第2章土的物理性质及分类-课件
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土的物理性质及地基土的工程分类
第二章 土的物理性质及地基土的工程分类1. 土力学的研究对象：土土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。
§2-1 土的组成一、土的组成⎪⎩⎪⎨⎧孔隙中的水液气体气冰土颗粒固:::土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。
这就是土的物理性质。
二、土的固体颗粒（一）土的颗粒级配1．土颗粒的大小直接决定土的性质 2．粒径——颗粒直径大小3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒组。
粒组的划分：漂石 粘粒 4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
颗粒级配的测室方法：——筛析法 比重计法 试验成果分析：①颗粒级配累积曲线（半对数坐标） 见P17 图1-10分析⎩⎨⎧级配良好不均匀粒径大小接近曲线陡级配良好不均匀粒径大小悬殊曲线平缓②不均匀系数（C u ）1060u d /d C = ⎩⎨⎧<>级配不良级配良好5C 0C u u式中：d 60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d 60。
d 10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d 10。
③曲率系数（C c ）6010230c d d d C ⋅=式中：d 30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d 30表示。
C c ——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。
C c =1~3时 级配良好 （二）土粒的矿物成分漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。
（与每岩相同） 砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。
如石英等。
粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。
粘土矿物由两种原子层构成，主要类型⎪⎩⎪⎨⎧高岭石伊利石蒙脱石粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。
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)
粘性土从一种状态变到另一种状态的含水量分界点称为界限含水量。
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
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版 第二章 土的物理性质及分类
环刀法
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
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
2土的物理性质及工程分类
进行评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥动
力触探的锤击数N63.5进行评定(GB50007-2002)
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
二、粘性土的稠度 1.粘性土的稠度状态
稠度是指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
塑限ωP
液限ωL
ω
固态或半固态 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
液塑限测定根据《土工试验规程》(SL237-007-1999)规定， 采用液塑限联合测定仪进行测定。
d
sat
ms
VV w
V
(Gs e)w
1 e
d
ms V
Gs w
1 e
1
n VV e V 1e
sat
(Gs 1)w
1 e
Sr
Vw VV
mw
VV W
Gs
e
五、例题分析
【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为 1为827.g6，6，烘求干该后土，样干的土含质水量量为ω1、67密g。度若ρ、土重粒度的相、对干密重度度Gs
三、例题分析
【ω=例9.4】3%某,天砂然土密试度样ρ,试=1验.66测/c定m3土。粒已相知对砂密样度最G密s=实2.状7,含态水时量称
得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量 m实s2状=1态.45kg。求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密
土力学教学课件第2章土的物理性质及工程分类part3
气泡，易排出
• 含水量﹥Wop： 水膜润滑作用不再明显增加；封闭气泡难以排出; 水的相对含量增加
细粒土的压实性-压实机理
工程上常采用压实度Dc，作为填方压 实密度控制的标准：
填土的干密度
