土的物理性质及分类内容丰富

第一章土的物理性质及分类

概述

土的生成

土的组成

土的三相比例指标

无粘性土的密实度

粘性土的物理特征

土的渗透性

地基土（岩）的分类

一词在不同的学科领域有其不同的涵义。就土木工程领域而言，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物。土与岩石的区分仅在于颗粒间胶结的强弱。土地质作用：导致地壳成分变化和构造变化的作用地质作用内力地质作用外力地质作用岩浆活动地壳运动变质作用气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、生物等土的生成地质作用矿物与岩石

造岩矿物：

石英方解石正长石斜长石角闪石辉石等硬度等级矿物名称野外简易鉴定方法1滑石用软铅笔划时留下条痕，用指甲容易刻划2石膏用指甲可刻划3方解石用黄钢板刻划可留下条痕，用小刀很容易刻划4萤石小刀可刻划5磷灰石用削铅笔刀刻划时刻留下明显痕迹，能刻划玻璃6正长石小刀可勉强留下看得见的划痕，能刻划玻璃7石英用小刀不能刻划8黄玉能割开玻璃，难于刻划石英9刚玉能刻划石英10金刚石能刻划石英矿物的硬度等级岩石三大类岩石的代表：岩浆岩沉积岩变质岩岩浆岩沉积岩变质岩地质年代的概念

地质年代:是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。地质年代相对地质年代（太古代、元古代、中生代和新生代）绝对地质年代第四纪沉积物（层）

残积物：是残留在原地未被搬运曲那一部分原岩风化剥蚀后的产物，而另一部分则被风和降水所带走。

坡积物：是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐惭移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。

冲积物：是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。平原河谷冲积物山区河谷冲积物土的组成土是由固相，液相，气相组成的三相分散系。

气相——主要是空气，水蒸气，有时还有沼气等。

固相——包括多种矿物成分组成土的骨架，骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空隙是相互连通的形成多孔介质。

液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)。由岩石经物理风化生成的颗粒通常是由一种或几种原生矿物所组成，它的成成分与母岩的相同，常见的有石英，长石和云母。颗粒一般较粗，多呈浑圆形，块状或板状。吸附水的能力弱，性质比较稳，无塑性。由原生矿物经化学风化生成的新矿物，它的成分成分与母岩的完全不同。次矿物主要是粘土矿物，即高岭石，伊利石和蒙脱石。颗粒极细，且多呈片状。性质活泼，有较强的吸附水能力（尤其是由蒙脱石组成的颗粒），具塑性。土是岩石风化的产物。因此土粒的矿物组成将取决于成土母岩的矿物组成及其后的风化作用。成土矿物可分为两大类。原生矿物次生矿物一：土的固相可溶参性次纺生矿舍物。盯最常能见的你有岩太盐，暖钾盐猛，石欢膏，场方解勒石，娘硫酸晃盐类财还对概金属结和混情凝土泉有一稳定的慌腐蚀粘作用动植物间分解后脊的残骸据，分解崇彻底的晨称为腐征殖质/腐殖晕质的蜡颗粒浸极细收，粒尤径小罗于0.渔1μ警m，呈凝债胶状，按带有电坡荷，具润有极强近的吸附横性。水溶盐有机质土的颗纪粒级配土是舱由大敞小不舱同的暴土粒利组成计的。治土粒恢的粒屡径由哲粗到生细逐腾渐变于化时户，土疲的性它质相吨应地伤发生雁变化涝。界限赤粒径——划分孩粒组丙的分悬界尺弃寸。土的岗颗粒第级配——土中沸各粒触组的型相对盟百分针含量挤，通苍常用珍各粒咳组占及土粒振总质夜量（霉干土陷质量标）的糠百分北数表轰示，贱也称为土的粒卧度成分。粗粒脆土指以以砾石鼓和砂袋粒为权主的寸土，窑又称庄为无期粘性亏土。细粒土指以粉平粒、粘榨粒和胶红粒为主竞的土，雁又称为葡粘性土城。土按颗大粒级配饲的分类《岩土房诚工程支勘察奶规范》中的如分类吹法：粒径泥＞2mm的质量茧超过50%的称为碎石硬土粒径罢＞2m屑m的质量社小于50％而修＞0.0榨75m众m的质站量超勾过50%的称为砂土粒径粪＞0.坏07梦5m招m的质量佛小于50%的定目为粉土或泊粘性土碎石土骂、砂土符和粉土彩又称为无粘伸性土粒组统称粒组名称粒径d范围（mm）分析方法主要特征巨粒漂石（块石）粒d>200直接测定透水性很大，压缩性极小，颗粒间无粘结，无毛细性。卵石（碎石）粒60<d≤200粗粒砾粒粗砾20<d≤60筛

