土的物理力学性质

1、会计学1土的物理力学性质土的物理力学性质土土岩石岩石风化、搬运、沉积风化、搬运、沉积地质成岩作用地质成岩作用土的组成、结构土的组成、结构和物理力学性质和物理力学性质过程、条件过程、条件2.1概述土中气体土中气体 气相气相 次要作用次要作用固体颗粒固体颗粒 固相固相 构成土体骨架起决构成土体骨架起决定作用，定作用，大小和形状、矿物成分及其组成是决大小和形状、矿物成分及其组成是决定土的物理力学性质的重要因素。定土的物理力学性质的重要因素。饱和土饱和土 ：土体孔隙完全被水充满：土体孔隙完全被水充满干干 土土 ：土体孔隙完全被气充满：土体孔隙完全被气充满非饱和土：孔隙中水和气均存在非饱和土：孔隙中水和

2、气均存在土中水土中水 液相液相 重要影响重要影响气相固相液相+ + +土体2.1概述固固体体颗颗粒粒有机质无定形氧化物胶体等、可溶盐：利石、高岭石等粘土矿物：蒙脱石、伊次生矿物、云母等原生矿物：石英、长石矿物质3CaCONaCl1.土粒的矿物成分土粒的矿物成分原生矿物原生矿物:母岩经物理风化而成母岩经物理风化而成,如石英、云母、长石；如石英、云母、长石；次生矿物次生矿物：母岩经化学风化而成，如粘土矿物、铝铁氧化：母岩经化学风化而成，如粘土矿物、铝铁氧化物、氢氧化物等。常见的物、氢氧化物等。常见的粘土矿物粘土矿物有蒙脱石、伊里石、高有蒙脱石、伊里石、高岭石；由于粘土矿物颗粒很细，比表面积很大，所

3、以颗粒岭石；由于粘土矿物颗粒很细，比表面积很大，所以颗粒表面具有很强的与水作用的能力，因此，土中含粘土矿物表面具有很强的与水作用的能力，因此，土中含粘土矿物愈多，则土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。愈多，则土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。2.1概述 2.土粒粒度与粒组土粒粒度与粒组 在自然界中存在的土在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒组成的，土都是由大小不同的土粒组成的，土的粒径由粗到细逐渐变化时的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。土粒土的性质相应地发生变化。土粒的大小称为的大小称为粒度粒度，用，用粒径粒径表示。将大小相近，性质相似的颗表示。将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，

4、称为粒划归为一组，称为粒组粒组，划分粒组的分界尺寸称为，划分粒组的分界尺寸称为界限粒界限粒径径。常用。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒组把土粒分为六大粒组:漂石漂石(块石块石)颗粒颗粒、卵石卵石(碎石碎石)颗粒颗粒、圆砾（角砾）颗粒圆砾（角砾）颗粒、砂砂粒粒、粉粒及粘粒粉粒及粘粒。2.1概述1009080706050403020100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（）（）105.01.050.010.0050.001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2.1概述结合水结合水土中水土中水液态水液态水固态水

5、：矿物晶体内的结合水（结晶水），矿物的一部分，呈固态。固态水：矿物晶体内的结合水（结晶水），矿物的一部分，呈固态。自由水自由水强结合水：紧靠土颗粒表面强结合水：紧靠土颗粒表面弱结合水：紧靠强结合水外围弱结合水：紧靠强结合水外围重力水：能形成水压力并能在土中流动的水，位重力水：能形成水压力并能在土中流动的水，位 于地下水位以下于地下水位以下毛细水：受到水与空气交界面处表面张力作用的自毛细水：受到水与空气交界面处表面张力作用的自 由水，存在于地下水位以上的透水层中。由水，存在于地下水位以上的透水层中。气态水：土中气的一部分气态水：土中气的一部分由于电分子引力由于电分子引力作用而紧密吸附作用而紧密吸

6、附于土粒表面的水于土粒表面的水土中的水：土中的水：2.1概述土中的水与粘粒有着土中的水与粘粒有着 复杂的相互作用复杂的相互作用产生细粒土的产生细粒土的可塑性、结构性、触可塑性、结构性、触变性、胀缩性、湿陷变性、胀缩性、湿陷性、冻胀性等。性、冻胀性等。2.1概述土土固相固相液相液相气相气相三相组成物质的三相组成物质的性质和三相比例性质和三相比例指标的大小。指标的大小。 三相组成物质的性质三相组成物质的性质和三相比例指标的大和三相比例指标的大小，必然在土的轻重、小，必然在土的轻重、松密、干湿、软硬等松密、干湿、软硬等一系列物理性质有不一系列物理性质有不同的反映。同的反映。 在一定程度上在一定程度上

7、决定了土力学决定了土力学性质。性质。 土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态土的物理性质指标(三相间的比例关系)力学特性影响表示2.2 土的三相比例指标表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的三相比例三相比例指标指标,包括土粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和包括土粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和饱和度等。三项成分的体积和质量间的比例关系也决定着饱和度等。三项成分的体积和质量间的比例关系也决定着土的物理、力学性质。土的物理、力学性质。物理性质是土的最基本的工程特性。物理性质是土的最基本的工程特性。2.2.1 土的三相简图土的三相简图 Wat

