土的物理性质省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

第二章土物理性质一、土基本物理性质二、粘性土稠度状态及可塑性三、粘性土胀缩性和崩解性四、土透水性和毛细性第1页土物理状态指标土物理状态粗粒土松密程度粘性土软硬状态土物理性质指标(三相间百分比关系)表示影响力学特征密实度稠度土三个组成相体积和质量上百分比关系密实程度干湿程度……定义第2页

土物理性质主要研究：

1、土三相体系间质量与体积间百分比关系，如密度、空隙性等，称基本物理性质，共有9个指标。

2、固体与液体间相互作用表现出来性质如稠度、可塑性、胀缩性、透水性等，称水理性质。

第3页空气Air三相示意图水Water固体Solidma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第4页1.密度土粒密度

s

实测指标

土天然密度

实测指标土干密度

d

饱和密度

sat土物理性质指标空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第5页2.含水性指标天然含水率w实测指标饱和含水率wsat

饱和度sr3.空隙性孔隙率n

孔隙比e空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第6页指标含及其确定方法：实测指标土粒密度

s：定义：单位体积内土颗粒

质量表示式：s=ms/Vs

单位：

kg/m3或

g/cm3普通范围：粘性土2.70~2.75g/cm3，砂土2.65g/cm3

空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第7页指标含及其确定方法：实测指标土天然密度：定义：天然状态下单位体积内土质量。表示式：单位：kg/m3或

g/cm3普通范围：1.60~2.20g/cm3空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第8页第9页注意区分：1）含义上：

s是固体相部分质量，只与土中矿物组成相关，与孔隙性和含水性无关；而是天然状态下单位体积内土质量，与二者均相关。2）测定方法上：

s用扰动土样，采取比重瓶法测定，用原状土样，采取环刀法或蜡封法测定。3）数值上：

s>

第10页指标含及其确定方法：实测指标土天然含水率w：定义：土中水质量与土粒质

量之比，用百分数表示表示式：单位：无量纲普通范围：

改变范围大，可超出100%测量方法：室内普通用烘干法。空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第11页可表示同一个土松密，二者之间存在关系：表示土中孔隙含量指标砂类土：28-35%粘性土：30-50%，有可达60-70%孔隙比e：土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,为无量纲孔隙率(孔隙度)n：土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示可用三相草图推出空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第12页第13页指标含及确定方法：换算指标：

1、干密度

d：定义：土中孔隙完全没有水

时密度表示式：

d=ms/V

KN/m3g/cm3

它可用和w换算。

空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第14页2、饱和密度

sat：土中孔隙完全被水充满时

密度。空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积饱和容重：第15页3、有效容重（浮容重）表示式：物理意义：地下水位以下，土体受水浮力时单位体积质量。天然密度干密度饱和密度第16页4、饱和含水率（wsat)：指土饱和时，所含水质量与固体质量之比。%。5、饱和度（Sr）：指土中水体积与空隙体积之比%。表示孔隙饱和程度。空气水固体ma=0mwmsm质量VaVwVsVvV体积第17页6、孔隙率n：指土中孔隙体积与土总体积之比%。7、孔隙比e：指土中孔隙体积与固体体积之比第18页上述ρ,ρs,w,ρd,ρsat,,wsat,sr,n,e一共10个物理性质指标，是否各自独立，互不相干呢？不是，通常试验室测定ρ,ρs,w后，其余7个指标能够经过三相草图换算而得。因为三相草图是相对百分比关系，为了计算方便，我们能够设其中一个部分为1，比如设Vs=1第19页§1.3土物理状态

–

物理性质指标

小结土三个组成相体积和质量上百分比关系定义三相草图法室内测定三个基本物理性质指标：土密度土粒密度土含水量其它物理性质指标孔隙含量含水程度密度和容重特点:指标概念简单，数量很多关键点：名称、概念或定义、符号、表示式、

单位或量纲、常见值或范围、联络与区分密实程度干湿程度……第20页第21页4、某住宅地基勘察中，由一个原状土试验测得：土天然密度ρ=1.85kN/m3,土粒密度ρs=2.75kN/m3,土天然含水量w=20%。求其余6个指标1、已知一块饱和原状土样，其体积为17.40cm3，重29.8g，经105度温度下烘干后，重19.6g。求：w、

s、e、

d

、

sat。2、在野外试验中用体积为90cm3环刀取原状土样，称得质量为154g，送回试验室后称得重量148g，并测得w=15%，s=2.7g/cm3。求

、

d、w、e、n、wsat、sr。3、一块体积为27cm3粘土，烘干后重47.25g。在体积不变情况下饱和，饱和后重量56.7g。求

s。第22页1、已知一块饱和原状土样，其体积为17.40cm3，重29.8g，经105度温度下烘干后，其重为19.6g，求：w,

s,e,d,sat,解：第23页2.在野外试验中用体积为90cm3环刀取原状土样，称得质量为154g，送回试验室后称得重量148g，并测得w=15%,

s=2.7g/cm3.求

,

d,w,e,n,wsat,sr.已知：V=90cm3,m=154g，m’=148g,w’=15%,

s=2.7g/cm3.解：土样从野外送回试验室过程中，土重量减轻了。说明土水分损失了一部分，所以试验室测得含水率偏小。真正含水率应依据含水率概念确定。第24页....89.01%0.47)%1()%1(%9.59%9.32)%()%()/(1.17)/(71.1)/(3.14)/(43.1%7.197.12815.0%15148.%,7.243.17.2143.1111339015433907.1287.1287.128154148答：为：真正解得得：代入而不会变其中总质量而=-==-=-====-=-=========\=====-==--dssdsatsdssswenswmKNcmgmKNcmgwwgmwwwmgmmmmwwwrsatdsmmsswmmrrrrrrrr第25页3.一块体积为27cm3粘土，烘干后重47.25g。在体积不变情况下饱和，饱和后重量56.7g。求

s.

