土力学1-土的物理性质及分类.ppt

土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质第第1 1章：土的组成和物理性质章：土的组成和物理性质1.11.1土的三相组成土的三相组成1.21.2土的三相比例指标土的三相比例指标1.31.3土的结构土的结构1.41.4粘性土的界限含水率粘性土的界限含水率1.51.5砂土的密实度砂土的密实度1.61.6土的压实原理土的压实原理1.71.7土的工程分类土的工程分类2021/5/271 1土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质1.2 1.2 土的三相比例指标土的三相比例指标 土的三相物质在体积和质量上的土的三相物质在体积和质量上的土的三相物质在体积和质量上的土的三相物质在体积和质量上的比例关系，称为比例关系，称为比例关系，称为比例关系，称为三相比例指标三相比例指标三相比例指标三相比例指标。三相比例指标是评价土的工程性三相比例指标是评价土的工程性三相比例指标是评价土的工程性三相比例指标是评价土的工程性质的最基本的物理指标；质的最基本的物理指标；质的最基本的物理指标；质的最基本的物理指标；2021/5/272 2土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的三相图土的三相图空气空气空气空气水水水水土粒土粒土粒土粒mma a=0=0mmw wmms smm质量质量质量质量V Va aV Vw wV Vs sV Vv vV V体积体积体积体积三相比例指标可分为三相比例指标可分为试验指标（基本指标）试验指标（基本指标）和和换算指标换算指标2021/5/273 3土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质 为了确定三相草图诸量中的三个量，通常进行为了确定三相草图诸量中的三个量，通常进行三个基本的物理性质试验：三个基本的物理性质试验：F 土的密度试验土的密度试验 F 土粒密度试验土粒密度试验 s sF 土的含水率试验土的含水率试验ww1.2.11.2.1试验指标试验指标试验指标试验指标2021/5/274 4土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质定义：单位体积土的定义：单位体积土的定义：单位体积土的定义：单位体积土的质量质量质量质量1.土的密度土的密度 一般范围一般范围:1.602.20g/cm3 单位单位单位单位:kg/m:kg/m3 3 或或或或 g/cmg/cm3 3表达式：表达式：表达式：表达式：空气空气空气空气水水水水土粒土粒土粒土粒mma a=0=0mmw wmms smm质量质量质量质量V Va aV Vw wV Vs sV Vv vV V体积体积体积体积土的重力密度土的重力密度2021/5/275 5土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质密度测定：密度测定：密度测定：密度测定：环刀法环刀法环刀法环刀法环刀：内径61.8mm和79.8mm，高度20mm。2021/5/276 6土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质定义：定义：干土粒干土粒的质量与其的质量与其 体积之比体积之比表达式：表达式：单单 位位:kg/m3kg/m3或或或或 g/cm3g/cm3一般范围：粘性土一般范围：粘性土 2.702.75，砂土砂土 2.652.土粒密度土粒密度 s空气空气空气空气水水水水土粒土粒土粒土粒mma a=0=0mmw wmms smm质量质量质量质量V Va aV Vw wV Vs sV Vv vV V体积体积体积体积2021/5/277 7土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质8 8定义：定义：土粒的质量与土粒的质量与4C时同时同体积水的质量之比体积水的质量之比表达式：表达式：单单 位位:无量纲无量纲一般范围：粘性土一般范围：粘性土 2.702.75，砂土砂土 2.65土粒比重土粒比重ds=1.0g/cm3土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒比重在数值上等于土粒的密度注意：注意：注意：注意：空气空气空气空气水水水水土粒土粒土粒土粒mma a=0=0mmw wmms smm质量质量质量质量V Va aV Vw wV Vs sV Vv vV V体积体积体积体积2021/5/278 8土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质测定方法：测定方法：测定方法：测定方法：比重瓶法比重瓶法比重瓶法比重瓶法 m0 ms m1 m2空瓶空瓶质量质量烘干土烘干土的质量的质量瓶瓶+水水的质量的质量瓶瓶+土土+水水的质量的质量 m1+ms瓶瓶+水（满）水（满）的质量的质量+干土干土的质量；的质量；m1+ms-m2与土粒体积相同的水与土粒体积相同的水的质量。的质量。2021/5/279 9土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质 定义：定义：土中水的质量与土粒质土中水的质量与土粒质土中水的质量与土粒质土中水的质量与土粒质 量之比，用量之比，用量之比，用量之比，用百分数百分数百分数百分数表示表示表示表示表达式：表达式：单单单单 位位位位:无量纲无量纲无量纲无量纲 一般范围：变化范围大一般范围：变化范围大一般范围：变化范围大一般范围：变化范围大注意注意注意注意:其实是含水比其实是含水比其实是含水比其实是含水比,可达到或超过可达到或超过可达到或超过可达到或超过1001001001003.