8-黏性土、膨胀土、砂类土性质判断依据及经验公式
各类土的特征及取样试验方法，岩土人必备！
各类土的特征及取样试验方法，岩土人必备！来源：自然资源之声一、粘性土粘性土分为粉质粘土和粘土一、粉质粘土定义：塑性指数大于10且小于或等于17的土应定名为粉质粘土，肉眼观察，细土中有砂粒，干时不坚硬，用锤可打成细土粒，湿时有塑性有粘结力，能搓成φ0.5-2mm的土条，长度较小，用手搓、捻感觉有少量细颗粒，稍有粘滞感觉。
二、粘土定义：塑性指数大于17的土定为粘土，肉眼观察较细腻，一般无砂粒，干时很坚硬，用锤可打成碎块，湿时塑性粘性大，土团压成饼时，边部不裂，能搓成φ=0.5mm的土条，长度不少于手掌，用手搓捻有滑润感觉，当水分较大时，极为粘手，感觉不到有颗粒存在。
三、描述内容：颜色、状态、包含物、光泽反应、摇震反应、结构及层理特征1、颜色：主色在后，次色在前。
2、状态：①坚硬：干而坚硬，很难掰成块。
②硬塑：用力捏先裂成块后显柔性，手捏感觉干，不易变形，手按无指印。
③可塑：手捏似橡皮有柔性，手按有指印。
④软塑：手捏很软，易变形，土块掰时似橡皮，用力不大就能按成坑。
⑤流塑：土柱不能直立，自行变形。
3、包含物：贝壳、铁锰结核、高岭土姜结石等。
4、光泽反应：用取土力切开土块，视其光滑程度分为①切面粗造为无光泽。
②切面略粗造（稍光滑）为稍有光泽。
③切面光滑为有光泽。
5、摇震反应：试验对应将软塑~流动的小土块或土球，放在手掌中反复摇晃，并以另一手掌振击此手掌，土中自由水将渗出，球面呈现光泽。
用手指捏土球，放松后水又被吸入，光泽消失，根据土球渗水和吸水反应快慢可区分为：①立即渗水及吸水者为反应迅速。
②渗水及吸水中等者为反应中等。
③渗水和吸水慢及不渗，不吸者为反应慢或无反应。
4、韧性试验：将含水率略在于塑性的土块在手中揉捏均匀，然后在手掌中搓成直径3mm的土条，再揉成土团，根据再次搓条的可能性，可分为：①能揉成土团，再搓成条，捏而不碎者为韧性高②可再揉成团，捏而不碎者为韧性中等③勉强或不能再揉成团，稍捏或不捏即碎者为韧性差5、干强度：试验时将一小块土捏成小土团，风干后用手指捏碎，根据用力大小区分为①很难或用力才能捏碎或掰断者为干强度高②稍用力即可捏碎或掰断者为干强度中等③易于捏碎和捻成粉未者为干强度低6、结构及层理特征：对同一土层中相间呈韵律沉积，当薄层与厚层的厚度比大于1/3时，宜定为“互层”；厚度比为1/10~1/3时，宜定为“夹层”；厚度比小于1/10的土层，且多次出现时，宜定为“夹薄层”。
土体的分类以及工程地质性能
砂土的密实度（二）
相对密度Dr 1≥Dr>0.67 0.67≥Dr>0.33
砂土密度分类 密实的 中密的
相对密度Dr 0.33≥Dr>0
砂土密度分类 松散的
注：相对密度是指无粘性土处于最松状态的孔隙比与天然状态或给定孔隙比之差和 最松状态孔隙比与最紧孔隙比之差的比值 。
密实度 密实 中密 稍密
粉土的湿度（一）
饱和度Sr Sr≤0.5 0.5<Sr≤0.8 Sr>0.8
湿度分类 稍湿的 湿的 饱和的
粉土的湿度（二）
含水量W(%) W<20 20≤W≤30
湿度 稍湿 湿
含水量W(%) W>30
湿 度
很 湿
粘性土的状态
液性指数IL IL≤0 0<IL≤0.25 0.25<IL≤0.75
状态 坚硬 硬塑 可塑
液性指数IL 0.75<IL≤1 IL>1 —
状态 软塑 流塑 —
粘性土的软硬度
无侧限抗压强度qu(kPa) qu≥240 240>qu≥120 120>qu≥60 60>q_((u)0≥30 qu<30
软硬度土分无类侧限抗压 强度简称无侧
很 硬限强度(qu)。 是指土在无侧 限条件下，抵
名称
颗粒形状
颗粒级配
漂石 块石
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于200mm的颗粒超过总质量的50%
卵石 碎石
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于20mm的颗粒超过总质量的50%
圆砾
圆形及亚圆形为主
粒径大于2mm的颗粒超过总质量的50%
土的经验参数（物理指标、压缩、变形模量、剪切强度）
⼟的经验参数（物理指标、压缩、变形模量、剪切强度）有关⼟的经验参数⼀、原状⼟物理性质指标变化范围原状⼟物理性质指标变化范围，见表3-3-28。
注：粘砂⼟3＜I p≤7；砂粘⼟7＜I p≤17⼆、⼟的平均物理、⼒学性质指标，见表3-3-29。
⼟的平均物理、⼒学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均⽐重采取：砂——2.66；粘砂⼟——2.70；砂粘⼟——2.71；粘⼟——2.74；②粗砂和中砂的E 0值适⽤于不均匀系数C u = = 3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少。
C u 为中间值时E 0 值按内插法确定；③对于地基稳定计算，采⽤⼈摩擦⾓φ的计算值低于标准值2°。
1060d d 32三、⼟的压缩模量⼀般范围值⼟的压缩模量⼀般范围值，见表3-3-3-。
