基础工程第章 土的物理性质及分类

基础工程1第2章土的物理性质及

分类第1节概述第2节土的组成第3节土的三相比例指标第4节无粘性土的密实度第5节粘性土的物理特征第6节土的渗透性第7节地基土（岩）的分类2第1节概述土是岩石风化的产物。风化作用物理作用：岩石产生量的变化化学作用生物作用岩石产生质的变化3土是三相体。土液相（水）气相（气）固相（土颗粒）土残积土运积土风成沉积土水成沉积土冰川沉积土4饱和土中的孔隙均被水所充填，所以饱和土为二相体。5第2节土的组成一、土的固相（一）土的颗粒级配按土颗粒粒径（d）大小将土颗粒分组，称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。巨粒：>60mm粗粒：0.075~60mm细粒：≤0.075mm土的粒组6土颗粒的大小及其组成情况，通常以土中土颗粒各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。

土的颗粒级配可由土的颗粒大小分析试验（简称颗分试验）测定。筛析法密度计法d<0.075mm移液管法d>0.075mm颗分试验7根据颗粒大小分析试验结果，可以绘制颗粒级配累积曲线（横坐标为粒径，用对数坐标表示；纵坐标为小于某粒径的土重含量，用常数坐标表示）。颗粒级配曲线的坡度可以大致反映土的均匀程度。曲线陡，表示粒径大小相差不多，土颗粒比较均匀；曲线缓，表示粒径大小相差悬殊，土颗粒不均匀，级配良好。8

几个特殊粒径：d10,d30

,d60小于某粒径的土颗粒质量累积百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d10。与之类似可以得到d30和d60（限定粒径）。

土颗粒的级配指标：

不均匀系数Cu=d60/d10

曲率系数Cc=(d30)2/(d60×d10)

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Cu反映大小不同粒组的分布情况。

Cu越大，表示土颗粒大小的分布范围越大，其级配良好。

Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。在一般情况下，Cu<5，均粒土，为级配不良>10，级配良好10Cu≥5Cc=1~3级配良好砾类土或砂类土

单独用Cu来确定土的级配情况是不够的，需同时参考Cc。11（二）土粒的矿物成分

矿物成分对土的性质有着重要影响，其中以细粒组的矿物成分最为重要。

原生矿物：包括石英、长石和云母等。为岩石物理风化的产物，化学性质稳定或较为稳定。

次生矿物：为原生矿物化学风化的产物。土颗粒的矿物成分原生矿物次生矿物12次生矿物主要是粘土矿物。由于晶片结合的情况不同，便形成了具有不同性质的各种粘土矿物，主要有蒙脱石、伊里石和高岭石。硅氧四面体硅氧晶片铝氢氧八面体铝氢氧晶片的基本单元粘土矿物结构13蒙脱石：亲水性强（吸水膨胀、脱水收缩）伊里石：亲水性中等高岭石：亲水性差14二、土的液相

土中水结合水自由水强结合水弱结合水重力水毛细水

土的含水量试验所测定的为土中的自由水和弱结合水。15三、土的气相

土孔隙中未被水所占据的部位由气体充填。

土中的气体若与大气相通，则对土的力学性质影响不大;若与大气隔绝，使土的压缩性提高，透水性减小。16四、土的结构和构造土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。土的结构絮状结构：d<0.005mm（粘粒在海水中）蜂窝结构：d=0.005~0.075mm（粉粒）单粒结构：d>0.075mm分散结构：d<0.005mm（粘粒在淡水中）紧密疏松17第3节土的三相比例指标土的三相比例指标定量反映了土的三相的组成情况，有助于理解土的基本物理性质。土液相（水）气相（气）固相（土颗粒）土是三相体。18为了对土的基本物理性质有所了解，需要对土的三相的组成情况进行定量研究。表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的三相比例指标，包括土粒比重ds、含水量w、密度ρ、孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。

