土的物理性质和压实机理
土的压实原理
土的压实原理有时建筑物建筑在填土上，为了提高土的强度，减小压缩性和渗透性，增加土的密实度，经常要采用夯打、振动或碾压等方法使土得到压实，从而保证地基和土工建筑物的稳定。
压实就是指土体在压实能量作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生位移，土颗粒重新排列，使土中的孔隙减小，密实度增加。
实践经验表明，细粒土和粗粒土具有不同的压密性质。
压实细粒土宜用夯击或碾压机具，同时必需控制土的含水量。
压实粗粒土宜用振动机具，同时应充分洒水。
土的工程分类自然界中的各种土，从直观上大致可分为两大类：无粘性土和粘性土。
工程上是用某种最能反映土的工程特性的指标来进行系统的分类。
按前述分析，影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、土的物理状态和土的结构。
这三者中，三相组成起主要作用。
在三相组成中，关键是土的固体颗粒。
首先就是颗粒的粗粒。
按实践经验，工程中以土中颗粒粒径大于0.074mm的质量占全部土粒质量的50%以上称为粗粒土（无粘性土），小于50%的称为细粒土（粘性土）。
粗粒土的工程性质，如透水性、压缩性和强度等，在很大程度上取决于土的颗粒级配。
因此粗粒土按颗粒级配累积曲线进一步分类。
细粒土的工程性质不仅决定于颗粒级配，而且与土粒的矿物成分也有密切的关系。
可以认为，比表面积和矿物成分在很大程度上决定了这种土性质，它们直接综合表现为土的吸附结合水的能力。
反映土吸附结合水的能力的特性指标有ωL、ωp 和I p 。
工程上多用塑性指标作为分类指标。
GBJ7-89《建筑地基基础设计规范》将地基土分成六大类：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。
土的渗透性与渗流土是具有连续孔隙的介质，水在重力作用下可以穿过土的孔隙而发生流动。
在水头差的作用下，水透过土孔隙流动的现象称为渗透或渗流，相反，土可以被水透过的性能称为土的渗透性。
如：土坝、水闸挡水后，上游的水就会通过坝体或地基渗到下游，从而发生渗透现象。
渗透会引起两个方面的问题，一是由于水的渗流会产生渗透力，在渗透力的作用下使地基失去稳定，从而使工程失效；二是水的渗透使细土粒逐渐被带走，从而形成比较大的水流，致使上游水渗漏，影响工程效果。
土的物理性质和压实机理
Soil mechanics Chapter 1 (WRH)
三种粘性土矿物的形状特性
高岭石
伊利石Biblioteka 蒙脱石1、固体矿物颗粒(固相) ② 颗粒级配
Soil mechanics Chapter 1 (WRH)
a.颗粒大小
影响土性 质的主因
b.各粒径成 分在土中占 的比例
1. 常用表格法或 2. 累计曲线法表示 3. 三角坐标法
颗粒大小
Soil mechanics Chapter 1 (WRH)
•粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类
•界限粒径
0.1
粗粒土
细粒土
卵石 砾石 砂粒
粉粒 粘粒 胶粒
d
粗 中 细 粗 中 细 极细
mm
20 10 5 2 0.5 0.25 0.05 0.005 0.002
1. 表 格 法 表 示 的 粒 组 划 分
粒组名称
漂石、块石颗粒
卵石、碎石颗粒
粗
圆砾、角砾颗 粒
中
细
粗
中 砂粒
细
极细
粗
粉粒 细
粘粒
Soil mechanics Chapter 1 (WRH)
粒径范围／mm
一般特征
>200
透水性很大，无粘性，无毛细水
200～20
20～10 10～5
透水性大，无粘性，毛细水上升高度 不超过粒径大小
5～2
2～0.5 0.5～0.25 0.25～0.1
知识要点
Soil mechanics Chapter 1 (WRH)
1.掌握土体的三相组成及三相比例指标之间的换算
2.领会无粘性土密实度概念、判别方法及砂土相对 密度的计算
土壤的物理机械性质
第三节
土壤的抗剪强度
(三) 土壤抗剪强度与土壤耕作的关系
1．土壤水分低时 （1）结构良好的土壤：整体抗剪强度低，而土块、团聚体抗剪强度 高，此时耕作，虽然土块不易破碎，但也不易破坏土壤结构。 （2）结构不良土壤：土块和整体土壤的抗剪强度相仿，此时耕作， 不但原有土块不易散，并且会形成新的土块。 2．土壤水分增加时
