土物理性质及工程分类

1、1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相组成土的三相组成 1.31.3土的物理状态土的物理状态 1.41.4土的结构土的结构 1.51.5土的工程分类土的工程分类 第第2页页/共共67页页 1.1 1.1 土的形成土的形成 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 搬运、沉积搬运、沉积 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 形成过程形成过程 形成条件形成条件 物理力学物理力学 性质性质 风化风化 岩石岩石 地球 土土 地球 影响影响 第第3页页/共共67页页 生物风化生物风化 物理风

2、化物理风化 化学风化化学风化 量变量变 无粘性土无粘性土 原生矿物原生矿物 质变质变 粘性土粘性土 次生矿物次生矿物 动植物的活动动植物的活动 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 风化风化 有有 机机 质质 1.11.1土的形成土的形成 岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的 影响产生胀缩而发生裂缝影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动或在运动 过程中因碰撞和摩擦而破碎过程中因碰撞和摩擦而破碎 母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的 作用而改变其矿物的化学成分，形成作用而改变其矿物的化学成分，形成 新的矿物新的矿物 第第4页页/共共6

3、7页页 二二. . 搬运与沉积搬运与沉积 残积土 无搬运 运积土 有搬运 土土 质质 较较 好好 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 残积土残积土 强风化强风化 弱风化弱风化 微风化微风化 母岩体母岩体 颗粒表面粗糙颗粒表面粗糙 多棱角多棱角 粗细不均粗细不均 无层理无层理 1.11.1土的形成土的形成 母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小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后，未经搬运残留在原地的堆积物 风化所形成的土颗粒，受自然力的作用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搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物 第第5页页/

4、共共67页页 2. 2. 搬运与沉积搬运与沉积 运积土 有搬运 风：风：风积土风积土 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 重力重力: : 坡积土坡积土 流水流水: : 洪积土洪积土 冲积土冲积土 湖泊沼泽沉积土湖泊沼泽沉积土 海相沉积物海相沉积物 冰川冰川: : 冰积土冰积土 1.11.1土的形成土的形成 土粒粗细不同，性质不均匀土粒粗细不同，性质不均匀 有分选性，近粗远细有分选性，近粗远细 浑圆度分选性明显，土层交迭浑圆度分选性明显，土层交迭 含有机物淤泥，土性差含有机物淤泥，土性差 颗粒细，表层松软，土性差颗粒细，表层松软，土性差 土粒粗细变化较大，性质不均匀土粒粗细变化较大，性质不均匀

5、 颗粒均匀，层厚而不具层理颗粒均匀，层厚而不具层理 第第6页页/共共67页页 1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 气相固相液相 + + + 构成土骨架，起决定作用构成土骨架，起决定作用重要影响重要影响 土体 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 次要作用次要作用 第第7页页/共共67页页 一一. . 固体颗粒固体颗粒 物理状态 力学特性 粒径级配粒径级配 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成 矿物成分矿物成分 颗粒形状颗粒形状 第第8页页/共共67页页 1. 粒径级配 一一. . 固体颗粒固体颗粒 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三

6、相组成土的三相组成 颗粒大小 各粒径成分 在土中占的 比例 粒径级配 影响土性影响土性 的主因的主因 第第9页页/共共67页页 颗粒大小 粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 界限粒径 一一. . 固体颗粒固体颗粒 dmm 卵石卵石砾石砾石砂粒砂粒粉粒粉粒 粘粒粘粒 胶粒胶粒 60602 20.00.075750.0050.005 0.0020.002 0.250.5520 粗 中 细 粗 中 细 极细 0.10.1 粗粒土粗粒土细粒土细粒土 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成 第第10页页/共共67页页 粒径级配

7、 确定方法确定方法 筛分法筛分法：适用于粗粒土：适用于粗粒土 (0.075 mm) 水分法水分法：适用于细粒土：适用于细粒土 (0.075 mm) 各粒组的相对含量，用质量百分数来表示各粒组的相对含量，用质量百分数来表示 表述方法表述方法 粒径级配累积曲线粒径级配累积曲线 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 固体颗粒固体颗粒1.21.2土的三相组成土的三相组成 第第11页页/共共67页页 一一. . 固体颗粒固体颗粒 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 200g 10 16 18 24 22 38 72 100 90 80

