土的物理性质及分类
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17
土的结构
第3节 土的三相比例指标
• 土的三相比例指标定量反映了土的三相 的组成情况，有助于理解土的基本物理性 质。 ※ 土是三相体。
固相（土颗粒） 土 液相（水）
气相（气）
18
为了对土的基本物理性质有所 了解，需要对土的三相的组成情况 进行定量研究。表示土的三相组成比例关系 的指标，称为土的三相比例指标，包括土粒 比重ds、含水量w、密度ρ、孔隙比e、孔隙 率n和饱和度Sr。
Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线的 整体形状。 在一般情况下，
<5，均粒土，为级配不良 Cu
>10，级配良好
10
单独用Cu来确定土的级配情况是 不够的，需同时参考Cc。
砾类土或砂类土
Cu≥5 Cc=1~3
级配良好
11
Fra Baidu bibliotek
（二）土粒的矿物成分 矿物成分对土的性质有着重要
影响，其中以细粒组的矿物成分最为重要。
别处于固态、半固态、可塑状态和流动状 态。粘性土由一种状态转到另一种状态的 分界含水量，称为界限含水量。
缩限ws 塑限wp
液限wl
0
w
固态 半固态 可塑状态 流动状态
24
液限：
液限仪
锥式液限仪 碟式液限仪
塑限：搓条法
液限 塑限
液塑限 联合测定仪
横坐标：土样含水量 纵坐标：圆锥入土深度
25
二、粘性土的塑性指数和液性指数 塑性指数Ip为液限和塑限的差
13
蒙脱石：亲水性强（吸水膨胀、脱水收缩） 伊里石：亲水性中等 高岭石：亲水性差
14
二、土的液相
土中水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 重力水 毛细水
※ 土的含水量试验所测定的为土中的自由 水和弱结合水。
15
三、土的气相 土孔隙中未被水所占据的部位
由气体充填。 土中的气体若与大气相通，则对土的力学
※ 土粒比重ds：土粒质量与同体积的4℃时 纯水的质量之比。在数值上等于土粒密度， 但无量纲。在试验室用“比重瓶法”测定， 一般土粒比重的变化幅度不大。
19
• 土的含水量w：土中水的质量 与土粒质量之比。在试验室一般用 “烘干法”测定。一般来说，同一类土，当 含水量增大时，其强度就降低。
※ 土的密度ρ：土单位体积的质量。在试验 室一般用“环刀法”测定。
干密度
干重度
土的密度
饱和密度
饱和重度
有效密度
有效重度
20
• 土的孔隙比e：土中孔隙体积 与土粒体积之比。可以用来评价 天然土层的密实程度。
※ 土的孔隙率n：土中孔隙体积与土体总体 积之比。
※ 土的饱和度Sr：土中被水充满的孔隙体积 与孔隙总体积之比。
21
第4节 无粘性土的密实度
• 无粘性土的密实度与其工程性质有着密 切的关系。呈密实状态时，为良好地基； 呈疏松状态时，为不良地基。 • 无粘性土的最小孔隙比emin：处于最紧密 状态的孔隙比。在试验室可用“振击法” 测定。 • 无粘性土的最大孔隙比emax：处于最疏松 状态的孔隙比。在试验室可用“漏斗法” 或“量筒法”测定。
原生矿物 土颗粒的矿物成分 次生矿物
原生矿物：包括石英、长石和云母等。 为岩石物理风化的产物，化学性质稳定或较 为稳定。
次生矿物：为原生矿物化学风化的产物。
12
的基本单元 粘土矿物结构
次生矿物主要是粘土矿物。
硅氧四面体
硅氧晶片
铝氢氧八面体 铝氢氧晶片
由于晶片结合的情况不同，便形成了具 有不同性质的各种粘土矿物，主要有蒙脱石、 伊里石和高岭石。
值，表示土处于可塑状态的含水量变化范围。 塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘
性土特征的各种重要因素(土的颗粒组成，土 的矿物成分以及土中水的离子成分和浓度等)。
22
无粘性土的相对密实度Dr： 无粘性土的最大孔隙比与天然孔隙比之差
和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。
Dr=(emax-e)/( emax - emin )
相对密实度的值介于0~1之间，值越大， 表示越密实。
23
第5节 粘性土的物理特征
一、粘性土的界限含水量 同一种粘性土随着含水量的不同，可分
3
残积土
土
风成沉积土
运积土 水成沉积土
冰川沉积土
• 土是三相体。
固相（土颗粒） 土 液相（水）
气相（气）
4
• 饱和土中的孔隙均被水所充填， 所以饱和土为二相体。
5
第2节 土的组成
一、土的固相 （一）土的颗粒级配 • 按土颗粒粒径（d）大小将土颗粒分组， 称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限 粒径。
性质影响不大;若与大气隔绝，使土的压缩性 提高，透水性减小。
16
四、土的结构和构造 土的结构是指由土粒单元的
