项目1土的物理与工性质的认知

1、土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1-1 土的形成与组成土的形成与组成一、理论知识一、理论知识1.土的形成土的形成 地球表面在地质年代中经历着地壳运动、剥蚀作用地球表面在地质年代中经历着地壳运动、剥蚀作用、沉积作用、成岩作用这样一个不断的循环过程。地表、沉积作用、成岩作用这样一个不断的循环过程。地表的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而破碎后，形的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而破碎后，形成形状不同、大小不一的颗粒。这些颗粒受各种自然力成形状不同、大小不一的颗粒。这些颗粒受各种自然力的作用，在各种不同的自然环境下堆积下来，就形成通的作用，在各种不同的自然环境下堆积下来，就

2、形成通常所说的土。在土木工程中，土是指覆盖堆积物，它们常所说的土。在土木工程中，土是指覆盖堆积物，它们大多数是在第四纪地质历史时期内形成的。大多数是在第四纪地质历史时期内形成的。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 1. 1. 物理风化物理风化 岩石经受风霜雨雪的侵蚀，温度、湿度的变化，岩石经受风霜雨雪的侵蚀，温度、湿度的变化，发生不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解发生不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。为碎块。 2.2.化学风化化学风化 岩石与氧气、水、二氧化碳等物质接触时，逐渐岩石与氧气、水、二氧化碳等物质接触时，逐渐发生化学反应，原矿物的成分发生改变，产生了发生化学

3、反应，原矿物的成分发生改变，产生了新的矿物新的矿物次生矿物次生矿物 3.3.生物风化生物风化 有动物、植物和人类活动对岩体的破坏。有动物、植物和人类活动对岩体的破坏。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系2. 土的组成土的组成 土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的三相体土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的三相体系。系。 土骨架间布满相互贯通的孔隙，这些孔隙有时完全土骨架间布满相互贯通的孔隙，这些孔隙有时完全被水充满，称为被水充满，称为饱和土饱和土；有时一部分被水占据，另一；有时一部分被水占据，另一部分被气体占据，称为部分被气体占据，称为非饱和土非饱和土； 有时也可能完全充满气体，称为有时

4、也可能完全充满气体，称为干土干土。水和溶于水的物质构成土的液体部分，空气及其他一水和溶于水的物质构成土的液体部分，空气及其他一些气体构成土的气体部分。些气体构成土的气体部分。这三部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互这三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了土的物理力学性质作用决定了土的物理力学性质。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系3. 土中的固体颗粒土中的固体颗粒 固体颗粒构成的土骨架对土的物理性质起决固体颗粒构成的土骨架对土的物理性质起决定性的作用。研究固体颗粒就要分析粒径的大小定性的作用。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，这称之为土的颗粒

5、级及其在土中所占的百分比，这称之为土的颗粒级配。此外，固体颗粒的矿物成分以及颗粒的形状配。此外，固体颗粒的矿物成分以及颗粒的形状也影响土的性质。也影响土的性质。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土粒的矿物成分：土粒的矿物成分：原生矿物原生矿物次生矿物次生矿物土粒的矿物成分主要决定于母岩的成分及其土粒的矿物成分主要决定于母岩的成分及其所经受的风化作用。不同的矿物成分对土的性质所经受的风化作用。不同的矿物成分对土的性质有着不同的影响。土中固体部分的成分绝大部分有着不同的影响。土中固体部分的成分绝大部分是矿物质。颗粒的矿物成分分两大类。一类是原是矿物质。颗粒的矿物成分分两大类。一类是原生矿

6、物，它是由岩石经物理风化生成的；另一类生矿物，它是由岩石经物理风化生成的；另一类是次生矿物，它是由原生矿物经过化学风化后所是次生矿物，它是由原生矿物经过化学风化后所形成的新矿物。土中的次生矿物主要是粘土矿物形成的新矿物。土中的次生矿物主要是粘土矿物。腐殖质腐殖质腐殖质增多（超过腐殖质增多（超过35%），降低土的工程性），降低土的工程性质质土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土颗粒大小分析的相关概念土颗粒大小分析的相关概念土颗粒大小与形状是影响图物理力学性质指标土颗粒大小与形状是影响图物理力学性质指标的重要因素。的重要因素。土粒粒组的划分土粒粒组的划分: 粒径：颗粒的大小。粒径：颗粒的大