注：砂粘⼟7＜I p≤7；粘⼟I p＞17四、粘性⼟剪强度参考值粘性⼟抗剪强度参考值，见表3-3-31。
注：粘砂⼟3＜I p≤7；砂粘⼟7＜I p≤7；粘⼟I p＞17五、⼟的侧压⼒系数（ξ）和泊松⽐（u）参考值注：粘⼟I p＞17；粉质粘⼟10＜I p≤17；I p≤10五、变形模量于压缩模量的关系变形模量E0是指⼟体在⽆侧限条件下应⼒与应变之⽐，其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。
因此，变形模量较弹性模量E⼩，通常在⼟与基础的共同作⽤分析中⽤变形模量E。
变形模量⼀般是通过现场载荷试验确定，⼀些地⽅通过静⼒触探、标贯试验与变形模量建⽴了经验公式。
压缩模量Es是在侧限条件下应⼒与应变的⽐值，是通过室内试验获取的参数。
两者的关系：对于软⼟E0近似等于Es；较硬⼟层，E0=βEs，β=2～8，⼟愈坚硬，倍数愈⼤。
土的力学性质指标
土的力学性质指标1 .压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：a =1000 1- （6-1）P i - p?式中1000——单位换算系数；a -- 土的压缩系数（MPa-1）;P1、P2 ------- 固结压力（kPa）：ei、e? ------ 相对应于p1、P2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按P1为100kPa, p?为200kPa,相应的压缩系数值以a1-2 划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a1-2v0.1MPa-1时，为低压缩性土；（2）当0.1 w a1-2V 0.5MPa-1时，为中压缩性土；（3）当a1-2>0.5MPa-1时，为高压缩性土。
2 .压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量E s作为土的压缩性指标。
压缩模量按下式计算：E s=L—宜（6-2）a式中Es――土的压缩模量（MPa）;e0 土的天然（自重压力下）孔隙比；a――从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa-1）用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表6-4规定。
地基土按E s值划分压缩性等级的规定表6-47.6~11 中压缩性 11.1~15中低压缩性 > 15低压缩性3 .抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三 轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法 进行测定。
它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。
（1） 抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：T = er • tg ©+ c （6-3）式中T f ——土的抗剪强度（kPa ）；e ――作用于剪切面上的法向应力（kPa ）；4）——土的内摩擦角（° ,剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角； c 土的粘聚力（kPa ）,剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度， 砂类土 C = 0o（2） 土的内摩擦角©和粘聚力c 的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相 同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度 T 与法向应力e 的相关直线，直线交T 值的 截距却为土的粘聚力C,砂土的C=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图 6-1 o图6-1抗剪强度与法向应力的关系曲线02cr (MPa) {&}(a) 粘性土； ( b)砂土4 .土的力学性质指标的经验参考数据粘性土力学性质指标的经验数据土的力学指标经验数据范围参考值。
常见土的种类及性质
四、无黏性土的物理性质无黏性土主要是指砂土和碎石土，其工程性质与其密实度密切相关。
密实度越大，土的强度越大。
因此，密实度是反映无黏性土工程性质的主要指标。
评判无黏性土的密实度有以下方法：1、根据相对密实度 Dr （大小位于0~1 之间）判别：密实（ 1 ≥Dr≥0 . 67 ）；中密（ 0 . 67≥Dr≥0 . 33 ）；松散（ 0 . 33 ≥ Dr ≥0 ）。
该法适用于透水性好的无黏性土，如纯砂、纯砾。
2、根据天然孔隙比e判别：e越小，土越密实。
一般，e＜ 0 . 6 时属密实，e＞ 1 . 0 时属疏松。
该法适用于砂土，但不能考虑矿物成分、级配等对密实度的影响。
