土质与公路建筑材料课件

土质与公路主讲教师：郭乙历建筑材料2012年2月四川省交通运输职业学校土质与公路主讲教师：郭乙历建筑材料2012年2月四川省交通运1单元一土质

土的三项组成和粒度成分一土的物理性质及指标二黏性土的稠度与塑性三土的压实性四土的工程分类及野外鉴别五目录单元一土质土的三项组成和粒度成分一土的物理2本章教学目的理解土的概念及土的三相组成的含义；掌握粒组划分的原则、颗粒级配的测定方法和表示方法，以及如何判断土的级配情况；掌握土的物理性质及土的几种密度；掌握黏性土的稠度与稠度指标和击实性与击实规律；了解土类型及野外鉴别能力，掌握土的分类依据。

本章教学目的理解土的概念及土的三相组成的含义；3课题一土的三相组成和粒度成分形成过程形成条件影响物理力学性质土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积风化土地球岩石地球土的形成课题一土的三相组成和粒度成分形成过程影响物理力学性质土是4课题一土的三相组成和粒度成分气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体的组成次要作用课题一土的三相组成和粒度成分气相固相液相++构成土骨架，5课题一土的三相组成和粒度成分什么是土？土是由地壳岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积，形成由固体矿物、液态水和气体组成的一种集合体。土是由固相（固体颗粒）、液相（液态水）、气相（气体）组成的三相体系。课题一土的三相组成和粒度成分什么是土？土是由地壳岩石经风6土的三相组成和及草图固相：主要由矿物成分与有机质成分组成。液相：指土中自由水，它填在颗粒间的孔隙率。气相：指填充在土体孔隙率中的气体。土的三相组成和及草图固相：主要由矿物成分与有机质成分组成7土的粒度成分一、粒组的划分土的粒度是指颗粒的大小，通常以粒径表示，以mm为单位。土粒按粒径大小分为若干组别，称为粒组。粒组就是一定的粒径区段。土的成分划分矿物成分粒度成分化学成分土的粒度成分一、粒组的划分土的成分划分矿物成分粒度成分化学成8粒组划分的原则1.符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒组的成分与性质无质的变化，具相同或相似的成分与性质；2.与粒组的分析技术条件相适应，即不同大小的土粒可采用不同的适用方法进行分析；3.粒组界限值力求服从简单的数学规律。《公路土工试验规程》（JTGE40-2007)详见粒料划分表1-1粒组划分的原则1.符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒9表1-1粒料划分表表1-1粒料划分表10粒度成分及粒度分析1、土的粒度成分指各种大小颗粒的相互比例关系（通常以占总质量的百分比计）2、土的颗粒级配是指各颗粒之间的相互搭配关系。3、土的颗粒分析是用指定方法测定土的粒度成分的试验。4、颗粒级配的测定方法直接测定法（如筛分法、移液管法等）间接测定法（肉眼鉴定法、比重计法）目前我国常用的是：1、筛分法；2、静水沉降法粒度成分及粒度分析1、土的粒度成分指各种大小颗粒的相互比例关11颗粒分析试验（筛分法）(T0115-93)本试验方法适用分析粒径大于0.075的土颗粒组成（大于60mm的粒径不适用）。用一套标土壤筛60-0.074mm孔径不同的10层筛子，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，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。细筛：孔径：2,1,0.5,0.25,0.1,0.074粗筛：孔径：100,80,60,40,20,10,5,21、筛分法颗粒分析试验（筛分法）(T0115-93)本试验方法适用分析12颗粒分析试验（静水沉降法）2、静水沉降法大小不同的颗粒在静水中沉降的速度不同，大－快，小－慢。经过时间T后，粒径大于D的颗粒都沉淀到L深以下，吸出L段悬液烘干，即可得粒径<D的粒组累计质量。颗粒分析试验（静水沉降法）2、静水沉降法大小不同的颗粒在静水131、表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百分含量)填在已制好的表格内。表1-2颗粒分析成果表颗粒级配的表示方法1、表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百14颗粒级配累计曲线（图解法）图1-1图的粒度成分累计曲线图颗粒级配累计曲线（图解法）图1-1图的粒度成分累计曲线图15颗粒级配累计曲线（图解法）图1-2图的粒度成分累计曲线图（数据P7页1-4表）颗粒级配累计曲线（图解法）图1-2图的粒度成分累计曲线图16土的不均匀性系数和曲率系数1.土的不均匀系数CuCu=d60/d10Cu<5的土视为级配不良的均粒土，而Cu≥5的土称为级配良好的非均粒土。2.土的曲率系数Cc当同时满足不均系数Cu≥5和曲线系数Cc=1~3这两个条件时，为级配连续良好的土；Cc