7、小。粒组：按一定粒径大小变化范围划分的组别粒组：按一定粒径大小变化范围划分的组别表表l2表示国内常用的粒组划分及各粒组的主表示国内常用的粒组划分及各粒组的主要特征。表中根据界限粒径把土粒分为要特征。表中根据界限粒径把土粒分为6大粒大粒组：组：漂石（块石）、卵石（碎石）、圆砾（角砾）漂石（块石）、卵石（碎石）、圆砾（角砾）、砂粒、粉粒、粘粒。、砂粒、粉粒、粘粒。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏

8、丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土的粒径级配：土的粒径级配：土的粒径土的粒径级配级配土中大小颗粒组配的情况。土中大小颗粒组配的情况。测定方法：测定方法：工程中，实用的颗粒级配分析方法有筛分法工程中，实用的颗粒级配分析方法有筛分法和沉降法二种。和沉降法二种。（1）筛分法）筛分法筛分法适用于粒径大于筛分法适用于粒径大于0075mm粒组的土。粒组的土。它是利用一套孔径不同的标准筛子（实验室它是利用一套孔径不同的标准筛子（实验室中筛子的孔径为中筛子的孔径为10mm、5mm、2mm、lmm、0.5mm、0.25mm、0.075或或0.1mm），将事），将事先称过质量

9、的风干或烘干土样置于振动筛上先称过质量的风干或烘干土样置于振动筛上，然后振动过筛，称留在各筛上土的质量，然后振动过筛，称留在各筛上土的质量，即可求得各个粒组的相对含量。即可求得各个粒组的相对含量。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系（2）沉降法）沉降法沉降法适用于分析沉降法适用于分析粒径小于粒径小于0.075mm的土。的土。根据斯托克斯（根据斯托克斯（Stokes）定理，球状的细颗）定理，球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比。因此可以利用粗颗粒下沉速度快，正比。因此可以利用粗颗粒下沉速度快，细

10、颗粒下沉速度慢的原理，把颗粒按下沉细颗粒下沉速度慢的原理，把颗粒按下沉速度进行粗细分组。根据这种原理，测得速度进行粗细分组。根据这种原理，测得颗粒级配。颗粒级配。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土的颗粒级配曲线：土的颗粒级配曲线：颗粒级配：土中各粒组的组配的情况。颗粒级配：土中各粒组的组配的情况。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系颗粒级配曲线：颗粒级配曲线： 通过上述筛分试验并进行计算，可以绘通过上述筛分试验并进行计算，可以绘制如图制如图14所示的颗粒级配累积曲线。其横所示的颗粒级配累积曲线。其横坐标为土颗粒的直径，以坐标为土颗粒的直径，以mm表示。由于混表示。由于混合土

11、中所含的土粒粒径通常相差千倍、万倍合土中所含的土粒粒径通常相差千倍、万倍甚至更大，且细粒土的含量对土的性质影响甚至更大，且细粒土的含量对土的性质影响很大，必须较为详细地表示。因此，粒径的很大，必须较为详细地表示。因此，粒径的坐标常取为对数坐标。级配曲线的纵坐标则坐标常取为对数坐标。级配曲线的纵坐标则表示小于某粒径土质量的含量（或称累计百表示小于某粒径土质量的含量（或称累计百分含量）。分含量）。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系d d6060小于某粒径的土粒质量累计百分数为小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%60%时相应的粒径时相应的粒径d d3030小于某粒径的土粒质量累计百分数为

12、小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%30%时相应的粒径时相应的粒径d d1010小于某粒径的土粒质量累计百分数为小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%10%时相应的粒径时相应的粒径土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系颗粒级配曲线的应用：颗粒级配曲线的应用： a.定性分析：定性分析： 由土的颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。由土的颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，则如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，则级配不好；反之，如曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊级配不好；反之，如曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒

13、不均匀，级配良好。，土粒不均匀，级配良好。b.定量分析：定量分析： 不均匀系数不均匀系数Cu Cu=d60/d10；当当Cu5，土为均匀土，即级配不良；，土为均匀土，即级配不良；当当Cu 10，土为不均匀，即级配良好。，土为不均匀，即级配良好。曲率系数曲率系数CcCc=d302/(d10d60)，当当Cc=13，级配良好。，级配良好。一般认为，一般认为，Cu 10、Cc=13，是级配良好的土，是级配良好的土土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系4. 土中的水土中的水土中水是组成土的第二种主要成分。土中水是组成土的第二种主要成分。土中水可以有不同的存在形态：固态的冰，土中水可以有不同的存在

14、形态：固态的冰，气态的水蒸气，液态的水，还有矿物颗粒晶格中气态的水蒸气，液态的水，还有矿物颗粒晶格中的结晶水。的结晶水。水蒸气一般对土的性质影响较小。结晶水是水蒸气一般对土的性质影响较小。结晶水是土的固体颗粒的组成部分，不能自由移动，只有土的固体颗粒的组成部分，不能自由移动，只有在高温下才能脱离晶格。这里着重讨论土中的液在高温下才能脱离晶格。这里着重讨论土中的液态水。态水。土中液态水可分为结合水和自由水两大类。土中液态水可分为结合水和自由水两大类。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系（1）结合水）结合水 结合水是指受颗粒表面电场作用力吸引而结合水是指受颗粒表面电场作用力吸引而强力吸附于

15、土粒表面上的土中水。这种电分子吸强力吸附于土粒表面上的土中水。这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固的粘结在一起。结合水不传递静水压力表面牢固的粘结在一起。结合水不传递静水压力，不能任意流动。，不能任意流动。结合水距颗粒表面远近不同，所受电场作用结合水距颗粒表面远近不同，所受电场作用力的大小也不一样，结合水按所受电场作力的大小也不一样，结合水按所受电场作用力的用力的大小可分成大小可分成强结合水和强结合水和弱结合水两类。弱结合水两类。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系（2）自由水）自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响

16、范围以外的水自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰。它的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为点为0C，有溶解能力，不能抗剪，密度在，有溶解能力，不能抗剪，密度在10左右。左右。 自由水按其移动所受作用力的不同，又分为自由水按其移动所受作用力的不同，又分为重力水重力水毛细水。毛细水。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系5.土中气土中气 土中气存在于土孔隙中未被水占据的部位。土中气存在于土孔隙中未被水占据的部位。自由气体自由气体 在粗粒土中常见到与大气相通的空气，土中自由在粗粒土中常见到与大气相通的空气，土中自由气体数量大，则土易被压实。

17、气体数量大，则土易被压实。封闭气泡封闭气泡在细粒土中则常存在与大气隔绝的封闭气泡，使在细粒土中则常存在与大气隔绝的封闭气泡，使土透水性减小。土中封闭气泡多，则土不易被压土透水性减小。土中封闭气泡多，则土不易被压实。实。二、任务实施（另布置）二、任务实施（另布置） 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1-2 土的物理性质指标土的物理性质指标一、理论知识一、理论知识1.土的三相图土的三相图WWmsmwm土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系2. 2. 试验指标（土的三项基本物理性质指标）试验指标（土的三项基本物理性质指标） 土的密度土的密度 （与天然重度（与天然重度 ） a.

18、a.土的天然密度土的天然密度 定义定义 天然状态下，土体单位体积的质量天然状态下，土体单位体积的质量 表达式表达式 =m/V g/cm=m/V g/cm3 3 、 t/ mt/ m3 3 常见值常见值 1.51.52.0g/cm2.0g/cm3 3、 t/ m t/ m3 3 测定方法测定方法 环刀法环刀法 灌水法（灌砂法）灌水法（灌砂法）土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 b 天然重度天然重度 定义：土在天然状态下，单位体积所具有的重定义：土在天然状态下，单位体积所具有的重量量。 表达式表达式 d d= = g g kN/mkN/m3 3 取取10 m/s10 m/s2 2 常见值

19、常见值 1620 kN/m1620 kN/m3 3 测定方法测定方法 环刀法环刀法土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土粒比重（土粒相对密度）土粒比重（土粒相对密度） Gs （ds）定义定义土粒的质量与同体积土粒的质量与同体积4时纯水的质量之比时纯水的质量之比表达式表达式 Gs =ms/Vs w (无量纲无量纲) w=1 t/m3 或或 g/cm3 常见值常见值 砂土：砂土：2.6-2.8测定方法测定方法 比重瓶法比重瓶法 经验法经验法g土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土的含水量土的含水量 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 表达式表达式 =m=