Dc 室内标准击实试 dma验 x1的 0% 0
Ⅰ、Ⅱ级土石坝 Dc>95~98% III~Ⅴ 级土石坝 Dc>92~95%
细粒土的压实标准
击实曲线
• 不存在最优含水量，在完全风干 或饱和状态下易于击实。在潮湿 状态下，存在假凝聚力，加大了 阻力
• 同细粒土不同，粗粒土在击实过 程中可以自由排水
• 粗砂w=4~5%，中砂w=7%时， 干密度最小 ，
干密度
粗砂 中砂
含水量w
压实标准：常用相对密度控制 Dr>0.7-0.75
室内击实试验
干密度d(g/cm3)
具有峰值 • 最大干密度dmax • 最优含水量Wop
位于饱和曲线之下
2.0 dmax
1.8
d(d)sat
1.6
粘性土透水性小，击实过 程中含水量几乎不变，要 想击实到饱和状态是不可
1.4 04
能的。
d
Gsw 1Gsw/Sr
Sr=1
wop 8 12 16 20 24 28
试验设备：击实筒V=1000cm3；击实锤w=2Байду номын сангаас牛顿 试验条件：土样分层n=3层；落高d=30cm；
击数N=27/层
击实能量
EwdN 6n 0.5K 7 N m /m 3 V
试验方法：对w=cosnst的土，分三层压实；
测定击实后的w、，算定d
土
注意：仅适用于细粒土；
对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪
• 含水量﹥Wop： 水膜润滑作用不再明显增加；封闭气泡难以排出; 水的相对含量增加
细粒土的压实性-压实机理
工程上常采用压实度Dc，作为填方压 实密度控制的标准：
填土的干密度
Dc 室内标准击实试 dma验 x1的 0% 0
Ⅰ、Ⅱ级土石坝 Dc>95~98% III~Ⅴ 级土石坝 Dc>92~95%
细粒土的压实标准
击实曲线
• 不存在最优含水量，在完全风干 或饱和状态下易于击实。在潮湿 状态下，存在假凝聚力，加大了 阻力
• 同细粒土不同，粗粒土在击实过 程中可以自由排水
• 粗砂w=4~5%，中砂w=7%时， 干密度最小 ，
干密度
粗砂 中砂
含水量w
压实标准：常用相对密度控制 Dr>0.7-0.75
室内击实试验
干密度d(g/cm3)
具有峰值 • 最大干密度dmax • 最优含水量Wop
位于饱和曲线之下
2.0 dmax
1.8
d(d)sat
1.6
粘性土透水性小，击实过 程中含水量几乎不变，要 想击实到饱和状态是不可
1.4 04
能的。
d
Gsw 1Gsw/Sr
Sr=1
wop 8 12 16 20 24 28
试验设备：击实筒V=1000cm3；击实锤w=2Байду номын сангаас牛顿 试验条件：土样分层n=3层；落高d=30cm；
击数N=27/层
击实能量
EwdN 6n 0.5K 7 N m /m 3 V
试验方法：对w=cosnst的土，分三层压实；
测定击实后的w、，算定d
土
注意：仅适用于细粒土；
对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪
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 第2章 土的物理性质与工程分类
一、土粒密度
土 力 学
• 土粒密度 土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比， 即单位体积土粒的质量。
ms ρs = (g/cm3 ) Vs • 土粒密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的 孔隙大小和含水多少无关，它的数值一般在 2.60~2.80g/cm3之间（表2-1）。 • 土粒比重 Gs 土粒的质量与同体积纯蒸馏水在 4°C时的质量之比。无量纲。 ms ρs Gs = = 4 C ρw Vs ρ w
判定
土 力 学
w ≤ wP
IL ≤ 0
wP < w ≤ wL
0 < I L ≤ 1.0
土处于坚硬状态
土处于可塑状态
wL < w
I L > 1.0
土处于流动状态
Casagrande，A。1948 年研究发现： （1）黏土的塑性指数 Ip与液限Wl之间大致呈 直线关系； （2）砂质黏土则位 于区域（2） （3）含较多粉土和有 机质的则位于（3）的 范围之内
• 土中孔隙大小、形状、分布特征、连通情况与总体积 孔隙性。其主要取决于土的颗粒级配与 等，称为土的孔隙性 孔隙性 土粒排列的疏密程度。
1、孔隙度 、
• 孔隙度 孔隙度又称孔隙率 孔隙率，指土中孔隙总体积与土的总体积 孔隙率 之比，用百分数表示。
n= Vv × 100% V
学•
土的孔隙度取决于土的结构状态，砂类土的孔隙度常 小于粘性土的孔隙度。 • 土的孔隙度一般为27~52%。新沉积的淤泥，孔隙度可 达80%。
三、粘性土的可塑性
土 力 学
• 当粘性土的含水量在某范围内时，可用外力塑成任何形 状而不发生裂纹，并在外力移去时能保持既得的形状， 可塑性。 土的这种性能叫可塑性 可塑性 • 粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，土 处于可塑状态，具有可塑性，这是粘性土的独特性能。 • wL和wp的差值可以反映可塑性的大小，工程上定义为 塑性指数 IP IP=wL-wp • 1994年国家标准《岩土工程勘察规范》按塑性指数IP将 粘性土分为两类，IP>17为粘土 为粘土，17≥IP>10为粉质粘土 为粉质粘土， 为粘土 为粉质粘土 IP≤10为粉土或砂类土 为粉土或砂类土。 为粉土或砂类土
