1.1土的工程分类及其性质
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
1土方工程(1.1)
H1----为一个方格仅有的角点标高； H2----为二个方格共有的角点标高； H3----为三个方格共有的角点标高； H4---- 为四个方格共有的角点标高；
4、场地设计标高H0的调整
按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以 下因素进行调整，求出H,0： ● 土的可松性影响——填方因土的可松性引起的 填方体积增加； ● 场内挖方和填方的影响——从经济观点出发， 安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的挖 填土方量的变化； ● 场地泄水坡度的影响——单坡？双坡？
方格网边长a 可取10～ 50m，常用20m、40m；
挖填平衡原则即 场地内土方的绝 对体积在平整前 、后相等
2、 确定各方格网角点标高 ● 水准仪实测；
● 利用地形图上相邻两 等高线的高程，用插入法求得。
用插入法求得 H13=251.70
水准仪进行高程测量
数解法：根据地形图上所标的等高线， 假定两等高线间的地面坡度按直线变化。
土方开挖难易直接影响其施工方案、劳动 量消耗和工程费用。
1.1.4 土的工程性质
土的组成：土由土颗粒（固相）、水（液相）和空气 （气相）三部分组成，可用三相图表示。
质量 体积
1、土的天然密度和干密度
土的质量密度分天然密度和干密度。 土的天然密度，指土在天然状态下单位体 积的质量,又称湿密度。它影响土的承载力、 土压力及边坡的稳定性。
土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何 形体进行计算，一种为三角棱锥体，另一种为三角棱柱体。
（1）三角棱锥体边坡土方量计算
图中①其体积为 V=1/3Fl1
其中：F=1/2mh2
式中：L1——边坡①的长度（m）； F1——边坡①的端面积（m2）； h——角点的挖土高度； m——边坡的坡度系数。
第一章土的物理性质及工程分类
1.1 土的概念与基本特征 1.2 土的生成 1.3 土的组成 1.4 土的三相量比例指标 1.5 无粘性土的密实度 1.6 粘性土的稠度 1.7 土的压实原理 1.8 地基土(岩)的工程分类
1.1 土的概念与基本特征
土的概念:土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、 土的概念:土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积等地 质作用形成松散的堆积物或沉淀物。 质作用形成松散的堆积物或沉淀物。土是各种矿物颗 粒的集合体。 粒的集合体。不同的土其矿物成分和颗粒大小存在着 很大差异,颗粒 水和气体的相对比例也不相同。 颗粒、 很大差异 颗粒、水和气体的相对比例也不相同。 基本特征:土的物理性质,如轻重 软硬、干湿、松密等。 基本特征:土的物理性质 如轻重、软硬、干湿、松密等。 如轻重、 影响土的物理性质的因素 土的三相组成物质的性质、 影响土的物理性质的因素:土的三相组成物质的性质、 土的物理性质的因素: 物质的性质 相对含量及土的结构构造等---内因 内因。 相对含量及土的结构构造等 内因。 外部环境---外因。 外部环境 外因。 外因 必须掌握这些物理性质、测定方法及指标与指标的换算。 必须掌握这些物理性质、测定方法及指标与指标的换算。
2)地壳运动 地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现为地壳 地壳运动--地壳的升降运动和水平运动 地壳运动 地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现为地壳 的上拱和下拗， 型的构造隆起和拗陷： 的上拱和下拗，形成大 型的构造隆起和拗陷：水平运动表现为地 壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂． 壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂．地壳运 动的结果，形成了各种类型的地质构造和地球表面的基本形态。 动的结果，形成了各种类型的地质构造和地球表面的基本形态。 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中 原岩( 变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中， 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩(原来生成的 各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、 各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、结 变质岩。 