土力学与地基基础 第2版 课件全套 盛海洋 任务1-17 概论 -特殊地基的处理

土力学与地基基础SoilmechanicsandGeotechnicalEngineer教学安排课程考核与评价实施办法与成绩构成：考试课主要以教学过程中的过程性考查综合评定课业成绩，采用百

分计分制。2.过程性考查综合评定课业成绩包括:

平时40%（课堂考勤10%、作业20%、课堂互动讨论10%）期中随堂考查10%；实验（实训）10%期末随堂考查考核40%。3.平时考核：缺课达到总课时1/3以上者，取消考核资格，本课程按不及格计。课外作业：缺1/3以上者取消考试资格，本课程按不及格计。“”总课时：64学时主容Content任务1概论要内任务2测试土的工程性质任务3土方填筑的压实控制任务4土的工程分类与鉴别任务5土中水及其渗透性任务6土中应力计算任务7土的压缩性任务8基础沉降与渗透固结任务9土的强度与测定方法任务10地基承载力的确定任务11土压力及挡土墙设计任务12土质边坡的稳定性土基础知识土力学原理主容Content要内任务13浅基础任务14桩基础任务15沉井基础单元6地基处理任务16一般地基处理任务17特殊地基的处理 地基基础工程问题任务1概论任务一：概论主要内容1.1认识土力学与地基基础1.2学习本课程的重要性1.3本学科的发展概况1.4本课程的内容与学习要求“”学习目标1.知道土力学与地基基础的概念2.知道学习本课程的重要性3.知道本课程的内容与学习要求4.知道本学科的发展概况土力学与地基基础的概念法土力学与地基基础的概念；知道学习本课程的重要性。

重点难点1概论什么是土？岩石经风化后，产生崩解、破碎、变质，又经过各种自然力搬运，在新的环境下沉积下来的颗粒状松散堆积物。1.1土力学与地基基础的概念研究对象——研究土的学科（分散土）是利用力学的一般原理研究地表土的物理、力学特性及其受力后强度和体积变化规律的学科，包括土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性。什么是土力学？(soilMechanics)土力学形成的土力学分支软土力学、海洋土力学、非饱和土力学、冻土力学、环境岩土力学、土动力学、土塑性力学等土力学的研究内容土中水的作用、土的渗透性、压缩性、固结、抗剪强度、土压力、地基承载力、土坡稳定等土体的力学问题。研究内容作为建筑材料作为地基支承建筑物传来的荷载土的作用作为建筑物周围的介质或环境建筑地基建筑地基土的作用建筑材料土的作用建筑介质或环境建筑介质或环境地基地基与基础示意图工业与民用建筑、高层建筑、桥梁建筑等各类建筑物均由上部结构与地下基础两大部分组成。以室外地面整平标高（或河床最大冲刷线）为基准，基准线以上部分为上部结构，基准线以下部分为基础。

建筑物上部结构基础地基支承基础的土层或岩层称为地基。位于基础底面下第一层土称为持力层。持力层以下的土层称为下卧层，强度低于持力层的下卧层称为软弱下卧层。基础应埋置在良好的持力层上。地基按是否进行人工处理分为天然地基和人工地基。地基承受建筑物荷载的那部分土层称为地基。（土中附加应力和变形所不能忽略的那部分土层）地基与基础天然地基人工地基地基按是否进行人工处理分为基础建筑物向地基传递荷载的下部结构叫基础。（埋入土层一定深度的建筑物最下部的放大的那个部分）4.地基与基础3.土的作用2.什么是土力学1.什么是土土力学与地基基础1.1小结“”1.2学习本课程的重要性与地基强度有关的工程问题：加拿大特朗斯康谷仓倾倒香港宝城大厦滑坡萨尔瓦多山体滑坡与地基变形有关的工程问题：意大利比萨斜塔苏州虎丘塔——中国的比萨斜塔上海展览中心地基下沉日本关西机场地基沉降

工程实践表明，建筑物的事故很多都与地基基础有关的，而一旦发生地基基础事故，往往后果严重，补救困难，有些即时可以补救，其加固、修复所需的费用也非常高。

地基与基础是建筑物的根基，又属于隐蔽工程，它的勘察、设计和施工质量直接关系到建筑物的安危!加拿大特朗斯康谷仓倾倒建于1941年的加拿大特朗斯康谷仓由65个圆柱形筒仓组成，高31m，宽23m，其下为片筏基础，由于事前不了解基础下埋藏有厚达16m的软黏土，建成后贮存谷物，使基底压力超过了地基的极限承载力，结果谷仓西侧突然陷入土中8.8m，东侧抬高1.5m，仓身严重倾斜（见图0-2）。这是地基发生整体滑动，建筑物丧失稳定性的典型例子。事故1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m

东端上抬1.52m上部钢筋混凝土筒仓完好无损概况：加拿大特朗斯康谷仓，南北长59.44m，东西宽23.47m，高31.00m，共65个圆筒仓。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。谷仓1911年动工，1913年秋完成，谷仓自重20000t。

加拿大特朗斯康谷仓倾倒原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了４米。地基滑动基础和上部结构刚度均很强，所以筒仓完好无损。

加拿大特朗斯康谷仓，初次贮存谷物时发生地基滑动。香港宝城大厦滑坡

3）香港宝城大厦建在山坡上。1972年5月至6月雨季出现连续大暴雨，特别是6月份雨量竟高达1658.6mm，引起山坡残积土软化而滑动。7月18日早晨7点钟，山坡下滑，冲毁高层建筑宝城大厦。居住在该大厦的银行界人士120人当场死亡。这一事故引起全世界震惊，从而对岩土工程倍加重视。原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡120人。香港宝城大厦滑坡香港1900年建市1972PoShan