8、 70 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒径粒径(mm) 1.21.2土的三相组成土的三相组成 P % 95 87 78 66 55 36 土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线 水分法水分法 粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005 百分数百分数P(%)P(%)2613.510 第第12页页/共共67页页 一一. . 固体颗粒固体颗粒 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成 100 90 80 7

9、0 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒径粒径(mm) 土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线 d60d50 d10 d30 d60d10d30CuCc 0.33 0.005 0.063662.41 特征粒径特征粒径: d50 : 平均平均粒径粒径 d60 : 控制控制粒径粒径 d10 : 有效有效粒径粒径 d30 :中值粒径中值粒径 不均匀程度不均匀程度： Cu = d60 / d10 连续程度连续程度: Cc = d302 / (d60 d1

10、0 ) 曲率系数曲率系数 不均匀系数不均匀系数 Cu 5,级配不均匀级配不均匀 粗细程度粗细程度： 用用d50 表示 第第13页页/共共67页页 一一. . 固体颗粒固体颗粒 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒径粒径(mm) 土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线 d60d10d30 曲线 d60d10d30CuCc L 0.33 0.005 0

11、.081 66 3.98 M0.0632.41 R0.0300.545 斜率斜率: : 某粒径范围内颗粒的含量某粒径范围内颗粒的含量 陡陡相应粒组质量集中相应粒组质量集中 缓缓-相应粒组含量少相应粒组含量少 平台平台-相应粒组缺乏相应粒组缺乏 连续程度连续程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数曲率系数 较大颗粒缺少较大颗粒缺少 Cc 减小减小 较小颗粒缺少较小颗粒缺少 Cc 增大增大 C c = 1 3, 级配连续性好级配连续性好 第第14页页/共共67页页 粒径级配 粒径级配累积曲线及指标的用途粒径级配累积曲线及指标的用途： 1）粒组含量用于土的分类定名粒组含量用于土

12、的分类定名； 2）不均匀系数不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：用于判定土的不均匀程度： Cu 5, 不均匀土不均匀土； Cu 3 或 Cc 1,级配不连续土级配不连续土 4）不均匀系数不均匀系数Cu和和曲率系数曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 级配级配 良好的土良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc 11g/cmg/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100100C C时可蒸发时可蒸发 强结合水强结合水 位于强结合水之外，电场引位于强结合水之外，电场引

13、 力作用范围之内力作用范围之内 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性 弱结合水弱结合水 第第23页页/共共67页页 自由水自由水 重力水重力水 毛细水毛细水 在重力作用下可在土中自由流动在重力作用下可在土中自由流动 存在于固气之间存在于固气之间 在重力与表面张力作用下在重力与表面张力作用下 可在土粒间空隙中自由移动可在土粒间空隙中自由移动 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成二二. . 土中水土中水 第第24页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.21.2土的三相组成土的三相组成 二二.

14、 . 土中水土中水 土中毛细现象土中毛细现象 r T hc cos2 上升高度上升高度: r2hcw=2rTcos 毛细水毛细水 分布在土粒内部相互贯通分布在土粒内部相互贯通 的孔隙可以看成许多形状的孔隙可以看成许多形状 不一、直径互异、彼此连不一、直径互异、彼此连 通的毛细管通的毛细管 毛细升高与孔径成反比毛细升高与孔径成反比 粘土粘土 粉土粉土 砂土砂土 砾石砾石 分析对象分析对象: 水柱水柱 第第25页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.21.2土的三相组成土的三相组成 二二. . 土中水土中水 对砂土强度的影响对砂土强度的影响:毛细边角毛细边角 水水, 假凝聚力

15、假凝聚力 cc hu 假定假定 = 0, 毛细压力毛细压力 2rTcos+ucr2 = 0毛细压力毛细压力 非饱和土中毛细张力影响非饱和土中毛细张力影响 分析对象分析对象: 水膜水膜 第第26页页/共共67页页 三三. . 土中气体土中气体 v自由气体：自由气体：与大气连通，对土的性质影响不大与大气连通，对土的性质影响不大 v封闭气体：封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道增加土的弹性；阻塞渗流通道 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成 第第27页页/共共67页页 土有三个组成部分：固相、液相和气相土有三个组成部分：固相、液相和气相 小结小结 1. 固体颗粒固

16、体颗粒 2. 土中水土中水 3. 土中气体土中气体 粒径级配粒径级配 矿物成分矿物成分 颗粒形状颗粒形状 结合水结合水 (强结合水、弱结合水强结合水、弱结合水) 自由水自由水 (重力水、毛细水重力水、毛细水) 自由气体自由气体 封闭气体封闭气体 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.21.2土的三相组成土的三相组成 第第28页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相组成土的三相组成 1.31.3土的物理状态土的物理状态 ?1.41.4土的结构土的结构 ?1.51.5土的工程分类土的工程分类 第第29页页/共共67页页 1.

