第2讲土的物理状态

1、 第2讲 土的物理状态土的三相简图 土的物理性质指标，可分为两类： （1）通过试验测定：密度、相对密度、含水量共三个； （2）根据试验测定的指标换算得到：孔隙比、孔隙度等六个。一、土的三项基本物理指标1、土的密度、土的密度（1）定义：自然状态下单位体积土的质量。）定义：自然状态下单位体积土的质量。（2）表达式如下：）表达式如下： vswsVVmmVm又称天然密度或者湿密度又称天然密度或者湿密度(g/cm3)一、土的三项基本物理指标（3）测试方法：环刀法，用容积为100cm3或200cm3的环刀切土样，用天平称其质量而得。一、土的三项基本物理指标 天然重度天然重度 在天然状态下，单位体积土所受的

2、重力，在天然状态下，单位体积土所受的重力，简称重度。简称重度。g一、土的三项基本物理指标4s4wwsssVmGssG2 2、相对密度、相对密度GsGs（比密度）（比密度）（1 1）定义：土粒的质量与同体积纯蒸馏水在）定义：土粒的质量与同体积纯蒸馏水在44时的时的质量之比。质量之比。相对密度在数值上等于土粒的密度，即相对密度在数值上等于土粒的密度，即引伸引伸土粒重度土粒重度gGss一、土的三项基本物理指标（2 2）测试方法）测试方法 土粒比重常用比重瓶法比重瓶法测定，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土和水的质量。 m0 ms m1 m

3、2 空瓶空瓶 烘干土烘干土 瓶瓶+水水 瓶瓶+土土+水水 m1+ms瓶瓶+水（满）水（满）的质量的质量+干土干土的质量；的质量； m1+ms-m2比重瓶法比重瓶法与与ms克土体积相同的水克土体积相同的水的质量的质量一、土的三项基本物理指标%100swmm3 3、土的含水率、土的含水率w w（1 1）土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表）土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示。示。 （2 2）测试方法：）测试方法：烘干法烘干法，先称出天然土的质量，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在然后放在烘箱中，在100100105105下烘干至恒重下烘干至恒重，称得干土质量，按上式可算得。，称得干土质

4、量，按上式可算得。二、其他常用指标svVVe %100VVnv（一）表示土中孔隙含量的指标（一）表示土中孔隙含量的指标1 1、孔隙比、孔隙比e e：孔隙体积与固体颗粒实体体积之比孔隙体积与固体颗粒实体体积之比 2 2、孔隙度、孔隙度n n：孔隙体积与土的总体积之比，以百分数孔隙体积与土的总体积之比，以百分数表示表示 孔隙比或孔隙度都可用来表示孔隙比或孔隙度都可用来表示同一种土同一种土的松、密程度。的松、密程度。二、其他常用指标%100vwrVVS（二）表示土中含水程度的指标（二）表示土中含水程度的指标3 3、饱和度、饱和度SrSr：土中水的体积与孔隙体积之比土中水的体积与孔隙体积之比，以百分，

5、以百分数表示数表示二、其他常用指标VmsdgVgmdsd（三）表示土的密度和重度的几个指标（三）表示土的密度和重度的几个指标4 4、干密度：干密度：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：5 5、干重度：干重度：单位体积内土粒的重量单位体积内土粒的重量，表达式为：，表达式为：二、其他常用指标gsatsatVVmwvssat6 6、饱和密度：饱和密度：土中孔隙完全被水充满时土的密度土中孔隙完全被水充满时土的密度7 7、饱和重度：饱和重度：饱和状态下，单位体积土的重量。饱和状态下，单位体积土的重量。二、其他常用指标wsatwssVgVgm9 9、浮重度、浮重度 在水下的土体，受

6、到水的浮力作用，其重力会减在水下的土体，受到水的浮力作用，其重力会减轻。土的浮重度等于单位体积土体中的土粒重力减去轻。土的浮重度等于单位体积土体中的土粒重力减去与土粒同体积水的重力。与土粒同体积水的重力。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 或或 孔隙含量的多少孔隙含量的多少优点：优点：简单方简单方便便缺点：缺点：不能反映级配的影不能反映级配的影响响 只能用于同一种土只能用于同一种土对对策策相对密实度相对密实度干容重干容重 d d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin = 0.35emin = 0.20三、土的物理状态三、土的