滑坡20,000m3

1977年成立土力工程署PoShanRoadConduitRoadNotewellRoadEarly1972滑坡前June1972滑坡后土体滑坡美国，California,LaConchita，1995。萨尔瓦多山体滑坡2001年1月13日，萨尔瓦多发生了里氏7.6级的强震，震中位于SanMiguel西南60英里。并因此在SantaTecla造成山体滑坡，最终导致700多人遇难。地基液化失效1985年6月12日凌晨，长江西陵峡上段新滩镇一带发生了总体积约2千万立方米的巨型堆积层滑坡，新滩镇全部被毁，滑坡历时35分，碎石入江爬坡高度49米，浪峰宽310米。由于预报较好，未伤及人员（1371人）。阪神大地震中地基液化神户码头：地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤。液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的一种现象。阪神大地震中地基液化神户码头：沉箱式岸墙因砂土地基液化失稳滑入海中。以上几个实例可归结为与土有关的强度问题B.与土有关的变形问题举例:意大利比萨斜塔1173：动工；1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工；1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工；1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m；1590：伽利略在此塔做落体实验；目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5°21′16〞。意大利比萨斜塔当建造至24m高时发现倾斜，限于当时技术水平，找不出原因而被迫停工，一百年后续建至塔顶(高约55m)。成为世界上最著名的基础工程难题。结构物倾斜

意大利比萨斜塔地基不均匀沉降事故原因：塔身建立在深厚的高压缩性土之上（地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层），地基的不均匀沉降导致塔身的倾斜。处理措施：1838—1839年，挖环形基坑卸载；1933—1935年，基坑防水处理，基础环灌浆加固；1990年1月封闭整修；1992年7月加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理，经过12年的整修，耗资约2500万美元，斜塔被扶正44cm；2001年12月重新对外开放。苏州虎丘塔——中国的比萨斜塔概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。苏

州

虎

丘

塔七层47.5m，一千多年，不均匀沉降，引起塔顶偏离中心线达2.31m（1978年）结构物倾斜苏州虎丘塔地基土压缩层厚度不均处理：在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身，获得成功。原因：虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，人工块石填土层厚1～2m，西南薄，东北厚。下为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。底部即为风化岩石和基岩。塔底层直径13.66m范围内，覆盖层厚度相差3.0m。地基土压缩层厚度不均及砖砌体偏心受压等原因，造成该塔向东北方向倾斜。虎丘塔地质剖面图

上海展览中心地基下沉上海展览中心中央大厅为框架结构，箱形基础，两翼采用条形基础。箱形基础为两层，埋深7.27m。箱基顶面至中央大厅顶部塔尖，总高96.63m，地基为高压缩性淤泥质软土。展览馆于1954年5月开工，当年底实测地基平均沉降量为60cm。1957年6月，中央大厅四周的沉降量最大达146.55cm，最小为122.8cm。到1979年，累计平均沉降量为160cm。由于地基严重下沉，不仅使散水倒坡，而且建筑物内外连接的水、暖、电管道断裂，付出了相当的代价。上海展览中心地基严重下沉

1)上海锦江饭店北楼（原名华懋公寓）建于1929年，总层数为14层、高度为57m，是当时上海最高的一幢建筑物。基础座落在软土地基上，采用桩基础，由于工程承包商偷工减料，未按设计桩数施工，造成大幅度沉降，建筑物的绝对沉降达2.6m，致使原底层陷入地下，成了半地下室，严重影响使用。日本关西机场——世界最大人工岛概况：1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m日本关西机场地基沉降设计时预测沉降：5.7－7.5m完成时实际沉降：8.1m，5cm/月(1990年)预测主固结完成20年后，比设计超填：3m问题：世界上第一个海上机场——关西机场出现了严重的地基沉降。目前还并未影响到飞机的起落,但预计除了已花费大约270亿日元开展的防沉降工程以外,今后也还要不断地进行很多修复工程。

上海一在建商品楼发生倒塌事故2009年6月27日6时，上海闵行区莲花南路罗阳路口一幢13层在建商品楼发生倒塌事故.

以上几个实例可归结为与土有关的变形问题C.与土有关的渗透问题举例：1998年九江大堤决口溃口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10发生管涌险情，20分钟后，在堤外迎水面找到2处进水口又过20分钟，防水墙后的土堤突然塌陷出1个洞，5m宽的堤顶随即全部塌陷，并很快形成一宽约62m的溃口。

渗透问题堤基管涌长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图砂环管涌口粘性土砂性土渗水杂填土管涌：在渗流作用下，无粘性土体中的细小颗粒，通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。

砂性土堤基管涌破坏示意图管涌砂环管涌破坏当管涌发生时，渗流将导致向源侵蚀，使堤防基础下部出现渗流通道。当水头差足够大时，侵蚀将加速并掏挖堤防基础。形成通道后极易引起溃决。1.2学习本课程的重要性国内外基础工程事故种类归结起来有地基严重下沉、建筑物倾斜、建筑物墙体和基础开裂、地基滑动、地基溶蚀、土坡滑动失稳、堤基管涌等，这是由土的特性所决定的。基础工程方面的事故具有突发性、灾害性和全局性的特点，不仅使工程全军覆没，而且常殃及四邻，危害环境。为了防止工程事故的产生，在工程的各个阶段都应十分重视场地地基勘察、基础设计与施工、工程检测等各个环节。1.2学习本课程的重要性土工结构物或地基土强度问题变形问题渗透问题强度特性变形特性渗透特性土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存在的价值以及我们学习土力学的目的。1.3本学科的发展概况（1）始于几千年前“堂高三尺，茅茨土阶”（语见《韩非子》），我国古代居民早就对建筑物的建设有一定的认识。历代修建的无数建筑物，都出色的体现了我国劳动人民在基础工程方面的高度建设水平。隋朝石匠李春修建的赵州桥举世闻名，它不仅建筑体形优美，结构合理、牢固，在地基基础的处理方面也是颇为合理的。他把桥台建筑在密实的粗砂层上，一千三百多年来沉降估计仅几厘米。在北宋李诫所著的《营造法式》中记载了我国古代地基基础的很多具体做法。古代劳动人民的无数地基基础建设经验，集中体现了能工巧匠的高超技艺，但由于生产力发展水平的限制，未能提炼成为系统的科学理论。1.3本学科的发展概况（2）发展于十八世纪产业革命古典土力学理论：1773法国库仑(Coulomb)1855法国Darcy1857英国朗肯(Rankine)1885法国布辛奈斯克(Boussinesq)1922瑞典费伦纽斯(Fellenius)1.3本学科的发展概况作为本学科理论基础的土力学的发展始于18世纪欧洲的工业革命，随着近代大工业的发展，为了扩张市场的需要，陆上交通进入所谓的“铁路时代”，城市建设规模也日益扩大，在建设过程中遇到许多与土有关的力学问题。为解决这些问题，使土力学理论开始产生和发展。