而不发达，易产生畸形块根，招致减产。
第四节
土壤的压缩和压实
（三）土壤压实的原因
过度耕作：耕作机具都有压实土壤的一面，超出需要的过度耕 作是压实土壤的主要原因之一。
在土壤过湿时耕作：在土壤塑性状态时耕作最易被压实。
农机具的接地压力太大。 正常情况下，播前整地、播种、镇压的接地压力应小于5-6 N/cm2，而夏、秋耕为10-15 N/cm2。
1. 土壤质地：土壤越粘重，抗剪强度越大。 2. 土壤容重：容重越大，土壤越紧密，土粒咬 合越大，抗剪强度越大。
第三节
土壤的抗剪强度
3. 土壤水分：
a 土块抗剪强度：土块、团粒结构和团聚 体被剪切时，土壤抗剪强度主要由分子内聚 力形成的粘结力起作用。 故含水少，抗剪强度大。含水量增加， 抗剪强度下降（曲线A）。 b 整体抗剪强度（指耕层土壤被剪切时 的抗剪强度）：耕层土壤较疏松，主要由水 膜张力形成的粘结力起作用。 土壤含水量在塑限以下时，土壤抗剪强 度随水分增加而增加，至塑性下限时达最大 值，然后迅速下降，含水量达塑性上限时， 抗剪强度很小（曲线B）。
推广适合的少耕法、免耕法，尽量减少耕作次
数。
土壤的物理机械性质复习思考题
1、什么叫土壤的结持性？结持性包括哪三种类型，影响结持 性的因素如何？
2、土壤粘结性、粘着性、可塑性对土壤耕作有何影响？ 3、土壤的摩擦力有哪几种？影响土壤摩擦力的因素是什么？ 4、什么是土壤的抗剪强度？其影响因素有哪些？ 5、什么是土壤压缩与压实？简述产生土壤压实的原因及土壤 压实对土壤耕作和作物生长的影响。 6、防止土壤压实的主要方法有哪些？
土的物理性质和压实机理
土是由固体、液体、气体三部分组成的三相体系。固体部分为土粒，由矿物颗 粒或有机质组成，构成土的骨架。骨架间有许多孔隙，可为水和气所填充。这三个
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组成部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互作用决定土的物理性质。
土的三相组成比例并不是恒定的，它随着环境的变化而变化。土的三相组成比
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。
三角坐标法能用一点表示一种土的粒度成分，在一张图上能同时表示许多种土 的粒度成分，便于进行土料的级配设计。三角坐标图中不同的区域表示土的不同组 成，因而还可以用来确定按粒度成分分类的土名。
因此，本章详细介绍了构成土的形成和组成，定性、定量地描述土的物质组成 以及密实性对工程性质的影响。其中主要包括土的三相组成分析、土的三相比例指 标的定义、粘性土的界限含水量、砂土的密实度、常规土工实验标准及方法、地基 土的工程分类方法和土的压实特性等。这些内容是学习土力学所必需的基本知识， 是评价土的工程性质、分析与解决土的工程技术问题的基础。
(2)化学风化：母岩表面破碎的颗粒受环境因素的作用而产生一系列的化学变 化，改变了原来矿物的化学成分，形成新的矿物——次生矿物。经化学风化生成的 土为细粒土，具有粘结力，成分最主要是粘土颗粒以及大量的可溶性盐类。
(3)生物风化：由植物、动物和人类活动对岩体的破坏称生物风化。其矿物成分 没有发生变化。
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【例题 1-1】取烘干土 200g（全部通过 10mm 筛），用筛分法求各粒组含量和小
于某种粒径（以筛眼直径表示）土量占总土量的百分数。
解：（1）将筛分结果列于表 1.7
表 1.7 某种土的筛分结果
土壤的物理化学性质
土壤的物理化学性质壤是发育于地球陆地表面具有生物活性和孔隙结构的介质，是地球陆地表面的脆弱薄层土壤是各种陆地地形条件下的岩石风化物经过生物、气候诸自然要素的综合作用以及人类生产活动的影响而发生发展起来的。
接下来店铺为你整理了土壤的物理化学性质，一起来看看吧。
土壤的物理性质(1)土壤质地和结构土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础，约占土壤总重量的85%以上。
根据固体颗粒的大小，可以把土粒分为以下几级：粗砂(直径2.0~0.2mm)、细砂(0.2~0.02mm)、粉砂(0.02~0.002mm)和粘粒(0.002mm以下)。
这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。