土粒比重ds：土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比。在数值上等于土粒密度，但无量纲。在试验室用“比重瓶法”测定，一般土粒比重的变化幅度不大。19土的腐含水咐量w：土中否水的持质量与土技粒质屑量之患比。达在试竖验室欧一般位用“烘干械法”测定路。一惯般来萝说，翻同一硬类土挑，当昨含水敲量增饭大时丽，其冰强度秘就降倘低。土的倡密度干密渠度饱和咏密度有效花密度干重鲜度饱和演重度有效摸重度土的扔密度ρ：土单毕位体咏积的猴质量惩。在户试验涝室一麻般用“环刀哄法”测定搁。20土的异孔隙脑比e：土中侦孔隙盲体积与土盾粒体允积之拣比。光可以意用来将评价天然木土层锣的密麦实程茧度。土的液孔隙起率n：土中架孔隙匀体积敢与土饿体总疏体积棋之比喂。土的嚷饱和霉度Sr：土中牛被水昌充满梳的孔董隙体维积与凶孔隙情总体堂积之票比。21第4俱节惑无干粘性钞土的旱密实更度无粘鼻性土似的密静实度隆与其毯工程顿性质彻有着发密切谢的关骑系。姥呈密土实状啊态时逃，为悲良好乡丰地基但；呈氏疏松此状态买时，麻为不倒良地棍基。无粘纷性土径的最章小孔棚隙比emi鬼n：处于磨最紧蓄密状讯态的革孔隙金比。里在试果验室慢可用“振击宴法”测定春。无粘妇性土恨的最窗大孔棋隙比ema档x：处于桶最疏毯松状仔态的练孔隙蝇比。膏在试扩验室苍可用“漏斗停法”或“量筒愈法”测定找。22无粘眉性土桃的相夕对密饿实度Dr：无粘知性土畅的最韵大孔爱隙比技与天引然孔青隙比纠之差叮和最灵大孔烦隙比的与最奴小孔瓜隙比酿之差奏的比卡值。Dr=(ema涝x-e)/灵(ema订x-emi悬n)相对加密实逮度的敞值介鸣于0~心1之间爪，值招越大映，表亿示越队密实却。23第5采节纤粘宴性土线的物辞理特惠征一、大粘性和土的聚界限济含水睡量同一色种粘驱性土魂随着铁含水路量的迈不同抚，可赞分别终处于固态、半固宇态、可塑妥状态和流动劣状态。粘痒性土辩由一俩种状猾态转堪到另新一种芹状态布的分累界含促水量轮，称便为界限蝇含水俩量。0固态半固粮态可塑逆状态流动鸭状态缩限ws塑限wp液限wlw24液限衬仪锥式脆液限淡仪碟式冤液限室仪塑限：搓横条法液限塑限液限：液塑卵限联合周测定粘仪横坐纹标：面土样博含水剥量纵坐巧标：狐圆锥世入土眉深度25二、润粘性乘土的借塑性狡指数菠和液眉性指御数塑性犬指数Ip为液消限和坊塑限讽的差值，粗表示脚土处掌于可隙塑状裕态的插含水绩量变酷化范期围。塑性明指数忘在一寄定程忙度上震综合达反映绿了影租响粘秩性土伐特征通的各确种重改要因腹素(张土的宜颗粒冷组成俗，土循的矿担物成强分以饱及土禁中水说的离程子成菠分和协浓度铃等)辩。液性碰指数Il为粘晓性土挠的天均然含傲水量午和塑喉限的说差值宴与塑日性指渗数的向比值某。26液性因指数幻玉可以害表示绕粘性监土所处益的软哲硬状手态。车液性耗指数保的值越茄大，解表示纺土质浅越软滔。三、闹粘性裤土的归灵敏绳度和纷触变轰性土的房诚灵敏掌度：原斧状土昌的强乱度与压同一士土经巴重塑虫（含鸦水量傻不变洋，土耕的结夸构被篮彻底君破坏唤）后婚的强株度之念比。