1773年，法国的库仑(Coulomb)根据试验提出了砂土抗剪强度公式，和计算挡土墙土压力的滑动楔体理论。

1869年，英国的朗肯(Rankine)又从不同途径提出土压力理论，这对后来土体强度理论的发展起了很大的促进作用。

1885年，法国的布辛奈斯克(Boussinesq)求得弹性半空间在竖向集中力作用下的应力和变形的理论解答。

1922年，瑞典的费伦纽斯(Fellenius)为解决铁路滑坡提出土坡稳定分析法。这些古典的理论和方法，至今仍不失其使用价值。1.3本学科的发展概况（3）独立于二十世纪二十年代1925美籍奥地利太沙基Terzaghi《土力学》从此成为独立学科1936第一届国际土力学及基础工程学术会议1998第十四届改名为土力学及岩土工程学术会议1.3本学科的发展概况随着电子计算机技术的日益推广及其在土力学与地基基础工程领域的应用，使土力学与地基基础工程领域的研究发生了深刻变化，目前已有可能利用这些计算技术解决许多复杂的岩土工程问题。在土工试验、土力学与基础工程计算中已开始采用概率和数理统计理论，有些学者提出应用概率方法的土力学计算理论。改革开放以后，随着我国基础设施的大量建设，如京九铁路、三峡工程、东海大桥等一些大型基础设施的建设，我国在工程地质勘察、现场原位测试和室内土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺的研究应用方面，都取得了很大的进展，为我国的现代化建设做出了重要的贡献。学习小结1、经验积累阶段2、理论提高阶段3、形成独立学科阶段古典土力学理论：1773法国Coulomb1855法国Darcy1857英国Rankine1885法国Boussinesq1922瑞典Fellenius1925美籍奥地利太沙基Terzaghi《土力学》从此成为独立学科4、土力学新发展趋势1.4课程性质和学习要求包括土力学（专业基础课）和路基（专业课）两部分，是本专业必修的重要课程，也是一门实践性很强的课程。课程主要为反映学科发展的新成就、新概念、新方法与新技术。（1）课程性质掌握土力学基本原理和概念、地基基础设计基本原理，并运用这些原理，结合有关结构设计理论，分析和解决地基基础问题；具有进行一般工程基础设计规划能力，同时具有从事基础工程施工管理的能力，对于常见的基础工程事故，能作出合理的评价。（2）课程学习的目标1.4课程性质和学习要求通过本课程的学习，要求掌握下列几方面的知识：（2）掌握土中应力、变形、强度及土压力的基本理论和计算，学会利用这些知识分析解决地基基础工程中的实际问题。（4）理解基坑支护与地基处理的一般方法。（1）熟悉土的基本物理、力学性质，掌握一般土工试验原理和方法。（3）掌握天然地基上一般浅基础的设计方法及单桩承载力的计算和桩基础的设计。学习小结1.1认识土力学与地基基础1.3本课程的内容与学习要求学习小结1.2学习本课程的重要性1.4本学科的发展概况

作业题1、土力学概念；2、地基与基础概念；3、持力层、下卧层的概念。谢谢您的学习THANKYOUFORYOURLISTENING福建船政交通职业学院土力学与地基基础SoilmechanicsandGeotechnicalEngineer福建船政交通职业学院汇报人：盛海洋任务2测试土的工程性质主容Content土的成因与组成土的物理性质指标土的物理状态指标1234要内土的结构与构造学习目标1.知道土的成因与组成，熟悉土的物理性质指标;2.熟悉土的物理状态指标。1.土的组成2.土的物理性质指标3.土的压实及最优含水量4.土的物理状态指标1.土的物理性质指标2.土的物理状态指标

重点难点2.1土的成因与组成一、土的成因三、

土粒大小及粒组划分四、土的颗粒级配及其表示方法五、粒度成分分析方法六、土中气体主要内容二、土的组成七、土中水2.1土的成因与组成一、土的成因（一）岩石的风化1、概念：地表岩石长期在不同温度、水、大气、生物活动及其他外力作用的影响下，不断破碎，并发生化学变化，这种变化称为岩石的风化。土的成因与组成2、风华作业种类生物风化物理风化化学风化量变无粘性土原生矿物质变粘性土次生矿物动植物的活动有机质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎。母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物。土的成因与组成（二）搬运与沉积残积土无搬运土质较好残积土强风化弱风化微风化母岩体颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物土的成因与组成运积土有搬运风：风积土重力:

坡积土

流水:洪积土冲积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物冰川:

冰积土土粒粗细不同，性质不均匀有分选性，近粗远细浑圆度分选性明显，土层交迭含有机物淤泥，土性差颗粒细，表层松软，土性差土粒粗细变化较大，性质不均匀颗粒均匀，层厚而不具层理水固体颗粒土的成因与组成气体固体颗粒构成土的骨架，骨架之间贯穿着孔隙，孔隙中填充有水和气体，因此，土也被称为三相孔隙介质。二、土的成因与组成自然界中的土土的成因与组成

自然界中的土

1.土颗粒的大小与土的性质密切相关。如土颗粒由粗变细，土的性质可由无粘性变为粘性2.按适当的粒径范围，分为若干粒组3.土的颗粒级配是指工程上常以土中各个粒组的相对含量(各个粒组占土粒总量的百分数)来表示土粒的大小及其组成情况固体颗粒土中液体结合水自由水强结合水弱结合水都不能传递静水压力毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水在重力或压力差作用下而运动的自由水土中气体（影响较小）土的组成蒙脱石土的成因与组成蒙脱石伊利石高岭石土的成因与组成三、土粒大小及粒组划分粒度：

粒组：

划分粒组方式天然土是由大小不同的颗粒组成的，土粒的大小称为粒度工程上常把大小相近的土粒合并为组，称为粒组见表1-1土的成因与组成表1-1粒组划分标准粒组名称粒组范围/mm一般特征漂石(块石)粒组>200透水性很大，无黏性，无毛细水卵石（碎石）粒组20～200砾石粒组2～20透水性大，无黏性，毛细水上升高度不超过粒径砂粒粒组0.075～2易透水，当混入云母等杂质时透水性减小，而压缩性增加；无黏性，遇水不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大，随粒径变小而增大。粉粒粒组0.005～0.075透水性小，湿时稍有黏性，遇水膨胀小，干燥时有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易出现冻胀现象。黏粒粒组<0.005透水性很小，湿时有黏性、可塑性，遇水膨胀大，干时收缩显著；毛细水上升高度大，但速度慢。土的成因与组成通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。四、土的颗粒级配及其表示方法1)累计曲线法（级配曲线）2)表格法

纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标表示土粒的粒径(对数坐标）。粒径较均匀、级配不好、曲线较陡、粒径相差较小、土不密实。粒径不均匀、级配良好、曲线平缓、粒径相差较大、土密实。颗粒级配的描述工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度

d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径工程上把Cu＜5的土视为级配不良的土；Cu＞10的土视为级配良好的土

曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况

对于砾类土或砂类土，同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配砂或良好级配砾

颗粒级配的描述累计曲线法（级配曲线）：不均匀系数Cu=d60/d10，曲率系数Cc=d302/(d10·d60)Cu反映大小不同粒组的分布情况。Cu↑，土粒大小分布范围大，土的级配良好，Cu<5匀粒土，级配不好；而Cu>10级配良好的土；Cu>5且Cc=1~3级配良好。

颗粒级配的描述3)三角坐标法：表示三种粒组含量

h1+h2+h3=H取H=100%（道路、水利工程常用）图1-4三角坐标法表示粒度成分土的成因与组成五、粒度成分分析方法试验方法筛分法：适用于0.1mm(建筑工程0.075mm）≤d≤60mm比重计法：适用于d＜0.1mm(建筑工程0.075mm）筛分法确定各个粒组相对含量的颗粒分析试验方法筛分法适用粗颗粒土，一般用于粒径小于等于60mm，大于0.075mm的土。它是用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算占总土粒质量的百分数。

试验器具确定各个粒组相对含量的颗粒分析试验方法密度瓶法适用于细颗粒土，一般用于粒径小于0.075mm的土粒质量占试样总质量的10%以上的土。密度瓶法确定各个粒组相对含量的颗粒分析试验方法比重计法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量土的成因与组成六、土中气体1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大。

2.封闭气体：对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时。有封闭气体的土，称为橡皮土，工程中决不允许。

对于淤泥和泥炭等有机质土，由于微生物的分解作用，在土中蓄积了某种可燃气体（如硫化氢、甲烷等），使土层在自重作用下长期得不到压密，而形成高压缩性土层。土的成因与组成七、土中水是土的液体相部分固态液态气态冻土对土的性质没影响强结合水弱结合水结合水自由水毛细水重力水固态105粘滞状态存在状态强度大解冻时强度大大降低土的成因与组成1、强结合水（吸着水）strongheldwater：性质接近于固体，对土工程性质影响较小，只有在>105℃烘烤才能蒸发,土粒细↑，含量越大。2、弱结合水（薄膜水）heldwater：

使土具有塑性，冻结温度-0.5～-30℃。水按其所吸引力大小分为：

3、自由水freewater

：又可分为重力水gravitywater

：毛细水capillarywater

：2.1学习小结一、土的成因三、

土粒大小及粒组划分四、土的颗粒级配及其表示方法五、粒度成分分析方法六、土中气体学习小结二、土的组成七、土中水2.2土的结构与构造学容Content土的结构及其类型土的构造及类型12习内土的结构土的结构

1．单粒结构3．絮状结构2．蜂窝结构指由土粒单元的大小、形状、表面特征、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。粗颗粒土在重力作用下沉积而成单粒结构分为疏松和紧密紧密：强度较大、压缩性小可作为良好的天然地基。

疏松型与紧密型相反悬浮在水中的粘粒凝聚成絮状的粘粒集合体,形成空隙很大的絮状结构蜂窝结构和絮状结构的土中存在大量孔隙，压缩性高、抗剪强度低、透水性弱，其土粒之间的粘结力土的结构structureofsoils1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态。“”密实状态疏松状态土的结构structureofsoils“”2.蜂窝结构：颗粒间点与点接触，彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成很多链环联结起来孔隙较大的蜂窝状结构。蜂窝结构絮状结构3.絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构。

土的结构受扰动后强度降低

土的构造1.层理构造土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征。2.裂隙构造土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物。1.定义：在同一土层中其结构不同部分相互排列的特

征称为土的构造。“”土的特性由于土是一种松散的集合体，土的压缩性远远大于钢筋和混凝土等。

土的渗透性远比其他材料大。特别是粗粒土具有很强的渗透性。土的抗剪强度较低，而土体的承载力实质上取决于土的抗剪强度，故土的承载力较低。土与钢材、混凝土等连续介质相比，具有以下特性

高压缩性

强渗透性

低承载力

学结Content土的结构及其类型土的构造及类型12习小2.2学习小结2.3土的物理性质指标2.3学习内容土的物理性质指标基本指标换算指标土的密度土粒相对密度土的含水量1.干密度2.土的饱和密度3.土的有效密度4.土的孔隙比5.土的饱和度2.3土的物理性质指标为研究方便，我们把本来交错分布的三相分别集中起来，按体积和质量的比例画出来的图。一、土的三相图气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积VVv土的物理性质指标V——土的总体积；Va——土中气体所占的体积；Vw——土中水所占的体积；Vs——土中颗粒所占的体积；Vv——土中孔隙的体积；m——土的总质量；mw——土中水的质量；ms——土中颗粒的质量。土的物理性质指标二、土的物理性质指标

土的物理性质指标

基本指标

土的密度土粒相对密度1．干密度2．土的饱和密度3．土的有效密度4．土的孔隙比5．土的饱和度换算指标

土的含水量可用土样进行试验测定，称为基本指标土的物理性质指标三、土的基本物理指标1、含水量（%）在天然状态下，土中水的质量与土颗粒质量之比的百分率，称为～。※含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标。含水量大湿软土的含水量测定方法：烘干法、酒精燃烧法。土的物理性质指标2、土的天然密度ρ：单位体积土的质量(g/cm3)

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土的物理性质指标3、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=0土的物理性质指标土的饱和密度换算指标土的孔隙比、孔隙率干密度土的有效密度土的饱和度四、其它指标——换算指标土的物理性质指标4、土的孔隙比e