土的含水率土的含水率W空气空气空气空气水水水水土粒土粒土粒土粒mma a=0=0mmw wmms smm质量质量质量质量V Va aV Vw wV Vs sV Vv vV V体积体积体积体积2021/5/271010土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质测定法：烘干法测定法：烘干法2021/5/271111土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质1.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 换算指标换算指标换算指标换算指标1.1.土的干密度土的干密度d d土的固相质量与土的总体积之比土的固相质量与土的总体积之比空气空气空气空气水水水水土粒土粒土粒土粒mma a=0=0mmw wmms smm质量质量质量质量V Va aV Vw wV Vs sV Vv vV V体积体积体积体积2.2.土的饱和密度土的饱和密度satsat土的孔隙中全部为水充满时的密度土的孔隙中全部为水充满时的密度3.3.土的有效密度（或浮密度）土的有效密度（或浮密度）扣除浮力以后的固相质量与土的总体积之比。扣除浮力以后的固相质量与土的总体积之比。2021/5/271212土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质反映土单位体积重力的反映土单位体积重力的换算指标换算指标换算指标换算指标土的重度（重力密度）与密度土的重度（重力密度）与密度土的重度（重力密度）与密度土的重度（重力密度）与密度天然重度天然重度干重度干重度饱和重度饱和重度有效重度有效重度2021/5/271313土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质反映土的孔隙特征、含水程度的指标反映土的孔隙特征、含水程度的指标4.4.土的孔隙比土的孔隙比 e 土土的的孔孔隙隙体体积积与与固固相相体体积积之之比比（用用小数表示）小数表示）5.5.土的孔隙率土的孔隙率 n n孔隙体积与总体积之比（孔隙体积与总体积之比（%)%)6.6.土的饱和度土的饱和度S Sr r孔隙中水的体积与孔隙体积之比（孔隙中水的体积与孔隙体积之比（%）2021/5/271414土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的孔隙比土的孔隙比土的孔隙比土的孔隙比e e e e 和土的孔隙率和土的孔隙率和土的孔隙率和土的孔隙率 n n n n，都是反映土体密实度，都是反映土体密实度，都是反映土体密实度，都是反映土体密实度的重要物理性质指标；的重要物理性质指标；的重要物理性质指标；的重要物理性质指标；e e e e 和和和和n n n n 愈大，土愈疏松；反之，愈密实；愈大，土愈疏松；反之，愈密实；愈大，土愈疏松；反之，愈密实；愈大，土愈疏松；反之，愈密实；e e e e 0.60.60.60.6，土是密实的，压缩性小；，土是密实的，压缩性小；，土是密实的，压缩性小；，土是密实的，压缩性小；e e e e 1.01.01.01.0，土是疏松的，压缩性高；，土是疏松的，压缩性高；，土是疏松的，压缩性高；，土是疏松的，压缩性高；土的饱和度反映土中孔隙被水充满的程度。土的饱和度反映土中孔隙被水充满的程度。土的饱和度反映土中孔隙被水充满的程度。土的饱和度反映土中孔隙被水充满的程度。S S S Sr r r r=100%=100%=100%=100%，土完全饱和；，土完全饱和；，土完全饱和；，土完全饱和；S S S Sr r r r=0=0=0=0，土完全干燥；，土完全干燥；，土完全干燥；，土完全干燥；S S S Sr r r r50%50%50%50%，稍湿；，稍湿；，稍湿；，稍湿；50%S50%S50%S50%80%80%80%80%，饱和，饱和，饱和，饱和 关于指标的说明关于指标的说明2021/5/271515土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质1.2.3 1.2.3 三相指标之间的换算关系三相指标之间的换算关系三个试验指标三个试验指标三个试验指标三个试验指标 土的天然密度土的天然密度土的天然密度土的天然密度土的含水率土的含水率土的含水率土的含水率w w w w 土粒密度土粒密度土粒密度土粒密度 s s s s 六个换算指标六个换算指标六个换算指标六个换算指标（可以计算求得）（可以计算求得）（可以计算求得）（可以计算求得）土的干密度土的干密度土的干密度土的干密度d d d d 土的有效密度土的有效密度土的有效密度土的有效密度（或浮密度）（或浮密度）（或浮密度）（或浮密度）土的饱和密度土的饱和密度土的饱和密度土的饱和密度sat sat sat sat 土的孔隙比土的孔隙比土的孔隙比土的孔隙比e e e e土的饱和度土的饱和度土的饱和度土的饱和度S S S Sr r r r 土的孔隙率土的孔隙率土的孔隙率土的孔隙率 n n n