土力学第3讲课件

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

ρ土的相对密度

ds（土的比重）土的含水量

w换算指标：土的孔隙比

e土的孔隙度

n土的饱和度

Sr土的干密度

ρd土的饱和密度

ρsat土的浮密度

ρ′1土的三相指标中，土粒比重ds，含水量ω和密度ρ是通过试验测定的，可以根据这三个基本指标换算出其余各指标dsρw

1+e质量m体积VVv=eωdsρw

ds(1＋ω)ρw

气水土粒Vs＝1取土粒体积为单位1的一块土，则基本指标和其他指标间的换算2华北电力大学可再生能源学院换算关系式推导干密度计算：孔隙比：3华北电力大学可再生能源学院常用的三相指标换算公式见表1.4.3（p22）由表1.4.3知：相应的重度公式与密度公式相似。

概念要求记住。

换算公式不要求死记，但是会推导。

考试（包括一些研究生入学考试）考推导。

5华北电力大学可再生能源学院例题1.1解法1：根据各指标的定义式来求解1）确定三相组成的质量与体积2）按定义计算其他各指标gggcm3cm3cm3g/cm36华北电力大学可再生能源学院例题1.1解法2：根据各指标的换算关系直接求解7华北电力大学可再生能源学院第四节：土的物理状态指标无粘性土的密实特性无粘性土包括块石、碎石、砾石和砂类土，它们均为单粒结构，无内聚力（粘结力）。物理性态指标为密实度。土的密实度：指单位体积中固体颗粒的含量。密实度越高，压缩性就小，承载力越高。1、孔隙比e

2、相对密实度Dr

3、现场原位标准贯入试验锤击数N（砂土）和重型圆锥动力锤击数N63.5（碎石土）判别无粘性土的密实度的常用方法有3种：

8华北电力大学可再生能源学院方法的评价优点：应用方便简捷

缺点：无法反映土的粒径级配的好与坏10华北电力大学可再生能源学院现场试验法

方法的评价优点：所测的密实度为原状土的密实度缺点：试验操作比较难控制和掌握标准贯入试验静力触探试验63.5kg的钢锤，提升76cm，使贯入器贯入土中30cm所需要的锤击数N63.5－－标准贯入试验（先打入土中15cm不计数）砂类土的密实度12华北电力大学可再生能源学院粘性土的物理特性粘性土颗粒很细，土的物理特征不能用以上指标衡量，而与含水量有很大关系。强结合水土颗粒(a)固态和半固态(b)可塑状态强结合水土颗粒弱结合水(c)流动状态自由水强结合水土颗粒弱结合水14华北电力大学可再生能源学院粘性土的物理特性粘性土随着含水量的增加，土的状态变化趋势为：固态——半固态——可塑态——液体状态，相应的地基土的承载力基本值会逐渐下降。土中含水量很少时，由于颗粒表面的电荷作用，水紧紧吸附于颗粒表面，成为强结合水。按水膜厚薄的不同，土表现为固态或半固态。

当含水量增加时，被吸附在颗粒周围的水膜加厚，土粒周围有强结合水和弱结合水，在这种含水量情况下，土体可以被捏成任意形状而不破裂，这种状态称为塑态。

15华北电力大学可再生能源学院弱结合水的存在是土具有可塑状态的原因。当含水量再增加时，土中除结合水外还出现了较多的自由水，粘性土变成了液体呈流动状态。反之，粘性土随含水量的减少可从流动状态转变为可塑状态、半固态及固态。

界限含水量：粘性土从一种状态过渡到另外一种状态的分界含水量。粘性土呈液态与塑态之间的分界含水量称为液限wL

（%）－－即至液态时的含水量；（liquid

limit）粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水量称为塑限wp

（%）－－即至塑态时的含水量；（plasticity

index）粘性土呈半固态与固态之间的分界含水量称为缩限ws

（%）

－－即至半固态的含水量。（shrink

limit）工程中常用的是液限和塑限。16华北电力大学可再生能源学院界限含水量的测定方法

液限测定方法锥式液限仪测定法

将粘性土调成均匀的浓糊状，装入金属杯中，刮平表面，放在底座上，用质量为76g的圆锥式液限仪来测定wL。手持液限仪顶部小柄，将锥尖接触土表面的中心，松手让其在自重作用下下沉，若液限仪经5s沉入土中深度恰好是10mm，这时杯内土样的含水量为液限wL，如液限仪沉入土样中锥体的刻度高于或低于土面，则表示土样的含水量低于或高于液限。为了避免放锥的人为晃动的影响，可采用电磁放锥的方法。(土工试验方法标准GB/T501231999；课本还给出了《建筑地基基础设计规范》液限的测定方法)－－图1.6.2(a)

