土的物理性质及工程分类培训

1、土的物理性质及工程分类 培训教案一、培训内容：土的物理性质及工程分类二、培训目的和任务：通过培训使公司检测人员全面了解土的物理性质及工程分类。三、学习要求：重点掌握以下主要技术内容：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；规范标准一、土的成因土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积等过程后，在不同自然条件下形成的散粒堆积物。 二、土的三相组成固相、液相、气相 土的三相比

2、例不同，其性质不同：气体为零，为饱和状态。 液相为零，为干土。固体矿物颗粒(固相)：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）颗粒大小： 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类。d(mm)d(mm)砾石砂粒粉粒粘粒胶粒6020.050.0050.0020.250.5520粗 中 细粗 中 细 极细0.1粗粒细粒粒径级配：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)筛分法：用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留

3、在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。 比重计法：利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量。是将一定量的土样（粒径<0.075mm）放在量筒中，然后加蒸馏水，经过搅拌，使土的大小颗粒在水中均匀分布，当土粒在液体中靠自重下沉时，较大的颗粒下沉较快，而较小的颗粒下沉则较慢。让土粒沉降过程中，用密度计测出在悬液中对应于不同时间的不同悬液密度，根据密度计读数和土粒的下沉时间，就可计算出粒径小于某一粒径d（mm）的颗粒占土样的百分数。 不均匀程度：Cu = d60 / d10（ 不均匀系数）；Cu 5,级配不均匀连续程度: Cc = d302 / (d60 &#

4、215;d10 ) （曲率系数）Cc = 1 3, 级配连续性好粒径级配-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；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2、土中水(液相)土中的水即为土体中

5、的液相,其含量及性质明显地影响土的性质。结晶水：矿物内部的水； 结合水：吸附在土颗粒表面的 ； 自由水：电场引力作用范围之外的水3、土体中气体(气相)：土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分,存在形式有两种:v 自由气体：与大气连通，受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大。v 封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道。土的结构：定义：土体的结构是指土颗粒之间的相互排列和连接方式1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态 （如砂石）。 2.蜂窝结构：3.絮状结构：土的构造：定义：土的构造

6、是指在同一土层中的物质成分和颗粒大小等相近的各部分之间相互关系的特征。层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征。 2.3 土的三相组成及物理性质指标土的物理性质指标(三相间的比例关系)；土的物理状态：粗粒土的松密程度、粘性土的软硬状态特点: 指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别土的三个组成相的体积和质量上的比例关系共有九个参数: V Vv Vs Va V / ms m ma m二、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1.土的密度：定义: 土单位体积的质

7、量，有时也称土的天然密度土的密度一般用环刀法测定2.土的含水量：定义: 土中水的质量与土粒质量之比, 用百分数表示可用烘干法测定，反应土的干湿程度。同类土，w越大，土越软。3.土粒比重（土粒的相对密度）定义: 土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值。单位: 无量纲 各种密度容重之间的大小关系：孔隙比：定义: 土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲。孔隙率：定义: 土中孔隙体积与总体积之比, 用百分数表示饱和度：定义: 土中水的体积与孔隙体积的比值。饱和度表示孔隙中充满水的程度；Sr=0 : 干土 Sr=1 : 饱和土常用的物理性质指标间的换算关系换算步骤: :假设Vs=1(V=1或ms=1),

8、 :解出各相物质成分的质量和体积; :利用定义式导出所求的物理性质指标。土的三相比例换算公式2.5 无粘性土的密实度无粘性土的松密程度影响力学特性密实度大-结构稳定、强度大、压缩变形小密实度小-结构疏松、不稳定、压缩变形大土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒的含量衡量无粘性土的密实度方法：以孔隙比e评定、以相对密实度Dr、现场标准贯入试验测定；1.以孔隙比e评定密实度-单位体积中固体颗粒含量的多少优点：简单方便； 缺点：不能反映级配的影响只能用于同一种土；e0.6 密实 是良好的天然地基e 0.95 松散 不宜作天然地基2.以相对密实度Dr评定密实度判别标准：0Dr 0.33 , 松散状态；

9、0.33 < Dr 0.67, 中密状态 ；0.67Dr 1, 密实状态；3、根据现场标准贯入试验判定标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质量为63.5kg的锤头，提升到76cm的高度，让锤自由下落，打击标准贯入器，使贯入器入土深为30cm所需的锤击数，记为N63.5，这是一种简便的测试方法。N的大小，综合反映了土的贯入阻力的大小，亦即密实度的大小。我国岩土工程勘查规范（GB500212009）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数进行划分。标准贯入试验垂击数NN1010N1515N30N30密实度松散稍密中密密实2.6 粘性土的物理特性粘性土的物理特性可以用稠度表示。稠度是指粘性土

10、含水量不同时所表现出的物理状态，反映土的软硬程度。（1）界限含水量：粘性土由一种状态转变到另一种状态的分界含水量。缩限ws 塑限wp （测） 液限wL（测）（2）塑性指数 表示土在可塑状态下的含水量变化范围。IP大，则粘粒（d0.005mm颗粒）含量多，故工程上用于对土进行分类，即：当：IP 10时为粘性土。（3）液性指数：反映土不同天然含水量w状态下软硬程度指标IL000.250.250.750.751IL 1坚硬硬塑可塑软塑流塑2.8 土的压实性土的压实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性压实的本质-土料孔隙率减小，密实度提高Ø 1、击实机理：颗粒被击碎，土粒定向排列;&#

11、216; 土粒破碎，粒间联结力被破坏而发生孔隙体积减小;Ø 气被挤出或被压缩等。2、影响击实效 果的因素：土的性质：粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大；颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差；含水量：含水量的不同改变了土颗粒间的作用力，并改变土的结构与状态，含水量与击实效果；压实功：要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。三、地基岩土的工程分类目的：根据工程性质相近原则，按粒组相对含量、IP值进行分类，便于研究应用。 工程分类：岩石；碎石土；砂土；粉土；粘性土；人工填土1、岩石（广义）按坚硬程度分类别（MPa)坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软

12、岩单轴抗压强度603060153051552、碎石土指粒经大于2mm的颗粒含量超全重50%的土。分如下亚类：Ø 漂、块石(粒径200，含量 50%)；Ø 卵、碎石(粒径20，含量 50%)；Ø 圆、角砾(粒径2，含量 50%)。3、砂土 指粒经大于2mm的颗粒含量不超全重50% 大于0.075mm超全重50%的土。 分如下亚类： 砾砂(粒径2，含量25 50%)； 粗砂(粒径0.5，含量50%)； 中砂(粒径0.25，含量50%)； 细砂(粒径0.075，含量85%)； 粉砂(粒径0.075，含量50%)。4、粉土 （性质介于砂土与粘性土之间）指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%， IP10的土。5、粘性土指IP10的土。 IP17为黏土， 17IP10为粉质黏土。特殊：淤泥（wwl，e1.5)， 淤泥质土（wwl，1.5e1.0)等。6、人工填土包括素填土、杂填土、冲填土和压实填土（人工处理）。特殊土: 在特定地理环境或人为条件下形成的特殊性质的土。软土：主要由细粒士组成的孔隙比大、天然含水量高、压缩性高和强度低的士层。包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土等。淤泥：淤泥质土是在静水或缓