8、erAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积九个物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1wavwasVVVVVVV wwwaawsVm0mmmmm 物理量关系:空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积其它指标：其它指标：三相草图法计算三相草图法计算实验室实验室直接测定直接测定土粒相对密度土粒相对密度ds土的含水量土的含水量w土的密度土的密度2.2 土的三相比例指标 定义：土粒的密度与定义：土粒的密度与4C时时纯蒸馏水密度的比值纯蒸馏水密度的比值 表达式：表达式： 单单 位位:

9、无量纲无量纲Cwssd4C4w =1.0 g/cm3土粒相对密度在数值上土粒相对密度在数值上=土粒的密度土粒的密度空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积1.土粒相对密度土粒相对密度sd测定：比重瓶法测定。测定：比重瓶法测定。变化幅度很变化幅度很小，通常按经验值选用。小，通常按经验值选用。2.2 土的三相比例指标 定义：土中水的质量与土粒质定义：土中水的质量与土粒质 量之比，用百分数表示量之比，用百分数表示 表达式：表达式： 单单 位位: 无量纲无量纲 一般范围：变化范围大一般范围：变化范围大ssswmmmmm(%)w 2.土的含水量土的含水量W空气空气水水固体

10、固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积注意注意: 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测定测定: 烘干法烘干法2.2 土的三相比例指标 定义：土单位体积的质量定义：土单位体积的质量 表达式：表达式： 单单 位位: kg/m3 或或 g/cm3 一般范围一般范围: 1.602.20 g/cm3awswsVVVmmVm 3.土的密度土的密度 和天然重度和天然重度 空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积 相关指标相关指标: : 土的重度土的重度 = g 单位单位: kN/m3 工程上更常用工程上更常用, 用于计算土的用于计算土

11、的自重应力自重应力土的密度 用环刀法测定:2.2 土的三相比例指标土的孔隙比土的孔隙比e e和孔隙率和孔隙率n n是反映是反映土密实程度的重要物理土密实程度的重要物理性质指标，性质指标，e或或n越大，土越疏松，反之土越密实。一越大，土越疏松，反之土越密实。一般般e1.0的土是疏松的土是疏松的高压缩性土。的高压缩性土。1.孔隙比孔隙比e和孔隙率和孔隙率nsVVVe %100VVnV2.2.2 土的其他物理性质指标空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积砂类土：砂类土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%，有的可达，有的可达60-70%e1en 2.2 土的三相

12、比例指标2.土的饱和度土的饱和度Sr%100VWrVVs砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态。种湿度状态。 Sr 0.8饱和。饱和。空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积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：饱和度表示孔隙中充满水的程度：对干土：对干土：Sr=0对饱和土：对饱和土：Sr=1 2.2 土的三相比例指标n 干密度：干密度：土被烘干时的密度，土被烘干时的密度， 干容重：干容重：gddV/msdn 天然密度天然密度 天然容重天然容重awswsVVVmmVm gn 饱和密度

13、：饱和密度：土饱和时的密度，土饱和时的密度， 饱和容重：饱和容重：VVmvwssat gsatsat wsat n 有效重度有效重度(浮容重：浮容重：)空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积3.干密度 、饱和密度 、有效密度satdVVmss有效密度有效密度:2.2 土的三相比例指标 dsatn 天然密度天然密度n 干密度干密度n 饱和密度饱和密度n 有效密度有效密度VmmVmwsVVmvwssat V/msdn 天然容重天然容重n 干容重干容重n 饱和容重饱和容重n 浮容重浮容重gdd g gsatsat wsat 空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量

14、质量VaVwVsVvV体积体积各种密度容重间的大小关系各种密度容重间的大小关系:dsatVVmss2.2 土的三相比例指标令令Vs=1 ，sVVVe swsswsssdVdVmwssWdmmwsdm)1 ( 2.2.3 指标间的换算空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积气气水水土粒土粒dsw Vs11+e质量质量m体积体积VVv=edsw ds（1）w 所以所以VV=e,V=1+e2.2 土的三相比例指标edVmWs11由上式：由上式：11edVmWss1dWsde11Wsd气气水水土粒土粒dsw Vs11+e质量质量m体积体积VVv=edsw ds（1）w

15、d2.2 土的三相比例指标wseed1气气水水土粒土粒dsw Vs11+e质量质量m体积体积VVv=edsw ds（1）w satwvsvsswvwsswvsVVVdVVVdVVVm2.2 土的三相比例指标edWs11VVVmWVsVVVmWWVs气气水水土粒土粒dsw Vs11+e质量质量m体积体积VVv=edsw ds（1）w WsatVVmWss2.2 土的三相比例指标vsWsWssVVVdVeeVVnV1气气水水土粒土粒dsw Vs11+e质量质量m体积体积VVv=edsw ds（1）w edVdVmmVmVVsssWsWVsWWVWVWr/2.2 土的三相比例指标气气水水土粒土粒ms