n2021/5/271616土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质令：令：则：则：由土粒相对密度定义得由土粒相对密度定义得得得得得由含水量定义得由含水量定义得2021/5/271717土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的三相比例换算公式2021/5/271818土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质【例题例题11】某一块试样在天然状态下的体积为某一块试样在天然状态下的体积为60cm60cm33，称得其质量为，称得其质量为108g108g，将其烘干后称得质量为，将其烘干后称得质量为96.43g96.43g，根据试验得到的土粒比重，根据试验得到的土粒比重ddss为为2.72.7，试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙，试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。率和饱和度。【解解】（11）已知）已知VV60cm60cm33，m=108gm=108g，则由式（，则由式（1144）得）得 =m =m v=108 v=108 60=1.8g/cm60=1.8g/cm33（22）已知）已知mmss=96.43g=96.43g，则，则 mmww=m=mmmss=108=10896.43=11.57g96.43=11.57g按式（按式（1199），于是），于是 w=mw=mww mmss11.5711.5796.43=12%96.43=12%（33）已知）已知ddss=2.7=2.7，则，则 VVss=m=ms s ss=96.43=96.43 2.72.735.7cm35.7cm33 V Vvv=V=VVVss=60=6035.735.724.3cm24.3cm33 例题分析例题分析例题分析例题分析 2021/5/271919土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质按式（按式（111010），于是），于是 e=Ve=Vv v VVss24.3 24.3 35.7=0.6835.7=0.68（44）按式（）按式（111111）n=Vn=Vv v VV24.3 24.3 60=40.560=40.5（55）根据）根据ww的定义的定义 VVw w=m=mww ww=11.57=11.57 1111.57cm11.57cm33 于是按式（于是按式（111212）SStt=V=Vw w VVvv=11.57=11.57 24.324.34848 (6)(6)dd=m=mss v=96.43 v=96.43 60=1.61g/cm3 60=1.61g/cm3 sat sat=m=mss+V+Vvv ww v=96.43+24.31/v=96.43+24.31/60=2.01g/cm60=2.01g/cm33 =m =ms s-V-Vss ww v=96.43-35.7 1v=96.43-35.7 1 60=1.01g/cm60=1.01g/cm33 =sat sat-1=2.01-1=1.01g/cm-1=2.01-1=1.01g/cm332021/5/272020土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质解二：三个基本指标计算同前 （1）已知V60cm3，m=108g，则由式（14）得 =m v=108 60=1.8g/cm3（2）已知ms=96.43g，则 mw=mms=10896.43=11.57g按式（19），于是 w=mw ms11.5796.43=12%（3）ds=2.7已知。在图示各个指标中，只有e未知。根据密度指标定义：=m/v=ds(1+w)/(1+e)得：e=ds(1+w)/1 =2.7(1+0.12)/1.8 1=0.68 2021/5/272121土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质（4）利用三相比例指标图、各指标的定义进行解答。n=e/(1+e)=0.68/(1+0.68)100%=40.5%St=wds/e=12%2.7/0.68=48%d=ds/(1+e)=2.7/(1+0.68)=1.61g/cm3 sat=(ds+e)/(1+e)=(2.7+0.68)/(1+0.68)=2.01g/cm3 =(ds-1)/(1+e)=(2.7-1)/(1+0.68)=1.01g/cm32021/5/272222土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质n【例2】某土样经试验测得体积为某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为，烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度。