教学第二章土的性质及工程分类课件

第二章土的性质及工程分类主要内容：◆土的三相组成及土的结构◆土的物理性质指标◆无黏(粘)性土的密实度◆黏性土的物理特性◆土的渗透性◆地基土的工程分类1第二章土的性质及工程分类主要内容：12.1概述2.什么是土？岩石经过风化作用而剥落、搬运、沉积形成的矿物集合体。（由此可见：土是一种复合材料）1.风化作用由于昼夜和季节的气温变化(使地表各种原岩不断发生热胀脱离、冷缩开裂等机械破碎)、水和水溶液的存在(使原岩不断发生水化、氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂等化学和机械破碎)、动植物和微生物的活动(使原岩不断发生机械破碎和化学变化)，对原岩发生机械破碎和化学变化的作用，称为风化作用。22.1概述2.什么是土？岩石经过风化作用而剥落、搬运、沉积3.风化的类型○

物理风化定义：由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及盐类的结晶引起的岩石表面逐渐破碎崩解的过程。结果：主要使岩石机械破碎。风化的产物（原生矿物）与原母岩矿物成分、化学性质相同。○化学风化定义：岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物作用下所引起的破坏过程。结果：不仅破坏了岩石的结构，而且使其化学成分发生了变化，形成新的矿物（次生矿物）。33.风化的类型○物理风化定义：由于温度变化和岩石裂隙中水的○生物风化定义：生物活动过程中对岩石的破坏作用。结果：可能生物原生矿物或次生矿物。4.土性质复杂的原因○成因复杂（自然的产物）○组成复杂。通常由以下三部分组成：土粒：构成土的骨架，称为固相。孔隙中的水(及溶液物质)：称为液相。

孔隙中的气体：称为气相。4○生物风化定义：生物活动过程中对岩石的破坏作用。4.土性质5.土与岩石的区别：仅在于颗粒间胶结的强弱。粒间无胶结：无黏性土（如砂、碎石等）粒间弱胶结：黏性土、粉土等。粒间强胶结：岩石。55.土与岩石的区别：仅在于颗粒间胶结的强弱。粒间无胶结：无黏物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分。（1）原生矿物化学风化产物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。（2）次生矿物特点：化学性质稳定，水稳性强。特点：颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。1.土的固体颗粒(固相)：通常由以下三部分组成：2.2土的三相组成及土的结构6物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分a.粘土矿物复合的铝－硅酸盐晶体，片状。高岭石：伊利石：蒙脱石：亲水性：蒙脱石>伊利石>高岭石b.倍半氧化物及次生二氧化硅c.可溶性次生矿物（3）有机质蒙脱石7a.粘土矿物复合的铝－硅酸盐晶体，片状。高岭石：伊利石：蒙2.土颗粒的大小和形状

自然界中存在的土，都是由粒径大小不同的土粒组成的，土的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此可将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称为粒组，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。常用200、60、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒组:漂石(块石)颗粒（粒径>200mm）卵石(碎石)颗粒（粒径介于200~60mm）圆砾(角砾)颗粒（粒径介于60~2mm）砂粒（粒径介于2~0.075mm）粉粒及粘粒（粒径介于0.075~0.005mm）粘土的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类，它们都是次生矿物。82.土颗粒的大小和形状粘土的矿物成分主要有粘土矿土的粒组划分9土的粒组划分93.土的颗粒级配(粒径级配)土的颗粒级配：土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总量的百分数)。颗粒级配的用途：作为确定土的名称和选用建筑材料的重要依据。它是决定无粘性土工程性质的主要因素。颗粒级配的分析方法——颗分试验筛分法：适用于粒径>0.075mm。比重计法或移液管法：适用于粒径<0.075mm。103.土的颗粒级配(粒径级配)土的颗粒级配：土中各个粒组的相对1111筛分法105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%9587786655361009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线水分法12筛分法10200g10P100908070605040302级配曲线的制作横坐标：土粒粒径(已换算为对数)纵坐标：小于某粒径的土粒质量百分数（%）小于某粒径的土粒质量(％）＝13级配曲线的制作横坐标：土粒粒径(已换算为对数)小于某粒径的土1414定量判别：利用不均匀系数Cu和曲率系数Cc1060/ddCu=2d601030ddCc=.土粒级配状况的判别定性判别（1）曲线连续且分布范围广(平缓)，表示土粒粒径大小相差较大，为级配不均匀或级配良好的土（2）曲线连续但分布范围窄(曲线较陡)，表示土粒粒径大小相差不多，为级配均匀或级配不良的土（3）曲线出现不连续（如“平台”），表示缺乏某些粒径的土，为级配不良的土有效粒径d10:土粒质量累计为10%时的粒径。中值粒径d30:土粒质量累计为30%时的粒径。限定粒径d60:土粒质量累计为60%时的粒径。平均粒径d50:土粒质量累计为50%时的粒径。（表示土粒的粗细程度

）(表示土粒的不均匀程度)(表示级配曲线的连续程度)15定量判别：利用不均匀系数Cu和曲率系数Cc1060/ddCu判别：(1)对级配曲线连续的土：Cu>5为级配良好；Cu<5为级配不良(2)对级配曲线不连续的土：同时满足Cu>5和Cc<1~3时为级配良好反之为级配不良填方用料的选择：应选择级配良好的土16判别：(1)对级配曲线连续的土：Cu>5为级配良好；Cu<（1）结晶水

存在于矿物结晶中的水，只有在高温(>1050C)下，才能从矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。（2）结合水

受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛细水重力水自由水弱结合水强结合水与土粒表面结合的水结合水土粒矿物内部的水-结晶水土中水4.土中的水(液相)17（1）结晶水0-毛细水重力水自由水弱结合水强结合水与土粒表面105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性18105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性18强结合水弱结合水自由水（2-1）强结合水：没有溶解盐类的能力，不能传递静水压力，牢固地吸附于土粒表面，其性质接近于固体，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。（2-2）弱结合水：厚度较强结合水大，具有较高的粘滞度、抗剪强度，仍不能传递静水压力。当含量较多时，使土具有一定的可塑性。(3)自由水（3-1）重力水：在受重力作用在土中流动的水。（3-2）毛细水：由于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用，土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升，形成毛细水。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。19强结合水弱结合水自由水（2-1）强结合水：没有溶解盐类的能力5.土中的气(气相)（1）开敞气体：孔隙中与大气相通的那部分气体。该部分气体对土的性质影响不大。（2）封闭气体：密闭与孔隙中不与大气相通的那部分气体。该部分气体使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。205.土中的气(气相)206.土的结构和构造(2)土的结构类型(1)土的结构：土粒的大小、形状、空间排列和粒间连接特征。单粒结构蜂窝结构(粒径0.075~0.005mm)

