土力学第一四

1、第一章 土的物理性质与工程分类1学习内容第一节 土的生成与特性第二节 土的三相组成第三节 土的物理性质指标第四节 土的物理状态指标第五节 土的工程分类2第一节：土的生成与特性土的生成土是由地壳表层的岩石（完整的）经长期的风化（物理、化学、生物）和剥蚀（水流、冰川、风等自然力）变为碎屑，原地堆积或经风力水流等搬运后沉积而形成。 根据成因不同，土的沉积类型：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、风积土等。此外，还有湖沼积土、海积土、冰川积土，还有在特殊环境下形成的特殊土，如沿海的软土、陕甘晋的黄土、黔滇桂的红粘土等。形成时间：多在第四纪地质时期。3 代纪世时间 显生宙新 生代第四纪全新世12000年更新

2、世晚120001百万年中早第三纪 64 1.7百万年中生代白垩纪 (K)侏罗纪 (J)三叠纪(T)242 64百万年古生代 600 250百万年元古宙元古代1800-600百万年太古宙太古代1800-2700百万年冥古宙4第四纪沉积层：数米数百米5残积土 运积土 洪积土坡积土冲积土土 运积土包含风积土，在此不讨论。6 残积层断面残积物新鲜基岩风化带 坡积层断面坡积物基岩 洪积层断面洪积物泉水基地下水岩 洪积层颗粒分布与洪积扇洪积扇7残积层(土)：指母岩表层经风化作用破碎，未经搬运残留在原地的堆积物 组成：棱角状碎石、角砾、砂砾、粘性土特点：裂隙多、无层次，平面分布、厚度不均匀工程注意事项：不均

3、匀沉降、土坡稳定济南南外环高速公路边坡破坏例子（堆集物为大块岩石） 残积层断面残积物新鲜基岩风化带8坡积层(土)：坡积土是在重力和短期性水流（如雨水、雪水）作用下，被挟带到山坡或坡脚处聚积起来的堆积物。 特点：孔隙大、压缩性高工程注意事项：不均匀沉降、地基稳定 坡积层断面坡积物基岩9洪积层(土)：山洪将残积层和坡积层搬运至山谷出口与山前平原特点：形如扇状（洪积扇）不规则的粗细颗粒交替层里构造，谷口为大块碎石、粗砂，谷口外较远处颗粒变细。工程注意问题：土层不均匀沉降。(北京为洪积层东部马路塌陷例子) 洪积层断面洪积物泉水基地下水岩 洪积层颗粒分布与洪积扇洪积扇10冲积层(土) 成因：河水搬运岩屑

4、，沉积在河床较平缓地带类别： 平原河谷冲积层 山区河谷冲积层 山前平原冲积层 三角洲冲积层 工程注意问题：古河道沉积层（较厚淤泥、泥炭土）三角洲沉积层（新近沉积层、含水量大、压缩性高）11土的结构土的结构是指土颗粒的大小、形状、排列及联结方式等所表现出的综合特征。它对土的物理力学性质有重要影响。 单粒结构蜂窝结构絮凝结构12 单粒结构(a)(b)由较粗的砾石、砂粒在自重作用下沉积而成。土粒间仅有微弱的毛细水联结，土的强度主要来自土粒间的摩擦力。土粒排列紧密时，强度大、压缩性好；土粒疏松时，土粒骨架不稳定，易产生变形；饱和疏松的粉细砂在地震作用下，土的结构会突然破坏变成流动状态，产生“液化”现象

5、。13 蜂窝结构(a)颗粒正在沉积(b)沉积形成的蜂窝结构(a)(b)较细的土颗粒（d=0.005mm0.075mm）土粒间的分子引力土粒自重，分子引力造成土粒不再下沉而形成。特点：孔隙大14 絮状结构I(a)絮状集合体正在沉积(b)沉积形成的絮状结构(a)(b)长期悬浮在水中的粘粒（d=d伊利石高岭石蒙 脱 石21土颗粒由粗变细，土可由无粘性变为有粘性，透水性也随之减小。粒径在一定范围内的土粒，其矿物成分及性质都比较接近。 划分原则：性质相近原则 。粗、细粒组的分界粒径：0.1mm(或0.075mm)界限粒径（d/mm）0.0050.075260200粒组名称粘粒粉粒砂粒（细砂、中砂、粗砂）