<1或Cc>3时，级配不连续。土的不均匀性系数和曲率系数1.土的不均匀系数Cu17思考题1.土的三相组成？2.何谓土粒粒组？土粒组如何划分？3.什么是土的粒度成分（颗粒级配），工程中如何表示粒度成分？思考题1.土的三相组成？18课题二土的物理性质及其指标

三相组成的定性分析，进一步对土的三相组成作定量上的分析，即分析土三相组成部分的质量和体积之间的比例关系。土的物理性质指标——表示土中三相比例关系的一些物理量，可分为如下两类：通过试验直接测定：土的天然密度、含水量、土的相对密度以实际指标为依据推导而出的指标：如:干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等物理性质指标课题二土的物理性质及其指标三相组成的定性分析，进19课题二土的物理性质及其指标气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积VVvma土的物理性质是指：固相、液相、气相在体积和质量方面的相互配比的数值。（如下图）

课题二土的物理性质及其指标气水土粒msmwmVsVwV20定义：土的相对密度:Gs指土在105℃~110℃下烘干至恒重时的质量与同体积4℃蒸馏水质量的比值。

表达式：取值范围：它的数值一般在2.60~2.80g/cm3之间一、土的质量指标(相对密度）测定方法：比重瓶法定义：土的相对密度:Gs指土在105℃~110℃下烘干至恒重21密度试验比重瓶法示意图

m0msm1m2空瓶质量烘干土的质量瓶+水的质量瓶+土+水的质量

m1+ms——瓶+水（满）的质量+干土的质量；

m1+ms-m2——与土粒体积相同的水的质量。密度试验比重瓶法示意图m022土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单位是g/cm3。1、天然密度定义：天然状态下单位体积土的质量，称天然密度，表达式：（g/cm3）取值范围：天然密度常见值为1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它是一个实测指标。一、土的质量指标(土的密度）测定方法：环刀法土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单23密度试验环刀法示意图环刀法试验密度试验环刀法示意图环24一、土的质量指标(土的密度）2、干密度定义：土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密度，指单位体积干土的质量。表达式：

（g/cm3）取值范围：干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿物成分和孔隙性。土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3之间。3、饱和密度定义：土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度，是指土孔隙中全部充满液态水时单位体积土的质量一、土的质量指标(土的密度）2、干密度25一、土的质量指标(土的密度）表达式：取值范围：1.8-2.3g/cm34、土的水下密度定义：在地下水位以下，土体受的浮力作用时，单位体积土体积中土粒的质量扣除土体排开同体积水的质量称土的水下密度（或浸水密度）。表达式：

表达式几种不同土的关系：

一、土的质量指标(土的密度）表达式：4、土的水下密度26二、土的含水性指标（一）土的含水率w土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：

测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100℃～105℃常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得。二、土的含水性指标（一）土的含水率w27二、土的含水性指标（二）土的饱和含水率wg定义为：土中中的空隙全部被充满水，达到饱和时的含水率，以百分数表示，其表达式为：

二、土的含水性指标（二）土的饱和含水率wg28二、土的含水性指标（三）土的饱和度Sr定义：土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值称为土的饱和度，以百分数表示。

取值饱和度可以说明土孔隙中充水的程度，其数值为0~100%。干土：Sr=0；饱和土：Sr=100%。工程实际中，按饱和度大小常将砂类土划分为如下三种含水状况：

Sr<50%稍湿的

50%≤Sr≤80%

很湿的

Sr>80%饱和的二、土的含水性指标（三）土的饱和度Sr29三、土的空隙性指标（一）土的孔隙比e定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示，其表达式为：

（二）土的孔隙率n定义：土中孔隙的体积与土的总体积之比，或单位体积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：

