1、 本章提要本章提要 本章特點本章特點 學習要點學習要點第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類Physical Conditions and Engineering Behavior of a Soil MassPhysical Conditions and Engineering Behavior of a Soil Mass 對土的特點進行詳細解釋對土的特點進行詳細解釋 對土的組成和和狀態(tài)進行定量描述對土的組成和和狀態(tài)進行定量描述 內(nèi)容瑣碎、零散內(nèi)容瑣碎、零散 理清各節(jié)間聯(lián)系理清各節(jié)間聯(lián)系 理清各節(jié)內(nèi)層次理清各節(jié)內(nèi)層次 注意物理概念的把握注意物理概念的把握滲透特性變形特

2、性強度特性土的三相組成土的三相組成土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的結構土的結構土的形成過程土的形成過程土的工程分類：土的工程分類：便于研究和應用便于研究和應用土的壓實性：土的壓實性：如何獲得較好的土如何獲得較好的土決定決定第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.4 1.4 土的結構土的結構1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 土土 的的 形形 成成土土巖石巖石風化、搬運、沉積風化、搬運、沉積地質(zhì)成巖作用地質(zhì)成巖作用土的組成、

3、結構土的組成、結構和物理力學性質(zhì)和物理力學性質(zhì)過程、條件過程、條件1.11.1土的形成土的形成 母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物境因素的作用而改變其礦物的化學成分，形成新的礦物的化學成分，形成新的礦物 顆粒成分發(fā)生質(zhì)的變化顆粒成分發(fā)生質(zhì)的變化 礦物成分與母巖不同，稱礦物成分與母巖不同，稱次次生礦物生礦物 形成十分細微的土顆粒，最形成十分細微的土顆粒，最主要為主要為粘性顆粒粘性顆粒及可溶鹽類及可溶鹽類 包括植物、動物和土壤微包括植物、動物和土壤微生物的作用生物的作用 可加劇物理和化學風化可加劇物理和化學風化 構成土中有機質(zhì)和營養(yǎng)物構成土中有機質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的

4、生物循環(huán)質(zhì)的生物循環(huán) 導致腐殖質(zhì)的形成，改變導致腐殖質(zhì)的形成，改變土壤的結構土壤的結構土的形成與風化作用土的形成與風化作用1.11.1土的形成土的形成 物理風化物理風化 化學風化化學風化 生物活動生物活動 巖石和土的粗顆粒受各種氣巖石和土的粗顆粒受各種氣候等物理因素的影響產(chǎn)生脹候等物理因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫縮而發(fā)生裂縫, ,或在運動過或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎程中因碰撞和摩擦而破碎 是顆粒大小發(fā)生量的變化是顆粒大小發(fā)生量的變化 礦物成分與母巖相同，稱礦物成分與母巖相同，稱原原生礦物生礦物 產(chǎn)生產(chǎn)生無粘性土無粘性土風化所形成的土顆粒，受自然力的風化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運到

5、遠近不同的地點所沉積作用搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物的堆積物 坡積土：坡積土：土粒粗細不同，性質(zhì)不均土粒粗細不同，性質(zhì)不均 洪積土：洪積土：有分選性，近粗遠細有分選性，近粗遠細 沖積土：沖積土：渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性明顯，土層交迭 湖泊沼澤沉積土：湖泊沼澤沉積土：含有機物淤泥，土性差含有機物淤泥，土性差 海相沉積物：海相沉積物：顆粒細，表層松軟，土性差顆粒細，表層松軟，土性差 冰積土：冰積土：土粒粗細變化較大，性質(zhì)不均勻土粒粗細變化較大，性質(zhì)不均勻 風積土：風積土：顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理 殘積土殘積土 無搬運無搬運 運積土運積土 有搬運有搬運搬運

6、與沉積搬運與沉積母巖表層經(jīng)風化作用破碎成母巖表層經(jīng)風化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，未經(jīng)搬巖屑或細小顆粒后，未經(jīng)搬運殘留在原地的堆積物運殘留在原地的堆積物 殘積土殘積土 強風化強風化 弱風化弱風化 微風化微風化 母巖體母巖體 顆粒表面粗糙顆粒表面粗糙 多棱角多棱角 粗細不均粗細不均 無明顯層理無明顯層理1.11.1土的形成土的形成第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.4 1.4 土的結構土的結構1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實

