第二章 土的物理性质及工程分类

Teacher Yang Ping
2014年11月14日星期五
②、毛细水，受到水与空气交界面张力作用的自由水，在
粉细砂中，土的毛细现象较重。注意两点：
A、毛细水上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基土的侵 蚀和冻涨等有重要影响。 B、干旱地区地下水中可溶盐随毛细水上升不断蒸发，盐份 便积聚于靠近地表处而形成盐渍土。 （二）、气态水：对土的性质影响不大。 （三）、固态水：对土的工程性质影响大。
矿物（蒙
脱石、伊
利石、高
岭石）
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③有机质（或腐殖质）
固相 构成
风化 程度
颗粒 大小
特点及对工程性质、力学性
质的可能影响
生物
有机质
风化
细粒和胶态
亲水性强大，有大量的有机 质是不良的地基。
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已知：实测指标Gs、w、
求解：其它指标 解：
设 w1 w , 且令Vs 1
ms Vs w V
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十、土的重度
1.土的天然重度 ： = ρ.g
2.土的干重度：d= ρd.g
3.土的饱和重度：sat= ρ sat.g 4.土的有效重度：=.g= sat - w 注：①各密度或重度指标的关系： ρ
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一、土中固体颗粒（简称土粒）
㈠、基本概念
1 、粒度：指土粒的大小，通常用粒径d表示，单位mm。
注：当d越小时，粘性越好；反之，当d越大时，粘性越差。 2 、粒组：界于一定粒度范围内的土粒。 3、界限粒径：划分粒组的分界尺寸。 注：工程上根据界限粒径200、60、2、0.075和0.005mm把土粒
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①原生矿物
固相
构成
风化
程度
颗粒
大小
特点及对工程性质、力学性
质的可能影响 性能稳定，视颗粒大小与形 状对力学、工程性质的影响 不同。例如，级配良好，土
原生矿物 (石英、 物理
粗大，呈块
状或粒状(碎 石、砾石与
长石、云
母）
风化
砂土的主要 成分)
①、Cu表示土粒大小的均匀程度， Cu↑，土粒越不均匀， 级配良好。适应于对级配连续的土进行判断。 一般情况 下，工程上把Cu <5的土看作是均粒土，级配不良； Cu ＞10的土是非均粒土，级配良好。
②、 对级配不连续的土，则采用Cu、 Cc两个指标进行判断。
当砾类土或砂类土同时满足Cu ≥5和Cc =1~3时，级配良 好。 注：级配不连续指缺乏中间粒组（ d60、与d10之间的某粒组） 的土，累计曲线呈台阶状。
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第二章 土的物 理性质及分类
概述
土的 组成
土的 三相 比例 指标
无粘 性土 的密 实度
粘性 土的 物理 特征
土的 分类 标准
地基 土的 工程 分类
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第一节 概述
一、土的生成 1.概念：土是地壳表面的岩石风化后产生的碎屑堆积物。 风化 注： ①、岩石 土 压缩固结、 胶结硬化 ②目前土主要是指第四纪土。 2、风化作用分为：物理风化 化学风化 生物风化 原生矿物 次生矿物 有机质（或腐殖质）
sat
≥ ρ ≥ ρ
d
≥
sat ≥ ≥ d ≥ ②上式中g为重力加速度，水的重度w= ρ
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3 .g=10KN/m w
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十一、实测指标与计算指标间的换算 有两种换算方法，分别为令Vs=1和令V=1 。现以令Vs=1为例 进行讲解：
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三、土的工程特性
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1、压缩性高
2、强度低
3、透水性大
四、土的生成与工程特性的关系 1、搬运、沉积条件 通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土。 2、沉积年代 通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。 3、沉积的自然地理环境
自然地理环境的不同所生成的土的工程性质差异很大。
Vv e Vs
注：孔隙比反映了土的密实度，e<0.6时，土是密实的 低压缩性土；e>1时，土是疏松的高压缩性土。同一类 土的孔隙比越大，土的压缩性和透水性越大，而其强
度就越小。
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五、孔隙率n
1.概念：土中孔隙体积与土体体积之比，用百分数表示。
