土力学第二章
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土的干重度
土的密度与重度的关系：
1.3.3 几种常用指标之间的换算关系
土的三相比例指标之间可以互相换算： 方法1： 由三相图及其定义计算，见教材例1-1、1-2。 假定V=1, 或者假定Vs=1 方法2： 由三相图导出的计算公式（见表1-2）。
第四节 土的物理状态指标
1.4.1 粘性土的稠度（界限含水率）
▪ 问题：如何判断级 配的好坏？
▪ 两个指标表示大小、均匀程度及其级配情况 不均匀系数：
d60（限定粒径）—小于该粒径的含量占总量的60% d10（有效粒径）—小于该粒径的含量占总量的10%
该指标考虑了大颗粒和小 颗粒含量的差异；
Cu愈大，颗粒愈不均匀；
曲率系数：
d30 （ 连 续 粒 径 ） — 小 于 该 粒 径 的 含 量 占 总 量 的 30%
第二节 土的结构
土的结构性：
粒间的 结合力
指土的物质组成(主要指土粒或团粒，也包括孔隙)
的空间相互排列，以及土粒间的联结特征的综合。
土结构的影响： 对土的物理力学性质有重要的影响。
土结构的变化和意义： 土的结构在形成过程中及形成之后，当外界条 件变化时都会使土的结构发生变化。
（一）粗粒土（无粘性土）的结构
土的三相图
a—air w—water
三相草图的意义：
土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比 例指标； 三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密； 评价土的工程性质的最基本的物理性质指标； 工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
1.3.1 三个实测物理性质指标
直接测定指标（可在实验室内直接测定）： 土的密度、土粒比重Gs（土粒密度s）、含水量
换算指标：其它指标均为换算指标（孔隙比、饱和 度等）。
1、土粒比重（土粒相对密度）
Gs—固体颗粒质量与同体积水(在4℃时)质量之比
2、含水量
3、土的密度和重度
1.3.2 换算的物理性质指标
（1）孔隙比
（2）孔隙率
于是可得两者关系：
Vv e Vv Vv V n
Vs V Vv 1 Vv 1 n V
（3）自由水
自由水存在于土粒电场影响范围之外，其性质与普 通水相同，服从重力定律，传递静水压力。自由水按其 移动所受作用力的不同，分为毛细水和重力水。
重力水
重力水位于地下水位以下，在重力或压力差作用下 能产生渗流，对土颗粒和结构物都具有浮力作用，在土 力学计算中应考虑这种渗流及浮力的作用。
毛细水
塑性 Plasticity： ▪ 可塑成任何形状而不发生裂缝，并在外力 解除以后能保持已有的形状而不恢复原状的 性质。
在陶瓷工业、农业科学和土木工程中有广泛应用。
土体体积随含水量的变化：
含水量与体积的关系
土的界限含水量（Atterberg limits）（瑞典土壤学家） 缩限：半固体状态与固体状态间的分界含水量。当含水量小于该 值时，体积不发生变化。Shrinkage limit, wS。 塑限：可塑状态与半固体状态间的分界含水量。Plastic limit, wP。 液限：流动状态与可塑状态间的分界含水量。Liquid limit, wL。
蜂窝结构：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 成孔隙较大的蜂窝状结构 。
蜂窝结构
絮状结构
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。当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 絮状结构。
表2 粒组的划分（《公路土工试验规程》JTJ051-93
（2）粒度成分测定方法
我们知道，土体常常是由多种不同粒组的混合物。 往往以砾石和砂粒为主要成分的土称为粗粒土，也称为 无粘性土。以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，称为细粒 土，也称为粘性土。显然，土的性质取决于不同粒组的 相对含量。为了确定各粒组的相对含量，需用试验的方 法将粒组区分开来，这种试验方法统称为颗粒分析试验。 其试验方法有筛分法和沉降法两种。分界粒径为0.075.
