山东建筑大学土力学第2章土的物理性质与分类X.ppt

土力学 地基与基础教研室 土的物理性质及分类 第2章 本章内容 2 1概述2 2土的三相比例指标2 3粘性土的物理特征2 4无粘性土的密实度2 5粉土的密实度和湿度2 6土的胀缩性 湿陷性和冻胀性2 7土的分类 2 1概述 土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬程度 土的物理性质指标 松密程度 干湿程度 轻重程度 力学特性 影响 表示 2 1概述 土的三个组成相的体积和质量上的比例关系 松密程度干湿程度轻重程度 特点 指标概念简单 数量很多 要点 名称 概念或定义 符号 表达式 单位或量纲 常见值或范围 联系与区别 定义 基本方法 三相草图法 2 2土的三相比例指标 2 2 1土的三相比例关系图 2 2土的三相比例指标 已知关系五个 共有九个参数 VVvVsVaVw msmwmam 剩下三个独立变量 物性指标是比例关系 可假设任一参数为1 如Vs 对于饱和土 Va 0剩下两个独立变量 实验室测定 其它指标 2 2土的三相比例指标 2 2 2指标的定义 1 室内测定的三个基本物理性质指标 土的密度 土粒相对密度 土粒比重 土的含水量 土粒相对密度 定义 土粒的密度与4 C时纯蒸馏水的密度的比值 表达式 单位 无量纲 土粒比重一般范围 粘性土2 70 2 75砂土2 65 比重瓶法测定 2 2土的三相比例指标 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 表达式 注意 其实是含水比 可达到或超过100 烘干法测定 土的密度 定义 单位体积土的质量 表达式 单位 kg m3或g cm3 一般范围 1 60 2 20g cm3 相关指标 土的重度 g 工程上更常用 用于计算土的自重应力 环刀法测定 2 2土的三相比例指标 2 特殊条件下土的密度 干密度 定义 土单位体积中固体颗粒部分的质量 表达式 相关指标 土的干重度 饱和密度 定义 土孔隙中充满水时的单位体积质量 表达式 相关指标 土的饱和重度 2 2土的三相比例指标 浮密重或有效密度 定义 在地下水位以下 单位土体积中土粒的质量与同体积水的质量之差 表达式 相关指标 土的浮重度 3 描述土的孔隙体积相对含量的指标 孔隙比 定义 土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比 表达式 2 2土的三相比例指标 孔隙率 定义 土的孔隙率是土中孔隙所占体积与总体积之比 以百分数计 表达式 饱和度 定义 土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比 以百分数计 表达式 饱和度表示孔隙中充满水的程度 Sr 0 干土Sr 1 饱和土 2 2土的三相比例指标 2 2 3指标的换算 设 推导 2 2土的三相比例指标 要点 从物理意义上理解指标间的关系不鼓励死记硬背必要时利用三相草图推导 2 2土的三相比例指标 土的三个组成相的体积和质量上的比例关系 松密程度干湿程度轻重程度 特点 指标概念简单 数量很多 要点 名称 概念或定义 符号 表达式 单位或量纲 常见值或范围 联系与区别 定义 基本方法 三相草图法 室内测定的三个物理性质指标土的密度 土粒的比重 土的含水量 三相草图有助于直观理解物性指标的概念 其它常用的物理性质指标表示土中孔隙含量的指标表示土中含水程度的指标表示土的密度和容重的指标 三相草图可用于确定物性指标之间的关系 三相草图法是求取物理性质指标的简单而有效的方法 小结 土的物理状态指标 土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬程度 土的物理性质指标 三相间的比例关系 力学特性 影响 表示 无粘性土砂类土碎石土 2 3粘性土的物理特征 2 3 1粘性土的可塑性及界限含水量 粘性土的稠度反映土中水的形态 强结合水膜最大 出现自由水 w 搓条法 锥式液限仪 2 3粘性土的物理特征 2 3 2粘性土的物理状态指标 相对稠度 即使含水量相同 稠度可能不同 液性指数 吸附弱结合水的能力 大致反映粘土颗粒含量 粘性大小 塑性指数 常作为细粒土工程分类的依据 2 3粘性土的物理特征 问题 仅适用于重塑土 定义 IL1 坚硬状态可塑状态流态 0 00 0 250 25 0 750 75 1 00 硬塑可塑软塑 wp w wL 天然稠度 定义 