合水含量可能高,土的粘粒含量越高。
工程中:用塑性指数IP作为粘性土与粉土定名的标准。
35
2.液性指数
第一章 土的物理性质指标与工程分类
IL w wp wL w p w wp Ip
粘性土的状态可用液性指数来判别。 定义为:
式中:IL——液性指数,以小数表示;
沈阳建筑大学
土力学
第2章 土的物理性质及分类
主讲教师: 王宁伟
2.1
概述
• 土是由固体、液体、气体三相所组成。三相组成部分的性 质与数量以及它们之间的相互作用,决定着土的物理力学 性质。 • 土中的孔隙体积大,土就松散;含水多,土就软弱。也就 是说土的松密和软硬程度主要取决于组成土体的三相之间 在数量上所占有的比例,因此土力学中采用三相之间在体 积和质量上的比例关系,作为反映土的物理性质的指标。
土力学-第2章 土的物理性质及分类

三相草图法
第二章 土的物理性质及分类
ma=0
m mw ms
质量 空气 air 水 Water
Va
Vv Vw V
固体 Solid
Vs
体积
三 相 草 图(three-phase soil models)
第二章 土的物理性质及分类
九个物理量:
V Vv Vs Va Vw ms m w ma m
物理量关系:
ma=0
空气
Va
Vv Vw V
m mw
水
ms
质量
固体
Vs
体积
位: 无量纲 • 一般范围:粘性土 2.70~2.75, 砂土 2.65
• 单
=1.0 g/cm3
土粒比重在数值上 等于土粒的密度
基本试验指标-土粒比重
第二章 土的物理性质及分类
土的含水量W
• 定义:土中水的质量与土粒质 量之比,用百分数表示 • 表达式:
黏聚力
原始黏聚力(由粒间电分子引力产生) 固化黏聚力(由粒间胶结物产生)
土受扰动时,这两类黏聚力被(部分)破坏,使土的强度降低。但 扰动停止后,原始黏聚力可随时间部分恢复,故强度有所恢复。但固化 黏聚力是无法在短时间内恢复的。所以易于触变的土,被扰动而降低的 强度仅能部分恢复
土中水的离子成分和浓度→水中低价阳离子浓度增加,IP越大
黏土的物理状态指标
第二章 土的物理性质及分类
不同的粘土,wp、wL 大小不同。对于不同的粘土,含水 量相同,稠度可能不同
w wP w w P 液性指数: IL wL wP IP
wp w wL IL 0 坚硬(半固态) 0<IL0.25 硬塑 0.25 <IL 0.75 可塑 0.75 <IL 1 软塑 IL>1 流塑
土力学_第2章(土的物理性质和工程分类)

V
阿特堡界限 (Atterberg limit)
固态
半固态
可塑态
液态
水
Vs+Vw Vs
颗 粒 ws
缩限
O
wP
塑限
wL
液限
w
• 液限和塑限的测定方法
液限(wL)的测定: 锥式液限仪(中国); 碟式液限仪(欧美,详见 ASTM 试验 规程)。
粉土
含水量w(%)
w<20
20 ≤w≤30
w>30
(2) 砂土的松-密状态 指标和状态(《地基与基础》-p27)
相对密实度 (Relative Density )
0.67<Dr≤1.0 0.33<Dr≤0.67 0<Dr≤0.33
emax e Dr emax emin
密实 中密 松散
工程上原位测试判断物理状态:
粒径分布曲线(级配曲线)
100
小于某粒径的土粒质量/%
80
60
40
20
0
10
1
0.1
0.01
1E-3
粒径/mm
• 不均匀系数
Cu
d 60
d10
Cu越大,曲线越平缓,粒径分布越不均匀。
• 曲率系数
Cc
2 d 30
(d 60 d10 )
Cc<1,中间颗粒偏少,小粒径颗粒偏多。 Cc>3,中间颗粒偏多,小粒径颗粒偏少。
水
mw
Vv=e
V =e+1
Vw Sr Vv
ms=s
Vs 土粒 ms
Vs=1
w s / w wGs e e
土力学第2章-第四讲

