1、教師：付紅梅教師：付紅梅1.土的形成 土是以巖石顆粒為主體骨架沒有膠結或弱膠結的松散堆積物。 土和巖石和主要區(qū)別在于土體顆粒間無膠結或者弱膠結。 土分為“天然土”和“人為土” 土力學理論研究的對象是“無膠結”或者“弱膠結”的松散堆積物，不僅僅是指傳統(tǒng)意義上的“土”土的形成土的形成滲透特性滲透特性變形特性變形特性強度特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工程分類土的工程分類土的壓實性土的壓實性 決定決定影影響響如何獲得較好的土如何獲得較好的土便于研究和應用便于研究和應用土是巖石經(jīng)過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過風化后在不同條件下形成的

2、自然歷史的產(chǎn)物搬運、沉積搬運、沉積土的形成土的形成形成過程形成過程形成條件形成條件物理力學物理力學性質性質 風化風化巖石巖石地球土土地球影響影響巖石經(jīng)風化、剝蝕、搬運、沉積而變成土的過程是非常復巖石經(jīng)風化、剝蝕、搬運、沉積而變成土的過程是非常復雜而漫長的雜而漫長的生物風化生物風化物理風化物理風化化學風化化學風化量變量變無粘性土無粘性土原生礦物原生礦物質變質變粘性土粘性土次生礦物次生礦物動植物的活動動植物的活動土的形成土的形成風化風化有有 機機 質質巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運動或在運動過程中因碰撞和摩擦而破

3、碎過程中因碰撞和摩擦而破碎母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的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的化學成分，形成作用而改變其礦物的化學成分，形成新的礦物新的礦物氣相固相液相+ + +構成土骨架，起決定作用構成土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體次要作用次要作用土體三相組成示意圖濕土。是一種非飽濕土。是一種非飽和土。若為粘土多和土。若為粘土多為可塑性土。為可塑性土。液相為零，為干液相為零，為干土。此時粘土呈土。此時粘土呈堅硬狀態(tài)，砂土堅硬狀態(tài)，砂土呈松散狀態(tài)。呈松散狀態(tài)。氣體為零，為飽和氣體為零，為飽和狀態(tài)。此時粉細砂狀態(tài)。此時粉細砂或粉土在震動下容或粉土在震動下容易產(chǎn)生液化。易產(chǎn)生

4、液化。土的三相比例不同，其性質不同土的三相比例不同，其性質不同土的固相（固體顆粒） 土是巖石風化的產(chǎn)物，土顆粒的礦物成分取決于成土母巖的成分和風化作用的類型，不同的礦物成分對土的性質的影響不同，土中礦物顆粒的成分主要有原生礦物和次生礦物兩類。3.3.土中的固體顆粒土中的固體顆粒土粒的大小和形狀、礦物成分與級配是影響土的物理力學性質的重要因素。粗大的土粒往往是原生礦物，形成的土是塊狀或粒狀，而細小土粒主要是次生礦物，其形狀呈片狀。 不同尺寸的土顆粒具有不同的性質。例如：土顆粒由大變小，土可由無粘性變?yōu)檎承裕彝杆噪S之減小。粒徑大小比較接近的土粒，其礦物成分及性質都比較接近。因此，把土的粒徑按性

5、質相近的原則劃分為7個粒組:漂石（塊石）、卵石（碎石）、礫粒、砂粒、粉粒、粘粒、膠粒。粒組的劃分是土按顆粒分類的基礎固體顆粒的描述固體顆粒的描述粒徑級配顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例狹義的粒徑級配影響土性影響土性的主因的主因顆粒大小粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑dmm卵石卵石礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒 粘粒粘粒 膠粒膠粒60602 20.050.05 0.0050.005 0.0020.0020.250.5520粗 中 細 粗 中 細 極細0.0750.075粗粒土粗粒土細粒土細粒土.表格法表示的粒組劃分粒組名稱粒組名稱粒徑范圍粒徑范圍m

6、mmm一般特征一般特征漂石、塊石顆粒漂石、塊石顆粒200200透水性很大，無粘性，無毛細水透水性很大，無粘性，無毛細水卵石、碎石顆粒卵石、碎石顆粒2002002020圓礫、角礫圓礫、角礫顆粒顆粒粗粗20201010透水性大，無粘性，毛細水上升透水性大，無粘性，毛細水上升高度不超過粒徑大小高度不超過粒徑大小中中10105 5細細5 52 2砂粒砂粒粗粗2 20.50.5易透水，當混有云母等雜質時透易透水，當混有云母等雜質時透水性減小，而壓縮性增大；無粘水性減小，而壓縮性增大；無粘性，遇水不膨脹，干燥時松散；性，遇水不膨脹，干燥時松散；毛細水上升高度不大，隨粒徑變毛細水上升高度不大，隨粒徑變小而增