16、= VsV=质量质量m体积体积VVv=mw= m= 三相草图三相草图2.2 土的三相比例指标2.2 土的三相比例指标2.2 土的三相比例指标2.2 土的三相比例指标无粘性土无粘性土砂砂(类类)土土碎石碎石(类类)土土无粘性土的物理性质主要决定于土的密实程度。无粘性土的物理性质主要决定于土的密实程度。密实密实 中密中密 稍密稍密松散松散砾砂、粗砂、砾砂、粗砂、中砂中砂e0.6 0.6 e 0.75 0.75 e 0.85 e 0.85细砂细砂e0.7 0.7 e 0.85 0.85 2/3 密实密实 2/3 Dr1/3 中密中密 1/3 Dr 松散松散Dr=0 最松散状态最松散状态Dr=1 最密

17、实状态最密实状态2.3 无粘性土的密实度2.3 无粘性土的密实度砂砂 土土 的的 密密 实实 度度(GB50007-2002)(GB50007-2002)注：表中注：表中N为实测平均值。为实测平均值。密实度密实度密实密实中密中密稍密稍密松散松散标贯击数标贯击数N N30 30N1515 N10N10按实测平均按实测平均N N划分砂土的密实度划分砂土的密实度(JTJ024-85)(JTJ024-85)密实度密实度密实密实中密中密稍密稍密松散松散标贯击数标贯击数N50-3029-109-552.3 无粘性土的密实度2.碎石土的密实度碎石土的密实度 碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器碎石土更不

18、宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这类土可在现场进行观察击入其中。对这类土可在现场进行观察,根据其骨架根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻性鉴别。将碎石土分颗粒含量、排列、可挖性及可钻性鉴别。将碎石土分为密实、中密、稍密和松散四种。为密实、中密、稍密和松散四种。 碎石土密实度野外鉴别方法（碎石土密实度野外鉴别方法（GB50007-2002）：）：2.3 无粘性土的密实度密实 度骨架颗粒含量 和排列可挖性可钻性密实骨架颗粒含量大于总重的70%，呈交错排列，连续接触锹镐挖掘困难，用撬棍才能松动；井壁一般较稳定钻进极困难；冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈；孔壁较稳定中密骨架颗粒含量等于总量的

19、60%70%，呈交错排列，大部分接触锹镐可挖掘；井壁有掉块现象；从井壁取出大颗粒处能保持颗粒凹面形状钻进较困难；冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈；孔壁有坍塌现象稍密骨架颗粒含量等于总重的55%60%，排列混乱，大部分不接触锹可以挖掘；井壁易坍塌；从井壁取出大颗粒后，砂土立即坍落钻进较容易；冲击钻探时，钻杆稍有跳动；孔壁易坍塌松散骨架颗粒含量小于总重的55%，排列十分混乱，绝大部分不接触锹易挖掘；井壁极易坍塌钻进很容易；冲击钻探时，钻杆无跳动；孔壁极易坍塌 碎石土密实度野外鉴别方法2.3 无粘性土的密实度密实度密实度密实密实中密中密稍密稍密松散松散重型圆锥重型圆锥动力触探动力触探锤击数锤击数5 .

20、63N规范采用重型圆锥动力触探锤击数 来划分碎石土的密实度。5 .63N205 .63N20105 .63 N1055 .63 N55 .63N碎石土的密实度GB50021-2001(贯入深度贯入深度10cm）5 .6315 .63NN 杆长修正系数。杆长修正系数。12.3 无粘性土的密实度穿心锤穿心锤触探杆触探杆尖锥头尖锥头锤垫锤垫42 74重型圆锥动力触探重型圆锥动力触探2.3 无粘性土的密实度圆锥动力触探类型圆锥动力触探类型2.3 无粘性土的密实度作作 业：业：课本课本 2-1、2-2、2-4； 例例2 某一施工现场需要填土，基坑的体积为某一施工现场需要填土，基坑的体积为2000 m3，

21、土方来源是，土方来源是从附近土丘开挖，经勘察土的土粒相对密度为从附近土丘开挖，经勘察土的土粒相对密度为2.70,含水量为含水量为15%,孔隙比为孔隙比为0.60。要求填土的含水量为。要求填土的含水量为17%,干密度为干密度为1.76 g/cm3 ,问问:(1) 取土场的土重度、干重度和饱和度是多少？取土场的土重度、干重度和饱和度是多少？(2) 应从取土场应从取土场开采多少方土开采多少方土?(3) 碾压时应洒多少水碾压时应洒多少水?填土的孔隙比是多少填土的孔隙比是多少?tVmds3520200076. 1（）填土场（）填土场取土场取土场38 .208269.13520mmVds（）（）洒多少水洒

22、多少水tmms4 .7015.017.03520534. 0176. 17 . 21dWsde解解（）（）%5 .67,88.16,4 .1933rdSmkNmkN2.2 土的三相比例指标第第 二二 讲讲 一般土的物理指标中独立变量有哪几个？ 其它指标还有哪些？ 它们是怎样得到的？ 空气空气水水固体固体ma=0mwmsm质量质量VaVwVsVvV体积体积提问-1 土的密度土的密度 土粒比重（土粒相对密度）土粒比重（土粒相对密度） 土的含水量土的含水量实验室测定实验室测定孔隙比和孔隙率孔隙比和孔隙率土的饱和度土的饱和度干密度、饱和密度、有效密度干密度、饱和密度、有效密度三项草图法计算三项草图法计