土的冒灵敏挎度越贷高，街其结倒构性熟越强慨，受烟扰动沾后土车的强宫度降湾低就辟越多镜。施必工中逃要尽程量减若少对勒土结赠构的孤扰动汽。27土的讨触变彩性：粘旗性土裤的结收构遭到索破坏帖，其鹿强度鸭就会尿降低恨，但随着谈时间裙发展胡土体使的强冒度会划逐渐车恢复弃，这寇种胶汗体化兴学性沈质称蜓为土扑的触付变性耗。28第6救节钓土窝的渗垦透性土的激渗透直性：水辆流通充过土料中孔稼隙难旨易程即度的迹土体叼性质票。达西辆定律：土患中渗扭流速纷度v与水俭力梯照度i之间演呈线歪性比都例关预系（促比例浙常数k称为某渗透疮系数发）。告公式踏表示拖为：v=ki在砂钞性土昏中水收的流膏动满扫足达怜西定侄律。29在粘涂性土泽中只饥有当称水头贝梯度超过长起始章梯度超（临仙界梯只度，亦梯度阈值引）才壮开始返发生响渗流利。30第7峡节愧地冤基土性（岩秘）级的分澡类一、甘岩石宾的工签程分肯类（一提）岩门石按采坚硬甜程度守分类1.硬螺质岩水石（qu≥30嘴MP怨a）2.软兴质岩假石（qu<30劝MP晚a）（二茂）岩摄石的按风化愈程度1.微究风化2.中欲等风舒化3.强络风化31二、萝土的粱工程公分类一般南土粗粒届土细粒怎土砾类锈土：2~孟60锋mm砂类芝土：0.拉07臂5~只2m悠m粉土巡寿：<0晃.0福75犯mm粘土慕：<0身.0恩75下mm巨粒道土：>6查0m著m特殊科土：严软土斩、黄刃土、动膨胀艳土等工程同用土32土按周有机扯质含绍量（Wu）的分初类土无机捎土：Wu<5奴%有机委质土唉：10玩%前≥Wu≥绒5%泥炭宴质土牢：60舞%≥Wu>辆10位%泥炭太：Wu>棵60诉%注：戏有机担质含茂量Wu按烧既失量垮试验冒确定优。【引自中华鲁人民垒共和静国国涝家标蛾准《摇岩土注工程文勘察基规范勉》（GB说5科00勇21梁-9高4）】33软土蝴：指遗在静抖水或虎非常摩缓慢的流险水环浙境中成沉积霜，经毁生物箱化学作用遇下形睁成的讯软弱亲土。物理林力学昏特性铅软土适的天然密孔隙撒比大：e>1天然齿含水艺量高：w≥wl压缩堵系数贼高渗透轿系数纳小抗剪叨强度示低灵敏慢度高34淤泥子：e≥1贸.5淤泥急质土务：1.诉5匪>e≥1煮.0软土35三、递细粒隆土按宗塑性皱图分风类粗、烛细粒叉组的汽分界就粒径土：0.洪07茫5m架m。土粗粒伴土：按颗贱粒大嫩小及沸级配旧分类细粒般土：按塑犹性图仙分类土的歉塑性昂指数凤虽然捎是划贼分细令粒土尊的良淹好指旦标，扰但是堵塑性研指数痰反映踩的只碰是一巡寿个相疯对的铸含水侍量范票围，脚具有啊相同康的塑质性指绳数，英液、栋塑限膜却可括能完塘全不策同，物土性检也可辜能很得不相伯同。36细粒脊土的亡科学贸合理忽的分固类，摇应综包合考虑渗塑性贱指数怕和液名限（够或塑尝限）应。0IpwlⅢⅠMLMHCHCL40Ⅰ:Ip=0边.6猜3(wl-2愿0)Ⅱ:Ip=1逗0Ⅲ:wl=4畅0%Ⅱ37有机货质土波可在基相应情的土钱类代号胶之后茎缀以巷代号硬O，盾如C孩HO屠，MH渴O等竖。《土锻的分健类标江准》阶：1.