土的性质及工程分类ppt课件

1、2 土的性质及工程分类土的性质及工程分类2.1 概述2.2 土的三相组成与土的构造2.3 土的物理性质目的2.4 无粘性土的密实度2.5 粘性土的物理特性2.6 土的浸透及渗流2.7 土的动力特性 2.8 土(岩)的工程分类2.1.1土的物理性质概述土的物理性质概述岩石岩石风化物理、风化物理、化学作用化学作用岩石破碎岩石破碎 化学成分改动化学成分改动搬运搬运堆积堆积大小、外形和大小、外形和成分都不一样成分都不一样的松散颗粒集的松散颗粒集合体土合体土 土土固相固相液相液相气相气相土中颗粒的大小、成分及三相土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同

2、性质反映出土的不同性质 2.1 概述固体矿物颗粒固体矿物颗粒 固相固相土中气体土中气体气相气相 土中水土中水液相液相土的三相组成土的三相组成2.2 土的三相组成及其构造2.2.1 2.2.1 土的固体颗粒固相土的固体颗粒固相 土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是决议土的工程性质的主要成分决议土的工程性质的主要成分1 .土粒的矿物成分土粒的矿物成分(1)(1)原生矿物：由岩石经过物理风化构成，其矿物原生矿物：由岩石经过物理风化构成，其矿物成分与母岩一样成分与母岩一样, ,石英、云母、长石等石英、云母、长石等特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的特征：矿物成

3、分的性质较稳定，由其组成的土具有无粘性、透水性较大、紧缩性较低的土具有无粘性、透水性较大、紧缩性较低的特点特点 (2)(2)次生矿物：岩石经化学风化后所构成的新的矿次生矿物：岩石经化学风化后所构成的新的矿物，其成分与母岩不一样物，其成分与母岩不一样, ,高岭石、伊利石、蒙脱高岭石、伊利石、蒙脱石等石等特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨胀的特点遇水易膨胀的特点 2. 土粒粒组1粒度、粒组、界限粒径的概念2土粒粒组的划分粘粒粘粒粉粒粉粒砂粒砂粒圆粒圆粒碎石碎石块石块石0.0050.075260200巨粒巨粒粗粒粗粒细粒细粒3土的颗粒级配土的颗粒级配

4、 工程上将各种不同的土粒按其粒径划分为假设工程上将各种不同的土粒按其粒径划分为假设干粒组，土中各个粒组的相对含量即各粒组占土干粒组，土中各个粒组的相对含量即各粒组占土粒总量的百分数，称为土的颗粒级配粒总量的百分数，称为土的颗粒级配 1土的颗粒级配(2)(2)颗粒粒径级配曲线颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比, ,横坐横坐标表示土粒的粒径标表示土粒的粒径( (对数坐标的曲线。对数坐标的曲线。土的颗粒级配曲线土的颗粒级配曲线3 3颗粒级配的描画颗粒级配的描画 不均匀系数不均匀系数Cu Cu 描画颗粒级配的不均匀程描画颗粒级配的不均匀程度度 1

5、060ddCu曲率系数曲率系数Cc Cc 描画颗粒级配曲线整体形状描画颗粒级配曲线整体形状 6010230dddCc延续级配土，延续级配土，Cu5的土视的土视为级配不良的土；为级配不良的土； Cu5的的土视为级配良好的土土视为级配良好的土不延续级配土，同时满足不延续级配土，同时满足Cu5Cu5和和Cc=1Cc=13 3时，为良时，为良好级配土好级配土d10、d30、d60为小于某粒径的土粒含量为10%、 30%和60%时所对应的粒径1 1筛分法筛分法用一套孔径不同的规范筛，按从上至下筛孔逐用一套孔径不同的规范筛，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将风干的试样土倒进筛内然后摇渐减小放置。将风干的试样土

6、倒进筛内然后摇振，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占振，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数总土粒质量的百分数 实验方法实验方法筛分法：适用于筛分法：适用于0.075mmd60mm0.075mmd60mm比重计法比重计法: :适用于适用于d d0.075mm0.075mm4 4 颗粒分析实验颗粒分析实验筛分法筛分法d0.075mm的土的土2 2比重计法比重计法 利用大小不同的土粒在水中的沉降速度不同利用大小不同的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量来确定小于某粒径的土粒含量v2.2.22.2.2土中的水和气土中的水和气 分气态水：土中气的一部以上毛细水：存在地

