土力学第2章4-7节(考研)

无黏性土是指砂土和碎石土（P42）无黏性土的密实度对其工程性质有重要影响§2.4无黏性土的密实度（即无黏性土的物理状态）注意：划分砂土密实度的三种方法各有何优缺点此法较简便，但未考虑土粒形状和颗粒级配的影响（例如P42），且原状砂样不易取得如无黏性土呈密实状态时，土的压缩性低，强度大，是良好的天然地基一、砂土密实度的划分方法1、按天然孔隙比e划分(P42)天然孔隙比e越大，砂土越松散此为旧地基规范采用的方法emax对应ρdmin；emin对应ρdmaxe越小，Dr越大，砂土越密实当Dr=0时，砂土处于最松散状态当Dr=1时，砂土处于最密实状态2、按相对密实度Dr划分（P42～43）不会出现Dr＞1

或Dr＜0的情况此法考虑了土粒形状、级配、结构的影响，理论上较完善，但测定emax和emin人为误差较大，且原状砂样不易取，所以对天然状态的砂土难以应用划分标准（P42）Dr对于土作为土工构筑物（如路基）和地基稳定性，特别在抗震稳定性方面具有重要意义（P292）无黏性土的压实标准，常以Dr控制（P288）注意：现行规范为《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）3、按标准贯入试验的锤击数N划分（P43）标准贯入试验为现场原位试验，不用取原状砂样用此法划分天然状态砂土的密实度较科学，故现行建筑地基规范和公路桥涵地基规范均采用N来划分划分标准：N越大，砂土越密实；N为工程特性指标标准贯入试验将重63.5kg穿心锤，用钻机的卷扬机提升，以76cm的落距自由下落，将贯入器打入土中，先打入15cm不计数，以后打入土层30cm的锤击数，经统计整理后即为标准贯入试验锤击数N用N可确定地基承载力，判定砂土的密实度，砂土和粉土的液化特性等二、碎石土密实度的划分方法（P43）1、按重型（圆锥）动力触探试验锤击数N63.5划分划分标准：2、按野外鉴别方法划分（P43）对于粒径大于200mm的大颗粒含量较多的碎石土，其密实度很难做室内试验或原位触探试验，可按下表的野外鉴别方法来划分划分标准：§2.5粉土的密实度和湿度粉土的性质（P44～46）粉土的性质介于砂土和黏性土之间，兼有砂土的可液化性和黏性土的可塑性（为低塑性土）粉土中粉粒和极细砂粒含量占80%以上，黏粒和大于0.1mm的砂粒含量较少砂粒含量较多的粉土，易于液化接近砂土的性质；黏粒含量较多（＞10%）的粉土不会液化，性质接近黏性土。粉土与水相互作用，毛细现象活跃，易冻胀粉土的性质与其颗粒级配、密实度和湿度等有关粉土的成因类型不同，其工程性质差别很大P46粉土的密实度（P47）根据孔隙比e划分粉土的湿度（P47）根据含水量w划分§2.6/2.7土的分类土的工程分类方法→目前国内各部门尚未统一目前国内外有两大类土的工程分类体系：一类是建筑工程系统的分类体系（地基土的分类）把土作为建筑地基，故以原状土为基本对象，注重土的天然结构特性和强度，例如：（P53）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）将作为建筑地基的岩土，分为六大类：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

一类是工程材料系统分类体系（工程用土的分类）把土作为建筑材料，用于路堤、土坝等工程，故以扰动土为基本对象，注重土的组成，不考虑土的天然结构性，例如：《土的分类标准》(GB\T50145-2007)(自学P50～54

）《公路土工试验规程》(JTGE40-2007

)粗粒土按颗粒级配分类，细粒土按塑性指数分类一、建筑地基土的分类（P54）按沉积年代和地质成因分类（自学P54）按颗粒级配（粒度成分）和塑性指数分类（P54）土分为碎石土、砂土、粉土和黏性土四大类《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）规定：1、碎石土（P54）定义