23、算提问-2 无粘性土的物理性质主要决定于土的密实程度，那么对于砂土的密实程度一般可用哪些指标或参数来判别？天然孔隙比e相对密实度Dr标贯试验的锤击数N 2.4.1 粘性土的界限含水量粘性土的界限含水量 同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界含水量，叫界限含水量，总称为阿太堡界限界限含水量，总称为阿太堡界限。界限含水量的测定方法界限含水量的测定方法：塑限塑限 ：搓条法；：搓条法；液限液限 ：锥式液限仪（如下图）。：

24、锥式液限仪（如下图）。plspl2.4粘性土的物理特征界限含水量的测定方法：塑限 ：搓条法；液限 ：锥式液限仪。pl塑限试验塑限试验锥式液限仪锥式液限仪2.4粘性土的物理特征上述测定塑限、液限的方法存在的主要上述测定塑限、液限的方法存在的主要缺点缺点是手工操是手工操作，受人为影响大，结果不稳定。作，受人为影响大，结果不稳定。土工试验方法标土工试验方法标准准（GB501231999）（以下简称标准）介绍了塑）（以下简称标准）介绍了塑限、液限联合测定方法。限、液限联合测定方法。pwLw121083圆锥入土深圆锥入土深度度mm%w2.4粘性土的物理特征2.4.2 粘性土的塑性指数和液性指数粘性土的塑

25、性指数和液性指数 （ 1）塑性指数）塑性指数IP：PLpI（省去（省去%） IP表示土处于可塑状态的含水量范围大小。它与颗粒表示土处于可塑状态的含水量范围大小。它与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。 土颗粒土颗粒越细越细，则比表面越大，土的结合水含量越高，则比表面越大，土的结合水含量越高， IP越大越大。当水中。当水中高价阳离子浓度增加高价阳离子浓度增加时，土粒表面吸附的时，土粒表面吸附的反离子层厚度变薄反离子层厚度变薄,结合水含量相应减少，结合水含量相应减少， IP也小也小；反之，；反之， IP变大。变大。 IP与矿物成分的关系（如下图）。与

26、矿物成分的关系（如下图）。2.4粘性土的物理特征IP粘粒含量粘粒含量蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石伊利石伊利石蒙脱石蒙脱石粘粒含量粘粒含量IPIP与矿物成分的关系与矿物成分的关系2.4粘性土的物理特征 由于由于Ip能反映土的塑性大小和反映影响粘性土特能反映土的塑性大小和反映影响粘性土特征的各种重要因素征的各种重要因素,因此因此,工程上常用它对粘性土进行工程上常用它对粘性土进行分类分类:塑性指数塑性指数Ip土的名称土的名称Ip 17粘土粘土10Ip 17粉质粘土粉质粘土2.4粘性土的物理特征PPPLPLII是反映粘性土软硬状态的指标。1LLI10LPLI0LPI流动状态流动状态;可塑状态可塑状态;固态

27、。固态。spl流塑状态流塑状态2.4粘性土的物理特征粘性土软硬状态的划分（粘性土软硬状态的划分（GB50007-2002）状态状态坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑LI0LI25. 00LI75. 025. 0LI175. 0LI1LI粘性土软硬状态的划分（粘性土软硬状态的划分（JTJ024-85）分级分级坚硬、半坚坚硬、半坚硬状态硬状态可塑状态可塑状态流塑状态流塑状态硬塑硬塑软塑软塑液性液性指数指数LI0LI25. 00LI0 . 15 . 0LI1LI2.4粘性土的物理特征PLLc（公路土工规程）（公路土工规程）2.4粘性土的物理特征2.4.3 粘性土的活动度、灵敏度和触变性n 活动

28、度：mIAp粒径小于粒径小于0.002mm0.002mm颗粒的质量颗粒的质量占总土总质量的百分比占总土总质量的百分比A 1.25活性粘土活性粘土1、粘性土的活动度：反应粘性土中所含矿物的活动性。、粘性土的活动度：反应粘性土中所含矿物的活动性。2.4粘性土的物理特征)42(tS)4(tS2、 粘性土的灵敏度和触变性粘性土的灵敏度和触变性 天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏度度 衡量：衡量：uutqqStS根据灵敏度将饱和粘性土分为：根据灵敏度将饱和粘性土分

29、为： 低灵敏低灵敏),21 (tS中灵敏中灵敏和和高灵敏高灵敏三类。三类。 饱和粘性土当受扰动后，其强度降低，但饱和粘性土当受扰动后，其强度降低，但当扰动停止后，强度又随时间增大，这种特性称为当扰动停止后，强度又随时间增大，这种特性称为触变性触变性。触变性：2.4粘性土的物理特征重塑原状无侧抗压uuqq2.5 粉土的密实度和湿度1、粉土粉土：介于砂土和黏性土之间，粒径大于：介于砂土和黏性土之间，粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重的的颗粒含量不超过全重的50%，且塑性指，且塑性指数数Ip 10的土。的土。2、粉土的密实度和湿度粉土的密实度和湿度(GB50021-2001)密实度密实度密实