3、根据原位标准贯入试验判别：密（ N > 30 ）、中密（ 15 ≤N≤ 30 ）、稍密（ 10≤N≤15 ）、松散（ N≤10 ）原位标准贯入试验：在土层钻孔中，利用重63.5kg的锤击贯入器，根据每贯入30cm所需锤击数来判断土的性质，估算土层强度的一种动力触探试验。
4、根据野外方法鉴别（针对碎石类土）肉眼观察、挖、钻等。
五、黏性土的物理性质黏性土的特性主要是由于黏粒与水之间的相互作用产生，因此含水量是决定因素。
黏性土的含水量对其物理状态和工程性质有重要影响。
液限（ωL, Liqud Limit ）：土由可塑状态变到流动状态的界限含水量；土处于可塑状态的最大含水量，稍大即流态；塑限（ωP， Plastic Limit ）：土由半固态变为可塑状态的界限含水量；土处于可塑状态的最小含水量，稍小即半固态；缩限（ωS , Shrinkage Limit ）：土由固态变为半固态的界限含水量；土处于半固态的最小含水量，稍小即为固态。
塑性指数IP ―表示土处于可塑状态的含水量变化范围。
IP 越大，土处于可塑状态的含水量范围也越大。
土颗粒越细，黏粒含量越高，土能吸附的结合水量越多，则IP越大。
黏土矿物蒙脱石含量越高，IP越大。
IP在一定程度上综合反映了影响黏性土特征的各种主要因素，故常用于对黏性土进行分类。
膨胀土的工程特性和判定及路基设计
膨胀土路基
二、膨胀土的工程特性 (一)胀缩性
膨胀土吸水体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果膨胀受 阻即产生膨胀力；失水体积收缩，造成土体开裂，并使其上 的建筑物下沉。
膨胀土产生膨胀的强弱与黏土颗粒含量、黏粒的矿物成分 以及晶体结构的差异有关。
膨胀土的颗粒成分：粒径<0.005mm 黏粒； 0.005mm<粒径<0.05mm 粉粒 占90%； 粒径>0.05mm 砂粒 含量较少；
５．膨胀土公路路基的常见病害 （1）滑坡 路堤路堑均有发生，是膨胀土路 基最严重的病害。路堤滑坡往往发生 在填土或基底为膨胀（岩）土层的情 况，滑体一般宽20～50米，厚2～5 米；路堑滑坡多发生在膨胀（岩）土 分界面，裂隙面或软弱层处，宽数10 米，厚一般3～4米，较少超过6米， 具有成群分布、浅层性、牵引性、结 构和构造性以及多次滑动性等特点。
3.5 碎石土
24.5 膨胀土
1.5 3.5
6.0 7.5 H>8.0
非膨胀土
尺寸单位：m
➢ 破面封闭—选择具有一定强度且隔水性好的非膨胀性粘土包边，包
边厚度由当地膨胀土干湿循环显著影响区深度确定。 ➢ 底面隔水—应对基底进行处理，防治地下水和毛细水的影响。 ➢ 顶面封闭—选择非膨胀性粘土填筑于上路堤和路床。
膨胀土及其工程问题
2．膨胀土的判别与分类
（1）国内外现有膨胀土判别分类指标可分为两大类： 宏观（间接）指标——通过工程实验评价其膨胀潜势； 微观（直接）指标——反映胀缩机理的本质参数，如蒙脱石含量、比 表面积、阳离子交换量。
（2）公路部门：自由膨胀率、塑性指数；铁路部门：微观指标。 （3）最新研究成果：测试简便、能反映膨胀土的胀缩本质的宏观指标——
小贴士——如何区分砂土、粉土、黏土
粉土，粘土，砂土有什么区别？编辑本段回目录粉土，粘土，砂土有什么区别？粉土,砂土和粘土的称谓只是一种泛指的说法，准确的称呼为无粘性土和粘性土，划分标准粗略为看粒径大小（即砂粒、粉粒、粘粒等），理论上判断方法应用塑性指数（Ip）划分，（塑性指数可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。
可塑性的大小用土处在塑性状态的含水量变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围愈大，土的可塑性愈好。
这个范围称为塑性指数Ip。
塑性指数是粘土的最基本、最重要的物理指标之一，它综合地反映了粘土的物质组成，广泛应用于土的分类和评价。
）当塑性指数其小于等于3时，为砂土，当大于3时，一般认为是粘性土，塑性指数需要在实验室内通过界限含水量试验测定。
但在实际中，砂土无法进行该项试验，一般是通过颗粒分析方法（洗筛法+比重计法）分析其颗粒构成，然后进行判断。
同一种粘性土随其含水量的不同而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。
土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限；由可塑状态到流动状态的界限含水量称为液限。
土的塑限和液限都可通过试验得到塑性指数Ip=WL-Wp式中WL——液限；Wp——塑限2、液性指数IL=(W-Wp)/(WL-Wp)=(W-Wp)/Ip式中W——土的天然含水量；WL——液限；Wp——塑限Ip——塑性指数液性指数IL的范围土的软硬状态IL≤0 坚硬0< IL≤0.25 硬塑0.25< IL≤0.75 可塑0.75<IL≤1 软塑IL>1 流塑砂土、碎石土等称为无粘性土。
塑性指数Ip＞10的土为粘性土Ip＞17为粘土，10＜Ip≤17为粉质粘土Ip≤10的粉土当塑性指数其小于等于3时，为砂土，当大于3时，一般认为是粘性土，粉土就是过去的轻亚粘土亚黏土是公路，桥梁的规范上规定的，就是我们经常说的粉质粘土粉土：粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数等于或小于10的土应定名为粉土。