7、性土的壓實性 風化作用風化作用 搬運與沉積搬運與沉積土中氣體土中氣體 氣相氣相 次要作用次要作用1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成固體顆粒固體顆粒 固相固相 構成土體骨架構成土體骨架 起決定作用起決定作用土中水土中水 液相液相 重要影響重要影響土體的三相構成土體的三相構成飽和土飽和土 ：土體孔隙完全被水充滿：土體孔隙完全被水充滿干干 土土 ：土體孔隙完全被氣充滿：土體孔隙完全被氣充滿非飽和土：孔隙中水和氣均存在非飽和土：孔隙中水和氣均存在固體顆粒固體顆粒 - - 顆粒大小顆粒大小1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 粒組粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗

8、細進行分組，將粒徑接近的歸成一類 界限粒徑界限粒徑d(mm)礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒膠粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗 中 細粗 中 細0.075粗粒粗粒細粒細粒粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無粘性土。粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無粘性土。細粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。細粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。巨粒巨粒601.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒固體顆粒固體顆粒 - - 粒徑級配粒徑級配F 粒徑級配：粒徑級配：各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分各粒組的相對含量，用質(zhì)量百

9、分 數(shù)來表示數(shù)來表示F 分析方法：分析方法： 篩分法：適用于粗粒土篩分法：適用于粗粒土 孔徑大小不同的篩子孔徑大小不同的篩子 水分法：適用于細粒土水分法：適用于細粒土 常采用比重計法常采用比重計法F 表述方法表述方法: : 粒徑級配累積曲線粒徑級配累積曲線1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒固體顆粒固體顆粒 - - 粒徑級配粒徑級配孔徑孔徑105.02.01.0(0.075)200g土土篩余篩余0101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)P P（）（）105.01.00.50

10、.100.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm)P100958778665536土的粒徑級配土的粒徑級配累積曲線累積曲線水分法水分法篩篩分分法法1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm) 土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒固體顆粒固體顆粒 級配曲線級配曲線d60d50d10d30特征粒徑特征粒徑: 斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)顆某粒徑范圍內(nèi)顆 粒的含量粒的含量 陡陡-

11、 -相應粒組含量多相應粒組含量多 緩緩- -相應粒組含量少相應粒組含量少 平臺平臺- -相應粒組缺乏相應粒組缺乏d50 : 平均粒徑平均粒徑d60 : 控制粒徑控制粒徑d10 : 有效粒徑有效粒徑d30 土的粗細度：用土的粗細度：用d50 表示表示 土的不均勻程度：用不均土的不均勻程度：用不均勻系數(shù)：勻系數(shù)： Cu = d60 / d10 表示，表示，Cu 5，稱為，稱為不均不均勻土勻土，反之稱為，反之稱為均勻土均勻土 連續(xù)程度連續(xù)程度: 用曲率系數(shù)用曲率系數(shù) Cc = d302 / (d60 d10 ) 度量度量, Cc=13時為時為連續(xù)級連續(xù)級配配, 33或或13 或或 Cc1為級配不連續(xù)

12、土為級配不連續(xù)土F 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)和曲率系數(shù)Cc 用于判定土的級配優(yōu)劣：用于判定土的級配優(yōu)劣： Cu 5且且 Cc=13為級配為級配 良好的土；如果良好的土；如果Cu3 或或Cc1g/cm3 冰點處于零下幾十度冰點處于零下幾十度 完全不能移動，具有固體的特性完全不能移動，具有固體的特性 溫度高于溫度高于100C時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)- 弱結合水：弱結合水： 受電場引力作用，為粘滯水膜受電場引力作用，為粘滯水膜 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力而流動，有粘滯性不因重力而流動，有粘滯性粘土粘土顆粒顆粒- - - - - - - - - - - - - - - - - +

13、引力引力d水分子水分子陽離子陽離子強結合水強結合水弱結合水弱結合水自由水自由水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水土中水土中水 結合結合水水n 結合水：結合水：受顆粒表面電場作用力受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動的水壓力，不能任意流動的水- 毛細水：由于土體孔隙的毛細作毛細水：由于土體孔隙的毛細作用升至自由水面以上的水。毛細用升至自由水面以上的水。毛細水承受表面張力和重力的作用。水承受表面張力和重力的作用。- 重力水：自由水面以下的孔隙自重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由水，在重力作

14、用下可在土中自由流動。由流動。1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水土中水土中水 自由自由水水n 自由水：不受顆粒電場引自由水：不受顆粒電場引力作用的孔隙水力作用的孔隙水hc毛細水毛細水重力水重力水生活在水面收縮膜生活在水面收縮膜頂面和地面的昆蟲頂面和地面的昆蟲水蜘蛛水蜘蛛仰泳的仰泳的水蜘蛛水蜘蛛收縮膜收縮膜內(nèi)壓內(nèi)壓 外壓外壓液體液體1液體液體2界面張力界面張力 界面張力界面張力1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水毛管中流體的界面效應毛管中流體的界面效應Tdk w空氣空氣固體固體 = =濕潤角濕潤角水水 lT =界面張力界面張力D Dk k= =毛管直徑毛管直