絮状结构(粒径<0.005mm)(a)疏松(b)密实216.土的结构和构造(2)土的结构类型(1)土的结构：土粒的大(3)各类型土的形成方式及其特点单粒结构的土形成方式：在沉积过程中，较粗的颗粒在其自重作用下沉落，每个颗粒都受到周围已经沉稳的各个颗粒的支承，使各个颗粒相互依靠、交错重叠。特点：土粒之间是点与点接触。按其生成条件不同，形成紧密或疏松的状态，前者较稳定，力学性能好；后者较稳定，力学性能差。颗粒较粗的粉土、砂土和砾石土类均以该种结构为主。蜂窝结构的土形成方式：较细的土粒在自重作用下沉积，碰到已沉稳的颗粒时，由于颗粒较细，重量轻，如果土粒接触点处的分子引力大于下沉土粒的重量时，土粒便被吸住而不再下沉。这样逐渐形成链状单元。很多个这样的链状单元联结起来，便形成孔隙较大疏松的蜂窝结构。特点：孔隙大、疏松。当扰动而破坏其天然结构时强度低、压缩性大。颗粒较细的粉土、黏性土均以该种结构为主。22(3)各类型土的形成方式及其特点单粒结构的土蜂窝结构的土22絮状结构的土形成方式：极细小的黏土颗粒大都呈针状或片状。它们受水分子作用，其表面都有一层极薄的水膜。这种带有水膜的土粒在水中运动时，由于土粒之间相互吸引，因而之间以点、线、面的各种薄片结合，然后再沉积，形成所谓的絮状结构。特点：孔隙大、疏松。当扰动而破坏其天然结构时强度低、压缩性大。在海积粘土中常见。注意：在天然情况下，任何一种土都是由大小不同的颗粒所组成的，因而土的结构就不会是单一的，常以某种结构为主而由上述几种结构混合而成。23絮状结构的土注意：23(4)土的构造定义：土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征(结构)。主要形式：

层理(状)结构：这种构造的土层通常由不同颜色、不同颗粒的土组成层理，呈现成层性。土的构造的最主要特征就是层理(状)结构或成层性。24(4)土的构造定义：土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征(结构分散构造裂隙构造

分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近。

裂隙构造：土体中有很多不连续的小裂隙。这种土的强度低、渗透性大。25分散构造裂隙构造

分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近。

土的物理性质指标：表示土的三相之间比例关系的指标。2.3土的物理性质指标指标的分类：1.基本试验指标：必须通过试验才能确定的指标。

包括：土的天然密度ρ(重度γ)、土的含水量ω和土粒相对密度ds2.换算指标：由基本试验指标及水的密度ρw(重度γw)和重力加速度g换算出的指标。26土的物理性质指标：表示土的三相之间比例关系的指标。2.3土气水土

粒虽然土粒、水和气三相在土中是混合的，但我们可以抽象地把这三部分分开，做出下图2.19示的三相图。该图左边表示质量(重量)，右边表示体积。计算方法：三相图法土粒质量：ms（g或kg)水的质量：mw（g或kg)空气质量：ma≈0土总质量m=ms

+mw土粒体积：Vs(cm3或m3)水的体积：Vw(cm3或m3)气的体积：Va(cm3或m3)孔隙体积：Vv=Vw+Va土的总体积：V=Va+Vv图2.19土的三相关系示意图(第一类三相图)27气水土粒虽然土粒、水和气三相在土中是混合的，但我们可以抽一、基本指标1.土的天然密度定义：单位体积土的质量。计算公式：试验测定方法：环刀法。用已知内腔体积V的环刀取样，用天平称出土的质量（环刀与土的质量减去环刀质量），代入上式即可。土的天然重度(重力密度)γ：单位体积土的重量。即由于W=mg，故γ＝ρg28一、基本指标1.土的天然密度定义：单位体积土的质量。计算2.土的含水量ω定义：土中水的质量mw(或重量Ww)与土粒质量ms(或重量Ws)之比的百分数计算公式：试验测定方法：烘干法。先称一定质量的土m，放在100～1050C下烘干至恒重，则此时的质量即为土粒的质量ms，土中水的质量mw=m-ms。代入上式即可。3.土粒相对密度

(比重)ds定义：土粒质量ms与同体积40C时纯水的质量mw1=ρw1Vs

之比。计算公式：式中：ρs=ms/Vs为土粒的密度（单位体积土粒的质量），g/cm3

ρw1为40C时纯水的密度，

g/cm3试验测定方法：比重瓶法。292.土的含水量ω定义：土中水的质量mw(或重量Ww)与土粒由于ds变化幅度不大（通常在2.6~2.8之间),通常可按经验数值选用，如下表。土粒比重参考值粘性土土的名称砂土粉土粉质粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.7630由于ds变化幅度不大（通常在2.6~2.8之间),通常可按经计算公式：定义：单位体积的土在水分烘干后的质量，即干土的密度。常见值：1.3~1.8t/m3工程应用：常用做填方工程中土体压实质量控制的标准。换算公式：二、反映土单位体积质量(重量)的指标土的干重度γd:单位体积的土在水分烘干后的重量，即干土的重度。1.土的干密度ρd31计算公式：定义：单位体积的土在水分烘干后的质量，即干土的密度2.土的饱和密度ρsat定义：土中孔隙充满水时单位体积土的质量。计算公式：式中：ρw=1g/cm3=1t/m3,为水的密度。土的饱和重度γsat:土中孔隙充满水时单位体积土的重量。3.土的有效密度(浮密度)ρ′定义：土体淹没在自由水以下时，单位体积土粒的质量减去同体积水的质量后，即单位体积土粒的有效质量。（注意：有浮力）计算公式：土的有效重度γ′:土体淹没在自由水下时单位体积土的重量。322.土的饱和密度ρsat定义：土中孔隙充满水时单位体积土的质三、反映土的孔隙特征、含水程度的指标1.孔隙比e定义：土中孔隙孔隙体积Vv与土粒体积Vs之比。计算公式：注意：由于Vv可以大于Vs，因此孔隙比e可以大于1。如淤泥或淤泥质土的e一般都大于1。2.孔隙率n定义：土中孔隙孔隙体积Vv与土的总体积V之比。计算公式：3.孔隙比与孔隙率之间的关系孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。33三、反映土的孔隙特征、含水程度的指标1.孔隙比e定义：土中孔4.土的饱和度Sr定义：土中水的体积Vw与孔隙体积Vv之比。计算公式：作用：砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态：