土中存在着许多空隙及其所具有这些特性，称为空隙性三、土的空隙性指标（一）土的孔隙比e土中存在着许多空隙及其所30三、土的空隙性指标孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为1，则可知，孔隙的体积Vv为e，土体的体积V为（1＋e），于是有：

或三、土的空隙性指标孔隙比与孔隙率的关系31三、土的空隙性指标砂土的密实程度还可用相对密度（Dr）来表示。Dr=0时，土处于最疏松状态；Dr=1时，土处于最密实状态。（三）、砂类土的相对密度三、土的空隙性指标砂土的密实程度还可用相对密度（Dr）来表示32三、土的空隙性指标天然状态砂土的密实度三、土的空隙性指标天然状态砂土的密实度33三、土的空隙性指标土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指标、即通过试验直接测定。六个换算指标的换算方法：1、数学演算法【例】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重Gs为2.7，试求试样的天然密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比和饱和度？三、土的空隙性指标土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指34三、计算题【解】（1）已知V＝60cm3，m=108g，则由式（P9页1-6）天然密度ρ得：

ρ=m÷V=108÷60=1.8g/cm3（2）已知干土粒的质量ms=96.43g，则土中水的含量ms=m－ms=108－96.43=11.57g按式（P10页1-11）土的天然含水率

w=mw÷ms×100＝11.57÷96.43×100=12%（3）干密度ρd=ms÷V=96.43÷60=1.61g/cm3

三、计算题【解】（1）已知V＝60cm3，m=108g，则由35三、计算题（4）已知土粒的相对密度Gs=2.7，饱和密度ρf=（ms+Vn×ρw）÷V=(1.8×(2.7-1))÷(2.7×(1+12%))+1=2.01(g/cm3)（5）饱和度Sr=（Gsρw）÷（Gs（1+w）-ρ）×100=（2.7×1.8×12%）÷（2.7（1+12%）-1.8）×100＝48%（6）空隙比e=（（Gs（1+w））÷ρ）-1=（2.7×（1+12%））÷1.8-1=0.68三、计算题（4）已知土粒的相对密度Gs=2.7，饱和密度ρf36思考题1.某土样体积为80cm3，经测定，土粒相对密度为2.72，土样的质量为154g，烘干质量为140g，该土样的天然密度、干密度、饱和含水率、孔隙率各是多少？（P18页练习4题）思考题1.某土样体积为80cm3，经测定，土粒相对密度为2.37课题三

黏土的稠度与塑性粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相互作用后所表现出来的物理性质。

一、粘性土的稠度状态（三种）稠度状态半固态固态塑态液态课题三黏土的稠度与塑性粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相38课题三

黏土的稠度与塑性固态：含水量相对较少，粒间主要为强结合水连结，连结牢固，土质坚硬，力学强度高，不能揉塑变形，形状大小固定。课题三黏土的稠度与塑性固态：含水量相对39课题三

黏土的稠度与塑性塑态：含水量较固态为大，粒间主要为弱结合水连结，在外力作用下容易产生变形，可揉塑成任意形状不破裂、无裂纹，去掉外力后不能恢复原状。课题三黏土的稠度与塑性塑态：含水量较固态为大，40课题三

黏土的稠度与塑性流态：含水量继续增加，粒间主要为液态水占据，连接极微弱，几乎丧失抵抗外力的能力，强度极低，不能维持一定的形状，土体呈泥浆状，受重力作用即可流动。课题三黏土的稠度与塑性流态：含水量继续增加，粒410固态塑态流态ω如何定量判断粘性土的稠度状态？0固态塑态流态ω如何定量判断粘性土的稠度状态？42二、界限含水量——稠度界限土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称为稠度界限，又称为Atterberg界限。工程上常用的有塑限ωP和液限ωL塑限：土从固态转变为塑态时的界限含水量，简称塑限ωP液限：土从塑态转变为液态时的界限含水量，简称液限ωL

0固态塑态液态ω塑限ωP液限ωL二、界限含水量——稠度界限土从某种稠度状态转变为另一种状态时搓条法测定塑限将粘性土在毛玻璃上用手搓成直径为3mm的土条时若恰好开始出现裂缝，此时的含水量就是塑限。搓条法测定塑限将粘性土在毛玻璃上用手搓成直径为3mm的土条时锥式液限仪法测定液限