17、3 土的物理状态土的物理状态 土的物理状态土的物理状态 粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度 粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 土的物理性质指标土的物理性质指标 ( (三相间的比例关系三相间的比例关系) ) 力学特力学特 性性 影响影响 表表 示示 第第30页页/共共67页页 一一. . 物理性质指标物理性质指标 土的三个组成相的体积土的三个组成相的体积 和质量上的比例关系和质量上的比例关系 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.3 土的物理状态土的物理状态 密实程度密实程度 干湿程度干湿程度 特点特点: 指标概念简单，数量很多指标概念简单，数量很多 要点：

18、要点：名称、概念或定义、符号、表达式、名称、概念或定义、符号、表达式、 单位或量纲、常见值或范围、联系与区别单位或量纲、常见值或范围、联系与区别 定义定义 基本方法基本方法:三相草图法三相草图法 第第31页页/共共67页页 1. 三相草图三相草图 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 质量质量体积体积 1.3 土的物理状态土的物理状态 第第32页页/共共67页页 三相草图三相草图 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 Water Air

19、 Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量质量体积体积 VVV VVVV av as Vm 0m mmmm a as 已知关系五个已知关系五个: : 共有九个参数共有九个参数: V Vv Vs Va V / / ms m ma m 剩下三个独立变量剩下三个独立变量 三相草图法三相草图法 物性指标是比例关系物性指标是比例关系: : 可假设任一参数为可假设任一参数为1 对于饱和土对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量 实验室测定实验室测定其它指标其它指标 是一种简单而实用的方法是一种简单而实用的方法 1.3 土的物理状态土的物理状态 第第33页页/共共67页页 1 1

20、 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 2.2.室内测定的三个物理性质指标室内测定的三个物理性质指标 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量质量体积体积 -土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量 土的密度土的密度 aws ws VVV mm V m 土的重度或容重土的重度或容重 =g 工程上更常用工程上更常用, 用于计算土的自重应力用于计算土的自重应力 单位单位: kg/m3 或或 g/cm3 单位单位: kN/m3 一般范围一般范围: 1.602.20 g/cm3 定义定义: 土单位体积

21、的质量土单位体积的质量 有时也称有时也称土的天然密度土的天然密度 1.3 土的物理状态土的物理状态 表达式表达式: 相关指标相关指标: 三相草图有助于直观三相草图有助于直观 理解物性指标的概念理解物性指标的概念 第第34页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量质量体积体积 土粒比重土粒比重 s: 土粒的密度，单位体积土粒的质量土粒的密度，单位体积土粒的质量 s s s V m 单位单位: 无量纲无量纲 土粒比重一般范围土粒比重一般范围: 粘性土粘性土

22、2.702.75 砂砂 土土 2.65 C4 w C w s s d 4 4C时纯蒸馏水的密度时纯蒸馏水的密度 C4 w =1.0 g/cm3 土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒比重在数值上等于土粒的密度 定义定义: 土粒的密度与土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值时纯蒸馏水的密度的比值 1.3 土的物理状态土的物理状态 表达式表达式: 第第35页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量质量体积体积 土的含水量土的含水量 s s s w m mm m

23、m (%)w 定义定义: 土中水的质量与土粒质量之比土中水的质量与土粒质量之比, 用百分数表示用百分数表示 注意注意: 其实是含水比其实是含水比, 可达到或超过可达到或超过100 1.3 土的物理状态土的物理状态 表达式表达式: 第第36页页/共共67页页 一一. . 物理性质指标物理性质指标 v表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标 孔隙比孔隙比 孔隙率孔隙率 ( (孔隙度孔隙度) ) 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 s v V V e . . 其它常用的物理性质指标其它常用的物理性质指标 V V (%)n v 关系关系: e1 e n n1 n e 在某种程度上反映土的松密在某

