sm01土的物理性质6.ppt

1、教学内容：1.1土的结构及三相组成 授课时数：2课时 授课类型：讲授课 教学目标：掌握土的三相组成；了解的结构构造 教学重点：土的三相组成 教学难点：固相和液相组成；筛分试验 教学方法：启发诱导，多媒体演示 学生学法：主动探索和思考,Chap.1 土的物理性质及工程分类,1.1 土的结构及三相组成,1.2 土的三相比例指标,1.3 土的物理状态指标,1.4 土的工程分类,1.1 土的三相组成及土的结构,土是岩石风化的产物。,风化作用,物理作用：岩石产生量的变化,化学作用,生物作用,岩石产生质的变化,土是由固相、液相、气相组成的三相分散系。,液相主要是水(溶解有少量的可溶盐类)。,固相包括多种矿

2、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。,气相主要是空气、水蒸气，有时还有沼气等,二相土,饱和土：固相、液相,干土：固相、气相,一、土的固相,1.矿物成分,a.原生矿物：包括石英、长石和云母等。,颗粒一般较粗，多呈浑圆形、块状或板状。 吸附水的能力弱，性质比较稳，无塑性。,b.次生矿物：粘土矿物,颗粒极细，且多呈片状。 性质活泼，有较强的吸附水能力（尤其是由蒙脱石组成的颗粒），具塑性。,常见的粘土矿物有， 蒙脱石：亲水性强（吸水膨胀、脱水收缩） 伊里石：亲水性中等 高岭石：亲水性差,2.土的颗粒级配,界限粒径划分粒组的分界尺寸。,土的颗粒级配土中各

3、个粒组的相对含量(各粒组占土粒总重的百分数)。,土的颗粒级配可由土的颗粒大小分析试验（简称颗分试验）测定。,筛分法（d0.075mm的土）,密度计法 （d0.075mm的土）,颗粒级配累积曲线颗粒大小分析试验成果，由其横坐标（对数坐标）表示粒径。纵坐标则表示用小于(或大于)某粒径的土重含量(或称累计百分含量) 。,曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配较好。,定性分析：,曲线陡，粒径大小均匀，级配差。,不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况，越大表示土粒大小的分布范围越大，其级配越良好，作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度。 曲率系数描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形

4、状。,土粒的级配指标,不均匀系数：,曲率系数：,颗粒级配可在一定程度上反映土的某些性质。,定量分析：,d10称为有效粒径 d30和d60称为限定粒径,由于土粒大小不同而造成比表面数值上的巨大变化，必然导致土的性质的突变，所以，土粒大小对土的性质起着重要的作用。,3.土粒的形状,粘土矿物的比表面单位体积(或质量)的颗粒总表面积,二、土的液相,以固态存在，对工程无影响,电场力作用下可在颗粒间移动，对粘性土可塑性有显著影响,对结构产生浮力、动水力对工程中影响及结构防水,结构防潮,三、土的气相,土中的气体若与大气相通，则对土的力学性质影响不大； 若与大气隔绝，使土的压缩性提高，透水性减小。影响压实效果

5、。,由土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。,土的结构,絮状结构：d0.005mm（粘粒）,蜂窝结构：d=0.0050.075mm（粉粒）,单粒结构：d0.075mm（砂粒）,四、土的结构,小结,土的三相组成,土是由固相、液相、气相组成的三相分散系。,土的颗粒级配土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总重的百分数)。,土的颗粒级配可由土的颗粒大小分析试验（简称颗分试验）测定。,作业,P23 思考题1，2，3 习题1,教学内容：1.2土的三相比例指标 授课时数：2课时 授课类型：讲授课+习题 教学目标：掌握土的三相比例指标定义及公式；学会指标换算基本方法 教学重点：三相比

6、例指标定义及公式；指标换算 教学难点：指标换算 教学方法：启发诱导，多媒体演示，练习 学生学法：主动探索和思考，课上练习，课下复习,三相图中符号含义如下： m 土的总质量 ma 气体的质量 mw 液体的质量 ms 固体颗粒的质量 V 土的总体积 Vv 土的孔隙部分体积 Va 气体体积 Vw 水的体积 Vs 土的固体颗粒的体积,1.2 土的三相比例指标,一、密度、比重及含水率三个试验指标,土粒比重 ( ds )土颗粒的质量与同体积纯蒸馏水在4时的质量之比。,土的含水率 ( )土中水的质量 (mw ) 和土颗粒质量 (ms) 之比，用百分比表示。,土的密度 ( )自然堆积状态下，单位体积土的质量。