土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。
砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小，土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥性能差，易干旱。
粘土类土壤以粉砂和粘粒为主，质地粘重，结构致密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘、干时硬。
壤土类土壤质地比较均匀，其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等，既不松又不粘，通气透水性能好，并具一定的保水保肥能力，是比较理想的农作土壤。
土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。
它可分为微团粒结构(直径小于0.25mm)、团粒结构(0.25~10mm)和比团粒结构更大的各种结构。
团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成0.25~10mm直径的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。
具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系，统一保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件。
无结构或结构不良的土壤，土体坚实，通气透水性差，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥力差，不利于植物根系扎根和生长。
土壤质地和结构与土壤的水分、空气和温度状况有密切的关系。
(2)土壤水分土壤水分能直接被植物根系所吸收。
土力学知识点总结2020
土力学知识点总结2020一、土体力学性质1. 土体的物理性质：包括土壤的颗粒级配、密实度和孔隙度等物理性质。
2. 土体的力学性质：包括土壤的受力特性、应力-应变关系、强度特性等力学性质。
3. 土体的水分性质：包括土壤的吸水性、渗透性和饱和性等水分性质。
4. 土体的结构性质：包括土壤的孔隙结构、颗粒结构和结构重组等结构性质。
二、土体力学参数1. 土体的重要力学参数：包括土壤的干密度、容重、孔隙比、饱和度、相对密度等参数。
2. 土体的强度参数：包括土壤的内摩擦角、剪切强度、抗压强度、抗拉强度和黏聚力等参数。
3. 土体的压缩参数：包括土壤的压缩模量、压缩系数、变形指数和固结指数等参数。
4. 土体的渗透参数：包括土壤的渗透系数、渗透速率和渗透能力等参数。
三、土壤力学1. 土体的应力状态：包括一维应力状态、二维应力状态和三维应力状态等应力状态。
2. 土体的应力变化：包括一维应力变化、二维应力变化和三维应力变化等应力变化。
3. 土体的应变状态：包括一维应变状态、二维应变状态和三维应变状态等应变状态。
4. 土体的应变变化：包括一维应变变化、二维应变变化和三维应变变化等应变变化。
四、土体变形1. 土体的弹性变形：包括土壤的弹性模量、泊松比、弹性应变能等弹性变形特性。
2. 土体的塑性变形：包括土壤的塑性模量、塑性指数、塑性势函数等塑性变形特性。
3. 土体的固结变形：包括土壤的固结模量、固结指标、固结应力、固结变形等固结变形特性。
4. 土体的残余变形：包括土壤的残余模量、残余强度、残余应变等残余变形特性。
五、土体破坏1. 土体的破坏模式：包括土壤的拉裂破坏、剪切破坏、抗压破坏和挤压破坏等破坏模式。
2. 土体的破坏表现：包括土壤的应力-应变关系、破坏面形态、破坏模式和破坏机理等破坏表现。
3. 土体的破坏条件：包括土壤的破坏状态、破坏幅度、破坏强度和破坏性质等破坏条件。
4. 土体的破坏规律：包括土壤的破坏机制、破坏过程、破坏特征和破坏规律等破坏规律。
土的物理状态和压实原理
孔隙比e或孔隙率n 孔隙比e或孔隙率n分类
密实度 土的名称 密 实 中 密 稍 密 松 散 e ＞ 0 .8 5 e ＞ 0 .9 5
砾砂、粗砂、 e ＜ 0 .6 0 中砂 细砂、粉砂
e ＜ 0 .7 0
0 .6 0 ≤ e ≤ 0 .7 5 0 .7 0 ≤ e ≤ 0 .8 5
