第一章土的物理性质及工程分类ppt第一章土的物理性质及.pptx

1.1.2 土中水
固态
冻土 强度大
解冻时强度大大降低
存
结合水
在 液态 状
态
自由水
强结合水 弱结合水
毛细水 重力水
气态
对土的性质没影响
固态 105 粘滞状态
1.1.3 土中气体
▪ 土中的气体存在于土孔隙中未被水所占 据的部位。
（1）自由气体
（2）封闭气体
与大气相连通的气体 粗粒 土变形稳定需要很短时间 与大气相隔离的气体 细粒 土变形稳定需要很长时间
1.3.2 粘性土的稠度
1、粘性土的稠度状态
塑限
P
液限
L
固态、半固态 可塑状态 流动状态
2、测定方法
液塑限联合测定法
2、粘性土的可塑性指标
◆塑性指数
IP L P
◆液性指数
IL
P
IP
稠度状态 坚 硬 硬 塑
可塑
软塑
流塑
液性指数 IL<0
2、颗粒级配 研究固体颗粒就要分析粒径的大小及其
在土中所占的百分比，称为土的粒径级配。
常用的粒径分析方法有： ①筛分法（适用于
粒径小于、等于 60mm，且大于 0.075mm的土）
②比重计法（适用于粒径小于0.075mm的试样 质量占总质量的10%以上的土。） 基本原理：根据球状的细颗粒在水中下沉速 度与颗粒直径的平方成正比的原理，把颗粒 按其在水中的下沉速度进行粗细分组。
第一章 土的物理性质及工程分类
1.1 土的组成及其结构与构造 1.2 土的物理性质指标 1.3 土的物理状态指标 1.4 土的工程分类
1.1 土的组成及其结构与构造
固体颗粒 （固相）
土中空气 （气相）
土中水 （液相）
土的三 相体系
固相 气相 液相
固体 颗粒
土中 空气
土中水
※土中的空气和水存在于土体固体颗粒间的孔隙内
范德华力 库仑力
分子间引力；只发生于颗粒间紧密接 触点处；距离稍远，这种力就不存在。 范德华力是细粒土粘结在一起的主要 原因。
即静电作用力
粒间力
胶结作用力
化合键（土粒间通过游离氧化 物、碳酸盐和有机质等胶体而 连接在一起）
毛细压力
1.1.5 土的构造
1.定义：在同一土层中其结构不同部分相互排列的特征称为 土的构造。
3、土的矿物成分
原生矿物
石英、长石、云母等
矿物质
粘土矿物
固体成分
次生矿物 无定形氧化物胶体
有机质
可溶性盐
▪ 粘土矿物的带电性质
玻璃筒中注入 等量清水，放 入电极并与直 流电源相通； 通电后，阳极 水面下降，变 浑；阴极水面 上升
1809年莫斯科大学Peňc（列伊斯）教授所做试验。
说明在电场中，土中的粘土颗粒泳向阳极，而水渗向阴极。前 者称电泳，后者称电渗。电泳现象说明颗粒表面带有负电荷。
Vs
气体 水
固体颗粒
ma=0 mv=mw
mw
m
ms
其中，认为固体体积不可被压缩，孔隙内的空气质量为零
土的物理指标 基本物理指标——3个 导出物理指标——6个
1.2.2 基本试验指标
① 土的天然密度
ρ=m/v
测定方法：环刀法
② 土的含水量
ω（%）= mw/ms×100％
测定方法：烘干法 ③ 土的相对密度（土粒比重） ds=ms/mw
稍密 •
•
N
30
密实
3、无粘性土的密实度划分标准
⑴ 孔隙比 e 优点：简单方便
缺点：没有考虑到颗粒级配这一重要因素 对砂土密实状态的影响
⑵ 相对密度
Байду номын сангаас
Dr
emax e emax emin
优点：考虑到了级配曲线的影响。
缺点：天然孔隙比测定非常困难，而且要准 确测定各种土体的emax和emin 亦比较困难。
▪ 概述 三相组成的性质，特别是固体颗粒的性质， 直接影响土的工程性质但是，同样一种土， 密实时强度高，松散时强度低。对于细粒土， 含水量少则硬，水含量多时则软。这 说明土的性质不仅决定于三相组成的性质， 而且三相之间量的比例关系也是一个很重 要的影响因素。
1.2.1 土的三相比例指标
Va
Vv
V
Vw
实验室内具体操作时，是利用比重计测定不 同时间土粒和水混合悬液的密度，据此计算 出某一粒径土粒占总土粒质量的百分数。
▪ 根据粒径分析试验结果，可绘出颗粒累计级 配曲线
▪ 粒径较均匀、级配不好、曲线较陡、粒径相 差较小、土不密实。
▪ 粒径不均匀、级配良好、曲线平缓、粒径相 差较大、土密实。
▪ 利用不均匀系数与曲率系数对土的定量反映
测定方法：比重瓶法
1.2.3 导出指标
▪ 孔隙比
e=Vv/Vs
▪ 孔隙率
n=(Vv/V)x100%
▪ 土的饱和度
Sr=(Vw/Vv)x100%
▪ 饱和密度
ρsat=(ms+Vvx ρw)/V
▪ 干密度
ρd=ms/V
▪ 有效重度（浮容重）ρ’= ρsat- ρw
1.2.4 指标间的相互换算
▪ 根据测定的三个基本指标，即密度，土粒比 重和含水量计算其它指标的换算公式，这些 公式很容易从土的三相草图推算得到。
2.特征：最大特征是成层性，即具有层理构造。常见的 有水平层理构造和交错层理构造。
另一特征是土的裂隙性。土中裂隙的存在大大降低了土体 的强度和稳定性，对工程不利。
此外也应注意到土中有无腐植质、贝壳、结核体等包裹物 以及天然或人为的空洞的存在。
这些构造特征都造成土的不均匀性。
1.2 土的物理性质指标
1.3 土的物理状态指标
1.3.1 无粘性土的密实度
无粘性土 碎石土 密实 强度高 砂土 疏松 强度低
密实度
1、碎石土的密实度 判别方法 重型圆锥动力触探
松散
中密 锤击数N63·5
•
•
•
•
5
10
2•0
N63·5
稍密 •
密实
2、砂土的密实度 判别方法 标准贯入试验锤击数N
松散
•
中密
•
•
•
10 15
1.1.1 土的固体颗粒
▪ 土的固体颗粒构成土骨架，它对土的物理力学性质 起决定性的作用。
1、粒径和粒组的概念（土颗粒的大小和形状）
粒组统称
粒组名称
巨粒土
粗粒土 细粒土
漂石或块石颗粒
卵石或碎石颗粒
圆砺或角砺
粗
颗粒
中
细
粗
砂粒
中
细
粉粒
粘粒
粒径范围 （mm） ＞200 200~20 20~10
10~5 5~2 2~0.5 0.5~0.25 0.25~0.075 0.075~0.005 ≤0.005
1.1.4 土的结构
土的结构是指土颗粒的大小 、形状、表面特征、相 互排列及其联结关系的综合特征。
单粒结构
蜂窝结构
絮状结构
由较粗的砾石、砂粒 由较细土粒在水中沉 由细粒土在水中处于悬浮 在重力作用下沉积而 积而成，孔隙较大 状态凝聚成海绵絮状的集 成（无结构性土）。 （有结构性土）。 合体（有结构性土）。