指原状土测定的液限和天然含水量的差值与塑性指数之比 可以用来划分路基的干湿状态 2 3粘性土的物理特征 2 3 3粘性土的结构性和触变性 m 粒径小于0 002mm颗粒的质量占总土总质量的百分比 活动度 灵敏度 原状土 结构性 相同含水量密度 组成 粉碎重塑 重塑土 强度降低 低灵敏 14 灵敏度愈高 其结构性愈强 受扰动后土的强度降低就愈多 2 3粘性土的物理特征 触变性 土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的 是土结构随时间变化的宏观表现 含水量不变 密度不变 因重塑而强度降低 又因静置而逐渐强化 强度逐渐恢复的现象 称为触变性 目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标 2 4无粘性土的密实度 2 4 1砂土的相对密实度 密实度 如何衡量 单位体积中固体颗粒含量的多少或孔隙含量的多少 优点 简单方便 缺点 不能反映级配的影响 只能用于同一种土 对策 相对密实度 干容重 d或孔隙比e或孔隙率n emin 0 35 emin 0 20 2 4无粘性土的密实度 emax 最大孔隙比 将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器 避免重力冲击 求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比 emin 最小孔隙比 将松散的风干土样装入金属容器内 按规定方法振动和锤击 直至密度不再提高 求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比 注意 室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难 相对密度 Dr 1 最密状态Dr 0 最松状态Dr 1 3 松散状态1 32 3 密实状态 2 4无粘性土的密实度 2 4 2无粘性土密实度划分的其他的方法1 砂土按天然孔隙比划分 2 砂土按标准贯入击数划分 3 碎石土按重型动力触探击数划分 4 碎石土的野外鉴别 2 5粉土的密实度和湿度 2 5 1粉土的概念 介于砂土和粘性土之间的土类 砂粒 2 0 075 粉粒 0 075 0 005 粘粒 小于0 005 历史上粗粒组下限 0 005实验繁琐0 1未含细粒组砂土粗粒组下限 0 075现行规范 粉土为粒径 0 075mm的颗粒含量不超过全重的50 塑性指数的土 2 5 2粉土的密实度和湿度密实度 根据孔隙比划分为 密实 中密 稍密 湿度 根据含水量划分稍湿 湿 很湿 2 6 1土的胀缩性指吸水膨胀和失水收缩两种变形特性 膨胀土的特点 2 6土的胀缩性 湿陷性和冻胀性 自由膨胀率 规范的规定 膨胀土的自由膨胀率 2 6 2土的湿陷性 定义 湿陷的内外在原因 湿陷性黄土的湿陷系数 规范的规定 2 6 3土的冻胀性 冻胀性的定义 2 6土的胀缩性 湿陷性和冻胀性 级 不冻 级 弱冻胀 级 冻胀 级 强冻胀 级 特强冻胀 冻胀分类 平均冻胀率 2 7土的分类标准 2 7 1分类原则 简明 工程特性差异 建筑工程系统 侧重于把土作为建筑地基和环境 原状土 工程材料系统 侧重于把土作为建筑材料 扰动土 1 巨粒土和粗粒土的分类标准2 细粒土的分类标准 2 7 2建筑地基土的分类 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002分类法 1 按沉积年代和地质沉积划分2 按颗粒级配 粒度成分 和塑性指标划分 碎石土 土的名称颗粒形状粒组含量 漂石块石 圆形及亚圆形为主棱角形为主 粒径大于200mm的颗粒超过全质量50 卵石碎石 圆形及亚圆形为主棱角形为主 圆形及亚圆形为主棱角形为主 圆砾角砾 粒径大于20mm的颗粒超过全质量50 粒径大于2mm的颗粒超过全质量50 2 7土的分类标准 砂土 土的名称粒组含量 粒径大于2mm的颗粒占全质量25 50 砾砂粗砂中砂细砂粉砂 粒径大于0 5mm的颗粒超过全质量50 粒径大于0 25mm的颗粒超过全质量50 粒径大于0 075mm的颗粒超过全质量85 粒径大于0 075mm的颗粒超过全质量50 2 7土的分类标准 2 7土的分类标准 粉土 粒径大于0 075mm的颗粒含量小于全质量50 而塑性指数Ip 10的土 塑性指数Ip 10的土 粘性土 10 Ip 17的土 Ip 17的土 粘土 粉质粘土