0.75N，锥角30°，锥体下沉深度为10mm，所对应的含水量为粘性土的液限（放锥15秒）锥式液限仪法测定液限0.75N，锥联合测定仪法测定液限和塑限联合测定仪法测定液限和塑限液性指数IL：反映土的天然含水量与液限、塑限之间的关系，工程上用来表示土的稠度状态。ωpωωL0ω-ωpωL-ωp稠度状态液性指数坚硬硬塑可塑软塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1三、液性指数液性指数IL：反映土的天然含水量与液限、塑限之间的关系，工程四、粘性土的可塑性当粘性土的含水量在某范围内时，可用外力塑成任何形状而不发生裂纹，并在外力移去时能保持既得的形状，土的这种性能叫可塑性。粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，土处于可塑状态，具有可塑性，这是粘性土的独特性能。四、粘性土的可塑性当粘性土的含水量在某范围内塑性指数IP

ωL和ωP的差值可以反映可塑性的大小，工程上定义为塑性指数IP

IP=ωL-ωP计算结果中的百分号省略

1994年国家标准《岩土工程勘察规范》按塑性指数IP将粘性土分为：

IP>17为粘土

17≥IP>10为粉质粘土

IP≤10为粉土或砂类土。塑性指数IPωL和ωP的差值可以反映可塑性的从某地基取原状土样，测得土的液限ωL=47%，塑限ωP=18%，天然含水量ω=40%，问地基土是什么土，处于什么状态？解：求塑性指数：求液性指数：Ip>17，该地基土为粘土；查表，1.0>IL>0.75，得土处于软塑状态。例题1：从某地基取原状土样，测得土的液限ωL=47%，塑限ωP=18思考题1、某黏性土样的天然含水率为32.4%，液限49.5%，塑限27.3%，问地基土是什么土，处于什么状态？（P24页练习4题）思考题1、某黏性土样的天然含水率为32.4%，液限49.5%51

在建造路堤、土坝等时，常需要填土。为增强土的密实度，降低其透水性和压缩性，常采用分层压实的办法来加以处理。

压实性——土体在外部压实能量作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生相对位移，使土中的孔隙减少，密度增加，强度提高的特性。实践表明：细粒土和粗粒土的压实性不同。压实细粒土宜用夯击或碾压机具；压实粗粒土宜用振动机具。课题四土的压实性在建造路堤、土坝等时，常需要填土。为增强土的密实度，52土的压实性

土过湿过干都难以充分压实。过湿，则土中自由水过多，夯实或碾压时水难以从孔隙中排出，阻止颗粒的靠拢，从而会出现软弹现象（俗称橡皮土）。过干，则土中主要是强结合水，颗粒间引力大，阻止颗粒的移动。只有当含水量适当时，压实效果才会好。常用室内击实试验确定最优含水量。最优含水量（wop）：一定的压实能量下使土最容易压实且能达到最大密实度时的含水量。由室内击实试验测得。最大干密度（ρdmax）：与wop相应的干密度。ρdmax越大，e越小。土的压实性土过湿过干都难以充分压实。过湿，则土中自由水过53击实试验与压实曲线

击实试验：对同一种土配制若干份不同含水量的试样，用同样的压实能量分别对每一份试样进行击实，测定各试样相应的含水量w和干密度ρd，然后绘制含水量与干密度关系曲线，即得压实曲线（图2-13），曲线峰值点对应的即为最优含水量wop和最大干密度ρdmax。击实试验与压实曲线击实试验：对同一种土配制若干份不同含水54标准击实仪器标准击实仪器55土基的承载能力CBR:是一种评定土基及路面材料承载能力的主要指标。CBR仪器设备土基的承载能力CBR:是一种评定土基及路面材料承载能力的主56路基压实度检测施工现场压实度检测（灌砂法）路基压实度检测施工现场压实度检测（灌砂法）57思考题练习1、简述在施工过程中为何要对填土进行压实？（P34页练习1题）思考题练习1、简述在施工过程中为何要对填土进行压实？（P3458课五四土的工程分类及野外鉴别一、工程分类的一般原则和类型基本原则：