分

法透水性大，压缩性小，无粘性，有一定毛细性。细砾2<d≤20砂粒粗砂0.5<d≤2中砂0.25<d≤0.5细砂0.075<d≤0.25细粒粉粒0.005<d≤0.075静水沉降原理透水性小，压缩性中等，毛细上升高度大，微粘性。粘粒d≤0.005透水性极弱，压缩性变化大，具粘性和可塑性。土粒称粒组泉的划蕉分颗粒斜级配片累积痕曲线——土粒射质量云累计谦百分汇数为10隐%时，相逼应的粒子径称为有效险粒径d10。小笼于某眠粒径或的土风粒质干量累脖计百主分数址为30%时的粒千径用d30表示免。当戏小于姿某粒产径的棒土粒胆质量贱累计月百分凭数为60%时，该章粒径称组为限定妖粒径d60。利用颗听粒级配写累积曲造线可以御确定土技粒的级竿配指标羽，如d60与d10的比撇值Cu称不均欣匀系碧数:不均匀闯系数Cu反映大小不拍同粒组链的分布鱼情况。Cu越大传表示痛土粒粘大小序的分耀布范笛围越利大，悼其级汉配越规良好峡。曲稍率系爱数Cc描写烧累积摔曲线细的分拨布范央围，反醒映曲池线的贷整体于形状斥。曲率剪系数Cc爪:颗粒兵级配的测显定筛分毁法（适用左于砾石发类和砂蹲类土，d>0以.07辞5mm）水分法（适草用于钟粉土句和粘锡性土眼，d<0跟.07代5mm）（虹吸在比重燃瓶法族、移沈液管误法、胁比重秀计法）21.蜓00.瓜50.2疼50.1黎50.插07按5200畜g10161824223872P%958778665536水分法曲线圆平缓娇，粒尝径大螺小相吨差悬幸殊，印土粒茅不均裕匀。善对于膜级配应良好值的土震，土销的密掉实度挑较好话，地伸基土慌的强乞度和膊稳定谦性较弹好，银透水释性和坏压缩下性较鞠小。级配苦良好二、乐土的偶液相土中布水处哲于不骄同位慈置和宜温度粮条件因下，因可具饰有不套同的把物理既状态—固态，腊液态、开气态。液态水既是土中葬孔隙水纹的主要柄存在状王态，可注分为结合水其，毛细奸水，重队力水。

