土的物理性质-土的物理性质指标（地基与基础工程）

项目一

土的物理性质及工程分类

任务一土的形成和组成任务二土的物理性质指标√任务三土的物理状态指标任务四地基土的工程分类概述土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。三相指标的定义土的物理性质指标固相液相气相土颗粒土中水土中气构成土骨架，起决定作用重要影响次要作用1、三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三个独立变量物性指标是比例关系:可假设任一参数为1实验室测定其它指标5ds可用比重瓶法测定,但由于变化幅度不大（2.6~2.8),通常可按经验数值选用，如下表。粘性土土的名称砂土粉土粉质粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76土粒比重参考值土粒的质量与同体积的4˚C时纯水的质量的比值土粒比重（土粒相对密度）ds表达式:单位:

无量纲测定方法：

比重瓶法，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量m1。然后把烘干土若干克(ms)装入空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加水加土的质量m2，按下式计算土粒比重项目一

土的物理性质及工程分类

任务一土的形成和组成任务二土的物理性质指标√任务三土的物理状态指标任务四地基土的工程分类概述土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。三相指标的定义土的物理性质指标固相液相气相土颗粒土中水土中气构成土骨架，起决定作用重要影响次要作用1、三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三个独立变量物性指标是比例关系:可假设任一参数为1实验室测定其它指标土的含水率土中水的质量与土粒质量之比,用百分数表示注:

1.含水率可达到或超过100％2.对于含有机质超过干土质量5%的土，烘干温度65~70℃。表达式:含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标，一般用烘箱法测定。测定方法：

烘干法。先称出天然湿土的质量，然后放在烘箱里，在105～110℃下烘干，称干土的质量。

试验目的测定天然土体的含水率；含水率定义：天然土体的质量在温度105~110℃下烘至恒重时所失去的水分质量与达到恒重后的干土质量的比值，以百分数表示；说明：含水率是土的三个基本物理性质指标之一，由试验直接测定。它反映了土的状态，是了解粘性土稠度和砂土湿度的重要指标，又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等的必要指标。不同种类土体的含水率变化幅度较大，砂土大致在0~40%，粘土在20%~200%之间变化。3/11/202414土的基本物理性质实验——含水率试验试验用仪器和材料主要仪器：温度能够保持在105~110℃的自动控制的电热恒温烘箱；感量为0.0lg的电子分析天平。其它：铝制称量盒、干燥器、削土刀等。3/11/202415试验方法烘干法：土工室内试验的标准方法，本试验采用烘干法。其它方法：酒精燃烧法、炒干法、比重法等。适用范围：粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。对有机质含量超过5%的土体，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对细粒土体不得少于8h。

3/11/202416试验步骤(1)先称称量盒的质量（m1

），准确至0.0lg；(2)取具有代表性试样，细粒土不小于为15g，沙类土、有机质土不小于50g，放入已称好的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量（m2），精确至0.01g；(3)打开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105~110℃的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。细粒土不少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过5%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘干；(4)将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却至室温。冷却后盖好盒盖，称盒和土质量（m3），精确至0.01g；(5)本项试验要求进行二次平行测定，其平行差值需要满足以下要求：当含水量小于5%时，允许平行差值不大于0.3%；当含水量大于5%小于40%时，允许平行差值不大于1%；当含水量大于等于40%时，允许平行差值不大于2%。当满足上述要求时，含水量取两次测值的平均值。3/11/202417成果整理按下式计算含水量：3/11/202418式中：w——含水量（%）；

m1——称量盒的质量（g）；

m2——盒加湿土质量（g）；

m3——盒加干土质量（g）。注意事项（1）测定含水量时动作要快，以避免土样的水分蒸发；（2）应取具有代表性的土样进行试验；（3）称量盒要保持干燥，注意称量盒的盒体盒盒盖上下对号；（4）烘干、冷却由于时间较长，由实验室完成，同学另找时间来称盒加干土质量。3/11/202419项目一