2土的物理性质及分类
土体的孔隙率n
土中孔隙所占体积与总体积之比，空隙率用 百分数表示。即：
VV d e n 100% 1 V 1 e ds w
黏性土孔隙率30～60%，无黏性土25～45%
土体的饱和度Sr
土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之 比，以百分率计，即：
Vw mw d s Sr VV VV w e
砂土的相对密实度Dr
emax e Dr emax emin
e ds w
d
1
按Dr值，砂土的密实状态划分为如下, 详见P42 表2-5 Dr>2/3, 密实 2/3≥Dr>1/3，中密 0.33≥Dr>0，松散
例 题
标准贯入试验
标准贯入试验(SPT)是动 力触探的一种，它利用 一定的锤击动能（锤重 63.5±0.5kg，落距 76±2cm），贯入阻抗用 贯入器贯入土中30cm的 锤击数N表示，N也称为 标贯击数
土粒相对密度ds
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量 之比，一般用ds表示，无量纲。即：
ms 1 s ds VS w1 w1
土体的含水量W
一般粗砂:
饱和砂土: 坚硬黏性土:
接近于0
40% <30%
饱和软黏土:
60%以上
密度ρ——环刀法
黏性土:ρ= 1.8－2.0g/cm3；
建筑地基土的分类
按《建筑地基基础设计规范》GB50072002和《岩土工程勘察规范》GB500212009，建筑地基土可分为碎石土、砂土、 粉土、黏性土及其它特殊类土。
碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超
过全重的50%的土。详见P55,表2-16
砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超
工程地质学_第2章 土的物理性质
质量 mass 体积 volume
ma(0) mw
A W S
Va Vw
Vv
V
ms
Vs
土的三相图 Three phase diagram
一、土的质量和重量
1、土粒的比重 （specific gravity） 土的固体颗粒的重 m 量与其相同体积的 4℃纯水的重量之 比。
ma( 0) mw
A W S
孔隙率/孔隙度范围：粘性土和粉土:(30~60);砂土: (25~45)
3、砂土的相对密度Dr(relative density)
最紧密
天然
最松散
emin
d max
e
d
e增大
emax
d min
emax e Dr emax emin
d max ( d d min ) d ( d max d min )
液流状态
粘流状态
自由溶液
自由溶液
自由溶液
扩散层重叠
扩散层重叠 自由溶液
粘塑状态
稠塑状态
扩散层重叠 扩散层重叠 扩散层重叠
扩散层重叠 扩散层重叠 浓缩扩散层 及气体
半固体状态 固定层及浓 气体(扩散 缩扩散层 层开始浓缩) 气体
固体状态 固定层重叠 气体(扩散 层很浓) 气体
Mitchell，1976：不管水的结构情况和粒间力如何，塑限是 当土内表现出塑性性能时的含水范围的下限。 也就是说，在塑限之上，土的变形可以没有体积变化或产 生裂纹，以及将保持它的已有的变形形状。
（2）砂质黏土则位 于区域（2） （3）含较多粉土和有 机质的则位于（3）的 范围之内 （2） （3）
国家标准《土的分类标准》(GBJ145-90)中的塑性图
ma(0) mw
A W S
Va Vw
Vv
V
ms
Vs
土的三相图 Three phase diagram
一、土的质量和重量
1、土粒的比重 （specific gravity） 土的固体颗粒的重 m 量与其相同体积的 4℃纯水的重量之 比。
ma( 0) mw
A W S
孔隙率/孔隙度范围：粘性土和粉土:(30~60);砂土: (25~45)
3、砂土的相对密度Dr(relative density)
最紧密
天然
最松散
emin
d max
e
d
e增大
emax
d min
emax e Dr emax emin
d max ( d d min ) d ( d max d min )
液流状态
粘流状态
自由溶液
自由溶液
自由溶液
扩散层重叠
扩散层重叠 自由溶液
粘塑状态
稠塑状态
扩散层重叠 扩散层重叠 扩散层重叠
扩散层重叠 扩散层重叠 浓缩扩散层 及气体
半固体状态 固定层及浓 气体(扩散 缩扩散层 层开始浓缩) 气体
固体状态 固定层重叠 气体(扩散 层很浓) 气体
Mitchell，1976：不管水的结构情况和粒间力如何，塑限是 当土内表现出塑性性能时的含水范围的下限。 也就是说，在塑限之上，土的变形可以没有体积变化或产 生裂纹，以及将保持它的已有的变形形状。
（2）砂质黏土则位 于区域（2） （3）含较多粉土和有 机质的则位于（3）的 范围之内 （2） （3）
国家标准《土的分类标准》(GBJ145-90)中的塑性图
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可塑 强 状结 态 ,弱 合 结 水 (s合 tro b水 o nu g wna,d w teeb raoku wna
流动 强 状结 态 ,弱 合 结 水 ,自 合 由 (s水 tr水 o bo nu g wna,d w teeb rao
fre wea)ter
WP
WL
W%
半固体 塑性状态 流动状态
4. 碎石密实状态野外鉴别方法：
密:实 骨固 架体颗 总 粒7重 含 % 0颗 ,量 粒交 ,连 错 续 排 .