水的类型主要作用力

结合水物理化学力

非结合水毛细水

表面张力重力重力水

重力特点:1.土颗粒泉表面带洪有一定宪的电荷烈，由于附静电作鹅用力，遥形成双坐电层，熄双电层脱的厚薄咸也反映制了结合守水的厚香薄。2.密度姑较大愈，粘糊滞度辟高，采流动海性差响，冰搭点低另，比幸热较俩大，纪介电循常数筛较低涨。这四种差患异随绝距离梳增加茎而减蜻弱。(一)结合戴水结合宫水强结合对水:排列抹致密脊、定吨向性毙强密度闲>1g/c淹m3冰点沟处于的零下械几十事度具有固开体的的骗特性温度升高于坚10仗0°C时可蒸丧发弱结敏合水滔:位于挥强结锣合水辉之外雀，电觉场引讯力作熟用范岭围之彼内外力作所用下可坐以移动不因重秆力而移也动，有丧粘滞性（二）帅非结合挽水定义:在双电振层影响溜以外的战水为自构由液态衔水，它猴主要受合重力作辈用的控巨制，土棒粒表面磁吸引力和居次要乎地位，横这部分诉水称为悄非结合距水，它龄包括毛聋细水和招重力水鸭。(1)毛细水特点:1.毛细水是受到统水与空肥气交界颜面处表革面张力誓作用的自由近水。2.毛细水按其与怠地下水短面是否更联系可大分为毛胸细悬挂水(与地下堪水无直叔接联系)和毛蚀细水之上升农水与丝式地下授水相衡连两种。3.毛细水是受毛婆细管作敢用控制拒的水，巩毛管直贪径愈细娱上升高度剪愈高机。在邪常温敏下毛颈细上圣升高添度hc与毛管槽半径r有以下关域系：hc=1睁5/得r当r=乱0.怨1μ坚m时，hc=1广50赖mm，这与洁砂土(粒径悉为0.牛5~炭lm君m)中的情帆况大致拴相当。诸粘土的言孔隙直挺径约为0.橡1μ缴m，按上剑式计算驻毛细上进升高度衔将达150远m。4.毛细区域变内的蜡水压锹力与荷一般期静水欣压力牺的概努念相鲜同，笨它与曲水头蔬高度凉非常hc成正槽比。馅负号驶表示能拉力牧。自臣由水听位以枕下为往压力只，自坛由水亚位以钓上，超毛细辜区域默内为甘拉力迷。颗枕粒骨浇架承捡受水申的反殃作用出力，祖因此寒自由较水位哈以下以。上赴骨架肆受浮辽托力的，减战小颗处粒间置的压度力。问自由控水位纳以上桌，毛梯细区疏域内采，颗夜粒间哑受压淋力，况毛细顺压力席呈倒民三角拒形分夫布。窝弯液路面处督最大余，自拍由水西面处类为零派。（2）重冬力水特点:重力竟水是喉存在觉于地拢下水吧位以汗下的累适水齐土层剑中的备地下铅水。信它是抵在重静力或辱压力笼差作塘用下鼓运动冤的自窜由水撕，对梯土粒订有浮廉力作习用。侍重力在水只窜受重崖力控屋制，叮不受茂土粒符表面捐吸引岸力的番影响乌。毛细压鼠力增加吨了土粒爹间的联只结，所爷以散粒腊状的砂者土，当东含有少泄量水分醒时具有忌假粘聚具力，但宝是当土失饱和时册，这种转联结作难用即告王消失。看因此，痛由于毛刚细力而呈现尽的粘站性是蜘暂时搅性的猜。（3）固谢态水特点:1.水结粪冰后居体积持膨胀夫，同松时由宜于水业分迁居移和私补给工，在土层中宴会形成饥冰层或匹透镜体乌。2.固态科水在长土中强起着跑暂时血的胶份结作兔用，食提高较土的溪力学强度，位降低透灿水性。3.温度滴升高滚后，蝴冰层锣解冻咸为液质态水舰，使窑土的咏强度反急剧降低筹，压候缩性坏增大把，土伞的性奋质显伏著恶打化，吓如处击于地下水以雕上的某死些公路活路面在具开春后体的翻浆映现象就弦是一例剖。（三舟）土管的气剩相分类:1.吸附于发土颗粒扬表面的耗气体2.溶解于满水中的结气体3.四周柔为颗滨粒和卵水所乏封闭陆的气律体以形及自授由气洋体特点:通常认撒为自由袍气体与忙大气连堡通，对坝土的性研质无大胸影响。徐密闭它气体滤的体黎积与域压力至有关惊，压山力增转加，酷则体积缩动小，狐压力蕉减小辟，则栏体积统胀大铲。因武此，皇密闭播气体的存在冰增加了良土的弹缎性，同罗时还可间阻塞土芦中的渗炸流通道，昂减小上患的渗透脱性。物理炊风化完仅使春岩石捆产生址量的饼变化岩石物理春分化化学分形化土化学席风化杯仅使咬岩石机产生霜质的它变化粘土塞颗粒挂性质土粒丝式的粒睛径由填粗到写细逐屠渐变醒化时锋，土讽的性征质相相应地市发生予变化原生矿粗物经化倍学风化捆生成的贩新矿物斥，它的灾成分成孩分与母恐岩的完畏全不同逆。颗粒糕极细，蹲性质活树泼，有睛较强的捧吸附水跨能力，节具塑性乐。颗粒饲通常帆是由差一种禁或几姻种原附生矿湖物所竹组成琴，它稼的成救分成更分与虑母岩塑的相顾同，膀颗粒老一般如较粗浸，吸目附水括的能泼力弱满，性韵质比该较稳熄，无喘塑性逆。原生矿用物次生套矿物土粒以的大核小及斥其组饥成土的三亩相比例孝指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土粒验比重(比重朵瓶法)：ρs：土粒跑密度（g/c具m3)ρwl：纯水取在4摄氏械度时妹的密营度土的见含水雷量(烘干法)：土中貌水的摄质量检与土冤粒质鸣量之舟比土的互天然僻密度(环刀胃法)：土单位缎体积的列质量土的干鸟密度：土单妙位体晓积中冬固体辞颗粒朽部分恋的质生量土的诊饱和钱密度虏：土孔隙富中充满吧水时的气单位体冶积质量土的竖有效肠密度：地下兆水位怪以下窝，单石位土天体积鲜中土邀粒的庙质量茅扣除伤同体镰积水兰的质淡量后鸽，即其为单脚位土叶体积夹中土愿粒的还有效新质量天然藏密度干密度饱和咳密度天然为容重干容预重浮容重饱和谜容重各种密滋度容重输之间的岛大小关润系土的猫孔隙吨比：土中孔洒隙体积壳与土粒顽体积之鲜比土的菊孔隙骑率：土中孔积隙所占捏体积与似总体积顺之比土的饱乘和度：土中晌被水絮充满萌的孔辞隙体廊积与衣孔隙积总体闸积之伍比例题1试证熔明如猴下各烦式：（2）（1）（3）（4）证明:(1)(2)(3惹)(4)例题2试证明明：土体鸦处在饱帽和状态怪时，含蚂水量与帖干容重畅之间存宰在着如男下关系叨：证明:因为土扛处于饱楼和状态且例题3一击庄实试值验：搂击实故筒体现积10抖00携cm3，测升得湿信土质逆量为1.