土的物理性质指标与工程分类讲义（河海） .pdf

土力学 河海大学岩土工程科学研究所河海大学岩土工程科学研究所 第一章土的物理性质指标与 工程分类 土是松散颗粒的堆积物，是岩石风化的产物（人工破碎： 堆石坝的坝壳料；相当于物理风化）。 土是指覆盖在地表的没有胶结或弱胶结的颗粒堆积物。 根据来源分：有机土和无机土 1 1- -1 1 土的形成土的形成 粘 土 细 砂 粗 砂 碎 石 卵石 碎石 粘 土 第一章土的物理性质指标与 工程分类 岩石风化分为物理风化和化学风化。 物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪 的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀 等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的 过程。 1 1- -1 1 土的形成土的形成 第一章土的物理性质指标与 工程分类 化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等 各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳 化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化， 分解位极细颗粒的过程。 1 1- -1 1 土的形成土的形成 第一章土的物理性质指标与 工程分类 特征： 物理风化：量变过程，形成的土颗粒较粗； 化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。 对一般的土而言，通常既经历过物理风化，又有 化学风化，只不过哪种占优而已。 1 1- -1 1 土的形成土的形成 第一章土的物理性质指标与 工程分类 土从其堆积或沉积的条件来看可分为： 1 1- -1 1 土的形成土的形成 沼泽土 冰碛土 风积土 河流冲积土 运积土 残积土 土 )(沼泽土有机土 冰碛土 风积土 冲积土 运积土 残积土 无机土 土 第一章土的物理性质指标与 工程分类 残积土：岩石风化后仍留在原地的堆积物。 特点： 湿热地带，粘土，深厚，松软，易变； 寒冷地带，岩块或砂，物理风化，稳定。 1 1- -1 1 土的形成土的形成 黄河峡谷那西瓦水电站坝基施工 第一章土的物理性质指标与 工程分类 运积土：岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等 搬运离开生成地点后再沉积下来的堆积物。又分为冲积 土、风积土、冰碛土和沼泽土等。 1 1- -1 1 土的形成土的形成 第一章土的物理性质指标与 工程分类 冲积土：由水流冲积而成；颗粒分选、浑圆光滑 风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来 的堆积物；没有层理、细砂或粉粒；黄土 冰碛土：由冰川剥落、搬运形成的堆积物；不成层、从 漂石到粘粒； 沼泽土：在沼泽地的沉积物；含有机质、压缩性高、强 度低； 1 1- -1 1 土的形成土的形成 沧海桑田 海枯石烂 土、植被、生态 第一章土的物理性质指标与 工程分类 土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三 相系。 固相：土的颗粒、粒间胶结物； 液相：土体孔隙中的水； 气相：孔隙中的空气。 1 1- -2 2 土的组成土的组成 第一章土的物理性质指标与 工程分类 当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土； 当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土； 一般在地下水位以上地面一下一定深度内的土的孔隙中 兼含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土。 1 1- -2 2 土的组成土的组成 第一章土的物理性质指标与 工程分类 根据土的粘性分： 粘性土：颗粒很细； 无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚至堆石 （直径几十cm甚至1m） 1 1- -2 2 土的组成土的组成 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）成土矿物 原生矿物：由物理风化生成的土粒；颗粒较粗，一般为 无粘性土；石英、长石、云母等；圆形、板状、块状； 吸水力弱、稳定、无塑性；砂多为石英。 次生矿物：由原生矿物经化学风化作用而形成的矿物。 颗粒较细，一般为粘土矿物，形成粘性土。高岭石、伊 利石、蒙脱石；片状、极细；吸水力强、活泼、有塑性。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物：由各种硅酸盐矿物分解形成的水铝硅酸盐矿 物。 其结构可分为晶体和非晶体，以晶体矿物为主。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘土矿物的晶体结构 硅片：基本单元是硅氧四面体，底面每个氧离子为2个 相邻单元的硅原子共有组成六边形孔硅片； 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘土矿物的晶体结构 铝片：铝（镁）氢氧（氧）八面体，每个氢氧离子为2 个相邻单元的铝原子共有组成铝片； 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物： 高岭石：长石风化产物，1：1型晶格，一个硅片一个 铝片一个晶层，晶层靠氢键连接，一个颗粒多达近百 个晶层。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物： 伊利石：云母在碱性介质中风 化产物， 2：1型晶格，二个硅 片一个铝片一个晶层，晶 层靠钾离子连接，比较稳定， 但不如氢键； 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物： 蒙脱石：伊利石进一步风化， 2：1型晶格，晶层没有钾 离子连接，而是有水分子进入；连接弱。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （三）土粒的大小和土的级配 粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组；某粒组的土 粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （三）土粒的大小和土的级配 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （三）土粒的大小和土的级配 土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （四）颗粒大小分析试验 测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，去定 粒径分布范围的试验称为土的颗粒大小分析试验。 