24、种程度上反映土的松密 砂类土：砂类土：28-35% 粘性土：粘性土：30-50% 有的可达有的可达60-70% 1.3 土的物理状态土的物理状态 定义定义: 土中孔隙体积与固体颗土中孔隙体积与固体颗 粒体积之比粒体积之比, 无量纲无量纲 表达式表达式: Water Air Soil Va Vw Vs Vv V 体积体积 定义定义: 土中孔隙体积与总体土中孔隙体积与总体 积之比积之比, 用百分数表示用百分数表示 表达式表达式: Vs=1 Vv=e V=1+e Water Air Soil 体积体积 三相草图可用于确定三相草图可用于确定 物性指标之间的关系物性指标之间的关系 第第37页页/共共67

25、页页 一一. . 物理性质指标物理性质指标 v表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 s w m m (%)w 含水量含水量 饱和度饱和度 1.3 土的物理状态土的物理状态 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量质量体积体积 表达式表达式: 定义定义: 土中水的体积与孔隙体积的比值土中水的体积与孔隙体积的比值 饱和度表示饱和度表示孔隙中充满水的程度孔隙中充满水的程度 Sr=0 : 干土干土 Sr=100% : 饱和土饱和土 %100 V V S w r 第第38页页/共共67页页 1 1 土的物性与分

26、类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 v表示土中表示土中密度和容重密度和容重的指标的指标 天然密度天然密度 干密度干密度 饱和密度饱和密度 aws ws VVV mm V m 天然重度天然重度 干重度干重度 V ms d g g dd V Vm vws sat g satsat 浮重度浮重度wsat 浮密度浮密度有效重度有效重度 饱和重度饱和重度 1.3 土的物理状态土的物理状态 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量质量体积体积 单位单位: kg/m3 或或 g/cm3 单位单位: kN/m3 定义定义: 土被完全烘干时的密

27、度土被完全烘干时的密度, 等于等于 单位体积内土粒的质量单位体积内土粒的质量 表达式表达式: 第第39页页/共共67页页 各种密度容重之间的大小关系：各种密度容重之间的大小关系： 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 dsat dsat 1.3 土的物理状态土的物理状态 天然密度天然密度 干密度干密度 饱和密度饱和密度 V m 天然重度天然重度 干重度干重度 V ms d g g dd V VSm vw r s sat g satsat 浮重度浮重度 wsat 饱和重度饱和重度 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms

28、 m 质量质量体积体积 第第40页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 常用的物理性质指标间的换算关系常用的物理性质指标间的换算关系 1.3 土的物理状态土的物理状态 教科书教科书 P18 表表1-5 要点要点 从物理意义上理解指标间的关系从物理意义上理解指标间的关系 不鼓励死记硬背不鼓励死记硬背 必要时利用三相草图推导必要时利用三相草图推导 第第41页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 一一. . 物理性质指标物理性质指标 小结小结 1.3 土的物理状态土的物理状态 物理性质指标物理性质指标 土的三个组成相的体积和质

29、量上土的三个组成相的体积和质量上 的比例关系的比例关系 密实程度密实程度 干湿程度干湿程度 特点特点: 指标概念简单，数量很多指标概念简单，数量很多 要点：要点：名称、概念或定义、符号、表达式、名称、概念或定义、符号、表达式、 单位或量纲、常见值或范围、联系与区别单位或量纲、常见值或范围、联系与区别 定义定义 基本方法基本方法: 三相草图法三相草图法 室内测定的三个物理性质指标室内测定的三个物理性质指标 土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量 三相草图有助于直观三相草图有助于直观 理解物性指标的概念理解物性指标的概念 其它常用的物理性质指标其它常用的物理性质指标 v表

30、示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标 v表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标 v表示土中密度和重度的指标表示土中密度和重度的指标 三相草图可用于确定三相草图可用于确定 物性指标之间的关系物性指标之间的关系 三相草图法是求取物三相草图法是求取物 理性质指标的简单而理性质指标的简单而 有效的方法有效的方法 第第42页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 二二. .土的物理状态指标土的物理状态指标 1.3 土的物理状态土的物理状态 土的物理状态土的物理状态 粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度 粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态 土的物理性质指标土的物理性质指标 ( (三相

