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土的基本性质与简易土工试验
4、土的主要特点：复杂性、易变性。土的种类 繁多，分布复杂，性质各异。复杂性首先表现在土 的成因不同，由于成土母岩不同和风化历史，形成 原因的不同，在自然界中，同一地点，地基中可能 埋藏多种土层，同一土层的土质也因其所处环境的 不同而有所差异，所以绝对不能认为只要有一个土 名就能概括该种土的全部性质指标，这种复杂性甚 至反映在各行业的规范中，如水利、公路、铁路、 建筑等，各行业的规范中土的分类、定名，甚至与 国标不同，至今还不统一。
而软土地基重复受力，由于土的排水因素， （也就是土中的孔隙、水、空气的含量发生变化） 而导致它的承载力发生变化，而每次重复受力的变 形也都不一样。又如淤泥，含水量大的时候是可塑 甚至流塑状态的，强度很低，人站上去脚会陷进去， 太阳晒干后就变成了固态，强度也提高了，人可以 站上去。这就是由于含水量变化而导致土的物理状 态的变化和强度的变化。
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某些特殊土类，甚至含水量没有变化，仅仅是由于 土颗粒内部结构的破坏也会导致土的性质发生根本 的变化。
例如： 一般土 St＝2-4 灵敏土 St＝4-8 高灵敏土 St＞8
加拿大的Lead Clay St＝100
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(二)土的组成 1、土的组成
我们前面已经说过，土是松散的矿物颗粒的 集合体，它是由固体、液体和气体三部分所组成。 也称为土的三相系。
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2、土的物理性质指标 为了便于说明各种物理性质指标的定义和
它们之间的相互关系，我们常利用所谓土的三 相图把土体中的土颗粒、液体、气体等三相物 质分开表示，如图(1)所示，
质量m
体积V
ma xo
气
mw
水
ms
土粒
m=m w +ms
பைடு நூலகம்Va
Vv Vw
V
Vs
V=Va +Vw +Vs
图（1） 土的三相图
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3、土的基本性质：与其它连续介质相区别最主 要的特征，就是土的散体性和多孔性。所谓散体性 是指土是松散颗粒的集合体，颗粒之间的联结强度 远比颗粒本身强度为小，甚至完全没有联结。所谓 多孔性是指在一般情况下，土的颗粒间有大量的孔 隙，而孔隙中通常有水和空气，而土中水和空气的 含量会随着外部条件的变化而变化。
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2、参用的规范有：国标《土工试验方法标 准》（GB/T50123－2019）、《土的工程分类标准》 （ GB/T50145-2019 ） 、 水 利 行 业 标 准 《 土 工 试 验 规程》（SL237-2019）、公路行业标准《公路土 工试验 规程 》 （ JTJE40-2019 ） 、 铁路行 业 标 准 《铁路工程试验方法》（TBJ102-96）、以及电力 行业标准《水电水利工程土工试验规程》 （DL/T5355－2019）等。
土工试验中粗颗粒土的比重，实际上是视比重， 也就是说土粒的体积是包括土粒内封闭空隙体积在 内的。
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（2）含水率（W） 土的含水率是土在（105～110℃）下烘
至恒量时所失去的水分质量mw与土粒质量ms
的比值，以百分数计
(%) mw 100
ms
含水率表示土中所含水分的多少，反映土 的干湿状态，它是土的一个重要指标，需由 试验测定，通常以烘干法为准。
固体部分即为土粒，由矿物颗粒及有机物组 成，这一部分构成土的骨架或称为土的结构，骨 架中布满了许多孔隙，孔隙为液体、气体所分据。 水及其溶解物构成土中液体部分。空气及其它一 些气体构成土中的气体部分，这些组成部分之间 的数量比例关系和相互作用，决定了土的物理力 学性质。
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土的各组成部分的数量比例随土所存在的具体 条件的不同而变化，干土的孔隙中仅含有空气， 饱和土的孔隙中则全充满水，干土和饱和土都属 于二相土，而湿土的孔隙里既有空气又有水，属 三相土。
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一、土的基本性质
(一）概述
1、土的定义：土是地表岩石经过长期风化的产 物，是各种矿物颗粒组成的松散颗粒集合体。所以 土的定义是相当广泛的，它不仅包括粘土、粉土， 还包括了砂、砾，甚至卵石、漂石，必须说明，我 们这一课涉及的内容如定义、分类、试验规程等， 仅适用于各类工程用土，而不适用于混凝土所用的 砂、石料等。所谓工程用土指的是：工程勘察、建 筑地基、路堤填料和地基处理等所涉及的土类。
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（1）土粒比重（Gs）
土粒比重是土粒的质量与同体积4℃时纯水的质
量之比，
Gs
ms
Vs.w

s w
其中 w－4℃时纯水的密度：1g／㎝3 土粒比重需通过试验测定，通常在室内用比重
瓶法测定，它实际上是相对密度的概念，是一个无 因次的量，即是一个没有单位的数值。砂土一般为 2.65，粘土为2.75。
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土的易变性表现在同一种土，它的性质（包括它 的强度、变形模量、以及它的物理状态等）都会因 外界的温度、湿度、外力作用等的影响而发生显著 变化。这是由土的基本性质所决定的，与其它材料 相比土的易变性进一步导致了土的工程性质的复杂 性。
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例如钢材重复受力，在一定极限范围内，它 的承载力是不变的，每次重复受力的变形也都是不 变的。
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（3）土的湿密度() 土的湿密度是单位体积的土的质量，这一
指标反映了土的密实状态，它的单位为g/㎝3 土的湿密度也常简称为土的密度，即土由土粒、 水及空气三相组成时的密度
m vm s m w ( m a 0)
土的湿密度也是土的一个基本指标，通常用 环刀法测定，易破裂的土和形状不规则的坚硬 土可用蜡封法，现场测定可用试坑灌水法、灌 砂法。
图中m代表质量，v代表体积，脚标，a、w、s和v分 别表示气、水、土粒和孔隙，如ms就表示土粒的质量， Vv表示孔隙的体积。
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土的物理性质指标就是表示土中三相比例 关系的一些物理量。
土的物理性质指标可分类为两类：一类是 必须通过试验测定的，如含水率、密度、土粒 比重；另一类可通过测定的物理性质指标和土 的三相图关系换算。