孔隙比为土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示；孔隙率为土中孔隙体积与土的总体积之比，以百分数表示。e=Vv/Vs

孔隙比是评价土的密实程度的重要物理性质指标。一般孔隙比小于0.6的土是低压缩性的土，孔隙比大于1.0的是高压缩性的土。土的物理性质指标5、土的孔隙比e

土中水的体积与孔隙体积之比，称为土的饱和度，以百分率表示。

Sr=（Vw/Vv）×100%

饱和度用作描述土体中孔隙被水充满的程度。干土的饱和度Sr

=0%，当土处于完全饱和状态时Sr

=100%。根据饱和度，土可划分为稍湿、很湿和饱和三种湿润状态：Sr≤50%稍湿50%＜Sr≤80%

很湿Sr＞80%

饱和2.3学习小结物理性质指标土的三个组成相的体积和质量上的比例关系密实程度干湿程度……定义5.土的饱和度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别土的密度土粒的比重土的含水量室内测定的三个物理性质指标:表示土中孔隙含量的指标表示土中含水程度的指标表示土中密度和容重的指标其它常用的物理性质指标:2.4土的物理状态指标2.4学习内容“”粗粒土的密实状态指标:相对密度Dr细粒土的稠度状态指标:液性指数IL引入定义判别标准稠度界限稠度状态含水量土中水的形态塑性指数液性指数引入定义判别标准土的物理状态指标“”土的物理状态指标

无粘性土的密实度

1．孔隙比2．相对密度粘性土的物理特征

3．标准贯入锤击数无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，呈密实状态时，强度较高，压缩性较小，可作为良好的天然地基1．塑性指数粘性土的工程特性与土中的含水量多少有很大关系2.液性指数判别砂土密实度指标判别砂土密实状态的指标一、无黏性土的密实度砂土、碎石土统称为无黏性土。无黏性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，呈密实状态时，强度较高，压缩性较小，可作为良好的天然地基；呈松散状态时，则强度较低，压缩性较大，为不良地基。孔隙比e

相对密度Dr动触探确指标单位体积中固体颗粒含量的多少密实度：密实度如何衡量?emax与emin：最大与最小孔隙比优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响

只能用于同一种土对策2、相对密度1、孔隙比e或孔隙率nemin

=0.35emin

=0.20密实度如何衡量?粗粒土的密实状态指标判别标准：

Dr=1，最密状态Dr=0，最松状态Dr≤1/3，疏松状态1/3<Dr≤2/3，中密状态Dr>2/3，密实状态相对密度案例某砂土试样,试验测定土粒相对密度Gs=2.7,含水量w=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3、据标准贯入击数判断（新规范采用）标准贯入试验方法锤重(63.5kg)落距(76cm)入土中30cm锤击数N15<N≤30中密；N≤10松散N>30密实；10<N≤15稍密；《建筑地基基础设计规范》也称稠度状态稠度状态与含水量有关二、粘性土的物理状态指标粘性土含水量较硬变软流动“”

添加标题

2、可塑性土在某一含水量范围内时，可以塑成任何形状，并当外力移去后仍保持所得形状，土的这种特性叫做可塑性。所处状态叫可塑状态。（一）界限含水量1、土由一种状态转为另一种状态的分界含水量，叫～。固态半固态流动状态可塑状态塑限液限下沉深度为10mm(或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。液塑限联合测定仪1、定义（二）塑性指数2、意义—1017粉质粘土粘性土粘土工程上用给土命名对于粘性土来说——可塑性范围越大越好（三）液性指数工程上用判断土的软硬程度坚硬00.250.751硬塑可塑软塑流塑例1-2某工程的土工试验成果见表1。表中给出了同一土层三个土样的各项物理指标，试分别求出三个土样的液性指数,以判别土所处的物理状态。“”表黏性土状态的划分

状态液性指数坚硬硬塑可塑软塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1表1土工试验成果表例1-2（1）土样1-1:IP

=wL－wP=34.8%－20.9%=13.9%IL=(w－wP)/IP=(29.5－20.9)/13.9=0.62由表1可知，土处于可塑状态；（2）土样2-1:IP=wL－wP

=37.3%－25.8%=11.5%IL=(w-wP)/IP=(30.1－25.8)/11.5=0.37

由表1可知，土处于可塑状态；（3）土样3-1:IP=wL－

wP=35.6%－23.8%=11.8%IL=(w－wP)/IP=(27.5－23.8)/11.8=0.31

由表1可知，土处于可塑状态。

综上可知，该土层处于可塑状态【解答】三、土的灵敏度和触变性相同含水量、密度1)

粘性土的灵敏度—St

=原状土结构性相同含水量密度粉碎重塑重塑土强度降低St11-22-44-88-16>16粘性土不灵敏低灵敏中等灵敏灵敏很灵敏流动原状土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度三、土的灵敏度和触变性2)粘性土的触变性含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性。土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土结构随时间变化的宏观表现。目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。2.4小结粗粒土的密实状态指标:相对密度Dr细粒土的稠度状态指标:液性指数IL引入定义判别标准稠度界限稠度状态含水量土中水的形态塑性指数液性指数引入定义判别标准

反映粘性土结构性的指标:1)灵敏度;2)触变性.任务2学习小结本任务主要讨论了土的物质组成以及定性、定量描述其物质组成的方法，包括土的三相组成、土的三相指标、土的结构构造、粘性土的界限含水量、砂土的密实度等。这些内容是学习土力学原理和基础工程设计与施工技术所必需的基本知识，也是评价土的工程性质、分析与解决土的工程技术问题时讨论的最基本的内容。1．土的组成（1）固体颗粒：颗粒的形状、大小、矿物成分及组成情况是决定土的物理力学性质的主要因素。土的颗粒级配是决定无粘性土工程性质的主要因素，是确定土的名称和选用建筑材料的重要依据。（2）土中水：土中水是指存在于土孔隙中的水。土中细粒越多，水对土的性质影响越大。按水与土相互作用程度的强弱，土中水分为在电分子引力下吸附于土粒表面的结合水和存在于土孔隙中土粒表面电场影响范围以外的自由水。当土中含有较多的弱结合水时，土具有一定的可塑性。在工程中，应特别注意毛细水上升对建筑物地下部分的防潮措施、地基土的浸湿以及地基与基础的冻胀的重要影响。（3）土中气体：根据存在形式分为与大气连通的气体和不连通的密闭气体两类。

