《岩土工程分析评价》课件-第一章 土的基本性质

岩土工程分析评价1.土的三相组成出现在我们生活各处的土不同环境下的土问题导入土是什么东西，是由什么组成的呢？++构成土骨架，起决定作用重要影响次要作用液相为零，为干土。此时粘土呈坚硬状态，砂土呈松散状态气体为零，为饱和状态。此时粉细砂或粉土在震动下容易产生液化土的三相组成土的三相比例不同，其性质不同固相液相气相土体三相组成示意图土体土的三相组成土体的特点可保持固定的形状不具有特定的形状具有一定但不固定的形状

一般固体：

液体：

土体（散粒）：土的三相组成土体的特点渗透性质变形性质强度性质决定岩石风化或破碎的产物，是非连续体固相-土骨架、液相-水、气相-空气自然界的产物，存在自然变异性碎散性三相性天然性物理力学性质复杂1.固体矿物颗粒（固相）物理状态力学性质固相矿物成分颗粒形状粒径级配1.固体矿物颗粒（固相）（1）土的矿物成分土的矿物成分原生矿物石英、长石、云母等次生矿物有机质粘土矿物无定形氧化物胶体AI2O3/Fe2O3可溶盐CaCO3/CaSO4/NaCl确定方法1.固体矿物颗粒（固相）（2）粒径级配a.颗粒大小1.筛分法：适用于粗粒土(>0.075mm)2.沉降分析法：适用于细粒土(<0.075mm)粒径级配累积曲线影响土性质的主因b.各粒径成分在土中占的比例表达方法粒径级配1.固体矿物颗粒（固相）土粒粒组的划分

粒组统称粒组名称粒径d范围（mm）主要特征巨粒漂石（块石）粒d>200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透水性小，压缩性中等，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.固体矿物颗粒（固相）（3）颗粒形状原生矿物圆状、浑圆状、棱角状次生矿物针状、片状、扁平状1.固体矿物颗粒（固相）砂粒粘粒2.土中的水（液相）土中的水矿物成分水结合水重力水毛细水结晶水孔隙水自由水弱结合水强结合水2.土中的水（液相）矿物颗粒对水分子的静电引力作用结合水排列致密、定向性强密度=1.2~2.4g/cm3冰点-76℃具有极大的粘滞性和固体的特性温度高于100°C时可蒸发强结合水位于强结合水之外，电场引力作用范围之内密度=1.0~1.7g/cm3冰点-20℃~30℃外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性弱结合水2.土中的水（液相）自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动3.土中的气体（气相）自由气体：与大气连通，受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大。封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道。土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分，存在形式有两种：土的三相草图

水空气

土VaVwVsVvV土的三相草图岩土工程分析评价思考题什么是土的三相比例，三相比例对土物理状态的影响？岩土工程分析评价2.土的颗粒分析试验—筛分法试验目的和方法试验目的颗粒分析试验是定量测定土中各粒组占土总质量的百分数，反映土颗粒的大小及各粒组在土中的分配情况。为土的分类提供依据并供土工建筑物选料之用。筛析法：适用于粒径为0.075~60mm的土密度计：适用于粒径小于0.075mm的土移液管法：适用于粒径小于0.075mm的土当土中粗细兼有时：应联合使用筛析法和密度计法或筛析法和移液管法试验方法及范围仪器设备试验筛：应符合现行国家标准《试验筛技术要求和检验第1部分：金属丝编织网试验筛》（GB/T6003.1）的规定。粗筛：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm。细筛：孔径为2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.075mm。天平：称量1000g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。台秤：称量5kg，分度值1g。振筛机：应符合现行行业标准《实验室用标准筛振荡机技术条件》（DZ/T0118）的规定。其他：烘箱、量筒、漏斗、瓷杯、附带橡皮头研钵、瓷盘、毛刷匙、木碾。试验步骤从风干、松散的土样中，用四分法按下列规定取出代表性试样颗粒尺寸（mm）取样数量（g）<2100~300<10300~1000<201000~2000<402000~4000<604000以上试验步骤砂砾土筛析法步骤应按下列步骤进行称试样质量：应按第1条规定的数量取出试样，称量应准确至0.1g；当试样质量大于500g时，应准确至1g。过2mm筛：将试样过2mm细筛，分别称出筛上和筛下土质量。试验步骤砂砾土筛析法步骤应按下列步骤进行分类筛析：取2mm筛上试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中；取2mm筛下试样倒入依次叠好的细筛最上层筛中，进行筛析。细筛宜放在振筛机上震摇，震摇时间应为10~15min。（若2mm筛下的土小于试样总质量的10%，则可省略细筛筛析。若2mm筛上的土小于试样总质量的10%，则可省略粗筛筛析。）试验步骤砂砾土筛析法步骤应按下列步骤进行称各筛上的试样质量：由最大孔径筛开始，顺序将各筛取下，在纸上用叩摇晃筛，当仍有土粒漏下时，应继续轻叩摇晃筛，至无土粒漏下为止。漏下的土粒应全部放入下级筛内，并将留在各筛上的试样分别称量，当试样质量小于500g时，准确至0.1g。总质量检验：筛前试样总质量与筛后各级筛上和筛底试样质量的总和的差值不得大于试样总质量的1%。试验步骤含有黏土粒的砂砾土筛析法步骤应按下列步骤进行：碾散并称试样质量：将土样放在橡皮板上用土碾将黏结的土团充分碾散，用四分法取样，取样时按前面的规定称取代表性试样，置于盛有清水的瓷盆中，用搅棒搅拌，使试样充分浸润，并使粗细颗粒分离。过2mm筛并粗筛筛析：将浸润后的混合液过2mm细筛，边搅拌边冲洗边过筛，直至筛上仅留大于2mm的土粒为止。然后将筛上的土烘干称量，准确至0.1g按第2条（3）（4）进行粗筛筛析。过0.075mm筛：用带橡皮头的研杵研磨粒径小于2mm的混合液，待稍沉淀，将上部悬液过0.075mm筛。再向瓷盆加清水研磨，静置过筛。如此反复，直至盆内悬液澄清。最后将全部土料倒在0.075mm筛上，用水冲洗，直至筛上仅留粒径大于0.075mm的净砂为止。试验步骤含有黏土粒的砂砾土筛析法步骤应按下列步骤进行：称0.075~2mm土的质量并筛析：将粒径大于0.075mm的净砂烘干称量，准确至0.01g。并应按第2条（3）（4）进行细筛筛析。计算小于0.075mm土的质量：将粒径大于2mm的土和粒径为2~0.075mm的土的质量从原取土总质量中减去，即得粒径小于0.075mm的土的质量。小于0.075mm土的质量检验：当粒径小于0.075mm的试样质量大于总质量的10%时，应按密度计法或移液管法测定粒径小于0.075mm的颗粒组成。试验成果整理1、小于某粒径的试样质量占试样总质量百分数，应按下式计算：

