土的物理性質(zhì)

及工程分類(lèi)第一章1土的物理性質(zhì)

及工程分類(lèi)第一章1土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用2土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次粒徑級(jí)配顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例影響土性的主因3粒徑級(jí)配顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例影響土性的主因3粒徑級(jí)配確定方法

篩分法：適用于粗粒土(>0.075mm)

水分法：適用于細(xì)粒土(<0.075mm)——各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示表述方法

粒徑級(jí)配累積曲線4粒徑級(jí)配確定方法篩分法：適用于粗粒土(>0.075105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線水分法粒徑(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510510200g1010090807060504030201001009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒徑:

d50

:平均粒徑d60:控制粒徑d10

:有效粒徑d30

：連續(xù)粒徑不均勻程度：Cu=d60/d10

連續(xù)程度:

Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)Cu

≥5,級(jí)配不均勻粗細(xì)程度：用d50

表示

61009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)自由水重力水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)存在于固氣之間在重力與表面張力作用下可在土粒間空隙中自由移動(dòng)7自由水重力水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)存在于固氣土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系§1.4土的三相比例指標(biāo)松密程度干濕程度輕重程度特點(diǎn):指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多要點(diǎn)：名稱(chēng)、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、單位或量綱、常見(jiàn)值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法8土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系§1.4土的三相比例1.土的三相比例關(guān)系圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積91.土的三相比例關(guān)系圖WaterAirSolidVaVw三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVw

/msmwmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量三相草圖法物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1對(duì)于飽和土,Va=0剩下兩個(gè)獨(dú)立變量實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法10三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=02.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重γ=ρg工程上更常用,用于計(jì)算土的自重應(yīng)力單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

一般范圍:1.60~2.20

g/cm3定義:單位體積土的質(zhì)量有時(shí)也稱(chēng)土的天然密度表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念112.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無(wú)量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70

~

2.75砂土2.654?C時(shí)純蒸餾水的密度=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土粒的密度與4?C時(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式:12WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,

用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:13WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)關(guān)系:在某種程度上反映土的松密砂類(lèi)土：28~35%粘性土：30~50%有的可達(dá)60~70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無(wú)量綱表達(dá)式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系14表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率３.其它常用的物理性質(zhì)指表示土中含水程度的指標(biāo)含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:干土Sr=1:飽和土15表示土中含水程度的指標(biāo)含水量飽和度WaterAirSolid表示土的密度和容重的指標(biāo)天然密度干密度飽和密度天然容重干容重浮容重浮密度有效容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:

土被完全烘干時(shí)的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達(dá)式:16表示土的密度和容重的指標(biāo)天然密度干密度飽和密度天然容重干容重各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然容重干容重浮容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積17各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然容重干常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系教科書(shū)P22表1-6要點(diǎn)從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不鼓勵(lì)死記硬背必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)18常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系教科書(shū)P22表1-6要點(diǎn)emax與emin：最大與最小孔隙比1.無(wú)粘性土的密實(shí)度密實(shí)度如何衡量?單位體積中固體顆粒含量的多少

或孔隙含量的多少優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響只能用于同一種土對(duì)策相對(duì)密度干容重d或孔隙比e或孔隙率nemin

=0.35emin

=0.2019emax與emin：最大與最小孔隙比1.無(wú)粘性土的密實(shí)無(wú)粘性土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)

判別標(biāo)準(zhǔn)：

Dr

=1

,最密狀態(tài)

Dr

=0

,最松狀態(tài)

Dr≤1/3,

疏松狀態(tài)1/3<

Dr≤

2/3,中密狀態(tài)

Dr>2/3

,密實(shí)狀態(tài)相對(duì)密度20無(wú)粘性土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo)判別標(biāo)準(zhǔn)：Dr=粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):

相對(duì)密度Dr

小結(jié)粘性土的稠度狀態(tài)指標(biāo):

液性指數(shù)IL引入定義判別標(biāo)準(zhǔn)稠度界限稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)塑性指數(shù)液性指數(shù)定義判別標(biāo)準(zhǔn)21粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo):相對(duì)密度Dr小結(jié)粘性土的稠度狀粉土粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)Ip≤10的土塑性指數(shù)Ip>10的土粘性土10<Ip≤17的土Ip>17的土粘土粉質(zhì)粘土建筑規(guī)范分類(lèi)法22粉土粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全質(zhì)量50%而塑性指土的物理性質(zhì)

及工程分類(lèi)第一章23土的物理性質(zhì)

及工程分類(lèi)第一章1土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用24土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次粒徑級(jí)配顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例影響土性的主因25粒徑級(jí)配顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例影響土性的主因3粒徑級(jí)配確定方法

篩分法：適用于粗粒土(>0.075mm)

水分法：適用于細(xì)粒土(<0.075mm)——各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示表述方法

粒徑級(jí)配累積曲線26粒徑級(jí)配確定方法篩分法：適用于粗粒土(>0.075105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線水分法粒徑(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.5102710200g1010090807060504030201001009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒徑:

d50

:平均粒徑d60:控制粒徑d10

:有效粒徑d30

：連續(xù)粒徑不均勻程度：Cu=d60/d10

連續(xù)程度:

Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)Cu

≥5,級(jí)配不均勻粗細(xì)程度：用d50

表示

281009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)自由水重力水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)存在于固氣之間在重力與表面張力作用下可在土粒間空隙中自由移動(dòng)29自由水重力水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)存在于固氣土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系§1.4土的三相比例指標(biāo)松密程度干濕程度輕重程度特點(diǎn):指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多要點(diǎn)：名稱(chēng)、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、單位或量綱、常見(jiàn)值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別定義基本方法:三相草圖法30土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系§1.4土的三相比例1.土的三相比例關(guān)系圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積311.土的三相比例關(guān)系圖WaterAirSolidVaVw三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVw

/msmwmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量三相草圖法物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1對(duì)于飽和土,Va=0剩下兩個(gè)獨(dú)立變量實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法32三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=02.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重γ=ρg工程上更常用,用于計(jì)算土的自重應(yīng)力單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

一般范圍:1.60~2.20

g/cm3定義:單位體積土的質(zhì)量有時(shí)也稱(chēng)土的天然密度表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念332.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒比重s:土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量單位:無(wú)量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70

~

2.75砂土2.654?C時(shí)純蒸餾水的密度=1.0g/cm3土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度定義:土粒的密度與4?C時(shí)純蒸餾水的密度的比值表達(dá)式:34WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的含水量定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,

用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:35WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)關(guān)系:在某種程度上反映土的松密砂類(lèi)土：28~35%粘性土：30~50%有的可達(dá)60~70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無(wú)量綱表達(dá)式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid體積三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系36表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率３.其它常用的物理性質(zhì)指表示土中含水程度的指標(biāo)含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:干土Sr=1:飽和土37表示土中含水程度的指標(biāo)含水量飽和度WaterAirSolid表示土的密度和容重的指標(biāo)天然密度干密度飽和密度天然容重干容重浮容重浮密度有效容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kg/m3

或g/cm3單位:kN/m3

定義:

土被完全烘干時(shí)的密度,等于單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量表達(dá)式:38表示土的密度和容重的指標(biāo)天然密度干密度飽和密度天然容重干容重各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然容重干容重浮容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積39各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度天然容重干常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系教科書(shū)P22表1-6要點(diǎn)從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不鼓勵(lì)死記硬背必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo)40常