2．土的物理性质指标（1）通过试验直接测定的指标：土的密度ρ、土粒比重ds和含水量w。（2）间接换算的指标：ρd、ρsat、ρ‘、e、n、Sr。土的物理性质是研究土的基本性质的基础。在进行土力学计算及处理地基基础问题时，不仅要知道土的物理性质特征及其变化规律，了解各类土的特性，还必须熟练掌握反映土三相组成比例和状态各指标的定义，土的物理状态指标试验和计算公式。3．土的物理状态指标（1）无粘性土的密实度：衡量砂土密实度的方法有孔隙比确定法、相对密实度法和《规范》采用的现场标准贯入试验法；衡量碎石土密实度的方法有《规范》采用的适用于卵石、碎石、圆砾、角砾的重型圆锥动力触探锤击法和适用于碎石土的野外鉴别方法。（2）粘性土的稠度。

1）粘性土的界限含水量（液限wL、塑限wp、缩限ws）以及wL、wp的测定方法。界限含水量均以百分数表示。它对粘性土的分类及工程性质的评价有重要意义。

2）塑性指数Ip。《规范》用Ip作为粘性土与粉土的定名标准。

3）液性指数IL。反映粘性土天然状态的软硬程度，又称相对稠度。建筑工程中将液性指数IL用作确定粘性土承载力的重要指标。《规范》按IL的大小将粘性土划分为5种软硬状态——坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。谢谢您的学习THANKYOUFORYOURLISTENING福建船政交通职业学院土力学与地基基础SoilmechanicsandGeotechnicalEngineer福建船政交通职业学院汇报人：盛海洋任务3土方填筑的压实控制内容Content土的压实土的击实试验土的击实曲线压实特性在现场填土中的应用1234学习目标1.学会土的击实试验方法、操作步骤；2.知道影响土的压实效果的主要因素；3.学会分析土的击实曲线（土的最优含水量、最大干密度）；4.知道压实特性在现场填土中的应用。1.土的击实试验方法、步骤；2.土的击实曲线（土的最优含水量、最大干密度）。1.影响土的压实效果的主要因素；2.压实特性在现场填土中的应用。

重点难点0压实性：指土在一定压实能量作用下密度增长的特性研究击实性的目的：以最小的能量消耗获得最大的压实密度击实方法：

室内击实试验现场试验:夯打、振动、碾压土的压实指通过夯打、振动、碾压等，使土体变得密实、以提高土的强度、减小土的压缩性和渗透性。一、土的压实在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，是要求能获得填土的最大干密度dmax，与之相对应的制备含水量为最优含水量。其最大干密度可用室内击实实验确定。压实目的轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土重型击实试验适用于粒径小于40mm的土二、土的击实试验击实曲线(压实曲线)：击实试验达到规定击数后测定土的干重度γd

和含水量,改变含水量ω重复上述试验,并将结果以ω为横座标,干重度γd为纵座标,绘制的曲线。击实筒护筒击锤导筒ρdmaxωρd0ωop++++++轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土，击实筒容积为947cm3，击锤质量为2.5kg。把制备成一定含水量的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击25下，击锤落高为30.5cm重型击实试验适用于粒径小于40mm的土，击实筒容积为2104cm3，击锤质量为4.5kg，击锤落高为45.7cm。分五层击实，每层56击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度1.将代表性的风干或在低于60oC温度下烘烤干的土样放在橡皮板上用木碾碾散，过5mm筛，拌匀备用。2.测定土样风干含水量，按土的塑限估计其最优含水量，按依次相差约2%的含水量制备一组（不少于5个）试样，其中有两个大于和小于最优含水量，计算所需加水量。3.按预定含水量制备试样。称取土样，每个约2.5kg，平铺于一不吸水的平板上，用喷水设备往土样上均匀喷洒预定的水量，稍静置一段时间再装入塑料袋内或密封盛样器内浸润备用。浸润时间对高塑性黏土不得少于一昼夜，对低塑性黏土可酌情缩短，但不少于12h。击实试验的操作步骤4.将直径9.125cm，高15cm的击实筒放在坚实地面上，将制备好的试样600～800g（其数量应使击实后的试样略大于筒高的1/3）倒入筒内，整平其表面，并用圆木板稍加压紧，然后用锤（锤重2.5kg，锤底直径5cm）进行击实，锤击时锤应自由铅直落下，落距46cm，对砂土和粉土，每层为20击，对粉质黏土和黏土，每层为30击。锤迹必须均匀分布于土面。然后安装套环，把土面刨成毛面，重复上述步骤进行第二层及第三层的击实，击实后超出击实筒的余土高度不得大于10mm。5.用修土刀沿套环内壁削挖后，扭动并取下套环，齐筒顶细心削平试样，拆除底板。6.用推土器推出击实筒内试样，从试样中心处取2个各约15～30g土样测定其含水量。7.按4～6步骤重复进行其他不同含水量试样的击实试验。击实试验的操作步骤计算上述五个不同含水量w试样的五个相应干密度

d，以干密度为纵坐标，含水量为横坐标，绘制

d和w关系曲线。在曲线上，

d的峰值即为最大干密度

dmax，与之相对应的制备含水量为最优含水量wop。三、土的击实曲线图1-7砂土和黏土的压实曲线0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度

d(g/cm3)饱和曲线

dmax=1.86wop=12.1四、细粒土的压实性特点：①具有峰值②位于饱和曲线之下

粘性土渗透系数很小，压实过程中含水量几乎不变，要想击实到饱和状态是不可能的。0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度

d(g/cm3)饱和曲线

dmax=1.86wop=12.1最大干密度最优含水量1.击实曲线四、细粒土的压实性2.理论分析压实机理：颗粒被击碎，土粒定向排列;粒团破碎，粒间联结力被破坏而发生孔隙体积减小;空气被挤出或被压缩等水膜润滑作用效果最佳;尚没有形成封闭气泡，气体易于排出;颗粒表面水膜很薄，相对移动困难