20、mWW/m/mS S 100%100% 常见值常见值 0 0%100100% 测定方法测定方法 烘干法等烘干法等土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 3.换算指标换算指标 几种不同状态下土的密度和重度几种不同状态下土的密度和重度1)土的干密度土的干密度 和土的干重度和土的干重度定义定义土的干密度土的干密度 土单位体积中所含固体颗粒的质量土单位体积中所含固体颗粒的质量土的干重度土的干重度土单位体积中干土的的重量土单位体积中干土的的重量表达式表达式 d=ms/V g/cm3 d=dg kN/m3常见值常见值土的干密度土的干密度1.32.0 g/cm3 土的干重度土的干重度1320 kN/m

21、3 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 2)2)土的饱和密度土的饱和密度 satsat与土的饱和重度与土的饱和重度 satsat 定义定义 土的饱和密度土的饱和密度土孔隙中全部充满水时单位体积的质土孔隙中全部充满水时单位体积的质量量 土的饱和重度土的饱和重度土孔隙中全部充满水时单位体积的重土孔隙中全部充满水时单位体积的重量量 表达式表达式 satsat= =（mms s+V+Vv v ww）/V g/cm/V g/cm3 3 satsat= =（mms s+V+Vv v ww）g/V kN/mg/V kN/m3 3 常见值常见值 土的饱和密度土的饱和密度1.81.82.3 g/cm2

22、.3 g/cm3 3 土的饱和重度土的饱和重度181823 kN/m23 kN/m3 3土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 3)3)土的有效密度土的有效密度 （浮密度浮密度）与土的有效重度与土的有效重度 （浮重度）（浮重度） 定义定义 土的有效密度（浮密度土的有效密度（浮密度）水下土单位体积中水下土单位体积中土粒的有效质量土粒的有效质量 土的有效重度（浮重度）土的有效重度（浮重度）水下土单位体积中水下土单位体积中土粒的有效重量土粒的有效重量 表达式表达式 = =（mms sV Vs s ww）/V = /V = satsat WW g/cm g/cm3 3 = =（mms sg gV

23、 Vs s wwg g）/V = /V = satsat WW kN/mkN/m3 3 WW取取1010kN/mkN/m3 3 常见值常见值 土的有效重度土的有效重度8 813kN/m13kN/m3 3土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 反映土的松密程度的指标反映土的松密程度的指标1)土的孔隙率土的孔隙率n定义定义 土的孔隙率土的孔隙率土中孔隙体积与土的总体积之比土中孔隙体积与土的总体积之比 表达式表达式 n=Vv/V 100%常见值常见值 3050%2)土的孔隙比土的孔隙比e定义定义 土的孔隙比土的孔隙比土中孔隙体积与土粒体积之比土中孔隙体积与土粒体积之比表达式表达式 e=Vv/V

24、s常见值常见值 砂土砂土0.51.0；粘性土；粘性土0.51.2土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系反映土中含水程度的指标反映土中含水程度的指标 1 1）土的含水量）土的含水量ww（已讲）（已讲） 2 2）土的饱和度）土的饱和度SrSr 定义定义 土空隙中水的体积与孔隙体积之比土空隙中水的体积与孔隙体积之比 表达式表达式 S Sr r=V=Vww/V/Vv v 100% 100% 常见值常见值 土处于完全干燥时，土处于完全干燥时，S Sr r=0%=0%；土处于完全饱和；土处于完全饱和状态时，状态时，S Sr r=100%=100% 二、任务实施（另布置）二、任务实施（另布置）土力学与

25、地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 表1-7 各种指标的换算关系各种指标的换算关系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1-3 土的物理状态指标土的物理状态指标一、理论知识一、理论知识 无粘性土的物理状态无粘性土的物理状态 无粘性土包括碎石类土与砂类土。无粘性土的密无粘性土包括碎石类土与砂类土。无粘性土的密实度通常指单位体积中固体颗粒的含量。它与土实度通常指单位体积中固体颗粒的含量。它与土的工程性质有着密切的关系，土颗粒含量多，土的工程性质有着密切的关系，土颗粒含量多，土呈密实状态，强度较大，可作为良好的地基；土呈密实状态，强度较大，可作为良好的地基；土颗粒含量少，土呈松散状态

