土的性质及工程分类资料讲解

2.1概述土的三相(sānxiānɡ)组成三相比例(bǐlì)大小土的物理性质(wùlǐxìngzhì)土的化学性质1第一页，共32页。土的三相(sānxiānɡ)图Threephaseskeletal质量(zhìliàng)m体积(tǐjī)V一、反映土轻重程度的指标

1.土的天然密度ρ：单位体积土的质量(g/cm3)

气水土粒msmwmVsVwVVaVv一般ρ＝1.6～2.2g／cm3

环刀法蜡封法灌砂法土的密度测定方法ma=02.2土的物理性质指标2.2.1-2.2.2土三相比例关系及指标定义2第二页，共32页。注：1)：干密度(mìdù)(g/cm3)drydensity重力(zhònglì)密度(简称重度)天然(tiānrán)重度γ=ρg干重度γd=ρdg饱和重度γsat=ρsatg浮重度γˊ=ρˊg2:)：饱和密度(g/cm3)saturateddensity3)：浮密度(g/cm3)显然：ρsat>ρ>ρd>ρˊ

γsat>γ>γd>γˊ

3第三页，共32页。2.土粒相对密度ｄs（土粒比重）：无量纲单位(dānwèi)体积土颗粒质量与4℃纯水单位(dānwèi)体积的质量之比粘性(zhānxìnɡ)土：ｄs＝2.7～2.75砂性土：ｄs＝2.65土中有机质含量增加，土粒相对密度减小比重瓶法

土的相对(xiāngduì)密度测定方法ρs—土粒密度，即土颗粒单位体积的质量(g/cm3)

气水土粒msmwmVsVwVVVama=04第四页，共32页。二、反映(fǎnyìng)土的松密程度的指标1．孔隙比voidratioe=vv/vs2．孔隙率porosityn=vv/v×100%三、反映(fǎnyìng)土中含水程度的指标——ω，Sr1、土的含水率(含水量)watercontent用烘干法测定

2．土的饱和度degreeofsaturationSr=vw/vv×100%Sr=100%完全(wánquán)饱和Sr>80%饱和Sr=0完全(wánquán)干燥气水土粒msmwmVsVwVVVama=05第五页，共32页。注：（1）实验直接测定(cèdìng)的指标为：ρ，ω，ds(或ρs）

（2）各指标间关系可用三相草图法换算,不必死记这些换算公式

土的三相比例指标换算公式（表2-2）2.2.3指标(zhǐbiāo)间的换算2.2.3指标(zhǐbiāo)的换算6第六页，共32页。【例2-1】已知某土样ρ=1700Kg/m3,ds=2．67,ω=14%求e、Sr及ρsat【解】：用三相草图(cǎotú)法，如图①令V=1m3②则重量m=ρ*V=1700kg③而ω=mω／mＳm=mω+ms解得ms=1490kgmω=210kg④Vs=ms/ds=1.49/2.67=0.558m3⑤Vv=V-Vs=1-0.558=0.442m3⑥Vω=mω/ρω=210/1000=0.21m3在图中填各数⑦可得e=VV/Vs=0.79Sr=Vω/VV=0.47五、例题(lìtí)分析气水土粒msmwmVsVwVVVama=07第七页，共32页。2.3黏性土的物理(wùlǐ)特性2.3.1黏性土的可塑性及界限含水率界限含水率：粘性土从一种(yīzhǒnɡ)状态变化到另一种(yīzhǒnɡ)状态的含水率1．液限WL——土由塑性状态变到流态的分界含水量。如WL=28表示土的液限含水量为28%测定：用锥式液限仪，通常用联合测定法2．塑限WP——土由半固态到塑态的分界含水量。如WP=12，表示土的塑限含水量为12%。测定：搓条法或联合测定法。3．缩限WS0固态或半固态可塑状态流动状态ω塑限ωP液限ωL8第八页，共32页。2.3.2黏性土的物理(wùlǐ)状态指标1．塑性(sùxìng)指数IpplasticityindexIp=WL－Wp讨论：①塑性指数表示粘土处在可塑状态时含水量的变化范围.

②Ip取决于：

颗粒细↑，土能吸附水量↑，IP↑；

矿物成分，吸水能力↑，IP↑，故蒙脱含量↑，则IP↑；

水中离子成分和浓度,价高阳离子数↑，IP↓。

③粘性土的分类(fēnlèi)常用于IP

2．液性指数ILliquidityindex讨论：

①IL表示土的软硬程度,用IL划分土的软硬状态，IL↑，土软↑,IL<0坚硬，IL>=1流动状态。

②没考虑土的结构影响，在含水量相同时，原状土比重塑土硬，故用IL判断重塑土合适，但对原状土偏于保守。9第九页，共32页。3．天然(tiānrán)稠度(naturalconsistency)测定(cèdìng)：烘干法路基(lùjī)的干湿状态《公路沥青路面设计规范》（JTJD60-2006）干燥中湿潮湿过湿10第十页，共32页。液塑限联合(liánhé)测定仪下沉(xiàchén)深度为17mm所对应的含水量为液限;下沉(xiàchén)深度为2mm处所对应的含水量为塑限。液限塑限11第十一页，共32页。12第十二页，共32页。2.3.3黏性土的活动度、灵敏度和触变性活动度：反映(fǎnyìng)黏性土中所含矿物的活动性A<0.750.75<A<1.25A>1.25不活动(huódòng)正常(zhèngcháng)活动13第十三页，共32页。2.3.3黏性土的灵敏度灵敏度：低灵敏度中灵敏度高灵敏度14第十四页，共32页。概念(gàiniàn)：黏性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质实质：微观结构多为片架结构，含较多结合水，随着时间被破坏的原始黏聚力部分得到恢复2.3.3黏性土的触变性、15第十五页，共32页。2.4无粘性(zhānxìnɡ)土的密实度Thecompactnessofnone-cohesivesoil无粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响(yǐngxiǎng)无粘性土工程性质的主要因素是密实度1.孔隙(kǒngxì)比e（老规范）:没考虑级配因素对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散。