15、徑ua-uwua-uw =壓力差壓力差1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水毛毛細細管管hc土中毛細水上升高度土中毛細水上升高度T2rrThccos2上升高度上升高度 r2hc w=2 rTcos 毛細升高與孔徑成反比毛細升高與孔徑成反比粘粘土土粉粉土土砂砂土土礫礫石石1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水張力張力TTuc 水水hc2ruc= -hc w水壓水壓 +-TT則毛細壓力：則毛細壓力：2rTcos+ucr2 = 0cchu 毛細管中的毛細管中的負靜水壓力負靜水壓力1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水毛細水壓力毛細水壓力土顆粒縫隙處的彎

16、液面土顆粒縫隙處的彎液面r空氣空氣 水水 固體顆粒固體顆粒彎液面彎液面F在非飽和土中，孔隙中含在非飽和土中，孔隙中含有水和氣，此時水多集中有水和氣，此時水多集中于顆粒間的縫隙處，稱毛于顆粒間的縫隙處，稱毛細角邊水。細角邊水。F由于毛細張力的作用，會由于毛細張力的作用，會形成如圖所示的彎液面，形成如圖所示的彎液面，使毛細角邊水產(chǎn)生負壓力，使毛細角邊水產(chǎn)生負壓力，顆粒則受正壓力。顆粒則受正壓力。F這是稍濕的砂土顆粒間存這是稍濕的砂土顆粒間存在假凝聚力的原因在假凝聚力的原因1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中水土中水1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 土中氣土中氣氣相氣相 - - 土

17、中氣土中氣F自由氣體：與大氣連通的氣體對土的性自由氣體：與大氣連通的氣體對土的性質(zhì)影響不大質(zhì)影響不大F封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體其體積與壓力有關。會增加土的彈性；其體積與壓力有關。會增加土的彈性；阻塞滲流通道，降低滲透性阻塞滲流通道，降低滲透性F溶解在水中的氣體溶解在水中的氣體F吸附于土顆粒表面的氣體吸附于土顆粒表面的氣體土體有三個組成部分：固相、液相和氣相土體有三個組成部分：固相、液相和氣相 小小 結結F固體顆粒固體顆粒F土中水土中水F土中氣體土中氣體1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 粒徑級配粒徑級配礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀結合水結合水

18、：強結合水、弱結合水：強結合水、弱結合水 自由水自由水 ：重力水、毛細水：重力水、毛細水自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)1.4 1.4 土的結構土的結構1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標土的物理性質(zhì)指標( (三

19、相間的比例關系三相間的比例關系) )表表示示影響影響力學特性力學特性物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標土的三個組成相的體積土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關系和質(zhì)量上的比例關系 特點特點: : 指標概念簡單，數(shù)量很多指標概念簡單，數(shù)量很多 要點：要點： 名稱、概念或定義、符號、表達式、名稱、概念或定義、符號、表達式、 單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別 基本方法基本方法:密實程度密實程度干濕程度干濕程度定義定義三相草圖法三相草圖法1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 空氣空氣 air1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) -

20、 - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 三三 相相 草草 圖圖(three-phase soil models)水水 Water固體固體 Solidma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 三三 相相 草草 圖圖九個物理量九個物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指標是比物性指標是比例關系例關系: 可假設可假設任一參數(shù)為任一參數(shù)為1wavwasVVVVVVV wwwaawsVm0mmmmm 物理量關系物理量關系:空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積三個獨立

21、變量，三個獨立變量，干土或飽和土二干土或飽和土二個獨立變量個獨立變量其它指標：其它指標：三相草圖法計算三相草圖法計算實驗室實驗室測定測定1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 基本物理性質(zhì)試驗基本物理性質(zhì)試驗為了確定三相草圖諸量中的三個量，通為了確定三相草圖諸量中的三個量，通常進行三個基本的物理性質(zhì)試驗：常進行三個基本的物理性質(zhì)試驗：F 土的密度試驗土的密度試驗F 土粒比重試驗土粒比重試驗F 土的含水量試驗土的含水量試驗1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 定義：土單位體積的質(zhì)量定義：土單位體積的質(zhì)量 表達式：表達式：