26、，则是不良地基。颗粒含量少，土呈松散状态，则是不良地基。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 砂类土的密实程度砂类土的密实程度 孔隙比孔隙比e e与砂土密实度与砂土密实度 的关系的关系 按天然状态下的土的按天然状态下的土的e e的大小，可将砂土划分为的大小，可将砂土划分为密实、中密、稍密、松散密实、中密、稍密、松散4 4种状态。种状态。 但没有考虑到砂土颗粒的形状与级配的影响但没有考虑到砂土颗粒的形状与级配的影响土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系用相对密实度来评价土的密实度用相对密实度来评价土的密实度工程上为了更好地表明无粘性土所处的密实状工程上为了更好地表明无粘性土所处的

27、密实状态，采用将现场土的孔隙比态，采用将现场土的孔隙比e与该种土所能达到最与该种土所能达到最密实时的孔隙比密实时的孔隙比emin和最松散时的孔隙比和最松散时的孔隙比emax相对相对比的办法来表示孔隙比为比的办法来表示孔隙比为e时土的密实度。这种度时土的密实度。这种度量密实度的指标称为相对密实度量密实度的指标称为相对密实度Dr，定义为，定义为 式中式中: e现场无粘性土的天然孔隙比；现场无粘性土的天然孔隙比； emax土的最大孔隙比；土的最大孔隙比； emin土的最小孔隙比。土的最小孔隙比。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系从上式可以看出，若无粘性土的天然孔隙比从上式可以看出，若无粘性

28、土的天然孔隙比e接近于接近于emax，即相对密度，即相对密度Dr接近零时，土呈接近零时，土呈松散状态；松散状态；e接近接近emin，即，即Dr 接近于接近于1时，土时，土呈密实状态。根据呈密实状态。根据Dr 的值可把粗粒土的密实的值可把粗粒土的密实度状态划分为下列三种：度状态划分为下列三种： 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系标准贯入锤击数标准贯入锤击数N63.5采用采用Dr有时不方便。工程实践中常根据标准贯入试验划有时不方便。工程实践中常根据标准贯入试验划分砂土的密实度。将质量为分砂土的密实度。将质量为63.5kg的重锤提升至的重锤提升至76cm高度，高度，然后下落打入土中，计算打

29、入然后下落打入土中，计算打入30cm深度所需的锤击数深度所需的锤击数N63.5，据此将土分为松散、稍密、中密及密实四种密实度，据此将土分为松散、稍密、中密及密实四种密实度，其划分标准如下；其划分标准如下； 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 碎石类土的密实程度碎石类土的密实程度 目前仅凭经验在野外鉴别（参见表目前仅凭经验在野外鉴别（参见表1-9 1-9 ）。）。 无粘性土的潮湿程度无粘性土的潮湿程度 （参见表（

30、参见表1-101-10）。）。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系2. 粉土的物理状态粉土的物理状态 粉土的密实度根据孔隙比划分为密实、中密、稍粉土的密实度根据孔隙比划分为密实、中密、稍密。参见表密。参见表1-11。其湿度根据含水率分为稍湿、湿、。其湿度根据含水率分为稍湿、湿、很湿，参见表很湿，参见表1-12。3.粘性土的物理状态粘性土的物理状态界限含水量界限含水量 粘性土从某种状态进入另一种状态的分界含水粘性土从某种状态进入另一种状态的分界含水量称为土的界限含水量。它对粘性土的分类及工量称为土的界限含水量。它对粘性土的分类及工程性质的评价很有意义。程性质的评价很有意义。土力学与地基基

31、础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系缩限缩限s塑限塑限p液限液限L含水量含水量土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 液塑与塑限的测定方法（液、塑限联液塑与塑限的测定方法（液、塑限联合测定仪）合测定仪）土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系液性指数与塑性指数液性指数与塑性指数塑性指数塑性指数 塑性指数是指液限和塑限的差值（省去符号），即土塑性指数是指液限和塑限的差值（省去符号），即土处在可塑状态的含水量变化，用符号处在可塑状态的含水量变化，用符号IP 表示，即表示，即 显然，塑性指数值愈大，土处于可塑状态的含水量变化显然，塑性指数值愈大，土处于

