(完整版)土工试验技术

间接换算的物理性质指标
饱和密度ρsat与饱和容重γsat
• 定义：
土中孔隙完全被水充满，土处于饱和状
态时单位体积土的质量或重量
• 表达式：
sat
ms
Vv w
V
sat
Ws
Vv V
w
sat
g
间接换算的物理性质指标 浮密度 与浮容重
• 定义：
单位体积内土粒质量与同体积水质量之 差
• 土的级配
指土中各粒组的相对含量，用土粒总重的百分数表 示
• 正常级配：土的颗粒大小分布是连续的，曲线坡度
是渐变的
• 不连续级配：土中缺乏某些粒径的土粒，曲线出现
水平段
• 级配良好：粒径分布曲线形状平缓，土粒大小分布
e n 1 n
物理性质指标间的换算 干密度与湿密度和含水量的关系
m V
d
wd
1
d 1 w
d
1 w
物理性质指标间的换算 孔隙比与比重和干密度的关系
d
ms V
s
1 e
e Gs w 1 d
物理性质指标间的换算
饱和度与含水量、比重和孔隙比的关系
Sr
Vw Vv
w s w
e
wGs e
当土饱和时，即为Sr=100％
• 漂石粒
• 卵石粒
• 砾粒
• 砂粒
• 粉粒
• 粘粒
• 胶粒
• 巨粒组 d>60mm
• 粗粒组
60mm ～
0.075mm
• 细粒组 d<0.075mm
土粒的粒组
土粒的粒径分析
• 土的ห้องสมุดไป่ตู้质取决于各不同粒组的相对含量。
为了确定各粒组的相对含量，必须用试验 方法（颗分试验）将各粒组区分开来，最 常用的颗分试验方法有筛分法和比重计法 两种。
则
e wsat Gs
wsat 饱和含水量
物理性质指标间的换算 浮密度与比重和孔隙比的关系
土工试验技术
ms Vs w s w Gs 1w
V
1 e
1 e
土粒的粒径组成
土粒的粒径组成和矿物成分
• 土粒的粒径组成 • 颗粒(粒径)分析 • 级配曲线
土粒的粒径组成
• 天然土由无数大
小不同的土粒组 成，逐个研究它 们的大小是不可 能的，统称是将 工程性质相近的 土粒合并成一组 称为粒组
沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含 量。(斯托克斯Stokes公式)
• 将一定质量土浸入水中搅拌成悬液，搅拌
停止后，土粒便开始下沉，悬液的浓度随 之发生变化。利用特制的密度计，在不同 时刻测悬液浓度的变化。即可换算出相应 的粒径及小于该粒径的土粒质量，绘出级
比重计法： 适用于粒径小于0.075mm的
干密度ρd干容重γd
• 定义：单位体积内土粒的质量或重量
• 表达式：
d
ms V
d
ms g V
d
g
间接换算的物理性质指标
干密度ρd干容重γd
• 土烘干，体积要减小，因而土的干密度不
等于烘干土的密度。
• 土的干密度或干容重是评价土密实程度的
指标，干密度或干容重越大表明土越密实， 反之越疏松。常用它来控制填土工程的施 工质量。
筛分法：
• 适用于粒径大于
0.075mm的土
• 利用一套孔径由大到
小的筛子，将事先称 过质量的干试样放入 筛中，经过充分震摇 后，把留在各级筛上 的土粒分别称量，算 出小于某粒径的土粒 含量，用以确定土中 各粒组的土粒含量
筛分法： 适用于粒径大于0.075mm的
土
比重计法
• 适用于粒径小于0.075mm的土 • 比重计法是利用不同大小的土粒在水中的
• 表达式：
e Vv Vs
间接换算的物理性质指标
土中孔隙率n
• 定义：
土中的孔隙的体积与土的总体积之比，以百分 数表示
• 表达式：
n Vv 100% V
间接换算的物理性质指标
土的饱和度Sr
• 定义：
土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以 百分数表示
• 表达式：
Sr
Vw Vv
100 %
间接换算的物理性质指标
土工试验技术
土的物理性质指标
土的物理性质指标 ~概念
• 所谓土的物理性质就是表示土中三相比例
关系的一些物理量。
• 土的物理性质指标不仅可以描述土的物理
性质和它所处的状态，而且在一定程度上 反映了土的力学性质。
土的物理性质指标 ~土的物理性质指标的分类
• 直接指标：通过直接试验测定，如含水量、
密度和土粒比重；
Vs ( w ) 4c
s ( w ) 4c
Gs
Vs
ms g
( w ) 4c
土的比重Gs
• 测定方法：
比重瓶法，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水
的质量m1。然后把烘干土若干克(ms)装入空比重 瓶内，再加纯水至满，称瓶加水加土的质量m2，
按下式计算土粒比重
Gs
m1
ms ms
m2
土的比重Gs
土
颗粒分析的先进方法－激光颗分
颗粒分析试验曲线
• 试验结果可绘制在半对数纸上 • 纵坐标：小于某粒径的土粒含量 • 横坐标：使用对数尺度表示土的粒径，可
以把粒径相差上千倍的粗粒都表示出来， 尤其能把占总重量少，但对土的性质可能 有总要影响的颗粒部分清楚地表达出来
颗粒分析试验曲线
土粒的级配 －级配的概念
• 间接指标：根据直接指标换算，如孔隙比、
孔隙率、饱和度等；
土的物理性质指标 ~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。
试验直接测定的物理性质指标 ～土的密度ρ和容重γ
密 定义：单位体积土的质量，用ρ表示
度 单位： Mg/m3或 g/cm3
土的含水量
• 含水量：
土中水的质量与土粒质量之比，以百 分数表示
• 表达式： w mw 100 % ms
土的含水量
• 测定方法：
烘干法。先称出天然湿土的质量，然后 放在烘箱里，在100～105℃下烘干，称干 土的质量。
间接换算的物理性质指标
土的孔隙比e
• 定义：
土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以 小数表示
表达式： m ms mw ma
V Vs Vw Va
容 定义：单位体积土的重量(重力密度)，用γ表示
重
单位：KN/m3
表达式：
W V
m g V
g
土的密度ρ和容重γ
• 测定方法：环刀法
土的比重Gs
• 定义：
土的质量（或重量）与同体积4℃时纯水的质 量之比（无因次）
• 表达式 ：
Gs
ms
• 表达式： ms Vs w
V
g
sat w
间接换算的物理性质指标 各种密度之间的比较
sat d
物理性质指标间的换算
常用的物理性质指标共有9个，一般说， 已知其中任意3个，通过换算，可以求其余 6个。
物理性质指标间的换算 孔隙比与孔隙率的关系
n Vv e V 1e