常用的方法： 筛分法：粒径0.075mm 密度计法：粒径0.075mm，又有粒径0.075mm 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （四）颗粒大小分析试验 筛分法：利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取 得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上 充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，按下式计 算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数x（） 式中：mi，m分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质 量 一、土的固相一、土的固相 100 m m x i 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （四）颗粒大小分析试验 筛分法 一、土的固相一、土的固相 颗分筛 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （四）颗粒大小分析试验 密度计法：利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来 确定小于某粒径的土粒含量的方法。 通过密度计测定土水悬浊液的密度来确定。 一、土的固相一、土的固相 密度计 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （四）颗粒大小分析试验 土的级配曲线 粒径分布曲线 粒组频率曲线 一、土的固相一、土的固相 粒径分布曲线 粒组频率曲线 第一章土的物理性质指标与 工程分类 (五)颗粒分析试验曲线的主要用途 按粒径分布曲线可求得： 土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评估土 的工程性质； 某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 (五)颗粒分析试验曲线的主要用途 根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均匀系 数cu和曲率系数cc，它们的定义为： 式中：d10，d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土 粒含量分别为10，30和60时所对应的粒径。d10称 为有效粒径；d60称为限制粒径。 一、土的固相一、土的固相 10 60 d d cu 6010 2 30 dd d cc 第一章土的物理性质指标与 工程分类 土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线 的形状来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不 均匀系数和曲率系数来衡量。 cu小，曲线陡；cu大，易压密； cc过大，台阶在d10d30间； cc过小，台阶在d30d60间； 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 第一章土的物理性质指标与 工程分类 土的级配的连续性也可用粒 组频率曲线来反映。双峰， 谷点=5， 且cc=13时，级配良好，否 则，不良。 一、土的固相一、土的固相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）吸着水 由土颗粒表面电分子力吸附在土粒表面的一层水。 吸着水可分为强吸着水和弱吸着水。 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）吸着水 大多数粘粒表面带有净的负电荷 原子替代; 断键; 氢氧离子中的氢离子被离解; 吸着水形成原因：土粒表面的负电荷,阳离子,氢键。 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）吸着水 强吸着水性质接近于固体，冰点很低，沸点较高，且不能 传递压力。 弱吸着水也称为薄膜水，不能传递压力，也不能在孔隙水 中自由流动，但它可以因电场引力的作用从水膜厚的地方 向水膜薄的地方转移。由于它的存在，使土具有塑性、粘 性、影响土的压缩性和强度，并使土的透水性变小。 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）吸着水 吸着水厚度影响因素： 成土矿物； 阳离子浓度及化学性质：阳离子价低，厚；阳离子浓度 高，薄. 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 (二）自由水 离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可 自由移动的水称为自由水。 分为毛细管水和重力水 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 (二）自由水 毛细管水：土中存在许多大小 不同的相互连通的弯曲孔道， 由于水分子与土粒分子之间的 附着力和水气界面上的表面张 力，于是，将引起迫使相邻土 粒相互积紧的压力，这个压力 称为毛管水压力。 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 (二）自由水 在潮湿的粉、细砂中孔隙水仅存在于土粒接触点周围，彼 此是不连续的。这时，由于空隙中的气与大气连通，因此， 孔隙中的压力亦将小于大气压力。 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 (二）自由水 由毛管水压力引起的摩擦阻力犹如给予砂土以某些粘聚力， 以致在潮湿的砂土中能开挖一定高度的直立坑壁。但一旦 砂土被水浸饱和，则弯液面消失，毛管水压力变为零，这 种粘聚力液就不再存在。把这种粘聚力称为假粘聚力。 二、土的液相二、土的液相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 存在土中的气体分为两种基本类型： 一种是与大气连通的气体； 另一种是与大气不连通的以气泡形式存在的封闭气体。 