0 .7 5 ＜ e ≤ 0 .8 5 0 .8 5 ＜ e ≤ 0 .9 5
测定3份不同含水量的同一个土样， 测定3份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下沉深度和 含水量关系曲线，则曲线上对应深度为10mm 2mm时土 10mm及 含水量关系曲线，则曲线上对应深度为10mm及2mm时土 样的含水量就分别为该土的液限和塑限。 样的含水量就分别为该土的液限和塑限。
液塑限联合测定仪
分类依据： 分类依据： 能反映土的物理力学性质－ 能反映土的物理力学性质－
土的组成 土的状态 土的结构
本节主要介绍建筑地基基础设计规范—— 本节主要介绍建筑地基基础设计规范 GB50007－2002分类法 GB50007－2002分类法
岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土 人工填土
土
一、岩石
按成因分类 按坚硬程度分类
五、粘性土
粒径大于0.075mm 0.075mm的颗粒含量大于 0.075mm 大于 全质量50%塑性指数Ip>10 Ip>10的土 Ip>10 10<Ip≤17的土 的土 Ip>17的土 的土 粉质粘土 粘土
六、人工填土
人类活动而形成的各类土。成分复杂，均匀性差。 人类活动而形成的各类土。成分复杂，均匀性差。
§1.4 无粘性土的密实特性
无粘性土的松密程度 密实度大 密实度小 定义: 定义 影响
2.7+土的压实性
压实性：指土在一定压实能量作用下密度增长的特性
研究击实性的目的： 以最小的能量消耗获得最大的压实密度 击实方法： 室内击实试验 现场试验: 夯打、振动、碾压
§2 土的物性与分类
§2.7 土的压实性
一. 室内击实试验
二. 细粒土的压实性
三. 粗粒土的压实性
§2 土的物性与分类 一. 室内击实试验
§2.7 土的压实性
c. 击实方式 夯实、辗压、振动；辗压对粘土比较合适
§2 土的物性与分类 §2.7
4. 压实标准
土的压实性 二. 细粒土的压实性
a. 粘性土存在最优含水量ωop，在填土施工中应该将土料的 含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax，通常取
op (2 3%)
b. 工程上常采用压实度Dc控制（作为填方密度控制标准）
24 28
ω ωop, ρ d ρdmax ω< ωop , ρ d< ρdmax ω> ωop , ρ d< ρdmax
•水膜润滑作用效果最佳; •尚没有形成封闭气泡，气易于排出; •颗粒表面水膜很薄，相对移动困难 •水膜润滑作用不明显; •封闭气泡难以排出; •增加水的相对含量
§2 土的物性与分类 §2.7
土
§2 土的物性与分类 §2.7 二. 细粒土的压实性
1.击实曲线 2.理论分析 3.影响因素 4.压实标准
土的压实性
§2 土的物性与分类
二. 细粒土的压实性 §2.7 土的压实性 2.0
1.击实曲线
最大干密度 特点： 最优含水量
干密度d(g/cm3)
dmax=1.86
1.8 1.6 1.4 0 4 8
2.理论分析 3.影响因素 4.压实标准 1.击实曲线
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
土力学 第11章 土的动力特性
土的压实性
土体在不规则荷载作用下其密度增加的特 性。土的压实性指标通常在室内采用击实 试验测定；
土的压实度：现场土质材料的干密度与室 内试验标准最大干密度的比值；
最大干密度
一定击实功作用下，土体压实后能够得到的
最大的干密度值。
最优含水量
一定击实功作用下，土体只有在一定的初始 含水量条件小才能够获得最大干密度，此初始含 水量即“最优含水量”。
工程危害
喷砂冒泥 土层震陷 滑坡 结构物上浮
1964年6月16日日本新瀉7.5级地震
机理Fra bibliotek振动改变土颗粒间接触状态，土体积减小(松散砂土有剪缩 性)，从而导致孔隙水压力上升，土颗粒间的有效应力减小， 直至有效应力完全丧失，而孔隙水承担了总应力，最终使 土颗粒呈悬浮状态，土体表现为整体可流动的液化状态；
第11章 土在动荷载作用下的特性
土的压实原理
含水量太小，土中水以强结合水为主，土颗粒间 电引力为主，土颗粒间摩擦力、粘聚力大，难以 压实； 含水量太大，土中除了强结合水、弱结合水外， 尚有大量自由水，压实过程中孔隙水不容易排除， 压实困难； 只有在适当含水量条件下，土颗粒外包裹一定的 结合水，土颗粒间电引力减小，颗粒调整难度减 小，能够获得最佳的压实效果。
