土力学与基础工程第二章土的物理性质指标.ppt

土土 力力 学学 主讲教师主讲教师: :李新乐李新乐 大连民族学院土建学院大连民族学院土建学院 Soil Mechanics 土的物理性质及分类 第二章 对土的特点进行详细解释和定量描述 本章特点: 看起来零散 学习要点: 理清 各节间联系 各节内层次 土的物理性质和分类 2.1 土的三相比例指标 2.1 土的三相比例指标 土的物理状态 粗粒土的松密程度 粘性土的软硬状态 土的物理性质和分类 土的物理性质指标 (三相间的比例关系) 力学特 性 影响 表 示 概念 所谓土的物理性质就是表示土中三相比 例关系的一些物理量。 土的物理性质指标不仅可以描述土的物 理性质和它所处的状态，而且在一定程 度上反映了土的力学性质。 土的物理性质指标的分类 一类是必须通过试验测定的，如含水量 （率）、密度和土粒相对密度，称为直 接指标； 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 土的三相图 为便于说明这些物理性质指标的定义 和它们的换算关系，常用三相图表示 土体内三相的相对含量。 1.三相草图 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 土的物理性质和分类 质量体积 2.1土的三相比例指标 三相草图 土的物理性质和分类 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 已知关系五个: 共有九个参数: V Vv Vs Va V / ms m ma m 剩下三个独立变量 三相草图法 物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1 对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量 实验室测定其它指标 是一种简单而实用的方法 2.1土的三相比例指标 土的密度(density) 土粒相对密度 (specific gravity of soil particles) 土的含水量(water content) 三个基本指标： 土的干密度(dry density) 饱和密度(saturated density) 浮密度(buoyant density) 描述土的孔隙体积相对含量的指标 孔隙比(void) 孔隙率(porosity) 饱和度(degree of saturation) 特殊条件下土的密度 土的物理性质和分类 2.室内测定的三个物理性质指标 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 -土的密度、土粒密度、土的含水量 土的密度(density) 土的容重(重度) =g 工程上更常用, 用于计算土的自重应力 单位: kg/m3 或 g/cm3 单位: kN/m3 一般范围: 1.602.20 g/cm3 定义: 土单位体积的质量 有时也称土的天然密度 2.1土的三相比例指标 表达式: 相关指标: 三相草图有助于直观 理解物性指标的概念 土的密度和容重 测定方法：环刀法 土的物理性质和分类 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 土粒相对密度(specific gravity of soil particles) 单位: 无量纲 土粒比重一般范围: 粘性土 2.702.75 砂 土 2.65 4C时纯蒸馏水的密度 =1.0 g/cm3 土粒比重在数值上等于土粒的密度 定义: 土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值 表达式: 定义:土的质量（或重量）与同体积4时纯水的质量之比（无因次） 表达式: 土粒比重 2.1土的三相比例指标 土粒相对密度ds 测定方法： 比重瓶法，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加 水的质量m1。然后把烘干土若干克(ms)装入空 比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加水加土的质 量m2，按下式计算土粒比重 土粒相对密度ds 土的物理性质和分类 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 土的含水量 定义: 土中水的质量与土粒质量之比, 用百分数表示 注意: 其实是含水比, 可达到或超过100 表达式: 2.1土的三相比例指标 water content or moisture content 土的含水量 测定方法： 烘干法。先称出天然湿土的质量，然 后放在烘箱里，在100105下烘干， 称干土的质量。 间接换算的物理性质指标 描述土的孔隙体积相对含量的指标 孔隙比(void) 孔隙率(porosity) 饱和度(degree of saturation) v表示土中孔隙含量的指标 孔隙比 孔隙率 (孔隙度) 土的物理性质和分类 换算指标 关系: 在某种程度上反映土的松密 砂类土：28-35% 粘性土：30-50% 有的可达60-70% 定义: 土中孔隙体积与固体颗粒 体积之比, 无量纲 表达式: Water Air Soil Va Vw Vs Vv V 体积 定义: 土中孔隙体积与总体积 之比, 用百分数表示 表达式: Vs=1 Vv=e V=1+e Water Air Soil 体积 三相草图可用于确定 物性指标之间的关系 2.1土的三相比例指标 土的物理性质和分类 饱和度 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 表达式: 定义: 土中水的体积与孔隙 体积的比值 饱和度表示孔隙中充满水的程度 Sr=0 : 干土 Sr=1 : 饱和土 2.1土的三相比例指标 v表示土中含水程度的指标 土的物理性质和分类 含水量 饱和度 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 2.1土的三相比例指标 土的物理性质和分类 v表示土中密度和容重的指标 天然密度 干密度 饱和密度 天然容重 干容重 浮容重 浮密度有效容重 饱和容重 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 单位: kg/m3 或 g/cm3 单位: kN/m3 定义: 土被完全烘干时的密度, 等于 单位体积内土粒的质量 表达式: 2.1土的三相比例指标 干密度d干容重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。 土的干密度或干容重是评价土密实程度 的指标，干密度或干容重越大表明土越 密实，反之越疏松。常用它来控制填土 工程的施工质量。 饱和密度sat与饱和容重sat 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或重量 表达式： 浮密度 与浮容重 定义： 单位体积内土粒质量与同体积水质量 之差 表达式： 各种密度容重之间的大小关系： 土的物理性质和分类 天然密度 干密度 饱和密度 天然容重 干容重 浮容重 饱和容重 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 质量体积 2.1土的三相比例指标 物理性质指标间的换算 常用的物理性质指标共有9个，一般 说，已知其中任意3个，通过换算，可以 求其余6个。 土的三相指标中3个直接测定指标是 、 、 。 测定的方法分别： 、 、 。 表示土的容重的指标有 个，分别是 。 表示土中含水多少的指标有 。 土的三相指标可以概括为 个。 课堂内容考查： 孔隙比与孔隙率的关系 干密度与湿密度和含水率的关系 孔隙比与相对密度和干密度的关系 饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系 当土饱和时，即为Sr=100 则 饱和含水率 浮密度与相对密度和孔隙比的关系 n【例1】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为 187g，烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度ds 为2.66，求该土样的含水量、密度、重度 、干重度d 、孔隙比e、饱和重度sat和有效重度 【解答】 例题2 一击实试验：击实筒体积1000cm3，测得湿土 质量为1.95kg，取