地基土的工程特性与分类课件

1.2地基土的工程特性与分类1.2.1土的结构与组成

理解掌握1.2.2土的物理性质指标

1.2.3土的物理状态指标

掌握1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法

掌握土是由固相，液相，气相组成的三相分散系。

气相——主要是空气，水蒸气，有时还有沼气等。

固相——包括多种矿物成分组成土的骨架，骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空隙是相互连通的形成多孔介质。

液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)。1.2.1土的结构与组成一、土的组成1.2.1土的结构与组成（1）土中固体颗粒

土的固体颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架，是土的主要组成成分。界限粒径——划分粒组的分界尺寸。粒组统称粒组名称粒径d范围（mm）分析方法主要特征巨粒漂石（块石）粒d>200直接测定透水性很大，压缩性极小，颗粒间无粘结，无毛细性。卵石（碎石）粒60<d≤200粗粒砾粒粗砾20<d≤60筛

分

法透水性大，压缩性小，无粘性，有一定毛细性。细砾2<d≤20砂粒粗砂0.5<d≤2中砂0.25<d≤0.5细砂0.075<d≤0.25细粒粉粒0.005<d≤0.075静水沉降原理透水性小，压缩性中等，毛细上升高度大，微粘性。粘粒d≤0.005透水性极弱，压缩性变化大，具粘性和可塑性。1）土的颗粒级配1.2.1土的结构与组成

土中水处于不同位置和温度条件下，可具有不同的物理状态—固态，液态、气态。液态水是土中孔隙水的主要存在状态，可分为结合水，毛细水，重力水。

水的类型主要作用力

结合水物理化学力

非结合水毛细水

表面张力重力重力水

重力（2）土中的水1.2.1土的结构与组成a.结合水强结合水:排列致密、定向性强密度>1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体的的特性温度高于100°C时可蒸发弱结合水:位于强结合水之外，电场引力作用范围之内外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性1.2.1土的结构与组成b.自由水

定义:

在双电层影响以外的水为自由液态水，它主要受重力作用的控制，土粒表面吸引力居次要地位，这部分水称为非结合水，它包括毛细水和重力水。(1)毛细水特点:

1.毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。

2.毛细水按其与地下水面是否联系可分为毛细悬挂水(与地下水无直接联系)和毛细水上升水与地下水相连两种。1.2.1土的结构与组成c.重力水特点:重力水是存在于地下水位以下的适水土层中的地下水。它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮力作用。重力水只受重力控制，不受土粒表面吸引力的影响。1.2.1土的结构与组成d.固态水特点:

1.水结冰后体积膨胀，同时由于水分迁移和补给，在土层中会形成冰层或透镜体。

2.固态水在土中起着暂时的胶结作用，提高土的力学强度，降低透水性。

3.温度升高后，冰层解冻为液态水，使土的强度急剧降低，压缩性增大，土的性质显著恶化，如处于地下水以上的某些公路路面在开春后的翻浆现象就是一例。1.2.1土的结构与组成(3)土的气相分类:

1.吸附于土颗粒表面的气体

2.溶解于水中的气体

3.四周为颗粒和水所封闭的气体以及自由气体1.2.1土的结构与组成WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积1.2.2土的物理性质指标（1）土的三相简图ρs：土粒密度（g/cm3)ρwl：纯水在4摄氏度时的密度(取1t/m3)有机质土2.4~2.51）.土粒比重(相对密度）(采用比重瓶法)：泥炭土1.5~1.81.2.2土的物理性质指标2.土的基本指标2）.土的含水量(烘干法)：土中水的质量与土粒质量之比1.2.2土的物理性质指标3）.土的孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比4）.土的孔隙率：土中孔隙所占体积与总体积之比5）.土的饱和度：土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比Sr≤50%，稍湿；50%<Sr≤80%，很湿；Sr>80%，饱和。6）.土的天然密度(环刀法)：土单位体积的质量1.2.2土的物理性质指标7）.土的干密度：土单位体积中固体颗粒部分的质量8）.土的饱和密度：土孔隙中充满水时的单位体积质量1.2.2土的物理性质指标9）.土的浮密度（有效密度）：地下水位以下，单位土体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量1.2.2土的物理性质指标天然密度干密度饱和密度10湿重度11干重度13浮（有效）重度12饱和重度4种密度、重度之间的大小关系浮密度1.2.2土的物理性质指标3.土的指标换算图1-18土的三相物理指标换算图1.2.2土的物理性质指标