14
一、重点讨论——2.5 土的结构
→ 土的结构指的是什么? → 粗粒土结构以什么结构为主?哪种力起主 要作用? → 细粒土结构形成中何种力起主要作用? → 细粒土结构分为哪几种?其沉积环境分别如何? 为什么其环境会导致该结构?
15
习题讨论课
1. 已知某土试样的土粒比重为2.72,孔隙比为0. 95,饱和度为0.37。 若将此土样的饱和度提高到0.90时,1m3的土应加多少水?
能反映土的物理力学性质
无黏性土:颗粒级配 黏性土:液限、塑性指数
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)分类法 《土的分类标准》(GBJ 145-90)分类法
标 准
对同一种土,采用不同的分类标准,得到的土的名称并不相同。在 实践中应该根据具体工程所属的行业,选择适宜的方法。
7
习题讨论课
解: (1)绘制三相草图
(2)加水前:V=1m3,则由
V e = v = 0.95 Vs
Vs = 0.513m3 Vv = 0.487m 3 Va = 0.307m3
(3)加水后:V=1m3,则由
V e = v = 0.95 Vs
Vs = 0.513m3 Vv = 0.487m 3 Va = 0.049m3 Vw= 0.438m 3
上节内容回顾
常用的物理性质指标间的换算关系
方法:三相草图法 思路:先求解三相草图上的全部质量和体积, 再依据定义求解表达式 技巧:假设任一参数(体积)为1 换算关系:教科书 P49 表2-8
ma=0 m mw ms
Air Water Solid
Va Vw Vs Vv V
质量
1
体积
上节内容回顾
土的物理状态指标
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,
土力学第2章

孔隙率
饱和度
2.2 物理性质指标间的换算
常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个,通过 换算可以求出其余的六个。
(一)孔隙比与孔隙率的关系
设土体内土粒的体积为1,则e=Vv/Vs可知,孔隙的体积Vv 为e,土体的体积V为(1+e),于是有:
I w w
p L
p
塑性指数越高,吸着水含量可能高,土的粘粒含量 越高。
2.液性指数
粘性土的状态可用液性指数来判别。
定义为:
IL
w wp wL wp
w wp Ip
式中:IL—液性指数,以小数表示; w—土的天然含水率。
液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系 ,表达了天然土所处的状态。
【例题】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3 ,称得其质量为108g,将其烘干后称得质量为 96.43g,根据试验得到的土粒相对密度ds为2.7, 试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率 、孔隙比、孔隙率和饱和度。
【解】(1)已知V=60cm3,m=108g,
得 ρ=m / v=180 / 60=1.8g/cm3
塑限测定方法
搓滚法:调制均匀的湿图样,在毛玻璃 上搓滚成3毫米直径的土条,若这个时刻 恰好出现裂缝,就把土条的含水率定为 塑限 液塑限联合测定法:取代表性试样,加 入不同数量的纯水,调制成三种不同稠 度的试样,用电磁落锥测定圆锥在自重 作用下经5秒后沉入试样的深度。以含水 率为横坐标,圆锥入土深度为纵坐标, 在双对数纸上绘制关系曲线。入土深度2 毫米所对应的含水率为塑限。
粘性土
含水量
土力学03

粘性土的灵敏度与触变性: 粘性土的灵敏度与触变性:
qu Sr = q0
1-2 低灵敏土,2-4中灵敏土,>4高灵敏土 低灵敏土, 中灵敏土 中灵敏土, 高灵敏土
1.4 土的击实性
1)土的击实试验与击实曲线(p60Fig1.44, )土的击实试验与击实曲线( P61Fig1.45) 2)土的最优含水量与最大干密度 ) 最优含水量一般在ω 最优含水量一般在 P±2% 3)压实系数 )压实系数λ=ρd/ρdmax
1.2 土的物理性质指标
孔隙率 饱和度
Sr =
Vv n= V
Vw × 100% Vv
≤50%,稍湿; 稍湿; 稍湿 50<Sr≤80%,很湿; < 很湿; 很湿 饱和; >80%饱和; 饱和 =100%,完全饱和 ,
1.2 土的物理性质指标
4)换算关系 ) 计算三相简图( 计算三相简图(换算公 式推到用): 关键: ):(关键 式推到用): 关键: 用三个指标表示, 用三个指标表示,取 Vs=1) 换算关系推导:(注意: :(注意 换算关系推导:(注意: 一般先求空隙比e) 一般先求空隙比 )
1.2 土的物理性质指标
2.2 土的物理性质指标 1)土的三相图 )土的三相图——常规表示方法 常规表示方法 2)基本指标: )基本指标: 含水量 ω = mw / ms *100% 土的密度与重度 ρ = m / V , γ = mg / V
ρs 土粒相对密度-土粒比重 土粒相对密度 土粒比重 d s = ρw
土的分类
7)特殊土:软土(淤泥、淤泥质土)、红粘 )特殊土 软土 淤泥、淤泥质土)、 软土( )、红粘 湿陷性黄土、 土、湿陷性黄土、膨胀土 例子2-5判断土名字 例子 判断土名字 岩土勘察规范分类 塑性图分类法 作业1, , , 作业 ,2,3,4
《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%
土力学土的物理性质指标