影响振动液化的因素 土的类别：粉砂土、细砂土、粉土易发生 土的颗粒级配及密实度 土体中的初始应力状态 振动荷载的方向、强度、频率
土体振动液化判别及防治措施
判别依据：根据标准贯入击数，按经验公式判别
防治措施：
改善土性：改善土性、提高密实度、提高固结度
改变基础设计：采用深基础穿过液化危险地层
土力学土的压实性PPT课件
什么是土的压实性 击实试验 土的压实原理
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什么是土的压实性
• 土的压实性:指在一定的含水率下，以人 工或机械的方法，使土体能够压实到某 种密实程度的性质。
• 压实的方法：
施工现场: 碾压、振动、夯打
室内试验：击实试验
研究土体的压实 规律，从而指导 现场施工。
第2页/共18页
干密度d(g/cm3)
1.9
1.7
1.5
1.3 0 4 8 12 16 20 24 28 含水率ω(%)
细粒土的压实性-压实功能
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填土施工时应将土料含水率控制在Wop左右， 以期用较小的能量获得最好的密度.
细粒土的压实标准
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工程上常采用压实系数λc，作为填 方压实密度控制的标准，一般要求大 于0.94。
问： （1）取土场土的容重、干容重、饱和度分别为多少？ （2）应从取土场开挖多少方土？ （3）碾压时应撒多少水？ （4）碾压后土体的孔隙比是多少？ （5）碾压后土体的饱和度达到多少？
第16页/共18页
2、某区段堤防工程需要40000m3填土，拟从 附近一取土场取土，取土场土体的参数为 Gs=2.7，ω=14%，e= 0.58。该土做室内击 实试验得到ωop=18%， dmax=1.8737g/cm3. 堤防工程要求压实系数达到0.95.
1.8
1.6
1.4
ω op
0 4 8 12 16 20 24 28 含水率ω(%)
细粒土的压实性-击实曲线
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压实与含水率
含水率Wop：
含水率﹥Wop：
颗粒表面结合水膜很薄，土颗粒之 间相互作用力强，土颗粒相对移动 困难。
压实的原理
压实的原理
压实的原理
压实是指在土工建筑过程中，通过机械或其它方法，使土壤结构发生变化，使其在一定条件下达到最佳状态的过程。
压实的效果可以提高土壤的强度、抗力以及其他性质，从而满足建筑工程中对土层的物理、力学和化学性质的要求。
压实的原理主要是在土壤结构变化过程中的力学原理。
土壤结构是土壤组成单位（泥结构）的空间排列。
土壤的结构发生变化，造成更多的接触面和空间，从而减少了泥结构中的空隙，这样就增加了土壤的强度。
压实也可以改变土壤的水分含量，充分利用土壤内部的黏土矿物的作用，达到改善水分传输状态的效果。
同时，压实可以改变土壤的渗透率、抗拉强度和弹性模量。
这些都可以提高土壤的强度，使土壤能够抵抗地面的压力。
以上是压实的原理。
通过正确的压实，可以提高土壤的强度，抗力和性能，从而满足建筑工程中对土层的物理、力学和化学性质的要求。
- 1 -。
土壤力学基本原理
土壤力学基本原理土壤力学是土工学的重要组成部分，研究土壤在外力作用下的变形和破坏规律，以及与土体力学性质相关的力学参数。
了解土壤力学基本原理对工程建设和土木工程设计至关重要。
本文将介绍土壤力学的基本原理，包括土体力学性质、应力与应变关系、土壤中的孔隙水和孔隙压力等内容。
一、土体力学性质土体的力学性质是指土壤在力学加载下的响应和变形特性。
主要包括以下几个方面的性质：1.1. 压缩性：土壤在受到压力作用时会压缩变形，这是因为土壤中的颗粒之间存在空隙，压力会使颗粒之间的空隙减小，从而引起土壤体积的减小。
1.2. 强度性：土壤的强度是指土壤抵抗外力作用的能力。
不同类型的土壤具有不同的强度特性，如黏土具有较高的抗剪强度，而砂土则较为松散，抗剪强度较低。
1.3. 孔隙度和含水量：土壤中的孔隙度和含水量是土壤力学性质的关键参数。
孔隙度是指土壤体积中的孔隙空间占总体积的百分比，含水量是指土壤中水分的含量。
