第一章2修改后2012-02-6

土的物理性质与工程分类第一章1粘性土（细粒土）无粘性土（砂性土）（粗粒土）土的特点土的力学特性与土有关的工程问题土的生成土的三相组成……………2§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的物性指标§1.4土的物理状态§1.5土的结构§1.6土的工程分类§1土的物性与分类3土的三个组成相的体积和质量上的比例关系§1.3土的物理性质指标松密程度干湿程度轻重程度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义基本方法:三相草图法§1土的物性与分类41.

三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积§1土的物性与分类三相草图有助于直观理解物性指标的概念§1.3土的物理性质指标5三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:

VVvVsVaVw

/msmwmam三相草图法物性指标是比例关系:实验室测定其它指标是一种简单而实用的方法§1.3土的物理状态§1土的物性与分类§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标62.室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的重度γ=ρg工程上更常用,用于计算土的自重应力单位:kg/m3

或g/cm3单位:kN/m3

定义:单位体积土的质量有时也称土的天然密度表达式:相关指标:§1.3土的物理状态§1土的物性与分类§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标7WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土粒比重s:土粒的密度，单位体积土粒的质量单位:无量纲土粒比重一般范围:

粘性土2.70—2.75砂土2.654˚C时纯蒸馏水的密度=1.0g/cm3土粒比重在数值上等于土粒的密度定义:土粒的密度与4˚C时纯蒸馏水的密度的比值表达式:§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标8WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的含水量定义:土中水的质量与土粒质量之比,

用百分数表示注意:

其实是含水比,可达到或超过100％表达式:§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标9表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性质指标关系:在某种程度上反映土的松密定义:土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积定义:土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid体积§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标10表示土中含水程度的指标含水量饱和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表达式:定义:土中水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示孔隙中充满水的程度Sr=0:干土Sr=1:饱和土§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标11表示土的密度和重度的指标天然密度干密度饱和密度天然重度浮重度浮密度有效重度饱和重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积单位:kg/m3

或g/cm3单位:kN/m3

定义:

土被完全烘干时的密度,等于单位体积内土粒的质量表达式:干重度§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标12各种密度容重之间的大小关系：天然密度干密度饱和密度天然重度干重度浮重度饱和重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标13常用的物理性质指标间的换算关系要点从物理意义上理解指标间的关系不鼓励死记硬背必要时利用三相草图推导§1.3土的物理状态§1土的物性与分类§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标14小结物理性质指标土的三个组成相的体积和质量上的比例关系松密程度干湿程度轻重程度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义基本方法:三相草图法室内测定的三个物理性质指标土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草图有助于直观理解物性指标的概念其它常用的物理性质指标表示土中孔隙含量的指标表示土中含水程度的指标表示土的密度和重度的指标三相草图可用于确定物性指标之间的关系三相草图法是求取物理性质指标的简单而有效的方法§1.3土的物理状态§1土的物性与分类§1土的物性与分类§1.3土的物理性质指标15土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬程度力学特性影响§1.4土的物理状态§1土的物性与分类16emax与emin：最大与最小孔隙比1.粗粒土的密实状态密实度如何衡量?单位体积中固体颗粒含量的多少或孔隙含量的多少优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响只能用于同一种土对策相对密度干重度d或孔隙比e或孔隙率nemin

=0.35emin

=0.20§1.4土的物理状态§1土的物性与分类17判别标准：

最密状态Dr

=1,最松状态Dr

=0疏松状态,Dr≤1/3,中密状态1/3<Dr≤2/3,密实状态Dr>2/3,相对密度§1.4土的物理状态§1土的物性与分类注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难18标准贯入试验锤击数N≤1010<N≤1515<N≤30N>30密实度松散稍密中密密实重型圆锥动力触探试验锤击数N63.5

N63.5≤55<N63.5≤1010<N63.5≤20N63.5>20密实度松散稍密中密密实砂土密实程度的评价（标准贯入试验锤击数N）碎石土土密实程度的评价（圆锥动力触探试验锤击数N63.5

）§1.4土的物理状态§1土的物性与分类192.粘性土的软硬状态---也称稠度状态稠度状态与含水量有关粘性土含水量较硬变软流动§1.4土的物理状态§1土的物性与分类20塑限wp液限wl稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形态固态或半固态塑态

流态

强结合水膜最大出现自由水强结合水弱结合水自由水稠度状态含水量土中水的形态w土颗粒强结合水弱结合水土颗粒强结合水土颗粒自由水弱结合水强结合水吸附弱结合水的能力塑性指数§1.4土的物理状态§1土的物性与分类21相对稠度问题：仅适用于重塑土即使含水量相同，稠度可能不同液性指数对不同的粘土，wp、wl