22、單單 位位: kg/m3 或或 g/cm3 一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3awswsVVVmmVm n 土的密度土的密度 空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積 相關指標相關指標: : 土的容重土的容重 = g 單位單位: kN/m3 工程上更常用工程上更常用, 用于計算土的用于計算土的自重應力自重應力基本試驗指標基本試驗指標-土的密度土的密度 定義：土粒的密度與定義：土粒的密度與4C時時純蒸餾水密度的比值純蒸餾水密度的比值 表達式：表達式： 單單 位位: 無量綱無量綱 一般范圍：粘性土一般范圍：粘性土 2.702.75， 砂土砂土 2.65

23、C4wsC4wsss)(VmG1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 n 土粒比重土粒比重Gs空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積基本試驗指標基本試驗指標-土粒比重土粒比重C4w =1.0 g/cm3土粒比重在數(shù)值上土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度等于土粒的密度基本試驗指標基本試驗指標 - 含水量含水量 定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì) 量之比，用百分數(shù)表示量之比，用百分數(shù)表示 表達式：表達式： 單單 位位: 無量綱無量綱 一般范圍：變化范圍大一般范圍：變化范圍大ssswmmmmm(%)w 注意注意: :

24、 其實是含水比其實是含水比, ,可達到或超過可達到或超過1001001.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 n土的含水量土的含水量W空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積n 可表示同一種土的松密，二者之間存在關系：可表示同一種土的松密，二者之間存在關系：表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量的指標e1en n1ne 砂類土：砂類土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%，有的可達，有的可達60-70%1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 空氣空氣水水固體固體VaVwVsVvV體積體積s

25、vV/Ve n 孔隙比孔隙比(void ratio )e：土中孔：土中孔隙體積與固體顆粒體積之比隙體積與固體顆粒體積之比, 為無量綱為無量綱V/V(%)nvn 孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)n：土中孔隙體：土中孔隙體積與總體積之比積與總體積之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示可用三相草圖推出可用三相草圖推出表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標對干土：對干土：Sr=0對飽和土：對飽和土：Sr=1 空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 swmm(%)wn 含水量：含水量：vwrVVS n

26、 飽和度：土中水的體積與孔飽和度：土中水的體積與孔隙體積的比值隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水飽和度表示孔隙中充滿水的程度：的程度：表示土體密度和容重的指標表示土體密度和容重的指標空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 n 干密度：土被烘干時的密度，干密度：土被烘干時的密度， 干容重：干容重：gddV/msdn 天然密度天然密度 天然容重天然容重awswsVVVmmVm gn 飽和密度：土被飽和時的密度，飽和密度：土被飽和時的密度， 飽和容重：飽和容重：VVmvwssat gsatsa

27、t wsat n 浮容重：浮容重：靜水下的靜水下的有效容重有效容重浮密度浮密度空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積各種密度容重間的大小關系各種密度容重間的大小關系dsat dsat1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 n 天然密度天然密度n 干密度干密度n 飽和密度飽和密度VmmVmwsVVmvwssat V/msdn 天然容重天然容重n 干容重干容重n 飽和容重飽和容重n 浮容重浮容重gdd g gsatsat wsat 常用的物理性質(zhì)指標間的換算關系：常用的物理性質(zhì)指標間的換算關系：教科書教科書學習要點：學習要點：1

28、.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 小小 結結 從物理意義上理解指標間的關系從物理意義上理解指標間的關系 不鼓勵死記硬背不鼓勵死記硬背 必要時利用三相草圖推導必要時利用三相草圖推導小小 結結1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理性質(zhì)指標物理性質(zhì)指標 土的三個組成相的體積和質(zhì)土的三個組成相的體積和質(zhì)量上的比例關系量上的比例關系定義定義三相草圖法三相草圖法室內(nèi)測定三個基本室內(nèi)測定三個基本物理性質(zhì)指標：物理性質(zhì)指標：土的密度土的密度 土粒比重土粒比重土的含水量土的含水量其它物理性質(zhì)指標其它物理性質(zhì)指標孔隙含量孔隙含量含水程度含水程度密度和容重密度

29、和容重 特點特點: 指標概念簡單，數(shù)量很多指標概念簡單，數(shù)量很多 要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別密實程度密實程度干濕程度干濕程度 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質(zhì)指標土的物理性質(zhì)指標( (三相間的比例關系三相間的比例關系) )表表示示影響影響力學特性力學特性密實度密實度稠度稠度1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土