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七、土的干密度ρd 1.概念：土单位体积中固体颗粒部分的质量。 2.计算公式：
ms d V
注：土的干密度越大，表示土越密实。填土夯实时，常 以土的干密度来控制土的夯实标准。
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八、土的饱和密度ρsat 1.概念：土孔隙中充满水时的单位体积质量。 2.计算公式：
ms Vv w sat V
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九、土的有效密度
1.概念：在地下水位以下，土单位体积中土粒质量
与同体积水的质量之差，也叫浮密度。 2.计算公式：
s w1
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二、土的密度ρ 1.概念：土单位体积的质量。 2.计算公式：
m 3 3 t m 或 g cm V


3.测定方法：环刀法 注：土的密度随着土的矿物成分、孔隙大小和水的含量而不 同，天然状态下的土的密度一般为1.6~2.0t/m3。
A、没有溶解盐的能力，不能传递静水压力，只有吸热变成
蒸汽时才能移动。 B、只含有强结合水的土表现为固态。 ②、弱结合水：紧靠强结合水的外围而形成的结合水膜。其 特点是： A、不能传递静水压力，水膜较厚的向较弱的缓慢移动。 B、当土中含有弱结合水时，土是半固态的可塑状态，即是
粘性土具有可塑性的机制所在。
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3、颗粒级配累计曲线：
注：若曲线陡，表示土粒均匀，级配不良；反之，曲线 平缓，表示土粒不均匀，级配良好。
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根据累计曲线，可确定两个定量指标：
A、不均匀系数：
d 60 Cu d10
B、曲率系数：
d Cs d10 d60
2 30
式中d60、d30、d10分别相当于小于某粒径土重量累计百分
含量为60%、30%及10%对应的粒径，分别为限制粒径、中 值粒径和有效粒径，对于同一种土，d60>d30>d10。
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3、评定方法：
粒不均匀，则该土的密度、
强度大，压缩性低，透水性 差。
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②次生矿物
固相 构成 风化 程度 颗粒 大小 特点及对工程性质、力学性质 的可能影响 高度的分散性,呈细粒状,它的 次生 含量的变化对粘性土性质十分 化学 风化 细小，呈片 敏感,巨大的比表面使其具有 状 ,是粘性 很强的与水相互作用的能力, 土固相的主 它的结晶结构的不同,会带来 要成分。 其工程性质的显著差异。
2.计算公式：
Vv n 100% V
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六、饱和度Sr 1.概念：土孔隙中水的体积与孔隙体积之比，用百
分数表示。
2.计算公式：
Vw Sr 100% Vv
3.判断土的干湿程度： Sr=0为干土。 0<Sr<100%为三相土。
Sr=100%为饱和土。
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二、土中水
㈠、土中液态水：存在于土中的液态水有结合水和自由水两种。
（扩散层） （固定层）
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⒈结合水：是电场范围内的水。
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①、强结合水 ：指紧靠土粒表面的结合水膜，是不因重力作
用变化的固态水，其特点是：
分为：漂石（块石）颗粒、卵石（碎石）颗粒、园砾（角砾） 颗粒、砂粒、粉粒及粘粘六大类。
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㈡ 、土的粒径级配 1.颗粒级配（粒度成分）：
土中颗粒大小及搭配组合情况。
2.测定方法： ①、d>0.075mm时，采用筛分法; ②、当 d<0.075mm时，采用比重计法； ③、当土中同时含有大于和小于0.075mm的土颗粒时，应采 用两种方法联合测定。
二、土的构造:
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1 、概念: 是指同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征。 2 、主要有如下构造类型:
①、层状构造：土层由不同颜色、不同粒径的土组成层理，是
细粒土的一个重要特征。 ②、分散结构：土层中土粒分布均匀，性质相近，如砂、卵石 层等具有该种构造。 ③、结核状构造：在细粒土中掺有粗颗粒或各种结核，工程上 性质取决于细粒土成份，如含砾石的冰绩粘土。 ④、裂隙状构造：土中有很多不连续的小裂隙，有的硬塑或坚 硬状态的粘土为此构造。
二、土的结构与构造 (一) 、土的结构: 1 、概念:指土粒相互排列的特征和粒间的联结能力。