间接测定指标-3
? 饱和容重:指土体处于饱和状态时的容重,或指饱和
土体的容重,这时土体的孔隙中全部充满水。
? sat
?
Ws
? Vv??
V
(KN / m3 )
? 饱和密度:指土体处于饱和状态时的密度,或指饱和
土体的密度,这时土体的孔隙中全部充满水。
? sat
?
ms
? Vv ? ?
V
(g / cm3 )
密度介于1.5-1.8g/cm3之间。 ? ? 9.81?
? 土体的容重与密度的关系: ? 测定方法:
蜡封法、环刀法、灌砂法、灌水法
直接测定指标-4
? 土体的含水率:
反映土体含水的多少。等于土体在105o-110oC的温
度下烘至恒量时所失去的水份的重量或质量与土颗粒
的重量或质量之比。
? ? W? (%)
W ? Ws ? W?
m ? ms ? m?
重量和质量之间的关系
? 重量与质量的区别: 重量:是考虑地球引力影响后自重值,单位:N、KN 质量:是没有考虑地球引力影响的值,单位:g、kg 重量与质量的关系:w=9.81m
? 容重和密度的区别: ? 容重:指单位体积的重量,单位:KN/m3
密度:指单位体积的质量,单位:g/cm3 容重和密度的关系:?=9.81?
? 测定方法:
比重瓶法、浮称法、虹吸筒法
直接测定指标-2
? 土颗粒的容重:指土颗粒的重量与土颗粒的体积之比。
?sBiblioteka ?Ws Vs(KN / m3 )
? 土颗粒的密度:指土颗粒的质量与土颗粒的体积之比
?s
?
ms Vs
(g / cm3 )
土力学与地基基础习题集与答案第2章

