第二章土的物理性质及工程分类省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第二章第二章 土物理性质及工程分类土物理性质及工程分类第1页2.1 土物理性质指标一、土三相图一、土三相图 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积Vn二、直接测定指标二、直接测定指标 1.土密度土密度:单位体积土质量单位体积土质量 工程中惯用重度工程中惯用重度 来表示单位体来表示单位体积土重力积土重力 重力加速度,重力加速度,近似取近似取10m/s2 2.土粒相对密度土粒相对密度Gs(土粒比重)(土粒比重):土粒质量与同体积土粒质量与同体积4时纯水质时纯水质量之比量之比 土粒相对密度改变范围不大:细粒土(粘性土)普通土粒相对密度改变范围不大:细粒土(粘性土)普通2.702.
2、75;砂土普通为砂土普通为2.65左右。土中有机质含量增加,土粒相对密度减小左右。土中有机质含量增加,土粒相对密度减小Vv第2页气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积V3.土含水量土含水量:土中水质量土中水质量与土粒质量之比,以百分数表与土粒质量之比,以百分数表示示土含水量是标志土含水程度一个主要物理指标。天然土土含水量是标志土含水程度一个主要物理指标。天然土层含水量改变范围较大,与土种类、埋藏条件及其所处层含水量改变范围较大,与土种类、埋藏条件及其所处自然地理环境等相关。自然地理环境等相关。测定方法:测定方法:通惯用烘干法,亦可近似用酒精燃烧法通惯用烘干法,亦可近似用酒精
3、燃烧法 第3页三、换算指标三、换算指标 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V1.孔隙比孔隙比e和孔隙率和孔隙率n孔隙比孔隙比e :土中孔隙体积与土土中孔隙体积与土粒体积之比粒体积之比 2.土饱和度土饱和度Sr:土中孔隙土中孔隙水体积与孔隙总体积之比,水体积与孔隙总体积之比,以百分数表示以百分数表示饱和度描述土中孔隙被水充满程度。干土饱和度描述土中孔隙被水充满程度。干土Sr=0,饱和土饱和土Sr=100%。砂土砂土依据饱和度分为三种状态依据饱和度分为三种状态:孔隙率孔隙率n :土中孔隙体积与总土中孔隙体积与总体积之比,以百分数表示体积之比,以百分数表示 Sr50%稍湿;
4、稍湿;50Sr80%很湿;很湿;Sr80%饱和饱和第4页3.不一样状态下土密度和重度不一样状态下土密度和重度饱和密度饱和密度sat :土体中孔隙完土体中孔隙完全被水充满时土密度全被水充满时土密度 干密度干密度d :单位体积中固体颗单位体积中固体颗粒部分质量粒部分质量 浮密度浮密度 :土单位体积内土土单位体积内土粒质量与同体积水质量之差粒质量与同体积水质量之差 土三相百分比指标中质量密度指标共有土三相百分比指标中质量密度指标共有4个,土密度个,土密度,饱饱和密度和密度sat,干密度,干密度d,浮密度,浮密度 (kg/m3),对应重度指标也有对应重度指标也有4个,土重度个,土重度,饱和重度饱和重度
5、 sat,干重度,干重度 d,浮重度,浮重度 (kN/m3)气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V第5页四、指标间换算四、指标间换算气气水水土粒土粒Gsw Vs11+1+e质量质量m体积体积V土三相指标中土三相指标中,土粒比重土粒比重Gs ,含水量含水量和和密度密度是经过试是经过试验测定,能够依据三个基本验测定,能够依据三个基本指标换算出其余各指标指标换算出其余各指标Vv=eGsw Gs(1)w 推导:推导:换算关系式:换算关系式:第6页五、例题分析五、例题分析 n【例】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