土木工程材料 9 第八章 土的工程性质
第八章 土的工程性质
第三节 土的颗粒级配
土的骨架是由土粒组成。自然界中的土，土粒的大 小很不均匀，不同粒径的土粒在土中的相对含量是决定 土的工程性质的重要指标。
一、粒组的划分 土的粒度是指土颗粒的大小，以粒径表示，通常以mm 为单位。为了确定各种大小土粒的相互关系，在工程上
第八章 土的工程性质
（八）土的浮密度ρ′ 定义 ：土的浮密度也叫水下密度，是指土浸没在水下，单位 土体中土粒的重力扣除浮力后的有效重力，又等于土的饱 和密度减去水的密度。
公式：
（8-8）
第八章 土的工程性质
（九）土的饱和度Sr 定义 ：土的饱和度是指土孔隙中被水充满的体积与孔隙总 体积的之比
3.三角坐标法：三角坐标法也是一种图示方法，可用来表 达粘粒、粉粒和砂粒三种粒组的百分含量。如图8-5所示 。
上述三种方法各有其特点和适用条件，其中累计曲线法能
用一条曲线表示一种土的粒度成分，而且可以在一张图
上同时表示多种土的粒度成分，能直观地比较其级配状
况。
第八章 土的工程性质
第四节 土的工程分类
第八章 土的工程性质
（三）土的含水率w 定义：土中水的质量与土颗粒质量的比值即为含水率， 用百分数表示
公式：
（8-3）
标准测量方法是烘干法，也可采用酒精燃烧法，比重法或 碳化钙气压
第八章 土的工程性质
（四）土的干密度ρd 定义：土的干密度是指在干燥状态下土中固体颗粒的质量 （ms）与土的体积（V）的比值
图8-4 颗粒级配曲线
第八章 土的工程性质
累计曲线的用途主要有以下两个方面：
工程施工土质分类(3篇)
第1篇在建筑工程施工过程中，土质是影响施工进度和质量的重要因素之一。
土质分类对于合理选择施工方法、确定施工参数、保证施工安全具有重要意义。
本文将简要介绍工程施工土质的分类及其特点。
一、土质分类1. 根据土的物理性质分类（1）砂土：粒径小于2mm的土，其颗粒由石英、长石、云母等矿物组成。
砂土具有良好的透水性、抗剪强度较高，但抗拉强度较低。
（2）粉土：粒径介于砂土和黏土之间的土，粒径小于0.075mm的颗粒含量大于50%。
粉土具有良好的透水性，但抗剪强度较低。
（3）黏土：粒径小于0.005mm的土，其颗粒主要由黏土矿物组成。
黏土具有良好的塑性、抗剪强度较高，但透水性较差。
2. 根据土的工程性质分类（1）松散土：指颗粒间相互摩擦力较小，容易变形的土。
如砂土、粉土等。
（2）紧密土：指颗粒间相互摩擦力较大，不易变形的土。
如黏土、黄土等。
（3）膨胀土：指在吸水膨胀、失水收缩过程中，体积变化较大的土。
如膨胀土、膨胀性黄土等。
3. 根据土的成因分类（1）残积土：指由岩石风化后形成的土。
（2）坡积土：指由山坡上的土体沿坡面下滑而形成的土。
（3）冲积土：指由河流、湖泊等水体冲刷、沉积而形成的土。
（4）风积土：指由风力搬运、沉积而形成的土。
二、土质特点1. 砂土：具有良好的透水性、抗剪强度较高，但抗拉强度较低。
在施工过程中，应采取排水、固结等措施，防止砂土发生流砂、滑坡等现象。
2. 粉土：具有良好的透水性，但抗剪强度较低。
在施工过程中，应加强排水、固结，防止粉土发生流砂、滑坡等现象。
3. 黏土：具有良好的塑性、抗剪强度较高，但透水性较差。
在施工过程中，应采取加固、排水等措施，防止黏土发生膨胀、软化等现象。
4. 膨胀土：在吸水膨胀、失水收缩过程中，体积变化较大。
在施工过程中，应采取加固、排水等措施，防止膨胀土发生膨胀、软化等现象。
总之，工程施工土质分类对于施工方案的选择、施工参数的确定、施工安全的保障具有重要意义。
在实际施工过程中，应根据土质的分类和特点，采取相应的施工措施，确保工程顺利进行。
各种土的分类及鉴别方法
粘土 坚硬，用碎块能打碎，碎块不会碎落。 粘塑的，腻滑的，粘连的。 切面非常光滑规则，刀刃有涩滞，有阻力。 湿土用手捻有滑腻感觉，当水分较大时极为粘手，感觉不到有颗粒存在。
湿极易粘着物体，干燥后不易剥去，用手反复洗才能去掉。 能搓成0.5毫米土条（长度不短于手掌）。手持一端不致断裂。
（1）软土。在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成为饱 和粘性土
（2）人工回填土：由于人类活动而产生的堆积物，其物质成分一般较为 杂乱，均匀性差。由碎石土、 砂土、粘性土等一种或数种组成的称为素填土。经过分层压实统称为压 实填土。大量含有垃圾、工业废
料等杂物的称为杂填土。
（3）黄土：是在干燥气候条件下形成的一种具有灰黄色或棕黄色的特殊 土，颗粒在0.05--0.005 毫米 的占总重量50%以上，质地均一，结构疏散，孔隙率很高，有肉眼可见 的大孔隙，含碳酸钙10%左右，无 沉积层理。
各 种 土 的 分 类 及 鉴 别 方 法
各种土的分类及鉴别方法
虽然已经有同僚在之前发表过类似文章,但我看了一下,是压缩文件 形式,减压以后还是PDF格式的,还需要专门软件才能阅读,为方便同仁门 阅读,兄弟略加整理后发布如下,万望笑纳!