构造变化的地质作用,生成变质岩 构、构造变化的地质作用,生成变质岩。 (2)外力地质作用 外力地质作用： (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。它包括 气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、 气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、生物等 的作用。 的作用。 1)风化作用--外力 包括大气、 风化作用--外力( 生物) 1)风化作用--外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机械破碎和 化学变化的作用。 化学变化的作用。
土力学基础知识
土力学基础知识1.1土的形成土的性质:碎散性；三相性；天然性。
由于工程上遇到的土大多是第四纪的土，故此处重点研究第四纪土。
分类：（按搬运和堆积方式的不同）残积土和运积土。
残积土：定义:表层经风化作用破碎成为岩屑或细小矿物颗粒后，未经搬运，残留着原地的堆积物。
特征:颗粒粗细不均匀，表面粗糙，多棱角，无层理。
运积土：定义:风化作用形成的土颗粒受自然力的作用，搬运到远近不同的地点所形成的堆积物。
根据搬运方式不同，分为以下几类：坡积土，冲积土，洪积土，海相沉积土，风积土，冰碛土，湖泊沼泽沉积土。
风化作用：物理风化；化学风化：水解作用，水化作用，氧化作用；生物风化；三大风化作用的共同作用互相加强，形成了土。
要进一步研究土，需要研究土的三相组成，物理状态和土的结构，并用适当的指标表示出来。
1.2土的三项组成土是有固液气三项组成。
土骨架：固体部分形成的土的骨架。
非饱和土土的骨架干土饱和土粒径级配分析方法：筛分法：粒径大于0.075mm的部分。
水分法：粒径小于0.075mm的部分。
粒径级配曲线图d10—小于该粒径的土颗粒的质量占总质量的10%，也称有效粒径；d30—小于该粒径的土颗粒的质量占总质量的30%；d60—小于该粒径的土颗粒的质量占总质量的60%；也称控制粒径；不均匀系数Cu=d60/d10;Cu越大，土粒越不均匀。
Cu>5,称为不均匀土；Cu<=5,称为均匀土；曲率系数Cc=d30*d30/(d60*d10)。
Cc>3,缺少小颗粒，Cc<1,缺少大颗粒。
土粒级配良好的要求：Cu>=5,1<=Cc<=3.比表面积:单位质量的土所拥有的总表面积。
液体物质矿物质黏土矿物土固态物质次生矿物无定形氧化物胶体有机质可溶盐气态物质黏土矿物硅片基本单位：硅-氧四面体铝片基本单位：铝-氢氧八面体依据硅片和铝片组合形式的不同，又分为高岭石，伊利石，蒙特石三种类型。
高岭石：一个硅片和一个铝片上下组叠而成。
《建筑施工技术》课件 《建筑施工技术》课件 第一章
图1-6 横式支撑
1.2 土方工程施工准备与辅助工作
1.2.2 土方边坡 2．土壁支撑
（2）板桩式支撑 板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为 细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流沙现象产生。 打入板桩的质量要求：板桩位置在板桩的轴线， 板壁面垂直保证平面尺寸准确和垂直度；封闭式板桩墙 要求封闭合拢；埋达到规定深度要求，有足够的抗弯 强度和防水性能。 钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩 防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴 方向抗弯强度较小，如图1-7a所示；波浪式板桩的防水 和抗弯性能都较好，施工中多采用，如图1-7b所示。
1.1 土的工程分类与工程性质
1.1.2 土的工程性质
4．土的可松性
天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经
振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称
为土的可松性。土的最初、最终可松性系数分别
用下面的公式计算：
Ks
V2 V1
Ks
V3 V1
式中： KS——土的最初可松性系数；
KS ′——土的最终可松性系数；
建筑施工技术
（2）土的干密度
土的干密度是指土的固体颗粒质量与土的体积的比值，
即
d
ms V