Sr50为稍湿；50<Sr80很湿;Sr>80饱和344.土的饱和度Sr定义：土中水的体积Vw与孔隙体积Vv之比。因Vs=1，由e=Vv/Vs知：Ve=e及V=Vs+Vv=1+e四、换算指标的计算方法1.物理指标的特点

都是比值(比例)关系，不需各量的绝对值，只需相对值。因此可假定某些量为单位值(1)。常假定土粒体积Vs=1或土的总体积V=1。假定土粒体积Vs=1(以及ρw1=ρw)因ds=ms/(ρwVs)，故ms=dsρw及Ws=dsγw因ω

＝mw/ms，故

mw=ωdsρw

Ww=ωdsγwm=ms+mw=dsρw

(1+ω)w=ws+ww=dsγw(1+ω)图2.20土的三相指标换算图(第二类三相图)利用以上关系，即可将图2.19的三相图转换为图2.20。35因Vs=1，由e=Vv/Vs知：Ve=e及V=Vs+Vv2.图2.20的应用其它指标换算公式见表2.7。图2.20土的三相指标换算图(第二类三相图)362.图2.20的应用其它指标换算公式见表2.7。图2.204.密实度指标(1)孔隙比e《建筑地基基础规范》以孔隙比e作为砂土密实度的划分标准，分为：密实、中密、稍密、松散四状态。2.4无粘性土的密实度2.密实度：单位体积土中固体颗粒的含量。3.密实度对无粘性土工程性质的影响

若土粒排列紧密(即密实度大)，其结构就稳定，压缩变形小，强度高，是良好的天然地基。反之，若密实度小，则呈疏松状态，结构不稳定，变形大、强度低。无粘性土的工程性质主要取决于其密实度。1.无粘性土：具有单粒结构的碎石土和砂土(颗粒间无粘结能力的土)。374.密实度指标2.4无粘性土的密实度2.密实度：单位体积土（2）相对密度Dr用孔隙比e判别无粘性土的密实度的缺点：不能考虑颗粒级配的影响。相对密度式中：emax和emin分别为无粘性土处于最疏松和最密实时的孔隙比。由于emax>e≥emin，故1≥Dr>0利用相对密度Dr，可判别无粘性土的密实度：1≥Dr>0.67密实0.67≥Dr>0.33中密

0.33≥Dr>0松散

(3)标准贯入试验（StandardPenetrationTest，SPT）虽然相对密实度从理论上能反映颗粒级配、颗粒形状等因素。但由于对砂土很难采取原状土样，故天然孔隙比不宜测准。《规范》用标准贯入试验的锤击数来划分砂土的密实度。见表2.8。38（2）相对密度Dr相对密度式中：emax和emin分别为无粘标准贯入数N63.5锤重：63.5kg落距：760mm打入深度：300mm(4)碎石土密实度野外鉴别方法

碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这类土可在现场进行观察,根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻性鉴别。将碎石土分为密实、中密和稍密和松散四种。见表2.9。39标准贯入数N63.5锤重：63.5kg落距：763.(粘性土的)稠度：指粘性土的软硬状态或对受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力。4.界限含水量同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量。2.5粘性土的物理特征1.粘性土：具有可塑状态性质的土(颗粒间具有粘结能力的土)2.影响粘性土工程性质的最主要因素：含水量。即土粒与水的相互作用。当含水量较低时，土就较硬，变形小、强度高。反之，当含水量较大时，土就较软，甚至为流态(如泥浆)。403.(粘性土的)稠度：指粘性土的软硬状态或对受外力作用所引起粘粒强结合水弱结合水自由水液态可塑态固态或半固态41粘粒强结合水弱结合水自由水液态可塑态固态或半固态415.界限含水量的测定方法(1)液限ωl：锥式液限仪(如下图示)或液－塑限联合测定仪锥式液限仪：将调成浓糊状的试样装满盛土杯，刮平杯口面，使76g圆锥体(含平衡球，锥角300)在自重作用下徐徐沉入土样，经过15s圆锥进入土中深度恰好为10mm时，此时该试样的含水量即为液限ωl。锥式液限仪425.界限含水量的测定方法(1)液限ωl：锥式液限仪(如下(2)塑限ωp：搓条法(滚搓法)或液－塑限联合测定仪将测定完液限后的土样重塑均匀后，用手掌在毛玻璃板上搓成小土条。搓滚过程中，水分逐渐蒸发。若土条刚好搓至直径3mm时产生裂缝并开始断裂，则此时土条的含水量即为塑限。搓条法示意图43(2)塑限ωp：搓条法(滚搓法)或液－塑限联合测定仪将测定(3)液－塑限联合测定仪锥式液限仪和搓条法的缺点：人为因素影响较大，测定结果不稳定。液－塑限联合测定仪：采用电磁放锥，光电方式测读圆锥入土深度。试验时，对同种土的3个不同含水量的试样分别测出其入土深度，然后在双对数纸上做出各次入土深度及相应含水量的关系（大致为直线），则对应入土深度为10mm及2mm时土样的含水量，即分别为该土的液限和塑限。44(3)液－塑限联合测定仪锥式液限仪和搓条法的缺点：人为因素测试结果整理45测试结果整理45IP与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。土粒越细且含量越多，则比表面越大，土的结合水含量越高，IP越大。当水中高价阳离子浓度增加时，土粒表面吸附的反离子层厚度变薄结合水含量相应减少，IP也小；反之，IP变大。□IP作用：用于对粘性土进行定名。（1）塑性指数IP：表示土处于可塑状态的含水量范围大小。PLpIww-=（省去%）6.粘性土的塑性指数Ip和液性指数IL46IP与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。（1）塑性IL的作用：判别粘性土的软硬状态。流动状态可塑状态固态粘性土软硬状态的划分（2）液性指数IL：表示土的天然含水量与界限含水量之间的相对关系。47IL的作用：判别粘性土的软硬状态。流动状态可塑状态固态粘性土天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏度St衡量：根据灵敏度将饱和粘性土分为：中灵敏高灵敏触变性：饱和粘性土当受扰动后，其强度降低，但当扰动停止后，强度又随时间增大，这种特性称为触变性。qu：原状试样的无侧限抗压强度qu′：重塑试样的无侧限抗压强度7.粘性土的灵敏度和触变性低灵敏48天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性2.8地基土(岩)的工程分类分类的目的：便于工程勘查、设计和施工；便于正确选择对土的研究方法；便于对土的工程性质做出合理的评价；便于工程人员对土有共同的概念，能够经验交流。分类的依据：1.土的颗粒大小及其级配。它是各类土性质差别很大的一个主要原因。2.土的塑性。它是影响细粒土性质的重要因素。3.土的成因及形成年代。同一成因的土具有相近的工程性质；土的生成年代越久，一般工程性质越好。但注意：目前还未找到土的成因及形成年代与其工程性质的定量关系，故规范中还无法考虑这一因素。492.8地基土(岩)的工程分类分类的目的：便于工程勘查、设计根据《建筑地基基础设计规范》，地基土可分为以下六类：