所划分的土类能反映土性质的变化规律，土的工程分类总起来可以归纳为三级分类：（1）颗粒组成的特征；（不均系数和曲率系数）（2）塑性指标；（液限、塑限）（3）有机质存在的情况。课五四土的工程分类及野外鉴别一、工程分类的一般原则和类59《公路土工试验规程》中土的分类土巨粒粗粒细粒特殊漂石卵石砾类砂类粉类粘类有机质黄土膨胀红粘盐渍冻土《公路土工试验规程》中土的分类土巨粗细特漂卵砾砂粉粘有黄膨红60巨粒土分类巨粒土漂（卵）石巨粒含量100%～75%漂（卵）石夹土巨粒含量75%～50%漂（卵）石质土巨粒含量50%～15%漂石粒＞50%漂石粒≤50%漂石粒＞50%漂石粒≤50%漂石粒＞卵石粒漂石粒＜卵石粒BCbBSICbSISIBSICb巨粒土分类巨粒土漂（卵）石漂（卵）石夹土漂（卵）石质土漂石粒61粗粒土分类砾类土砾F<5%含细粒土砾F=5%～15%细粒土质砾50%≥F>15%GWGPGF细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上GMGC粗粒土分类砾类土砾含细粒土砾细粒土质砾GWGPGF细粒土在塑62粗粒土分类砂类土砂F<5%含细粒土砂F=5%～15%细粒土质砂50%≥F>15%SWSPSF细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上SMSC粗粒土分类砂类土砂含细粒土砂细粒土质砂SWSPSF细粒土在细63细粒土分类细粒土粉质土粘质土有机质土高(低)液限粉土粗粒组≤25%含砾（砂）类高（低）液限粉土≤50%含砾（砂）类高（低）液限粘土≤25%含砾（砂）类高（低）液限粘土>25%≤50%A线以上有机质高(低)液限粘土A线以下有机质高(低)液限粘土MHML砾粒>砂粒砾粒<砂粒MHGMLGMHSMLSGHGL砾粒>砂粒砾粒<砂粒GHOGLOMHOMLOGHGGLGGHSGLS细粒土分类细粒土粉质土粘质土有机质土高(低)液限含砾（砂）含64思考与练习1、土的分类依据是什么？如何进行分类？思考与练习1、土的分类依据是什么？如何进行分类？65土质与公路主讲教师：郭乙历建筑材料2012年2月四川省交通运输职业学校土质与公路主讲教师：郭乙历建筑材料2012年2月四川省交通运66单元一土质

土的三项组成和粒度成分一土的物理性质及指标二黏性土的稠度与塑性三土的压实性四土的工程分类及野外鉴别五目录单元一土质土的三项组成和粒度成分一土的物理67本章教学目的理解土的概念及土的三相组成的含义；掌握粒组划分的原则、颗粒级配的测定方法和表示方法，以及如何判断土的级配情况；掌握土的物理性质及土的几种密度；掌握黏性土的稠度与稠度指标和击实性与击实规律；了解土类型及野外鉴别能力，掌握土的分类依据。