30、密实中密中密稍密稍密孔隙比孔隙比ee 0.750.75 e 0.90e0.90湿度湿度稍湿稍湿湿湿很湿很湿含水量含水量 2020 30 30pp0h -h=sh一、土的胀缩性粘性土吸水膨胀吸水膨胀失水收缩失水收缩自由膨胀率自由膨胀率 ef：二、土的湿陷性湿陷系数湿陷系数 s：V-VW0=100%efV0 s0.015，非湿陷性黄土，非湿陷性黄土 s0.015，湿陷性黄土，湿陷性黄土膨胀土地区建筑技术规范膨胀土地区建筑技术规范GBJ112-87湿陷性黄土地区建筑规范湿陷性黄土地区建筑规范GB50025-20042.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性hp：压缩稳定后高度：压缩稳定后高度hp：加水浸湿压

31、缩高度：加水浸湿压缩高度2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性3. 冻胀性毛细水毛细水土颗粒土颗粒结合水结合水冰冰 机理 -复杂,开始认为是水变成冰的体胀.自由水冻结温度0oc,结合水冻结温度-0.5-30oc吸引毛细水自由水+外层(弱)结合水冻结,形成冰针,冰透镜结合水膜变薄,离子浓度加大,吸力增加吸引地下水冰晶体不断增大2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性按：建筑地基基础设计规范GB50007-2002冻土地区建筑地基基础设计规范JGJ118-89级不冻胀地基土级弱冻胀级冻胀级强冻胀级特强冻胀平均冻胀率平均冻胀率：2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性在工程建设中，经常遇到填土压实的问题，例如修筑在

32、工程建设中，经常遇到填土压实的问题，例如修筑道路，堤坝，飞机厂，运动场，挡土墙，埋设管道，道路，堤坝，飞机厂，运动场，挡土墙，埋设管道，建筑物地基的回填等。为了提高填土的强度，增加土建筑物地基的回填等。为了提高填土的强度，增加土的密实度，降低其的密实度，降低其透水性透水性和和压缩性压缩性，通常用分层压实，通常用分层压实的办法来处理地基。的办法来处理地基。压路机压路机压实：指通过夯打、振动、碾压等，使土体变得密实、以提高土的强度、减小土的压缩性和渗透性压实性：指土在一定压实能量作用下密度增长的特性研究压实性的目的： 以最小的能量消耗获得最大的压实密度 压实方法：室内压实试验现场试验: 夯打、振动

33、、碾压2.7 土的压实原理一一. . 室内击实试验室内击实试验 二二. . 细粒土的压实性细粒土的压实性 三三. . 粗粒土的压实性粗粒土的压实性 2.7 土的压实原理一一. . 室内击实试验室内击实试验 在试验室内通过击实试验研究土的压实性。击实试验有在试验室内通过击实试验研究土的压实性。击实试验有轻型和重型两种。轻型和重型两种。击实筒击实筒护筒护筒击锤击锤导筒导筒土2.7 土的压实原理轻型击实试验轻型击实试验适用于粒径小于适用于粒径小于5mm的土，击实的土，击实筒容积为筒容积为947cm3，击锤质量为，击锤质量为2.5kg。把制备。把制备成一定含水量的土料分三层装入击实筒，每层成一定含水量

34、的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击土料用击锤均匀锤击25下，击锤落高为下，击锤落高为30.5cm 重型击实试验重型击实试验适用于粒径小于适用于粒径小于40mm的土，击的土，击实筒容积为实筒容积为2104cm3，击锤质量为，击锤质量为4.5kg，击锤，击锤落高为落高为45.7cm 。分五层击实，每层。分五层击实，每层56击。根据击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度密度 注意：仅适用于细粒土；对粗粒土，可用较大尺寸的击实仪2.7 土的压实原理1.1.击实曲线击实曲线 特点：特点：具有峰值具有峰值位于饱和曲线之下位于饱和曲线之下 s

35、atdd)( 0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.0干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲线饱和曲线 dmax=1.86wop=12.11/swdsrdd w S()1swdsatsdd w1Sr 最大干密度:在击数一定的条件下，当含水率较低时，击实后的干密度随着含水率的增加而增大；而当含水率达到某一值时，干密度达到最大值，此时含水率继续增加反而招致干密度的减小。这个最大值称为最大干密度，与它对应的含水率称为最优含水率 二二. . 细粒土的压实性细粒土的压实性 2.7 土的压实原理击实曲线击实曲线2. 理论分析 压实机理： 颗粒被击碎，土粒定向排列;

36、 土粒破碎，粒间联结力被破坏而发生孔隙体积减小; 气被挤出或被压缩等0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.0干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲线饱和曲线 dmax=1.86wop=12.1二二. . 细粒土的压实性细粒土的压实性 3. 影响因素a. 击实功能d 50 N30 N10 N存在一个上界d,E,const 二二. . 细粒土的压实性细粒土的压实性 b. 土的级配、含水量 d 321constE 越小。越大，级配越好，其opmaxd c. 击实方式 夯实、辗压、振动；辗压对粘土比较合适 const d d Emax,dOp ,E二二. .

