土的工程性质ppt课件

第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,1.土的三项比例指标,土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，是工程地质勘察报告中的基本内容。,V土的总体积，cm3；m土的总质量，g；Vs土中固体颗粒实体的体积，cm3；ms土的固体颗粒质量，g；Vv土中孔隙体积，cm3；mw土中液体的质量，g；Vw土中液体的体积，cm3；ma土中空气的质量，（ma=0）；Va土中气体的体积，cm3。,土的三相示意图,1,1.土粒密度（土粒比重）土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积土粒的质量，其单位为g/cm3。,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,1.土的三项比例指标,土粒密度也称土粒比重（土粒相对密度），是指土的质量与4时同体积水的质量之比，其值与土粒密度相同，但没有单位，在用作土的三相指标计算时必须乘以水的密度值才能平衡量纲。土粒密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的孔隙大小和含水多少无关，它的数值一般在2.62.8g/cm3之间。,2,2.土的密度（天然密度）土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单位是g/cm3，常见值为1.62.2g/cm3。土的密度常用环刀法测定。,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,1.土的三项比例指标,3.土的含水量土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，又称土的含水率。它是描述土的干湿程度的重要指标。用烘干法测定。,3,一、土的三相图,质量m,体积V,二、直接测定指标,1.土的密度：单位体积土的质量,工程中常用重度来表示单位体积土的重力,重力加速度，近似取10m/s2,2.土粒相对密度Gs（土粒比重）：土粒质量与同体积的4时纯水的质量之比,土粒相对密度变化范围不大：细粒土（粘性土）一般2.702.75；砂土一般为2.65左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小,4,3.土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示,土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。,测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,5,三、换算指标,1.孔隙比e和孔隙率n,孔隙比e：土中孔隙体积与土粒体积之比,2.土的饱和度Sr：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示,饱和度描述土中孔隙被水充满的程度。干土Sr=0,饱和土Sr=100%。砂土根据饱和度分为三种状态:,孔隙率n：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示,Sr50%稍湿；50Sr80%很湿；Sr80%饱和,6,3.不同状态下土的密度和重度,饱和密度sat：土体中孔隙完全被水充满时的土的密度,干密度d：单位体积中固体颗粒部分的质量,浮密度：土单位体积内土粒质量与同体积水的质量之差,土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个，土的密度，饱和密度sat，干密度d，浮密度(kg/m3),相应的重度指标也有4个，土的重度，饱和重度sat，干重度d，浮重度(kN/m3),7,四、指标间的换算,质量m,体积V,土的三相指标中，土粒比重Gs，含水量和密度是通过试验测定的，可以根据三个基本指标换算出其余各指标,推导：,换算关系式：,8,三相比例指标之间的换算表,9,土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系,1.孔隙比e,孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。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,2.相对密实度Dr,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,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,2.无粘性土的密实状态,10,砂土的天然孔隙比界于最大和最小孔隙比之间，故相对密度Dr=01；当e=emax时，Dr=0，砂土处于最疏松状态；当e=emin时，则Dr=1，砂土处于最紧密状态。,工程实际中，常用相对密度判别砂土的震动液化，或评价砂土的密实程度。按相对密度值可将砂土分为三种密实状态，,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,2.无粘性土的密实状态,11,用标贯击数判定砂土的密实状态,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,对于粉土，用e值作为划分标准,2.无粘性土的密实状态,实际上，由于砂土原状样不易取得，测定天然孔隙比较为困难，加上实验室测定砂土的与精度有限，因此计算的相对密度值误差较大，在实际工程中，常用标准贯入测试来判定砂土的密实状态。,12,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,3.粘性土的物理特征,由固态转变到流态的界限含水量，称为塑性界限（塑限）,由塑态转变到流态的界限含水量，称为液性界限（液限）,粉土的液限在3238%之间，粉质粘土为3846%，粘土为4050%。塑限常见值为1728%。粘性土的液限与塑限一般在室内进行测定，液限常采用锥式液限仪。,粘性土的稠度状态的变化是由于土中含水量的变化而引起的，粘性土由一种稠度状态转变为另一种稠度状态，相应于转变点（临界点）的含水量称为稠度界限（界限含水量）。工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp。,13,粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，土处于可塑状态，具有可塑性，这是粘性土的独特性能。由于粘性土的可塑性是含水量界于液限与塑限之间表现出来的，故可塑性的强弱可由这两个稠度界限的差值大小来反映，这差值称为塑性指数IP，即：,第4章土的工程性质与分类,4.2土的物理力学性质,3.粘性土的物理特征,液性指数和塑性指数土处于何种稠度状态取决于土中的含水量，但是由于不同土的稠度界限是不同的，因此天然含水量不能说明土的稠度状态。为判别自然界中粘性土的稠度状态，通常采用液性指数（IL）进行评价，即：,14,土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性,压缩量的组成固体颗粒的压缩土中水的压缩空气的排出水的排出,占总压缩量的1/400不到，忽略不计,压缩量主要组成部