6、质量为烘干后,干土质量为167g。若土粒相对密度若土粒相对密度Gs为为2.66,求该土样含水量,求该土样含水量、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】第7页2.2 土物理状态指标一、无粘性土密实度一、无粘性土密实度 土密实度土密实度指单位体积土中固体颗粒含量。依据土颗粒指单位体积土中固体颗粒含量。依据土颗粒含量多少,天然状态下砂、碎石等处于从紧密到涣散不一含量多少,天然状态下砂、碎石等处于从紧密到涣散不一样物理状态。无粘性土密实度与其工程性质有着亲密关系样物理状态。无粘性土密实度与其工程性质有着亲密关系1.孔隙比孔隙比
7、e 孔隙比孔隙比e能够用来表示砂土密实度。对于同一个土,能够用来表示砂土密实度。对于同一个土,当孔隙比小于某一程度时,处于密实状态。孔隙比愈大,当孔隙比小于某一程度时,处于密实状态。孔隙比愈大,土愈涣散土愈涣散 2.相对密实度相对密实度Dr砂土在天然状砂土在天然状态下孔隙比态下孔隙比砂土在最密实状砂土在最密实状态时孔隙比态时孔隙比砂土在最涣砂土在最涣散状态时孔散状态时孔隙比隙比第8页e emaxmax与与e emin min:最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比1.粗粒土密实状态粗粒土密实状态密实度密实度怎样衡量怎样衡量?单位体积中固体颗粒含量多少单位体积中固体颗粒含量多少 或或 孔隙含量多少孔隙
8、含量多少优点:优点:简单方便简单方便缺点:缺点:不能反应级配影响不能反应级配影响 只能用于同一个土只能用于同一个土对对策策相对密度相对密度干容重干容重 d d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin=0.35emin=0.20第9页当当Dr=0=0时,时,e=emin,表示土处于最疏松状态表示土处于最疏松状态;当当Dr=1.0时,时,e=emax,表示土体处于最密实状态,表示土体处于最密实状态3.按动力触探确定无粘性土密实度按动力触探确定无粘性土密实度Dr1/3疏松状态疏松状态1/3Dr2/3中密状态中密状态2/3Dr1密实状态密实状态 天然砂土密实度,可按原位标准贯入试验锤击数天
9、然砂土密实度,可按原位标准贯入试验锤击数N进进行评定。天然碎石土密实度,可按原位重型圆锥动力触行评定。天然碎石土密实度,可按原位重型圆锥动力触探锤击数探锤击数N63.5进行评定进行评定(GB50007-)密实度密实度按按N评定砂石密实度评定砂石密实度 按按N63.5评定碎石土密实度评定碎石土密实度 涣散涣散稍密稍密中密中密密实密实N10N63.5510N155N63.51015N3010N63.520N30N63.520第10页粗粒土密实状态指标粗粒土密实状态指标 判别标准:判别标准:D Dr r =1 =1 ,最密状态最密状态 D Dr r =0=0 ,最松状态最松状态 D Dr r 1/3
10、 ,1/3 ,疏松状态疏松状态 1/3 1/3 2/3 2/3 ,密实状态密实状态相对密度相对密度第11页e emaxmax:最大孔隙比;将涣散风干土样经过长颈漏斗轻轻地倒入容器,防止重力冲击,求得土最小干密度再经换算得到最大孔隙比e eminmin:最小孔隙比;将涣散风干土样装入金属容器内,按要求方法振动和锤击,直至密度不再提升,求得土最大干密度再经换算得到最小孔隙比e emaxmax与与e emin min:最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比注意:注意:室内测得理论上最大与最小孔隙比有时很困难室内测得理论上最大与最小孔隙比有时很困难第12页2.2.动力触探动力触探动力触探动力触探 动力触探是
11、将一定质量穿心锤,以一定高度自由动力触探是将一定质量穿心锤,以一定高度自由下落,将探头贯入土中,然后统计贯入一定深度锤击下落,将探头贯入土中,然后统计贯入一定深度锤击次数,以此判别土性质。下面介绍标准贯入试验和轻次数,以此判别土性质。下面介绍标准贯入试验和轻便触探两种动力触探方法。便触探两种动力触探方法。(1 1)标准贯入试验)标准贯入试验)标准贯入试验)标准贯入试验 标准贯入试验应与钻探工作相配合。其设备是在标准贯入试验应与钻探工作相配合。其设备是在钻机钻杆下端联结标准贯入器,将质量为钻机钻杆下端联结标准贯入器,将质量为63.5kg穿心穿心锤套在钻杆上端。试验时,穿心锤以锤套在钻杆上端。试验
