土的基本性质和工程分类中英文

第一章土的基本性质和工程分类

CHAPTER1BasicCharacteristicsandEngineeringClassificationofSoils

第一节土的形成1.1TheFormationofsoils一、土的搬运和沉积 TheTransportationandSedimentationofsoil

土是岩石风化的产物. TotheCivilEngineersoilisanyuncementedorweaklycementedaccumulationofmineralparticlesformedbytheweatheringofrock,thevoidspacebetweentheparticlescontainingwaterand/orair.运积土:Transportedsoil残积土:Residualsoil一、Inabrief,soilistheproductsofweatheringrock.

Theweatheringactionandmainnatureofsoils土的特征：Thecharacteristicsofsoils:（1）碎散性:（2）三相体系（3）自然变异性性质复杂，不均匀，各向异性且随时间而在不断变化。注：岩石三相体系：固体矿物、液体、气体二、风化作用和土和主要特点

第二节土的三相组成

1.2TheThree-PhaseCompositionofsoils

一、固体颗粒(SolidParticle)〈一〉粒径级配(Particlesizegradation/grading)

粒径级配：粒径大小及其在土中所占的百分比.界限粒径—土性质改变的粒径尺寸粒组—以界限粒径为依据，根据其大小分为若干组

2002020.050.005分界粒径漂石卵石园砾砂粒粉粒粘粒块石碎石粗粒土（无粘性土）(coarse-gainedsoils/none-cohesivesoil)

细粒土（粘性土）(fine-gainedsoils/

cohesivesoil)

1.粒径级配的分析方法筛分试验sieveanalysistest

d>0.1mm(d>0.074mm)筛分法d<0.1mm(d<0.074mm)水分法（比重计法）12.

粒径级配曲线(Particlesizedistributioncurve)

小于某粒径含量

式中:G—总称量，X—筛余量粒径小于某粒径土的含量（%）d30d60d10图1-1土的粒径级配累计曲线13.粒径级配累积曲线的应用d60—控制粒径d30—特征粒径d10—有效粒径不均匀系数(coefficientofuniformity) 均匀土 不均匀土曲率系数(coefficientofcurature)：

表示连续性好:判断好级配土(well-graded)：

（二）土粒成分（Particleingredient）固体成分1.

粘土矿物的晶体结构和分类Thecrystalstructureandclassificationofclayminerals粘土矿物：片状铝—硅酸晶体Thebasicstructuralunitsofmostclaymineralsconsistofasilicatetrahedron(四面体)andanaluminaoctahedron(正八面体).分类：（依硅片和铅片的组叠形式的不同）高岭石（）(kaolinite)1:1亲水能力差蒙特石（ ）(montmorillonite) 2:1亲水能力强伊利石（ ）(illite)介于二者之间2.粘土矿物的带电性质利用电渗现象排水片状粘土颗粒带负电的原因极性水分子阴极电渗水泵原生矿物—颗粒粗，呈粒状次生矿物—颗粒细微，多呈片状（plate-like）或针状(needle-shaped)1.粘土比表面积—代表粘土特性的重要指标

2.

颗粒形状重要意义，磨圆度—粗糙度—与抗剪强度指标有关。二、土中水Waterinsoils（三）颗粒形状和比表面积（一）结合水(heldwater)1

强结合水—特性接近固体，完全不能移动2.

弱结合水—粘滞水膜，能发生变形，但不因重力而流动（土产生塑性的原因）（二）自由水(freewater)1.毛细水(capillarywater)