6、砾粒（细粒、中粒、粗粒）卵石（碎石）漂石（块石） 土的粒径分组粒组划分粗颗粒细颗粒巨粒22土的粒径级配土的粒径级配是指土中各粒组相对含量的组成。 土的颗粒分析试验主要有筛分析法和比重计法。 筛分析法适用于粒径大于0.075mm的粗粒土，试验时取一定量的风干、分散土样放在一套标准筛（孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.15、0.075mm）上震荡一定时间后，称出留在各筛孔上土的质量，即可算得各个粒组的相对含量。(见下页图) 比重计法是根据土粒直径大小不同，在水中沉降的速度不同的特性（即Stokes原理），测定粒径小于0.075mm的细粒土中各个粒组的相对含量。 天然土很少是一个粒组的土。

7、土粒的大小及其组成情况，以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示。232mmm71mmm6500mm5250mm4100mm3m275m底盘m1筛孔孔径干土质量合计M=mi ，i=1n细筛：2.0，1.0，0.5，0.25，0.1，0.075mm粗筛：60，40，20，10，5，2mm24 颗粒级配曲线d10d60d30abc土的粒径lgd（mm）横坐标应该为lg10-lgd小于某粒径的土重百分比（%）101.00.50.250.1020.07551009080706050403020100曲线平缓，表示各种粒径的土都有，土颗粒不均匀；曲线陡峭，表示土粒均匀。25不均匀系数C

8、u表示颗粒的不均匀程度。d60小于此种粒径土的质量占总土质量的 60%，称为限定粒径，mm。d10小于此种粒径土的质量占总土质量的 10%，称为有效粒径，mm。曲线越陡峭，表示土粒越均匀， d60 ， d10 越接近，即Cu 越小。曲线越平缓，表示土粒越不均匀，d60 ， d10 相差越大，即Cu 越大。26土的级配与密实性(a)均匀土 (b)不均匀土(b)(a)均匀土： Cu5 Cu越大，表示土越不均匀，即土中含有许多粗细不同的粒组，级配越好。 不均匀土经压实后，细颗粒填充于粗颗粒所形成的孔隙中，容易获得较高密实度。27曲率系数Cc表示土颗粒径组成的又一特征。 d30小于此种粒径土的质量占总

9、土质量 的30%。 ，且Cc=13为级配良好。 28土中水29（一）结合水(离土粒很近) 1、强结合水(吸着水)性质 ：紧靠颗粒表面，厚度小于0.003m，接近于固体，不能流动，不传递静水压力，具有很大的粘滞性、弹性和抗剪强度。只含强结合水时，粘土呈固体状态，砂土呈散粒状态。2、弱结合水(薄膜水)性质 ：厚度小于0.5m，也不传递静水压力，具有较高的粘滞性和抗剪强度。由于弱结合水的存在，使土具有可塑性。30（二）自由水(离土粒较远) 1、重力水位于地下水位以下，受重力作用由高处向低处流动，具有浮力作用。2、毛细水位于地下水位以上，受毛细作用而上升。土中孔隙越小，毛细水上升高，防冻胀、防潮。31土中毛细水升高自由水面hchc32土中气体（1）自由气体： 与大气相连通，土层受压时逸出。（2）封闭气泡：与大气隔绝，存在于粘性土中，当土层受荷载作用时，封闭气泡缩小。土中封闭气泡多，土的压缩性增高，渗透性降低。33第三节：土的物理性质指标基本指标：(实测指标) 土的天然密度 土的相对密度 ds（土的