三、土的气相三、土的气相 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）土粒间的相互作用 当粘粒在溶液中沉淀时，粒间引力主要 是范得华力（分子键），还有吸着水层 中异性电荷引起的静电引力。 引力：范得华力总是在极性颗粒之间产 生引力，但它是一种短程力，约随粒间 间距的六次方递减，而与溶液的性质无 关。 1 1- -3 3 土的结构土的结构 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）土粒间的相互作用 斥力：在两个土粒互相靠近， 使颗粒表面吸着水层相搭接 时，吸着水层中的阳离子不 足以平衡土粒上的净负电荷 就发生粒间斥力。大小取决 于溶液的性质，并随粒间间 距的指数函数递减。 1 1- -3 3 土的结构土的结构 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）土的结构 单粒结构 1 1- -3 3 土的结构土的结构 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）土的结构 蜂窝状结构 1 1- -3 3 土的结构土的结构 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）土的结构 絮状结构：角、边与面接触时净引力最大，因此絮状结构 的特征是土粒之间以角、边与面的接触或边与边的搭接形 式为主。这种结构的土粒呈任意排列，具有较大的孔隙， 其强度低，压缩性高，对扰动比较敏感。 1 1- -3 3 土的结构土的结构 第一章土的物理性质指标与 工程分类 1 1- -3 3 土的结构土的结构 第一章土的物理性质指标与 工程分类 可分为两类： 一类是必须通过试验测定的，如含 水率、密度和土粒比重，称为直接 指标； 另一类是根据直接指标换算的，如 孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为 间接指标。 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）试验直接测定的物理性质指标 土的密度与重度 土的密度定义为单位体积土的质量，用表示，单位为 mg/m3(或g/cm3)。表达式如下： 对于粘性土，土的密度常用环刀法测定。 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 aws aws vvv mmm v m 密度：环刀法 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）试验直接测定的物理性质指标 土的密度与重度 土的重度亦称为容重，定义为单位体积土的重量，用表 示，单位为kn/m3。表达式如下： 式中：w土的重量，单位为kn；g重力加速度。 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 g v gm v w 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）试验直接测定的物理性质指标 土粒比重gs 土粒比重定义为土粒的质量（或重量）与同体积4时纯 水的质量（或重量）之比（无因次），其表达式为： 或 式中：s土粒的密度，即土粒单位体积的质量； （s）44时纯水的密度，1g/cm3 （w）44时纯水的重度。 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 4 s 4wws s s v m g 4ws s s v gm g 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）试验直接测定的物理性质指标 土的含水率w 土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒 的质量之比，以百分数表示，其表达式为： 测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量， 然后放在烘箱中，在100105常温下烘干，称得干土 质量，按上式可算得。 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 %100 s w m m 烘干法 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 土的孔隙比e 定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示， 其表达式为： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 s v v v e 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 土的孔隙率n 定义：土中孔隙的体积与土的总体积之比，或单位体积内 孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 %100 v v n v 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 土的饱和度sr 定义：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示， 其表达式为： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 %100 v w r v v s 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 干密度d与干重度d 土的干密度：单位体积内土粒的质量，表达式： 土的干重度：单位体积内土粒的重量，表达式为： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 v ms d g v gm v w d ss d 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 干密度d与干重度d 土烘干，体积要减小，因而，土的干密度不等于烘干土的 密度。土的干密度或干重度也是评定土密实程度的指标， 干密度或干重度愈大表明土愈密实，反之愈疏松。 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 饱和密度sat与饱和重度sat 饱和密度定义：土中孔隙完全被水充满土处于饱和状态时 单位体积土的质量。