若土粒的相对密度Gs为为2.66，求该土样的含水量，求该土样的含水量、密度、密度、重度、重度、干重度、干重度d 、孔隙比、孔隙比e、饱和重度、饱和重度sat和有效重度和有效重度 【解答解答】2021/5/272323土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质2021/5/272424土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质2525第第1章：土的组成和物理性质章：土的组成和物理性质1.1 1.1 土的三相组成土的三相组成1.2 1.2 土的三相比例指标土的三相比例指标 1.3 1.3 土的结构土的结构1.4 1.4 粘性土的界限含水率粘性土的界限含水率1.5 1.5 砂土的密实度砂土的密实度1.6 1.6 土的压实原理土的压实原理1.7 1.7 土的工程分类土的工程分类2021/5/272525土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质定义：定义：土的结构是指土粒的大小、形状、互相 排列及联结的特征。力学特性力学特性影影响响土的结构土的结构反映反映土的成分土的成分形成条件形成条件分类分类单粒结构单粒结构蜂窝结构蜂窝结构絮状结构絮状结构1.3 土的结构2021/5/272626土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质1.1.单粒结构单粒结构 单粒结构是碎石土和砂土的结构特征，其特点是土粒间存在点与点的接触。粗粒土粗粒土粗粒土粗粒土的结构的结构的结构的结构 疏松的单粒结构稳定性差，在荷载作用下，特别是振动荷载作用下会产生较大变形。密实的单粒结构较稳定，力学性能好，是良好的天然地基。单粒结构单粒结构2021/5/272727土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质2.2.蜂窝状结构蜂窝状结构 蜂窝状结构是以粉粒为主的土的结构特征。粒径在0.020.002mm左右的土粒在水中因自重作用而下沉时，碰上已沉积的土粒，由于土粒间的引力大于下沉土粒的重力，后沉土粒就停留在最初的接触位置上不再下沉，形成大孔隙的蜂窝状结构。细粒土细粒土细粒土细粒土的结构的结构的结构的结构排列形式：面与面排列形式：面与面蜂窝结构蜂窝结构2021/5/272828土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质3.3.絮状结构絮状结构 絮状结构是粘土颗粒特有的结构特征。悬浮在水中的粘土颗粒当介质发生变化时，土粒互相聚合，以边-边、面-边的接触方式形成絮状物下沉，沉积为大孔隙的絮状结构。细粒土细粒土细粒土细粒土的结构的结构的结构的结构絮状结构絮状结构 土的结构形成以后，当外界条件变化时，土的结构会发生变化。在取土试验或施工中都必须尽量减少对土的扰动，破坏土的原状结构。注意：注意：天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。2021/5/272929土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质3030第第1章：土的组成和物理性质章：土的组成和物理性质1.1 1.1 土的三相组成土的三相组成1.2 1.2 土的三相比例指标土的三相比例指标1.3 1.3 土的结构土的结构 1.4 1.4 粘性土的界限含水率粘性土的界限含水率1.5 1.5 砂土的密实度砂土的密实度1.6 1.6 土的压实原理土的压实原理1.7 1.7 土的工程分类土的工程分类2021/5/273030土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的物理状态土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态土的物理性质指标土的物理性质指标(三相间的比例关系三相间的比例关系)表表示示影响影响力学特性力学特性密实度密实度稠度稠度1.4 1.4 粘性土的界限含水率粘性土的界限含水率 2021/5/273131土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质n粘性土最主要的物理状态特征是它的粘性土最主要的物理状态特征是它的稠度稠度，稠度，稠度是是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力抵抗能力稠度状态与含水量有关稠度状态与含水量有关粘性土粘性土含水量含水量较硬较硬变软变软流动流动1.4.1 粘性土的状态粘性土的状态2021/5/273232土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质塑限塑限w wp p液限液限w wl l粘性土的稠度反映土中水的形态粘性土的稠度反映土中水的形态固态或固态或半固态半固态可塑状态可塑状态 流动状态流动状态 强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水w w土颗粒土颗粒强结合水强结合水弱结合水弱结合水土颗粒土颗粒强结合强结合水水土颗粒土颗粒自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水强结合水膜最大强结合水膜最大出现相当数量自由水出现相当数量自由水粘性土的稠度状态粘性土的稠度状态稠度界限稠度界限稠度状态稠度状态含水量含水量土中水的形态土中水的形态示意图示意图2021/5/273333土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的几种稠度状态：流动状态含水量很大时，土就成为泥浆，为粘含水量很大时，土就成为泥浆，为粘滞性的液体滞性的液体；塑性状态含水量减少，粘滞流动的特点消失，含水量减少，粘滞流动的特点消失，显示出塑性；显示出塑性；半固体状态含水量继续减少，土的可塑性逐渐消含水量继续减少，土的可塑性逐渐消失，从可塑状态变为半固体状态；失，从可塑状态变为半固体状态；固体状态当含水量很小时，土的体积不再随着当含水量很小时，土的体积不再随着含水量的减小而减小了，称为固体状态。