7、物理状态（一）粗粒土（无粘性土）的密实度（一）粗粒土（无粘性土）的密实度1、相对密实度、相对密实度 式中：式中：Dr相对密实度；相对密实度； emax无粘性土处在最松状态时的孔隙比，用土无粘性土处在最松状态时的孔隙比，用土的最小干密度换算得到；的最小干密度换算得到； emin无粘性土处在最密状态时的孔隙比，用土的无粘性土处在最密状态时的孔隙比，用土的最大干密度换算得到；最大干密度换算得到； e0无粘性土的天然孔隙比。无粘性土的天然孔隙比。minmax0maxeeeeDr二、土的物理状态二、土的物理状态（一）粗粒土（无粘性土）的密实度（一）粗粒土（无粘性土）的密实度按式（按式（123）可得相对密

8、实度得使用表达式）可得相对密实度得使用表达式 式中：式中：dmax无粘性土的最大干密度；无粘性土的最大干密度； dmin无粘性土的最小干密度；无粘性土的最小干密度； d无粘性土的天然干密度或填筑干密度。无粘性土的天然干密度或填筑干密度。ddddddrDminmaxmaxmin注意：这一指标虽然理论上可以确定土的密实程度，但由于注意：这一指标虽然理论上可以确定土的密实程度，但由于最大和最小孔隙比难以准确测定，所以该指标对天然土尚难最大和最小孔隙比难以准确测定，所以该指标对天然土尚难以应用，多用于填方土的质量控制中。以应用，多用于填方土的质量控制中。二、土的物理状态二、土的物理状态（一）粗粒土（无

9、粘性土）的密实度（一）粗粒土（无粘性土）的密实度在工程上，用相对密实度在工程上，用相对密实度DrDr划分划分砂类土砂类土的状态见的状态见表表1-51-5，如下：，如下： Dr=0 最松最松 Dr 0.2 极松极松 0. 2 Dr 0.33 稍松稍松 0.33Dr 0.67 中密中密 0.67 Dr 密实密实 Dr=1 最密最密二、土的物理状态二、土的物理状态（一）粗粒土（无粘性土）的密实度（一）粗粒土（无粘性土）的密实度 碎石类土的密实程度的划分还没有一个较科学的标准，目前仅凭经验在野外鉴别，规范规定的碎石类土密实程度划分标准见表1-6二、土的物理状态二、土的物理状态（一）粗粒土（无粘性土）的

10、密实度（一）粗粒土（无粘性土）的密实度无粘性土的潮湿程度无粘性土的潮湿程度 除密实程度以外，潮湿程度对碎石类土和砂类土的工程性除密实程度以外，潮湿程度对碎石类土和砂类土的工程性质也有一定影响。质也有一定影响。碎石类土和砂类土的潮湿程度按饱和度的碎石类土和砂类土的潮湿程度按饱和度的大小来划分。大小来划分。 粘性土最主要的物理状态特征是它的稠度，稠度稠度是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力。能力。1 1、当土粒之间只有强结合水时，、当土粒之间只有强结合水时，土表现为固态或半固态。土表现为固态或半固态。二、土的物理状态二、土的物理状态（二）

11、细粒土（粘性土）的稠度（二）细粒土（粘性土）的稠度2 2、当土中有若结合水存在时，、当土中有若结合水存在时，土呈现可塑状态。土呈现可塑状态。3 3、当含水量继续增加，除了结、当含水量继续增加，除了结合水外还含有一定数量的自由合水外还含有一定数量的自由水时，土呈流动状态。水时，土呈流动状态。0固态或半固态固态或半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态塑限塑限P液限液限L 黏性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称黏性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为土的稠度界限。为土的稠度界限。土从半固体状态转变为塑性状态时的含水率为土从半固体状态转变为塑性状态时的含水率为塑限。塑限。土从可塑状态转变为流动状态时的含水率为土从可塑状态转变为流动状态时的含水率为液限。液限。 塑性指数塑性指数IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值( (省去省去%) )，即土处在可塑状态的即土处在可塑状态的含水量变化范围含水量变化范围说明：说明：土处在可塑状态的含水量变化范围，大体上相当于土粒土处在可塑状态的含水量变化范围，大体上相当于土粒所能吸附的弱结合水的含量。黏粒含量越多所能吸附的弱结合水的含量。黏粒含量越多, ,塑性指数就越高。塑性指数就越高。 PLpI0固态或半固态固态或半固态可塑状态可塑状态流动