水膜润滑作用不明显;封闭气泡难以排出;增加水的相对含量

w

wop,ρd

ρdmaxw<wop,ρd<

ρdmaxw>wop,ρd<

ρdmax

0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度

d(g/cm3)饱和曲线

dmax=1.86wop=12.1四、细粒土的压实性3.影响因素a.击实功能b.土的级配c.击实方式夯实、辗压、振动；辗压对粘土比较合适E四、细粒土的压实性4.压实标准粘性土存在最优含水量wop，在填土施工中应该将土料的含水量控制在wop左右，以期得到ρdmax。在wop的干侧：常具有凝聚结构。土质比较均匀，强度较高，较脆硬，不易压密；但浸水时易产生附加沉降。在wop的湿侧：常具有分散结构。土体可塑性大，适应变形的能力强；但强度较低，具有各向异性。在设计土料时应根据填土的要求和当地土料的天然含水量，选定合适的含水量，一般要求为：b.工程上常采用压实度Dc控制（作为填方密度控制标准）Ⅰ、Ⅱ级土石坝

Dc>95~98%Ⅲ~Ⅴ级土石坝

Dc>92~95%四、细粒土的压实性5.压实特性在现场填土中的应用1用来判别在某一击实功作用下土的击实性能是否良好及土可能达到的最佳密实度范围与相应的含水率值，为填方设计(或为现场填筑试验设计)合理选用填筑含水率和填筑密度提供依据；2为制备试样以研究现场填土的力学特性时，提供合理的密度和含水率。K值越大，表示对压实质量的要求越高土的压实土的击实试验土的击实曲线压实特性在现场填土中的应用1234任务3学习小结任务3学习小结影响土的压实效果的主要因素是：土的含水量、压实功能和土的性质。对应最佳的夯实效果，存在一个适宜的含水量大小。在一定的压实功能作用下，使土最容易被压实，并能达到最大密实度时的含水量，称为土的最优含水量wop，相应的干密度则称为最大干密度ρdmax。压实填土的质量以压实系数λc控制。谢谢您的学习THANKYOUFORYOURLISTENING福建船政交通职业学院土力学与地基基础SoilmechanicsandGeotechnicalEngineer福建船政交通职业学院汇报人：盛海洋任务4土的工程分类与鉴别要容内主现行规范分类细粒土塑性图分类土的鉴别123学习目标1.知道土的现行规范分类；2.熟悉反映土的物理力学性质主要指标及细粒土塑性图；3.了解土的鉴别方法。1.土的现行规范分类；2.反映土的物理力学性质主要指标及细粒土塑性图。土的鉴别方法。

重点难点

便于研究及应用任务4土的工程分类与鉴别能反映土的物理力学性质－目的依据土的组成土的状态土的结构一、土的工程分类分类目的土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、评价。1.分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，使用方便。土的工程分类分类原则2.土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性。一、按现行规范进行岩土的分类目前，《建筑地基基础设计规范》、《岩土工程勘察规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》对岩土的分类标准是相同的。该分类标准既考虑了按沉积年代和地质成因的划分，同时又将某些特殊形成条件和特殊工程性质的区域性特殊土与普通土区别开来。（一）地基土按沉积年代可划分为：①老沉积土：第四纪晚更新世Q3及其以前沉积的土，一般呈超固结状态，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。（二）根据地质成因土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积淤积土、

风积土和冰积土。（三）作为建筑地基的岩土可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土和特

殊土。1.岩石分类岩石为颗粒间牢固粘结，呈整体或具有节理裂隙的岩体称为岩石，岩石的坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度fr分类：2.碎石土粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％的土称为碎石土。根据颗粒级配和颗粒性质分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。分类3.砂土粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50％，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50％的土称为砂土。根据颗粒级配分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。分类4.粉土粉土是介于砂土和粘性土之间，塑性指数Ip≤10，粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50％的土。根据粉粒、粘粒、砂粒之间含量的分配情况，细分为粘质粉土、砂质粉土和粉土。分类4.粉土5.粘性土粘性土是指塑性指数Ip＞10的土。根据塑性指数又可分为粉质粘土和粘土。Ip＞17粘土；10＞Ip≤17粉质粘土。另外，在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比e≥1.5的粘性土称为淤泥。当天然含水量大于液限而1.5>e≥1.0的粘性土或粉土为淤泥质土。“”人工填土和特殊土6.人工填土由于人类活动而形成的堆积物称为人工填土。物质成分较杂乱，均匀性较差，根据其物质组成和成因，可分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土。

7.特殊土在一定区域分布，具有特殊成分，状态和结构特征的土称为特殊土。它分为湿陷性土、红粘土、软土（包括淤泥、淤泥质土、泥炭质土、泥炭等）、混合土、填土、冻土、膨胀岩土、盐渍岩土、风化岩与残积土、污染土。【案例1】某砂样，经筛分析试验，得各粒组含量百分比如下图，按《地基规范》分类法定名。

5.0d0.0750.250.52.014161426228%【解答】1、d>0.075mm占86%>50%,可定名为粉砂；2、d>0.075mm占86%>85%,可定名为细砂；3、d>0.25mm占70%>50%,可定名为中砂；4、d>0.5mm占56%>50%,可定名为粗砂；5、d>2.0mm占30%，在25%-50%之间,可定名为砾砂；最后只能定名为砾砂【案例2】下图为某三种土A、B、C的颗粒级配曲线,试按《地基规范》分类法确定三种土的名称

【解答】A土:从A土级配曲线查得,粒径小于2mm的占总土质量的67%、粒径小于0.075mm占总土质量的21%,满足粒径大于2mm的不超过50%,粒径大于0.075mm的超过50%的要求,该土属于砂土；又由于粒径大于2mm的占总土质量的33%,满足粒径大于2mm占总土质量25%～50%的要求,故此土应命名为砾砂B土:粒径大于2mm的没有,粒径大于0.075mm占总土质量的52%,属于砂土。按砂土分类表分类,此土应命名为粉砂C土:粒径大于2mm的占总土质量的67%,粒径大于20mm的占总土质量的13%,按碎石土分类表可得,该土应命名为圆砾或角砾二、细粒土塑性图分类土中粒径小于0.075mm的细粒含量多于或等于50%，且粗粒含量少于25%的土属于细粒土。细粒土按塑性图进行细分高液限粘土高液限粉土低液限粘土低液限粉土高液限有机质粘土任务4学习小结一、按现行规范进行岩土的分类包括岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土和特殊土。二、细粒土塑性图分类高低液限粘土、高低液限粉土、高液限有机质粘土。“”任务4学习小结土的工程分类是研究土的基本性质的基础。按土的有关特征和指标进行岩土的工程分类。粗粒土（粒径大于0.075mm）按各粒组含量和颗粒形状分类；细粒土（粒径小于0.075mm）按塑性指数分类。但需注意粘性土的工程性质受土的成因、生成年代的影响很大。谢谢您的学习THANKYOUFORYOURLISTENING福建船政交通职业学院土力学与地基基础SoilmechanicsandGeotechnicalEngineer福建船政交通职业学院汇报人：盛海洋任务5土中水及其渗透性要容内主概述土的渗透性渗流力及流砂与管涌现象