7、大小而增大中中50.25細細0.1極細極細750.075粉粒粉粒粗粗0.0750.0750.010.01透水性小，濕時稍有粘性，遇水透水性小，濕時稍有粘性，遇水膨脹小，干時稍有收縮；毛細水膨脹小，干時稍有收縮；毛細水上升高度較大較快，極易出現(xiàn)凍上升高度較大較快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象脹現(xiàn)象細細0.010.010.0050.005粘粒粘粒0.0050.075 mm) 水分法水分法：適用于細粒土：適用于細粒土 (0.075 mm)各粒組的相對含量，用質量百分數(shù)來表示各粒組的相對含量，用質量百分數(shù)來表示表述方法表述方法 粒徑級配累積曲線粒徑級配累積

8、曲線粒組的相對含量是通過顆粒分析實驗測定的1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的顆粒級配曲線土的顆粒級配曲線 d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒徑特征粒徑: d50 : 平均平均粒徑粒徑d60 : 限定限定粒徑粒徑d10 : 有效有效粒徑粒徑d30 : 中值粒徑中值粒徑 （有效粒徑）不均勻程度不均勻程度：Cu = d60 / d10 連續(xù)程度連續(xù)程度: Cc = d302 / (d6

9、0 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù) 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu 5,級配不均勻級配不均勻粗細程度粗細程度： 用用d50 表示 一一. . 固體顆粒固體顆粒1 1 土的物性與分類土的物性與分類1.21.2土的三相組成土的三相組成1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）小于某粒徑之土質量百分數(shù)（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)土的顆粒級配曲線土的顆粒級配曲線 d60d10d30曲線d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率: : 某粒徑范圍內(nèi)

10、顆粒的含量某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量 陡陡相應粒組質量集中相應粒組質量集中 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連續(xù)程度連續(xù)程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù)曲率系數(shù)較大顆粒缺少較大顆粒缺少Cc 減小減小較小顆粒缺少較小顆粒缺少Cc 增大增大C c = 1 3, 級配連續(xù)性好級配連續(xù)性好粒徑級配土的顆粒級配曲線土的顆粒級配曲線及指標的用途及指標的用途：1）粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名；2）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土不均勻土； Cu 3 或 Cc 1,

11、級配不連續(xù)土級配不連續(xù)土4）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu和和曲率系數(shù)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： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級配級配 良好的土良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc 11g/cmg/cm3 3 冰點處于零下幾十度冰點處于零下幾十度 具有固體的的特性具有固體的的特性 溫度高于溫度高于100100C C時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)強結合水強結合水 位于強結合水之外，電場引位于強結合水之外，電場引 力作用范圍之內(nèi)力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力而移動，有粘滯性不因重力而移動，有粘滯性弱結合水弱結合水v自由氣體：自由氣

12、體：與大氣連通，對土的性質影響不大與大氣連通，對土的性質影響不大v封閉氣體：封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道增加土的彈性；阻塞滲流通道5.5.土中氣體土中氣體 土有三個組成部分：固相、液相和氣相土有三個組成部分：固相、液相和氣相 小結小結1. 固體顆粒固體顆粒2. 土中水土中水3. 土中氣體土中氣體 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 (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土的三個組成相的體積土的三個組成相的體積和質量上的比例關系和質量上的比例關系任務任務1-2 土的物理性質

13、指標土的物理性質指標密實程度密實程度干濕程度干濕程度特點特點: 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)別定義定義基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積wavwasVVVVVVVwwwaawsVmmmmmm0已知關系五個已知關系五個: :共有九個參數(shù)共有九個參數(shù): V Vv Vs Va V / / ms m wma m剩下三個獨立變量剩下三個獨立變量三相草圖法三相草圖法物

14、性指標是比例關系物性指標是比例關系: :可假設任一參數(shù)為可假設任一參數(shù)為1對于飽和土對于飽和土, Va=0剩下兩個獨立變量實驗室測定實驗室測定其它指標其它指標是一種簡單而實用的方法是一種簡單而實用的方法1. 三相草圖三相草圖2.2.試驗指標試驗指標室內(nèi)測定的三個物理性質指標室內(nèi)測定的三個物理性質指標WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積-土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度土的密度awswsVVVmmVm 土的重度土的重度=g工程上更常用工程上更常用, 用于計算土的自重應力用于計算土的自重應力單位單位: kg/m3 或或