一、岩石1.定义：颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。2.分类：⑴按坚固性分为：硬质岩石、软质岩石。⑵按岩石风化程度分为：微风化、中等风化、强风化。⑶按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

二、碎石土1.定义：粒径d>2mm的颗粒含量超过全重50%的土。2.分类依据：土的粒组含量及颗粒形状。3.定名：漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾。4.工程性质：根据骨架颗粒含量占总重的百分比，颗粒的排列，可挖性与可钻性分为密实、中密、稍密三等。

常见碎石土强度大、压缩性小、渗透性大，为良好地基。

50根据《建筑地基基础设计规范》，地基土可分为以下六类：一、岩三、砂土1.定义：粒径d>2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径d>0.075mm的颗粒超过全重50%的土。2.分类依据：粒组含量。3.定名：砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。4.密实度：密实、中密、稍密、松散四状态。5.工程性质：砾砂、粗砂、中砂一般为良好地基；细砂、粉砂具体分析。51三、砂土511.定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip≤10的土。2.组成：一般为砂粒、粉粒、粘粒的混合体。3.分类：根据粒径d<0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分为粘质粉土、砂质粉土。4.密实度：根据孔隙比e大小分为：密实(e<0.65)、中密(0.65≤e<0.85)、稍密(e≥0.85)。5.湿度:由Sr分为稍湿、很湿、饱和。或由含水量分为稍湿、湿、很湿。6.工程性质：密实粉土为良好的天然地基；e>1为松散状态，属软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。

四、粉土521.定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，五、粘性土1.定义：Ip>10的土。2.分类依据：塑性指数Ip3.定名：Ip>17为粘土；10<Ip≤17为粉质粘土。

六、人工填土1.定义：由于人类活动而形成的堆积物。2.分类依据：组成物质；堆积年代。3.定名：⑴按组成物质分为：素填土、杂填土、冲填土。

⑵按堆积年代分为：

老填土（粘性土填筑年代超过10年，粉土超过5年）

新填土（粘性土填筑代小于10年，粉土小于5年）53五、粘性土53七、特殊土(软土)1.软土:在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用后形成的土。包括淤泥和淤泥质土。2.分类：(1)淤泥：天然含水量ω>液限ωL、天然孔隙比e≥1.5的粘性土。(2)淤泥质土：天然含水量ω>液限ωL、1.5>e≥

1.0的粘性土。3.工程性质：压缩性大、强度低、灵敏度高、渗透性差。

54七、特殊土(软土)542.6土的渗透及渗流土的渗透性：水透过土中孔隙流动的难易程度。(土体被水透过的性质).土的渗流：水透过土中孔隙流动的现象。土中水发生渗流的原因：外因：水受重力作用+存在水头差

内因：土中有连通的孔隙渗流产生的影响：1.渗漏：由于渗流而引起的水量损失。2.渗透力：渗透渗流作用在土粒(骨架)上的作用力。方向与渗流方向相同。2.引起土体变形，改变建筑物或地基的稳定性(可能产生流土、管涌渗透破坏)，影响工程安全。552.6土的渗透及渗流土的渗透性：水透过土中孔隙流动的难易程渗流量渗透变形石坝浸润线透水层不透水层石坝坝基坝身渗流56渗流量渗透变形石坝浸润线透水层不透水层石坝坝基坝身渗流56渗透压力渗流量渗透变形透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑渗流57渗透压力渗流量渗透变形透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基一、土的渗透性1.地下水流动的两种形式：（1）层流：地下水在土中孔隙或微小裂隙中以不大的速度连续渗流。

特点：相邻两个水分子的运动轨迹(流线)相互平行。◆一般土(黏性土和砂土等)的孔隙较小，水在其中的流动很缓慢，因此，多数情况下都属层流。◆但在孔隙较大的碎石土中，如果渗流速度较大，则通常是紊流（2）紊流：地下水在岩石的裂隙或空洞中流动，速度较大。特点：相邻两个水分子的运动轨迹(流线)相互交叉混流。58一、土的渗透性1.地下水流动的两种形式：◆一般土(黏性土和2.渗流中的水头与水力坡降ABL透水层不透水层基坑592.渗流中的水头与水力坡降ABL透水层不透水层基坑59ABLh1h2zAzBΔh00基准面z：位置水头A点总水头：B点总水头：总水头：水力坡降：60ABLh1h2zAzBΔh00基准面z：位置水头A点总水头：3.渗透试验与达西定律试验前提：层流(1)渗透试验试验结果：试验装置：如图试验条件:

h1，A，L=const量测变量:

h2，时间t

，水量QΔh=h1-h2单位时间内的水量(流量)q=Q/t断面平均流速水力坡降Q613.渗透试验与达西定律试验前提：层流(1)渗透试验试验结果：(2)达西定律在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关。即注意v：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度A>AvVs=q/Av比例系数k:反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度(mm/s,cm/s,m/s,m/day)62(2)达西定律在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一粗粒土：①砾石类土中的渗流不符合达西定律②砂土中渗透速度:vcr=0.3-0.5cm/s(3)适用条件层流(线性流):大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土。v=ki(4)两种特例密实粘性土：近似适用：v=k(i-i0

)

(i>i0)i0：起始水力梯度ivovcrivi0ivo(a)层流(b)密实黏性土(c)粗粒土63粗粒土：(3)适用条件层流(线性流):大部分砂土，粉土；疏松(5)渗透系数的测定方法