土的工程分类及现场鉴别方法
1、为工程预算服务的分类： 国家计划委于砂 砾坚土三类。
即行崩散，分成散的有颗粒集团，在水面出现很多白色液体。 搓条情况与正常的亚粘土类似。 一般黄土相当与亚粘土，干燥后强度很高，手指不易捻碎
泥炭 深灰或黑色 有半腐朽的动植物遗体，其含量超过60% 夹杂物有时可见构造上无规律。 极易崩碎，变为细软淤泥，其余部分为植物根、动物残体、渣滓悬浮于 水 一般能搓成1-3毫米土条，但残渣很多时，仅能搓成 3毫米以上的土条 干燥后大量收缩，部分杂质脱落，故有时无定型
土的划分依据及标准
土的划分依据及标准
建筑土壤分为八类土：
1.砂土：粒径不大于2mm的砂类土，包括淤泥、轻粘土。
2.粘土：亚粘土、粘土、黄土、包括土状风化。
3.砂砾：粒径2mm~20mm的角砾、圆砾含量（指重量比，下同）小于或等于50％，包括礓石、粘土及粒状风化。
4.砾石：粒径2mm~20mm的角砾、圆砾含量大于50％，有时还包括粒径20mm~200mm的碎石、卵石，其含量在10％以内，包括块状风化。
5.卵石：粒径20mm~20mm的碎石、卵石含量大于10％，有时还包括块石、漂石、其含量在10％以内，包括块状风化。
6.软石：各种松软、胶结不紧、节理较多的岩石及较坚硬的块石土、漂石土。
7.次坚石.一硬的各类岩石，包括粒径大于500mm、含量大于10％的较坚硬的块石、漂石。
8.坚石：坚硬的各类岩石，包括粒径大于1 000mm、含量大于10％的坚硬的块石、漂石。
法律依据：《中华人民共和国环境保护法》
第一条为保护和改善环境，防治污染和其他公害，保障公众健康，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展，制定本法。
第二条本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、湿地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。
《土力学》第2章土的物理性质及分类
土粒质量 ms d 总体积 V
11
二、指标的定义
2. 特殊条件下土的密度和重度
土的干重度 d
干重度—土单位体积土粒重量（kN/m3)
Ws ms g d d g m V V m w
ms
气
水 土粒
Va Vw Vs
12
Vv
二、指标的定义
2. 特殊条件下土的密度和重度
（2）饱和密度和饱和重度 饱和密度 sat 饱和密度—孔隙充满水时土单位体积质量 （g/cm3或t/m3)
Gs w
1
e
n 1 d Gs w w d St n w
Gs 1 1 e Gs (1 w) w
1
24
2.1 土的三相比例指标
例题2.1
某工程地基勘探中，取原状50cm3，重 95.15g，烘干后重75.05g，土粒比重为
2.67 。
质量（g) 体积(cm3) 1.79 20.1 21.89 28.11
稠度界限
塑限wp
液限wl 已经有大量自由水
Ip w l wp
吸附弱结合 水的能力 塑性指数
31
强结合水膜最大
粘性土的稠度反映土中水的形态
稠度界限
稠度 粘性土因含水量不同表现出来的各种不同的物理状态。
缩限 塑限 液限
0
ws
wP
wL
w
流动状态
固态Байду номын сангаас
半固态
可塑状态
1、液限 wL 粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。 测定： (1)锥式液限仪
sat
ms VV w V
气
m mw ms 水 土粒
Va Vw Vs
土的物理性质及分类
试验方法：对w=cosnst的土，分三层压实； 测定击实后的w、，算定d 注意：仅适用于细粒土； 对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪
稠度状态与含水量有关
粘性土
含水量
较硬
变软
流动
粘性土的稠度状态
界限含水量
2.3 黏性土的物理特性
2.3 黏性土的物理特性
塑限wp
液限wl
粘性土的稠度反映土中水的形态
固态或半固态
可塑状态
流动状态
强结合水
弱结合水
自由水
w
土颗粒
强结合水
弱结合水
土颗粒
强结合水
土颗粒
自由水
弱结合水
强结合水
1.9 1.7 1.5 1.3
干密度d(g/cm3)
饱和曲线
N=36
N=29
N=25
N=18
细粒土的压实标准
土的压实性
填土施工时应将土料含水量控制在Wop左右，以期用较小的能量获得最好的密度： 在Wop的干侧：常具有凝聚结构。土质比较均匀，强度较高，较脆硬，不易压密。但浸水时易产生附加沉降。 在Wop的湿侧：常具有分散结构。土体可塑性大，适应变形的能力强。但强度较低，具有不等向性。 在设计土料时应根据填土的要求和当地土料的天然含水量，选定合适的含水量，一般要求为：