已知：V=27cm3，ms=47.25g，msat=56.7g解：第26页二、粘性土稠度状态及可塑性1.稠度与界限含水率粘性土因为含水率不一样，可表现出稀稠软硬程度不一样物理状态（如固态、可塑态及流动态），称为土稠度。即：

说明随w增大，土状态发生了改变；也说明土中颗粒活动性随w增大变得轻易，即水与颗粒表面现象越显著。

由一个状态转变为另一个时含水率叫界限含水率，如由态到塑态到流态。固态塑态流态固体态半固态粘塑态稠塑态粘流态液流态W小W大触变限塑限Wp粘着限收缩限液限wl第27页塑限wp液限wl粘性土稠度反应土中水形态固态或半固态可塑状态流动状态强结合水弱结合水自由水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强结合水膜最大出现相当数量自由水粘性土稠度状态稠度界限稠度状态含水量土中水形态示意图第28页

依据土不一样状态，有几个界限含水率。包含：收缩限、塑限、粘着限、液限、触变限等，又称阿太堡界限。塑限wp：由半固态转变为可塑态界限含水率。液限wL：由可塑态转变为流态界限含水率。塑限实测惯用搓条法；液限测定惯用锥式液限仪或蝶式液限仪。

固态塑态流态固体态半固态粘塑态稠塑态粘流态液流态W小W大触变限塑限Wp粘着限收缩限液限wl第29页2、塑性指数及土塑性指数分类假如土天然含水率介于塑限和液限之间时，土将处于塑性状态，这时土可被塑成任意形状而不发生断裂，这种性质叫可塑性。

塑性指数（Ip）是指液限与塑限差值。

Ip=wL-wp

Ip愈大，说明土可塑状态范围越大，可塑性越好，反之亦然。Ip=0时，土无可塑性。

Ip大小主要取决于土中粘粒含量及其矿物成份。土中粘粒含量越高，矿物亲水性越好，Ip越大，反之，就小。

思索：砂和砾石类土是否有可塑性,why?第30页

土按塑性指数分类，各部门有所区分，界限也有区分。国家标准准《岩土工程勘察规范》中要求：

分类不足之处于于：不一样液限和塑限可能得出相同塑性指数，即土类型相同，但其性质可能完全不一样。为处理这一问题，提出了用塑性图对细粒土分类。如国家标准中就采取了这一分类方法。如图：第31页CLCLO1030塑性指数IpIp=10Ip=7MLMLOMHMHOCHCHOA80604020100液限Wl(%)C代表粘土M代表粉土O代表有机质A线：Ip=0.63(Wl-20)第32页

假如土中含有有机质就用代号O。比如CHO为有机质高液限粘土类。另外还有一些别要求。第33页3.液性指数及稠度状态分级

液性指数

能够看出：

当w<wp时，IL<0，土将处于固体状态；当w>wL时，(w-wp>WL-WP)，IL>1,土将处于流动状态；当wp

w

wL时，0

IL

1，土将处于可塑状态；所以，IL大小实际上反应了土天然稠度状态。按IL将土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种状态。

第34页

从土力学性质角度，考查土稠度状态：实际上，IL反映了土强度和压缩性，IL越大，土将处于软塑或流塑状态，土体强度就低，压缩性高，承载力低；反之，IL越小，土处于坚硬或硬塑状态，土强度就高，压缩性就低，承载力大。液性指数IL00<IL0.250.25<IL0.750.75<IL1.00IL>1.00稠度状态坚硬硬塑可塑软塑流塑第35页三、粘性土胀缩性和崩解性

1.胀缩性包含膨胀性与收缩性：是指粘性土因为含水率增加或降低而引发体积增大（膨胀）或降低（收缩）性质。普通来说，粘性土不一样程度含有胀缩性。

产生原因：因为土颗粒表面结合水（水化）膜厚度产生了改变，从而造成矿物颗粒间引力改变，进而产生了土胀缩性。

评价指标：膨胀率、膨胀力、线膨胀率、体缩率等。

第36页2.崩解性：指粘性土随含水率增加而发生崩散解体性能。崩解形式：散粒崩解、鳞片状崩解、碎块状或崩裂状崩解。详细形式主要取决于土矿物成份、粒度成份、结构及胶结程度等。

产生原因：因为浸水后，土颗粒间产生局部应力集中，使局部颗粒间斥力超出吸引力，造成这些颗粒崩落。

评价指标：崩解速度和崩解时间第37页四、土透水性和毛细性

土透水性在评价水库、渠道等水工建筑物渗漏和浸没问题时，含有主要意义。第38页土体中渗流土颗粒土中水渗流土是一个碎散多孔介质，其孔隙在空间相互连通。当饱和土中两点存在能量差时，水就在土孔隙中从能量高点向能量低点流动水在土体孔隙中流动现象称为渗流土含有被水等液体透过性质称为土渗透性第39页是土中孔隙直径大小主要影响原因因由粗颗粒