123土的毛细性4学习目标1.熟悉地下水渗透定律、渗透系数；2.熟悉土中水毛细现象；3.知道动水力及流砂现象。地下水渗透定律、渗透系数；土中水毛细现象。动水力及流砂现象。

重点难点5.1土中水的渗透性习容内学土的渗透问题概述土中水的渗透性渗透系数及其确定方法123一、土的渗透问题概述浸润线流线等势线下游上游土坝蓄水后水透过坝身流向下游渗透——自由水在水位差作用下，发生从土内孔隙中透过的现象H隧道开挖时，地下水向隧道内流动研究渗流主要解决两类问题渗流量计算问题深基坑开挖排水问题研究渗流主要解决两类问题渗流稳定与渗流控制问题产生渗透变形，甚至渗透破坏，如道路边坡破坏、堤坝失稳、地面隆起等。二、土中水的渗透性结论

水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比达西定律V=K·Δh/L=Ki达西定律1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究K——渗透系数，cm/s

I——水力梯度，即沿渗流方向单位

距离的水头损失三、渗透系数及其确定方法1.常水头试验整个试验过程中水头保持不变，适用于透水性大砂土（k>10-3cm/s）。时间t内流出的水量测定渗透系数方法试验室测定:常水头试验变水头试验现场抽水试验三、渗透系数及其确定方法2．变水头渗透试验整个试验过程水头随时间变化适用于透水性差，渗透系数小的粘性土。截面面积a任一时刻t的水头差为h，经时段dt后，细玻璃管中水位降落dh，在时段dt内流经试样的水量dQ=－adh

在时段dt内流经试样的水量dQ=kiAdt=kAdth/L管内减少水量＝流经试样水量－adh=kAdth/L

分离变量积分得【案例1】设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为30cm2，厚度为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为0.4cm，试验开始时的水位差为160cm，经时段15分钟后，观察得水位差为52cm，试验时的水温为30℃，试求试样的渗透系数【解答】已知试样截面积A=30cm，渗径长度L=4cm，细玻璃管的内截面积h1=160cm，h2=52cm，△t=900s

试样在30℃时的渗透系数三、渗透系数及其确定方法3．现场抽水试验室内试验时不易取得原状土样，或者土样不能反映天然土层的层次或土颗粒排列情况时。图1现场抽水试验非承压完整井还有其它几种形式？案例2如图1所示，在5.0m厚的粘土层下有一砂土层厚6.0m，其下为不透水基岩。为测定该砂土的渗透系数，打一钻孔到基岩顶面并以1.5×10-2m3/s的速率从孔中抽水。在距抽水孔15m和30m处各打一观测孔穿过粘土层进入砂土层，测得孔内稳定水位分别在地面以下3.0m和2.5m，试求该砂土的渗透系数。“”（答案：4.01×10-4m/s）解：由题意可知：r1=15m，r2=30m，h1=0.3m，h2=0.45m，

代入式得：4、影响渗透性的因素

T、

20分别为T℃和20℃时水的动力粘滞系数，可查表5.2渗流力及流砂与管涌现象5.2渗流力及流砂与管涌现象一、渗流力GD——水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力称为渗流力，也称动水力Δh2h1h21L水流流经这段土体，受到土颗粒的阻力，阻力引起的水头损失为h土粒对水流的阻力应为水柱隔离体平衡条件水柱重力

土颗粒对水总的阻力渗透力是一种体积力，其大小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3（矢量）5.2渗流力及流砂与管涌现象二、流砂、管涌与临界水头梯度流砂——当向上的GD与土的浮重度相等时，即GD=γω·I=γˊ=γsat-γω，这时土颗间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，该现象称为流砂。临界水力坡降(梯度)——土在水下的浮重度G’为γˊ，当向上的渗流力GD与土的浮重度相等时，其水力坡降即为临界水力坡降工程中，将土的临界水力坡降除以某一安全系数Fs(2～3)，作为允许水力坡降[i]。G’GD或5.2渗流力及流砂与管涌现象二、流砂、管涌与临界水头梯度管涌——水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水带走的现象。讨论：1流砂发生在土体表面渗流逸出处，不发生在土体内部，而管涌两者都可能发生。

2流砂主要发生于细、粉砂及粉质粘土中，而在粗颗粒土及粘土中不易发生。

3管涌的临界水头梯度与土的颗粒大小及其级配情况有关。不均匀系数Cu↑，则Icr↓，图2-10

图2-10流砂引起破坏示例a)基坑因流砂失稳b)河堤覆盖层下流砂涌出a)b)图2-11例2-1围护结构坑底hw【解】发生流砂的条件为临界水头梯度因维护结构进入坑底4m，故水渗流路径长:两侧水头差为故承压水位上升后的高度m【案例3】某基坑开挖深8m（见图2-11），地基中存在粉土层，其饱和重度为20kN/m3，在一场爆雨后，坑底发生了向上涌砂的流砂现象，经调查发现粉土层中存在承压水，试估算这时承压水头为多高？5.2渗流力及流砂与管涌现象流砂现象的防治原则是：①减小或消除水头差，如采取基坑外的井点降水法降低地下水位或水下挖掘；②增长渗流路径，如打板桩；钢板桩原地下水位明沟排水原水位面一级抽水后水位二级抽水后水位多级井点降水5.2渗流力及流砂与管涌现象流砂现象的防治原则是：③在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡渗流力；④土层处理，减小土的渗透系数，如冻结法、注浆法等砂垫层水位加筋土工布回填中粗砂抛石棱体设置反滤层5.3土的毛细性5.3土的毛细性一土层中的毛细水土中水的运动形式：5种土的毛细现象——指土中水