15、 g/cm3單位單位: kN/m3 一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3定義定義: 土單位體積的質量土單位體積的質量有時也稱有時也稱土的天然密度土的天然密度表達式表達式:相關指標相關指標:三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念理解物性指標的概念WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積土粒比重土粒比重 s: 土粒的密度，單位體積土粒的質量土粒的密度，單位體積土粒的質量sssVm 單位單位: 無量綱無量綱土粒比重一般范圍土粒比重一般范圍: 粘性土粘性土 2.702.75 砂砂 土土 2.65C4w C4wssG 4C時純蒸餾水的密度時

16、純蒸餾水的密度C4w =1.0 g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義定義: 土粒的密度與土粒的密度與4C時純蒸餾水的密度的比值時純蒸餾水的密度的比值表達式表達式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積土的含水率土的含水率ssswmmmmm(%)w 定義定義: 土中水的質量與土粒質量之比土中水的質量與土粒質量之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示注意注意: 其實是含水比其實是含水比, 可達到或超過可達到或超過100表達式表達式:3.3.換算指標換算指標v表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量的指標孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率( (

17、孔隙度孔隙度) )svVVe 其它常用的物理性質指標（換算指標）其它常用的物理性質指標（換算指標）VV(%)nv 關系關系:e1en n1ne 在某種程度上反映土的松密在某種程度上反映土的松密砂類土：砂類土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%有的可達有的可達60-70%定義定義: 土中孔隙體積與固體顆土中孔隙體積與固體顆粒體積之比粒體積之比, 無量綱無量綱表達式表達式:WaterAirSoilVaVwVsVvV體積體積定義定義: 土中孔隙體積與總體土中孔隙體積與總體積之比積之比, 用百分數(shù)表示用百分數(shù)表示表達式表達式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil體積體積三相草圖可用

18、于確定三相草圖可用于確定物性指標之間的關系物性指標之間的關系v表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標swmm(%)w 含水率含水率飽和度飽和度vwrVVS WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積表達式表達式:定義定義: 土中水的體積與孔隙體積的比值土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示飽和度表示孔隙中充滿水的程度孔隙中充滿水的程度Sr=0 : 干土干土Sr=1 : 飽和土飽和土v表示土中表示土中密度和重度密度和重度的指標的指標天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度awswsVVVmmVm 天然重度天然重度干重度干重度Vmsd g gdd VVm

19、vwssat gsatsat 浮重度浮重度wsat 飽和重度飽和重度WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積單位單位: kg/m3 或或 g/cm3單位單位: kN/m3 定義定義: 土被完全烘干時的密度土被完全烘干時的密度, 等于等于 單位體積內(nèi)土粒的質量單位體積內(nèi)土粒的質量表達式表達式:各種密度各種密度重度重度之間的大小關系：之間的大小關系：dsat dsat天然密度天然密度干密度干密度飽和密度飽和密度Vm 天然重度天然重度干重度干重度Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮重度浮重度wsat 飽和重度飽和重度WaterAirSoil

20、VaVwVsVvVma=0mwmsm質量質量體積體積土的三相比例換算公式Soil mechanics Chapter 1 (WRH)例題：例題： 例題例題1 在某住宅地基勘測中，已知一個鉆孔原在某住宅地基勘測中，已知一個鉆孔原狀土試樣結果為：土的密度狀土試樣結果為：土的密度1.80g/cm3，土粒，土粒比重比重2.70，土的含水率，土的含水率w18。求其余。求其余5個物個物理性質指標。理性質指標。 Soil mechanics Chapter 1 (WRH)小結小結物理性質指標物理性質指標土的三個組成相的體積和質土的三個組成相的體積和質量上的比例關系量上的比例關系密實程度密實程度干濕程度干濕程

21、度特點特點: 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)別定義定義基本方法基本方法:三相草圖法三相草圖法室內(nèi)測定的三個物理性質指標室內(nèi)測定的三個物理性質指標土的密度、土粒的比重、土的含水率土的密度、土粒的比重、土的含水率三相草圖有助于直觀三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念理解物性指標的概念其它常用的物理性質指標其它常用的物理性質指標v表示土中孔隙含量的指標表示土中孔隙含量的指標v表示土中含水程度的指標表示土中含水程度的指標v表示土中密度和容重的指

