土的性质及工程分类.ppt

1,2 土的物理性质及分类,概 述 土的三相比例指标 黏性土的物理特征 无黏性土的密实度 粉土的密实度和湿度 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 土的分类,主要内容,2,2.1概 述,土的三相组成,三相比例大小,土的物理性质,土的化学性质,3,土的三相图 Three phase skeletal,质量m,体积V,一、反映土轻重程度的指标,1.土的天然密度：单位体积土的质量(g/cm3),一般 1.62.2gcm3,环刀法 蜡封法 灌砂法,土的密度 测定方法,ma=0,2.2 土的物理性质指标,2.2.1-2.2.2 土三相比例关系及指标定义,4,注：1)：干密度(g/cm3) dry density,重力密度(简称重度),天然重度=g 干重度 d=dg 饱和重度sat=satg 浮重度 =g,2:)：饱和密度(g/cm3) saturated density,3)：浮密度(g/cm3) 显然：satd,satd,5,2.土粒相对密度s（土粒比重）：无量纲 单位体积土颗粒质量与4纯水单位体积的质量之比,粘性土：s 2.72.75 砂性土：s 2.65 土中有机质含量增加，土粒相对密度减小,比重瓶法,土的相对密度测定方法,s土粒密度，即土颗粒单位体积的质量(g/cm3),ma=0,6,二、反映土的松密程度的指标,1孔隙比void ratio e=vv/vs 2孔隙率porosity n=vv/v100% 三、反映土中含水程度的指标，Sr 1、土的含水率(含水量) water content 用烘干法测定 2土的饱和度 degree of saturation Sr =vw/vv 100%,Sr=100% 完全饱和 Sr80%饱和 Sr=0完全干燥,7,注： （1） 实验直接测定的指标为：，ds(或s） （2） 各指标间关系可用三相草图法换算,不必死记这些换算公式 土的三相比例指标换算公式（表2-2）,2.2.3指标间的换算,2.2.3指标的换算,8,【例2-1】已知某土样 =1700Kg/m3 ,ds=267 , =14% 求e、Sr及sat 【解】：用三相草图法，如图 令V=1 m3 则重量m= *V=1700kg 而=mm m=m+ms 解得ms=1490kg m=210kg Vs=ms/ds= 1.49/2.67= 0.558 m3 Vv = V-Vs =1-0.558=0.442 m3 V=m/= 210/1000 = 0.21 m3 在图中填各数 可得 e =VV / Vs=0.79 Sr= V/VV=0.47,五、例题分析,9,2.3 黏性土的物理特性,2.3.1黏性土的可塑性及界限含水率 界限含水率：粘性土从一种状态变化到另一种状态的含水率 1液限WL土由塑性状态变到流态的分界含水量。如WL=28 表示土的液限含水量为28% 测定：用锥式液限仪，通常用联合测定法 2塑限WP土由半固态到塑态的分界含水量。如WP=12，表示土的塑限含水量为12%。 测定：搓条法或联合测定法。 3缩限WS,10,2.3.2黏性土的物理状态指标,1塑性指数Ip plasticity index Ip=WLWp,讨论： 塑性指数表示粘土处在可塑状态时含水量的变化范围. Ip取决于： 颗粒细，土能吸附水量，IP； 矿物成分，吸水能力，IP，故蒙脱含量，则IP； 水中离子成分和浓度,价高阳离子数，IP。 粘性土的分类常用于IP,2液性指数IL liquidity index,讨论： IL表示土的软硬程度, 用IL划分土的软硬状态，IL， 土软, IL=1流动状态。 没考虑土的结构影响，在含水量相同时，原状土比 重塑土硬，故用IL判断重塑土合适，但对原状土偏于保守。,11,3天然稠度(natural consistency),测定：烘干法,路基的干湿状态,公路沥青路面设计规范,（JTJD60-2006）,干燥 中湿 潮湿 过湿,12,液塑限联合测定仪,下沉深度为17mm所对应的含水量为液限;下沉深度为2mm处所对应的含水量为塑限。,液限,塑限,13,14,2.3.3黏性土的活动度、灵敏度和触变性,活动度：反映黏性土中所含矿物的活动性,A0.75,0.75A1.25,A1.25,不活动,正常,活动,15,2.3.3黏性土的灵敏度,灵敏度：,低灵敏度,中灵敏度,高灵敏度,16,概念：黏性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质 实质：微观结构多为片架结构，含较多结合水，随着时间被破坏的原始黏聚力部分得到恢复,2.3.3黏性土的触变性、,17,2.4 无粘性土的密实度 The compactness of none-cohesive soil,无粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响无粘性土工程性质的主要因素是密实度,1.孔隙比e （老规范）:没考虑级配因素,对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散。,18,2.