粗粒勤土（试脚样中那粗粒俘组质笨量≥暮总质辉量的裙50捷%）界；2.细粒旬土（试重样中劝细粒盘组质麦量≥痒总质雾量的煤50垄%）候；3.含粗邪粒的茅细粒无土（试雪样中默粗粒阔组质既量为马总质法量的质25童~5向0%侨）。38关于海几个碎问题议的讨柏论1.“含水蚊量”的名忙称：一个拦指标表的名她称应怪能准早确地烛反映肆其所垂表示微的内萍容和前意义纺。用茂中国亮传统愤的词哭语习浪惯，“宽量”应为私一量枯词，霞是有冻量纲跟（或搅单位虹）的薯，如“质量”（单恩位为g或kg）、“重量”（单榆位为N或kN）等。而从“含水燃量”的定胃义看雷，它举是两南个质推量之牲比，声是无稀量纲颂的。39所以盾从名懒称的腊科学顷化、谁规范化的竿角度鸣，从晨不至搜于造怜成混赌淆、便于借理解芽的意吊义上洪，本隐人认驾为“吊含水黄量”笔的名称娇需更玩改。现有垒学者时将含涂水量依改称稀为“含水鸟率”，均从无挣量纲候上与督定义拳是符周合了冈，但反本人晃认为绵似乎顺还不边确切盯，因懂为“逮率”会一般煎反映吴某相若关部简分占方整体慎的比壁例（痒与时球间有蛇关的畏名词胃排除屋在外巷，如渗速率遗），讲如“摩升学专率”扶、“祸效率寨”、钳“孔惩隙率呼”等柱；而锅“含捞水量壶”的哈定义印却是辜整体矿中部睛分与哈部分出的比婆值，丑所以恰称“青含水砖率”40似也蒸不妥言，建疾议称紫为“含水盛比”或“水比”。叨“水晕比”断似更坝好一些仁，亦龄可与傅“孔伶隙比奔”相补比照巩。2.笔“液摄性指意数”音的名碍称：“塑性崇指数”为衔两个桨含水评量（欢液限油和塑挥限）搁之差秀，而弹“液性汗指数”却至为两放个含傻水量恭之差欺的比葡值，许完全狡不同萍的概初念名洗称却败都用铸“指数”的相称谓顶，似坚欠妥复，不偏便于殊理解洗。可利否改眼为“相对茫可塑触度”，煌与“训液性肿指数鹅”的抬定义翠相符详，也半可与猾无粘针性土颤的“相对唐密实摊度”相如比照跟。413.撑有机觉质含矿量与董烧失旷量：现行怪的中轧华人葬民共功和国国家叼标准眨《岩匀土工怒程勘骂察规析范》宣（GB爷5哑00没21吨-9膏4）在只按“有机舰质含址量”对显土进范行分牛类时绪注明炕“有机料质含主量Wu按烧箭失量旅试验睛确定”。《中常国国菠家标舰准汇凑编》羡（GB恨7搂87煮6-万87）中验是这丙样定芬义“烧失毕量”的桶：烧失尽量不停包括洞吸湿骄水，红仅包前括有研机质索和水枯合水绢，石碑灰性鞭土壤睬中还逐包括烂二氧沸化碳多。42由烧聋失量嗓的定墨义可者知：经有机质牵含量匙高，井烧失坚量就环高；替烧失量摆高，印有机种质含邮量却联并不架一定夹高。雾也就弯是说寒，烧失唱量的愉高低屠并不令一定够能准恒确地舅反映鹿土中占的有氧机质铅含量逆水平。因航此，烧失舍量与欺有机棚质含阿量是歼两个弯不能化相等对同的储概念肉，二料者之尼间既欧有联捉系又科存在馋着区凑别。而现陵行的有规范挤却把认两个猪不同貌的概妨念混榆同了付。43由此血可见胸，以与印有机拳质含亿量不同狠概念析的烧吴失量屯作为形判定条是否为有亲机土避的指岛标，亮是不康科学专的、阻有