土的性质及工程分类

土的性质及工程分类1第1页，课件共33页，创作于2023年2月2.1概述土的三相组成三相比例大小土的物理性质土的化学性质2第2页，课件共33页，创作于2023年2月土的三相图

Threephaseskeletal质量m体积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3第3页，课件共33页，创作于2023年2月注：1)：干密度(g/cm3)

drydensity重力密度(简称重度)天然重度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

4第4页，课件共33页，创作于2023年2月2.土粒相对密度ｄs（土粒比重）：无量纲单位体积土颗粒质量与4℃纯水单位体积的质量之比

粘性土：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=05第5页，课件共33页，创作于2023年2月二、反映土的松密程度的指标1．孔隙比voidratio

e=vv/vs2．孔隙率porosity

n=vv/v×100%

三、反映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

degreeofsaturation

Sr

=vw/vv

×100%Sr=100%完全饱和Sr>80%饱和Sr=0完全干燥气水土粒msmwmVsVwVVVama=06第6页，课件共33页，创作于2023年2月注：（1）实验直接测定的指标为：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指标间的换算2.2.3指标的换算7第7页，课件共33页，创作于2023年2月【例2-1】已知某土样ρ=1700Kg/m3,ds=2．67

,

ω=14%求e、Sr及ρsat【解】：用三相草图法，如图①令V=1m3

②则重量m=ρ*V=1700kg③而ω=mω／mＳ

m=mω+ms

解得ms=1490kgmω=210kg④Vs=ms/ds=1.49/2.67=0.558m3⑤Vv=V-Vs=1-0.558=0.442m3

⑥Vω=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、例题分析气水土粒msmwmVsVwVVVama=08第8页，课件共33页，创作于2023年2月2.3黏性土的物理特性2.3.1黏性土的可塑性及界限含水率界限含水率：粘性土从一种状态变化到另一种状态的含水率

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ωL9第9页，课件共33页，创作于2023年2月2.3.2黏性土的物理状态指标1．塑性指数Ip

plasticityindex

Ip=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。10第10页，课件共33页，创作于2023年2月3．天然稠度(naturalconsistency)测定：烘干法路基的干湿状态《公路沥青路面设计规范》（JTJD60-2006）干燥中湿潮湿过湿11第11页，课件共33页，创作于2023年2月液塑限联合测定仪下沉深度为17mm所对应的含水量为液限;下沉深度为2mm处所对应的含水量为塑限。液限塑限12第12页，课件共33页，创作于2023年2月13第13页，课件共33页，创作于2023年2月2.3.3黏性土的活动度、灵敏度和触变性活动度：反映黏性土中所含矿物的活动性A<0.750.75<A<1.25A>1.25不活动正常活动14第14页，课件共33页，创作于2023年2月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15第15页，课件共33页，创作于2023年2月概念：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、16第16页，课件共33页，创作于2023年2月2.4

无粘性土的密实度Thecompactnessofnone-cohesivesoil

无粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响无粘性土工程性质的主要因素是密实度

1.孔隙比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。

17第17页，课件共33页，创作于2023年2月2.由相对密实度Dr判断（公路规范用）relativedensity砂土在天然状态下孔隙比砂土在最密实状态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？18第18页，课件共33页，创作于2023年2月三、例题分析【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ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量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】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19第19页，课件共33页，创作于2023年2月3据标准贯入击数判断（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《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松散标准贯入试验方法

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20第20页，课件共33页，创作于2023年2月2.5

粉土的密实度和湿度2.5.1粉土的概念粉土：塑性指数IP≤10，且粒径>0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%的土21第21页，课件共33页，创作于2023年2月2.5.2粉土的密实度和湿度密实度密实中密稍密e<0.750.75≤e≤0.90e>0.90湿度稍湿湿很湿w<2020≤w≤30W>3022第22页，课件共33页，创作于2023年2月2.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性胀缩性：吸水膨胀和失水收缩的特性2.6.1土的胀缩性自由膨胀率膨胀土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23第23页，课件共33页，创作于2023年2月湿陷性的概念：土在自重压力作用下或自重压力和附加压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下陷的特征2.6.2土的湿陷性24第24页，课件共33页，创作于2023年2月湿陷系数非湿陷性湿陷性2.6.2土的湿陷性25第25页，课件共33页，创作于2023年2月冻胀性：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26第26页，课件共33页，创作于2023年2月2.7土的分类一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累及交流二、分类体系与方法分类体系：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27第27页，课件共33页，创作于2023年2月1、按沉积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、具有较高的结构强度②新近沉积土：第四纪全新世近期沉积的土，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)28第28页，课件共33页，创作于2023年2月2、根据土粒大小、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29第29页，课件共33页，创作于2023年2月（2）碎石土——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——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，e>1.0为软弱地基。（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≤1730第30页，课件共33页，创作于2023年