式中：ρd——土的干密度，kg/m3； ms——固体颗粒质量，kg； V——土的体积，m3。 土的干密度一般采用击实实验测定，它是评定土密实程度
的标准，用于控制回填土的质量。干密度越大，表示土越 密实。
1.1 土的工程分类与工程性质
1.1.2 土的工程性质 2．土的含水量
土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒
质量之比的百分率，计算式为
土的工程分类和基本性质
m1 m2
V
d
m1 V
土的天然密度和干密度在计算土方工程量、安排土方运输
和调配、选择土方工程开挖和运输机械和确定填土压实质
量等方面有重要作用。
1.2 土的工程性质
2. 土的含水量W
是土中所含的水与土的固 体颗粒间的质量比，以百分数表 示，见下式：
W ma mb ×100% 快速含水量测定仪 mb
密度（kg/m3）
开挖方法
600～1500 用锹、锄头挖掘
二类土 （普通土）
粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂； 粉土混卵(碎)石；种植土；填土
1100～1600
用锹、锄头挖掘， 少许用镐翻松
三类土 （坚土）
软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干 黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的 填土
4. 土的可松性
即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，
以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性
用可松性系数 KS 表示。
土的最初可松性系数 KS= V2 / V1；
土的最后可松性系数 K，S= V3 / V1 。土的可松性对基坑工
程施工时的土方
式中：V1 ——土在天然状态下的体积；
八类土 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花 （特坚石） 岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩
2700～3300 用爆破方法
1.2 土的工程性质
1. 土的天然密度ρ和干密度ρd
天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，用ρ表示， 即土颗粒和水的质量之和与土的总体积之比。
土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd表示， 即土中土颗粒的质量与土的总体积之比。
主要用镐，少许用 1750～1900 锹、锄头，部分用
地基基础土的物理性质及工程分类
单粒结构：粗颗粒土
蜂窝结构：细颗粒土（d=0.002~0.02mm)
絮状结构：海积粘土(d<0.005mm)
单粒结构
蜂窝结构
絮状结构
土的构造：
土体中各结构单元之间的关系。
分散构造 层理构造
裂隙构造
1.2 土的物理性质指标
三相图（体积-质量关系） 基本指标（3个）
粉土：粒径d>0.075mm的颗粒 含量不超过全重的50％，且塑 性指数≤10的土。
粘性土：塑性指数大于10的土。
人工填土：由人类活动堆填形 成的各类土。
根据其组成和成因分为四类：
素填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性 土等组成的填土。 压实填土：经过压实或夯实的素填土。
杂填土：含有建筑垃圾、工业废料、 生活垃圾等杂物的填土。 冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土。
生物风化：动植物和人类活动对岩体的 破坏作用。
土的特点
多相（固、液、气三相组成） 多孔（属非连续介质） 松散（密实度可以发生变化）
区域性（软土、黄土、膨胀土、红粘土等）
压缩性大，压缩变形历时长 强度低 透水性大
土的工程性质
物理性质 水理性质 变形性质 强度性质 化学性质
研究土性的基本方法
室内试验 原位测试 工程经验 理论分析
毛细水：位于地下水位以上，受水气界面表面张力作 用而上升。 重力水：位于地下水位以下，在自重及外力作用下可流动。
另：气态水或固态水
毛细水示意图：
土中气（气相）
非封闭气体：也称自由气体，与大气连通。
封闭气体：
对土工程性质的影响：
1、渗透性减小； 2、弹性增大；压缩性增大； 3、变形历时增加。
土力学-第一章
土的结构类型
• 示意图
单粒结构—松
• 排列形式 • 矿物成分
点与点、点与面 原生矿物
单粒结构—密
粗 粒 土
30 岩土工程研究所
郭莹主讲
土力学