c. 综合分析 筛分法和沉降分析法结合
（3）粒度成分及其表示方法
表格法 颗粒级配曲线法（见图1-1） 三角坐标法
表格法
例：从干砂样中称取质量1000g的式样，放入标准筛 中，经充分振摇后，称得各级筛上留存的土粒质量， 见下表中的第二行，试求土内各粒组的土粒质量。
筛 孔 径（mm）
2.0 1.0 0.5 0.25 0.15 0.075 底盘
撞作用。
颗粒大小发生改变，化学成分保持不变。 生成原生矿物。
（2）化学风化
水解作用；水化作用；氧化作用；溶解作用 矿物化学成分变化，形成次生矿物。 正长石 高磷石(水解 )
（3）生物风化 植物根分泌有机酸；遗体腐烂；微生物作用 动植物或人类活动的影响。
小结：
（1）物理风化 （2）化学风化 （3）生物风化
该指标考虑了中间粒径的 影响； Cc 大 于 3 ， 曲 率 变 化 快 ， 土均匀； Cc小于1，曲率变化平缓， 中间颗粒少；
土级配优劣的标准
a、级配良好土：曲线光滑连续，不存在平台段，坡度平缓
满足Cu>5及Cc=1-3两个条件
（ 图 2 的 土 曲 线 ）
图2 土的颗粒级配曲线
B
b、级配不良土：级配曲线坡度陡峭，粗细颗粒均匀； 级配曲线存在平台段，即存在不连续粒径。
第1章 土的物理性质及工程分类
土的生成和演变
土的形成：地质历史的产物，是地球表面的整体 岩石在大气中经受自然力和自然环境的 长期风化作用形成。
反向过程：土经过很长的地质年代，发生复杂的 物理化学变化，逐渐压密、岩化，最终 又可形成岩石。
循环演变：岩石土岩石土……。重复进行。
风化作用
（1）物理风化 地质构造力；温度变化；冰冻作用；碰
密实状态
疏松状态
（二）细粒土的结构
粒间粘结力
在沉降过程中，重力不起重要的作用。在结构形成 中，其他的粒间力起主导作用，包括：
（1）范德华力 （2）库伦力 （3）胶结作用力 （4）毛细压力
（二）细粒土的结构
细粒土结构
细粒土的天然结构就是在其沉降过程中由以上这 些力共同作用而形成的。 （1）蜂窝结构（主要是粉粒0.075~0.005） （2）絮状结构（主要由粘粒，小于0.005） （3）片堆结构和片架结构
结 合 水 示 意 图
（1）结晶水
它是存在于矿物的晶体格架内部或参与到矿物构 造中的水。只有在温度比较高（80°~680°）的情况下 才能化为气态水而与土粒分离。可以把结晶水当作矿物 颗粒的一部分。
（2）结合水
结合水是由土颗粒表面水分子吸附在土粒表面的 一层水，分为强结合水和弱结合水两种。
强结合水
塑限的测定： 搓条法测定；3mm土条。
缩限的测定： 收缩皿法测定。
表1 土的矿物成分与粒组的关系
（二）粒组的划分和颗粒级配曲线
（1）几个基本概念
粒度:土粒的大小称为粒度。 粒 度 成 分 ： 不 同 粒 径 颗 粒 的 相 对 含 量 （ 颗 粒 级
配）。 粒组：性质相近的土粒合并为组。
a、粒组间的分界线是人为划定的; b、划分时应使粒组界限与粒组性质的变化相适应; c、按一定的比例递减关系划分粒组的界限值。 d、表2给出国内常用的粒组划分方法。
各级筛上的土粒质量（g） 100 100 250 300 100 50 100
小于各级筛孔径的土粒含量 90 80 55 25 15 10 （%）
颗粒级配曲线
颗粒级配曲线
▪ 用半对数制表示颗粒级配曲线 横坐标(按对数比例尺)：表示某一粒径（d）； 纵坐标：表示小于某一粒径的土粒百分含量（%）。
▪ 由颗粒级配曲线可 知道某一粒径范围 的百分含量！
需要注意： a、上述风化作用常常是同时存在的。 b、不同地区，自然条件不同，风化作用有
主次。 c、风化作用由地表向下逐渐减弱
第一节 土的组成
一、土的三相组成
土的三个基本特征
1、土的碎散性 2、三相性 3、自然变异性
二、土的固相
（一）土的矿物成分与粒组关系（见下表1）
有机质含量超过3%~5%的土应注明，不宜作为填筑材料。
不能同时满足Cu>5及Cc=1-3两个条件 （ 图 2 的 土 和 土 曲 线 ）
图2 土的颗粒级配曲线
CA
颗粒级配曲线
三、土的液相
在自然界中，土中总是含有水的，土的液 相就是指水以及各种离子的液体。土中水的状 态可以为液态、固态或气态。土中细粒愈多， 土的分散愈大，水对土性质的影响也愈大。研 究土中的水，必须考虑水在土中存在的状态及 其与土的相互作用。