大小、形状、相互排列及其联结关系等因素 形成的综合特征。
紧密 单粒结构：d>0.075mm
疏松 蜂窝结构：d=0.005~0.075mm（粉粒） 絮状结构：d<0.005mm（粘粒在海水中） 分散结构：d<0.005mm（粘粒在淡水中）
土的物理性质及分 类
1
土的物理性质及分类
第1节 概述 第2节 土的组成 第3节 土的三相比例指标 第4节 无粘性土的密实度 第5节 粘性土的物理特征 第6节 土的渗透性 第7节 地基土（岩）的分类
2
风化作用
第1节 概述
※ 土是岩石风化的产物。 物理作用：岩石产生量的变化 化学作用 岩石产生质的变化 生物作用
巨粒：>60mm 土的粒组 粗粒：0.075~60mm
细粒：≤0.075mm
6
• 土颗粒的大小及其组成情况， 通常以土中土颗粒各个粒组的相 对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表 示，称为土的颗粒级配。 • 土的颗粒级配可由土的颗粒大小分析试验 （简称颗分试验）测定。
d>0.075mm 筛析法
d<0.075mm 密度计法 移液管法
※ 几个特殊粒径：d10, d30 , d60 小于某粒径的土颗粒质量累积
百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径 d10。与之类似可以得到d30和d60（限定粒径）。 ※ 土颗粒的级配指标：
不均匀系数 Cu= d60/ d10
曲率系数 Cc=(d30)2/(d60× d10)
9
Cu反映大小不同粒组的分布情况。 Cu越大，表示土颗粒大小的分布范围 越大，其级配良好。
7
颗分试验
根据颗粒大小分析试验结果， 可以绘制颗粒级配累积曲线（横 坐标为粒径，用对数坐标表示；纵坐标为小 于某粒径的土重含量，用常数坐标表示）。
颗粒级配曲线的坡度可以大致反映土的 均匀程度。
曲线陡，表示粒径大小相差不多，土颗 粒比较均匀；曲线缓，表示粒径大小相差悬 殊，土颗粒不均匀，级配良好。
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土的结构
第3节 土的三相比例指标
• 土的三相比例指标定量反映了土的三相 的组成情况，有助于理解土的基本物理性 质。 ※ 土是三相体。
固相（土颗粒） 土 液相（水）
气相（气）
18
为了对土的基本物理性质有所 了解，需要对土的三相的组成情况 进行定量研究。表示土的三相组成比例关系 的指标，称为土的三相比例指标，包括土粒 比重ds、含水量w、密度ρ、孔隙比e、孔隙 率n和饱和度Sr。
Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线的 整体形状。 在一般情况下，
<5，均粒土，为级配不良 Cu
>10，级配良好
10
单独用Cu来确定土的级配情况是 不够的，需同时参考Cc。
砾类土或砂类土
Cu≥5 Cc=1~3
级配良好
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Fra Baidu bibliotek
（二）土粒的矿物成分 矿物成分对土的性质有着重要
影响，其中以细粒组的矿物成分最为重要。
别处于固态、半固态、可塑状态和流动状 态。粘性土由一种状态转到另一种状态的 分界含水量，称为界限含水量。
缩限ws 塑限wp
液限wl
0
w
固态 半固态 可塑状态 流动状态
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液限：
液限仪
锥式液限仪 碟式液限仪
塑限：搓条法
液限 塑限
液塑限 联合测定仪
横坐标：土样含水量 纵坐标：圆锥入土深度
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二、粘性土的塑性指数和液性指数 塑性指数Ip为液限和塑限的差
13
蒙脱石：亲水性强（吸水膨胀、脱水收缩） 伊里石：亲水性中等 高岭石：亲水性差
14
二、土的液相
土中水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 重力水 毛细水
※ 土的含水量试验所测定的为土中的自由 水和弱结合水。
15
三、土的气相 土孔隙中未被水所占据的部位
由气体充填。 土中的气体若与大气相通，则对土的力学
※ 土粒比重ds：土粒质量与同体积的4℃时 纯水的质量之比。在数值上等于土粒密度， 但无量纲。在试验室用“比重瓶法”测定， 一般土粒比重的变化幅度不大。
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• 土的含水量w：土中水的质量 与土粒质量之比。在试验室一般用 “烘干法”测定。一般来说，同一类土，当 含水量增大时，其强度就降低。
※ 土的密度ρ：土单位体积的质量。在试验 室一般用“环刀法”测定。
干密度
干重度
土的密度
饱和密度