常水头试验法

(适用透水性较大的砂性土)变水头试验法(适用透水性较小的粘性土)井孔抽水试验井孔注水试验野外试验测定方法室内试验测定方法各类土的渗透系数变化范围见表2.11。64(5)渗透系数的测定方法常水头试验法(适用透水性较大的砂(6)渗透系数的影响因素

土粒特性流体特性○粒径大小及级配○孔隙比○

矿物成分○结构和构造水的动力粘滞系数(水温)饱和度(含气量)(封闭气泡对k影响很大)65(6)渗透系数的影响因素土粒特性流体特性○粒径大小及级配二、动水力及渗透破坏1.动水力GD定义：渗流作用在单位体积土内骨架上的作用力。计算公式：

从土体中取一截面积为F的土柱AB，以该土柱内的水为脱离体。则进水断面A处受到的作用力F进=pAF=γwh1F出水断面B处受到的作用力F出=pBF=γwh2F水在出、进断面间损失的总力为F损=γwF(h1-h2)=γwF∆h方向：与渗流方向相同。作用位置：作用在土的骨架(土粒)上ABLF进F出水流水流对土骨架的总作用力G=F损，但方向与F损相反。这样，单位体积土内骨架上的作用力(即渗透力)为

GD=G/VAB=γwF∆h/(FL)=γwi力F损是水流为了克服土骨架对其的阻碍而产生的。根据力的平衡条件，66二、动水力及渗透破坏1.动水力GD定义：渗流作用在单位体积土2.渗透破坏(1)流砂(流土)◆动水力的存在改变了土的受力状态；◆如果水流与重力一致，则动水力使土颗粒压得更密，这种情况对工程是有利的；◆如果水流与重力相反，则动水力使土颗粒浮托，特别当动水力大于重力时，土体将随水流运动，这种情况对工程是不利的。定义：土体随渗流运动的现象。判别：因地下水位以下为饱和土，单位体积的有效重量为γ′

，因此产生流砂的条件为GD≥γ′。即产生流砂的临界水力梯度icr=γ′/γw=γsat/γw-1

γwi≥γ′或i≥γ′/γw=γsat/γw-1672.渗透破坏(1)流砂(流土)◆动水力的存在改变了土的受力状如果i<icr，则土体不会发生流砂(稳定)如果i=icr，则土体处于发生流砂的临界状态如果i>icr，则土体发生流砂流土68如果i<icr，则土体不会发生流砂(稳定)流土68流土69流土69(2)管涌(潜蚀)◆在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。◆主要发生在砂砾土中。◆长期管涌破坏土的结构，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体坍陷。3.渗透破坏的防治措施◆降低土中水流的水力梯度。如降低水位(水头)，或增加水的渗径长度◆在渗流出口处设置反滤层、加盖压重，或在建筑物下游设置减压井、减压沟等。70(2)管涌(潜蚀)◆在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔管涌71管涌71管涌72管涌72整体破坏－水库塌岸73整体破坏－水库塌岸73Thanksforyour74Thanksforyour74第二章土的性质及工程分类主要内容：◆土的三相组成及土的结构◆土的物理性质指标◆无黏(粘)性土的密实度◆黏性土的物理特性◆土的渗透性◆地基土的工程分类75第二章土的性质及工程分类主要内容：12.1概述2.什么是土？岩石经过风化作用而剥落、搬运、沉积形成的矿物集合体。（由此可见：土是一种复合材料）1.风化作用由于昼夜和季节的气温变化(使地表各种原岩不断发生热胀脱离、冷缩开裂等机械破碎)、水和水溶液的存在(使原岩不断发生水化、氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂等化学和机械破碎)、动植物和微生物的活动(使原岩不断发生机械破碎和化学变化)，对原岩发生机械破碎和化学变化的作用，称为风化作用。762.1概述2.什么是土？岩石经过风化作用而剥落、搬运、沉积3.风化的类型○

物理风化定义：由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及盐类的结晶引起的岩石表面逐渐破碎崩解的过程。结果：主要使岩石机械破碎。风化的产物（原生矿物）与原母岩矿物成分、化学性质相同。○化学风化定义：岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物作用下所引起的破坏过程。结果：不仅破坏了岩石的结构，而且使其化学成分发生了变化，形成新的矿物（次生矿物）。773.风化的类型○物理风化定义：由于温度变化和岩石裂隙中水的○生物风化定义：生物活动过程中对岩石的破坏作用。结果：可能生物原生矿物或次生矿物。4.土性质复杂的原因○成因复杂（自然的产物）○组成复杂。通常由以下三部分组成：土粒：构成土的骨架，称为固相。孔隙中的水(及溶液物质)：称为液相。

孔隙中的气体：称为气相。78○生物风化定义：生物活动过程中对岩石的破坏作用。4.土性质5.土与岩石的区别：仅在于颗粒间胶结的强弱。粒间无胶结：无黏性土（如砂、碎石等）粒间弱胶结：黏性土、粉土等。粒间强胶结：岩石。795.土与岩石的区别：仅在于颗粒间胶结的强弱。粒间无胶结：无黏物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分。（1）原生矿物化学风化产物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。（2）次生矿物特点：化学性质稳定，水稳性强。特点：颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。1.土的固体颗粒(固相)：通常由以下三部分组成：2.2土的三相组成及土的结构80物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分a.粘土矿物复合的铝－硅酸盐晶体，片状。高岭石：伊利石：蒙脱石：亲水性：蒙脱石>伊利石>高岭石b.倍半氧化物及次生二氧化硅c.可溶性次生矿物（3）有机质蒙脱石81a.粘土矿物复合的铝－硅酸盐晶体，片状。高岭石：伊利石：蒙2.土颗粒的大小和形状