31、间的比例关系三相间的比例关系) ) 力学特力学特 性性 影响影响 表表 示示 第第43页页/共共67页页 e emax max与 与e emin min ： ：最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比 1. 粗粒土的密实状态粗粒土的密实状态 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 二二. . 物理状态指标物理状态指标 密实度密实度如何衡量如何衡量? ? 单位体积中固体颗粒含量的多少单位体积中固体颗粒含量的多少 优点：优点：简单方便简单方便 缺点：缺点：不能反映级配的影响不能反映级配的影响 只能用于同一种土只能用于同一种土 对对 策策 相对密度相对密度 minmax max r ee ee D 1.3 土

32、的物理状态土的物理状态 孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n n emin = 0.35 emin = 0.20 第第44页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 二二. . 物理状态指标物理状态指标1.3 土的物理状态土的物理状态 e emax max: : 最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器， 避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比 e emin min: : 最小孔隙比；将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法最小孔隙比；将松

33、散的风干土样装入金属容器内，按规定方法 振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得 到最小孔隙比到最小孔隙比 e emax max与 与e emin min ： ：最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比 注意：注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难 第第45页页/共共67页页 粗粒土的密实状态指标粗粒土的密实状态指标 判别标准：判别标准： D Dr r = 1 = 1 , , 最密状态最密状态 D Dr r = 0 = 0 , , 最松状态最松状态 D Dr r 1/3 ,

34、1/3 , 疏松状态疏松状态 1/3 1/3 2/3 2/3 , , 密实状态密实状态 1 1 土的物性与分类土的物性与分类二二. . 物理状态指标物理状态指标1.3 土的物理状态土的物理状态 相对密度相对密度 minmax max r ee ee D dmindmaxd maxdmindd r )( )( D 第第46页页/共共67页页 标准贯入试验标准贯入试验 1 1 土的物性与分类土的物性与分类二二. . 物理状态指标物理状态指标1.3 土的物理状态土的物理状态 工程上常用标准贯锤击数值进行判别。工程上常用标准贯锤击数值进行判别。 试验设备：主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤三部分组成。试

35、验设备：主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤三部分组成。 试验要点：试验要点： (1)与钻探配合进行；与钻探配合进行； (2)以每分钟以每分钟15-30击的贯入速率，先打击的贯入速率，先打15cm不计击数，继续贯入土不计击数，继续贯入土 中中30cm，记录锤击数，记录锤击数 N值值; (3)拔出后，取出贯入器中的土样进行鉴别描述。拔出后，取出贯入器中的土样进行鉴别描述。 密实度密实中密稍密松散 标贯击数303015 151010 按标准贯入锤击数按标准贯入锤击数N划分砂土密实度划分砂土密实度 第第47页页/共共67页页 2. 粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态 1 1 土的物性与分类土的物性与分类

36、二二. . 物理状态指标物理状态指标 也称也称稠度状态稠度状态 1.3 土的物理状态土的物理状态 稠度状态与含水量有关稠度状态与含水量有关 粘性土粘性土 含水量含水量 较硬较硬 变软变软 流动流动 第第48页页/共共67页页 塑限塑限p液限液限l 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 二二. . 物理状态指标物理状态指标 稠度界限稠度界限 1.3 土的物理状态土的物理状态 粘性土的稠度反映土中水的形态粘性土的稠度反映土中水的形态 固态或固态或半固态半固态塑态塑态 流态流态 强结合水膜最大强结合水膜最大 出现自由水出现自由水 强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水 稠度状态稠度状态 含水量

37、含水量 土中水的形态土中水的形态 w 第第49页页/共共67页页 相对稠度相对稠度 pL p L I 问题：仅适用于问题：仅适用于重塑土重塑土 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 二二. . 物理状态指标物理状态指标1.3 土的物理状态土的物理状态 对于对于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同稠度可能不同 液性指数液性指数 不同的粘土，p、L 大小不同 定义：定义： wp w wl IL1 坚硬状态坚硬状态 可塑状态可塑状态 流流 态态 0.00 0.25 0.25 - 0.75 0.75 1.00 硬塑硬塑 可塑可塑 软塑软塑 第第50页页/共共67页页 pLp I 吸附结合水的能力；粘性