毛细管中的负静水压力hcuc自由水面毛细水中张张力分布+-（1-6））2.重力水(gravitywater)三、土中气气体(airinsoils)①吸附于土颗颗粒表面及及溶于水的的气体②与大气相通通的气体——可以排出出③封闭性的气气体—不可可以排出④存在有封闭闭气体的土土，称为橡橡皮土，工工程中决不不允许许第三节土土的物理理状态1.3ThePhysicalStateofSoils一、土的三三相关系（（Thethreephaserelationshipsofsoils）三相图(Threephasediagram/skeletaldiagram/blockdiagram)（二）确定定三相量比比例关系的的基本试验验指标（Thebasictestindexesfordecidethescalerelationshipofthreephases）1、土的密密度（bulkdensity）实验室：环环刀法容重（unitweigt）2、土粒比比重（specificgravityofthesolidsoilparticles）3、土的含水水量（watercontent,ormoisturecontent）实验室：烘干干法（三）确定三三相量比例关关系的其它指指标1、孔隙比(Thevoidratioistheratioofthevolumeofvoidstothevolumeofsolids,i.e…)2、孔隙度(Theporosityistheratioofthevolumeofvoidstothetotalvolumeofthesoil,i.e…)3、饱和度(Thedegreeofsaturationistheratioofthevolumeofwatertothetotalvolumeofvoidspace,i.e…)Thevoidratioandtheporosityareinter-relatedasfollows:4、饱和密度度Forafullysaturatedsoil(Sr=1),saturateddensityis:5、干密度Foracompletelydrysoil(Sr=0),drydensityis:6、浮容度Whenasoilin-situisfullysaturatedthesolidsoilparticles(volume1unit,weightGsw)aresubjectedtoupthrust(w).Hencethebuoyantunitweight(/)isgivenby:i,e三相指标的换换算（表1-5）二、土的物理理状态(Thephysicalstateofsoils)（一）粗粒土土（无粘性土土）的密实度度(Thecompactnessofnone-cohesivesoil)1、分类(Classification)无粘性土：（1）砂土相对密度(relativedensity)Inthecaseofsandstherelativedensity(Dr)isusedtoexpresstherelationshipbetweentheactualvoidratio(e)andthelimitingvaluesemaxandemin.Therelativedensityisdefinedas:(1-19)疏松中密密实(多用于填土土方的质量控控制)天然砂土的密密实状态，还还可根据标贯贯试验(standardpenetrationtest,STP)的锤击数N来区别：N≦10松松散10<N≦15稍密15<N≦30中密N>30密密实（2）碎石密实状状态野外鉴别别方法：（二）粘性土土（细粒土））的稠度Theconsistencyofcohesivesoils(fine-gainedsoils)1.粘性土的的稠度状态Theconsistencystateofcohesivesoils—稠度，土的的软件硬程度度或土对外力力引起变形或或破坏的能力力。图1-20土土中水与稠稠度状态半固体塑塑性状态态流流动状态2．界限含水水量(又称阿阿太堡界限)TheAtterberglimitsWp(plasticlimit)——试验室用搓搓条法（经验验法）WL(elasticlimit)——在试验室用用锥式园锥仪仪3.液性指数数(Theliquidityindex)工程上用以判判别重塑土软硬程度度表1-7坚硬硬硬塑可可塑软软塑流流塑4、塑性指数数（plasticityindex）Ip是细粒土分类类的依据。粘土(clay)粉质粘土（siltyclay））（不代百分号号）第四节土土的结构1.4Thestructureofsoils决定土的性质质的因素：一、一、粗粒土（无粘粘性土）的结结构（Thestructureofcoarse-gainedsoils/none-cohesivesoil）单粒结构（single-grainedstructure）：颗粒之间点与与点的接触二二、细粒土的的结构：（Thestructureoffine-gainedsoils/cohesivesoil）受范德华力，，胶结作用力力，库仑力，，毛细压力Thenetinter-particleforcesgovernthestructuralformassumedbyclaymineralparticlesinasoil,thetwoextremestructuresaredispersedstructure(分散结构)andflocculentstructure（（凝聚结构构).Thedispersedstructureresultswhenthereisnetrepulsion(净反反力)betweenparticlesandtheflocculentstructurewhenthereisnetattraction（净净吸力）.图三、反映细粒粒土结构特性性的两种性质质Twocharacteristicsoffine-gainedsoilsreflectingtheirsstructuralnature（一）粘性土的灵敏敏度(Thesensitivityofcohesivesoil)—原状土的无无侧限抗压强强度—具有与原状状土相同密度度和含水量并并彻底破坏其其结构的重塑塑土的无侧限限抗压强度土的结构性——土的性质受受结构扰动的的影响而改变变的特性表1-8低灵敏中灵敏高灵敏(二）粘性土土的触变性(thixotropyofcohesivesoil)含水量不变，土因重重塑而软化，，又因静置而而逐渐硬化强度有所恢复复的性质。第五节土的工程分类类1.5Theengineeringclassificationofsoils地基土的分类类分类目的：Theobjectofsoilclassificationistodividesoilsintogroupssuchthatallthesoilsinparticulargrouphavesimilarcharacteristics,bywhichtheymaybeidentified,andexhibitSimilarbehavioringivenengineeringsituation.一、建筑地基基基础设计规规范分类Theclassificationofsoilsaccordingtoarchitecturefoundationdesigncriterion(一）岩石(rock)分类（二）碎石土土(crushedstone)大于颗粒总重重的50%（三）砂土(sand)Sr%稍湿很湿饱和(按湿度分)(四)粉土(silt)粉土粉土（五）粘土(clay)1.分类2.按工程地地质特征分(accordingtoengineeringgeologicalcharacter)（1）一般粘粘土(clay)：第四四纪沉积物压压缩性低，强强度较高，良好的地基。。（2）淤泥和和淤泥质土(muckandmuckysoil)：软弱土，不好好地基（处理理）（3）红粘土(redclay):裂隙发育（特特殊土）（六）人工填填土(fill/artificialsoil)式中,Ip——土的塑性性指数p0.002——粒径<0.002mm颗粒的质质量占总质量量的百分比.A<0.75非非常性性粘土A=0.75~1.25正正常常粘土A>1.25活活性性粘土反映粘土矿物物吸附结合水水的能力二、细粒土的的活性指数第六节土土的压实性1.6SoilCompactionCompactionistheprocessofincreasingthedensityofasoilbypackngtheparticlesclosertogetherwithareductioninthevolumeofair:thevolumeofwaterremainsunchanged.压实目的(Targetofcompaction)一、细粒土的的压实性TheCompactionoffine-grainedsoils（一）最优含含水量和最大大干密度理论论曲线：Theoptimumwatercontentandthemaximumdrydensity试验表明：约约在土的的塑限附近对应的干密度度为最大干密密度的原因:（1）w<wop（颗粒表面的的水膜很薄））土偏干,土土粒之间存在在着强结合水水，土粒间电电分子引力较