自然界中存在的土，都是由粒径大小不同的土粒组成的，土的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此可将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称为粒组，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。常用200、60、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒组:漂石(块石)颗粒（粒径>200mm）卵石(碎石)颗粒（粒径介于200~60mm）圆砾(角砾)颗粒（粒径介于60~2mm）砂粒（粒径介于2~0.075mm）粉粒及粘粒（粒径介于0.075~0.005mm）粘土的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类，它们都是次生矿物。822.土颗粒的大小和形状粘土的矿物成分主要有粘土矿土的粒组划分83土的粒组划分93.土的颗粒级配(粒径级配)土的颗粒级配：土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总量的百分数)。颗粒级配的用途：作为确定土的名称和选用建筑材料的重要依据。它是决定无粘性土工程性质的主要因素。颗粒级配的分析方法——颗分试验筛分法：适用于粒径>0.075mm。比重计法或移液管法：适用于粒径<0.075mm。843.土的颗粒级配(粒径级配)土的颗粒级配：土中各个粒组的相对8511筛分法105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%9587786655361009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线水分法86筛分法10200g10P100908070605040302级配曲线的制作横坐标：土粒粒径(已换算为对数)纵坐标：小于某粒径的土粒质量百分数（%）小于某粒径的土粒质量(％）＝87级配曲线的制作横坐标：土粒粒径(已换算为对数)小于某粒径的土8814定量判别：利用不均匀系数Cu和曲率系数Cc1060/ddCu=2d601030ddCc=.土粒级配状况的判别定性判别（1）曲线连续且分布范围广(平缓)，表示土粒粒径大小相差较大，为级配不均匀或级配良好的土（2）曲线连续但分布范围窄(曲线较陡)，表示土粒粒径大小相差不多，为级配均匀或级配不良的土（3）曲线出现不连续（如“平台”），表示缺乏某些粒径的土，为级配不良的土有效粒径d10:土粒质量累计为10%时的粒径。中值粒径d30:土粒质量累计为30%时的粒径。限定粒径d60:土粒质量累计为60%时的粒径。平均粒径d50:土粒质量累计为50%时的粒径。（表示土粒的粗细程度

）(表示土粒的不均匀程度)(表示级配曲线的连续程度)89定量判别：利用不均匀系数Cu和曲率系数Cc1060/ddCu判别：(1)对级配曲线连续的土：Cu>5为级配良好；Cu<5为级配不良(2)对级配曲线不连续的土：同时满足Cu>5和Cc<1~3时为级配良好反之为级配不良填方用料的选择：应选择级配良好的土90判别：(1)对级配曲线连续的土：Cu>5为级配良好；Cu<（1）结晶水

存在于矿物结晶中的水，只有在高温(>1050C)下，才能从矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。（2）结合水

受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛细水重力水自由水弱结合水强结合水与土粒表面结合的水结合水土粒矿物内部的水-结晶水土中水4.土中的水(液相)91（1）结晶水0-毛细水重力水自由水弱结合水强结合水与土粒表面105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性92105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性18强结合水弱结合水自由水（2-1）强结合水：没有溶解盐类的能力，不能传递静水压力，牢固地吸附于土粒表面，其性质接近于固体，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。（2-2）弱结合水：厚度较强结合水大，具有较高的粘滞度、抗剪强度，仍不能传递静水压力。当含量较多时，使土具有一定的可塑性。(3)自由水（3-1）重力水：在受重力作用在土中流动的水。（3-2）毛细水：由于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用，土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升，形成毛细水。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。93强结合水弱结合水自由水（2-1）强结合水：没有溶解盐类的能力5.土中的气(气相)（1）开敞气体：孔隙中与大气相通的那部分气体。该部分气体对土的性质影响不大。（2）封闭气体：密闭与孔隙中不与大气相通的那部分气体。该部分气体使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。945.土中的气(气相)206.土的结构和构造(2)土的结构类型(1)土的结构：土粒的大小、形状、空间排列和粒间连接特征。单粒结构蜂窝结构(粒径0.075~0.005mm)

絮状结构(粒径<0.005mm)(a)疏松(b)密实956.土的结构和构造(2)土的结构类型(1)土的结构：土粒的大(3)各类型土的形成方式及其特点单粒结构的土形成方式：在沉积过程中，较粗的颗粒在其自重作用下沉落，每个颗粒都受到周围已经沉稳的各个颗粒的支承，使各个颗粒相互依靠、交错重叠。特点：土粒之间是点与点接触。按其生成条件不同，形成紧密或疏松的状态，前者较稳定，力学性能好；后者较稳定，力学性能差。颗粒较粗的粉土、砂土和砾石土类均以该种结构为主。蜂窝结构的土形成方式：较细的土粒在自重作用下沉积，碰到已沉稳的颗粒时，由于颗粒较细，重量轻，如果土粒接触点处的分子引力大于下沉土粒的重量时，土粒便被吸住而不再下沉。这样逐渐形成链状单元。很多个这样的链状单元联结起来，便形成孔隙较大疏松的蜂窝结构。特点：孔隙大、疏松。当扰动而破坏其天然结构时强度低、压缩性大。颗粒较细的粉土、黏性土均以该种结构为主。96(3)各类型土的形成方式及其特点单粒结构的土蜂窝结构的土22絮状结构的土形成方式：极细小的黏土颗粒大都呈针状或片状。它们受水分子作用，其表面都有一层极薄的水膜。这种带有水膜的土粒在水中运动时，由于土粒之间相互吸引，因而之间以点、线、面的各种薄片结合，然后再沉积，形成所谓的絮状结构。特点：孔隙大、疏松。当扰动而破坏其天然结构时强度低、压缩性大。在海积粘土中常见。注意：在天然情况下，任何一种土都是由大小不同的颗粒所组成的，因而土的结构就不会是单一的，常以某种结构为主而由上述几种结构混合而成。97絮状结构的土注意：23(4)土的构造定义：土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征(结构)。主要形式：

层理(状)结构：这种构造的土层通常由不同颜色、不同颗粒的土组成层理，呈现成层性。土的构造的最主要特征就是层理(状)结构或成层性。98(4)土的构造定义：土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征(结构分散构造裂隙构造

分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近。

裂隙构造：土体中有很多不连续的小裂隙。这种土的强度低、渗透性大。99分散构造裂隙构造

分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近。

土的物理性质指标：表示土的三相之间比例关系的指标。2.3土的物理性质指标指标的分类：1.基本试验指标：必须通过试验才能确定的指标。

包括：土的天然密度ρ(重度γ)、土的含水量ω和土粒相对密度ds2.换算指标：由基本试验指标及水的密度ρw(重度γw)和重力加速度g换算出的指标。100土的物理性质指标：表示土的三相之间比例关系的指标。2.3土气水土

粒虽然土粒、水和气三相在土中是混合的，但我们可以抽象地把这三部分分开，做出下图2.19示的三相图。该图左边表示质量(重量)，右边表示体积。计算方法：三相图法土粒质量：ms（g或kg)水的质量：mw（g或kg)空气质量：ma≈0土总质量m=ms