由相对密实度Dr判断（公路规范用） relative density,砂土在天然状态下孔隙比,砂土在最密实状态时的孔隙比,砂土在最松散状态时的孔隙比,当Dr=0时， e=emin，表示土处于最疏松状态;当Dr=1.0时， e=emax，表示土体处于最密实状态,Dr1/3,疏松状态,1/3Dr2/3,中密状态,2/3Dr1,密实状态,优缺点？,19,三、例题分析,【例】某砂土试样,试验测定土粒相对密度ds=2.7,含水量=9.43%,天然密度=1.66/cm3。已知砂样最密实状态时称得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密实状态,【解答】,砂土在天然状态下的孔隙比,砂土最小孔隙比,砂土最大孔隙比,相对密实度,（1/3,2/3,中密状态,20,3 据标准贯入击数判断（新规范采用）,建筑地基基础设计规范： N30密实；15N30中密；10N15稍密； N10松散 公路桥涵地基及基础设计规范 N30密实；10 N30中密；5 N9 稍密； N5松散,标准贯入试验方法,锤重(63.5kg)落距(76cm) 入土中30cm 锤击数N,4 碎石土密实度野外鉴别,骨架颗粒含量和排列,可挖性和可钻性,21,2.5 粉土的密实度和湿度,2.5.1粉土的概念,粉土：塑性指数IP10，且粒径0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%的土,22,2.5.2粉土的密实度和湿度,密实度,密实,中密,稍密,e0.75,0.75e 0.90,e 0.90,湿度,稍湿,湿,很湿,w20,20w30,W30,23,2.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性,胀缩性：吸水膨胀和失水收缩的特性,2.6.1土的胀缩性,自由膨胀率,膨胀土,裂隙发育、常有光滑面和擦痕,多出露于阶地、山前,常见浅层滑坡、地裂、坍塌,裂隙随其气候张闭,24,湿陷性的概念： 土在自重压力作用下或自重压力和附加压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下陷的特征,2.6.2土的湿陷性,25,湿陷系数,非湿陷性,湿陷性,2.6.2土的湿陷性,26,冻胀性：土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特性,2.6.3土的冻胀性,级不冻胀,级弱冻胀,级冻胀,级强冻胀,级特强冻胀,27,2.7 土的分类,一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累及交流,二、分类体系与方法,分类体系：,1.建筑工程系统分类体系,2.工程材料系统分类体系,侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)地基土分类方法,很注意土的结构性。,侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土，例如：土的分类标准(GB/T50145-2007)工程用土的分类和公路土工试验规程(JTJ051-93)土的工程分类,28,1、按沉积年代和地质成因划分,老沉积土：第四纪晚更新世Q3及其以前沉积的土，呈超固结状态、具有较高的结构强度,新近沉积土：第四纪全新世近期沉积的土，一般呈欠固结状态、结构强度较低,2.7.2建筑地基土的分类,建筑地基基础设计规范(GB500072002),29,2、根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类。（与书上P54稍有差异）,（1）岩石,颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类。,2.7.2建筑地基土的分类,30,（2）碎石土土中2mm颗粒含量全重50%，且颗粒间未经胶结的粗粒土,（3） 砂土土中2mm颗粒50%全部土重，且粒径0.075mm的颗粒50%全部土重。又可进一步分。,（4）粉土粒径0.075mm颗粒含量50%全土重，且IP10的土。e1.0为软弱地基。,（5）粘性土塑性指数IP10的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分。,31,3。其他, 软土：（e1，L )压缩性高、强度低和具有灵敏性、结构性。其包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土。 红粘土（云贵，广西） 黄土（西北、华北） 膨胀土：自由膨胀率40%,十几个省 多年冻土 盐渍土 污染土,32,碎石土、砂土、粉土的分类与建筑地基基础设计规范完全相同。粘性土的定义稍有差异，除要满足塑性指数大于10之外，还要求粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土，另外按沉积年代划分黏土。,3 公路路基土的分类,公路土工试验规程(JTGE40-2007) 参照土的分类标准将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土,a.巨粒土