大小不同定义：wpwwlIL<0IL=0–1IL>1坚硬状态可塑状态流态0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑软塑对同一种粘土，含水量可反映其稠度问题：§1.4土的物理状态§1土的物性与分类22粗粒土的密实状态指标:

相对密度Dr

小结粘性土的稠度状态指标:

液性指数IL引入定义判别标准稠度界限稠度状态含水量土中水的形态塑性指数液性指数引入定义判别标准标准贯入试验锤击数（评价砂土密实度）重型圆锥动力触探

试验锤击数（评价碎石土）§1.4土的物理状态§1土的物性与分类23目的：依据：建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法§1.5土的工程分类是将工程性质相近的土归为一类便于研究、交流及应用能反映土的物理力学性质－土的组成土的状态土的结构§1土的物性与分类24建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法土岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土§1.5土的工程分类§1土的物性与分类25建筑规范分类法碎石土土的名称颗粒形状粒组含量漂石块石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于200mm的颗粒超过全质量50%卵石碎石圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆砾角砾粒径大于20mm的颗粒超过全质量50%(干枣)粒径大于2mm的颗粒超过全质量50%(绿豆)§1.5土的工程分类§1土的物性与分类岩石沉积岩、岩浆岩、变质岩软硬程度风化程度完整程度26砂土土的名称粒组含量粒径大于2mm的颗粒占全质量25-50%(绿豆)砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全质量50%米粒粒径大于0.25mm的颗粒超过全质量50%砂糖粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量85%(粗玉米面)粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量50%细砂糖建筑规范分类法§1.5土的工程分类§1土的物性与分类分类应根据粒组含量由大到小最先符合者确定27粉土粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%而塑性指数Ip≤10的土塑性指数Ip>10的土粘性土10<Ip≤17的土Ip>17的土粘土粉质粘土建筑规范分类法§1.5土的工程分类§1土的物性与分类人工填土素填土、压实填土、杂填土、充填土28地基土的野外鉴别钻探现场的鉴定要求快速，以目测、手触方法为主。对碎石土和砂土的鉴别方法是利用日常熟悉的食品，如绿豆、小米、砂糖、玉米面的颗粒作为标准，进行对比鉴别。对粘性土与粉土是根据手搓滑腻感或砂粒感等感觉进行鉴别区分的.

§1.5土的工程分类§1土的物性与分类29岩性鉴别特征粘土粉质粘土粉土用手捻摸的感觉捻摸湿土有滑腻感觉，当水分较大时，极易粘手，感觉不到有颗粒的存在仔细捻摸感觉到有少量的细颗粒，稍有滑腻，有粘滞感感觉有细颗粒存在或感觉粗糙，有轻微粘滞感或无粘滞感§1.5土的工程分类§1土的物性与分类30土颗粒或粒团的空间排列和相互联结§1.6土的结构土粒间的作用力粘性土的结构性指标力学特性土的结构影响粗粒土的结构细粒土的结构重塑土的强度原状土的强度<§1土的物性与分类31一.土粒间的作用力

重力毛细力胶结力颗粒表面力

—土颗粒的自重形成的方向向下的力—砂性土—土中毛细作用形成的力—粉、细砂—土粒间的胶体物质形成的作用力—粘性土—粘性土—库仑力：—范德华力：颗粒表面的静电引力或斥力颗粒接触点处的分子间引力§1.6土的结构§1土的物性与分类32二.粗粒土的结构粒间作用力矿物成分单粒结构示意图重力，毛细力原生矿物§1.6土的结构§1土的物性与分类33三.细粒土的结构蜂窝结构以粉粒(

0.075-0.005mm)为主的土所具有的结构形式（较细的颗粒在水中因自重作用而下沉时，碰到其他正下沉的或已下沉稳定的颗粒，由于粒间引力大于土粒重力，后沉土粒就不再下沉停留在最初的接触点上，逐渐形成链环状单元，很多这样的链环连接起来，便形成孔隙较大的蜂窝状结构）§1.6土的结构§1土的物性与分类34絮状结构以粘粒（粒径小于0.005mm）为主的土所具有的结构形式§1.6土的结构§1土的物性与分类（细微的颗粒大都呈针状或片状），质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度变薄，粘粒相互接近，凝聚成絮状物下沉，从而形成孔隙较大的絮状结构。粘土颗粒表面带负电荷，边角带正电荷，土粒在海