粗粒土的比表面积小，在粒间的作用力中，重力 起决定性作用。粗颗粒在重力作用下下沉时，一旦与 已经稳定的颗粒相接触，找到自己的平衡位置，稳定 下来，就形成了单粒结构。这种结构的特点是颗粒之 间是点与点的接触。
在下沉过程中如果没有遇到很高的压力，特别是 没有受到动力作用时，就形成了松散的单粒结构。
反之，就形成了密实的单粒结构。 见下图
（3）饱和度
• 一般 0Sr1 • 饱和土：Sr=1 • 干土：Sr=0 • 砂土根据饱和度可划分为三种湿润状态。
（4）干密度 （5）饱和密度
d
ms V
sat
ms
wVv
V
（6）有效密度（浮密度）
‘ ms
wVs
V
sat
w
土的饱和重度γsat
土的有效重度（浮重度）
强结合水存在于最靠近土颗粒表面处，水分子和水 化离子排列的非常紧密，一般其密度大于1，并有过冷 现象。这种水牢固的结合在土粒表面，其性质接近于 固体，所以具有极大的粘滞性、弹性及抗剪强度。
弱结合水
在距土粒表面较远处的结合水称为弱结合水，也 称为薄膜水。由于其引力降低，弱结合水的水分子排 列就不如强结合水紧密，这层水不能传递静水压力。 由于这种水的存在，使土具有可塑性。
毛细水是受水与空气交界面的张力作用而存在于细 小孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透水层 中。毛细水在重力和表面张力作用下，能沿着土的细孔 隙从潜水面上升一定的高度。其上升的高度和孔隙的大 小有关。
在工程中需研究毛细水的上升高度和速度，因为 毛细水的上升会使地基潮湿，强度降低，变形增大。
四、土的气相
a. 筛分法：适用于粒径大于0.075mm的粗颗粒土。
图1 摆筛图
用一套孔径不 同的筛子，按从上 至下筛孔逐渐减小 放置。将事先称过 质量的烘干土样过 筛，称出留在各筛 上的土质量，然后 计算其占总土粒质 量的百分数 。
b. 沉降分析法：适用于粒径小于0.075mm的 细颗粒土。 斯托克斯(stokes)定理：颗粒下沉速 度与颗粒直径的平方成正比。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿，疏松与紧 密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标。 也是工程勘察报告中不可缺少的内容。
物理模型
假定模型
土的三相草图
▪ 可用三相草图来描述土的三 相组成 ▪ 定义土的物理性质指标
总质量：m=ms+mw
总体积：V=Vs+Vv=Vs+Va+Vw 符号： s—soil v—void
•a 单粒非絮凝结构结构
•b 粒组的非絮凝结构
•c 单粒的角-面絮凝结构
•d 单粒的角-角凝絮结构 •f 粒组的角-角絮凝结构
•e 粒组的角-面絮凝结构 g 粒组的角-面絮凝结
构与角-角絮凝结构
第三节 土的物理性质指标
土是三相混合而成，而三相组成部分的性质与数量 以及它们之间的相互作用，决定着土的物理力学性质。 土力学中使用各相之间在体积上和质量上的比例关 系，作为反映土的物理性质的指标。这类指标统称为 土的三相比例指标，也称为土的物理性质指标。
图A 砂土结构
（一）粗粒土（无粘性土）的结构
呈松散单粒结构的土。其骨架是不稳定的，当受到 震动或其他外力作用时，土粒易于发生移动，土中孔 隙剧烈减少，会引起土的极大变形，因此，这种土如 未经处理一般不宜作为建筑物的地基。
呈密实状结构的单粒土。由于其土粒排列紧密，在 动、静荷载作用下都不会产生较大的变形和沉降，所 以其强度大、压缩性小，是较为良好的天然地基。
问题：缩限、塑限、液限是否与土样的含水量有关？
“界限含水量是土的一种固有的性质，与含水量无关”
注意：塑限和液限是土力学中常用的。
液限的测定： ▪ 锥式液限仪（中国）； ▪ 碟式液限仪（欧美，详见ASTM试验规程）。
碟式液限仪
平衡锥式液限仪
液限测定演示：
mm
液限测定演示：
17mm
液限测定演示：
土的密度与重度的关系：
1.3.3 几种常用指标之间的换算关系