二、应力与应变关系对于土壤来说，外界的应力作用会引起土体的应变变化。
土壤力学研究的重要内容之一就是研究应力与应变之间的关系。
主要有：2.1. 应力分布特征：在土壤内部，应力分布不均匀，随深度增加，土体所受到的应力也会增大。
对于水平地面来说，垂直深度增加时，有效应力会逐渐增大。
2.2. 应变特性：土壤的应变特性与应力相关，常见的应变形式包括拉伸应变、压缩应变和切变应变。
2.3. 应力与应变关系：一般情况下，土壤的应力与应变之间存在线性关系，即符合胡克定律。
但在大变形或大应力条件下，土壤可能会出现非线性的应力-应变关系。
三、土壤中的孔隙水和孔隙压力土壤中的孔隙水起着重要的作用，对土体的力学性质有着重要影响。
主要有：3.1. 孔隙水压力：当土壤含水量较高时，孔隙水会充满土壤中的孔隙空间，并形成孔隙水压力。
孔隙水压力是指单位面积上的水的重量。
3.2. 饱和和不饱和土壤：当土壤中的孔隙全部被水充满时，称为饱和状态，此时土壤中的孔隙水压力最大。
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中
细
粗
中 砂粒
细
极细
粗
粉粒 细
粘粒
Soil mechanics Chapter 1
粒径范围／mm
一般特征
>200
透水性很大，无粘性，无毛细水
200～20
20～10 10～5
透水性大，无粘性，毛细水上升高度 不超过粒径大小
5～2
2～0.5 0.5～0.25 0.25～0.1
易透水，当混有云母等杂质时透水性Байду номын сангаас减小，而压缩性增大；无粘性，遇水 不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高 度不大，随粒径变小而增大
海相沉积物 颗粒细，表层松软，土性差
冰川: 冰积土 土粒粗细变化较大，性质不均匀
风：风积土 颗粒均匀，层厚而不具层理
二、土的三相组成 土体
土的三相比例不同，其性S质oiCl m不haepc同thearn1ics
气体为零，为湿饱土和液。相是为一零种，非为饱干 状态。此时粉和细土砂土。。若此为时粘粘土土多呈 或粉土在震动为下可容坚塑硬性状土态。，砂土 易产生液化。 呈松散状态。
§1 土的物性与分类
Soil mechanics Chapter 1
§1.1 土的形成及颗粒特征 §1.2土的结构及工程性质 §1.3土的三相组成及物理性质指标 §1.4无粘性土的密实特性 §1.5粘性土的物理特性 §1.6土的工程分类 §1.7土的压实机理及工程控制
知识要点
Soil mechanics Chapter 1
物理风化
矿物成 分未变
原生矿物
无粘性土
化学风化
矿物成 分改变
次生矿物
粘性土
生物风化
有机质
动植物活动引起的岩石和土体 粗颗粒的粒度或成分的变化
二. 搬运与沉积
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母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小 颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物
颗粒表面粗糙
土
残积土
无搬运
1.掌握土体的三相组成及三相比例指标之间的换算
2.领会无粘性土密实度概念、判别方法及砂土相对 密度的计算
3.掌握粘性土的塑性、液限、塑性指数和液性指数 的概念 及其物理状态评价
4.掌握无粘性土和粘性土的分类依据和分类方法
5.掌握土体的压实原理及压实标准与控制
§1.1 土的形成与颗粒特征
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三种粘性土矿物的形状特性
高岭石
伊利石
蒙脱石
1、固体矿物颗粒(固相) ② 颗粒级配
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a.颗粒大小
影响土性 质的主因
b.各粒径成 分在土中占 的比例
1. 常用表格法或 2. 累计曲线法表示 3. 三角坐标法
颗粒大小
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原生矿物 石英、长石、云母等
次生矿物 主要是粘土矿物，包括三种类型
高岭石、伊利石、蒙脱石
粘土矿物:
由硅氧四面体和铝氢氧八面体构 成的晶胞所组合而成