30、的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)粗粒土的密實狀態(tài)n 密實度：密實度：通常指單位體積中固體顆粒含量的多少通常指單位體積中固體顆粒含量的多少簡單方便，但只能用于同一種簡單方便，但只能用于同一種土，不能反映級配的影響土，不能反映級配的影響 l 物理性質(zhì)指標：孔隙比物理性質(zhì)指標：孔隙比e e（孔隙率（孔隙率n n） 干密度干密度 d demin = 0.35emin = 0.20minmaxmaxreeeeD l 相對密度：相對密度：e emaxmax與與e emin min ：最大與最小孔隙比：最大與最小孔隙比F最大孔隙比最大孔隙比e emaxmax: : 將松散的風干土

31、樣通過長頸漏將松散的風干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比F最小孔隙比最小孔隙比emin : 將松散的風干土樣裝入金屬容將松散的風干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動和錘擊，直至密度不再器內(nèi)，按規(guī)定方法振動和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比孔隙比理論上的最大與最小孔隙比理論上的最大與最小孔隙比在室內(nèi)的測定有時很困難在室內(nèi)的測定有時很困難1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理

32、狀態(tài)指標粗粒土的最大與最小孔隙比粗粒土的最大與最小孔隙比l 相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD dmindmaxdmaxdminddr)()(D 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標粗粒土的相對密度粗粒土的相對密度l 粗粒土的密粗粒土的密實度標準實度標準 Dr = 0 最松狀態(tài)最松狀態(tài) Dr 1/3疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)1/3 2/3密實狀態(tài)密實狀態(tài) Dr = 1最密狀態(tài)最密狀態(tài)l 相對密度指標主要用于人工填土，對天然相對密度指標主要用于人工填土，對天然砂土層采用原位標準貫入試驗法測定砂土層采用原位標準貫入試驗法測定n 粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它

33、的稠度，稠度粘性土最主要的物理狀態(tài)特征是它的稠度，稠度是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力抵抗能力稠度狀態(tài)與含水量有關稠度狀態(tài)與含水量有關粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標塑限塑限wp液限液限wl粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或固態(tài)或半固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài) 流動狀態(tài)流動狀態(tài) 強結合水強結合水弱結合水弱結合水自由水自由水w土顆粒土顆粒強結合水強結合水弱結合水弱結合水土顆粒土顆粒強結合水強

34、結合水土顆粒土顆粒自由水自由水弱結合水弱結合水強結合水強結合水強結合水膜最大強結合水膜最大出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水粘性土的稠度狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)稠度界限稠度界限稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量土中水的形態(tài)土中水的形態(tài)示意圖示意圖1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標pLpLwwwwI 液性指數(shù)：液性指數(shù)：wpwwl IL 0 堅硬堅硬(半固態(tài)半固態(tài)) 0IL 0.25硬塑硬塑0.25 IL 0.75可塑可塑 0.75 1流塑流塑土的稠度狀態(tài)土的稠度狀態(tài)液性指液性指數(shù)數(shù)不同的粘土，不同的粘土，wp、wl 大小不同。對于不同大小不同。對于不同的粘土，含水量相同，稠度可

35、能不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同F(xiàn)液性指數(shù)是表征土的含水量與分界含水量之液性指數(shù)是表征土的含水量與分界含水量之間相對關系的指標。對重塑土較為合適。間相對關系的指標。對重塑土較為合適。1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標pLpwwI 塑性指數(shù)塑性指數(shù)n 問題：反映的是全部土顆粒吸附結合水的能力，不能問題：反映的是全部土顆粒吸附結合水的能力，不能充分反映粘土礦物表面活性的高低充分反映粘土礦物表面活性的高低 n 活性指數(shù)：活性指數(shù)：002. 0ppIA 粒徑小于粒徑小于0.002mm0.002mm顆粒的質(zhì)量顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比占總土總質(zhì)量的百分比

36、A 1.25活性粘土活性粘土n 定義：定義：大體上表示土的弱結合水含量大體上表示土的弱結合水含量 反映吸附結合水的反映吸附結合水的能力能力，即粘性大小，即粘性大小 大致反映粘土顆粒含量大致反映粘土顆粒含量 常作為細粒土工程分類的依據(jù)常作為細粒土工程分類的依據(jù)1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標pLpLwwwwI F 粗粒土的密實狀態(tài)指標粗粒土的密實狀態(tài)指標: : 相對密度相對密度D Dr r F 細粒土的稠度狀態(tài)指標細粒土的稠度狀態(tài)指標: : 液性指數(shù)液性指數(shù)I IL L 定義定義 判別標準判別標準 界限含水量界限含水量 w wP P、w wL L 土中水