38、大小；大致反映粘土颗粒含量吸附结合水的能力；粘性大小；大致反映粘土颗粒含量 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 二二. . 物理状态指标物理状态指标1.3 土的物理状态土的物理状态 塑性指数塑性指数 常作为细粒土工程分类的依据常作为细粒土工程分类的依据 缺点缺点 不能充分不能充分反映粘土颗粒含量反映粘土颗粒含量 不同的粘土矿物结合水的能力不同不同的粘土矿物结合水的能力不同 活性指数活性指数 002. 0 p p I A p0.002: 粒径小于粒径小于0.002mm颗粒的质量占总土总质量的百分比颗粒的质量占总土总质量的百分比 A 1.25 非活性粘土非活性粘土 正常粘土正常粘土 活性粘土活性

39、粘土 第第51页页/共共67页页 粗粒土的密实状态指标粗粒土的密实状态指标: 相对密度相对密度Dr 小结小结 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.3 土的物理状态土的物理状态二二. . 物理状态指标物理状态指标 细粒土的稠度状态指标细粒土的稠度状态指标: 液性指数液性指数IL 引入引入 定义定义 判别标准判别标准 稠度界限稠度界限 稠度状态稠度状态 含水量含水量 土中水的形态土中水的形态 塑性指数塑性指数 液性指数液性指数 引入引入 定义定义 判别标准判别标准 第第52页页/共共67页页 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相组成土的

40、三相组成 1.31.3土的物理状态土的物理状态 1.41.4土的结构土的结构 ?1.51.5土的工程分类土的工程分类 第第53页页/共共67页页 土颗粒或粒团的土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结空间排列和相互联结 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.4 1.4 土的结构土的结构 土粒间的作用力土粒间的作用力 粘性土的结构性指标粘性土的结构性指标 力学特性力学特性 土的结构土的结构 影影 响响 粗粒土的结构粗粒土的结构 细粒土的结构细粒土的结构 重塑土的强度重塑土的强度原状土的强度原状土的强度 第第54页页/共共67页页 一一. 土粒间的作用力土粒间的作用力 重重 力力 毛细力毛细力 胶结

41、力胶结力 颗粒表面力颗粒表面力 土颗粒的自重形成的方向向下的力土颗粒的自重形成的方向向下的力 砂土砂土 土中毛细作用形成的力土中毛细作用形成的力 细砂、粉土细砂、粉土 土粒间的胶体物质产成的作用力土粒间的胶体物质产成的作用力 粘土粘土 粘土粘土 库库 仑仑 力力： 范德华力范德华力： 颗粒表面的静电引力或斥力颗粒表面的静电引力或斥力 颗粒接触点处的分子间引力颗粒接触点处的分子间引力 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.4 1.4 土的结构土的结构 第第55页页/共共67页页 二二. .粗粒土的结构粗粒土的结构 粒间作用力粒间作用力 排列形式排列形式 矿物成分矿物成分 单粒结构单粒结构 示意

42、图示意图 重力，毛细力重力，毛细力 点与点、点与面点与点、点与面 原生矿物原生矿物 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.4 1.4 土的结构土的结构 第第56页页/共共67页页 三三. .细粒土的结构细粒土的结构 粒间作用力粒间作用力 形成环境形成环境 排列形式排列形式 矿物成分矿物成分 表面力、胶结力表面力、胶结力 （斥力减小引力增加）（斥力减小引力增加） 片架结构片架结构 ( (絮凝结构絮凝结构) ) 片堆结构片堆结构 ( (分散结构分散结构) ) 示意图示意图 表面力、胶结力表面力、胶结力 （粒间斥力占优势）（粒间斥力占优势） 淡水中沉积淡水中沉积海水中沉积海水中沉积 次生矿物次生矿

43、物次生矿物次生矿物 天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。 面与面面与面 边、角与面边、角与面 边、角与边边、角与边 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.4 1.4 土的结构土的结构 第第57页页/共共67页页 u u t q q S 三三. 反映粘性土结构性的指标反映粘性土结构性的指标 0 3 u q u q 相同含水量、密度相同含水量、密度 1 1. . 粘性土的灵敏度粘性土的灵敏度 S St t 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.4 1.4 土的结构土的结构 = 原状土原状土结构性结构性 相同含水

44、量相同含水量 密度密度 粉碎粉碎 重塑重塑 重塑土重塑土 强度降低强度降低 St 16 粘性土粘性土 不灵敏不灵敏 低灵敏低灵敏 中等灵中等灵 敏敏 灵敏灵敏 很灵敏很灵敏 流动流动 原状土的无侧限抗压强原状土的无侧限抗压强 度度 重塑土的无侧限抗压强重塑土的无侧限抗压强 度度 第第58页页/共共67页页 含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置 而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性触变性。 土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土 结构随时