§1 土的物性及分类 §1.1土的三相组成和结构 1.1.4土的结构
土的结构类型
• 示意图
细 粒 土 • 形成环境
颗粒级配 颗粒级配曲线及指标的用途：
1）粒组含量用于土的分类定名；
2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度： Cu ≥ 5，不均匀土； Cu < 5，均匀土
3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度： C c = 1 ~ 3, 级配连续土； Cc > 3 或 Cc < 1，级配不连续土
4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣： 如果 Cu ≥ 5且 C c = 1 ~ 3 ， 级配良好的土； 如果 Cu < 5 或 Cc > 3 或 Cc < 1, 级配不良的土。
重力水
地下水位（浸润线）以下饱和土中； 在重力作用下可在土中自由流动。
（gravitation water）
自由水
（free water）
• 存在于固气之间
毛细水
• 在重力与表面张力作用下
可在土粒间孔隙中自由移动 （capillary water）
26 岩土工程研究所
郭莹主讲
土力学
§1 土的物性及分类 §1.1土的三相组成和结构 1.1.3土的液相
粒径(mm)
∵d60A = d60B= 0.28，d10A=0.15 d10B =0.02 ∴CuA=1.87 <CuB=14
16 岩土工程研究所
郭莹主讲
土的分类
1.1 土的工程分类及性质一、土的工程分类在建筑施工中，按照开挖的难易程度，土可分为八类：一类土（松软土）、二类土（普通土）、三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）、五类土（软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土（特坚石），详见表1.1（P2）。
一至四类为土，五至八类为岩石。
二、土的工程性质1、土的密度（1）土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度，用ρ表示：V m=ρ （1.1）式中：m ——土的总质量；V ——土的天然体积。
（2）土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度，用d ρ表示：V m s d =ρ（1.2） 式中：s m ——土中固体颗粒的质量；V ——土的天然体积。
注：土的干密度越大，表示土越密实。
工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。
2、土的含水量土的含水量ω是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，即%100m m s w ⨯=ω（1.3） 式中：w m ——土中水的质量；s m ——土中固体颗粒质量注：土的干湿程度用含水量表示。
5%以下称干土、5%—30%称潮湿土、30%以上称湿土。
含水量越大，土就越湿，对施工越不利。
3、土的可松性自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性。
土的可松性程度用可松性系数表示，即12s V V K =（1.4）13's V V K = （1.5）式中：s K ——土的最初可松性系数；'s K ——土的最终可松性系数；1V ——土在天然状态下的体积；2V ——土被挖出后在松散状态下的体积；3V ——土经压实后的体积。
注：土的可松性对土方量的平衡调配、确定场地设计标高、计算运土机具的数量、确定基坑（槽）开挖时的留弃土量及计算填方所需挖方体积等均有很大影响。
各类土的可松性系数见表1.1（P2）。
1.1 土的分类及工程性质
泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩， 泥灰岩，密实的石灰岩，风化花
岗岩，片麻岩 大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒 花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾 岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的 安山岩、玄武岩
1.30 ～ 1.45
七类土 (坚石)
1.30 ～ 1.45
1.10 ～ 用爆破方法开挖 1.20
八类土 )(特 坚硬石)
软及中等密实粘土，重亚粘土，粗
砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄 土、亚粘土，压实的填筑土 重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗 卵石，密实的黄土，天然级配砂石， 软泥灰岩及蛋白石
1.04
～ 1.07 1.06 ～ 1.09
要用镐，少许用锹、
锄头挖掘，部分用 撬棍 整个用镐、撬棍， 然后用锹挖掘，部 分用楔子及大锤
(1.1)
式中： m 湿——含水状态土的质量，公斤； m 干——烘干后土的质量， 公斤； mW ——土中水的质量，公斤； mS —固体颗粒的质量，公 斤。
注意：土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变 化，对土方边坡的稳定性及填方密实程有直接的影响。
1.1.2.2 土的天然密度和干密度 土的天然密度: 在天然状态下，单位体积土的质量。
1.1 土的分类及工程性质
1.1.1 土的分类与鉴别
1.1.2 土的工程性质
1.1.1 土的分类与鉴别
• 按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普 通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚 石、特坚硬石等八类见表 1.1 所示。。
表 1.1 土的工程分类与现场鉴别方法
土的分类 土的名称 可松性系数 KS 一类土 (松软土) 二类土 (普通土) 三类土 (坚土) 砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土， 1.08 ～ 泥炭 (淤泥) 亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、 卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂 土 1.17 1.14 ～ 1.28 1.24 ～ 1.30 K's 1.01 ～ 1.03 1.02 ～ 1.05 用锹、锄头挖掘， 少许用镐翻松 能用锹、锄头挖掘 现场鉴别方法
1.土力学基础-土的组成
表1 粒组的划分
1.1.2土中水(water in soil)
土中水可有不同的形态，如固态的冰、气态的水蒸汽、液态的 水，还有矿物颗粒晶格中的结晶水，这些都属于土中水。对 土的性质影响最大的是液态水，尤其是粘性土，它所含的液 态水对其性质影响最大。 液态水主要有结合水和自由水二种形式 1.结合水:解释结合水膜的概念 包括强结合水和弱结合水： 强结合水(strong bound water) (吸着水：absorbed water): 紧靠土粒表面，受到吸引力最大，约1000个大气压，厚度＜ 0.003μ m (1μ m=10-3mm)大约几个水分子层厚， 特性：显示固体的性质，极大的粘滞性、弹性和抗剪强度，不 传递静水压力。冰点很低，00C不冻结，1000C不蒸发，不能 溶解盐类； 粘土只含有强结合水时显示固体坚硬状态；砂土的强结合水含 量极少,仅含强结合水的砂土呈散粒状态；
2.天然含水量w (natural moisture content式： 常见值：砂土：0～40%；粘性土：(20～60)% 土体含水量愈大，则压缩性愈高，强度愈低。 测定方法： 烘箱烘干法（适合于粘性土、粉土、砂土） 取代表性试样15～20g放入铅盒，并用天平称重，然后放入烘箱内，控 制105℃-110℃，加温至恒重（使结合水蒸发），再称干土重。 （湿土＋盒重）－（干土＋盒重）＝水重（mw） （干土＋盒重）－ 盒重 ＝干土重（ms） .酒精燃烧法（工地上没有烘箱，而又急于了解土的含水量时，用此 法） 试样入盒称重，而后倒入酒精，点燃，几分钟后熄灭，用针 将试样调拌均匀，重复3次，可认为土中水全部挥发，求 解mw , ms 及w .铁锅炒干法，适用于卵石或砂夹卵石，取代表发试样3～5kg，称重 后倒入铁锅中干炒，直到不冒气为止，再称重，计算mW , ms 及 w，原理直观。
（完整版）土力学地基基础复习知识点汇总
（完整版）⼟⼒学地基基础复习知识点汇总第⼀章⼟的物理性质及⼯程分类1、⼟：是由岩⽯，经物理化学风化、剥蚀、搬运沉积，形成固体矿物、液体⽔和⽓体的⼀种集合体。
2⼟的结构：⼟颗粒之间的相互排列和联接形式。
3、单粒结构：粗矿物颗粒在⽔或空⽓中在⾃重作⽤下沉落形成的结构。
4、蜂窝状结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引⼒⼤于重⼒，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较⼤的结构。
5、絮状结构：细微粘粒⼤都呈针状或⽚状，质量极轻，在⽔中处于悬浮状态。