粒径大于2㎜的颗粒含量超过全重50%的土定名根据颗粒级配和颗粒形状分为6种（表2-16）

2、砂土（P55）定义

粒径大于2㎜的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075㎜的颗粒含量超过全重50%的土定名根据颗粒级配分为5种（表2-21）注意：碎石土和砂土的定名顺序，应根据颗粒级配栏从上到下以最先符合者确定碎石土和砂土的定名是根据颗粒级配，而不是粒组或粒径

；颗粒级配可由颗分试验测定3、粉土（P55）定义

IP≤10，且粒径大于0.075㎜的颗粒含量不超过全重50%的土目前建筑地基规范对粉土未细分亚类，是由于粉土成因类型不一，所表现的工程性质相差很大（如风力堆积的黄土、水力堆积的饱和粉土（P46）），且经验积累不同和认识上的差别，尚难确定一个被全国普遍接受的划分亚类的标准一些地区规范（如上海、天津、深圳等）根据黏粒含量多少将粉土细分为砂质粉土和黏质粉土（表2-23）黏性土的名称粉质黏土黏土塑性指数IP10＜IP≤17IP

＞174、黏性土（P55）定义

塑性指数IP>10的土定名根据IP分两种（P56表2-19）土按有机质含量分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭（P56表2-20）5、人工填土（补充）定义由人类活动而堆填形成的土按其物质组成和成因可分为：⑴素填土由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土⑵杂填土含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土⑶冲填土由水力冲填泥砂形成的填土素填土按堆填时间可分为：

老填土：如堆填时间超过10年的黏性土、超过5年的粉土、超过2年的砂土

新填土→属欠固结土（P127）压实填土→指经分层压实或夯实的素填土二、（区域性）特殊土（补充）

指具有特殊工程性质和有一定分布区域的土主要有：1、软土淤泥：w>wL

，e≥1.5淤泥质土：w>wL

，1.5>e≥1.0淤泥质粉土、淤泥质黏性土广泛分布于沿海地区及内陆湖沼河岸附近工程特性：天然含水量和孔隙比大、含有机质、抗剪强度低、压缩性高、渗透性小、具有不均匀性和明显的结构性等

如：2、膨胀土（P47）

指土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率δef≥40%的黏性土在我国分布广特性：具有显著的胀缩性（P47）《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112—87）膨胀土地基上的建筑物，产生不均匀的升降，导致房屋开裂破坏；膨胀土边坡极不稳定，易产生浅层滑坡主要分布于西北等地区《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025—2004）湿陷发生的原因（P48）3、湿陷性土

指浸水后产生附加沉降，其湿陷系数δs≥0.015的土特性：具有湿陷性湿陷性黄土湿陷性的碎石土和砂类土（在干旱或半干旱地区）有指在一定压力下受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉（P48）可分为季节性冻土隔年冻土多年冻土4、冻土（P48）

指冰冻季节，因大气负温影响，土中水分冻结的土季节性冻土主要分布于东北、华北、西北特性：具有冻胀性危害：P49指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（P48）冻结区冻胀的原因：（P48）主要是由于冻结时，未冻结区的土中水分向冻结区迁移和积聚的结果剩余分子引力和渗透压力作用下下卧未冻结区存在水源（如地下水位较高，距冻深很近）有水源补给通道（毛细通道）《冻土地区建筑地基基础设计规范》（JGJ118-98）影响冻胀的因素：(P49)①土的因素

冻胀常发生在粉砂、粉土、粉质黏土中②水的因素

地下水位较高，有外来水源补给；冻前含水量大③温度的因素

气温缓慢下降，持续负温作用对埋置于可冻胀土中的基础，确定埋深时，应考虑冻深工程中常在地基或路基中换填砂土，以防治冻胀动荷载→指荷载的大小、方向、作用位置随时间变化