12、时,穿心锤以76cm落距自由下落距自由下落,将贯入器垂直打入土层中落,将贯入器垂直打入土层中15cm(此时不计锤击数(此时不计锤击数),随即打入土层),随即打入土层30cm锤击数,即为实测锤击数锤击数,即为实测锤击数 。9.2 地基勘察方法地基勘察方法第13页当钻杆长度大于当钻杆长度大于3m时,锤击数应按下式校正:时,锤击数应按下式校正:按按N大小大小,确定土承确定土承载力、预计土抗剪载力、预计土抗剪强度和粘性土变形强度和粘性土变形指标、判别粘性土指标、判别粘性土稠度和砂土密实度稠度和砂土密实度以及预计砂土液化以及预计砂土液化可能性。可能性。穿心锤穿心锤贯入器贯入器 9.2 地基勘察方法地基勘
13、察方法第14页二、粘性土稠度二、粘性土稠度 1.粘性土稠度状态粘性土稠度状态稠度稠度是指土软硬程度或土受外力作用所引发变形或破坏是指土软硬程度或土受外力作用所引发变形或破坏抵抗能力抵抗能力,是粘性土最主要物理状态特征是粘性土最主要物理状态特征 0固态或半固态固态或半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态塑限塑限P液限液限L粘性土由某一个状态过渡到另一状态界限含水量称为土粘性土由某一个状态过渡到另一状态界限含水量称为土稠度界限稠度界限液塑限测定依据土工试验规程液塑限测定依据土工试验规程(SL237-007-1999)要求,要求,采取液塑限联合测定仪进行测定。采取液塑限联合测定仪进行测定。第15页塑
14、限塑限wp液限液限wl稠度界限稠度界限粘性土稠度反应土中水形态粘性土稠度反应土中水形态固态或固态或半固态半固态塑态塑态 流态流态 强结合水膜最大强结合水膜最大出现自由水出现自由水强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水稠度状态稠度状态含水量含水量土中水形态土中水形态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水强结合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吸附弱结合吸附弱结合水能力水能力塑性指数塑性指数第16页液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪下沉深度为下沉深度为17mm所对应含水量为液限所对应含水量为液限;下沉深度为下沉深度为2mm处所对应含水量为塑限
15、处所对应含水量为塑限 第17页2.粘性土塑性指数和液性指数粘性土塑性指数和液性指数塑性指数塑性指数IP是液限和塑限差值是液限和塑限差值(省去省去%),即土处于可塑状态含水即土处于可塑状态含水量改变范围量改变范围说明:说明:塑性指数大小取决于土颗粒吸附结合水能力塑性指数大小取决于土颗粒吸附结合水能力,即与土中粘即与土中粘粒含量相关。粘粒含量越多粒含量相关。粘粒含量越多,塑性指数就越高塑性指数就越高 说明:说明:液性指数表征土天然含水量与界限含水量间相对关系。液性指数表征土天然含水量与界限含水量间相对关系。当当IL0时时,P,土处于坚硬状态土处于坚硬状态;当当IL1时时,L,土处于流土处于流动状态
16、。依据动状态。依据IL值能够直接判定土软硬状态值能够直接判定土软硬状态 液性指数液性指数IL是粘性是粘性土天然含水量和塑限差值与塑性指数之比土天然含水量和塑限差值与塑性指数之比 状态状态液性指数液性指数坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL1第18页相对稠度相对稠度问题:仅适合用于问题:仅适合用于重塑重塑土土即使即使含水量相同,稠度可能不一稠度可能不一样样液性指数液性指数对不一样粘土,对不一样粘土,wp、wl 大小不一大小不一样样定义:定义:wpwwlIL1坚硬状态坚硬状态可塑状态可塑状态流流 态态0.00 0.250.25-0.75
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