本章教学目的理解土的概念及土的三相组成的含义；68课题一土的三相组成和粒度成分形成过程形成条件影响物理力学性质土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积风化土地球岩石地球土的形成课题一土的三相组成和粒度成分形成过程影响物理力学性质土是69课题一土的三相组成和粒度成分气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体的组成次要作用课题一土的三相组成和粒度成分气相固相液相++构成土骨架，70课题一土的三相组成和粒度成分什么是土？土是由地壳岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积，形成由固体矿物、液态水和气体组成的一种集合体。土是由固相（固体颗粒）、液相（液态水）、气相（气体）组成的三相体系。课题一土的三相组成和粒度成分什么是土？土是由地壳岩石经风71土的三相组成和及草图固相：主要由矿物成分与有机质成分组成。液相：指土中自由水，它填在颗粒间的孔隙率。气相：指填充在土体孔隙率中的气体。土的三相组成和及草图固相：主要由矿物成分与有机质成分组成72土的粒度成分一、粒组的划分土的粒度是指颗粒的大小，通常以粒径表示，以mm为单位。土粒按粒径大小分为若干组别，称为粒组。粒组就是一定的粒径区段。土的成分划分矿物成分粒度成分化学成分土的粒度成分一、粒组的划分土的成分划分矿物成分粒度成分化学成73粒组划分的原则1.符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒组的成分与性质无质的变化，具相同或相似的成分与性质；2.与粒组的分析技术条件相适应，即不同大小的土粒可采用不同的适用方法进行分析；3.粒组界限值力求服从简单的数学规律。《公路土工试验规程》（JTGE40-2007)详见粒料划分表1-1粒组划分的原则1.符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒74表1-1粒料划分表表1-1粒料划分表75粒度成分及粒度分析1、土的粒度成分指各种大小颗粒的相互比例关系（通常以占总质量的百分比计）2、土的颗粒级配是指各颗粒之间的相互搭配关系。3、土的颗粒分析是用指定方法测定土的粒度成分的试验。4、颗粒级配的测定方法直接测定法（如筛分法、移液管法等）间接测定法（肉眼鉴定法、比重计法）目前我国常用的是：1、筛分法；2、静水沉降法粒度成分及粒度分析1、土的粒度成分指各种大小颗粒的相互比例关76颗粒分析试验（筛分法）(T0115-93)本试验方法适用分析粒径大于0.075的土颗粒组成（大于60mm的粒径不适用）。用一套标土壤筛60-0.074mm孔径不同的10层筛子，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，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。细筛：孔径：2,1,0.5,0.25,0.1,0.074粗筛：孔径：100,80,60,40,20,10,5,21、筛分法颗粒分析试验（筛分法）(T0115-93)本试验方法适用分析77颗粒分析试验（静水沉降法）2、静水沉降法大小不同的颗粒在静水中沉降的速度不同，大－快，小－慢。经过时间T后，粒径大于D的颗粒都沉淀到L深以下，吸出L段悬液烘干，即可得粒径<D的粒组累计质量。颗粒分析试验（静水沉降法）2、静水沉降法大小不同的颗粒在静水781、表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百分含量)填在已制好的表格内。表1-2颗粒分析成果表颗粒级配的表示方法1、表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百79颗粒级配累计曲线（图解法）图1-1图的粒度成分累计曲线图颗粒级配累计曲线（图解法）图1-1图的粒度成分累计曲线图80颗粒级配累计曲线（图解法）图1-2图的粒度成分累计曲线图（数据P7页1-4表）颗粒级配累计曲线（图解法）图1-2图的粒度成分累计曲线图81土的不均匀性系数和曲率系数1.土的不均匀系数CuCu=d60/d10Cu<5的土视为级配不良的均粒土，而Cu≥5的土称为级配良好的非均粒土。2.土的曲率系数Cc当同时满足不均系数Cu≥5和曲线系数Cc=1~3这两个条件时，为级配连续良好的土；Cc

<1或Cc>3时，级配不连续。土的不均匀性系数和曲率系数1.土的不均匀系数Cu82思考题1.土的三相组成？2.何谓土粒粒组？土粒组如何划分？3.什么是土的粒度成分（颗粒级配），工程中如何表示粒度成分？思考题1.土的三相组成？83课题二土的物理性质及其指标

三相组成的定性分析，进一步对土的三相组成作定量上的分析，即分析土三相组成部分的质量和体积之间的比例关系。土的物理性质指标——表示土中三相比例关系的一些物理量，可分为如下两类：通过试验直接测定：土的天然密度、含水量、土的相对密度以实际指标为依据推导而出的指标：如:干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等物理性质指标课题二土的物理性质及其指标三相组成的定性分析，进84课题二土的物理性质及其指标气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积VVvma土的物理性质是指：固相、液相、气相在体积和质量方面的相互配比的数值。（如下图）