肆95必kg，取一贺质量为17仗.4连8g的湿铲土，盖烘干滨后质母量为15倦.0骄3g，计恰算含济水量重和姻干重稠度晕。解：天然重冠度含水量例题4一体积远为50c慈m3的土腔样，收湿土互质量0.0翻9kg，烘野干后蚁质量昂为0.0咳68k迷g，土云粒相作对密卫度光，饮求舞其孔艰隙比艰，若君将土测样压陈缩，代使其姐干密怕度达密到1.按61研t/坝m3，土样烘孔隙比郊将减少狮多少？解：孔隙颂比减秀小值土样仍的天告然密云度土样的奶含水量无粘性藏土的密岁实度定义：指单凭位体伍积中艺固体备颗粒庙的含择量。特点：1.土颗收粒含幸量多野，土央就密最实；2.土颗傲粒含录量少耕，土盾就疏坝松。相对僻密度处：反映无展粘性土警的密实但状态假定第撇一种砂系是理想糠的均匀班圆球，写不均匀向系数Cu=闯1.0。这续种砂忌最密板实时礼的排纸列见听图a。这时衣的孔隙崇比e=0援.35，如果疗砂粒的灶比重G=2堂.65，则州最密练时的巩干密徒度：第二种葱砂同样共是理想挺的圆球栽。但其亩级配中纸除大的某圆球外都，还有中小的圆特球可以请充填于码孔隙中货，即不摊均匀系拔数Cu催>=慰1.务0,如图b。显然为，这种非砂最密隆时的孔嗓隙比e<0山.35。就是蓬说这两凭种砂若屑都具有虏同样的习孔隙比e=袭0.爽35时,对于漆第一球种砂预，已泊处于蒙最密狗实的疏状态晨，而范对于裂第二树种砂胃则不翅是最瘦密实朋。密实梯度判桂别标臭准：疏松中密密实粘性土勇的物理反特征一、咱粘性担土的礼三种鹿状态1、固态或捡半固态---俭---土中勒含水样量很飘低时哗，水众都被终颗粒亚表面俩的电挖荷紧磁紧吸溜着于明颗粒信表面影，成脏为强邮结合院水。位强结户合水扒的性欧质接腿近于找固态殃，土宵表现榆为固态或钟半固态。2、可塑翁状态---愈---狼--含水先量增注加，倍被吸至附在盾颗粒孕周围油的水亚膜加蹦厚，怒土粒宴周围稀除强摧结合义水外似还有雹弱结展合水伐，弱嚼结合蔽水不阅能传位递静米水压今力，租不能昨自由俩流动苍，但瞎受力笨时可把以变稀形，策土体荡受外拖力作邮用可筐以被邀捏成分任意蚀形状宝而不额破裂核，外摊力取半消后黎仍然膨保持倾改变付后的西形状汉。这注种状相态称秃为可塑状跨态。3、流动状欢态--峰--捐--钥-当含水悦量继续条增加，钉土中除后结合水红外，已贫有相当看数量的筋水处于疏电场引务力影响察范围以守外，成险为自内棕水。这右时土粒础之间被厚自由水嚼所隔开尼，土体衰不能原赠受任何匀剪应力握，而呈流动状广态。可见偿，从秒物理依概念他分析限，土域的稠辽度实者际上享是反堆应土惕中水除的形汽态。土的照特征淘含水裁量---违--土从某馆种状态惭进入另尺外一种销状态的亦分界含脏水量。液性界粒限(WL)简称虫液限--梦--皂-土从悉塑性浪状态屋转变企为液塑性状攀态时督的含棒水量填。塑性状界限(WP)简称塑锤限---坐---土从半谎固体状计态转变渗为塑性纲状态时外的含水雅量。塑性指仔数：液限和腊塑限的昌差值，肉即土处势在可塑包状态的辜含水量立变化范祝围液性指添数：粘性馒土的疑天然越含水帝量和洽塑限禾的差前值与紫塑性椒指数呈之比液性指数Ip状态坚硬硬塑可塑软塑流塑粘性型土（菠细粒姨土）菜的状狼态分誉类液性堂指数勒反映浙土的伸软硬硬状态土的匹灵敏攻度：原状土滚的强度驼与同一遍土经重麻塑后的肉强度之舟比土的据触变重性：粘性土叼的抗剪于强度随恩时间恢甘复的胶市体化学据性质饱和粘砍性土的剧灵敏度团：土的渗婆透性土的悠渗透蓝性：一般其是指柳水流躲通过棋土中贞孔隙皮难易耳程度扇的性跑质。层流紊流地下化水在阻土中赵孔隙顿或微顽小裂秆隙中着以不砍大的牢速度日连续养渗透地下水章在岩石倾的裂隙泉或空洞抹中流动美，速度逼较大地下颜水运巷动的践两种景形式召：达西定哑律V--众-水在激土中攻的渗负透速庸度，cm/阶s,单位港时间凉内流口过一顺单位朽土截盲面的也水量i--俭-水力梯枣度，K--毕-土的罩渗透尸系数，cm催/s用于粘府土的达释西定律表示曲毯线b在i轴上虏的截围距地基弹土（妇岩）部的分楚类岩石枣的工李程分件类坚硬程椅度风化程启度硬质氏岩石软质岩扛石微风脸化中等粪风化强风化岩石坚硬程度分类类别强度（MPa）代表性岩石硬质岩石≥30花岗岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、硅质砾岩、花岗片麻岩、石英岩等软质岩石＜30页岩、粘土岩、绿泥石片岩、云母片岩等岩石风化程度的划分风化程度坚硬程度划分硬质岩石软质岩石风化特征微风化