22、標表示土中密度和容重的指標三相草圖可用于確定三相草圖可用于確定物性指標之間的關系物性指標之間的關系三相草圖法是求取物三相草圖法是求取物理性質指標的簡單而理性質指標的簡單而有效的方法有效的方法Soil mechanics Chapter 1 (WRH)課堂練習題：課堂練習題：根據(jù)三相比例關系，推導孔隙比的換算式：根據(jù)三相比例關系，推導孔隙比的換算式：1)1 (wesSoil mechanics Chapter 1 (WRH)影響影響任務任務1-3 土的物理狀態(tài)指標土的物理狀態(tài)指標1.無粘性土的松密程度無粘性土的松密程度力學特力學特性性密實度大密實度大結構穩(wěn)定、強度大、壓縮變形小結構穩(wěn)定、強度大、

23、壓縮變形小密實度小密實度小結構疏松、不穩(wěn)定、壓縮變形大結構疏松、不穩(wěn)定、壓縮變形大衡量無粘性土的密實度方法衡量無粘性土的密實度方法孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n n相對密度相對密度D Dr r現(xiàn)場標準貫入試驗測定現(xiàn)場標準貫入試驗測定土的密實度通常是指單位體積中固體顆粒的含量土的密實度通常是指單位體積中固體顆粒的含量定義定義:Soil mechanics Chapter 1 (WRH)（1）.孔隙比孔隙比e或孔隙率或孔隙率nu密實度密實度如何衡量如何衡量? ?單位體積中固體顆粒含量的多少單位體積中固體顆粒含量的多少優(yōu)點：簡單方便優(yōu)點：簡單方便缺點：不能反映級配的影響缺點：不能反映級配的影響

24、 只能用于同一種土只能用于同一種土emin = 0.35emin = 0.20利用孔隙比利用孔隙比e或孔隙率分類或孔隙率分類Soil mechanics Chapter 1 (WRH)孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n n分類分類e emaxmax與與e eminmin ：最大與最小孔隙比：最大與最小孔隙比相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD D Dr r = 1 = 1 , , 最密狀態(tài)最密狀態(tài) D Dr r = 0 = 0 , , 最松狀態(tài)最松狀態(tài) D Dr r 1/3 , 1/3 , 疏松狀態(tài)疏松狀態(tài) 1/3 1/3 2/3 2/3 , , 密實狀態(tài)密實狀態(tài)判別標準：判別標準

25、：優(yōu)點：把土的級配因素考慮在內(nèi)，優(yōu)點：把土的級配因素考慮在內(nèi)， 理論上較為完善理論上較為完善缺點：缺點：e e、e eminmin、 e emanman難以準確測定難以準確測定e 0.95 e 0.85 松松散散0.85 e 0.950.70 e 0.85 e 0.70 細細 砂砂 、 粉粉 砂砂0.75 e 0.850.60 e 0.75 e 0.60礫礫 砂砂 、 粗粗 砂砂 、中中 砂砂稍稍密密中中密密密密實實密密 實實 度度土土 的的 名名 稱稱e 0.95 e 0.85 松松散散0.85 e 0.950.70 e 0.85 e 0.70 細細 砂砂 、 粉粉 砂砂0.75 e 0.8

26、50.60 e 0.75 e 0.60礫礫 砂砂 、 粗粗 砂砂 、中中 砂砂稍稍密密中中密密密密實實密密 實實 度度土土 的的 名名 稱稱（2）.相對相對密度密度對策：對策：Soil mechanics Chapter 1 (WRH)（3 3）根據(jù)現(xiàn)場標準貫入試驗判定）根據(jù)現(xiàn)場標準貫入試驗判定 標準貫入試驗是一種原位測試方法。試驗方法：將質標準貫入試驗是一種原位測試方法。試驗方法：將質量為量為63.5kg63.5kg的錘頭，提升到的錘頭，提升到76cm76cm的高度，讓錘自由下落，打擊的高度，讓錘自由下落，打擊標準貫入器，使貫入器入土深為標準貫入器，使貫入器入土深為30cm30cm所需的錘擊

27、數(shù)，記為所需的錘擊數(shù)，記為N63.5N63.5，這是一種簡便的測試方法。，這是一種簡便的測試方法。N N的大小，綜合反映了土的的大小，綜合反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實度的大小。我國貫入阻力的大小，亦即密實度的大小。我國巖土工程勘查規(guī)巖土工程勘查規(guī)范范（GB50021GB500219494）規(guī)定砂土的密實度按表標準貫入錘擊數(shù)）規(guī)定砂土的密實度按表標準貫入錘擊數(shù)進行劃分。進行劃分。標準貫入標準貫入試驗垂擊試驗垂擊數(shù)數(shù)N36.5N36.5N36.510N36.51010N36.51510N36.51515N36.53015N36.530N36.530N36.530密實度密實度松散松散稍密稍密中