含水量的减小而减小了，称为固体状态。2021/5/273434土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质缩限塑限液限0固态 半固态 可塑状态 流动状态工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp液性界限液性界限，粉土的液限在3238%之间，粉质粘土为3846%，粘土为4050%。塑性界限塑性界限，常见值为1728%1.4.2 界限含水率界限含水率定义：定义：界限含水率是粘性土从一种状态变到另一种状态时的含水率分界点。2021/5/273535土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质1.4.3界限含水率的测定界限含水率的测定液、塑性联合测定法液、塑性联合测定法：利用液、塑性联合测定仪：利用液、塑性联合测定仪同时测定同时测定3 3份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下沉深度和含水量关系曲线，则曲线上对应深度为沉深度和含水量关系曲线，则曲线上对应深度为10mm10mm及及2mm2mm时土样的含水量就分别为该土的液限和塑限。时土样的含水量就分别为该土的液限和塑限。塑限p搓条法搓条法：将天然湿度的土体在毛玻璃上用手搓条，如：将天然湿度的土体在毛玻璃上用手搓条，如搓到土条的直径为搓到土条的直径为3mm3mm左右时断裂为若干段，则此时的左右时断裂为若干段，则此时的含水率即为塑限含水率即为塑限。2021/5/273636土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质圆锥入土深度与含水量关系圆锥入土深度与含水量关系液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪2021/5/273737土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质液限液限L L锥式液限仪测定法：锥式液限仪测定法：76g锤经锤经5s恰好沉入土恰好沉入土10mm所对应的含水量。所对应的含水量。碟式液限仪测定法：以碟式液限仪测定法：以2转转/秒的速度，使碟子反复秒的速度，使碟子反复起落，坠击底座，当起落，坠击底座，当25击击V型土槽合拢长度恰好型土槽合拢长度恰好13mm所对应的含水量。所对应的含水量。锥式液限仪锥式液限仪碟式液限仪碟式液限仪锥式液限仪锥式液限仪碟式液限仪碟式液限仪2021/5/273838土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质1.4.4 1.4.4 塑性指数塑性指数I IP P 用土处在塑性状态的含水量变化范围来表示用土处在塑性状态的含水量变化范围来表示 习惯上不用带习惯上不用带%的百分数表示；的百分数表示；I IP P 愈大，土的颗粒愈细，土的可塑性愈好；愈大，土的颗粒愈细，土的可塑性愈好；wpwwL0ww-wpwL-wp2021/5/273939土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质含含水水量量相相同同的的土土，但但塑塑限限、液液限限不不同同，则则土土样样所所处处的的状状态可能不同；态可能不同；I IL L 是表示天然含水量与界限含水量相对关系的指标是表示天然含水量与界限含水量相对关系的指标I I I IL L L L 一般用小数表示；一般用小数表示；一般用小数表示；一般用小数表示；1.4.5 液性指数液性指数 ILwpwwL0ww-wpwL-wp2021/5/274040土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质 I IL L=0=01 1，可塑状态，液性指数越大，表示土越软；，可塑状态，液性指数越大，表示土越软；I IL L1 1，土处于流动状态，土处于流动状态，I IL L0 0，土处于固体或半固体状态。，土处于固体或半固体状态。建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB5007-2002GB5007-2002）规定：）规定：IL 数值的特征：数值的特征：状态状态坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑液性指数IL 00 IL 0.250.25 IL 0.750.7512021/5/274141土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质4242第第1章：土的组成和物理性质章：土的组成和物理性质1.1 1.1 土的三相组成土的三相组成1.2 1.2 土的三相比例指标土的三相比例指标1.3 1.3 土的结构土的结构1.4 1.4 粘性土的界限含水率粘性土的界限含水率 1.5 1.5 砂土的密实度砂土的密实度1.6 1.6 土的压实原理土的压实原理1.7 1.7 