37、细粒土的压实性细粒土的压实性 4. 土的压实度土的压实度定义为现场土质材料压实后的干密度与室内试验标准最大干密度之比，或称为压实系数：maxddc在工程中，填土的压实质量标准常以压实度来控制，要求压实度接近于1，表明对压实质量的要求越高。不存在最优含水量不存在最优含水量； 在完全风干和饱和两种状态在完全风干和饱和两种状态 下易于击实下易于击实； 三三. . 无粘性土的压实性无粘性土的压实性 1.1.击实曲线击实曲线特点d 100%100%粗砂 =45%中砂 =7%； 时，干密度最小 2. 理论分析 对粗粒土，击实过程中可以自由排水，不存在细粒土中出现的现象。 在潮湿状态下，存在着假凝聚力，加大

38、了阻力。3. 压实标准 常用相对密实度控制 Dr0.70.75 施工过程中要么风干，要么就充分洒水，使土料饱和 2.7 土的压实原理目的：目的：依据：建筑地基基础设计规范GB50007-2002分类法 公路桥涵地基土分类法是将工程性质相近的土进行分类便于研究及应用简明便于研究及应用简明能反映土的物理力学性质能反映土的物理力学性质 工程特征差异工程特征差异土的组成土的状态土的结构公路路基土分类法一、土的分类原则和标准一、土的分类原则和标准2.8 土的工程分类工工程程用用土土一般土一般土特殊土特殊土黄土黄土膨胀土膨胀土红粘土红粘土冻土冻土盐渍土盐渍土有机土有机土无机土无机土巨粒土巨粒土含巨粒的土含

39、巨粒的土粗粒土粗粒土细粒土细粒土漂石漂石卵石卵石混合巨粒土混合巨粒土巨粒混合土巨粒混合土砾类土砾类土砂类土砂类土粉土粉土粘土粘土土的总分类体系土的总分类体系国际国际-卡萨格兰特开始卡萨格兰特开始国内国内-土的分类标准土的分类标准定定 量量2.8 土的工程分类巨粒土和粗粒土粒组含量级配指标细粒塑性细粒土塑性图Cclay Mmo O-organic Hhigh liquid limit Llow liquid limit Wwell graded Ppoor graded 图中液限为17mm液限2.8 土的工程分类建筑地基基础设计规范GB50007-2002分类法 （按粒度成分和塑性指数划分）（按

40、粒度成分和塑性指数划分）二、建筑地基土的分类岩石；岩石；碎石类土碎石类土；粒径；粒径2mm的颗粒含量超过的颗粒含量超过50%；砂土砂土；粒径；粒径0.075mm的颗粒含量超过的颗粒含量超过50%；粉土粉土； IP 10、粒径粒径0.075mm的颗粒含量不超的颗粒含量不超过过50%；粘性土粘性土；IP 10，当，当1017为粘土为粘土;人工填土人工填土 六大类六大类。2.8 土的工程分类1.岩石的工程分类：岩石的工程分类：（1）岩石按成因条件分）岩石按成因条件分:岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩、沉积岩和变质岩。（2）岩石按坚固性分：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软）岩石按坚固性分：坚硬岩、较硬岩、较软

41、岩、软岩、极软岩。岩、极软岩。饱和单轴抗压强度标准值极软岩软岩较软岩较硬岩坚硬岩坚硬程度类别60rkf3060rkf1530rkf515rkf5rkf)(MPafrk2.8 土的工程分类岩浆岩 沉积岩 变质岩 2.8 土的工程分类岩石坚硬程度的定性划分名名 称称 定定 性性 鉴鉴 定定 代表性岩石代表性岩石 硬硬 质质 岩岩 坚坚 硬硬 岩岩 锤击声清脆，有回弹，震手，锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；难击碎； 浸水后，大多无吸浸水后，大多无吸水反应水反应 末风化微风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、末风化微风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、辉绿岩、玄武岩、安山

42、岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等岩、硅质石灰岩等 较坚硬岩较坚硬岩 锤击声较清脆，有轻微回弹，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；稍震手，较难击碎； 浸水后，浸水后，有轻微吸水反应有轻微吸水反应 1.弱风化的坚硬岩；弱风化的坚硬岩； 2.未风化微风化的：未风化微风化的： 熔结凝灰岩、大理岩、熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂岩等板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂岩等 软软 质质 岩岩 较软岩较软岩 锤击声不清脆，无回弹，较锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；易击碎； 浸水后，指甲可刻出

43、印痕浸水后，指甲可刻出印痕 1.强风化的坚硬岩；强风化的坚硬岩； 2.弱风化的较坚硬岩；弱风化的较坚硬岩； 3.未风化微风化的：未风化微风化的： 凝灰岩、千枚岩、砂质凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等 软软 岩岩 锤击声哑，无回弹，有凹痕，锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；易击碎； 浸水后，手可掰开浸水后，手可掰开 1.强风化的坚硬岩；强风化的坚硬岩； 2.弱风化强风化的较坚硬岩；弱风化强风化的较坚硬岩； 3.弱风化的较软岩；弱风化的较软岩； 4.未风化的泥岩等未风化的泥岩等 极软岩极软岩 锤击声哑，无回弹，有较深锤击声哑，无回弹，