式中：X——小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数，%；mA——小于某粒径的试样质量，g；mB——当细筛分析时或用密度计法分析时所取试样质量（粗筛分析时则为试样总质量），g；ds——粒径小于2mm或粒径小于0.075mm的试样质量占总质量的百分数，%。试验成果整理颗粒分析试验记录表（筛析法）任务单号

试验者

试验日期

计算者

烘箱编号

校核者

试样编号

天平编号

风干土质量=

g小于0.075mm的土占总土质量百分数X=

%2mm筛上土质量=

g小于2mm的土占总土质量百分数X=

%2mm筛下土质量=

g细筛分析时所取试样质量mB=

g试验筛编号孔径/mm累积留筛土质量/g小于某粒径的试样质量mA/g小于某粒径的试样质量百分数/%小于某孔径的试样质量占试样总质量的百分数X/%

底盘总计

试验成果整理以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，颗粒粒径为横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。粒径分布曲线试验成果整理级配指标不均匀系数和曲率系数：Cu、Ccd60d30d10

Cu：不均匀系数；Cc：曲率系数；d60：限制粒径，mm，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量60%的粒径；d10：有效粒径，mm，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量10%的粒径、曲率系数;d30：在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量30%的粒径，mm。小结筛分法取代表性试样砂砾土筛分法含有黏土粒的砂砾土筛分法利用累计曲线发计算砂砾土的级配思考某地基土粒径不大于20mm，取1000g风干散粒土样进行筛析试验，试验结果列于表1-20中，试分析各粒组含量。筛孔径/mm10.05.02.01.00.50.250.10.075底盘留筛质量/g1501201001401501401005050筛析试验结果岩土工程分析评价3.土的物理性质指标土的物理性质指标(三相间的比例关系)土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态力学特性表示影响土的三相比例指标对研究土的性质十分重要特点: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。什么是土的三相比例？密实程度干湿程度……土的三个组成相的体积和质量上的比例关系定义基本方法：三相草图法一、土的三相草图水空气土VaVwVsVvV质量m—质量V—体积体积a-气体，s-土粒w-水，v-孔隙一、土的三相草图三相草图ma=0mwmsm水空气土VaVwVsVvV质量体积三相草图简单而实用的方法共有九个参数:VVvVsVaVω/msmωmam

二、室内测定的三个物理性质指标土的密度土粒的比重土的含水率WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积1、土的密度定义:土单位体积的质量，有时也称土的天然密度、湿密度。表达式：

单位：kg/m3

或g/cm3土的密度一般用环刀法测定二、室内测定的三个物理性质指标环刀法重度测定二、室内测定的三个物理性质指标二、室内测定的三个物理性质指标2、土的含水率定义:土中水的质量与土粒质量之比，用百分数表示表达式：

可用烘干法测定，反应土的干湿程度。同类土，w越大，土越软。注意：其实是含水比，可达到或超过100%。二、室内测定的三个物理性质指标3、土粒比重（土粒的相对密度）定义：土粒的密度与4˚C时纯蒸馏水的密度的比值。表达式：

单位：无量纲WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm三、计算指标表示土中孔隙含量的指标1、孔隙比定义:土中孔隙体积与固体颗粒体积之比，无量纲。表达式：

WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm三、计算指标表示土中孔隙含量的指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm2、孔隙率定义：土中孔隙体积与总体积之比，

用百分数