岩质新鲜,表面有风化迹象，锤击声清脆，并感觉锤有弹跳，裂隙少，岩块大于50cm，用镐很难挖掘，岩芯呈圆柱状。

岩石的结构、构造清楚。岩体层理清晰。裂隙较发育，岩块为20～50cm，裂隙中有风化物质填充。锤击沿片理或页理裂开。用镐较难挖掘。岩芯分裂，但可拼成圆柱状。中等风化

岩石的结构、构造清楚。岩体层理清晰。锤击声脆，微有弹跳感。裂隙较发育，岩块为20～50cm，用镐难挖掘。岩芯分裂，但可拼成圆柱状。

岩石的结构、构造及岩体层理尚能辨认。裂隙很发育，岩块为2～20cm，碎块用手可折断。用镐易挖掘。岩芯破碎，不能拼成圆柱状。强风化

岩石的结构、构造及岩体层理都不甚清晰。矿物成分已显著变化，有次生物矿。锤击为空壳声，碎块用手易折断，裂隙发育，岩块为2～20cm，用镐可以挖掘。岩芯破碎，不能拼成圆柱状。

岩石结构、构造不清楚。岩体层理不清晰。岩质已成疏松的土状，用镐易挖掘，岩芯成碎屑状，可用手摇钻钻进。碎石户类土画：粒径大说于2m开m的颗删粒含却量超椒过全回重50％的土狼。分为披漂石或猾块石、期卵石或吊碎石、槐圆砾或芽角砾。碎石类土的划分表1-18土的名称颗粒形状颗粒级配漂石圆形及亚圆形为主粒径大于200mm的颗粒超过全重的50%块石棱角形为主卵石圆形及亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒超过全重的50%碎石棱角形为主圆砾圆形及亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒超过全重的50%角砾棱角形为主砂类是土：粒径腿大于2mm的颗粒痒含量不唉超过全乘重50％、粒遍径大于0.师07立5m么m的颗厚粒超崭过全墓重50％的浸土。