28、密中密密實密實判定標準：判定標準：Soil mechanics Chapter 1 (WRH)2. 粘性土的物理特性粘性土的物理特性粘性土的物理特性可以用稠度表示。粘性土的物理特性可以用稠度表示。稠度是指粘性土含水量不同時所表現(xiàn)出的物理狀態(tài)，反映土的軟硬程度。稠度是指粘性土含水量不同時所表現(xiàn)出的物理狀態(tài)，反映土的軟硬程度。粘性土從一種狀態(tài)過度到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。粘性土從一種狀態(tài)過度到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。塑限塑限p液限液限l稠度界限稠度界限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)塑態(tài)塑態(tài) 液態(tài)液態(tài) 強結合水膜最大強結合

29、水膜最大出現(xiàn)自由水出現(xiàn)自由水強結合水強結合水弱結合水弱結合水自由水自由水稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)含水量含水量wSoil mechanics Chapter 1 (WRH)（1 1）界限含水量的測定方法）界限含水量的測定方法液限液限L L錐式液限儀測定法：錐式液限儀測定法：76g錘經(jīng)錘經(jīng)5s恰好沉入土恰好沉入土10mm所對應的含水量。所對應的含水量。碟式液限儀測定法：以碟式液限儀測定法：以2轉轉/秒的速度，使碟子反復秒的速度，使碟子反復起落，墜擊底座，當起落，墜擊底座，當25擊擊V型土槽合攏長度恰好型土槽合攏長度恰好13mm所對應的含水量。所對應的含水量。錐式液限儀錐式液限儀碟式液限儀碟式液限儀Soil

30、 mechanics Chapter 1 (WRH)塑限p滾搓法：滾搓法：將天然濕度的土體在毛玻璃上搓成直徑為將天然濕度的土體在毛玻璃上搓成直徑為3mm3mm 土條時，土條恰好產(chǎn)生裂縫并開始斷裂時的含水量土條時，土條恰好產(chǎn)生裂縫并開始斷裂時的含水量。液、塑性聯(lián)合測定法：液、塑性聯(lián)合測定法：利用液、塑性聯(lián)合測定儀同時利用液、塑性聯(lián)合測定儀同時測定測定3 3份不同含水量的同一個土樣，得到圓錐下沉深度和份不同含水量的同一個土樣，得到圓錐下沉深度和含水量關系曲線，則曲線上對應深度為含水量關系曲線，則曲線上對應深度為10mm10mm及及2mm2mm時土時土樣的含水量就分別為該土的液限和塑限。樣的含水量就

31、分別為該土的液限和塑限。圓錐入土深度與含水量關系圓錐入土深度與含水量關系液塑限聯(lián)合測定儀液塑限聯(lián)合測定儀Soil mechanics Chapter 1 (WRH)（2 2）塑性指數(shù)）塑性指數(shù)I Ip p和液性指數(shù)和液性指數(shù)I IL LpLpI 反映吸附結合水的能力。能大致反映粘土顆粒的含量及其反映吸附結合水的能力。能大致反映粘土顆粒的含量及其粘性粘性塑性指數(shù)塑性指數(shù)I Ip p工程上常用作粘性土與粉土定名的依據(jù)工程上常用作粘性土與粉土定名的依據(jù)缺點：缺點：不能充分反映粘土顆粒含量不能充分反映粘土顆粒含量 不同的粘土礦物結合水的能力不同不同的粘土礦物結合水的能力不同Soil mechanics

32、 Chapter 1 (WRH)pLpLI 注意：僅適用于重塑土注意：僅適用于重塑土液性指數(shù)液性指數(shù)I IL LwpwwlIL1堅硬狀態(tài)堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流流 態(tài)態(tài)0.00 0.250.25 0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑軟塑軟塑反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度 工程上作為確定粘性土承載力的重要指標工程上作為確定粘性土承載力的重要指標Soil mechanics Chapter 1 (WRH)土的結構和構造土的結構：土骨架中固體土顆粒之間的相互排列和聯(lián)結形式，反映顆粒的大小、形狀，表面特征、相互排列及其連接方式的綜合。 土的結構可分為下列三種:任務任務