7、下水位存在地下水位以下重力水与普通水无异）自由水弱结合水强结合水）力吸附于土粒表面的水结合水（受电分子吸引液态水。属于矿物颗粒的一部分构造的水，体格架内部或参与矿物固态水：存在于矿物晶土中的水:(1.土中水的存在形状强结合水：紧靠于颗粒外表、所受电场的作用力很大、强结合水：紧靠于颗粒外表、所受电场的作用力很大、几乎完全固定陈列、丧失液体的特性而接近于固体几乎完全固定陈列、丧失液体的特性而接近于固体 弱结合水：紧靠强结合水的外围构成的结合水膜，所弱结合水：紧靠强结合水的外围构成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒间隔增大而减弱，是塑性受的电场作用力随着与颗粒间隔增大而减弱，是塑性性有可塑性的缘

8、由。性有可塑性的缘由。v2 2土中气体土中气体 土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为与大气连通的非封锁气体和与大气分，分为与大气连通的非封锁气体和与大气不连通的封锁气体不连通的封锁气体1非封锁气体：受外荷作用时被挤出土体非封锁气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大外，对土的性质影响不大 2封锁气体：受外荷作用，不能逸出，被封锁气体：受外荷作用，不能逸出，被紧缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，紧缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的浸透性减小，对土的性质有较大的影响，使土的浸透性减小，弹性增大和延伸土体受力

9、后变形到达稳定的历弹性增大和延伸土体受力后变形到达稳定的历时时 3 粘土颗粒与水的相互作用1粘土颗粒外表的带电景象 粘土颗粒外表带有负电荷，在直流电的作用下土颗粒向正极挪动，工程上利用这一特性进展电渗排水。2双电层与分散层的概念3影响分散层的要素4 土的冻胀1 土的冻胀景象及其危害2影响冻胀的要素 土的要素 冻胀景象通常发生在细粒土中，粉砂、粉土、粉质粘土和粉质亚砂土冻胀明显 水的要素 有水源补给时冻胀景象明显 温度要素 气温下降缓慢，强度小，负温继续时间常，冻胀明显。2.2.32.2.3土的构造和构造土的构造和构造 1 1 土的构造：土粒的大小、外形、相互陈列及衔接关土的构造：土粒的大小、外

10、形、相互陈列及衔接关系等特征。系等特征。 1单粒构造：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用单粒构造：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落构成的单粒构造下沉落构成的单粒构造. 特点特点:土粒间点与点接触。根据构成条件不同，可分为土粒间点与点接触。根据构成条件不同，可分为疏松形状和密实形状疏松形状和密实形状 密实形状密实形状疏松形状疏松形状(2)蜂窝构造：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引蜂窝构造：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，构成链环单位力大于重力，接触后，不再继续下沉，构成链环单位,很多链环结合起来，构成孔隙较大的蜂窝状构造很多链环结合起来，构成孔隙较大的蜂窝状

11、构造 3.絮状构造：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，絮状构造：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮形状。当悬液介质发生变化时，土粒在水中处于悬浮形状。当悬液介质发生变化时，土粒外表的弱结合水厚度减薄，粘粒相互接近，凝聚成絮外表的弱结合水厚度减薄，粘粒相互接近，凝聚成絮状物下沉，构成孔隙较大的絮状构造状物下沉，构成孔隙较大的絮状构造 蜂窝构造蜂窝构造絮状构造絮状构造v2 2土的构造土的构造 土的构造是指土体中各构造单元之间的关系。主要土的构造是指土体中各构造单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性特征是土的成层性和裂隙性, ,即层理构造和裂隙构造，即层理构造和裂隙构造，二者

12、都呵斥了土的不均匀性二者都呵斥了土的不均匀性 1层理构造：土粒在堆积过程中层理构造：土粒在堆积过程中,由于不同阶由于不同阶段堆积的物质成分、颗粒大小或颜色不同段堆积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖而沿竖向呈现出成层特征向呈现出成层特征 2)裂隙构造：土体被许多不延续的小裂隙所分裂隙构造：土体被许多不延续的小裂隙所分割割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物 2.3 土的物理性质目的v2.3.12.3.1土的三相图及目的定义土的三相图及目的定义 n1 1 三个根本实验目的三个根本实验目的 1土的密度土的密度：单位体积土的质量：单位体积土的质量 awswsVVVm

13、mVm气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m m体积体积V VVv气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m m体积体积V V2)土的含水量土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示以百分数表示%100%100sssmmmmm测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精熄灭法测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精熄灭法 土粒相对密度变化范围不大：细粒土粘性土普通土粒相对密度变化范围不大：细粒土粘性土普通2.702.702.752.75；砂土普通为砂土普通为2.652.65左右。土中有机质含量添加，土粒相对密度减小左右。土中有机质含量添加，土

14、粒相对密度减小ssssVmd(3)土粒相对密度土粒相对密度ds：土粒质量与同体积的：土粒质量与同体积的4时纯水的时纯水的质量之比质量之比 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m m体积体积V V2.反映单位土体质量和重力的目的反映单位土体质量和重力的目的3 3饱和密度饱和密度sat sat ：土体中孔隙完全被水充：土体中孔隙完全被水充溢时单位体积质量溢时单位体积质量 2 2干密度干密度d d ：单位体积土：单位体积土中固体颗粒部分的质量中固体颗粒部分的质量 VVmvssatVmsd4 4浮密度浮密度 ：土单位体积内土粒质量与同体积水：土单位体积内土粒质量与同体积水的质量之差的质量之

15、差 VVmss气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m m体积体积V VVm1 1天然密度天然密度 ggddgsatsatgv3 3 反映土的空隙特征和含水程度的目的反映土的空隙特征和含水程度的目的 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m m体积体积V V1 1孔隙比孔隙比e e ：土中孔：土中孔隙体积与土粒体积之比隙体积与土粒体积之比 3土的饱和度土的饱和度Sr ：土中孔隙水的体积与孔隙总体：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示积之比，以百分数表示饱和度描画土中孔隙被水充溢的程度。干土饱和度描画土中孔隙被水充溢的程度。干土Sr=0,Sr=0,饱和土饱和土S

16、r=100%Sr=100%。砂土根据饱和度分为三种形状。砂土根据饱和度分为三种形状: : svVVe2 2孔隙率孔隙率n n ：土中孔隙体积：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示与总体积之比，以百分数表示 %100VVnv%100vrVVSSr50%稍湿； 50Sr80%很湿； Sr80%饱和v2.3.22.3.2目的间的换算目的间的换算气气水水土粒土粒dsw Vs11+e1+e质量质量m m体积体积V V土的三相目的中，土粒比重土的三相目的中，土粒比重ds ds ，含水量，含水量和密度和密度是经是经过实验测定的，可以根据三过实验测定的，可以根据三个根本目的换算出其他各目个根本目的换算出其他

17、各目的的Vv=edsw ds1w edVmws1)1 (11edVmwssd推导：推导：换算关系式：换算关系式：1)1 (1wsdwsddeeedVVmwswVssat1)(edwssat1) 1(eeVVnV1edVmVVSsWVwVwrv例题分析例题分析 n【例】某土样经实验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167g。假设土粒的相对密度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】%98.11167167187%100smm3/87. 1100187cmgVm3/7 .181087. 1mkNg3/7 .

18、1610100167mkNgdd593. 0187. 1)1198. 01 (66. 21)1 (sde%7 .53593. 066. 21198. 0edSsr3/4 .2010593. 01593. 066. 21mkNeedssat3/4 .10104 .20mkNwsat2.4 无粘性土的密实度 2.4.12.4.1无粘性土的密实度的划分无粘性土的密实度的划分1.孔隙比孔隙比e 孔隙比孔隙比e e可以用来表示粉砂土的密实度。对于同一种可以用来表示粉砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限制时，处于密实形状。孔隙比土，当孔隙比小于某一限制时，处于密实形状。孔隙比愈大，土愈松散愈大，

19、土愈松散 优点：简一方便优点：简一方便缺陷：无法反映土的级配要素缺陷：无法反映土的级配要素0.90.75中密中密密实密实稍密稍密2.相对密实度相对密实度DrminmaxmaxeeeeDrDr0.33疏松形状疏松形状0.33Dr0.67中密形状中密形状0.67Dr1密实形状密实形状优点：计入土的级配要素，实际上比较完善。优点：计入土的级配要素，实际上比较完善。缺陷：天然孔隙比难以获取，且缺陷：天然孔隙比难以获取，且emax,eminemax,emin的测定受人为的影的测定受人为的影响较大。响较大。砂土的密实度划分砂土的密实度划分minmax,eee分别为砂土在最松散形状、天然形状、最密实分别为砂

20、土在最松散形状、天然形状、最密实形状时的孔隙比形状时的孔隙比3.按动力触探确定无粘性土的密实度按动力触探确定无粘性土的密实度 天然砂土的密实度，可按原位规范贯入实验的锤击数天然砂土的密实度，可按原位规范贯入实验的锤击数N N进展评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥动进展评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥动力触探的锤击数力触探的锤击数N63.5N63.5进展评定进展评定(GB50007-2002) (GB50007-2002) 密实度密实度按按N N评定砂石密实度评定砂石密实度 按按N63.5N63.5评定碎石土密实评定碎石土密实度度 松散松散稍密稍密中密中密密实密实N10N63.

21、5510N155N63.51015N3010N63.520N30N63.5204 碎石土的野外鉴别碎石土的野外鉴别2.5 2.5 粘性土的物理特性粘性土的物理特性2.5.12.5.1粘性土的界限含水量粘性土的界限含水量1 1 界限含水量界限含水量: :粘性土由某一种形状过渡到另一形状粘性土由某一种形状过渡到另一形状的分界含水量称为土的界限含水量的分界含水量称为土的界限含水量2 2 界限含水量的测定界限含水量的测定 0固态固态可塑形状可塑形状流动形状流动形状塑限塑限PP液限液限LL半固态半固态缩限缩限ss液限：锥式液限仪、碟式液限仪、液塑限结合测定仪液限：锥式液限仪、碟式液限仪、液塑限结合测定仪

22、塑限：搓条法，液塑限结合测定法塑限：搓条法，液塑限结合测定法3 3 界限含水量的测定方法规定与比较界限含水量的测定方法规定与比较2碟式液限仪测定的液限大于锥式液限仪测定碟式液限仪测定的液限大于锥式液限仪测定的液限。的液限。液限液限塑限塑限锥式液限仪锥式液限仪液塑限结合测定仪液塑限结合测定仪碟式液限仪测定碟式液限仪测定搓条法搓条法1 1测定方法规定测定方法规定液塑限结合测定仪液塑限结合测定仪下沉深度为下沉深度为10mm10mm所对应的含水量为液限所对应的含水量为液限; ;下沉深度为下沉深度为2mm2mm处所对应的含水量为塑限处所对应的含水量为塑限 2.5.2粘性土的塑性指数和液性指数粘性土的塑性

23、指数和液性指数1 1 塑性指数塑性指数IPIP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值( (省去省去%)%)，即土处在可塑形状，即土处在可塑形状的含水量变化范围的含水量变化范围阐明：塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的才干阐明：塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的才干, ,即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多, ,塑性指数就越高塑性指数就越高 阐明：液性指数表征土抵抗外力的量度阐明：液性指数表征土抵抗外力的量度, ,其值越大其值越大, ,表示抵抗外表示抵抗外力的才干越小力的才干越小. .根据根据ILIL值可以直接断定土的软硬形状值可以直接断定土的软硬形状 PLp

24、I2 2 液性指数液性指数ILIL是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比数之比 PPLII形状形状液性指数液性指数巩固巩固硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL1v例题分析例题分析 n【例】某砂土试样,实验测定土粒相对密度ds=2.7,含水量=9.43%,天然密度=1.66/cm3。知砂样最密实形状时称得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松形状时称得干砂质量ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度Dr,并判别砂土所处的密实形状 【解答】78. 0166. 1)0943. 01 (7 . 21)1

25、 (sde砂土在天然形状下的孔隙比砂土在天然形状下的孔隙比砂土最小孔隙比砂土最小孔隙比31max/62. 1cmgVmsd67.01maxmindwsde砂土最大孔隙比砂土最大孔隙比32min/45. 1cmgVmsd86.01minmaxdwsde42.0minmaxmaxeeeeDr相对密实度相对密实度中密形状中密形状2.5.3 粘性土的灵敏度和触变性1 1 灵敏度灵敏度uutqqS低灵敏低灵敏0 . 20 . 1t S中等灵敏中等灵敏0 . 40 . 2t S高灵敏高灵敏0 . 2tS2 触变性触变性 粘性土构造遭到破坏，强度降低，但随着时粘性土构造遭到破坏，强度降低，但随着时间开展土体

26、强度恢复的胶体化学性质称为土的触间开展土体强度恢复的胶体化学性质称为土的触变性。变性。2.6 土的浸透及渗流v2.6.12.6.1土的渗流定律土的渗流定律1856年法国学者Darcy对砂土的浸透性进展研讨结论：结论：水在土中的浸透速度水在土中的浸透速度与试样的水力梯度成与试样的水力梯度成正比正比v=ki达西定律达西定律水力梯度，即沿渗流方向单水力梯度，即沿渗流方向单位渗流长度的水头损失位渗流长度的水头损失 1 1 达西定律达西定律1达西渗流实验达西渗流实验2 2 达西定律适用范围与起达西定律适用范围与起始水力坡降始水力坡降kiv 达西定律达西定律砂土的浸透速度与水砂土的浸透速度与水力梯度呈线性

27、关系力梯度呈线性关系 密实的粘土，需求抑制密实的粘土，需求抑制结合水的粘滞阻力后才结合水的粘滞阻力后才干发生浸透干发生浸透; ;同时浸透系同时浸透系数与水力坡降的规律还数与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线偏离达西定律而呈非线性关系性关系 达西定律适用于层达西定律适用于层流，不适用于紊流流，不适用于紊流v=kiivO O砂土砂土ib起始水起始水力坡降力坡降虚直线简化虚直线简化0iv密实粘土密实粘土)(biikvv2 2 土的浸透系数土的浸透系数AtLhkkiAtqtQ时间时间t t内流出的水量内流出的水量hAtQLk (1)(1)常水头实验常水头实验 整个实验过程整个实验过程中水头坚持不变中

28、水头坚持不变 适用于透水性大适用于透水性大k10-3cm/sk10-3cm/s的土，例如砂土。的土，例如砂土。 (2)现场抽水实验212212lnlnhhrrqkv3 3 影响浸透系数的要素影响浸透系数的要素1土粒大小与级配土粒大小与级配 细粒含量愈多，土的浸透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量细粒含量愈多，土的浸透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量愈多时，砂土的浸透系数就会大大减小。愈多时，砂土的浸透系数就会大大减小。 2土的密实度土的密实度 3水的动力粘滞系数水的动力粘滞系数 同种土在不同的密实形状下具有不同的浸透系数，土的密实度同种土在不同的密实形状下具有不同的浸透系数，土的密实度增大，孔隙

29、比降低，土的浸透性也减小。增大，孔隙比降低，土的浸透性也减小。 动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘滞系数愈小，土的浸透系数那么愈大。滞系数愈小，土的浸透系数那么愈大。4.土中封锁气体含量土中封锁气体含量 土中封锁气体阻塞渗流通道，使土的浸透系数降低。封锁气体土中封锁气体阻塞渗流通道，使土的浸透系数降低。封锁气体含量愈多，土的浸透性愈小。含量愈多，土的浸透性愈小。v2.6.32.6.3浸透力和临界水头梯度浸透力和临界水头梯度1.浸透力浸透力水流流经这段土体，遭水流流经这段土体，遭到土颗粒的阻力，阻力到土颗粒的阻力，阻力引起

30、的水头损失为引起的水头损失为h h021AhALjAhwwiALhhAjww)(21jj阐明：浸透力阐明：浸透力j j是渗流对单位是渗流对单位土体的作用力，是一种体积土体的作用力，是一种体积力，其大小与水力坡降成正力，其大小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一比，作用方向与渗流方向一致，单位为致，单位为kN/m3 kN/m3 h2h1h21L1Ahw2AhwLALj2.临界水力梯度临界水力梯度 当土颗粒的重力与浸透力相等时，土颗粒不受任当土颗粒的重力与浸透力相等时，土颗粒不受任何力作用，好似处于悬浮形状，这时的水力梯度即何力作用，好似处于悬浮形状，这时的水力梯度即为临界水力梯度为临界水力梯度

31、scrFiiiJG crwiwcriwwsatcri 在工程计算中，将土的临界水力梯度，除以某一平安系数在工程计算中，将土的临界水力梯度，除以某一平安系数Fs(2Fs(23)3)，作为允许水力坡降，作为允许水力坡降ii。设计时，为保证建筑物的。设计时，为保证建筑物的平安，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降平安，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降ii内内v2.6.42.6.4浸透破坏与控制浸透破坏与控制1.流土流土 渗流作用下，部分土体外表隆起，或某一范围内土粒群同时发渗流作用下，部分土体外表隆起，或某一范围内土粒群同时发生悬浮、挪动的景象生悬浮、挪动的景象 流土发生于地基或土坝下游渗流出逸

32、处，不发生于土体内部。开流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开挖基坑或渠道时常遇到的流砂景象，属于流土破坏。细砂、粉砂、挖基坑或渠道时常遇到的流砂景象，属于流土破坏。细砂、粉砂、淤泥等较易发生流土破坏淤泥等较易发生流土破坏 ，导致土体或结构失稳水压力或浮力产生变化失稳生移动，导致土体变形土体颗粒流失或土体产渗流破坏的类型2.管涌管涌 在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒经过较大颗粒的孔隙，在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒经过较大颗粒的孔隙，发生挪动并被带出的景象发生挪动并被带出的景象 土体在浸透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，构土体在浸透水流作用下，细小颗粒被带出，

33、孔隙逐渐增大，构成能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或成能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，失稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，开展普通有个时间过程，是一种渐进性的破坏开展普通有个时间过程，是一种渐进性的破坏 3.流土与管涌的判别流土与管涌的判别浸透破坏的方式与土的类别、颗粒级配浸透破坏的方式与土的类别、颗粒级配以及水力条件等要素有关以及水力条件等要素有关 粘性土由于粒间具有粘聚力，粘结较紧，普通不出现管涌粘性土由于粒间具有粘聚力，粘结较紧，普通不出现管涌而只发生流土破坏；普通以为不

34、均匀系数而只发生流土破坏；普通以为不均匀系数Cu10Cu10的匀粒砂土，的匀粒砂土，在一定的水力梯度下，部分地域较易发生流土破坏在一定的水力梯度下，部分地域较易发生流土破坏 对对Cu10Cu10的砂和砾石、卵石，分两种情况的砂和砾石、卵石，分两种情况: :1当孔隙中细粒含量较少小于当孔隙中细粒含量较少小于30%时，由于阻力较小，时，由于阻力较小，只需较小的水力坡降，就易发生管涌只需较小的水力坡降，就易发生管涌2如孔隙中细粒含量较多，以致塞满全部孔隙此时细料如孔隙中细粒含量较多，以致塞满全部孔隙此时细料含量约为含量约为30%35%，此时的阻力最大，普通不出现管涌，此时的阻力最大，普通不出现管涌而

35、会发生流土景象而会发生流土景象例题分析例题分析v【例】某土坝地基土的比重ds=2.68，孔隙比e=0.82，下游渗流出口处经计算水力坡降i为0.2，假设取平安系数Fs为2.5，试问该土坝地基出口处土体能否会发生流土破坏 【解答】临界水力坡降临界水力坡降 由于实践水力坡降由于实践水力坡降i ii i，故土坝地基出口处土体不会发，故土坝地基出口处土体不会发生流土破坏生流土破坏 92.082.01168.211ediscr允许水力坡降允许水力坡降 37.05.292.0scrFii4 4 渗流破化的防治措施渗流破化的防治措施1水工建筑物渗流处置措施水工建筑物渗流处置措施 水工建筑物的防渗工程措施普通

36、以水工建筑物的防渗工程措施普通以“上堵下疏上堵下疏为原那么，为原那么，上游截渗、延伸渗径，下游通畅浸透水流，减小浸透压力，防止上游截渗、延伸渗径，下游通畅浸透水流，减小浸透压力，防止浸透变形浸透变形 垂直截渗垂直截渗 主要目的主要目的: :延伸渗径，降低上、下游的水力坡度，假设垂直截渗延伸渗径，降低上、下游的水力坡度，假设垂直截渗能完全截断透水层，防渗效果更好。垂直截渗墙、帷幕灌浆、板能完全截断透水层，防渗效果更好。垂直截渗墙、帷幕灌浆、板桩等均属于垂直截渗桩等均属于垂直截渗 设置程度铺盖设置程度铺盖 上游设置程度铺盖，与坝体防渗体衔接，延伸了水流浸透途径上游设置程度铺盖，与坝体防渗体衔接，延

37、伸了水流浸透途径 粘土铺盖粘土铺盖排水减压排水减压 粘性土粘性土含水层含水层减压井减压井为减小下游浸透压力，在水工建筑物下游、基坑开挖时，设置为减小下游浸透压力，在水工建筑物下游、基坑开挖时，设置减压井或深挖排水槽减压井或深挖排水槽 2.基坑开挖防渗措施基坑开挖防渗措施人工降水人工降水 采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位在基坑内外设置排在基坑内外设置排水沟、集水井，用抽水水沟、集水井，用抽水设备将地下水从排水沟设备将地下水从排水沟或集水井排出或集水井排出原地下水位原地下水位明沟排水明沟排水原水位面原水位面一级抽水后水位一级抽水后水位二级抽水

38、后水位二级抽水后水位多级井点降水多级井点降水要求地下水位降得较深，要求地下水位降得较深，采用井点降水。在基坑周采用井点降水。在基坑周围布置一排至几排井点，围布置一排至几排井点，从井中抽水降低水位从井中抽水降低水位 设置板桩设置板桩 沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时添加了沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时添加了地下水的渗流途径，减小水力坡降地下水的渗流途径，减小水力坡降钢板桩钢板桩水下发掘水下发掘 在基坑或沉井中用机械在水下发掘，防止因排水而呵斥在基坑或沉井中用机械在水下发掘，防止因排水而呵斥流砂的水头差。为了添加砂的稳定性，也可向基坑中注水，流砂的水头差。为了添加砂的稳定性，

39、也可向基坑中注水，并同时进展发掘并同时进展发掘 2.7 土的动力特性2.7.1土的压实原理及作用土的压实原理及作用 原理：原理： 运用一定的压实、振动机具，使土颗粒重运用一定的压实、振动机具，使土颗粒重新组合、彼此挤紧、空隙减小新组合、彼此挤紧、空隙减小 ，构成密实的整体，构成密实的整体，到达压实的目的。到达压实的目的。作用：土体经过压实之后，内摩阻力和粘聚力大大作用：土体经过压实之后，内摩阻力和粘聚力大大加强，使土体的强度增大，稳定性加强；压实使土加强，使土体的强度增大，稳定性加强；压实使土体的透水性明显减低、毛细水作用减弱，水稳定性体的透水性明显减低、毛细水作用减弱，水稳定性大大提高大大提

40、高2.7.2击实实验及其影响要素击实实验及其影响要素 在实验室内经过击实实验研讨土的压实性。击实实验有在实验室内经过击实实验研讨土的压实性。击实实验有轻型和重型两种。轻型和重型两种。击实筒击实筒护筒护筒击锤击锤导筒导筒轻型击实实验适用于粒径小于轻型击实实验适用于粒径小于5mm5mm的土，击实筒容积为的土，击实筒容积为947cm3947cm3，击，击锤质量为锤质量为2.5kg2.5kg。把制备成，每层。把制备成，每层土料用击锤均匀锤击土料用击锤均匀锤击2525下，击锤下，击锤落高为落高为30.5cm 30.5cm 重型击实实验适用于粒径小于重型击实实验适用于粒径小于40mm40mm的土，击实筒容

41、积为的土，击实筒容积为2104cm32104cm3，击锤质量为击锤质量为4.5kg4.5kg，击锤落高为，击锤落高为45.7cm 45.7cm 。分五层击实，每层。分五层击实，每层5656击。击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度1.击实实验击实实验2 土的击实曲线击实曲线的特点 具有峰值 击实曲线位于实际饱和曲线的左边 击实曲线左陡右缓 影响土压实性的要素很多，主要有含水量、击实功影响土压实性的要素很多，主要有含水量、击实功能、土的种类和级配等能、土的种类和级配等 1 1含水量的影响含水量的影响2 2 影响击实效果的要素影响击实效

42、果的要素 填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过低，填土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土低，填土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土的其他力学性质。因此，在实践施工中填土的含水的其他力学性质。因此，在实践施工中填土的含水率控制得当与否，不仅涉及到经济效益，而且影响率控制得当与否，不仅涉及到经济效益，而且影响到工程质量到工程质量 最正确含水量：在一定的压实功下使土最容易压实，最正确含水量：在一定的压实功下使土最容易压实，并能到达最多密实度时所对应的含水量称为最正确并能到达最多密实度时所对应的含水量称为最正确含水量含水量2popww0d击数击数40

43、3020饱和线饱和线. .土料的最大干密度和土料的最大干密度和最优含水量不是常数。最最优含水量不是常数。最大干密度随击数的添加而大干密度随击数的添加而逐渐增大逐渐增大, ,最优含水量逐最优含水量逐渐减小。同时，光凭添加渐减小。同时，光凭添加击实功能来提高土的最大击实功能来提高土的最大干密度是有限的干密度是有限的 当含水量较低时击数的当含水量较低时击数的影响较显著。当含水量较影响较显著。当含水量较高时，含水量与干密度关高时，含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线，这系曲线趋近于饱和线，这时提高击实功能是无效的时提高击实功能是无效的 2击实功能的影响击实功能的影响3土类和级配的影响土类和级配的影响土的

44、级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于压实，级配不良的土，不易压实。易于压实，级配不良的土，不易压实。含粗粒越多的土样其最大干密度越大，而最正确含粗粒越多的土样其最大干密度越大，而最正确含水量越小，即随着粗粒土的增多，击实曲线形状含水量越小，即随着粗粒土的增多，击实曲线形状不变但朝左上方挪动。不变但朝左上方挪动。2.8 土岩的工程分类v1 1分类的目的和原那么分类的目的和原那么 目的：土的分类体系就是根据土的工程性质差别将土划分成一定的类别，目的在于经过通用的鉴别规范，便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与阅历的交流分类原那么：分

45、类原那么：1分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，运用方便2土的分类体系所采用的目的要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性v2 2 分类体系与方法分类体系与方法 分类体系：分类体系：1.建筑工程系统分类体系2工程资料系统分类体系偏重把土作为建筑地基和环境，研讨对象为原状土，偏重把土作为建筑地基和环境，研讨对象为原状土，例如：例如： (GB50007-2002)(GB50007-2002)地基地基土分类方法土分类方法偏重把土作为建筑资料，用于路堤、土坝和填土地基偏重把土作为建筑资料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研讨对象为扰动土，例如：工程。研讨对象为扰动土，例如：

46、(GBJ145-90)(GBJ145-90)工程用土的分类和工程用土的分类和 (JTJ051-93)(JTJ051-93)土的工程分类土的工程分类33(GB50007(GB500072002)2002)分类分类 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1岩石 颗粒间结实粘结颗粒间结实粘结, ,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，巩固程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度石，巩固程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frkfrk分类分类 巩固程度类别巩固程度类别饱和单轴抗压饱和单轴抗压强度强度frk(Mpa)frk(Mpa)巩

47、固岩巩固岩较硬岩较硬岩较软岩较软岩软岩软岩极软岩极软岩30frk60frk6015frk305frk15frk52.碎石土的分类 粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒含量超越全重的颗粒含量超越全重50%50%的土称为碎石土的土称为碎石土土的称号土的称号漂石漂石块石块石卵石卵石碎石碎石圆砾圆砾角砾角砾颗粒外形颗粒外形圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于200mm200mm的颗粒的颗粒含量超越全重含量超越全重5050粒径大于粒径大于20mm20mm的

48、颗粒的颗粒含量超越全重含量超越全重5050粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒含的颗粒含量超越全重量超越全重5050注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定碎石土的分类碎石土的分类3.砂土 粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒含量不超越全重的颗粒含量不超越全重50%50%的土，且粒径的土，且粒径大于大于0.075mm0.075mm的颗粒含量超越全重的颗粒含量超越全重50%50%的土称为砂土的土称为砂土 土的称号土的称号砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒含量占全重的颗粒含量占全重25255050注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定粒径大于粒径大于0.5mm0.5mm的颗粒含量超越全重的颗粒含量超越全重5050粒径大于粒径大于0.