32、可塑状态的含水量变化范围也愈大。范围也愈大。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 由于塑性指数在一定程度上综合反映了影由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此在工程响粘性土特征的各种重要因素，因此在工程上常按此值对粘性土进行分类。上常按此值对粘性土进行分类。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系液性指数液性指数液性指数是指粘性土的天然含水量和塑限的液性指数是指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用符号差值与塑性指数之比，用符号IL 表示，即表示，即 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 GB50072002建筑地基基础设计规范建筑地

33、基基础设计规范规定粘性土根据液性指数值划分为坚硬、规定粘性土根据液性指数值划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种软硬状态，硬塑、可塑、软塑及流塑五种软硬状态，其划分标准见表其划分标准见表17。二、任务实施（另布置）二、任务实施（另布置） 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1-4 土的结构和构造土的结构和构造 一、理论知识一、理论知识土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特列及其联结关系等因素形成的综合特征。一般分征。一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本

34、类型。 土的构造是指在同一土层中的物质成分和颗粒大土的构造是指在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。土的特征。土的构造最主要的特征就是成层性，即层理构造的构造最主要的特征就是成层性，即层理构造 。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系1.土的结构土的结构单粒结构单粒结构土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 较粗大的土颗粒（卵石、砾石、砂土较粗大的土颗粒（卵石、砾石、砂土等），在沉积过程中，每一个颗粒在自等），在沉积过程中，每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳定状态。颗重作用下单独下沉并达到稳定状态。颗粒间无连接力。

35、这就是单粒结构。粒间无连接力。这就是单粒结构。 土的单粒结构分两种：疏松单粒结构与土的单粒结构分两种：疏松单粒结构与紧密的单粒结构。前者不宜作为天然地紧密的单粒结构。前者不宜作为天然地基，而后者是良好的天然地基。基，而后者是良好的天然地基。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系蜂窝结构蜂窝结构土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 蜂窝结构主要是有粉粒组成的土的结构。颗粒之蜂窝结构主要是有粉粒组成的土的结构。颗粒之间有很大的空隙。不能作为天然地基。间有很大的空隙。不能作为天然地基。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系絮状结构絮状结构土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建

36、系 絮状结构是由粘粒组成的结构形式。颗絮状结构是由粘粒组成的结构形式。颗粒间孔隙大。粒间孔隙大。 蜂窝结构与絮状结构孔隙大、压缩性大、蜂窝结构与絮状结构孔隙大、压缩性大、强度低、透水性差，是不良的地基土。强度低、透水性差，是不良的地基土。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系2 . 土的构造 1.1.层状构造层状构造 土层具有水平层理构造土层具有水平层理构造 2.2.分散构造分散构造 厚度很大的卵石、砾石、砂无明显层理厚度很大的卵石、砾石、砂无明显层理 3.3.结核状构造结核状构造 在细粒土中混有组颗粒或各种结核在细粒土中混有组颗粒或各种结核 通常分散构造的工程性质最好，结核状通常分散构

37、造的工程性质最好，结核状构造取决于细粒土的性质好坏构造取决于细粒土的性质好坏 4.4.裂隙性构造裂隙性构造 土被许多小裂隙所分割土被许多小裂隙所分割土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 3.3.土的特性土的特性土的工程特性土的工程特性:强度、压缩性（变形性）、渗透性强度、压缩性（变形性）、渗透性土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1-5 土的工程分类土的工程分类GB5007一一2002 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范将地基将地基土分成六大类。土分成六大类。1.岩石岩石1）岩石按坚固性分类）岩石按坚固性分类 岩石根据坚

38、固性可分为坚硬岩、较硬岩、较软岩石根据坚固性可分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩岩、软岩、极软岩5类，如表类，如表1.15岩石按风化程度分类岩石按风化程度分类 根据岩石风化所造成的特征，包括矿物变异、结根据岩石风化所造成的特征，包括矿物变异、结构和构造、坚硬程度以及可挖性或可钻性等，将岩构和构造、坚硬程度以及可挖性或可钻性等，将岩石的风化程度划分为微风化、中等风化、强风化和石的风化程度划分为微风化、中等风化、强风化和全风化全风化4类。类。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系0.75完整性指数极破碎破碎较破碎较完整完整完整程度等级0.75完整性指数极破碎破碎较破碎较完整完整完整程度