+mw土粒体积：Vs(cm3或m3)水的体积：Vw(cm3或m3)气的体积：Va(cm3或m3)孔隙体积：Vv=Vw+Va土的总体积：V=Va+Vv图2.19土的三相关系示意图(第一类三相图)101气水土粒虽然土粒、水和气三相在土中是混合的，但我们可以抽一、基本指标1.土的天然密度定义：单位体积土的质量。计算公式：试验测定方法：环刀法。用已知内腔体积V的环刀取样，用天平称出土的质量（环刀与土的质量减去环刀质量），代入上式即可。土的天然重度(重力密度)γ：单位体积土的重量。即由于W=mg，故γ＝ρg102一、基本指标1.土的天然密度定义：单位体积土的质量。计算2.土的含水量ω定义：土中水的质量mw(或重量Ww)与土粒质量ms(或重量Ws)之比的百分数计算公式：试验测定方法：烘干法。先称一定质量的土m，放在100～1050C下烘干至恒重，则此时的质量即为土粒的质量ms，土中水的质量mw=m-ms。代入上式即可。3.土粒相对密度

(比重)ds定义：土粒质量ms与同体积40C时纯水的质量mw1=ρw1Vs

之比。计算公式：式中：ρs=ms/Vs为土粒的密度（单位体积土粒的质量），g/cm3

ρw1为40C时纯水的密度，

g/cm3试验测定方法：比重瓶法。1032.土的含水量ω定义：土中水的质量mw(或重量Ww)与土粒由于ds变化幅度不大（通常在2.6~2.8之间),通常可按经验数值选用，如下表。土粒比重参考值粘性土土的名称砂土粉土粉质粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76104由于ds变化幅度不大（通常在2.6~2.8之间),通常可按经计算公式：定义：单位体积的土在水分烘干后的质量，即干土的密度。常见值：1.3~1.8t/m3工程应用：常用做填方工程中土体压实质量控制的标准。换算公式：二、反映土单位体积质量(重量)的指标土的干重度γd:单位体积的土在水分烘干后的重量，即干土的重度。1.土的干密度ρd105计算公式：定义：单位体积的土在水分烘干后的质量，即干土的密度2.土的饱和密度ρsat定义：土中孔隙充满水时单位体积土的质量。计算公式：式中：ρw=1g/cm3=1t/m3,为水的密度。土的饱和重度γsat:土中孔隙充满水时单位体积土的重量。3.土的有效密度(浮密度)ρ′定义：土体淹没在自由水以下时，单位体积土粒的质量减去同体积水的质量后，即单位体积土粒的有效质量。（注意：有浮力）计算公式：土的有效重度γ′:土体淹没在自由水下时单位体积土的重量。1062.土的饱和密度ρsat定义：土中孔隙充满水时单位体积土的质三、反映土的孔隙特征、含水程度的指标1.孔隙比e定义：土中孔隙孔隙体积Vv与土粒体积Vs之比。计算公式：注意：由于Vv可以大于Vs，因此孔隙比e可以大于1。如淤泥或淤泥质土的e一般都大于1。2.孔隙率n定义：土中孔隙孔隙体积Vv与土的总体积V之比。计算公式：3.孔隙比与孔隙率之间的关系孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。107三、反映土的孔隙特征、含水程度的指标1.孔隙比e定义：土中孔4.土的饱和度Sr定义：土中水的体积Vw与孔隙体积Vv之比。计算公式：作用：砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态：

Sr50为稍湿；50<Sr80很湿;Sr>80饱和1084.土的饱和度Sr定义：土中水的体积Vw与孔隙体积Vv之比。因Vs=1，由e=Vv/Vs知：Ve=e及V=Vs+Vv=1+e四、换算指标的计算方法1.物理指标的特点

都是比值(比例)关系，不需各量的绝对值，只需相对值。因此可假定某些量为单位值(1)。常假定土粒体积Vs=1或土的总体积V=1。假定土粒体积Vs=1(以及ρw1=ρw)因ds=ms/(ρwVs)，故ms=dsρw及Ws=dsγw因ω

＝mw/ms，故

mw=ωdsρw

Ww=ωdsγwm=ms+mw=dsρw

(1+ω)w=ws+ww=dsγw(1+ω)图2.20土的三相指标换算图(第二类三相图)利用以上关系，即可将图2.19的三相图转换为图2.20。109因Vs=1，由e=Vv/Vs知：Ve=e及V=Vs+Vv2.图2.20的应用其它指标换算公式见表2.7。图2.20土的三相指标换算图(第二类三相图)1102.图2.20的应用其它指标换算公式见表2.7。图2.204.密实度指标(1)孔隙比e《建筑地基基础规范》以孔隙比e作为砂土密实度的划分标准，分为：密实、中密、稍密、松散四状态。2.4无粘性土的密实度2.密实度：单位体积土中固体颗粒的含量。3.密实度对无粘性土工程性质的影响

若土粒排列紧密(即密实度大)，其结构就稳定，压缩变形小，强度高，是良好的天然地基。反之，若密实度小，则呈疏松状态，结构不稳定，变形大、强度低。无粘性土的工程性质主要取决于其密实度。1.无粘性土：具有单粒结构的碎石土和砂土(颗粒间无粘结能力的土)。1114.密实度指标2.4无粘性土的密实度2.密实度：单位体积土（2）相对密度Dr用孔隙比e判别无粘性土的密实度的缺点：不能考虑颗粒级配的影响。相对密度式中：emax和emin分别为无粘性土处于最疏松和最密实时的孔隙比。由于emax>e≥emin，故1≥Dr>0利用相对密度Dr，可判别无粘性土的密实度：1≥Dr>0.67密实0.67≥Dr>0.33中密

0.33≥Dr>0松散

(3)标准贯入试验（StandardPenetrationTest，SPT）虽然相对密实度从理论上能反映颗粒级配、颗粒形状等因素。但由于对砂土很难采取原状土样，故天然孔隙比不宜测准。《规范》用标准贯入试验的锤击数来划分砂土的密实度。见表2.8。112（2）相对密度Dr相对密度式中：emax和emin分别为无粘标准贯入数N63.5锤重：63.5kg落距：760mm打入深度：300mm(4)碎石土密实度野外鉴别方法

碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这类土可在现场进行观察,根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻性鉴别。将碎石土分为密实、中密和稍密和松散四种。见表2.9。113标准贯入数N63.5锤重：63.5kg落距：763.(粘性土的)稠度：指粘性土的软硬状态或对受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力。4.界限含水量同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量。2.5粘性土的物理特征1.粘性土：具有可塑状态性质的土(颗粒间具有粘结能力的土)2.影响粘性土工程性质的最主要因素：含水量。即土粒与水的相互作用。当含水量较低时，土就较硬，变形小、强度高。反之，当含水量较大时，土就较软，甚至为流态(如泥浆)。1143.(粘性土的)稠度：指粘性土的软硬状态或对受外力作用所引起粘粒强结合水弱结合水自由水液态可塑态固态或半固态115粘粒强结合水弱结合水自由水液态可塑态固态或半固态415.界限含水量的测定方法(1)液限ωl：锥式液限仪(如下图示)或液－塑限联合测定仪锥式液限仪：将调成浓糊状的试样装满盛土杯，刮平杯口面，使76g圆锥体(含平衡球，锥角300)在自重作用下徐徐沉入土样，经过15s圆锥进入土中深度恰好为10mm时，此时该试样的含水量即为液限ωl。锥式液限仪1165.界限含水量的测定方法(1)液限ωl：锥式液限仪(如下(2)塑限ωp：搓条法(滚搓法)或液－塑限联合测定仪将测定完液限后的土样重塑均匀后，用手掌在毛玻璃板上搓成小土条。搓滚过程中，水分逐渐蒸发。若土条刚好搓至直径3mm时产生裂缝并开始断裂，则此时土条的含水量即为塑限。搓条法示意图117(2)塑限ωp：搓条法(滚搓法)或液－塑限联合测定仪将测定(3)液－塑限联合测定仪锥式液限仪和搓条法的缺点：人为因素影响较大，测定结果不稳定。液－塑限联合测定仪：采用电磁放锥，光电方式测读圆锥入土深度。试验时，对同种土的3个不同含水量的试样分别测出其入土深度，然后在双对数纸上做出各次入土深度及相应含水量的关系（大致为直线），则对应入土深度为10mm及2mm时土样的含水量，即分别为该土的液限和塑限。118(3)液－塑限联合测定仪锥式液限仪和搓条法的缺点：人为因素测试结果整理119测试结果整理45IP与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。土粒越细且含量越多，则比表面越大，土的结合水含量越高，IP越大。当水中高价阳离子浓度增加时，土粒表面吸附的反离子层厚度变薄结合水含量相应减少，IP也小；反之，IP变大。□IP作用：用于对粘性土进行定名。（1）塑性指数IP：表示土处于可塑状态的含水量范围大小。PLpIww-=（省去%）6.粘性土的塑性指数Ip和液性指数IL120IP与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。（1）塑性IL的作用：判别粘性土的软硬状态。流动状态可塑状态固态粘性土软硬状态的划分（2）液性指数IL：表示土的天然含水量与界限含水量之间的相对关系。121IL的作用：判别粘性土的软硬状态。流动状态可塑状态固态粘性土天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏度St衡量：根据灵敏度将饱和粘性土分为：中灵敏高灵敏触变性：饱和粘性土当受扰动后，其强度降低，但当扰动停止后，强度又随时间增大，这种特性称为触变性。qu：原状试样的无侧限抗压强度qu′：重塑试样的无侧限抗压强度7.粘性土的灵敏度和触变性低灵敏122天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性2.8地基土(岩)的工程分类分类的目的：便于工程勘查、设计和施工；便于正确选择对土的研究方法；便于对土的工程性质做出合理的评价；便于工程人员对土有共同的概念，能够经验交流。分类的依据：1.土的颗粒大小及其级配。它是各类土性质差别很大的一个主要原因。2.土的塑性。它是影响细粒土性质的重要因素。3.土的成因及形成年代。同一成因的土具有相近的工程性质；土的生成年代越久，一般工程性质越好。但注意：目前还未找到土的成因及形成年代与其工程性质的定量关系，故规范中还无法考虑这一因素。1232.8地基土(岩)的工程分类分类的目的：便于工程勘查、设计根据《建筑地基基础设计规范》，地基土可分为以下六类：

一、岩石1.定义：颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。2.分类：⑴按坚固性分为：硬质岩石、软质岩石。⑵按岩石风化程度分为：微风化、中等风化、强风化。⑶按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

二、碎石土1.定义：粒径d>2mm的颗粒含量超过全重50%的土。2.分类依据：土的粒组含量及颗粒形状。3.定名：漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾。4.工程性质：根据骨架颗粒含量占总重的百分比，颗粒的排列，可挖性与可钻性分为密实、中密、稍密三等。

常见碎石土强度大、压缩性小、渗透性大，为良好地基。

124根据《建筑地基基础设计规范》，地基土可分为以下六类：一、岩三、砂土1.定义：粒径d>2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径d>0.075mm的颗粒超过全重50%的土。2.分类依据：粒组含量。3.定名：砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。4.密实度：密实、中密、稍密、松散四状态。5.工程性质：砾砂、粗砂、中砂一般为良好地基；细砂、粉砂具体分析。125三、砂土511.定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip≤10的土。2.组成：一般为砂粒、粉粒、粘粒的混合体。3.分类：根据粒径d<0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分为粘质粉土、砂质粉土。4.密实度：根据孔隙比e大小分为：密实(e<0.65)、中密(0.65≤e<0.85)、稍密(e≥0.85)。5.湿度:由Sr分为稍湿、很湿、饱和。或由含水量分为稍湿、湿、很湿。6.工程性质：密实粉土为良好的天然地基；e>1为松散状态，属软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。

四、粉土1261.定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，五、粘性土1.定义：Ip>10的土。2.分类依据：塑性指数Ip3.定名：Ip>17为粘土；10<Ip≤17为粉质粘土。

六、人工填土1.定义：由于人类活动而形成的堆积物。2.分类依据：组成物质；堆积年代。3.定名：⑴按组成物质分为：素填土、杂填土、冲填土。

⑵按堆积年代分为：

老填土（粘性土填筑年代超过10年，粉土超过5年）

新填土（粘性土填筑代小于10年，粉土小于5年）127五、粘性土53七、特殊土(软土)1.软土:在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用后形成的土。包括淤泥和淤泥质土。2.分类：(1)淤泥：天然含水量ω>液限ωL、天然孔隙比e≥1.5的粘性土。(2)淤泥质土：天然含水量ω>液限ωL、1.5>e≥

1.0的粘性土。3.工程性质：压缩性大、强度低、灵敏度高、渗透性差。

128七、特殊土(软土)542.6土的渗透及渗流土的渗透性：水透过土中孔隙流动的难易程度。(土体被水透过的性质).土的渗流：水透过土中孔隙流动的现象。土中水发