表达式为： 在饱和状态下，单位体积土的重量称为饱和重度，其表达 式为： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 v vm wvs sat g v gvgm v vw sat wvswvs sat 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 浮密度与浮重度（有效重度） 土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量减小，因此提 出了浮重度，即有效重度的概念，其表达式为： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 g v gvgm v vw wsswss 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）间接换算的物理性质指标 浮密度与浮重度（有效重度） 与浮重度相应，提出了浮密度的概念，土的浮密度是单位 体积内的土粒质量与同体积水质量之差，其表达式为： 或 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 wsat v vm wss 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）物理性质指标间的换算 常用的土的物理指标共有九个。已 知其中任意三个，通过换算可以求 出其余的六个。 孔隙比与孔隙率的关系 设土体内土粒的体积为1，则e=vv/v 可知，孔隙的体积vv为e，土体的体 积v为（1e），于是有： 或 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 e e v v n v 1n n e 1 孔隙 e 1+e 土粒 1 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）物理性质指标间的换算 干密度与湿密度和含水率的关系 设土体的体积v为1，则d = ms/v，土体内土粒的质量ms 为d，由w= mw/ ms水的质量mw为wd。于是，按式（1 4）的定义可得： 或 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 )1 ( 1 w w v m d dd w d 1 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）物理性质指标间的换算 孔隙比与比重和干密度的关系 设土体内土粒的体积为1，则按e=vv/v，孔隙的体积vv为e； 由s ms/ vs得土粒的质量ms为s。于是，按d的定义 可得： 应用式（16）整理得： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 ev m ss d 1 1 d ws g e 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）物理性质指标间的换算 饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系 设土体内土粒的体积为1，则按e=vv/v得体积vv=e；由s ms/ vs得土粒的质量ms=s。按w= mw/ ms，水的质量 mw=ws，则水的体积vw= mw/ w=ws/w。于是，由sr 定义可得： 当土饱和时，即sr为100，则： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 e wg e w v v s sw s v w r ssatg we 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）物理性质指标间的换算 浮密度与比重和孔隙比的关系 设土体内土粒体积为1，则按e=vv/v ，孔隙的体积vv为e； 由s ms/ vs得土粒的质量ms为s。于是，按式（118） 可得： 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 e g ev vm wswswss 1 1 1 第一章土的物理性质指标与 工程分类 【例题13】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称 得其质量为108g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据 试验得到的土粒比重gs为2.7，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。 【解】 （1）已知v60cm3，m=108g，则由式（14）得 =mv=18060=1.8g/cm3 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （2）已知ms=96.43g，则 mw=mms=10896.43=11.57g 按式（19），于是 w= mwms11.5796.43=12% （3）已知gs=2.7，则 vs= mss=96.432.735.7cm3 vv=vvs=6035.724.3cm3 按式（110），于是 e= vvvs24.3 35.7=0.68 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （4）按式（111） n= vvv24.360=40.5 （5）根据w的定义 vw= mww=11.57111.57cm3 于是按式（112） sr= vwvv=11.5724.348 1 1- -4 4 土的物理性质指标土的物理性质指标 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）无粘性土的相对密实度 常用相对密实度dr来衡量无粘性土的松紧程度，其定义为 式中：dr相对密实度； emax无粘性土处在最松状态时的孔隙比； emin无粘性土处在最密状态时的孔隙比； e0无粘性土的天然孔隙比或填筑孔隙比。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 minmax 0max ee ee dr 第一章土的物理性质指标与 工程分类 按式（123）可得相对密实度的使用表达式 式中：dmax无粘性土的最大干密度； dmin无粘性土的最小干密度； d无粘性土的天然干密度或填筑干密度。 将风干的无粘性土试样用漏斗法测定其最小干密度，用振 击法测定其最大干密度。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 ddd ddd r d minmax maxmin 1 d ss g e 第一章土的物理性质指标与 工程分类 在工程上，用相对密实度dr划分无粘性土的状态如下： 0dr1/3 疏松的 1/3dr2/3 中密的 2/3dr1 密实的 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘性土的稠度 粘性土的稠度状态 稠度指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用 而变形或破坏的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。 