土的物理性质及工程分类

任务一土的形成和组成任务二土的物理性质指标√任务三土的物理状态指标任务四地基土的工程分类概述土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。三相指标的定义土的物理性质指标固相液相气相土颗粒土中水土中气构成土骨架，起决定作用重要影响次要作用1、三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三个独立变量物性指标是比例关系:可假设任一参数为1实验室测定其它指标1.孔隙比二、土的物理性质指标—导出指标（换算指标）土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲表达式:WaterAirSoilVaVwVsVvV体积关系:2.孔隙率

土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示表达式:土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。3.饱和度表达式:土中水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示孔隙中充满水的程度Ssat=0:

干土Ssat=1:

饱和土WaterAirSoilVaVwVsVvV体积砂土湿度按饱和度分类

Ssat50%稍湿的50%Ssat80%湿的Ssat>80%饱和的27汇总：土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态。Sr50为稍湿；50<Sr80很湿;Sr>80饱和。4.干密度干重度WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积单位体积内土颗粒的质量工程应用：干密度作为检测人工填土密实程度的指标。换算公式：γd=1+ωγ29(1)表达式：sat

=孔隙全部充满水的总重力总体积=wsv(2)物理意义：孔隙中全部充满水时单位体积的重力，即饱和度为100%时的重力密度。(3)常见值：18~23KN/m3+Vvγw(1)表达式：=wsv(2)物理意义：地下水位以下土体受水的浮力作用时单位体积的重力。(3)常见值：8~13KN/m3+Vvγw′

′-vVγw=γsatγw-5.饱和密度6.有效密度（浮密度）各种密度容重之间的大小关系：天然密度干密度饱和密度有效密度三、指标的换算

土的密度、含水量、土粒比重是通过试验测定，其他指标可由这三个指标换算得到。例题1-1某一原状土样，经试验测得的基本指标如下：密度为1.67g/cm3，含水率为12.9%，土的比重为2.67,。试求土的孔隙比、孔隙率、饱和度、干密度、饱和密度和有效密度。项目一

土的物理性质及工程分类

任务一土的形成和组成任务二土的物理性质指标√任务三土的物理状态指标任务四地基土的工程分类概述土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。三相指标的定义土的物理性质指标固相液相气相土颗粒土中水土中气构成土骨架，起决定作用重要影响次要作用1、三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三个独立变量物性指标是比例关系:可假设任一参数为1实验室测定其它指标2、室内测定的三个物理性质指标

—基本指标，实测指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的密度单位:

kg/m3

或g/cm3一般范围:

1.60—2.20g/cm3土单位体积的质量有时也称土的天然密度表达式:相关指标:土的容重（重度）γ=ρg单位:kN/m3

环刀法测得测定方法：环刀法40土的基本物理性质实验——密度试验

1）试验目的测定天然土体的密度；密度定义：土体单位体积的质量，是土的基本物理性质指标之一。在天然状态下的密度称为天然密度，其单位以g/cm3表示；说明：密度是土体的基本物理性质指标之一，由试验直接测定。土的密度一般是指土的湿密度。此外，还有土的干密度、土的饱和密度和土的有效密度；密度是了解土体结构密实程度的重要指标；一般土的天然密度在1.6～2.2g／cm3，换算为重度即16～22。试验用仪器及材料主要仪器：环刀、感量为0.1g的天平。其它：切土刀、推土器、白瓷盘、游标卡尺、凡士林等。

3/11/202441试验方法环刀法——常用于细粒土，本试验采用环刀法；灌砂法——常用于现场粗立土；蜡封法——常用于易碎裂、难以切削或不规则的土体；其它方法：电动取土器法、水银排开法、密度湿度计、法灌水法等。3/11/202442试验步骤（1）用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的体积V（cm3）；（2）称环刀的质量m1，准确至0.1g；（3）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上；（4）用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下压，边压边削，到土样伸出环刀上部为止，削去环刀两端余土，使与环刀口面齐平。把削下的土样做含水量试验；（5）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量m2，准确至0.1g；（6）用推土器将试样从环刀中推出；（7）本试验需进行二次平试验，其平行差值不大于0.03g／cm3

，满足要求取其算术平均值。3/11/202443（1）按下式计算土的湿密度：3/11/202444式中：ρ——土的湿密度（g／cm3

）；

m1——环刀