44、有较深凹痕，手可捏碎；凹痕，手可捏碎； 浸水后，可捏成团浸水后，可捏成团 1.全风化的各种岩石；全风化的各种岩石； 2.各种半成岩各种半成岩 当缺乏单轴饱和抗压强度时当缺乏单轴饱和抗压强度时,可在现场通过观察定性划分可在现场通过观察定性划分:2.8 土的工程分类风化程度野 外 特 征风化程度参数指标波 速 比风化系数未 风 化岩质新鲜，偶见风化痕迹0.91.00.91.0微 风 化结构基本未变，仅解理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙0.9中 等风 化结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难以挖动，岩芯钻方可钻进0.6.080.40.8强 风

45、化结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可以挖动，干钻不易钻进全 风 化结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，用镐可挖，干钻可钻进0.20.4残 积 土组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性0.2(3)岩石按风化程度分岩石按风化程度分:GB 50021-2001。注：注：1.1.波速比为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比波速比为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比 2.2.风化系数为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比风化系数为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比2.8 土的工程分类名名 称称 结构面发育程度结构面发育程度

46、 主要结构面主要结构面 的结合程度的结合程度 主要结构面类主要结构面类型型 相应结构类型相应结构类型 组数组数 平均间距平均间距(m) (m) 完完 整整 1 12 2 1.0 1.0 结合好或结合好或 结合一般结合一般 节理、裂隙、节理、裂隙、层面层面 整体状或巨厚层状结整体状或巨厚层状结构构 较完整较完整 1 12 2 1.0 1.0 结结 合合 差差 节理、裂隙、节理、裂隙、层面层面 块状或厚层状结构块状或厚层状结构 2 23 3 1.01.00.4 0.4 结合好或结合好或 结合一般结合一般 块状结构块状结构 较破碎较破碎 2 23 3 1.01.00.4 0.4 结结 合合 差差 节

47、理、裂隙、节理、裂隙、 层面、小断层层面、小断层 裂隙块状或中厚层状裂隙块状或中厚层状结构结构 3 3 0.2 结结 合合 好好 镶嵌碎裂结构镶嵌碎裂结构 结合一般结合一般 中、薄层状结构中、薄层状结构 破破 碎碎 3 3 0.2 结合差结合差 各种类型各种类型 结结 构构 面面 裂隙块状结构裂隙块状结构 0.2 0.2 结合一般结合一般 或结合差或结合差 碎裂结构碎裂结构 极破碎极破碎 无序无序 结合很差结合很差 散体状结构散体状结构 (4)岩石按完整程度分: GB 50021-2001。2.8 土的工程分类2.碎石土分类碎石土分类:碎石土为粒径大于碎

48、石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过的颗粒含量超过总量总量50%的土。的土。（1）按粒组含量及颗粒形状分为六种：）按粒组含量及颗粒形状分为六种：漂石、块石漂石、块石、卵石、碎石卵石、碎石、圆砾、角砾圆砾、角砾。（2）按密实度分：）按密实度分：1.按重型圆锥动力触探分为按重型圆锥动力触探分为松散、松散、稍密、中密、密实四种。稍密、中密、密实四种。 2.按超重型圆锥动力触探分为按超重型圆锥动力触探分为松散、松散、稍密、中密、密实、很密五种。稍密、中密、密实、很密五种。2.8 土的工程分类棱角形为主角砾粒径大于2mm的颗粒超过总量的50%圆形及亚圆形为主圆砾棱角形为主碎石粒径大于20mm的颗粒超过总量

49、的50%圆形及亚圆形为主卵石棱角形为主块石粒径大于200mm的颗粒超过总量的50%圆形及亚圆形为主漂石粒组含量颗粒形状土的名称 碎石土按粒组含量及颗粒形状分类碎石土按粒组含量及颗粒形状分类注注: :分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定. .2.8 土的工程分类密实度密实度密实密实中密中密稍密稍密松散松散重型圆锥重型圆锥动力触探动力触探锤击数锤击数5 .63N205 .63N20105 .63 N1055 .63 N55 .63N 碎石土的密实度(锤重锤重63.5kg,落距落距76cm,贯贯入深度入深度10cm）5 .6315 .63NN 杆长

50、修正系数。杆长修正系数。1通常碎石土的强度大、压缩性小、渗透性大、为良好的地基。2.8 土的工程分类稍密密实度松散 碎石土的密实度碎石土的密实度 很密很密3120N63120 N116120 N密实中密1411120 N超重型圆锥动力触探超重型圆锥动力触探(锤重锤重120kg,落距落距100cm,贯入贯入10cm)14120N120N5.6325.63NN 杆长修正系数。杆长修正系数。22.8 土的工程分类3.砂土分类砂土分类:粒径大于粒径大于2mm的颗粒含量不超过总量的的颗粒含量不超过总量的50%，而粒径大于，而粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总量的颗粒含量超过总量50%的的土。土。土的

51、名称土的名称粒组含量粒组含量砾砂砾砂粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒占总量的的颗粒占总量的25%-50%25%-50%粗砂粗砂粒径大于粒径大于0.5mm0.5mm的颗粒超过总量的的颗粒超过总量的50%50%中砂中砂粒径大于粒径大于0.25mm0.25mm的颗粒超过总量的的颗粒超过总量的50%50%细砂细砂粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒超过总量的的颗粒超过总量的85%85%粉砂粉砂粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒超过总量的的颗粒超过总量的50%50%（1）砂土按粒径大小分类）砂土按粒径大小分类2.8 土的工程分类密密 实实 度度密密 实实中中 密密稍稍 密