流动、软、可塑、硬等描述 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘性土的稠度 可塑性：土在外力作用下可 改变形状但不显著改变其体 积也不开裂，外力卸除后仍 能保持已有的形状。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘性土的稠度 界限含水率及其测定 界限含水率：粘性土从一种状态过渡到另一种状态，可 用某一界限含水率来区分，这种界限含水率称为稠度界 限或阿太堡界限。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘性土的稠度 液限（wl）从流动状态转变为可塑状态的界限含水 率，也就是可塑状态的上限含水率； 塑限（wp）从可塑状态转变为半固体状态的界限含 水率，也就是可塑状态的下限含水率； 缩限（ws）从半固体状态转变为固体状态的界限含 水率，亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时 的含水率。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘性土的稠度 液、塑限的测定 测定塑限的方法：搓滚法和液、塑限联合测定法。 测定液限的方法：碟式仪法和液、塑限联合测定法。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （二）粘性土的稠度 液、塑限联合测定法： 塑限5秒入土2mm时的含水率 10mm液限 5秒入土10mm时的含水率 17mm液限 5秒入土17mm时的含水率 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 25击合拢长度13mm时含水率为液限。 蝶式仪 联合测定仪 第一章土的物理性质指标与 工程分类 土的缩限用收缩皿法测定，把土料的含水率调制到大于土的 液限，然后将试样分层填入收缩皿中，刮平表面，烘干，测 出干试样的体积并称量准确至0.1g后，按下式计算： 式中：ws土的缩限()，w制备时的含水率() v1湿试样的体积(cm3)，v2干试样的体积(cm3) 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 100 21 w s s m vv ww 第一章土的物理性质指标与 工程分类 塑性指数和液性指数 塑性指数：液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）。 用ip表示，取整数，即： 塑性指数越高，吸着水含量可能高，土的粘粒含量越高。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 plp wwi 第一章土的物理性质指标与 工程分类 液性指数 粘性土的状态可用液性指数来判别。定义为： 式中：il液性指数，以小数表示； w土的天然含水率。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 p p pl p l i ww ww ww i 第一章土的物理性质指标与 工程分类 液性指数 液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对 关系，表达了天然土所处的状态。 当wwp时，il0，土处于坚硬状态； wpwwl时，0il1.0，土处于可塑状态； wlw时，il1.0，土处于流动状态。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （三）土的压实性 土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法， 使土能够压实到某种密实度的性质。 填土的密实程度常以干密度表示。 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （三）土的压实性 击实试验土工试验方法标准 （国家标准） 轻型：d5mm粒径的含量不超过25 30时，仍可用轻型击实，但要修 正。 问题： d5mm粒径的含量较少时是 剔除好：还是修正好？或者干脆用 重型？ 1 1- -5 5 无粘性土无粘性土的的相对密实度、粘性土相对密实度、粘性土的的稠度稠度 及土的压实性及土的压实性 第一章土的物理性质指标与 工程分类 粗粒土按颗粒组成进行分类；粘性土按塑性指数分类。 （一）土的分类标准 巨粒土和含巨粒土的分类 巨粒土和含巨粒土应按试样中所含 粒径大于60mm的巨粒组含量来划 分。试样中含巨粒组质量多于总质 量的50的土称为巨粒土；试样中 巨粒组质量为总质量的1550 的土称为巨粒混合土；试样中巨粒组质量少于总质量的15的 土，可扣除巨粒，按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名。 1 1- -6 6 土的工程分类土的工程分类 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）土的分类标准 粗粒土的分类 试样中粒径大于0.075mm的粗粒组质量多于总质量50的土称 为粗粒土。粗粒土又分为砾类土和 砂类土两类。试样中粒径大于2mm 的砾粒组质量多于总质量的50的 土称为砾类土；试样中粒径大于 2mm的砾粒组质量少于或等于总质 量50的土称为砂类土。 1 1- -6 6 土的工程分类土的工程分类 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）土的分类标准 细粒土的分类 试样中粒径小于0.075mm的细粒组质量多于或等于总质量的50 的土称为细粒土。细粒土应按下列规定划分： 试样中粗粒组质量少于总质量的25的土称为细粒土； 试样中粗粒组质量为总质量的2550的土称含粗粒的细 粒土； 试样中含部分有机质的土称有机质土。 细粒土可按塑性图进一步细分。 1 1- -6 6 土的工程分类土的工程分类 第一章土的物理性质指标与 工程分类 （一）土的分类标准 细粒土的分类 1 1- -6 6 土的工程分类土的工程分类 第一章土的物理性质指标与 工程分类 【例题17】有a，b，c三种土，它们的粒径分布曲线如图所 示。已知b土的液限为38，塑限为19，c土的液限为47， 塑限为24。试对这三种土进行分类。 1 1- -6 6 土的工程分类土的工程分类 第一章土的物理性质指标与 工程分类 【解】 （1）对a土进行分类： 从图128曲线a查得粒径大于60mm的巨粒含量为零，而粒 径大于0.075mm的粗粒含量为98，