7、,烘干法,环刀法,比重瓶法,二、换算指标,干密度完全干燥状态下，单位体积土的质量。,饱和密度饱和状态下，单位体积土的质量。,浮重度（有效重度）水位线以下的土体在扣除浮力后，单位体积土的重量。,孔隙率土中孔隙体积与土总体积之比。,饱和度土中水的体积与孔隙体积之比。,孔隙比土中孔隙体积与土颗粒体积之比。,孔隙比和孔隙率都表示土的密实程度。,饱和度显示土孔隙被水充满的程度。,试证明：,三、三相指标间的换算,三、三相指标间的换算,例题 1,某土样体积100cm3，湿土质量187g，烘干后167g。若已知相对密度为2.66，试求该土样含水率、密度、重度、干重度、孔隙比、饱和度、饱和重度和有效重度?,例题

8、 2,某完全饱和粘性土的 含水率40，土粒相对密度2.7，试求孔隙比和干密度?,Sr=1,小结,土的三相比例指标,三相比例指标间换算,作业,P23 习题2，3，4,教学内容：1.3土的物理状态指标 1.4土的工程分类 授课时数：2课时 授课类型：讲授课+习题 教学目标：掌握土的物理状态指标；理解土的工程分类方法 教学重点：土的物理状态指标；土的工程分类方法 教学难点：物理状态指标 教学方法：启发诱导，多媒体演示，练习 学生学法：主动探索和思考，课上练习，课下复习,一、无粘性土的密实度,2. 相对密度,(填土方的质量控制),1.3 土的物理状态指标,0.70.75,1. 孔隙比,优点：简单方便

9、缺点：无法反映土的级配因素,优点：计入土的级配因素，理论上比较完善。 缺点：天然孔隙比难以获取，且emax,emin的测定受人为的影响较大。,3. 标贯锤击数N,N10 松散 1030 密实,装置：贯入器（可取土）、穿心锤 (重63.5kg=140磅),方法:,2）贯入15cm；,3）落距76cm（30英寸），测贯入30cm之锤击数N, 杆长修正后得N63.5,4）再贯入10cm，看击数有无突变，有则加密测点,1）钻孔至拟测深度以上15cm；,1. 稠度,二、粘性土的稠度,土的软硬程度或土抵抗外力作用所引起变形或破坏的能力。,2. 界限含水量(又称阿太堡界限),固态,半固态,可塑状态,流动状态

10、,缩限ws,塑限wp,液限wl,液限仪,锥式液限仪,碟式液限仪,塑限：搓条法,液限,塑限,液限：,液塑限 联合测定仪,3. 液性指数,工程上用以判别重塑土软硬程度,4.塑性指数,表示可塑性范围的大小,Ip是细粒土分类的依据。,1.4 土的工程分类,一、岩石(rock),分类,二、碎石土(crushed stone),大于颗粒总重的50%,三、砂土(sand),(按湿度分),四、粉土(silt),1. 定义,2. 分类,五、粘土(clay),1. 定义,（1）一般粘土(clay)：第四纪沉积物压缩性低，强度较高，良好的地基。 （2）淤泥和淤泥质土(muck and mucky soil)：软弱土，不好地基（处理） （3）红粘土(red clay): 裂隙发育（特殊土）,2. 按工程地质特征分类,六、人工填土(fill/artificial soil),六、细粒土,粗、细粒组的分界粒径：0.075mm。,塑性图,例题 1,已知某粘性土液限41，塑限22，饱和度98，土粒比重2.75,孔隙比1.55，求液性指数和塑性指数，并确定状态？,例题 2,已知某砂土天然含水率9.43，密度1.66g/cm3，最密实状态干砂1.62kg，最疏松状态干砂1.45kg，土粒比重2.70, 求相对密度，并确定状