土的三相比例指标之间可以互相换算： 方法1： 由三相图及其定义计算，见教材例1-1、1-2。 假定V=1, 或者假定Vs=1 方法2： 由三相图导出的计算公式（见表1-2）。
第四节 土的物理状态指标
1.4.1 粘性土的稠度（界限含水率）
▪ 问题：如何判断级 配的好坏？
▪ 两个指标表示大小、均匀程度及其级配情况 不均匀系数：
d60（限定粒径）—小于该粒径的含量占总量的60% d10（有效粒径）—小于该粒径的含量占总量的10%
该指标考虑了大颗粒和小 颗粒含量的差异；
Cu愈大，颗粒愈不均匀；
曲率系数：
d30 （ 连 续 粒 径 ） — 小 于 该 粒 径 的 含 量 占 总 量 的 30%
第二节 土的结构
土的结构性：
粒间的 结合力
指土的物质组成(主要指土粒或团粒，也包括孔隙)
的空间相互排列，以及土粒间的联结特征的综合。
土结构的影响： 对土的物理力学性质有重要的影响。
土结构的变化和意义： 土的结构在形成过程中及形成之后，当外界条 件变化时都会使土的结构发生变化。
（一）粗粒土（无粘性土）的结构
土的三相图
a—air w—water
三相草图的意义：
土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比 例指标； 三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密； 评价土的工程性质的最基本的物理性质指标； 工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。
1.3.1 三个实测物理性质指标
直接测定指标（可在实验室内直接测定）： 土的密度、土粒比重Gs（土粒密度s）、含水量
换算指标：其它指标均为换算指标（孔隙比、饱和 度等）。
1、土粒比重（土粒相对密度）
Gs—固体颗粒质量与同体积水(在4℃时)质量之比
2、含水量
3、土的密度和重度
1.3.2 换算的物理性质指标
（1）孔隙比
（2）孔隙率
于是可得两者关系：
Vv e Vv Vv V n
Vs V Vv 1 Vv 1 n V
（3）自由水
自由水存在于土粒电场影响范围之外，其性质与普 通水相同，服从重力定律，传递静水压力。自由水按其 移动所受作用力的不同，分为毛细水和重力水。
重力水
重力水位于地下水位以下，在重力或压力差作用下 能产生渗流，对土颗粒和结构物都具有浮力作用，在土 力学计算中应考虑这种渗流及浮力的作用。
毛细水
塑性 Plasticity： ▪ 可塑成任何形状而不发生裂缝，并在外力 解除以后能保持已有的形状而不恢复原状的 性质。
在陶瓷工业、农业科学和土木工程中有广泛应用。
土体体积随含水量的变化：
含水量与体积的关系
土的界限含水量（Atterberg limits）（瑞典土壤学家） 缩限：半固体状态与固体状态间的分界含水量。当含水量小于该 值时，体积不发生变化。Shrinkage limit, wS。 塑限：可塑状态与半固体状态间的分界含水量。Plastic limit, wP。 液限：流动状态与可塑状态间的分界含水量。Liquid limit, wL。
蜂窝结构：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 成孔隙较大的蜂窝状结构 。
蜂窝结构
絮状结构
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。当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 絮状结构。
表2 粒组的划分（《公路土工试验规程》JTJ051-93
（2）粒度成分测定方法
我们知道，土体常常是由多种不同粒组的混合物。 往往以砾石和砂粒为主要成分的土称为粗粒土，也称为 无粘性土。以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，称为细粒 土，也称为粘性土。显然，土的性质取决于不同粒组的 相对含量。为了确定各粒组的相对含量，需用试验的方 法将粒组区分开来，这种试验方法统称为颗粒分析试验。 其试验方法有筛分法和沉降法两种。分界粒径为0.075.