定义：指单位体积中固体颗粒的含量。特点：1.土颗粒含量多，土就密实；

2.土颗粒含量少，土就疏松。砂土碎石土

无粘性土的密实度一1.2.3土的物理状态指标判别方法1用孔隙比e来判别砂土密实度标准：

e>0.95疏松不宜做天然地基

0.6<e<0.95中密

e<06密实良好的天然地基

无粘性土的密实度一1.2.3土的物理状态指标相对密度：反映无粘性土的密实状态判别方法2

无粘性土的密实度一1.2.3土的物理状态指标密实度判别标准：疏松

中密密实理论比较难取原土样试验1.2.3土的物理状态指标标准贯入试验判别方法31.2.3土的物理状态指标标准贯入试验63.5KG76CM30CM锤击数砂土见教材表1-41.2.3土的物理状态指标一)、粘性土的三种状态1、固态或半固态------土中含水量很低时，水都被颗粒表面的电荷紧紧吸着于颗粒表面，成为强结合水。强结合水的性质接近于固态，土表现为固态或半固态。粘性土的密实度二1.2.3土的物理状态指标2、可塑状态--------含水量增加，被吸附在颗粒周围的水膜加厚，土粒周围除强结合水外还有弱结合水，弱结合水不能传递静水压力，不能自由流动，但受力时可以变形，土体受外力作用可以被捏成任意形状而不破裂，外力取消后仍然保持改变后的形状。这种状态称为可塑状态。1.2.3土的物理状态指标3、流动状态-------当含水量继续增加，土中除结合水外，已有相当数量的水处于电场引力影响范围以外，成为自由水。这时土粒之间被自由水所隔开，土体不能原受任何剪应力，而呈流动状态。可见，从物理概念分析，土的稠度实际上是反应土中水的形态。1.2.3土的物理状态指标土的界限含水量-----土从某种状态进入另外一种状态的分界含水量。液性界限(WL)简称液限-----土从塑性状态转变为液性状态时的含水量。塑性界限(WP)简称塑限------土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量。

1.2.3土的物理状态指标1.塑性指数：液限和塑限的差值，即土处在可塑状态的含水量变化范围（计算时不带%符号）2.液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比>17为粘土10~17为粉质粘土三)、土的名称和稠度判断3~10为粉土<3为无粘性土1.2.3土的物理状态指标液性指数IL状态坚硬硬塑可塑软塑流塑黏性土稠度状态的划分液性指数反映土的软硬状态ILILILILIL1.2.3土的物理状态指标

四）土的灵敏度：原状土的强度与同一土经重塑后的强度之比饱和粘性土的灵敏度：St越大St>4高灵感2<St<4中灵敏1<St<21.2.3土的物理状态指标

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法一、土的工程分类

将建筑地基的岩土分为岩石、碎石、砂土、粉土、黏性土和人工填土六大类。（1）岩石

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法一、土的工程分类（3）砂土砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。砂土按粒组含量分为砾砂、粗砂，中砂，细砂和粉砂，见表1-10。

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法一、土的工程分类（2）碎石碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。碎石土根据粒组含量及颗粒形状可按表1-8，分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法一、土的工程分类（4）粉土粉土介于无黏性土与黏性土之间，是指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%、塑性指数≤10的土。

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法一、土的工程分类（5）黏性土黏性土是指塑性指数＞10的土。黏性土的工程性质与土的成因、生成年代的关系很密切，不同成因和年代的黏性土，尽管其某些物理性指标值可能很接近，但其工程性质可能相差很悬殊。因而黏性土按沉积年代、塑性指数进行分类。

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法一、土的工程分类（6）人工填土人工填土是指由人类活动而堆填的土，其物质成分较杂乱，均匀性较差。根据其物质组成和成因，可分为素填土、杂填土和冲填土三类。素填土是由碎石、砂或粉土、黏性土等一种或几种材料组成的填土，其中不含杂质或含杂质很少。按主要组成物质分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及黏性素填土。经分层压实或夯实后的素填土，则称为压实填土。杂填土是由含大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土，按其组成物质成分和特征，分为建筑垃圾土、工业废料土及生活垃圾土。冲填土是由水力冲填泥砂形成的填土。

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法二.地基土的现场经验鉴别方法（1）砂类土现场经验鉴别

表1-12砂类土的野外鉴别名称粒径鉴别方法湿时用手拍击粘着感砾砂约有四分之一以上颗粒接近或超过小高粱粒大小表面无变化无粘着感粗砂约有一半以上颗粒接近或超过细小米粒大小表面无变化无粘着感中砂约有一半以上颗粒接近或超过鸡冠花子粒大小表面偶有水印无粘着感细砂颗粒粗细程度较精制食盐稍粗与玉米粉近似表面有水印偶有粘着感粉砂颗粒粗细程度较精制食盐稍细与小米粉近似表面有显著水印有轻微粘着感

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法二.地基土的现场经验鉴别方法（1）砂类土现场经验鉴别

表1-13砂类土的湿度划分和野外鉴别法潮湿程度稍湿潮湿饱和饱和度Sr≤50%50%＜Sr≤80%Sr＞80%感觉鉴定呈松散状手摸稍觉潮可以勉强捏成小团空隙中的水可以自由渗出

1.2.4土的工程分类与野外鉴别方法二.地基土的现场经验鉴别方法（2）粘性土、粉土现场经验鉴别

表1-14粘性土、粉土、的野外鉴定

用手搓捻时的感觉干时土的状态潮湿时搓捻土的情况潮湿时用小刀切削情况其它特征粘土极细均匀土块,很难用手搓碎坚硬用锤能打碎,碎块不会散落很容易搓成φ＜0.5mm的长条易滚成小球光滑表面,土面上无砂粒干时有光泽,有细狭条裂粉质粘土没有均质感觉,感到有些砂粒土块易被压碎用捶击及手压土块易碎开能搓成比粘土粗的短土条,能滚成小球可感到有砂粒存在干时光