体积
§2.2 土的三相比例指标
三 相 草 图
九个物理量: V , Vv , Vs , Va , Vw, ms , m w , ma, m
空气
水
固体
ma=0
mw
浅述膨胀土判定方法与标准
浅述膨胀土判定方法与标准膨胀土是土体颗粒成分由强亲水性矿物组成，对环境湿热变化敏感的高液限粘土，具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩，同时具有多裂隙性，超固结性，强度衰减性等特殊性质。
膨胀土对工程建设危害很大且具有反复性。
膨胀土地区房屋建筑大量开裂变形，铁路路基边坡经常坍方、滑坡，公路经常路堤沉陷、纵向开裂、坍肩，路堤边坡滑坍，以及路堑边坡剥落、冲蚀、泥石流、滑坍等病害，公路路面经常出现大幅度的随季节变化的波浪变形。
膨胀土主要特征：1、粘粒（<0.002mm）含量》≥30%；2、粘土矿物中蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物居主导地位；3、土体随含水量增加，体积膨胀产生压力，土体受热干燥失水收缩形成干缩裂缝；4、膨胀收缩变形随环境湿热变化多次重复，引起强度衰减；5、属于液限大于40%的高液限粘土；吸水膨胀，失水收缩是粘性土共性，膨胀土只是粘性中很特殊的一种土体。
若对膨胀土漏判，会给工程埋下隐患，造成病害。
若把普通粘土误判成膨胀土，或对其胀缩潜势判断有误，将增大工程规模，增加工程造价造成浪费。
故正确判定膨胀土在工程中意义重大。
当今，国内外判定膨胀土的方法指标很多，甚至国内不同行业间的判定方法指标也不相同。
基本分为物理法、化学法、力学法。
物理法主要根据土的粒度组成与稠度性质判定；化学法主要分析土的矿物成分或化学性质因而判定；力学法主要以膨胀力指标判定。
还有以物理、化学、力学性质指标综合判定。
一、国外判别方法1、前苏联建筑法规：①土质遇水，eL=WLeL-e01+e0π≥0.3,考虑土的膨胀性，式中：eL——液限状态WL时土的孔隙比，e0——天然状态时土的孔隙比；GS——土的相对密度；GW——水的密度；②相对膨胀量（无负荷）：δH=hHC-h0h0式中：hHC----浸水饱和时，在有侧限条件下，自由膨胀后土样高度；h0----天然含水量时土样的原始高度。
③以附加荷载0.32kg/cm2时，膨胀土量分类。
当膨胀时大于1.5%，体积变化严重，当膨胀量为0.5%-1.5%时，是临界状态，当膨胀量小于0.5%时，体积变化不严重。
2土的物理性质及分类
Vw mw d s Sr VV VV w e
例题
一块原状土样，经试验测得土的天然密度
1.67t / m ，含水量 12.9%，土粒相对密度 d s 2.67。求孔隙比e、孔隙率n饱和度S r。
3
e
d s (1 w) w
2.67(1 0.129) 1 1 0.805 1.67
ms ds d w V 1 w 1 e
在工程上常把干密度作为评定土体密实程 度的指标，以控制填土工程的施工质量。
土体的饱和密度ρsat
土孔隙中充满水时，单位体积质量，即：
ms VV w (d s e) w sat V 1 e
土的浮密度ρˊ
土体中土粒的质量扣除浮力后，即为单位体 积中土粒的有效质量，即：
2.4
无粘性土的密实度
1、砂土的密实度 (1)按砂土的相对密实度Dr划分 (2)按标准贯入击数N63.5划分(P43
2、碎石土的密实度
表2-6)
(1)按重型动力触探击数N120划分(P43 表2-7)
(2)进行野外鉴别(P43 表2-8)
相对密实度Dr
emax e Dr emax emin
第 2章
土的物理性及分类
2.2 土的三相比例指标
土的三相比例示意图
Vs-土粒体积 Vw-土中水体积 Va-土中气体积 VV-土中空隙体积 VV=Vw+Va V-土的总体积 VV=Vs+Vw+Va
ms-土粒质量 mw-土中水质量 m-土的总质量 m=ms+mw
三个基本三相比例指标
1、土粒相对密度ds
' '
与孔隙有关的指标
土的物理性质和工程分类
分类：
岩石
土的工程分类…4
土的工程分类…5
碎石土 定义：粒径>2mm的颗粘含量超过全重的50% 。 分类：按粒径和颗粒形状可进一步划分为漂石、块石、卵石、碎石、 圆砾和角砾，见下表。 碎石土的分类 碎石土没有粘性和塑性，属于单粒结构
土的名称
颗粒形状
粒组含量
锤击数N63.5
N63.5≤10
10<N63.5≤15
15<N63.5≤30
N63.5>30
密实度
松散
稍密
中密
密实
土的物理状态指标…5