c. 综合分析 筛分法和沉降分析法结合
（3）粒度成分及其表示方法
表格法 颗粒级配曲线法（见图1-1） 三角坐标法
表格法
例：从干砂样中称取质量1000g的式样，放入标准筛 中，经充分振摇后，称得各级筛上留存的土粒质量， 见下表中的第二行，试求土内各粒组的土粒质量。
筛 孔 径（mm）
2.0 1.0 0.5 0.25 0.15 0.075 底盘
撞作用。
颗粒大小发生改变，化学成分保持不变。 生成原生矿物。
（2）化学风化
水解作用；水化作用；氧化作用；溶解作用 矿物化学成分变化，形成次生矿物。 正长石 高磷石(水解 )
（3）生物风化 植物根分泌有机酸；遗体腐烂；微生物作用 动植物或人类活动的影响。
小结：
（1）物理风化 （2）化学风化 （3）生物风化
该指标考虑了中间粒径的 影响； Cc 大 于 3 ， 曲 率 变 化 快 ， 土均匀； Cc小于1，曲率变化平缓， 中间颗粒少；
土级配优劣的标准
a、级配良好土：曲线光滑连续，不存在平台段，坡度平缓
满足Cu>5及Cc=1-3两个条件
（ 图 2 的 土 曲 线 ）
图2 土的颗粒级配曲线
B
b、级配不良土：级配曲线坡度陡峭，粗细颗粒均匀； 级配曲线存在平台段，即存在不连续粒径。
第1章 土的物理性质及工程分类
土的生成和演变
土的形成：地质历史的产物，是地球表面的整体 岩石在大气中经受自然力和自然环境的 长期风化作用形成。
反向过程：土经过很长的地质年代，发生复杂的 物理化学变化，逐渐压密、岩化，最终 又可形成岩石。
循环演变：岩石土岩石土……。重复进行。
风化作用
（1）物理风化 地质构造力；温度变化；冰冻作用；碰
密实状态
疏松状态
（二）细粒土的结构
粒间粘结力
在沉降过程中，重力不起重要的作用。在结构形成 中，其他的粒间力起主导作用，包括：
（1）范德华力 （2）库伦力 （3）胶结作用力 （4）毛细压力
（二）细粒土的结构
细粒土结构
细粒土的天然结构就是在其沉降过程中由以上这 些力共同作用而形成的。 （1）蜂窝结构（主要是粉粒0.075~0.005） （2）絮状结构（主要由粘粒，小于0.005） （3）片堆结构和片架结构
结 合 水 示 意 图
（1）结晶水
它是存在于矿物的晶体格架内部或参与到矿物构 造中的水。只有在温度比较高（80°~680°）的情况下 才能化为气态水而与土粒分离。可以把结晶水当作矿物 颗粒的一部分。
（2）结合水
结合水是由土颗粒表面水分子吸附在土粒表面的 一层水，分为强结合水和弱结合水两种。
强结合水
塑限的测定： 搓条法测定；3mm土条。
缩限的测定： 收缩皿法测定。
表1 土的矿物成分与粒组的关系
（二）粒组的划分和颗粒级配曲线
（1）几个基本概念
粒度:土粒的大小称为粒度。 粒 度 成 分 ： 不 同 粒 径 颗 粒 的 相 对 含 量 （ 颗 粒 级
配）。 粒组：性质相近的土粒合并为组。
a、粒组间的分界线是人为划定的; b、划分时应使粒组界限与粒组性质的变化相适应; c、按一定的比例递减关系划分粒组的界限值。 d、表2给出国内常用的粒组划分方法。
各级筛上的土粒质量（g） 100 100 250 300 100 50 100
小于各级筛孔径的土粒含量 90 80 55 25 15 10 （%）
颗粒级配曲线
颗粒级配曲线
▪ 用半对数制表示颗粒级配曲线 横坐标(按对数比例尺)：表示某一粒径（d）； 纵坐标：表示小于某一粒径的土粒百分含量（%）。
▪ 由颗粒级配曲线可 知道某一粒径范围 的百分含量！
需要注意： a、上述风化作用常常是同时存在的。 b、不同地区，自然条件不同，风化作用有
主次。 c、风化作用由地表向下逐渐减弱
第一节 土的组成
一、土的三相组成
土的三个基本特征
1、土的碎散性 2、三相性 3、自然变异性
二、土的固相
（一）土的矿物成分与粒组关系（见下表1）
有机质含量超过3%~5%的土应注明，不宜作为填筑材料。
不能同时满足Cu>5及Cc=1-3两个条件 （ 图 2 的 土 和 土 曲 线 ）
图2 土的颗粒级配曲线
CA
颗粒级配曲线
三、土的液相