课题二土的物理性质及其指标气水土粒msmwmVsVwV85定义：土的相对密度:Gs指土在105℃~110℃下烘干至恒重时的质量与同体积4℃蒸馏水质量的比值。

表达式：取值范围：它的数值一般在2.60~2.80g/cm3之间一、土的质量指标(相对密度）测定方法：比重瓶法定义：土的相对密度:Gs指土在105℃~110℃下烘干至恒重86密度试验比重瓶法示意图

m0msm1m2空瓶质量烘干土的质量瓶+水的质量瓶+土+水的质量

m1+ms——瓶+水（满）的质量+干土的质量；

m1+ms-m2——与土粒体积相同的水的质量。密度试验比重瓶法示意图m087土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单位是g/cm3。1、天然密度定义：天然状态下单位体积土的质量，称天然密度，表达式：（g/cm3）取值范围：天然密度常见值为1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它是一个实测指标。一、土的质量指标(土的密度）测定方法：环刀法土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单88密度试验环刀法示意图环刀法试验密度试验环刀法示意图环89一、土的质量指标(土的密度）2、干密度定义：土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密度，指单位体积干土的质量。表达式：

（g/cm3）取值范围：干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿物成分和孔隙性。土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3之间。3、饱和密度定义：土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度，是指土孔隙中全部充满液态水时单位体积土的质量一、土的质量指标(土的密度）2、干密度90一、土的质量指标(土的密度）表达式：取值范围：1.8-2.3g/cm34、土的水下密度定义：在地下水位以下，土体受的浮力作用时，单位体积土体积中土粒的质量扣除土体排开同体积水的质量称土的水下密度（或浸水密度）。表达式：

表达式几种不同土的关系：

一、土的质量指标(土的密度）表达式：4、土的水下密度91二、土的含水性指标（一）土的含水率w土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：

测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100℃～105℃常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得。二、土的含水性指标（一）土的含水率w92二、土的含水性指标（二）土的饱和含水率wg定义为：土中中的空隙全部被充满水，达到饱和时的含水率，以百分数表示，其表达式为：

二、土的含水性指标（二）土的饱和含水率wg93二、土的含水性指标（三）土的饱和度Sr定义：土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值称为土的饱和度，以百分数表示。

取值饱和度可以说明土孔隙中充水的程度，其数值为0~100%。干土：Sr=0；饱和土：Sr=100%。工程实际中，按饱和度大小常将砂类土划分为如下三种含水状况：

Sr<50%稍湿的

50%≤Sr≤80%

很湿的

Sr>80%饱和的二、土的含水性指标（三）土的饱和度Sr94三、土的空隙性指标（一）土的孔隙比e定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示，其表达式为：

（二）土的孔隙率n定义：土中孔隙的体积与土的总体积之比，或单位体积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：

土中存在着许多空隙及其所具有这些特性，称为空隙性三、土的空隙性指标（一）土的孔隙比e土中存在着许多空隙及其所95三、土的空隙性指标孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为1，则可知，孔隙的体积Vv为e，土体的体积V为（1＋e），于是有：

或三、土的空隙性指标孔隙比与孔隙率的关系96三、土的空隙性指标砂土的密实程度还可用相对密度（Dr）来表示。Dr=0时，土处于最疏松状态；Dr=1时，土处于最密实状态。（三）、砂类土的相对密度三、土的空隙性指标砂土的密实程度还可用相对密度（Dr）来表示97三、土的空隙性指标天然状态砂土的密实度三、土的空隙性指标天然状态砂土的密实度98三、土的空隙性指标土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指标、即通过试验直接测定。六个换算指标的换算方法：1、数学演算法【例】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重Gs为2.7，试求试样的天然密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比和饱和度？三、土的空隙性指标土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指99三、计算题【解】（1）已知V＝60cm3，m=108g，则由式（P9页1-6）天然密度ρ得：

ρ=m÷V=108÷60=1.8g/cm3（2）已知干土粒的质量ms=96.43g，则土中水的含量ms=m－ms=108－96.43=11.57g按式（P10页1-11）土的天然含水率

w=mw÷ms×100＝11.57÷96.43×100=12%（3）干密度ρd=ms÷V=96.43÷60=1.61g/cm3

三、计算题【解】（1）已知V＝60cm3，m=108g，则由100三、计算题（4）已知土粒的相对密度Gs=2.7，饱和密度ρf=（ms+Vn×ρw）÷V=(1.8×(2.7-1))÷(2.7×(1+12%))+1=2.01(g/cm3)（5）饱和度Sr=（Gsρw）÷（Gs（1+w）-ρ）×100=（2.7×1.8×12%）÷（2.7（1+12%）-1.8）×100＝48%（6）空隙比e=（（Gs（1+w））÷ρ）-1=（2.7×（1+12%））÷1.8-1=0.68三、计算题（4）已知土粒的相对密度Gs=2.7，饱和密度ρf101思考题1.某土样体积为80cm3，经测定，土粒相对密度为2.72，土样的质量为154g，烘干质量为140g，该土样的天然密度、干密度、饱和含水率、孔隙率各是多少？（P18页练习4题）思考题1.某土样体积为80cm3，经测定，土粒相对密度为2.102课题三