16第十六页，共32页。2.由相对(xiāngduì)密实度Dr判断（公路规范用）relativedensity砂土在天然状态(zhuàngtài)下孔隙比砂土在最密实状态(zhuàngtài)时的孔隙比砂土在最松散状态时的孔隙比当Dr=0时，e=emin，表示土处于最疏松状态;当Dr=1.0时，e=emax，表示土体处于最密实状态Dr≤1/3疏松状态1/3＜Dr≤2/3中密状态2/3＜Dr≤1密实状态优缺点？17第十七页，共32页。三、例题(lìtí)分析【例】某砂土试样,试验测定土粒相对密度ds=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66/cm3。已知砂样最密实状态时称得干砂质量(zhìliàng)ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量(zhìliàng)ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密实状态【解答(jiědá)】砂土在天然状态下的孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比相对密实度∈（1/3,2/3]中密状态18第十八页，共32页。3据标准贯入击数判断(pànduàn)（新规范采用）《建筑地基基础设计规范》：N>30密实；15<N≤30中密；10<N≤15稍密；N≤10松散(sōngsǎn)《公路桥涵地基及基础设计规范》N≥30密实；10≤N<30中密；5≤N<9稍密；N<5松散(sōngsǎn)标准(biāozhǔn)贯入试验方法锤重(63.5kg)落距(76cm)入土中30cm锤击数N

4碎石土密实度野外鉴别骨架颗粒含量和排列可挖性和可钻性19第十九页，共32页。2.5粉土的密实(mìshi)度和湿度2.5.1粉土的概念(gàiniàn)粉土：塑性(sùxìng)指数IP≤10，且粒径>0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%的土20第二十页，共32页。2.5.2粉土的密实(mìshi)度和湿度密实(mìshi)度密实(mìshi)中密稍密e<0.750.75≤e≤0.90e>0.90湿度稍湿湿很湿w<2020≤w≤30W>3021第二十一页，共32页。2.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性胀缩性：吸水膨胀(péngzhàng)和失水收缩的特性2.6.1土的胀缩性自由(zìyóu)膨胀率膨胀(péngzhàng)土①裂隙发育、常有光滑面和擦痕②多出露于阶地、山前…③常见浅层滑坡、地裂、坍塌④裂隙随其气候张闭22第二十二页，共32页。湿陷性的概念：土在自重压力作用下或自重压力和附加(fùjiā)压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加(fùjiā)下陷的特征2.6.2土的湿陷性23第二十三页，共32页。湿陷系数(xìshù)非湿陷性湿陷性2.6.2土的湿陷性24第二十四页，共32页。冻胀性：土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形(biànxíng)特性2.6.3土的冻胀性І级不冻胀Ⅱ级弱冻胀Ⅲ级冻胀Ⅳ级强冻胀Ⅴ级特强冻胀25第二十五页，共32页。2.7土的分类(fēnlèi)一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累(jīlěi)及交流二、分类体系(tǐxì)与方法分类体系：1.建筑工程系统分类体系2.工程材料系统分类体系侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)地基土分类方法,很注意土的结构性。侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土，例如：《土的分类标准》(GB/T50145-2007)工程用土的分类和《公路土工试验规程》(JTJ051-93)土的工程分类26第二十六页，共32页。1、按沉积(chénjī)年代和地质成因划分①老沉积土：第四纪晚更新世Q3及其以前沉积的土，呈超固结状态(zhuàngtài)、具有较高的结构强度②新近沉积(chénjī)土：第四纪全新世近期沉积(chénjī)的土，一般呈欠固结状态、结构强度较低2.7.2建筑地基土的分类《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)27第二十七页，共32页。2、根据土粒大小(dàxiǎo)、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类。（与书上P54稍有差异）（1）岩石(yánshí)颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，坚硬程度可根据(gēnjù)岩块的饱和单轴抗压强度frk分类。坚硬程度类别饱和单轴抗压强度frk(Mpa)坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩30＜frk≤60frk＞6015＜frk≤305＜frk≤15frk≤52.7.2建筑地基土的分类28第二十八页，共32页。（2）碎石(suìshí)土——土中>2mm颗粒含量>全重50%，且颗粒间未经胶结的粗粒土（3）砂土(shātǔ)——土中>2mm颗粒≤50%全部土重，且粒径>0.075mm的颗粒>50%全部土重。又可进一步分。（4）粉土——粒径>0.075mm颗粒含量≤50%全土重，且IP≤10的土。e<0.6良好天然地基(dìjī)，e>1.0为软弱地基(dìjī)。（5）粘性土——塑性指数IP＞10的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分。土的名称粘土粉质粘土塑性指数IP＞1710＜IP≤1729第二十九页，共32页。3。其他(qítā)