33、1-4 1-4 土的結構和構造土的結構和構造Soil mechanics Chapter 1 (WRH)單粒結構粗顆粒土,在沉積過程中,每一個顆粒在自重作用下單獨下沉并達到穩(wěn)定狀態(tài)。工程性質最好。蜂窩結構（0.05mm0.005mm）主要由粉粒組成的土的結構形式。 較細的土顆粒，在水中單個下沉,碰到已沉積的土粒,因土粒之間的分子引力大于土粒自重而被吸引不再下沉。依次一粒粒被吸引，形成具有很大孔隙的蜂窩狀結構。受擾動時會導致結構的破壞，不可用作天然地基。1.1.土的結構土的結構Soil mechanics Chapter 1 (WRH)絮狀結構（粒徑60飽和單軸抗壓強度標準值frk(MPa)極軟

34、巖軟巖較軟巖較硬巖堅硬巖堅硬程度類別frk515frk530frk1560frk30frk60飽和單軸抗壓強度標準值frk(MPa)極軟巖軟巖較軟巖較硬巖堅硬巖堅硬程度類別按完整程度分類按完整程度分類0.75完整性指數(shù)極破碎破碎較破碎較完整完整完整程度等級0.75完整性指數(shù)極破碎破碎較破碎較完整完整完整程度等級Soil mechanics Chapter 1 (WRH)2.碎石土碎石土土的名稱土的名稱 顆粒形狀顆粒形狀 粒組含量粒組含量漂石漂石塊石塊石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于200mm的顆粒超過全質量50%卵石卵石碎石碎石圓形及亞圓形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主圓礫圓礫角

35、礫角礫粒徑大于20mm的顆粒超過全質量50%粒徑大于2mm的顆粒超過全質量50%Soil mechanics Chapter 1 (WRH)3.砂土砂土土的名稱土的名稱 粒組含量粒組含量粒徑大于2mm的顆粒占全質量25 - 50%礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細砂細砂粉砂粉砂粒徑大于0.5mm的顆粒超過全質量50%粒徑大于0.25mm的顆粒超過全質量50%粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質量85%粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質量50%Soil mechanics Chapter 1 (WRH)4.粉土粉土粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于小于全質量50%而塑性指數(shù)Ip10的土粒徑大于0.0

36、75mm0.075mm的顆粒含量大于大于全質量50%塑性指數(shù)IpIp1010的土五、粘性土五、粘性土1017的土的土粘土粘土粉質粘土粉質粘土Soil mechanics Chapter 1 (WRH)5.人工填土人工填土人類活動而形成的各類土。成分復雜，均勻性差。人類活動而形成的各類土。成分復雜，均勻性差。分類方法分類方法: (1) 按堆積年代進行分類，分為老填土、新填土；按堆積年代進行分類，分為老填土、新填土；(2)按組成物質分類如下表：按組成物質分類如下表：土的名稱組成物質素填土素填土由碎石土、砂土、粉土、粘性土等組成的填土雜填土雜填土為含有建筑物垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土沖填土

37、沖填土為由水力沖填泥砂形成的填土壓實填土經(jīng)過壓實或夯實的素填土為壓實填土Soil mechanics Chapter 1 (WRH)1.淤泥和淤泥質土：天然含水量大于液限淤泥和淤泥質土：天然含水量大于液限( )，天然，天然孔隙比孔隙比15的粘性土是淤泥，天然孔隙比的粘性土是淤泥，天然孔隙比50%， =3050，e=1.11.7，Sr0.85。液限。液限45%的土為次生紅粘土。的土為次生紅粘土。紅粘土的工程性質：強度高壓縮性低。紅粘土的工程性質：強度高壓縮性低。6.特殊土特殊土Lww LwpISoil mechanics Chapter 1 (WRH)1.碎石類土的碎石類土的鑒別鑒別 碎石類土應

38、描述碎屑物的成分碎石類土應描述碎屑物的成分；指出碎屑是由指出碎屑是由那類巖石組成的；碎屑物的大小那類巖石組成的；碎屑物的大?。黄湟话阒睆胶推湟话阒睆胶妥畲笾睆饺绾巫畲笾睆饺绾危徊⒐烙嬈浜恐俜直?；碎屑物并估計其含量之百分比；碎屑物的形狀，其形狀可分為圓形、亞圓形或棱角形；的形狀，其形狀可分為圓形、亞圓形或棱角形；碎屑的堅固程度。當碎石類土有充填物時，應措碎屑的堅固程度。當碎石類土有充填物時，應措述充填物的成分，并確定充填物的土類和估計其述充填物的成分，并確定充填物的土類和估計其含量的百分比。如果沒有充填物時，應研究其孔含量的百分比。如果沒有充填物時，應研究其孔隙的大小，顆粒間的接觸是否穩(wěn)定等