在自然界中，土中总是含有水的，土的液 相就是指水以及各种离子的液体。土中水的状 态可以为液态、固态或气态。土中细粒愈多， 土的分散愈大，水对土性质的影响也愈大。研 究土中的水，必须考虑水在土中存在的状态及 其与土的相互作用。
粗粒土的比表面积小，在粒间的作用力中，重力 起决定性作用。粗颗粒在重力作用下下沉时，一旦与 已经稳定的颗粒相接触，找到自己的平衡位置，稳定 下来，就形成了单粒结构。这种结构的特点是颗粒之 间是点与点的接触。
在下沉过程中如果没有遇到很高的压力，特别是 没有受到动力作用时，就形成了松散的单粒结构。
反之，就形成了密实的单粒结构。 见下图
（3）饱和度
• 一般 0Sr1 • 饱和土：Sr=1 • 干土：Sr=0 • 砂土根据饱和度可划分为三种湿润状态。
（4）干密度 （5）饱和密度
d
ms V
sat
ms
wVv
V
（6）有效密度（浮密度）
‘ ms
wVs
V
sat
w
土的饱和重度γsat
土的有效重度（浮重度）
强结合水存在于最靠近土颗粒表面处，水分子和水 化离子排列的非常紧密，一般其密度大于1，并有过冷 现象。这种水牢固的结合在土粒表面，其性质接近于 固体，所以具有极大的粘滞性、弹性及抗剪强度。
弱结合水
在距土粒表面较远处的结合水称为弱结合水，也 称为薄膜水。由于其引力降低，弱结合水的水分子排 列就不如强结合水紧密，这层水不能传递静水压力。 由于这种水的存在，使土具有可塑性。
毛细水是受水与空气交界面的张力作用而存在于细 小孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透水层 中。毛细水在重力和表面张力作用下，能沿着土的细孔 隙从潜水面上升一定的高度。其上升的高度和孔隙的大 小有关。
在工程中需研究毛细水的上升高度和速度，因为 毛细水的上升会使地基潮湿，强度降低，变形增大。
四、土的气相
a. 筛分法：适用于粒径大于0.075mm的粗颗粒土。
图1 摆筛图
用一套孔径不 同的筛子，按从上 至下筛孔逐渐减小 放置。将事先称过 质量的烘干土样过 筛，称出留在各筛 上的土质量，然后 计算其占总土粒质 量的百分数 。
b. 沉降分析法：适用于粒径小于0.075mm的 细颗粒土。 斯托克斯(stokes)定理：颗粒下沉速 度与颗粒直径的平方成正比。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿，疏松与紧 密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标。 也是工程勘察报告中不可缺少的内容。
物理模型
假定模型
土的三相草图
▪ 可用三相草图来描述土的三 相组成 ▪ 定义土的物理性质指标
总质量：m=ms+mw
总体积：V=Vs+Vv=Vs+Va+Vw 符号： s—soil v—void
•a 单粒非絮凝结构结构
•b 粒组的非絮凝结构
•c 单粒的角-面絮凝结构
•d 单粒的角-角凝絮结构 •f 粒组的角-角絮凝结构
•e 粒组的角-面絮凝结构 g 粒组的角-面絮凝结
构与角-角絮凝结构
第三节 土的物理性质指标
土是三相混合而成，而三相组成部分的性质与数量 以及它们之间的相互作用，决定着土的物理力学性质。 土力学中使用各相之间在体积上和质量上的比例关 系，作为反映土的物理性质的指标。这类指标统称为 土的三相比例指标，也称为土的物理性质指标。
图A 砂土结构
（一）粗粒土（无粘性土）的结构
呈松散单粒结构的土。其骨架是不稳定的，当受到 震动或其他外力作用时，土粒易于发生移动，土中孔 隙剧烈减少，会引起土的极大变形，因此，这种土如 未经处理一般不宜作为建筑物的地基。
呈密实状结构的单粒土。由于其土粒排列紧密，在 动、静荷载作用下都不会产生较大的变形和沉降，所 以其强度大、压缩性小，是较为良好的天然地基。
问题：缩限、塑限、液限是否与土样的含水量有关？
“界限含水量是土的一种固有的性质，与含水量无关”
注意：塑限和液限是土力学中常用的。
液限的测定： ▪ 锥式液限仪（中国）； ▪ 碟式液限仪（欧美，详见ASTM试验规程）。
碟式液限仪
平衡锥式液限仪
液限测定演示：
mm
液限测定演示：
17mm
液限测定演示：