如天然振源：地震、风、波浪人工振源：强夯、车辆荷载、打桩等如：对路堤及场地填土等的分层压实

松软地基土的加固处理（如强夯法等）一方面动荷载作用可造成土体破坏

如地震时引起土的液化（P283、289）另一方面在工程建设中，又可利用动荷载来进行土的压实，改善不良土体的性质，以满足工程的需要§2.7土在动荷载作用下的特性在动荷载作用下，土的强度和变形特性都将受影响（P282）研究土的压实性的方法室内的击实试验现场的碾压试验是指采用人工或机械手段对土施加夯压能量，使土粒重新排列压实变密，土在短时间内得到新的结构强度，改善了土的工程性质（如降低了土的压缩性、渗透性，提高了土的强度和水稳定性等）同一压实功能对于不同种类、不同状态的土的压实效果可完全不同要想经济合理的达到预期的压实效果，就需了解土的压实特性、压实机理和影响压实的主要因素一、土的压实性（P284）㈠击实试验及压实度（P284）1、击实试验和击实曲线轻型击实重型击实→为满足高等级公路等路基压实质量标准而采用仪器：击实仪作法：同一种土先后调制5个以上不同含水量的土样，每一土样按一定击实功分3层压实到击实筒中，然后测出筒内被压实土的密度ρ和含水量w，并换算出干密度ρd

，由一组ρd

和w数据→绘出

击实曲线（ρd—w关系曲线）（P284）饱和曲线Sr=100%击实曲线wopρdmax击实曲线的特点反映土的压实特性如下：（P285）①击实曲线出现一峰值（对黏性土）最优含水量wop击实曲线上最大干密度对应的含水量（即在一定击实功能下，使土最易被压实，能达到最大压实效果的含水量）最大干密度ρdmax

指与最优含水量wop相应的干密度

wop和ρdmax对指导压实工程的设计和施工很有用处峰值点横坐标：最优（佳）含水量wop纵坐标：最大干密度ρdmax两个重要的压实性指标②击实曲线位于理论饱和曲线左下侧（P285）③击实曲线左段的坡度比右段陡（P285）2、土的压实度（压实系数λc）（P285）定义：现场土料压实后的干密度ρd与室内击实试验得到的最大干密度ρdmax之比值

即：说明击实土不可能被压实到完全饱和状态。黏性土在最佳击实情况下，其饱和度通常约为80%左右

表明含水量的变化对ρd的影响在土偏干时比土偏湿时更明显λc越接近于1，表明对压实质量的要求越高根据工程性质及填土的受力状况，所要求的压实度是不同的，如：路床土最小强度和压实度要求路堤压实度要求压实填土的质量控制要求当上部结构是对地基不均匀沉降敏感的砌体承重结构和框架结构，对地基主要受力层范围内的压实填土，要求λc≥0.97室内击实试验条件与施工现场压实条件不同在工程中，填土的压实质量标准常以压实度λc来控制（P285）3、压实（填）土的压缩性和强度（自学P286～287）水稳定性问题（P287）

压实土遇水饱和会发生附加压缩，同时浸水软化使强度降低压实土的压缩性和强度与土体压实时的含水量有密切关系（P287）如压实土的w<wop

时，虽然ρd<ρdmax，但压实土的强度和模量均比wop

时大，但浸水软化后，强度损失大，水稳定性差，而只有在wop状态下进行压实，压实土的浸水强度最大，抗变形能力最高，水稳定性最好黏性土的wop接近塑限

，大致为㈡土压实的影响因素（P288）最主要的有三个，分别是：1、含水量的影响由土的压实机理可知

对黏性土：w较小(w<wop

)，土较干时→压实效果较差但随着w增加，ρd随之增加，压实效果提高w较大(w>wop)，土偏湿时→压实效果也较差

随着w增加，ρd随之减小，压实效果下降只有当w控制在

wop时，土才能充分压实相同击实功能下，含粗粒越多的土料，其ρdmax越大而

wop越小，即随着粗粒土增多，击实曲线形态不变但向左上方移动，压实效果好含粗粒多含细粒多2、土类及级配的影响（P289）黏性土压实效果与黏粒含量、矿物成分有关

若黏粒多，IP大，wop越大而ρdmax越小同一土类中，级配良好的土压实后可获得较大ρd3、击实功能的影响（P289）对于同一土料在不同击实功能下，压实效果不同

随着击实功能增大，击实曲线形态不变，但向左上方移动，即ρdmax增大而wop减小；故若土偏干，需选用击实功能较大的机具，压实效果较好；土偏湿时，用增大击实功能来提高土的密实度是无效的对于同一土料，ρdmax和wop不是定值（