39、現(xiàn)象。碎石隙的大小，顆粒間的接觸是否穩(wěn)定等現(xiàn)象。碎石土還應描述其密實度土還應描述其密實度。 任務任務1-6土的現(xiàn)場鑒別土的現(xiàn)場鑒別Soil mechanics Chapter 1 (WRH)2.砂土的砂土的鑒別鑒別砂類土按其顆粒的粗細和其干濕程度可分為礫砂砂類土按其顆粒的粗細和其干濕程度可分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂。、粗砂、中砂、細砂和粉砂。 3.粘性土的粘性土的鑒別鑒別 粘性土可按其濕潤時狀態(tài)、人手捏的感覺、粘粘性土可按其濕潤時狀態(tài)、人手捏的感覺、粘著程度和能否搓條的粗細，將粘性土分為粘土、著程度和能否搓條的粗細，將粘性土分為粘土、亞粘土和亞砂土亞粘土和亞砂土。Soil mechani

40、cs Chapter 1 (WRH)任務任務1-7土的擊實性土的擊實性土的擊實性是指土在反復沖擊荷載作用下能被壓土的擊實性是指土在反復沖擊荷載作用下能被壓密的特性密的特性壓實的本質壓實的本質土料孔隙率減小，密實度提高1 1、擊實機理：、擊實機理： 顆粒被擊碎，土粒定向排列顆粒被擊碎，土粒定向排列; ; 土粒破碎，粒間聯(lián)結力被破土粒破碎，粒間聯(lián)結力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小壞而發(fā)生孔隙體積減小; ; 氣被擠出或被壓縮等氣被擠出或被壓縮等Soil mechanics Chapter 1 (WRH)2 2、影響擊實效、影響擊實效 果的因素：果的因素： 土的性質土的性質 含水量：含水量： 壓實功：壓實功

41、：粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大顆粒級配：顆粒級配越均勻，擊實效果越差顆粒級配：顆粒級配越均勻，擊實效果越差含水量的不同改變了土顆粒間的作用力，并改變含水量的不同改變了土顆粒間的作用力，并改變土的結構與狀態(tài)，含水量與擊實效果如下圖所示土的結構與狀態(tài)，含水量與擊實效果如下圖所示要達到一定的擊實干密度，則含水量小時，擊實要達到一定的擊實干密度，則含水量小時，擊實功大，含水量大時，則應選取擊實功小的機具。功大，含水量大時，則應選取擊實功小的機具。0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.0干密度干密度 d(g/cm

42、3)飽和曲線飽和曲線 dmax=1.86wop=12.1Soil mechanics Chapter 1 (WRH)任務任務1-8 1-8 土的滲透性土的滲透性碎散性碎散性多孔介質多孔介質三相體系三相體系孔隙流體流動孔隙流體流動滲流滲流水、氣等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象水、氣等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象滲透性滲透性土具有被水、氣等液體透過的性質土具有被水、氣等液體透過的性質滲透特性滲透特性強度特性強度特性變形特性變形特性非飽和土的滲透性非飽和土的滲透性飽和土的滲透性飽和土的滲透性能量差能量差1.1.基本概念基本概念Soil mechanics Chapter 1 (WRH)土的滲透性實例土的滲透性實例

43、滲流量滲流量滲透變形滲透變形土石壩土石壩防滲斜墻及鋪蓋防滲斜墻及鋪蓋浸潤線浸潤線透水層透水層不透水層不透水層土石壩壩基壩身滲流土石壩壩基壩身滲流Soil mechanics Chapter 1 (WRH)滲水壓力滲水壓力揚壓力揚壓力滲流量滲流量滲透變形滲透變形透水層透水層不透水層不透水層基坑基坑板樁墻板樁墻板樁圍護下的基坑滲流板樁圍護下的基坑滲流Soil mechanics Chapter 1 (WRH)滲流量滲流量透水層透水層不透水層不透水層天然水面天然水面水井滲流水井滲流漏斗狀潛水面漏斗狀潛水面QSoil mechanics Chapter 1 (WRH)滲流量滲流量原地下水位原地下水位滲

44、流時地下水位滲流時地下水位渠道滲流渠道滲流Soil mechanics Chapter 1 (WRH)滲流滑坡滲流滑坡滲流滑坡滲流滑坡Soil mechanics Chapter 1 (WRH)滲透變滲透變形形滲流滑滲流滑坡坡土的滲透性及滲透規(guī)律土的滲透性及滲透規(guī)律滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形土坡穩(wěn)定分析土坡穩(wěn)定分析擋水建筑物擋水建筑物 集水建筑物集水建筑物 引水結構物引水結構物 基坑等地下施工基坑等地下施工邊坡滲流邊坡滲流Soil mechanics Chapter 1 (WRH)達西定律達西定律ikv nvvvs 滲透定律2. 達西定律達西定律在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度在層流狀態(tài)的滲