37、形態(tài)土中水形態(tài) 塑性指數(shù)塑性指數(shù) I Ip p 吸附結合水的能力吸附結合水的能力minmaxmaxreeeeD 定義定義 判別標準判別標準小小 結結1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) - - 物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)指標第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.4 1.4 土的結構土的結構1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 土土 的的 結結 構構土顆粒或粒團的空間排土顆粒或粒團的空間排列和相互聯(lián)結列和相互聯(lián)結 原

38、狀土和原狀土和重塑重塑土的強度土的強度 沉積或碾壓土沉積或碾壓土的各向異性的各向異性 土的結構土的結構土體土體的性質(zhì)的性質(zhì) 土粒間的作用力土粒間的作用力 粗粒土的結構粗粒土的結構 細粒土的結構細粒土的結構 粘性土的結構性指標粘性土的結構性指標1.4 1.4 土的結構土的結構粗粒土的結構粗粒土的結構F粒間作用力：粒間作用力：重力起重力起決定性的作用。在非決定性的作用。在非飽和土中，還受到毛飽和土中，還受到毛細力的作用細力的作用F排列形式：點與點排列形式：點與點 點與面點與面單粒結構單粒結構示意圖示意圖1.4 1.4 土的結構土的結構細土顆粒間的作用力細土顆粒間的作用力 范德華力：接觸點處的分子引

39、力，作用范圍為范德華力：接觸點處的分子引力，作用范圍為幾個分子的距離，是細粒土粘結在一起的主因幾個分子的距離，是細粒土粘結在一起的主因 庫侖力：顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離庫侖力：顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離衰減的速度比范德華力慢衰減的速度比范德華力慢 膠結力：土粒間通過膠體連結在一起，作用力膠結力：土粒間通過膠體連結在一起，作用力是化合鍵，具有較高的強度是化合鍵，具有較高的強度 毛細力：土中毛細作用形成的力毛細力：土中毛細作用形成的力 土中細顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的土中細顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的作用，其他粒間力起主導作用：作用，其他粒間力起主導作用：1

40、.4 1.4 土的結構土的結構細粒土的結構細粒土的結構 形成環(huán)境形成環(huán)境 粒間作用力粒間作用力 排列形式排列形式淡水中沉積淡水中沉積表面力、膠結力表面力、膠結力（粒間斥力占優(yōu)勢（粒間斥力占優(yōu)勢) )面與面面與面天然通常不是單一結構，可能是呈多種類型的綜天然通常不是單一結構，可能是呈多種類型的綜合結構。往往先形成團粒合結構。往往先形成團粒凝聚結構凝聚結構海水中沉積海水中沉積表面力、膠結力表面力、膠結力（斥力減小引力增加（斥力減小引力增加) )邊、角與面邊、角與面邊、角與邊邊、角與邊示意圖示意圖分散結構分散結構 1.4 1.4 土的結構土的結構反映粘性土結構性的指標反映粘性土結構性的指標 靈敏度靈

41、敏度 觸變性觸變性1.4 1.4 土的結構土的結構S St t1 11-21-22-42-44-84-88-168-161616粘性土粘性土不靈敏不靈敏低靈敏低靈敏中等靈敏中等靈敏靈敏靈敏很靈敏很靈敏流動流動 3=0相同含水相同含水量、密度量、密度 ququ原狀土原狀土重塑土重塑土靈敏度靈敏度St：原狀土的無側(cè)限抗壓強度：原狀土的無側(cè)限抗壓強度qu和重塑土的無側(cè)限抗壓強度和重塑土的無側(cè)限抗壓強度qu之比之比 土的觸變性是土結構中聯(lián)結形態(tài)發(fā)生土的觸變性是土結構中聯(lián)結形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土結構隨時間變化的變化引起的，是土結構隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。宏觀表現(xiàn)。 目前尚沒有合理的描述土觸變性的方目前尚

42、沒有合理的描述土觸變性的方法和指標。法和指標。含水量不變，密度不變，因重塑而強度含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸恢復的現(xiàn)象，稱為觸變性。恢復的現(xiàn)象，稱為觸變性。1.4 1.4 土的結構土的結構土的結構土的結構土顆粒或粒團的土顆粒或粒團的空間排列和相互聯(lián)結空間排列和相互聯(lián)結粗粒土的結構粗粒土的結構單粒結構單粒結構重力起主導作用重力起主導作用粒間力起粒間力起主導作用主導作用粘性土的粘性土的結構性指標結構性指標細粒土的結構細粒土的結構分散結構分散結構 凝聚結構凝聚結構小小 結結第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工

