土力学与土质学第1章绪论和土的物性课件

第1章土的物理性质及工程分类土是由岩石风化(物理风化、化学风化、生物风化)后形成的颗粒堆积物。岩石经过剥蚀、搬运、沉积后形成土。不同成因类型的土具有不同的工程性质。例如：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、风积土等等。土粒相互之间的孔隙中有水和空气。土体是由颗粒（固相）、水（液相）、空气（气相）三相组成。土颗粒大小不均匀，形状不规则及其排列、组合千变万化。土的性质主要由土的三相组成及其比例关系决定。1.1土的三相组成1、土的固相组成土粒的物质一般分两类：

原生矿物——母岩矿物,存在于粗大的土粒中,例如：砂粒、砾石、碎石等。

次生矿物——原生矿物经化学风化后生成的新矿物,存在于细粒土，例如：黏土颗粒或称黏土矿物。常见的有:高岭石、伊利石、蒙脱石等。土的固相中除土粒外，还有部分腐殖质矿物和有机物等。2022/12/29

2、土的液相土中水是一种成分复杂的电解质水溶液，按土粒矿物的亲水性一般分两类：

结合水——受电荷引力作用而吸附在土粒表面的水膜。按引力的强弱又

分为强结合水(吸附层)和弱结合水(扩散层)。

自由水——电荷引力作用以外的水，包括毛细水和重力水。毛细水受重力和表面张力控制，不能流动；重力水受重力或水压差作用能流动。3、土的气相土中气体分为连通气体和封闭气体两种。连通气体对土的性质影响不大，封闭气体会增加土体的弹性，使土的工程性质复杂化。1.2土的颗粒特征一、土粒粒组的划分

天然土中土粒的大小相差很大，因此土的性能千差万别。为了研究土的性能，需进行粒组划分：将大小相近性能变化不大的土粒划为同一组。由于各粒组的性能易于确定，所以可按各粒组在土中的相对含量综合确定土的性能。不同系统的粒组划分有所不同。二、土粒组成的表示方法土体由各粒组混合而成，则土粒大小及其分布情况可用各粒组在土中的相对含量(各粒组干土重量百分比)表示，称为土的颗粒级配或粒度成分。土的颗粒级配有三种表示方法：表格法、累计曲线法、三角坐标法2022/12/29

(1)表格法直接给出各粒组含量或小于某粒径的粒组累计含量。该法简单方便。

(2)累计曲线法用竖坐标表示小于某粒径土的百分含量，用对数横坐标表示粒径绘制土的级配曲线。并用不均匀系数、曲率系数反映土级配情况。该法直观形象。

不均匀系数：曲率系数：

式中累计百分含量为10%、30%、60%的粒径，由累计曲线测得。当时，土的级配良好。为有效粒径；为限定粒径。

(3)三角坐标法用等腰三角形的三条边表示砂粒、粉粒、黏粒粒组的坐标，以三角形内一点的三个高分别表示土中三个粒组的含量。该法主要用于路面选料设计。2022/12/29二、换算指标

三、三相比例指标的换算关系利用三相草图换算，取并假定，则，由，，，按定义有：

2022/12/29

1.4黏性土的界限含水率一、黏性土的状态与界限含水率黏性土的状态随含水量的增大而变软:固态半固态可塑状态流动状态1、液限——由可塑状态转到流动状态的界限含水量。2、塑限——由半固态转到可塑状态的界限含水量。3、缩限——体积不再缩小对应的界限含水量。二、塑性指数塑性指数是表示黏性土可塑性大小的指标，用锥式液限仪可塑状态的含水率变化范围定义：应用中塑性指数以不带“％”的数值表示。三、液性指数液性指数是表示黏性土软硬状态的指标，定义为含水率和塑限的差值与液限和塑限的差值之比：

碟式液限仪2022/12/29

1.５无黏性土的密实度一、砂土的相对密度１、相对密实度指标定义

式中、分别为最大和最小孔隙比，由试验测得。２、砂土按相对密度指标分类

密实度密实中密松散

相对密度

密实中密松散三等分

二、无黏性土密实度划分的其他方法１、砂土密实度按标准贯入锤击数分类２、碎石土密实度按重型动力触探锤击数分类３、碎石土密实度按超重型动力触探锤击数分类４、砂土密实度按天然孔隙比分类

2022/12/29

1.6土的工程分类一、概述不同的工程系统采用不同的分类标准。土的分类在原则上主要考虑了以下三个因素：(1)土的沉积历史和地质成因；(2)土的组成；(3)土的工程性质。建筑地基土的分类如下：二、建筑地基土的分类标准1、按沉积年代和地质成因划分按沉积年代划分有:老沉积土、新近沉积土。

按地质成因划分有:

残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、风积土、冰积土等。2、按颗粒级配和塑性指数划分(1)碎石土粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土。(2)砂土粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且大于0.075mm的颗粒含量超过全重