45、流中，滲透速度v v與水力坡降與水力坡降i i的一次方成正比，并與土的性質有關。的一次方成正比，并與土的性質有關。iv 注意：注意：AAvAAnv V V：假想滲流速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度：假想滲流速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度V Vs s：實際平均滲流速度，孔隙斷面的平均滲流速度：實際平均滲流速度，孔隙斷面的平均滲流速度A AvQVA VsAvk: k: 反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)物理意義：水力坡降物理意義：水力坡降i i1 1時的滲流速度時的滲流速度單位：單位：mm/s, cm/s, mm/s, cm/s, m/sm/s,

46、 m/day, m/daySoil mechanics Chapter 1 (WRH)粗粒土：粗粒土：礫石類土中的滲流不符合達西定律礫石類土中的滲流不符合達西定律砂土中滲透速度砂土中滲透速度 vcr= =0.3-0.5cm/s 適用條件適用條件ivovcrivoi0層流（線性流）層流（線性流）大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較重的粘性土重的粘性土 兩種特例兩種特例粘性土：粘性土：致密的粘土致密的粘土 ii0, v=k(i - i0 )1m(kivm Soil mechanics Chapter 1 (WRH)室內(nèi)試驗測定方法室內(nèi)試驗測定方法野外試驗測定方法

47、野外試驗測定方法常水頭試驗法常水頭試驗法變水頭試驗法變水頭試驗法井孔抽水試驗井孔抽水試驗井孔注水試驗井孔注水試驗3. 滲透系數(shù)的測定滲透系數(shù)的測定Soil mechanics Chapter 1 (WRH)室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法1常水頭試驗法常水頭試驗法結果整理結果整理試驗裝置：試驗裝置：如圖如圖試驗條件試驗條件: : h，A，L=const量測變量量測變量: : V，ti=h/LV=Qt=vAtv=kihtAVLk 適用土類：適用土類：透水性較大的砂性土透水性較大的砂性土Soil mechanics Chapter 1 (WRH)tt+ t室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法2變水頭試驗法變水頭試驗法

48、結果整理結果整理:理論依據(jù)理論依據(jù): :t時刻：時刻： htdhdVe= - adhdVo=kiAdt=k (h/L)AdtdVe=dVo流入量流入量：流出量：流出量：連續(xù)性條件：連續(xù)性條件：-adh =k (h/L)AdthdhkAaLdt 21hht0hdhkAaLdt21hhlnkAaLt 21hhlnAtaLk 選擇幾組選擇幾組h1, h2, t ，計算相應的，計算相應的k，取平均值，取平均值Soil mechanics Chapter 1 (WRH) 室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法常水頭試驗常水頭試驗變水頭試驗變水頭試驗條件條件已知已知測定測定算定算定取值取值h=consth變化變化h，A

49、，LV，t重復試驗后，取均值重復試驗后，取均值a，A，Lh，t21hhlnAtaLk htAVLk 不同時段試驗，取均值不同時段試驗，取均值適用適用粗粒土粗粒土粘性土粘性土Soil mechanics Chapter 1 (WRH)優(yōu)點：可獲得現(xiàn)場較為可優(yōu)點：可獲得現(xiàn)場較為可靠的平均滲透系數(shù)靠的平均滲透系數(shù) 野外測定方法野外測定方法抽水試驗和注水試驗法抽水試驗和注水試驗法地下水位地下水位測壓管水面測壓管水面井井抽水量抽水量Q Qr1rr2dhdrh1hh2不透水層不透水層觀察井觀察井A=2rhi=dh/drdrdhkrh2AkiQ khdh2rdrQ )hh(krrlnQ212212 2122

50、12hh)r/rln(Qk 缺點：費用較高，耗時較長缺點：費用較高，耗時較長實驗方法：實驗方法：理論依據(jù)：理論依據(jù)：Soil mechanics Chapter 1 (WRH)4. 4. 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形 1.滲透力的性質滲透力的性質物理意義：物理意義：單位土體內(nèi)土骨架所受到的滲透水流的拖曳力，它是體積力單位土體內(nèi)土骨架所受到的滲透水流的拖曳力，它是體積力j = wi大小：大?。悍较颍悍较颍号c滲流方向一致與滲流方向一致作用對象：作用對象：土骨架土骨架Soil mechanics Chapter 1 (WRH)基本類型基本類型 2.2.滲透變形（滲透破壞）滲透變形（滲透破壞） 流土流土管涌管涌土工建筑物及