43、程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.4 1.4 土的結構土的結構 1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 土的組成土的組成土的狀態(tài)土的狀態(tài)土的結構土的結構建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范- GB50007-2002- GB50007-2002分類法分類法 水利部水利部SL237-1999SL237-1999分類法分類法1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類土的工程分類土的工程分類F 目的：目的： 便于調(diào)查研究；便于調(diào)查研究； 便于分析評價；便于分析評價；

44、便于交流便于交流 ( (基于共同的概念基于共同的概念) )F 依據(jù)：最能反映土的物理力學性質(zhì)的指標依據(jù)：最能反映土的物理力學性質(zhì)的指標F 要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性，要求：要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性， 綱目分明，簡單易記，便于運用綱目分明，簡單易記，便于運用巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類土漂石漂石塊石塊石圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主粒徑大于粒徑大于200mm200mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%卵石卵石碎石碎石圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主圓

45、形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓礫圓礫角礫角礫粒徑大于粒徑大于20mm20mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%粒徑大于粒徑大于2mm2mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%名稱名稱 顆粒形狀顆粒形狀 粒組含量粒組含量碎石土碎石土建筑地基基礎規(guī)范建筑地基基礎規(guī)范GB50007-2002GB50007-2002巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類土砂土砂土土的名稱土的名稱 粒組含量粒組含量粒徑大于粒徑大于2mm2mm的顆粒占的顆粒占全質(zhì)量全質(zhì)量25 - 50%25 - 50%礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細砂細

46、砂粉砂粉砂粒徑大于粒徑大于0.5mm0.5mm的顆粒的顆粒超過全質(zhì)量超過全質(zhì)量50%50%粒徑大于粒徑大于0.25mm0.25mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%粒徑大于粒徑大于0.075mm0.075mm的的顆粒超過全質(zhì)量顆粒超過全質(zhì)量85%85%粒徑大于粒徑大于0.075mm0.075mm的顆的顆粒超過全質(zhì)量粒超過全質(zhì)量50%50%建筑場地基基礎規(guī)范建筑場地基基礎規(guī)范GB50007-2002GB50007-2002巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類土粉土粉土粘性土粘性土n 粘性土：粘性土：塑性指數(shù)塑性指數(shù)Ip

47、10的土的土 粉質(zhì)粘土：粉質(zhì)粘土：10I1017的土的土 非活性粘土：非活性粘土： A 1.25n 粉土：粉土：粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于的顆粒含量小于全質(zhì)量全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)而塑性指數(shù)Ip 10的土的土建筑場地基基礎規(guī)范建筑場地基基礎規(guī)范GB50007-2002GB50007-2002水利部水利部SL237-1999SL237-1999分類法分類法1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類 土顆粒組成及其特性土顆粒組成及其特性 塑性指標：液限、塑限、塑性指數(shù)塑性指標：液限、塑限、塑性指數(shù) 有機質(zhì)含量有機質(zhì)含量n 土的分類土的分類 巨粒土和含巨粒土巨粒土和含巨粒土 粗粒土：

48、粗粒土：礫類土、砂類土礫類土、砂類土 細粒土：根據(jù)塑性圖分類細粒土：根據(jù)塑性圖分類 特殊土：特殊土： 黃土、膨脹土、紅粘土黃土、膨脹土、紅粘土n 分類依據(jù)：分類依據(jù)：第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類第一章：土的物理性質(zhì)與工程分類1.1 1.1 土的形成土的形成 1.2 1.2 土的三相組成土的三相組成 1.3 1.3 土的物理狀態(tài)土的物理狀態(tài) 1.4 1.4 土的結構土的結構 1.5 1.5 土的工程分類土的工程分類 1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 細粒土的壓實性細粒土的壓實性 粗粒土的壓實性粗粒土的壓實性1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性n 土的壓實：土的壓實

49、：指通過夯打、振動、碾壓等，使土體變指通過夯打、振動、碾壓等，使土體變得密實、以提高土的強度、減小土的壓縮性和滲透性得密實、以提高土的強度、減小土的壓縮性和滲透性n壓實性：指土在一定壓實能量作用下密度增長的特性壓實性：指土在一定壓實能量作用下密度增長的特性n研究擊實性的目的：研究擊實性的目的：以最小的能量消耗獲得最大的壓實密度以最小的能量消耗獲得最大的壓實密度n擊實方法：擊實方法： 室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 現(xiàn)場試驗現(xiàn)場試驗: : 夯打、振動、碾壓夯打、振動、碾壓土的壓實性土的壓實性室內(nèi)擊實試驗室內(nèi)擊實試驗 F 試驗設備：試驗設備：擊實筒擊實筒V=V=1000cm3；擊實錘；擊實錘w=25牛頓