第2章土的物理性质及分类(答案在最底端)一、简答题1.什么是土的物理性质指标?哪些是直接测定的指标?哪些是计算指标?1.【答】(1)土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系,用土的三相比例指标表示,称为土的物理性质指标,可用于评价土的物理、力学性质。
(2)直接测定的指标:土的密度ρ、含水量ω、相对密度d s;计算指标是:孔隙比e、孔隙率n、干密度ρd、饱和密度ρsat、有效密度ρ’、饱和度S r2.甲土的含水量大于乙土,试问甲土的饱和度是否大于乙土?3.什么是塑限、液限和缩限?什么是液性指数、塑性指数?4.塑性指数对地基土性质有何影响?5.什么是土的冻胀性?产生机理是什么?6.说明细粒土分类塑性图的优点。
7.按规范如何对建筑地基岩土进行分类?7. 【答】作为建筑地基的岩土,可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。
8.甲乙两土的天然重度和含水量相同,相对密度不同,饱和度哪个大?9.简述用孔隙比e、相对密实度D r判别砂土密实度的优缺点。
10.简述野外判别碎石土密实度方法?11.什么是土的灵敏度和触变性?试述在工程中的应用。
12.说明下图2-1中各图的横纵坐标,同时标出单位。
(a)级配曲线(b)击实曲线(c)塑性图图2-113.影响土压实性的主要因素什么?14.什么是最优含水量和最大干密度?15.为什么含水量ω<最优含水量ωop时,干密度ρd随ω增加而增大,ω>ωop时,ρd随ω增加而减小?16. 在填方压实工程中,土体是否能压实到完全饱和状态?为什么?(华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试)17.影响土击实效果的因素有哪些?18. 为什么仅用天然含水量说明不了粘性土的物理状态,而用液性指数却能说明?(长安大学2007年硕士研究生入学考试)二、填空题1.粘性土中含水量不同,可分别处于、、、、四种不同的状态。
其界限含水量依次是、、。
2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法、、。
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直接测定指标-4
• 土体的含水率: 反映土体含水的多少。等于土体在105º -110º C的温 度下烘至恒量时所失去的水份的重量或质量与土颗粒 的重量或质量之比。 W m (%) (%) Ws ms • 砂土含水少,粘性土含水多。 • 测定方法: 烘干法、酒精燃烧法、电炉炒干法
间接测定指标-3
• 饱和容重:指土体处于饱和状态时的容重,或指饱和 土体的容重,这时土体的孔隙中全部充满水。 Ws Vv sat ( KN / m 3 ) V • 饱和密度:指土体处于饱和状态时的密度,或指饱和 土体的密度,这时土体的孔隙中全部充满水。 ms Vv sat ( g / cm3 ) V • 饱和容重与饱和密度的关系:
直接测定指标-1
• 土颗粒比重: 指土体在105º -110º C的温度下烘至恒量时的重量或 质量与土颗粒同体积的4º C时蒸馏水的重量或质量之比。 ms Ws Gs Gs Vs 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
间接测定指标-1
• 孔隙比: 反映土体孔隙的多少。等于土体中孔隙的体积与土 颗粒的体积之比。它是一个相对指标。
• 孔隙率: 反映土体孔隙的多少。等于土体中孔隙的体积与整 个土体的体积 之比。它是一个绝对指标。
Vv e Vs
Vv n (%) V
间接测定指标-2
• 土体的饱和度: 反映土体含水的多少,等于土体孔隙中水的体积与孔隙 的体积之比 V Sr (%) Vv • 干土的饱和度为0, 饱和土的饱和度为100%, 一般土的饱和度介于0-100%之间。 • 理论上,饱和土的饱和度为100%, 但因土体中存在封闭孔隙,实际饱和度达到80%的土就 称为饱和土。
求解-1
• 已知: • 1)天然含水率为
• 2)容重: 密度为: 容重为:
求解-2
• 3)孔隙比:
由 土颗粒体积为: 可得,
孔隙体积为:
水的体积为:
求解-3
• 孔隙比为:
• 孔隙率为:
• 饱和度为:
求解-4
• 三相图:
例题
• 从现场地基中取出某土样。已知该土样体积为0.8m3, 含水率为15.0%,比重为2.75,孔隙比为0.65。试求: 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
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。 Ws d ( KN / m 3 ) V • 干密度:指干土的密度,这时土体的孔隙中没有水。 ms d ( g / cm3 ) V
• 干容重与干密度的关系: d 9.81 d
• 干容重或干密度是控制填土施工质量的重要指标。 • 土的4个容重或密度指标: sat >>d>
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 / m 3 ) V • 土体的密度:指单位体积土体的质量。也称湿密度、 m 天然密度。 ( g / cm3 )
V
• 土体的容重一般介于16.0-19.0KN/m3, 密度介于1.5-1.8g/cm3之间。 9.81
• 11)土样的孔隙率为:
• 12)土样的饱和度为:
求解-5
• 13)土颗粒的容重:
• 14 )土体的容重:
ห้องสมุดไป่ตู้
求解-6
• 三相图:
例题2
• 用体积为50cm3的环刀取得原状土样,经用天秤称出 土样的总质量为95g,烘干后为75g。经比重试验测得 土颗粒的比重为2.68。求: 1)天然含水率 2)容重 3)孔隙比 4)孔隙率 5)饱和度
换算指标
• 换算指标: 指在土的10个物理性质指标中, 只要知道其中的几个指标, 其余的指标都可以通过指标的基本概念换算出来。 • 技巧: 如问题没有具体给定土体的体积、重量或质量, 在计算过程中可任意假定一体积或重量或质量为单位值, 可使计算过程简化,而不影响计算结果 。 但注意每次只能假定一个为单位值。
直接测定指标-2
• 土颗粒的容重:指土颗粒的重量与土颗粒的体积之比。 Ws s ( KN / m 3 ) Vs • 土颗粒的密度:指土颗粒的质量与土颗粒的体积之比
ms s ( g / cm3 ) Vs • 土颗粒的密度与比重的关系:土颗粒的密度在数值上等 于土颗粒的比重,一般不需直接测定。 s Gs • 土颗粒的容重和密度的关系: s 9.81 s
W Ws W
m ms m
重量和质量之间的关系
• 重量与质量的区别: 重量:是考虑地球引力影响后自重值,单位:N、KN 质量:是没有考虑地球引力影响的值,单位:g、kg 重量与质量的关系:w=9.81m • 容重和密度的区别: • 容重:指单位体积的重量,单位:KN/m3 密度:指单位体积的质量,单位:g/cm3 容重和密度的关系:=9.81
sat 9.81 sat
间接测定指标-4
• 浮容重:指土体淹没在水下面的有效容重,这时土颗粒 受到水的浮力作用,其有效重量减小。
Ws Vs ( KN / m 3 ) 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。 m s Vs ( g / cm3 ) V • 浮容重与浮密度的关系:
三相图
• 三相图:就是人为地把土体中的三相即土颗粒、水和气 体分别集中在一起,在图的左边表示各部分的体积,在 图的右边表示各部分的质量或重量,这样构成的图就是 三相图。
Va Vv V V Vs
水 气体
W a ma W m W s ms
Wv mv
W m
土颗粒
• 各部分符号:土颗粒s、水、气体a、 体积V、重量W、质量m 组合后可得:土体各部分的体积、重量和质量。
求解-1
• 已知, • 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:
求解-2
• 4)由 可得,水的质量为:
• 5)水的体积为:
• 6)气体体积为:
求解-3
• 7)土样的饱和密度:
• 8)土样的浮密度:
• 9) 土样的湿密度为:
求解-4
• 10)土样的干密度为:
各相之间的关系
• 一般关系:
V 体积:
Vs V Va Vs Vv
ms m ma ms mv
W Ws W Wa Ws Wv 重量:
质量:m • 简化:
因气体的重量和质量很小,一般不计,即W a=0,ma=0,
但要考虑气体体积。这时有: