土的物理性质及工程分类

1、 第一章第一章 介绍土的形成及物质组成介绍土的形成及物质组成, ,从定从定 性和定量两个方面描述性和定量两个方面描述土体土体的的物质物质 组成组成 密实程度密实程度及及工程应用工程应用 土的物理性质及软土地基处理土的物理性质及软土地基处理 主要内容主要内容: 第一节第一节 土的成因与组成土的成因与组成 *第二节第二节 土的物理性质指标土的物理性质指标 第三节第三节 土的物理状态与工程特性土的物理状态与工程特性 第四节第四节 地基岩土的工程分类与野外鉴别地基岩土的工程分类与野外鉴别 第五节第五节 软土地基处理软土地基处理 土的物理性质及软土地基处理土的物理性质及软土地基处理 一、土力学与地基基础

2、的概念一、土力学与地基基础的概念 二、地基基础在工程中的重要性二、地基基础在工程中的重要性 四、地基基础设计的要求与程序四、地基基础设计的要求与程序 三、课程内容与学习要求三、课程内容与学习要求 结构荷载结构荷载 基底压力基底压力 上部结构、基础、地基示意图上部结构、基础、地基示意图 压力扩散线压力扩散线 持力层持力层 下卧层下卧层 地基地基 地基：承受建筑物荷载应力与应变不能承受建筑物荷载应力与应变不能 忽略的土层。（有一定深度和范围）忽略的土层。（有一定深度和范围） 天然地基：天然地基：没有经过人为处理，直接修建。没有经过人为处理，直接修建。 人工地基：人工地基：承载力低，高压缩性地基，承

3、载力低，高压缩性地基， 需经人工加固处理后才能修建。需经人工加固处理后才能修建。 基础：埋入土层一定深度并将荷载传给地基埋入土层一定深度并将荷载传给地基 的建筑物下部结构。的建筑物下部结构。 浅基础浅基础(5m)：用一般方法、工艺施工的基础。：用一般方法、工艺施工的基础。 深基础深基础(桩基、沉井桩基、沉井)：需特殊工艺施工的基础。：需特殊工艺施工的基础。 本章主要内容本章主要内容: 。 以上指标将影响土的物理、力学性质。以上指标将影响土的物理、力学性质。 工程上可将土示为一种工程上可将土示为一种 本章概要本章概要 知识要点：知识要点： 掌握土体的三相组成、三相比例指标之间的换掌握土体的三相组

4、成、三相比例指标之间的换 算及算及 土的基本指标测试方法。土的基本指标测试方法。 了解无粘性土的密实度概念及判别方法。了解无粘性土的密实度概念及判别方法。 掌握粘性土的塑性指数和液性指数的作用和用掌握粘性土的塑性指数和液性指数的作用和用 途，以及粘性土的物理状态评价。途，以及粘性土的物理状态评价。 掌握无粘性土和粘性土的分类依据和分类方法掌握无粘性土和粘性土的分类依据和分类方法 熟悉地基处理方法的分类、工作机理、使用范熟悉地基处理方法的分类、工作机理、使用范 围。围。 1.1 土的成因土的成因 土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后在土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后在

5、 不同条件下形成的自然历史的产物不同条件下形成的自然历史的产物 搬运、沉积搬运、沉积 一、土体的生成一、土体的生成 风化风化 岩石岩石 地球 土土 地球 土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系 生物风化生物风化 物理风化物理风化 化学风化化学风化 矿物成矿物成 分未变分未变 无粘性土无粘性土 原生矿物原生矿物 矿物成矿物成 分改变分改变 粘性土粘性土 次生矿物次生矿物 风化作用分类风化作用分类 有有 机机 质质 岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的 影响产生胀缩而发生裂缝影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动或在运动 过程中因

6、碰撞和摩擦而破碎过程中因碰撞和摩擦而破碎 母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的 作用而改变其矿物的化学成分，形成作用而改变其矿物的化学成分，形成 新的矿物新的矿物 动植物活动引起的岩石和土体粗颗动植物活动引起的岩石和土体粗颗 粒的粒度或成分的变化粒的粒度或成分的变化 定义：定义：土体的结构是指土生成过程中所形成土粒的空土体的结构是指土生成过程中所形成土粒的空 间排列及其形式。间排列及其形式。 力学特性力学特性 影影 响响 土的结构土的结构反映反映 土的成分土的成分 形成条件形成条件 分类分类 单粒结构单粒结构 蜂窝结构蜂窝结构 絮状结构絮状结构 1.2.1、土的结构

7、、土的结构 a.单粒结构（砂粒以上）单粒结构（砂粒以上） b.蜂窝结构（粉粒）蜂窝结构（粉粒） c.絮状结构（粘粒）絮状结构（粘粒） 结构性强，受扰动后结构性强，受扰动后 强度降低。强度降低。 a.单粒结构单粒结构b.蜂窝结构蜂窝结构c.絮状结构絮状结构 粒间作用力粒间作用力 可否作天然地基可否作天然地基 矿物成分矿物成分 单粒结构单粒结构 示意图示意图 重力、毛细力重力、毛细力 密实的单粒结构是良好的天然地基密实的单粒结构是良好的天然地基 原生矿物原生矿物 指指粗砂粒粗砂粒或或更粗大的颗粒更粗大的颗粒在水或空气中在水或空气中 沉积形成。沉积形成。 粗粒土的粗粒土的 结构结构 松散松散密实密实

8、 粒间作用力粒间作用力 形成环境形成环境 可否作为天然地基可否作为天然地基 矿物成分矿物成分 水中的悬浮力、自重力水中的悬浮力、自重力 （斥力减小引力增加）（斥力减小引力增加） 絮状结构絮状结构 ( (凝聚结构凝聚结构) ) 蜂窝结构蜂窝结构 ( (分散结构分散结构) ) 示意图示意图 颗粒间的引力、自重力颗粒间的引力、自重力 （粒间引力占优势）（粒间引力占优势） 淡水中沉积淡水中沉积海水中沉积海水中沉积 次生矿物次生矿物次生矿物次生矿物 注意：注意：天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。 不可不可不可不可 细粒

9、土的结构细粒土的结构 是指由粉粒（粒径 0.0050.075mm）在 水中下沉时形的。 是指由粘粒（粒径 0.005mm） 集合体组成。 土的构造：土的构造：是指土体中各结构单元之间的关系，主是从宏观角度是指土体中各结构单元之间的关系，主是从宏观角度 研究土的组成，其主要特点是土的成层性和裂隙性研究土的组成，其主要特点是土的成层性和裂隙性。 力学特性力学特性 影影 响响 土的构造土的构造 类型类型 层状构造层状构造 分散构造分散构造 裂隙构造裂隙构造 结核状构造结核状构造 通常通常分散构造土分散构造土的工程性质最好是理性地基，结核状构造的工程性质最好是理性地基，结核状构造 土的工程性质取决于细

10、粒土部分，裂隙构造不连续的裂缝破坏土的工程性质取决于细粒土部分，裂隙构造不连续的裂缝破坏 土的整体性故土的工程性质最差。土的整体性故土的工程性质最差。 1.2.2、土的构造、土的构造 土的构造示意图 (a)水平层理构造；(b)交错层理构造；(c)裂隙构造 (a) (b) (c) 土的构造：土的构造：成层性、裂隙性。成层性、裂隙性。 气相固相液相 + + + 构成土骨架，起主构成土骨架，起主 体作用体作用 重要影响重要影响 土体 次要作用次要作用 土体三相组成示意图 1.3 土的组成土的组成 一、土中的固体颗粒一、土中的固体颗粒(固相固相) 物理状态 力学特性 粒组的划分粒组的划分 土的颗粒级配

11、土的颗粒级配 土粒的矿物成分土粒的矿物成分 . 颗粒级配 颗粒大小 土中各个粒 组的相对含 量 常用表格法或常用表格法或 粒径曲线法表示粒径曲线法表示 影响土性影响土性 质的主因质的主因 表 格 法 表 示 的 粒 组 划 分 粒径级配 确定方法确定方法 筛分法筛分法：适用于粒径在：适用于粒径在0.074 60mm 的土的土 密度计法密度计法：适用于粒径小于适用于粒径小于0.074 mm 0.074 mm 的土的土 通常将各粒组的相对含量，用质量百分数来通常将各粒组的相对含量，用质量百分数来 表示表示 表述方法表述方法 粒径级配累积曲线粒径级配累积曲线 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0

12、.25 0.1 200g 10 16 18 24 22 38 72 P % 95 87 78 66 55 36 筛分法原理图筛分法原理图 筛分法筛分法就是用一套标准筛子如孔直径就是用一套标准筛子如孔直径 (mm)(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、 0.25、0.1、0.075，将烘干且分散了将烘干且分散了 的的200g g有代表性的试样倒入标准筛内有代表性的试样倒入标准筛内 摇振，然后分别称出留在各筛子上的摇振，然后分别称出留在各筛子上的 土重，并计算出各粒组的相对含量，土重，并计算出各粒组的相对含量， 即得土的颗粒级配。即得土的颗粒级配。 密度计法密度计法(也称比重计法也

13、称比重计法) ：是：是沉降分沉降分 析析法的一种，另外还有移液管法法的一种，另外还有移液管法( (也也 称吸管法称吸管法) )。该两法的理论基础都是。该两法的理论基础都是 依据依据Stokes(Stokes(司笃克斯司笃克斯) )定律，即球状定律，即球状 的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直 径的平方成正比径的平方成正比 粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005 百分数百分数P(%)P(%)2613.510 典典 型型 颗颗 分分 级级 配配 曲曲 线线 沉降分析结果沉降分析结果 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒径

14、之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒径粒径(mm) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒径粒径(mm) 土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线 d60d50 d10 d30 d60d10d30CuCc 0.330.0050.063662.41 特征粒径特征粒径: d60 控制控制粒径（限定粒径）粒径（限定粒径） d10 有

15、效有效粒径粒径 d30 中中值粒径值粒径 不均匀程度不均匀程度： Cu = d60 / d10 连续程度连续程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数曲率系数 不均匀系数不均匀系数 Cu5,级配不良级配不良 粗细程度粗细程度：用平均粒径用平均粒径d50 表示 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 粒径粒径(mm) 土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线 d60d10d30 连续程度连续程度: Cc = d

16、302 / (d60d10 ) 曲率系数曲率系数 较大颗粒缺少较大颗粒缺少 Cc 减小减小 较小颗粒缺少较小颗粒缺少 Cc 增大增大 C c = 1 3, 级配连续性好级配连续性好 曲线 d60d10d30CuCc L 0.33 0.005 0.081 66 3.98 M0.0632.41 R0.0300.545 粒径级配累积曲线及指标的用途：粒径级配累积曲线及指标的用途： 粒组含量用于土的分类定名粒组含量用于土的分类定名； 工程中用不均匀系数工程中用不均匀系数Cu评价土的不均匀程度：评价土的不均匀程度： Cu 5, 不均匀土，级配良好不均匀土，级配良好； Cu 3 或 Cc 1,级配不连续土

17、级配不连续土 不均匀系数不均匀系数Cu和和曲率系数曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣： 当当 Cu 10且且 C c = 1 3 时时 ， 为为级配级配 良好的土良好的土； 当当 Cu 3 或或 Cc 1g/cm1g/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100100C C时可蒸发时可蒸发 强结合水性质稳定强结合水性质稳定 强结合水强结合水 位于强结合水之外，以水膜位于强结合水之外，以水膜 的形式包围着土粒的形式包围着土粒 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性 弱

18、结合水弱结合水 固 定 层 扩散层 土中毛细现象土中毛细现象 毛细水毛细水 分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看 成许多形状不一、直径互异、彼此连通成许多形状不一、直径互异、彼此连通 的毛细管的毛细管 重力水重力水 是位于地下水位以下的土空隙中，能在是位于地下水位以下的土空隙中，能在 重力或压力作用下流动。其性质能传递重力或压力作用下流动。其性质能传递 静水压力并产生浮力。静水压力并产生浮力。 三、土中气体三、土中气体(气相气相) 土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部 分分,存在形式有两种存在形式有两种: 自由

19、气体自由气体:与大气相通与大气相通,对土的性质影响不大对土的性质影响不大 封闭气体封闭气体:与大气隔绝与大气隔绝,增大土体的弹性和压缩性增大土体的弹性和压缩性 土体中气体土体中气体 土与其他具有连续固体介质的建筑材料相比，具有土与其他具有连续固体介质的建筑材料相比，具有压压 缩性高缩性高、强度低强度低、透水性透水性大大三个显著的工程特性。三个显著的工程特性。 三、土的工程特性三、土的工程特性 土的工程特性的优劣与建筑工程设计和施工关系密切，土的工程特性的优劣与建筑工程设计和施工关系密切， 需高度重视。需高度重视。 1.3 土物理性质指标土物理性质指标 土的物理状态土的物理状态 粗粒土的松密程度

20、粗粒土的松密程度 粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态 土的物理性质指标土的物理性质指标 ( (三相间的比例关系三相间的比例关系) ) 力学特力学特 性性 影响影响 表表 示示 一一. 土的三相图土的三相图 水水 气气 土土 粒粒 Va Vw Vs Vv V Wa=0 Ww Ws W 重量重量体积体积 二二. .土的物理性质指标确定土的物理性质指标确定 Water Air Soil Va Vw Vs Vv V Wa=0 Ww Ws W 重量重量体积体积 土的物理性质指标共有土的物理性质指标共有9个：个：e、n、Sr、 ds、 d、 sat、 、 / 土的重度土的重度 aws ws VVV WW V

21、 W + + = 单位单位: kN/m3 或或 N/cm3 天然土一般范围天然土一般范围: 16 22 kN/m3 定义定义: 土单位体积的重量土单位体积的重量 有时也称有时也称土的天然重度土的天然重度 表达式表达式: 三相草图有助于直观三相草图有助于直观 理解物性指标的概念理解物性指标的概念 土的重度与密度的关系土的重度与密度的关系 =g 工程上更常用于计算土工程上更常用于计算土 的自重应力的自重应力 单位单位: kN/m3 各种密度容重之间的大小关系：各种密度容重之间的大小关系： dsat 土的重度土的重度 干重度干重度 饱和重度饱和重度 V W = V W s d = V VW vws

22、sat + = 浮容重浮容重 SWW satw WWV V Water Air Soil Va Vw Vs Vv V Wa=0 Ww Ws W 质量质量体积体积 工程上常用作控制工程上常用作控制人工填土密实度人工填土密实度的指标的指标 常用来反映土的密实程度常用来反映土的密实程度 d 土的含水量土的含水量 ws ss WWW 100%100% WW 定义定义: 土中水的重量与土粒重量之比土中水的重量与土粒重量之比, 用百分数表示用百分数表示 注意注意: 一般用含水量衡一般用含水量衡 量黏性土潮湿程度。量黏性土潮湿程度。表达式表达式: 孔隙比孔隙比 孔隙率孔隙率 ( (孔隙度孔隙度) ) s v

23、 V V e v V n100% V 关系关系: e1 e n n1 n e 常用来反映土的密实程度常用来反映土的密实程度 定义定义: 土中孔隙体积与固体颗粒体积之比土中孔隙体积与固体颗粒体积之比, 无量纲无量纲 表达式表达式: 定义定义: 土中孔隙体积与土的总体积之比土中孔隙体积与土的总体积之比, 用百分数表示用百分数表示 表达式表达式: 土粒相对密度土粒相对密度 单位单位: 无量纲无量纲 土粒比重一般范围土粒比重一般范围: 粘性土粘性土 2.702.75 砂砂 土土 2.652.95 w 4C时纯蒸馏水的重度时纯蒸馏水的重度 w =9.8 kg/m3 定义定义: 土粒的重量与土粒的重量与4

24、C时纯蒸馏水的重量的比值时纯蒸馏水的重量的比值 表达式表达式: 土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒比重在数值上等于土粒的密度 饱和度饱和度 w r v V S100% V 表达式表达式: 定义定义: 土中水的体积与孔隙体积的比值土中水的体积与孔隙体积的比值,用百分数表示。用百分数表示。 饱和度表示饱和度表示孔隙中充满水的程度孔隙中充满水的程度 Sr=0 : 干土干土 Sr=100% : 饱和土饱和土 ws s s V W d 1 环刀法重度测定环刀法重度测定 反映土的密度指标有五个：反映土的密度指标有五个： d satds 反映土的湿度指标有两个：反映土的湿度指标有两个： sr 反映土的土的孔

25、隙特征有两个：反映土的土的孔隙特征有两个：e n 土的天然重度土的天然重度 三个指标最基本物理指标，三个指标最基本物理指标， 可直接通过实验测定得出可直接通过实验测定得出 天然含水量天然含水量 土的相对密度土的相对密度ds 注注: 以上以上9项物理性质指标，其中项物理性质指标，其中 常用的物理性质指标间的换算关系常用的物理性质指标间的换算关系 换算步骤换算步骤: : :假设假设V Vs s=1(V=1),=1(V=1),并画出三相草图并画出三相草图; ; : :解出各相物质的重量和体积的换算指标解出各相物质的重量和体积的换算指标; ; : :利用换算指标按基本定义列出所求的物理指标换算公式利用

26、换算指标按基本定义列出所求的物理指标换算公式 Water Air Soil 0 Vv V e 1 1+e 质量质量体积体积 1dWWW dWW%100 W W ddW 1 V W d wsws wssw s w wswss ws s s ? ? ? s V e+1=V e=V V V =e V S V 所以所以 得得由式由式 已知关系五个已知关系五个: : 共有九个参数共有九个参数: V Vv Vs Va V / / Ws W Wa W 物性指标是比例关系物性指标是比例关系: : 可假设任一参数为可假设任一参数为1 对于饱和土对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量 dsw dsw d ds

27、sw w( (1+) ) 例题分析例题分析 n【例1-1】某土样，重量为某土样，重量为1.87N，体积为体积为100cm3， 烘干后，烘干土质量为烘干后，烘干土质量为1.67N。已知土粒的相对密度。已知土粒的相对密度ds 为为2.66，试求：，试求： 、 、e、sr、d 、sat和和 【解解】 %. . . . . . . %9811= 671 671871 =100 W W = s - 3 6 3 mkN871 10100 10871 V W / /. . . . _ _ _ _ = = 3 d mkN716 119801 718 1 / /. . . . . . = + = + = 593

28、010 718 119801662 1 1d e s . . . . ) ). .( (. .) )( ( = + = + =1- %. . . . . . . 753 5930 66211980 e d S s r = = 3 /4 .1010-4 .20-mkN wsat 1.4 土的物理状态指标土的物理状态指标 物理状态 力学特性 无黏性土密实度无黏性土密实度 黏性土物理特性黏性土物理特性 一、无黏性土的密实度一、无黏性土的密实度 无粘性土的无粘性土的 密实程度密实程度工程性工程性 质质 影响影响 指具有单粒结构的碎石土与砂土，土粒之间无粘结力，指具有单粒结构的碎石土与砂土，土粒之间无粘

29、结力， 呈松散状态呈松散状态 定义定义: 土密实土密实 结构稳定、强度高、压缩性低变形小结构稳定、强度高、压缩性低变形小 土松散土松散 结构不稳定、强度低、压缩性高变形大结构不稳定、强度低、压缩性高变形大 如何评定无粘性土密实度如何评定无粘性土密实度? ? 碎石土碎石土用触探锤击数用触探锤击数63.5 63.5 砂土砂土用相对密实度用相对密实度D Dr r 现场标准贯入试验锤击数现场标准贯入试验锤击数 优点：优点：简单方便简单方便 缺点：缺点：不能反映级配的影响且只能用于同一种土不能反映级配的影响且只能用于同一种土 孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n n e emax max与 与e emi

30、n min ： ：最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比 相对密实相对密实 度度 minmax max r ee ee D D Dr r = 1 , = 1 , 最密状态最密状态 D Dr r = 0 , = 0 , 最松状态最松状态 D Dr r 0.67 , 0.67 , 疏松状态疏松状态 0.33 0.33 0.67 , 0.67 , 密实状态密实状态 判别标准：判别标准： 优点：优点：把土的级配因素考虑在内，把土的级配因素考虑在内， 理论上较为完善理论上较为完善 缺点：缺点：e、emin、 eman难以准确测定难以准确测定 e0.95 e0.85 松松 散散 0.85e0.950.70e0.

31、85 e0.70 细细砂砂、粉粉砂砂 0.75e0.850.60e0.75 e0.60 砾砾砂砂、粗粗砂砂、 中中砂砂 稍稍密密中中密密密密实实 密密实实度度 土土的的名名称称 e0.95 e0.85 松松 散散 0.85e0.950.70e0.85 e0.70 细细砂砂、粉粉砂砂 0.75e0.850.60e0.75 e0.60 砾砾砂砂、粗粗砂砂、 中中砂砂 稍稍密密中中密密密密实实 密密实实度度 土土的的名名称称 根据现场标准贯入试验锤击数判定根据现场标准贯入试验锤击数判定 标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质量为标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质量为 63.5kg

32、的锤头，提升到的锤头，提升到76cm的高度，让锤自由下落，打击标准的高度，让锤自由下落，打击标准 贯入器，使贯入器入土深为贯入器，使贯入器入土深为30cm所需的锤击数，记为所需的锤击数，记为N63.5，这，这 是一种简便的测试方法。是一种简便的测试方法。N的大小，综合反映了土的贯入阻力的的大小，综合反映了土的贯入阻力的 大小，亦即密实度的大小。我国大小，亦即密实度的大小。我国岩土工程勘查规范岩土工程勘查规范 （GB5002194）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数进行）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数进行 划分。划分。 标准贯入试验标准贯入试验 垂击数垂击数N N63.5 63.5 N N6

33、3.5 63.5 10101010N N63.5 63.51 15 51 15 5 N N63.5 63.5 3 30 0N N63.5 63.5 3 30 0 密实度密实度松散松散稍密稍密中密中密密实密实 判定标准：判定标准： 二、二、 粘性土的物理特征粘性土的物理特征 粘性土的物理状态可以用稠度表示。粘性土的物理状态可以用稠度表示。 稠度是反映粘性土处于不同含水量时的软硬程度或浠稠度是反映粘性土处于不同含水量时的软硬程度或浠稠程度稠程度。 粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含 水量。水量。 塑限塑限wp 液限液限wL稠

34、度界限稠度界限 粘性土随含水量变化可改变土的物理形态粘性土随含水量变化可改变土的物理形态 固态或固态或半固态半固态可塑状态可塑状态 流动状态流动状态 强结合水膜最大强结合水膜最大 出现自由水出现自由水 强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水 稠度状态稠度状态 含水量含水量w 一、界限含水量的测定方法一、界限含水量的测定方法 1、液限、液限wL 锥式液限仪测定法：锥式液限仪测定法：76g76g锤经锤经5s5s恰好沉入土恰好沉入土10mm10mm所所 对应的含水量。对应的含水量。 碟式液限仪测定法：碟式液限仪测定法：以以2 2转转/ /秒的速度，使碟子反复秒的速度，使碟子反复 起落，坠击底座

35、，当起落，坠击底座，当2525击击V V型土槽合拢长度恰好型土槽合拢长度恰好 13mm13mm所对应的含水量。所对应的含水量。 锥式液限仪锥式液限仪 碟式液限仪碟式液限仪 2、塑限、塑限wp 滚搓法滚搓法：将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为 3mm3mm土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的 含水量。含水量。 液、塑性联合测定法液、塑性联合测定法：利用液、塑性联合测定仪同利用液、塑性联合测定仪同 时测定时测定3 3份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下 沉深度和含水量关系曲线，则曲线上

36、对应深度为沉深度和含水量关系曲线，则曲线上对应深度为 1 17 7mmmm及及2mm2mm时土样的含水量就分别为该土的液限时土样的含水量就分别为该土的液限 和塑限。和塑限。 圆 锥 入 土 深 度 与 含 水 量 关 系 二、塑性指数二、塑性指数I Ip p和液性指数和液性指数I IL L pLp wwI 塑性指数塑性指数的数值大小可反映粘性土可塑范围的大小，的数值大小可反映粘性土可塑范围的大小，塑性塑性 指数指数越大，表明粘性性土粘性和塑性越好越大，表明粘性性土粘性和塑性越好 （与粘粒含量有关，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）；（与粘粒含量有关，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）； 塑性指数塑

37、性指数I Ip p 工程上常用塑性指数作为粘性土与粉土定名分类的依据工程上常用塑性指数作为粘性土与粉土定名分类的依据 pL p L ww ww I 注意：注意：仅适用于重塑土仅适用于重塑土 液性指数液性指数I IL L wp w wl IL1 坚硬状态坚硬状态 可塑状态可塑状态 流流 态态 0.00 0.25 0.25 0.75 0.75 1.00 硬塑硬塑 可塑可塑 软塑软塑 反映粘性土天然状态的反映粘性土天然状态的软硬程度软硬程度 工程上作为确定粘性土承载力的重要指标工程上作为确定粘性土承载力的重要指标 三、黏性土的灵敏度和触变性三、黏性土的灵敏度和触变性 u u t q q S 0 3

38、u q u q 相同含水量、密度相同含水量、密度 1. 粘性土的灵敏度粘性土的灵敏度 S St t = 原状土原状土结构性结构性 相同含水量相同含水量 密度密度 粉碎粉碎 重塑重塑 重塑土重塑土 强度降低强度降低 St 1-2 2-4 4 粘性土粘性土 低灵敏低灵敏 中等灵敏中等灵敏 高灵敏高灵敏 原状土的无侧限抗压强度原状土的无侧限抗压强度 重塑土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度 含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐含水量不变，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，称为渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性触变性。 土的触变性是土的结构联

39、结形态发生变化引起的，是土土的触变性是土的结构联结形态发生变化引起的，是土微观微观 结构结构随时间变化的随时间变化的宏观表现宏观表现。 2. 粘性土的触变性粘性土的触变性 1.5 土的压实机理及工程控制土的压实机理及工程控制 土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性 压实的本质压实的本质 土料孔隙率减小，密实度提高土料孔隙率减小，密实度提高 1 1、击实机理：、击实机理： 颗粒被击碎，土粒定向排列颗粒被击碎，土粒定向排列; ; 土粒破碎，粒间联结力被破坏而发土粒破碎，粒间联结力被破坏而发 生孔隙体积减小生孔隙体积减小; ; 气被挤出或

40、被压缩等气被挤出或被压缩等 0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%) 2.0 1.8 1.6 1.4 干密度干密度 d(g/cm3) 饱和曲线饱和曲线 dmax=1.86 wop=12.1 击实曲线击实曲线 2 2、影响击实效果的因素：、影响击实效果的因素： 土的性质土的性质 含水量：含水量： 压实功：压实功： 粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大 颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差 含水量的不同改变了土颗粒间的作用力，并改变含水量的不同改变了土颗粒间的作用力，并改变 土的结构与状态，含水量

41、与击实效果如下图所示土的结构与状态，含水量与击实效果如下图所示 要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实 功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。 a. a. 粘性土存在最优含水量粘性土存在最优含水量op，在填土施工中应该将土，在填土施工中应该将土 料的含水量控制在料的含水量控制在op左右，以期得到左右，以期得到dmax，通常取，通常取 %)32( op b. b. 工程上常采用压实度工程上常采用压实度DcDc控制（作为填方密度控制标准）控制（作为填方密度控制标准） %100D max d c 室内标准击实

42、试验的 填土的干密度 、级土石坝级土石坝 Dc9598%Dc9598% 级土石坝级土石坝 Dc9295% Dc9295% 3 3、压实标准与控制：、压实标准与控制： 1.6 地基岩土的工程分类地基岩土的工程分类 分类依据：分类依据： 粘性土按粘性土按塑性指数塑性指数和沉积条件和沉积条件 无粘性土按无粘性土按粒径粒径及及相对含量相对含量 评价岩土的工程性质以及为地基评价岩土的工程性质以及为地基 基础的设计与施工提供依据基础的设计与施工提供依据 本节主要介绍建筑地基基础设计规范本节主要介绍建筑地基基础设计规范- -GB5007-2002分分 类法类法 土土 岩岩石分类石分类见表至表见表至表 碎石土

43、分类碎石土分类见表见表 砂砂土分类土分类见表见表 粉粉土分类土分类塑性指数塑性指数，粒径，粒径.颗粒含颗粒含 量不超过量不超过 粘性土分类粘性土分类塑性指数塑性指数的土表的土表 人工填土分为杂填土，素填土，冲填土人工填土分为杂填土，素填土，冲填土 分类目的：分类目的： 1、岩石、岩石 按成因分类按成因分类 岩浆岩岩浆岩 沉积岩沉积岩 变质岩变质岩 按坚硬程度分类按坚硬程度分类 frk515frk530frk1560frk30frk60饱和单轴抗压强度 标准值frk(MPa) 极软岩软岩较软岩较硬岩坚硬岩坚硬程度类别 frk515frk530frk1560frk30frk60饱和单轴抗压强度 标准值frk(MPa) 极软岩软岩较软岩较硬岩坚硬岩坚硬程度类别 按完整程度分类按完整程度分类 0.75完整性指数