土力学：土的物理性质及分类

1土的物理性质及分类基本要求：掌握土的三相比例指标及相互换算，各物理指标的概念及测定方法；熟悉土的分类原则；了解三种特殊土的概念。2024/10/182本章内容2.1概述2.2土的三相比例指标2.3粘性土的物理特征2.4无粘土的密实度2.5粉土的密实度和湿度2.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性2.7土的分类2024/10/1832.1概述1、物理性质指标：三相间的比例指标（轻重、松密、干湿程度）。土为三相体，三相间的比例对土的工程性质具有重要影响。2、物理状态与特征无粘性土的松密与粘性土的稠度——土粒大小是影响土性质最主要的因素。3、土的工程分类2024/10/1842.2土的三相比例指标2.2.1三相图在研究三相物质量的比例关系时，可以假想把它们分别集中在一起。

水气土粒

VaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积2024/10/1852.2.2指标的定义1、三个基本指标（实测指标）

水气土粒

VaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土粒比重：含水量：密度：（比重瓶法）（烘干法）（环刀法

）2024/10/1862、导出指标

水气土粒

VaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积干密度：饱和密度：

有效密度或浮密度：重度即重力密度：

也即★

孔隙比：孔隙率：饱和度：2024/10/1871、绘制的三相图2.2.3指标的换算令2024/10/1882、指标间关系的推导（对照三相图）2024/10/189例题2-1某饱和土体，土粒相对密度为，。试求（1）推导干重度的表达式；（2）计算干重度。已知条件分析：解法1：(1)绘三相图土水1分析2024/10/1810推导(2)代入已知指标计算重度2024/10/1811解法2：（1）绘三相图，计算并标出各相质量及体积（2）根据定义求指标土水设V＝1cm3解得：1.0标出各相质量与体积2024/10/1812解法3：（1）绘制Vs＝1的三相图，计算各相质量与体积土水1（2）计算干重度或其他指标解得：2024/10/18132.3粘性土的物理特征2.3.1粘性土的可塑性与界限含水量1、可塑性2、界限含水量（液塑限联合测定仪：圆锥入土深度与土样含水量的双对数坐标，2mm及17mm对应的含水量）2024/10/18142.3.2粘性土的物理状态指标1、塑性指数

2、液性指数

3、天然稠度反映土的塑性大小的指标，用于土分类。反映土的软硬程度的指标，判定土状态。IL<0IL=0–1IL>1坚硬状态可塑状态流态0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑软塑

与都是采用重塑土测定，因而液性指数并不能完全反映结构性粘土的物理状态。取原状土样测试（联合测定），反映路基的干湿状态。烘干法测含水量，联合测定仪法测液、塑限。2024/10/18152.3.3粘性土的活动度、灵敏度和触变性1、活动度2、灵敏度3、触变性实际中可能有两种土的塑性指数很接近，但性质却有很大差异，这主要是由于粘粒的胶体活动性不同。活动性与矿物成分有关，例如在三种主要粘土矿物中，蒙脱石的活动性最高，高岭石的最低。其中为粘粒（<0.002mm）百分含量。A越大，土的活动性越强。结构性对强度的影响用灵敏度来衡量，其定义为：按灵敏程度对土划分为高、中、低灵敏性土（以2、4为界）（含水量与密度不变）饱和粘性土结构破坏后强度降低，但扰动停止后强度随时间得到一定程度恢复。（如连续打桩与试桩时需桩静置一段时间）。原因解释：粒间电分子力产生的“原始粘聚力”及粒间胶结产生的“固化粘聚力”。2024/10/18162.4无粘性土的密实度对于无粘性土来说，影响其工程性质的主要因素是土的密实程度。反映密实程度的物性指标有孔隙比、相对密实度和标准贯入击数。2.4.1砂土的相对密实度

2.4.2无粘性土密实度划分的其他方法对于级配相差较大的不同类土，难以用有效判断其密实度的相对高低，因而采用相对密实度：

1、天然孔隙比；（砂土）2、标准贯入击数；（砂土）3、重型动力触探击数；（碎石土）4、野外鉴别（可挖性与可钻性）。（碎石土）2024/10/18172.5粉土的密实度和湿度2.5.1粉土的概念2.5.2粉土的密实度和湿度极细砂粒（0.1-0.075mm）和粉粒（0.075-0.005mm）占绝大多数：（1）易于液化而接近砂土；（2）易于湿陷、冻胀而接近粘土。工程性质：重力、风成易湿陷，水成易液化。粉土：且mm的颗粒含量不超过50%。《岩土工程勘察规范》规定：按孔隙比划分密实度；按含水量划分湿度。2024/10/18182.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性2.6.1土的胀缩性（蒙脱石）2.6.2土的湿陷性（湿陷性黄土）吸水膨胀、失水收缩。原因：富含亲水性矿物，如蒙脱石。在一定压力作用下（自重、自重和附加应力）土体浸水后结构破坏而发生显著附加下陷的特征。原因：大孔隙性，胶结物为盐类（碳酸盐类）自由膨胀率：其中为土样在水中膨胀稳定后的体积。2024/10/1819湿陷系数，由固结试验测定：其中，为土样的原始高度；为压缩稳定后的高度；为浸水稳定后的高度。，土湿陷。2.6.3土的冻胀性一般是水分向冻结区迁移和积聚的结果。（粉土冻胀最强。地基或路基中换填砂可防冻胀）冻土的冻胀级别根据土类、冻前天然含水量、地下水位以及平均冻胀率划分：式中，、、分别为地表冻胀量，设计冻深和冻层厚度。2024/10/18202.7土的分类2.7.1分类的目的、原则和标准1、分类的目的根据土的类别大致判断土的工程性质、便于分门别类地积累资料并进行学术交流。2、分类的原则简单方便、纲目分明、逻辑完备。

2024/10/18212.7.2我国土的工程分类1、统一分类2、《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）和《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001，2009年版）3、公路桥涵地基土的分类（1）巨粒土（＞60mm）（2）粗粒土（60~0.075）（3）细粒土(