中:密 6~ 07% 0呈交,错 大排 部列 ,分 空接 隙 . 触 大 稍: 密 6% 0排列 ,大 混部 乱分 . 不接触
§ 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
Wp(plastic limit)—试验室用搓条法（经验法） WL(liquid limit)—在试验室用锥式圆锥仪
2.3.2 粘性土的物理状态指标
1.塑性指数 （plasticity index）
IPW LW P （不带百分号）
Ip是细粒土分类的依据。
P
IP 17 粘土(clay) 10IP17粉质粘土（silty clay）
碎石 粒 径 2m颗 m 粒总 含5重 量 % 0 砂土 粒 径 2m颗 m 粒总 含5重 量 % 0
2.4.1 砂土相对密实度( relative density )
Dr
emaxe emaxemin
(多用于填土方的质量控制)
疏松
Dr
1 3
中密
1 3
Dr
2 3
密实
Dr
2 3
相对密实度Dr
▪ 定义（理论表达式）
m—粒径＜0.002mm的颗粒含量百分数
A<0.75
非常性粘土
A=0.75~1.25
正常粘土
A>1.25
活性粘土
反映粘土矿物吸附结合水的能力
2. 粘性土的灵敏度( The sensitivity of cohesive soil)
St qu qu
q u —原状土的无侧限抗压强度
q u —具有与原状土相同密度和含水量并彻底破坏其结构的土
§2.7 地基土的工程分类
地基土的分类
(1)判断土的工程特性 分类目的：(2)确定地基的承载力
(1 ) 简明
分类原则：
(
2
)
工程特性差异
2.7.1 土的分类原则和标准
巨粒土：>60mm
砾类土：2~60mm
一般土 粗粒土
工 程 用
细粒土
砂类土：0.075~2mm 粉土：<0.075mm
粘土：<0.075mm
土
特殊土：软土、黄土、膨胀土等
土的工程分类
▪ 我国的分类方法至今尚未统一，不同的部门根据各自 行业特点建立了各自的分类标准。一般对粗粒土主要 按颗粒组成进行分类，粘性土则按塑性指数分类。
▪ 目前国内应用于对土进行分类的标准、规程（规范） 主要有以下几种：
（1）建设部《土的分类标准》（GBJ145-90） （2）建设部《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89） （3）交通部《公路土工试验规程》（JTJ051-93） （4）水利部《土工试验规程》（SL237-1999）
第2章土的物理性质及分类
§2.2 土的三相比例பைடு நூலகம்标
2.2.1 土的三相关系图 (Three phase diagram/skeletal diagram/ block diagram)
2.2.2 指 标 的 定 义
土的三相图
▪ 为便于说明这 些物理性质指 标的定义和它 们的换算关系， 常用三相图表 示土体内三相 的相对含量。
VV e
V 1e
ds ms
Vs w ms dsw
w mW ms
mms mW
mWWsdW
§2.3 粘性土的物理特征 The physical character of cohesive soils
2.31．粘性土的可塑性界限含水量(又称阿太堡界限)
固态和 强 半 结 固 (s合 tr态 o b水 o nu g wna/d h teew rlda)ter
dmax dmin d ρd无粘性土的天然干密度或填
筑干密度
2.4.1 无黏性土密实度划分的其他方法 1.砂土密实度按天然孔隙比划分 按原状土的孔隙比划分
2. 根据标贯试验(STP )的锤击数N来区别：
N≦10 松散 10<N≦15 稍密 15<N≦30 中密
N>30 密实
3.碎石密实度按重型动力触探击数划分
（重塑土）的无侧限抗压强度
土的结构性—土的性质受结构扰动的影响而改变的特 性
St12
St24
St4
低灵敏
中灵敏
高灵敏
3. 粘性土的触变性(thixotropy of cohesive soil)
含水量不变，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化 强度有所恢复的性质。
§2.4 无粘性土的密实度
分类 (Classification) 无粘性土：
e VV Vs
n(%) VV 100 V
e n ,n e 1n 1e
3）饱和度
Sr
VW VV
4）饱和密度
sa t msVVVWG 1seeW
5）干密度
d
ms V
Gs 1e
W
6）浮重度
/ ms Vsw g
V
/ satw
2.2.3 三 相 指 标 的 换 算
Vs 1
e VV Vs
VVs VV
2. 液性指数 (The liquidity index)
IL
WWP WWP
WLWP
IP
工程上用以判别重塑土软硬程度
坚硬
硬塑 可塑 软塑 流塑
IL 0 0IL 0.250.25IL0.750.75IL1 IL 1
2.2.3 粘性土的活动度、灵敏度和触变性
1. 粘性土的活动度
A= Ip ／m
Ip—黏性土的塑性指数
《土的分类标准》
1. 三个基本的比例指标 1）土的密度
m ms mw
V Vs VwVa
重度（unit weigt）
实验室：环刀法
Wmgg10
VV
2）土粒相对密度
ds ms s Vsw w
3）土的含水量
w(%)mw100mmw100 实验室：烘干法
ms
ms
2. 确定三相量比例关系的其它指标 1）孔隙比
2）孔隙率
emax无粘性土处于最松状态时的 孔隙比，可由其最小干密度换算
Dr
emax e0 emax emin
emin无粘性土处于最密状态时的 孔隙比，可由其最大干密度换算 e0无粘性土的天然孔隙比或填筑 孔隙比
定义（实用表达式）
Dr
ρdmax无粘性土的最大干密度
d dmin dmax ρdmin无粘性土的最小干密度