悬液介质发⽣变化时，⼟粒表⾯的弱结合⽔厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较⼤的结构。
6、⼟的构造：在同⼀⼟层中的物质成分和颗粒⼤⼩等都相近的各部分间的相互关系的特征。
7、⼟的⼯程特性：压缩性⾼、强度低（特指抗剪强度）、透⽔性⼤8、⼟的三相组成：固相(固体颗粒)、液相(⼟中⽔)、⽓相(⼟中⽓体)9、粒度：⼟粒的⼤⼩10 粒组：⼤⼩相近的⼟颗粒合并为⼀组11、⼟的粒径级配：⼟粒的⼤⼩及其组成情况，通常以⼟中各个粒组的相对含量，占⼟粒总质量的百分数来表⽰。
12、级配曲线形状：陡竣、⼟粒⼤⼩均匀、级配差；平缓、⼟粒⼤⼩不均匀、级配好。
13、不均匀系数：Cu=d60/d10曲率系数：Cc= d302/d10*d60d10（有效粒径）、d30、d60（限定粒径）：⼩于某粒径的⼟粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径。
14、结合⽔：指受电分⼦吸引⼒作⽤⽽吸附于⼟粒表⾯成薄膜状的⽔。
15、⾃由⽔：⼟粒电场影响范围以外的⽔。
16、重⼒⽔：受重⼒作⽤或压⼒差作⽤能⾃由流动的⽔。
17、⽑细⽔：受⽔与空⽓界⾯的表⾯张⼒作⽤⽽存在于⼟细孔隙中的⾃由⽔。
14、⼟的重度γ：⼟单位体积的质量。
15、⼟粒⽐重(⼟粒相对密度)：⼟的固体颗粒质量与同体积的4℃时纯⽔的质量之⽐。
16、含⽔率w：⼟中⽔的质量和⼟粒质量之⽐17、⼟的孔隙⽐e：⼟的孔隙体积与⼟的颗粒体积之⽐18、⼟的孔隙率n：⼟的孔隙体积与⼟的总体积之⽐19、饱和度Sr：⼟中被⽔充满的孔隙体积与孔隙总体积之⽐20、⼲密度ρd ：单位⼟体体积⼲⼟中固体颗粒部分的质量21、⼟的饱和密度ρsat：⼟孔隙中充满⽔时的单位⼟体体积质量22、⼟的密实度：单位体积⼟中固体颗粒的含量。
土的物理性质及工程分类
第1章土的物理性质及工程分类1.1 土的形成岩土体是地壳的物质组成。
岩体是地壳表层圈层，经建造和改造而形成的具一定组分和结构的地质体。
它赋存于一定的地质环境之中，并随着地质环境的演化和地质作用的持续，仍在不断的变化着。
土体是岩石风化的产物，是一种松散的颗粒堆积物。
由于岩土材料组成的复杂性，其性质在许多方面不同于其它材料，具有其特有的多变性及复杂性。
以下就岩土的特性分别简述之。
1.2 土的组成1.1.1 土的结构与特性土是一种松散的颗粒堆积物。
它是由固体颗粒、液体和气体三部份组成。
土的固体颗粒一般由矿物质组成，有时含有胶结物和有机物，这一部分构成土的骨架。
土的液体部分是指水和溶解于水中的矿物质。
空气和其它气体构成土的气体部分。
土骨架间的孔隙相互连通，被液体和气体充满。
土的三相组成决定了土的物理力学性质。
1）土的固体颗粒土骨架对土的物理力学性质起决定性的作用。
分析研究土的状态，就要研究固体颗粒的状态指标，即粒径的大小及其级配、固体颗粒的矿物成分、固体颗粒的形状。
（1）固体颗粒的大小与粒径级配土中固体颗粒的大小及其含量，决定了土的物理力学性质。
颗粒的大小通常用粒径表示。
实际工程中常按粒径大小分组，粒径在某一范围之内的分为一组，称为粒组。
粒组不同其性质也不同。
常用的粒组有：砾石粒、砂粒、粉粒、粘粒、胶粒。
以砾石和砂粒为主要组成成分的土称为粗粒土。
以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，称为细粒土。
土的工程分类见本章第三节。
各粒组的具体划分和粒径范围见表1-1。
土中各粒组的相对含量称土的粒径级配。
土粒含量的具体含义是指一个粒组中的土粒质量与干土总质量之比，一般用百分比表示。
土的粒径级配直接影响土的性质，如土的密实度、土的透水性、土的强度、土的压缩性等。
要确定各粒组的相对含量，需要将各粒组分离开，再分别称重。
这就是工程中常用的颗粒分析方法，实验室常用的有筛分法和密度计法。
筛分法适用粒径大于0.075mm的土。
利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。
基坑土方开挖、支护、填筑、地下水控制
•
（2）剪力：自重和外荷载
外在因素：（1）土质；
• （2）施工期间边坡上荷载；（大量堆土、堆料、停放机 具）（3）土的含水率及含水情况；（增大土自重，粘结
力减小） • （4）边坡的留置时间。
4、思考题：为什么粘土的土方边坡稳定性好？
为什么雨后边坡容易塌方？
1.2.2 土方量计算
基坑土方量的计算： V=H（A1+4A0+A2）/6
a2 6
(2h1
h2
2h3
h4 )
V4
⑷零线通过方格的对角线时（三角棱锥体）：
V (m3) a2 h 6
小结：
例题： 某建筑场地方格网如图所示,方格边长20m,双 向泄水ix=iy=3‰,土层为亚粘土.不考虑土的可松性 影响,试根椐挖填方平衡的原则,计算场地设计标高, 角点施工高度及总土方量.