39、等级frk515frk530frk1560frk30frk60饱和单轴抗压强度标准值frk(MPa)极软岩软岩较软岩较硬岩坚硬岩坚硬程度类别frk515frk530frk1560frk30frk60饱和单轴抗压强度标准值frk(MPa)极软岩软岩较软岩较硬岩坚硬岩坚硬程度类别土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系2）岩体按完整性分类）岩体按完整性分类 岩体完整程度划分为完整、较完整、较破岩体完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。碎、破碎和极破碎。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系

40、2.碎石类土碎石类土 碎石土系指粒径大于碎石土系指粒径大于2mm的颗粒含量超的颗粒含量超过总土重过总土重50的土的土。根据粒组含量及颗粒形。根据粒组含量及颗粒形状，按表状，按表1.16 细分为漂石、块石、卵石、碎细分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾六类。石、圆砾和角砾六类。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系3.砂类土砂类土砂土系指粒径大于砂土系指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全的颗粒含量不超过全重的重的50、而粒径大于、而粒径大于0075mm的颗粒含量的颗粒含量超过全重的超过全重的50土。砂土根据粒组含量不同土。砂土根据粒组含量不同又细分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五又细分为

41、砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五类（表类（表1-17）。）。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 粉土粉土 粉土系指粒径大于粉土系指粒径大于0075mm的颗粒的颗粒含量不超过全重的含量不超过全重的50、塑性指数、塑性指数Ip小于或等于小于或等于10的土。的土。其工程性质介于其工程性质介于粘性土和砂土之间。粘性土和砂土之间。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系5.粘性土粘性土 粘性土系指塑性指数粘性土系指塑性指数IP10的土。的土。其中其中IP17，称为粉质粘土；，称为粉质粘土；IP17称称为粘

42、土。为粘土。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 6. 6. 特殊土特殊土 （1 1）黄土）黄土 多具湿陷性多具湿陷性 （2 2）红粘土）红粘土 遇水软化、失水收缩强烈、裂隙发育、易剥遇水软化、失水收缩强烈、裂隙发育、易剥落落 （3 3）膨胀土）膨胀土 （4 4）软土）软土 天然孔隙比大于等于天然孔隙比大于等于1.01.0，天然含水率大于，天然含水率大于等于液限。易压缩、强度低、灵敏性高、排等于液限。易压缩、强度低、灵敏性高、排水固结慢。水固结慢。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系（5）盐渍土）盐渍土（6）多年冻土）多年冻土（7）

43、填土）填土人工填土系指由人类活动而堆填的土。其物质成分复杂人工填土系指由人类活动而堆填的土。其物质成分复杂，均匀性较差。根据其物质组成和堆填方式，填土可分，均匀性较差。根据其物质组成和堆填方式，填土可分为为素填土、杂填土和冲填土素填土、杂填土和冲填土等。等。 素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一种或几种材素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一种或几种材料组成的填土。料组成的填土。 杂填土是指含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾杂填土是指含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土。按其主要组成和特征又可分为建筑垃圾等杂物的填土。按其主要组成和特征又可分为建筑垃圾土、工业废料土及生活垃圾土。土

44、、工业废料土及生活垃圾土。 冲填土是由水力冲填泥砂形成的填土。冲填土是由水力冲填泥砂形成的填土。 二、任务实施（另布置）二、任务实施（另布置） 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1-6 1-6 土的现场鉴别土的现场鉴别一、理论知识一、理论知识1.1.碎石类土的鉴别（参见表碎石类土的鉴别（参见表1-231-23） 碎石类土较易鉴别，因为含有显著的粗颗粒碎石类土较易鉴别，因为含有显著的粗颗粒（2mm2mm占占50%50%以上）。尚应描述其填充物是以上）。尚应描述其填充物是砂还是黏土，密实度如何。砂还是黏土，密实度如何。 土力学与地基基础