52、密松松 散散标标 贯贯 击击 数数NN3030 N1515 N10N 10（2 2）砂土密实度砂土密实度按标准贯入试验分类按标准贯入试验分类注：表中注：表中N为实测值。为实测值。2.8 土的工程分类通常砾砂、粗砂、中砂为良好的地基；细砂和粉砂要通常砾砂、粗砂、中砂为良好的地基；细砂和粉砂要具体分析，如果处于密实状态，仍为良好地基；如为具体分析，如果处于密实状态，仍为良好地基；如为饱和疏松状态，在地震和其他动力荷载作用下易产生饱和疏松状态，在地震和其他动力荷载作用下易产生液化，为不良地基。液化，为不良地基。（3）砂土的湿度按饱和度 可划分为饱和、很湿、和稍湿三种。5080很湿的很湿的稍湿的稍湿的

53、饱和的饱和的（%）rSrS2.8 土的工程分类4.粉土粉土: 、粒径大于、粒径大于0.075mm的颗粒不超过总量的颗粒不超过总量50%的土。粉土的性质介于砂土和粘性土之间，可分为的土。粉土的性质介于砂土和粘性土之间，可分为粘质粉土和砂质粉土。粘质粉土和砂质粉土。10PI土的名称土的名称粒组含量粒组含量粘质粉土粘质粉土粒径小于粒径小于0.005mm0.005mm的颗粒超过总量的的颗粒超过总量的10%10%砂质粉土砂质粉土粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒超过总量的的颗粒超过总量的30302.8 土的工程分类粉土的密实度按粉土的密实度按e划分为三等：划分为三等：天然孔隙比天然孔隙比

54、密实度密实度密实密实中密中密稍密稍密75. 0e9 . 075. 0 e9 . 0e粉土的湿度按粉土的湿度按 划分为三等：划分为三等：含水量含水量粉土的湿度粉土的湿度稍湿稍湿湿湿很湿很湿3020密实粉土性质良好，饱和稍密的粉土在地震时易产生液化，为不良地基。密实粉土性质良好，饱和稍密的粉土在地震时易产生液化，为不良地基。20302.8 土的工程分类5.粘性土粘性土:IP 10，当，当1017为粘土。为粘土。 粘性土按液性指数分为：坚硬、硬塑、可塑、软塑粘性土按液性指数分为：坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑状态。硬塑状态粘性土为良好地基，流塑状态的和流塑状态。硬塑状态粘性土为良好地基，流塑状态的粘性

55、土为软弱地基。粘性土为软弱地基。状状 态态坚坚 硬硬硬硬 塑塑可可 塑塑软软 塑塑流流 塑塑LI0LI25. 00LI75. 025. 0LI175. 0LI1LI粘性土软硬状态的划分粘性土软硬状态的划分2.8 土的工程分类6.人工填土人工填土:由于人类活动堆积而形成的土由于人类活动堆积而形成的土,其物质成分其物质成分杂乱杂乱,均匀性差。根据成因及堆积成分不同可分为三类：均匀性差。根据成因及堆积成分不同可分为三类：（1）素填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成）素填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土。的填土。（2）杂填土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等）杂填土：含有建筑垃圾、工

56、业废料、生活垃圾等杂物的填土。杂物的填土。（3）冲填土：由水力冲填泥沙形成沉积土。）冲填土：由水力冲填泥沙形成沉积土。 以上六大类岩土是工程中经常遇到的。2.8 土的工程分类7.特殊土特殊土:包括以下几种。包括以下几种。(1)(1)淤泥和淤泥质土淤泥和淤泥质土: :在静水或缓慢的流水环境中沉积在静水或缓慢的流水环境中沉积并经生物化学作用形成、其并经生物化学作用形成、其 的粘性土。当的粘性土。当 时为淤泥，时为淤泥， 为淤泥质土。为淤泥质土。（2 2）红粘土：碳酸岩系的岩石经过红土化作用形成以红粘土：碳酸岩系的岩石经过红土化作用形成以高岭石为主，含有大量氧化铁的棕红、褐黄的高塑性高岭石为主，含有

57、大量氧化铁的棕红、褐黄的高塑性粘土。其粘土。其 一般大于一般大于50%50%，密度低、含水量高、具，密度低、含水量高、具有明显的收缩性，但力学性质一般良好。当有明显的收缩性，但力学性质一般良好。当 40%40%50%50%时称为次生红粘土。时称为次生红粘土。1,eL 5 . 1e5 . 11 eL L 2.8 土的工程分类（3 3）膨胀土：土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，膨胀土：土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。（4 4）湿陷性土：浸水后产生附加沉降，其自重湿陷系湿陷性土：浸水后产生附加沉降，其自重湿陷系数大于数大于0.0150.015的土。的土。 湿陷系数：湿陷系数：0hhhzzzszhzh0h饱和自重压力下，变形稳定后高度饱和自重压力下，变形稳定后高度饱和自重压力下，浸水湿陷变形