标准贯入试验(SPT)
土的物理状态指标…6
粘性土的稠度 稠度指粘性土含水量不同时所表现出的物理状态,它反映了土的软硬程 度或对外力引起的变化或破坏的抵抗能力的性质。 随着含水量的改变，粘性土将经历不同的物理状态。 ◇当含水量很大时，土是一种粘滞流动的液体即泥浆，称为流动状态； ◇随着含水量逐渐减少，粘滞流动的特点渐渐消失而显示出塑性，称 为可塑状态； ◇当含水量继续减少时，则发现土的可塑性逐渐消失，从可塑状态变 为半固体状态。 ◇如果同时测定含水量减少过程中的体积变化，则可发现土的体积随 着含水量的减少而减小，但当含水量很小的时候，土的体积却不再随含水 量的减少而减小了，这种状态称为固体状态。
粘土
粉质粘土
土的物理状态指标…11
液性指数 IL 定义：是指粘性土的天然含水量与塑限的差值除以塑性指数，用IL表 示。即 物理意义：液性指数也称相对稠度，反映了土的硬度不同。 工程应用：根据IL不同，可划分五种软硬不同的状态。
状态
坚硬
硬塑
可塑
软塑
流塑
液性指数
IL≤0
0<IL≤0.25
各类土的特征及取样试验方法
不同类型的土壤具有不同的性质和特征，因此需要采取不同的取样试验方法来评估其性质。
以下是各类土壤的特征及取样试验方法：1. 粘性土：粘性土分为粉质粘土和粘土。
粉质粘土塑性指数大于10且小于或等于17，细土中有砂粒，干时不坚硬，用锤可打成细土粒，湿时有塑性有粘结力。
粘土塑性指数大于17，细土中无砂粒，干时坚硬，用锤不易打成细土粒，湿时无塑性但有粘结力。
取样试验方法包括颗粒分析法、塑性指数法、液限法等。
2. 粉土：粉土颗粒粒径较小，小于0.002毫米，干时细腻，湿时塑性，易形成胶结。
取样试验方法包括颗粒分析法、液限法、塑性指数法等。
3. 砂土：砂土颗粒粒径较大，大于0.05毫米，干时粗糙，湿时易流动，不具有塑性。
取样试验方法包括颗粒分析法、颗粒密度法、湿密度法等。
4. 泥炭土：泥炭土主要由未分解的植物残体和水构成，具有高度的有机质含量。
取样试验方法包括有机质含量测定法、酸碱度测定法、水分含量测定法等。
5. 岩石土：岩石土是由岩石碎屑和土壤颗粒组成的，粒径较小，但不具有明显的塑性。
取样试验方法包括颗粒分析法、岩芯分析法、压缩试验法等。
6. 红黏土：红黏土具有较高的黏粒含量和粘度，含水量高时易流动。
取样试验方法包括颗粒分析法、液限法、塑性指数法等。
7. 黄土：黄土颗粒粒径较大，含有一定量的粘土矿物和石英颗粒，含水量高时易发生塑性变形。
取样试验方法包括颗粒分析法、液限法、塑性指数法等。
8. 砂质黏土：砂质黏土含有较高的石英颗粒和黏粒，含水量高时易发生塑性变形。
取样试验方法包括颗粒分析法、液限法、塑性指数法等。
以上是常见的各类土壤的特征及取样试验方法，不同类型的土壤可能还有其他特定的取样试验方法。
在进行土壤取样试验时，应根据土壤类型和试验目的选择合适的试验方法。
土体的分类以及工程地质性能
粉土的湿度（一）
饱和度Sr Sr≤0.5 0.5<Sr≤0.8 Sr>0.8 湿度分类 稍湿的 湿的 饱和的
粉土的湿度（二）
含水量W(%) 湿度 含水量W(%) 度 W<20 稍湿 W>30 湿 20≤W≤30 湿 很 湿
粘性土的状态
液性指数IL
状态 液性指数IL 0.75<IL≤1 状态
IL≤0
砂土的密实度（二）
相对密度Dr 砂土密度分类 相对密度Dr 砂土密度分类
1≥Dr>0.67
0.67≥Dr>0.33
密实的
中密的
0.33≥Dr>0
松散的
注：相对密度是指无粘性土处于最松状态的孔隙比与天然状态或给定孔隙比之差和 最松状态孔隙比与最紧孔隙比之差的比值 。
砂土的密实度（ 三 ）
砂土类别
砂土结构密实度按孔隙比分类
坚硬
软塑
0<IL≤0.25
硬塑
IL>1
流塑
0.25<IL≤0.75
可塑
—
—
粘性土的软硬度
无侧限抗压强度qu(kPa) 软硬度分类
很硬 硬的 中等的 软的 很软 土无侧限抗压 强度简称无侧 限强度(qu)。 是指土在无侧 限条件下，抵 抗轴向压力的 极限强度。其 值等于土破坏 时的垂直极限 压力，一般用 无侧限压力仪 来测定。
特殊土
膨胀土：土中粘粒成分主要由亲水性矿物
组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩 特性,其自由膨胀率大于或等于40%的粘性 土。 注：自由膨胀率是人工制备的烘干、碾细的土试样，在水中
膨胀增加的体积与原始体积之比，以百分率表示。
湿陷性土：浸水后产生附加沉降,其湿陷系
第二章：土的物理性质及分类
※按有机质含量分：无机质土；有机质土；泥炭质土；泥炭
※按颗粒级配与塑性指数分：碎石土；砂土；粉土；粘性土