45、魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 2.2.砂类土的鉴别（参见表砂类土的鉴别（参见表1-241-24） 砂类土按其颗粒的粗细和其干湿程度可分砂类土按其颗粒的粗细和其干湿程度可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。 3.3.粘性土的鉴别（参见表粘性土的鉴别（参见表1-251-25） 粘性土可按其湿润时状态、人手捏的感粘性土可按其湿润时状态、人手捏的感觉、粘着程度和能否搓条的粗细，将粘性觉、粘着程度和能否搓条的粗细，将粘性土分为粘土、亚粘土和亚砂土。土分为粘土、亚粘土和亚砂土。 二、任务实施（另布置）二、任务实施（另布置）土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1

46、-7 土的压实性土的压实性一、理论知识一、理论知识 1.研究土压实性的意义研究土压实性的意义有时建筑物建筑在填土上，有时建筑物建筑在填土上，为了提高土的强度为了提高土的强度，减小压缩性和渗透性，增加土的密实度，减小压缩性和渗透性，增加土的密实度，经经常要采用夯打、振动或碾压等方法使土得到压常要采用夯打、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。实，从而保证地基和土工建筑物的稳定。压实压实指土体在压实能量作用下，土颗粒克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。土中的孔隙减小，密

47、实度增加。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系2.土工击实试验土工击实试验 压实的目的就是减少孔隙比或增大干重度。压实的目的就是减少孔隙比或增大干重度。 所谓击实试验，是在试验室里对细粒土变化所谓击实试验，是在试验室里对细粒土变化不同含水量，以一定的能量击实，得到不同不同含水量，以一定的能量击实，得到不同的击实效果，测得土的含水量和干密度，并的击实效果，测得土的含水量和干密度，并绘制含水量干密度曲线。绘制含水量干密度曲线。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系3.土工击实实验曲线土工击实实验曲线土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 从击实曲线上可看出，峰值干密度对应从击

48、实曲线上可看出，峰值干密度对应的含水量，称为最优含水量，能够得到最大的含水量，称为最优含水量，能够得到最大干密度干密度d dmax，相应的最优含水量记作相应的最优含水量记作4.最优含水量估算最优含水量估算 接近于接近于二、任务实施（另布置）二、任务实施（另布置）土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系压实系数压实系数 粘性填土的压实标准，工程上采用压实系粘性填土的压实标准，工程上采用压实系数度数度。定义为：定义为： 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系任务任务1-8 1-8 土的渗透性土的渗透性一、理论知识一、理论知识 1.1.基本概念基本概念 土中有孔隙，土中的压力水，流经孔隙土

49、中有孔隙，土中的压力水，流经孔隙，造成渗透，这称为土的渗透性。，造成渗透，这称为土的渗透性。渗透的特性，会改变土的强度特性与变形渗透的特性，会改变土的强度特性与变形特性。特性。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 2.2.达西定律达西定律 水在土中的渗透服从达西定律：水在土中的渗透服从达西定律：ikv 式中，式中，V为渗透速度（为渗透速度（cm/s）,k为渗透系数为渗透系数（cm/s），与土的种类与性质有关；），与土的种类与性质有关；i为水力为水力坡度，等于坡度，等于h/L, h是水头差（是水头差（cm） ，L是渗是渗透路径长度（透路径长度（cm） 。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术

50、学院土建系3.3.测定渗透系数的室内试验测定渗透系数的室内试验 室内试验测定方法室内试验测定方法 野外试验测定方法野外试验测定方法土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系4. 4. 渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 （1 1）渗透力）渗透力物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力。作用方向与渗流方向一致。水流的拖曳力。作用方向与渗流方向一致。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 （2 2）渗透变形（渗透破坏）渗透变形（渗透破坏） 渗流引起的渗透破坏问题主要是：一是渗流力作渗流引起的渗透破坏问题主要是：一是渗流力作用使土体产生移动，如流砂、管涌。二是渗流作用使土体产生移动，如流砂、管涌。二是渗流作用导致土体失稳。用导致土体失稳。 流土（流砂）流土（流砂） 在向上的渗流力作用下，颗粒出现悬浮、移动现在向上的渗流力作用下，颗粒出现悬浮、移动现象称为流砂现象。这种现象多发生在颗粒级配均象称为流砂现象。这种现象