碟式液限仪测定法

将调成糊状的试样装在碟内，刮平表面，用特制开槽器将土样划开，形成V形槽，以每秒两转的速度转动手柄，使碟子反复起落，坠击底座，当击数为25次，V形槽合拢长度为13mm时，试样的含水量即为液限wL。17华北电力大学可再生能源学院塑限测定方法滚搓法

用手将天然湿度的土样搓成小圆球（球径小于10mm），放置在毛玻璃板上，再用手掌搓滚成细条。当土条搓到直径3mm时，恰好产生裂缝并开始断裂，则此时土条的含水量即为塑限；若土条推不到直径3mm就已经有裂缝，说明土样的含水量小于塑限，则须加少量水调匀后再搓条。

液、塑限联合测定法

本试验方法适用于粒径小于0.5mm以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。试验所用的主要仪器是：①液、塑限联合测定仪，包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。锥质量为76g，锥角为30°，读数显示形式宜采用光电式、游标式和百分表；试样杯内径为40mm，高度为30mm。②天平：称量200g，最小分度值0.01g。

18华北电力大学可再生能源学院例题1.220华北电力大学可再生能源学院第五节：土的工程分类自然界中土的种类很多，工程性质各异。为了便于研究和工程中的应用，需要按其主要特征进行分类。

目前还没有统一土名和土的分类法。本节将主要介绍常用的建筑地基基础设计规范分类法。

土（包括岩石）的分类岩石碎石土砂土粘性土粉土人工填土21华北电力大学可再生能源学院二、碎石土1．定义

土的粒径d＞2mm的颗粒含量超过总土重的50%的土。2．分类根据土的粒径级配中各粒组的含量和颗粒形状进行分类定名。

23华北电力大学可再生能源学院三、砂类土1．定义

粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的50%的土。2．分类砂类土根据粒组含量不同又细分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五类-。

3．工程性质（1）密实与中密状态的砾砂、粗砂、中砂为优良地基；稍密状态的砾砂、粗砂、中砂为良好地基。（2）粉砂与细砂要具体分析：密实状态时为良好地基；饱和疏松状态时为不良地基。切记：砂类土并不一定是砂。24华北电力大学可再生能源学院五、粘性土1．定义

土的塑性指数IP＞10时的土，称为粘性土。2．分类按塑性指数的大小分为粘土和粉质粘土。10＜IP≤17为粉质粘土；IP＞17为粘土。3．工程性质粘性土的工程性质与其含水量的大小密切相关。密实硬塑的粘性土为优良地基；疏松流塑状态的粘性土为软弱地基。26华北电力大学可再生能源学院六、人工填土1．定义

人工填土是指由于人类活动而形成的各类土。其成分复杂，均匀性差。2．分类按人工填土的堆积年代分为：老填土和新填土。（1）老填土。凡粘性土填筑时间超过10年，粉土填筑时间超过5年的称为老填土。（2）新填土。粘性土填筑时间小于10年，粉土填筑时间少于5年的称为新填土。按人工填土的组成和成因分为素填土、杂填土、冲填土和压实填土四类，

3．工程性质通常人工填土的工程性质不良，强度低，压缩性大且不均匀。其中，压实填土相对较好。杂填土因成分复杂，平面与立面分布很不均匀、无规律，工程性质较差。27华北电力大学可再生能源学院例题1.3对某工程的砂土试样进行筛分析试验，得到各粒组含量百分比如图所示，试确定砂类土的名称。解：根据砂土的分类表，可知粒径d>2mm含量占30%，在25