50、牛頓F 試驗條件：試驗條件：土樣分層土樣分層n=3層；落高層；落高d=30cm； 擊數(shù)擊數(shù)N=27/ /層層F 擊實能量擊實能量 3m/mKN5 .607VwdNnE F 試驗方法：試驗方法：對對w w=cosnst的土，分三層壓實；的土，分三層壓實； 測定擊實后的測定擊實后的w、 ，算定，算定 dF 注意：僅適用于細粒土；注意：僅適用于細粒土； 對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀土土1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)w(%)2.0干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線飽和曲線 dmax=

51、1.86wop=12.1細粒土的壓實性細粒土的壓實性- -擊實曲線擊實曲線 具有峰值具有峰值 最大干密度最大干密度 dmax 最優(yōu)含水量最優(yōu)含水量Wopsatdd)( 1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性 位于飽和曲線之下位于飽和曲線之下 粘性土透水性小，擊實過粘性土透水性小，擊實過程中含水量幾乎不變，要程中含水量幾乎不變，要想擊實到飽和狀態(tài)是不可想擊實到飽和狀態(tài)是不可能的。能的。rswsdS/wG1G wG1G)(swssatd Sr=1 含水量含水量 Wopop： 顆粒表面水膜很薄，相對移動困難顆粒表面水膜很薄，相對移動困難 含水量含水量=Wop： 水膜潤滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封

52、閉水膜潤滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封閉 氣泡，易排出氣泡，易排出 含水量含水量Wop：水膜潤滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出水膜潤滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出; 水的相對含量增加水的相對含量增加n 壓實機理壓實機理 顆粒破碎（細粒土較少）顆粒破碎（細粒土較少） 粒間聯(lián)結力被破壞，顆粒粒間聯(lián)結力被破壞，顆粒 間孔隙被壓縮間孔隙被壓縮 土粒定向排列土粒定向排列0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%)w(%)2.0干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線飽和曲線 dmax=1.86wop=12.1n 壓實與含水量壓實與含水量細粒土的壓實性細粒土

53、的壓實性- -壓實機理壓實機理 1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性細粒土的壓實性細粒土的壓實性- -壓實功能壓實功能 1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%)w(%)1.3干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線飽和曲線N=36N=29N=25N=18F對于同一種土對于同一種土, ,最優(yōu)含水最優(yōu)含水量和最大干密度并不恒量和最大干密度并不恒定定, ,而隨壓密功能變化，而隨壓密功能變化，壓實功能愈大壓實功能愈大, ,最優(yōu)含水最優(yōu)含水量愈小，相應的最大干量愈小，相應的最大干密度愈高密度愈高F超過最優(yōu)含水量后，壓超過最優(yōu)含水量

54、后，壓實功能的影響隨含水量實功能的影響隨含水量的增加逐漸減小。擊實的增加逐漸減小。擊實曲線均靠近于飽和曲線曲線均靠近于飽和曲線%)32(wwop 細粒土的壓實標準細粒土的壓實標準 1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性填土施工時應將土料含水量控制在填土施工時應將土料含水量控制在Wop左右，以期用較小左右，以期用較小的能量獲得最好的密度：的能量獲得最好的密度： 在在Wop的干側(cè)：常具有凝聚結構。土質(zhì)比較均勻，的干側(cè)：常具有凝聚結構。土質(zhì)比較均勻，強度較高，較脆硬，不易壓密。但浸水時易產(chǎn)生附強度較高，較脆硬，不易壓密。但浸水時易產(chǎn)生附加沉降。加沉降。 在在Wop的濕側(cè)：常具有分散結構。土體可塑性大，

55、的濕側(cè)：常具有分散結構。土體可塑性大，適應變形的能力強。但強度較低，具有不等向性。適應變形的能力強。但強度較低，具有不等向性。在設計土料時應根據(jù)填土的要求和當?shù)赝亮系奶烊缓谠O計土料時應根據(jù)填土的要求和當?shù)赝亮系奶烊缓浚x定合適的含水量，一般要求為：量，選定合適的含水量，一般要求為：%100Dmaxdc室內(nèi)標準擊實試驗的填土的干密度、級土石壩級土石壩 Dc9598% III 級土石壩級土石壩 Dc9295% 細粒土的壓實標準細粒土的壓實標準 1.6 1.6 土的壓實性土的壓實性n 工程上常采用壓實度工程上常采用壓實度Dc，作為填方壓，作為填方壓實密度控制的標準：實密度控制的標準：粗粒土的壓實性粗粒土的壓實性 n 擊實曲線擊實曲線n