土的工程分类土的工程分类2021/5/274242土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质n影响砂、卵石等无粘性土工程性质的主要因素是密影响砂、卵石等无粘性土工程性质的主要因素是密实度；实度；n土的土的密实度密实度指单位体积土中固体颗粒的含量；指单位体积土中固体颗粒的含量；1.5 1.5 砂土的密实度砂土的密实度 判断无粘性土密实度的方法：判断无粘性土密实度的方法：判断无粘性土密实度的方法：判断无粘性土密实度的方法：l按相对密实度划分按相对密实度划分l按天然孔隙比划分按天然孔隙比划分l按标贯击数划分按标贯击数划分l按重型动力触探击数划分按重型动力触探击数划分2021/5/274343土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质1.5.1 孔隙比孔隙比eu密实度密实度单位体积中固体颗粒含量的多少单位体积中固体颗粒含量的多少优点：简单方便优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响缺点：不能反映级配的影响只能用于同一种土只能用于同一种土利用孔隙比利用孔隙比e分类分类按天然孔隙比划分砂土密实度按天然孔隙比划分砂土密实度土类 密实度密实中密稍密松散砾砂、粗砂、中砂e0.600.60e 0.750.750.85细砂、粉砂e0.700.70e 0.850.850.952021/5/274444土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质F最大孔隙比最大孔隙比e emaxmax:将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比F最小孔隙比最小孔隙比emin:将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比到最小孔隙比1.5.2 相对密实度相对密实度2021/5/274545土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质4646Dr=1最密实状态最密实状态1D1Dr r2/3 2/3 密实密实2/3D2/3Dr r1/3 1/3 中密中密1/3D1/3Dr r0 0 松散松散Dr=0最疏松状态最疏松状态l粗粒土的粗粒土的密实度标准密实度标准1.5.2 相对密实度相对密实度n 天天然然状状态态下下的的e e测测定定较较困困难难，规规范范规规定定，用用标标准准贯贯入试验的锤击数入试验的锤击数N N来评价砂土的密实度；来评价砂土的密实度；2021/5/274646土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质4747按标准贯入击数按标准贯入击数N N值确定砂土密实度值确定砂土密实度密实度密实度密实密实中密中密稍密稍密松散松散(GB50007-2002)(GB50007-2002)标贯击数NN3015N3010N15N10(JTJ024-85)(JTJ024-85)平均标贯击数N503029109510的土的土粘 性 土粉质粘土粒径小于0.005mm的颗粒质量占总质量18-30%粘土粒径小于0.005mm的颗粒质量大于总质量30%粉质粘土10 172021/5/276565土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质包括软土、膨胀土、湿陷性黄土、红包括软土、膨胀土、湿陷性黄土、红粘土、人工填土、冻土及盐渍土等粘土、人工填土、冻土及盐渍土等岩石岩石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土特殊类土特殊类土粉土粉土粉土粉土粘性土粘性土粘性土粘性土2021/5/276666土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质人工填土人工填土l指由于人类活动而形成的堆积物；指由于人类活动而形成的堆积物；l根据其物质组成和成因，可分为根据其物质组成和成因，可分为素填土、杂填素填土、杂填土、冲填土土、冲填土素填土素填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土杂填土杂填土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土冲填土冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土。：由水力冲填泥砂形成的填土。2021/5/276767土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质软土软土 软土是指主要由细粒土组成、孔隙比大（一般大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（a1-20.5MPa-1）及强度低的土层。淤泥、淤泥质土及有机质土是最常见的软土类型1、淤泥：w wL e1.52、淤泥质土：w wL 1.0e1.5 淤泥与淤泥质土合称淤泥土3、有机质土：5%有机质含量 10%泥炭质土：10%60%2021/5/276868土力学土力学土力学土力学第第第第1 1 1 1章章章章 土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质土的组成和物理性质粘土细砂粗砂碎石卵石碎石粘土2021/5/276969勘查技术与工程研究所勘查技术与工程研究所