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表示
硅氧四面体晶片的结构
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表示
铝氢氧八面体晶片的结构
粘土矿 物的晶 格构造
•粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类
•界限粒径
0.1
粗粒土
细粒土
卵石 砾石 砂粒
粉粒 粘粒 胶粒
d
粗 中 细 粗 中 细 极细
mm
20 10 5 2 0.5 0.25 0.05 0.005 0.002
1. 表 格 法 表 示 的 粒 组 划 分
粒组名称
漂石、块石颗粒
卵石、碎石颗粒
粗
圆砾、角砾颗 粒
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比表面积 ：单位质量
土颗粒所9克拥蒙有脱的土总的表总面 表高面岭积石积大约与伊一利石
粒 径 个足大球场一样大中
比表面积 10-20m2/g 80-100m2/g
胀缩性
小
中
渗透性
大
中
强度
大
中
压缩性
小
中
蒙脱石
小 800m2/g
大 小 小 大
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——各粒组的相对含量，用质量百分数来表示
•确定方法 筛分法：适用于粗粒土 (>0.075 mm) 沉降分析法：适用于细粒土 (<0.075 mm)
•表述方法 粒径级配累积曲线
筛分法
200g
P
10 5.0 10 2.0 16 1.0 18 0.5 24 0.25 22 0.1 38
72
% 95 87 78 66 55 36
0.1～0.075
0.075～0.01 0.01～0.005
透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀 小，干时稍有收缩；毛细水上升高度 较大较快，极易出现冻胀现象
<0.005
透水性很小，湿时有粘性和可塑性， 遇水膨胀大，干时收缩显著；毛细水 上升高度较大，但速度较慢
粒径级配
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残积土 强风化 弱风化
多棱角 粗细不均 无层理
质 较 好
微风化
母岩体
运积土
有搬运
风化所形成的土颗粒，受自然力的作用 搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物
运积土的特点
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运积土
有搬运
重力: 坡积土 土粒粗细不同，性质不均匀
洪积土 有分选性，近粗远细
流水:
冲积土 浑圆度分选性明显，土层交迭 湖泊沼泽沉积土 含有机物淤泥，土性差
筛分法原理图
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筛分法就是用一套标准筛子如孔 直径(mm)：20、10、5.0、2.0、 l.0、0.5、0.25、0.1、0.075， 将烘干且分散了的200g有代表性 的试样倒入标准筛内摇振，然后 分别称出留在各筛子上的土重， 并计算出各粒组的相对含量，即 得土的颗粒级配。 沉降分析法：具体有密度计法(也 称比重计法)或移液管法(也称吸管 法)。该两法的理论基础都是依据 Stokes(司笃克斯)定律，即球状的 细颗粒在水中的下沉速度与颗粒 直径的平方成正比
固相 + 液相 + 气相
重要影响 次要作用 构成土骨架，起决定作用
土体三相组成示意图
1、固体矿物颗粒(固相)
② 粒径级配
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① 矿物成分
③ 颗粒形状
物理状态 力学特性
1、固体矿物颗粒(固相) ① 矿物成分
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一、土的形成
土是岩石经过风化后,在不同条件下形成的自然历史的产物
岩石 地球
风化 搬运、沉积
土 地球
形成过程 形成条件
影响
物理力学性质
风化作用分类
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