第1章 土方工程
所有建筑工程的施工，都是由土方工程开始的， 我们的施工技术课程也就由此开始。
• 主要内容：土方开挖、支护、填筑、地下 水控制；
• 学习重点：土的工程性质及其对施工的影 响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位 的方法。
1.1土的分类及工程性质
• 1.1.1土方工程的分类及施工特点：
1、分类： 场地平整、基坑(槽)与管沟开 挖、地下大型挖土工程（常采用“逆筑 法”）、回填工程等。
如：H
10
H
'
-
ix
0.5a
Hn
H
0
(
H
' 0
)
ix
lx
iy
ly
(a)单向泄水
Hn
H
' 0
ix
lx
(b)双向泄水
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h1 h2 L
渗流速度v=K ∙i; 水力坡度i=h/L，h—水头差，L—渗流长度; 渗透系数K
建筑施工工艺
土的渗透性
是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中 的渗流速度 V 与土的渗透系数 K 和水头梯度 I 有关，地 下水在土中的渗流速度可按达西公式计算：
V（m/d）=K·I
开挖
浇筑
回填
例题
① 基坑体积：V=100ⅹ20ⅹ5=10000m3 对
② 应的天然土体积：V0=10000m3
③开挖后得到的松散土体积：V1=V0ⅹ ks =10000ⅹ1.14=11400m3
④基础占去的体积： V基础= 1600+640=2240m3
⑤需要填充的体积： V填充= V2=10000-2240=7760m3
【教学重点】土方调配；边坡稳定及土壁支护的方法； 降水；土方的填筑与压实。
【教学难点】表上作业法进行土方调配； 稳定及土壁支护；
边坡
建筑施工工艺
一、 土方工程的内容
包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁 支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：
⑴ 场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计
体积增加百分数
最初 最后
8～17
1～2.5
20～30
3～4
14～28 2.5～5
24～30
4～7
26～32
6～9
33～37 11～15
30～45 10～20
45～50 20～30
可松性系数
最初 Ks
1.08～1.17
最后 K，s
1.01～1.03
1.20～1.30
1.03～1.04
1.14～1.28
1.02～1.05
1.24～1.30
1.04～1.07
1.26～1.32
1.06～1.09
1.33～1.37
1.11～1.15
1.30～1.45
1.10～1.20
1.45～1.50
1.20～1.30
建筑施工工艺
（三）土的工程性质
土方量的平 衡调配
确定场地设 计标高
计算施工机 械数量
土的可松性 应用
及弃土坑容积的重要
式中：V1 ——土在天然状态下的体积；
参数，最后可松性系
V2 ——土经开挖后的松散体积； V3 ——土经回填压实后的体积。
数K，S是计算场地平 整标高及填方所需的
挖方体积等的重要参
数。
建筑施工工艺
土的可松性参考值
土的类别
一类土（种植土除外） 二类土（植物土、泥炭） 二类土 三类土 四类土（除外） 四类土（泥灰岩、蛋白） 五～七类土 八类土
五类土（软石） 六类土（次坚石） 七类土（坚石） 八类土（特坚石）
石
1.30~1.45 1.10~1.20 用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破 1.30~1.45 1.10~1.20 用爆破方法开挖，部分用风镐 1.30~1.45 1.10~1.20 用爆破方法开挖
1.45~1.50 1.20~1.30 用爆破方法开挖
开挖后的松散土V1
填筑后的压实土V2
建筑施工工艺
土的可松性
即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后
虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性用可松性
系数 KS 表示。
土的最初可松性系数 KS= V2 / V1；
土的最初可松性系数 KS是计算挖掘机械生
土的最后可松性系数 K，S= V3 / V1 。 产率、运土车辆数量
建筑施工工艺
三、土的工程分类与性质
（三）土的工程性质
土的重度γ： 土在天然状态下单位体积的重量。
γ=g/v
式中g——土重（t），v——土的体积（m3）
建筑施工工艺
三、土的工程分类与性质
（三）土的工程性质
土的天然含水量ω： 即土中水重与固体颗粒重之比。
ω=gw/gs×100％
式中gw——土中水重（kg）；gs——土中固体颗粒重kg）。
标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。