按颗粒级配与塑性指数分类的分类标准
a.岩石的分类 颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，
坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类
砂类土 粉土 粘土
• 土的分类标准
在国际上土的统一分类系统来源于美国A.卡萨格 兰特(Casagrande，1942)提出的一种分类法体系（属 于材料工程系统的分类）。(ASTM)
它无法考虑土的成因、年代对工程性质的影响， 是这种方法存在的缺陷。
巨粒土和粗粒土的分类标准 巨粒土和含巨粒的土（包括混合巨粒土和巨粒混合土）和粗粒土
• 建筑工程系统的分类体系
《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2019)
在考虑划分标准时，注重土的天然结构特性和强度， 并始终与土的主要工程特性——变形和强度特征紧密联 系。因此，首先考虑了按沉积年代和地质成因的划分， 同时将某些特殊形成条件和特殊工程性质的区域性特殊 土与普通土区别开来。
※按堆积年代分：老堆积土；一般堆积土；新近堆积土
• 粘性土的冻胀性---指土的冻胀和冻融给建筑物或 土工结构带来危害的变形特性。
在冰冻季节，因大气负温影响，使土中水分冻结 成为冻土。冻土根据其冻融情况分为：季节性冻土、 隔年冻土和多年冻土。
2.4无粘性土的密实度 • 无粘性土的结构
无粘性材料具有不可塑性,天然状态下的砂 土可处于从密实到疏松的不同物理状态。
根据各粒组的相对含量把土分为巨粒土、含巨粒土、粗 粒土和细粒土四大类
a.巨粒土和含巨粒土的分类 巨粒土和含巨粒土按土中粒径大于60mm的巨粒含量区分。
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土的名称
压缩模量Es（MPa）
卵石土
54～65
碎石土
29～65
砾石土
14～42
粗砂
36（中实）～48（密实）
中砂
31（中实）～42（密实）
细砂
稍湿 稍湿及饱和
25（中实）～36（密实） 19（中实）～31（密实）
稍湿
17（中实）～21（密实）
粉砂
潮湿
14（中实）～17.5（密实）
饱和
9（中实）～14（密实）
N＞30 密实
自有膨胀率Fs （%）
蒙脱石含量M （%）
阳离子交换量 CEC（NH4+） （mmol/kg）
表4 膨胀性判断表
弱膨胀土
中等膨胀土
40≤Fs＜60 60≤Fs＜90
7≤M＜17
17≤M＜27
170≤CEC＜260 260≤CEC＜360
强膨胀土 Fs≥90 M≥27
CEC≥360
表5 土的压缩模量一般范围值
C（kPa）
砂粘土 60 40 25 15 10 ≤5
粘土 100 60 40 20 10 ≤5
Ps（MPa）
1
2
φ（°）
29
31
表7 砂类土的内摩擦角
3
4
6
11
32
33
34
36
说明：本表依据《铁路工程地质原位测试规程》（2003-06-01）P70 表10.5.12
15
30
37
39
N（击/30cm） 液性指数IL 塑性状态
N≤2 IL＞1 流塑
表1 黏性土塑性状态划分参考表
2＜N≤4
4＜N≤18
1≥IL＞0.75 0.75≥IL＞0.25
软塑
可塑
18＜N≤32 0.25≥IL＞0
硬塑
说明：1、N为各层土的有效实测标贯击数平均值
Ps（MPa） 液性指数IL 塑性状态
5～6 0
坚硬
＞1
粘砂土 28 26 24 20 18
≤14
φ（°）
砂粘土 25 23 21 17 13
≤10
粘土 22 20 18 14 8 ≤6
粘砂土 20 15 10 5 2 1
说明：1、本表依据《铁路工程地质手册》（99版）P274 表3-3-31 2、粘17
表2 单桥静探参数判别黏性土的塑性状态
2.7～3.3
1.2～1.5
0.7～0.9
0.25
0.5
0.75
硬塑
硬～软塑
软塑
N＞32 IL≤0 坚硬
＜0.5 1
流塑
N（击/30cm） 密实程度
表3 砂类土的密实程度划分参考表
N≤10
10＜N≤15
15＜N≤30
松散
稍密
中密
说明：1、N为各层土的有效实测标贯击数平均值
砂粘土
半干硬 可塑
16（中实）～39（密实） 4（中实）～16（密实）
粘土
半干硬 可塑
16（中实）～59（密实） 4（中实）～16（密实）
说明：1、本表依据《铁路工程地质手册》（99版）P273 表3-330
2、砂粘土：7＜Ip≤17，粘土：Ip＞17
表6 粘性土抗剪强度参考数值
名称 IL
＜0 0～0.25 0.25～0.5 0.5～0.75 0.75～1