饱和重度
有效密度
有效重度
20
• 土的孔隙比e：土中孔隙体积 与土粒体积之比。可以用来评价 天然土层的密实程度。
※ 土的孔隙率n：土中孔隙体积与土体总体 积之比。
※ 土的饱和度Sr：土中被水充满的孔隙体积 与孔隙总体积之比。
21
第4节 无粘性土的密实度
• 无粘性土的密实度与其工程性质有着密 切的关系。呈密实状态时，为良好地基； 呈疏松状态时，为不良地基。 • 无粘性土的最小孔隙比emin：处于最紧密 状态的孔隙比。在试验室可用“振击法” 测定。 • 无粘性土的最大孔隙比emax：处于最疏松 状态的孔隙比。在试验室可用“漏斗法” 或“量筒法”测定。
原生矿物 土颗粒的矿物成分 次生矿物
原生矿物：包括石英、长石和云母等。 为岩石物理风化的产物，化学性质稳定或较 为稳定。
次生矿物：为原生矿物化学风化的产物。
12
的基本单元 粘土矿物结构
次生矿物主要是粘土矿物。
硅氧四面体
硅氧晶片
铝氢氧八面体 铝氢氧晶片
由于晶片结合的情况不同，便形成了具 有不同性质的各种粘土矿物，主要有蒙脱石、 伊里石和高岭石。
值，表示土处于可塑状态的含水量变化范围。 塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘
性土特征的各种重要因素(土的颗粒组成，土 的矿物成分以及土中水的离子成分和浓度等)。
22
无粘性土的相对密实度Dr： 无粘性土的最大孔隙比与天然孔隙比之差
和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。
Dr=(emax-e)/( emax - emin )
相对密实度的值介于0~1之间，值越大， 表示越密实。
23
第5节 粘性土的物理特征
一、粘性土的界限含水量 同一种粘性土随着含水量的不同，可分
3
残积土
土
风成沉积土
运积土 水成沉积土
冰川沉积土
• 土是三相体。
固相（土颗粒） 土 液相（水）
气相（气）
4
• 饱和土中的孔隙均被水所充填， 所以饱和土为二相体。
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第2节 土的组成
一、土的固相 （一）土的颗粒级配 • 按土颗粒粒径（d）大小将土颗粒分组， 称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限 粒径。
性质影响不大;若与大气隔绝，使土的压缩性 提高，透水性减小。
16
四、土的结构和构造 土的结构是指由土粒单元的
大小、形状、相互排列及其联结关系等因素 形成的综合特征。
紧密 单粒结构：d>0.075mm
疏松 蜂窝结构：d=0.005~0.075mm（粉粒） 絮状结构：d<0.005mm（粘粒在海水中） 分散结构：d<0.005mm（粘粒在淡水中）
土的物理性质及分 类
1
土的物理性质及分类
第1节 概述 第2节 土的组成 第3节 土的三相比例指标 第4节 无粘性土的密实度 第5节 粘性土的物理特征 第6节 土的渗透性 第7节 地基土（岩）的分类
2
风化作用
第1节 概述
※ 土是岩石风化的产物。 物理作用：岩石产生量的变化 化学作用 岩石产生质的变化 生物作用
巨粒：>60mm 土的粒组 粗粒：0.075~60mm
细粒：≤0.075mm
6
• 土颗粒的大小及其组成情况， 通常以土中土颗粒各个粒组的相 对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表 示，称为土的颗粒级配。 • 土的颗粒级配可由土的颗粒大小分析试验 （简称颗分试验）测定。
d>0.075mm 筛析法
d<0.075mm 密度计法 移液管法
※ 几个特殊粒径：d10, d30 , d60 小于某粒径的土颗粒质量累积
百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径 d10。与之类似可以得到d30和d60（限定粒径）。 ※ 土颗粒的级配指标：
不均匀系数 Cu= d60/ d10
曲率系数 Cc=(d30)2/(d60× d10)
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Cu反映大小不同粒组的分布情况。 Cu越大，表示土颗粒大小的分布范围 越大，其级配良好。
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颗分试验
根据颗粒大小分析试验结果， 可以绘制颗粒级配累积曲线（横 坐标为粒径，用对数坐标表示；纵坐标为小 于某粒径的土重含量，用常数坐标表示）。
颗粒级配曲线的坡度可以大致反映土的 均匀程度。
曲线陡，表示粒径大小相差不多，土颗 粒比较均匀；曲线缓，表示粒径大小相差悬 殊，土颗粒不均匀，级配良好。
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