45、间变化的宏观表现。结构随时间变化的宏观表现。 目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。 2 2. 粘性土的触变性粘性土的触变性 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.4 1.4 土的结构土的结构 第第59页页/共共67页页 小结小结 1 1 土的物性与分类土的物性与分类1.4 1.4 土的结构土的结构 土颗粒或粒团的土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结空间排列和相互联结 土粒间的作用力土粒间的作用力 粘性土的结构性指标粘性土的结构性指标 土的结土的结 构构 粗粒土的结构粗粒土的结构细粒土的结构细粒土的结构 第第60页页/共共67页页 1 1 土的物性

46、与分类土的物性与分类 1.1 1.1 土的形成土的形成 1.21.2土的三相组成土的三相组成 1.31.3土的物理状态土的物理状态 1.41.4土的结构土的结构 1.51.5土的工程分类土的工程分类 第第61页页/共共67页页 目的：目的： 依据：依据： 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范- -GB50007GB50007分类法分类法 岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范-GB50021-GB50021分类法分类法 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 是将工程性质相近的是将工程性质相近的 土进行分类土进行分类 便于研究及应用便于研究及应用 能反映土

47、的物理力学性质能反映土的物理力学性质 土的组成土的组成 土的状态土的状态 土的结构土的结构 第第62页页/共共67页页 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范- -GB50007GB50007分类法分类法 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 土土 岩石岩石 碎石土碎石土 砂土砂土 粉土粉土 粘性土粘性土 人工填土人工填土 第第63页页/共共67页页 三三. . 建筑规范分类法建筑规范分类法 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 碎石土碎石土 土的名称土的名称 颗粒形状颗粒形状 粒组含量粒组含量 漂石漂石 块

48、石块石 圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主 棱角形为主棱角形为主 粒径大于粒径大于200mm的颗的颗 粒超过全质量粒超过全质量50% 卵石卵石 碎石碎石 圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主 棱角形为主棱角形为主 圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主 棱角形为主棱角形为主 圆砾圆砾 角砾角砾 粒径大于粒径大于20mm的颗的颗 粒超过全质量粒超过全质量50% 粒径大于粒径大于2mm的颗的颗 粒超过全质量粒超过全质量50% 第第64页页/共共67页页 三三. . 建筑规范分类法建筑规范分类法 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 砂土砂土 土的名称土的名称 粒组含量

49、粒组含量 粒径大于粒径大于2mm的颗粒的颗粒 占全质量占全质量25 - 50% 砾砂砾砂 粗砂粗砂 中砂中砂 细砂细砂 粉砂粉砂 粒径大于粒径大于0.5mm的颗的颗 粒超过全质量粒超过全质量50% 粒径大于粒径大于0.25mm的的 颗粒超过全质量颗粒超过全质量50% 粒径大于粒径大于0.075mm的的 颗粒超过全质量颗粒超过全质量85% 粒径大于粒径大于0.075mm的颗的颗 粒超过全质量粒超过全质量50% 第第65页页/共共67页页 三三. . 建筑规范分类法建筑规范分类法 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 粉土粉土 粒径大于粒径大于0.075m

50、m的颗粒的颗粒 含量小于全质量含量小于全质量50%而塑而塑 性指数性指数Ip10的土的土 塑性指数塑性指数Ip10的土的土 粘性土粘性土 1017的土的土粘土粘土 粉质粘土粉质粘土 A 1.25 非活性粘土非活性粘土 正常粘土正常粘土 活性粘土活性粘土 第第66页页/共共67页页 公路桥涵地基土的分类公路桥涵地基土的分类 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 1.5 1.5 土的工程分类土的工程分类 自学自学: : 教科书教科书P29P29P32P32 第第67页页/共共67页页 二二. . 搬运与沉积搬运与沉积 残积土 无搬运 运积土 有搬运 土土 质质 较较 好好 1 1 土的物性与分类土的物性与分类 残积土残积土 强风化强风化 弱风化弱风化 微风化微风化 母岩体母岩体 颗粒表面粗糙颗粒表面粗糙 多棱角多棱角 粗细不均粗细不均 无层理无层理 1.11.1土的形成土的形成 母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小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后，未经搬运残留在原地的堆积物 风化所形成的土颗粒，受自然力的作用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搬运