黏土的稠度与塑性粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相互作用后所表现出来的物理性质。

一、粘性土的稠度状态（三种）稠度状态半固态固态塑态液态课题三黏土的稠度与塑性粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相103课题三

黏土的稠度与塑性固态：含水量相对较少，粒间主要为强结合水连结，连结牢固，土质坚硬，力学强度高，不能揉塑变形，形状大小固定。课题三黏土的稠度与塑性固态：含水量相对104课题三

黏土的稠度与塑性塑态：含水量较固态为大，粒间主要为弱结合水连结，在外力作用下容易产生变形，可揉塑成任意形状不破裂、无裂纹，去掉外力后不能恢复原状。课题三黏土的稠度与塑性塑态：含水量较固态为大，105课题三

黏土的稠度与塑性流态：含水量继续增加，粒间主要为液态水占据，连接极微弱，几乎丧失抵抗外力的能力，强度极低，不能维持一定的形状，土体呈泥浆状，受重力作用即可流动。课题三黏土的稠度与塑性流态：含水量继续增加，粒1060固态塑态流态ω如何定量判断粘性土的稠度状态？0固态塑态流态ω如何定量判断粘性土的稠度状态？107二、界限含水量——稠度界限土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称为稠度界限，又称为Atterberg界限。工程上常用的有塑限ωP和液限ωL塑限：土从固态转变为塑态时的界限含水量，简称塑限ωP液限：土从塑态转变为液态时的界限含水量，简称液限ωL

0固态塑态液态ω塑限ωP液限ωL二、界限含水量——稠度界限土从某种稠度状态转变为另一种状态时搓条法测定塑限将粘性土在毛玻璃上用手搓成直径为3mm的土条时若恰好开始出现裂缝，此时的含水量就是塑限。搓条法测定塑限将粘性土在毛玻璃上用手搓成直径为3mm的土条时锥式液限仪法测定液限

0.75N，锥角30°，锥体下沉深度为10mm，所对应的含水量为粘性土的液限（放锥15秒）锥式液限仪法测定液限0.75N，锥联合测定仪法测定液限和塑限联合测定仪法测定液限和塑限液性指数IL：反映土的天然含水量与液限、塑限之间的关系，工程上用来表示土的稠度状态。ωpωωL0ω-ωpωL-ωp稠度状态液性指数坚硬硬塑可塑软塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1三、液性指数液性指数IL：反映土的天然含水量与液限、塑限之间的关系，工程四、粘性土的可塑性当粘性土的含水量在某范围内时，可用外力塑成任何形状而不发生裂纹，并在外力移去时能保持既得的形状，土的这种性能叫可塑性。粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，土处于可塑状态，具有可塑性，这是粘性土的独特性能。四、粘性土的可塑性当粘性土的含水量在某范围内塑性指数IP

ωL和ωP的差值可以反映可塑性的大小，工程上定义为塑性指数IP

IP=ωL-ωP计算结果中的百分号省略

1994年国家标准《岩土工程勘察规范》按塑性指数IP将粘性土分为：

IP>17为粘土

17≥IP>10为粉质粘土

IP≤10为粉土或砂类土。塑性指数IPωL和ωP的差值可以反映可塑性的从某地基取原状土样，测得土的液限ωL=47%，塑限ωP=18%，天然含水量ω=40%，问地基土是什么土，处于什么状态？解：求塑性指数：求液性指数：Ip>17，该地基土为粘土；查表，1.0>IL>0.75，得土处于软塑状态。例题1：从某地基取原状土样，测得土的液限ωL=47%，塑限ωP=18思考题1、某黏性土样的天然含水率为32.4%，液限49.5%，塑限27.3%，问地基土是什么土，处于什么状态？（P24页