⑵ 开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：
包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。
⑶ 土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的
方法及密实度检验等。
建筑施工工艺
建筑施工工艺
平整场地 基坑
沟槽
地下室开挖
建筑施工工艺
二、土方工程施工特点：
土的名称 土的可松性
（略）
Ks
K’s
1.08~1.17 1.01~1.03
现场鉴别方法
能用锹、锄头挖掘
土
1.14~1.28 1.02~1.05 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松
1.24~1.30 1.26~1.32
1.04~1.07 主要用镐，锹、锄头挖掘，部分用撬棍
整个用镐，撬棍，然后用锹挖，部分用 1.06~1.09 楔子及大锤
建筑施工工艺
三、土的工程分类与性质
（三）土的工程性质
土的孔隙比和孔隙率：(反映土的密实程度)
土的孔隙比 e： e=vv/vs 土的孔隙率 n： n=vv/v×100％
建筑施工工艺
土的质量密度
天然密度--是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响
土的承载力、土压力及边坡的稳定性。
干密度--是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以
1、工程量大 2、工期长 3、劳动强度大 4、施工条件复杂 5、受气候、水文、地质等影响大
建筑施工工艺
三、土的工程分类与性质
（一） 土的工程分类——按工程性质分
（1）岩石 （2）碎石土 （3）砂土 （4）粘土 （5）人工填土
建筑施工工艺
（二） 土的工程分类——按开挖难易程度分
土的分类
一类土（松软土） 二 类土（普通土） 三类 土（坚土） 四类土（砂砾坚土）
最佳含水量——使填土夯至最密实状态的含水量。
建筑施工工艺
土的含水量W
是土中所含的水与土的固体颗 粒间的质量比，以百分数表示，见 下式：
快速含水量测定仪
含水量影响土 方
施工方法的选 择
、边坡的稳定 和
回填土的质量
土的含水量超过25～30%， 则机械化施工就困难，容易 打滑、陷车
回填土则需有最佳含水量方能 夯压密实，获得最大干密度
开挖前的天然土V0
开挖后的松散土V1
填筑后的压实土V2
建筑施工工艺
（三）土的工程性质
土的可松性与可松性系数:
最初可松性系数： ks=v1/v0 最终可松性系数： k′s=v2/v0
v0：土在天然状态下的体积(m3)； v1：土挖出后在松散状态下的体积(m3)； v2：土经夯实后的体积(m3)
开挖前的天然土V0
渗透系数K 值将直接 影响降水方案的选择 和涌水量计算的准确 性
土壤渗透试验仪
建筑施工工艺
（三）土的工程性质
土的可松性与可松性系数:
天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实， 仍然不能完全复原，这种现象称为土的可松性。
建筑施工工艺
（三）土的工程性质
土的可松性与可松性系数:
天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实， 仍然不能完全复原，这种现象称为土的可松性。
建筑施工工艺
第一章 土方工程
1.1土的工程分类及其性质
建筑施工工艺
第1章 土方工程
【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、 调整与土方调配；掌握边坡稳定及土壁支护的基本原理及主要方法； 了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械的性能 和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。
检验土压实质量的控制指标。
不同类的土，其最大 干密度是不同的；同 类的土在不同的状态 下(含水量、压实程度 )其密实度也是不同的
取土环刀 标准击实仪
建筑施工工艺
三、土的工程分类与性质
（三）土的工程性质
水在单位时间内穿透土层的能力, 单位是“m/昼夜”
土的渗透系数 :
Δh L
达西定律
K i K
计算弃土、预 留回填土方量
例题
一个平面为矩形基坑工程，长宽高分别为100m*20m*5m。开挖后将浇筑一 个尺寸为80m*20m*1m+80m*2m*4m的混凝土基础，然后将余下部分回填 压实。假设该工程中土的最初可松系数ks=1.14，最终可松系数ks =1.05。
’
问题1： 该基坑开挖出来的松散土方量有多少？ 问题2：需要外运多少松散土方才能将基础施工后的基坑剩余空间填充密实？
⑥需要松散土的体积： V回填松土=V填充ⅹ ks / ks
’ =8425m3
V0=10000m3 V填充=7760m3 V基础=2240m3
V1=11400m3 V回填松土=8425m3