土的基本指标检测及土的工程分类

1、兰州资源环境职业技术学院水利工程系项目项目2 2 土的基本指标检测及土的工程分类土的基本指标检测及土的工程分类1土的基本物理性质指标检测土的基本物理性质指标检测1 1土的工程分类土的工程分类3 3土的物理状态的判定土的物理状态的判定2 2工作任务工作任务兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识1 1 土的三相组成土的三相组成土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积 风化风化岩石岩石地球土土地球任务任务1 1 土的基本物理性质指标检测土的基本物理性质指标检测兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询

2、：相关知识咨询：相关知识气相固相液相+ + +构成土骨架，起决定作用构成土骨架，起决定作用重要影响重要影响土体次要作用次要作用兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三相系三相系。 固相固相：土的颗粒、粒间胶结物；土的颗粒、粒间胶结物； 液相液相：土体孔隙中的水；土体孔隙中的水； 气相气相：孔隙中的空气。孔隙中的空气。当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土饱和土； 由土粒、水和气三者共同组成的土处于由土粒、水和气三者共同组成的土处于非饱和状态非饱

3、和状态。 土的三相组成物质的性质、相对含量以及土的结构构造等因素，土的三相组成物质的性质、相对含量以及土的结构构造等因素，必然会影响到土的物理性质，而土的物理性质又在一定程度上决定了必然会影响到土的物理性质，而土的物理性质又在一定程度上决定了其力学性质，所以，研究土的力学性质必须首先研究其物理性质。其力学性质，所以，研究土的力学性质必须首先研究其物理性质。土中水土粒土中气土的三相示意图土的三相示意图当土骨架的孔隙全部被气体占满时，这种土称为当土骨架的孔隙全部被气体占满时，这种土称为干土干土；兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识1.1 1.1 土的固相土的固相 形成土粒

4、的矿物成分各不相同，主要取决于成土母岩的矿物成分及形成土粒的矿物成分各不相同，主要取决于成土母岩的矿物成分及其风化作用。其风化作用。.1原生矿物原生矿物 是指岩石经物理风化作用破碎形成的矿物颗粒，如石英、长石是指岩石经物理风化作用破碎形成的矿物颗粒，如石英、长石、云母云母等。.2次生矿物次生矿物 是原生矿物经化学风化作用后形成的新的矿物，主要是是原生矿物经化学风化作用后形成的新的矿物，主要是粘土矿物，包括三粘土矿物，包括三种类型：种类型： 高岭石高岭石、伊里石伊里石、蒙脱石。蒙脱石。.3土中的有机质土中的有机质有机质是在土的形成过程中动、植物的残

5、骸及其分解物质与土混惨沉积在有机质是在土的形成过程中动、植物的残骸及其分解物质与土混惨沉积在一起经生物化学作用生产的物质。一起经生物化学作用生产的物质。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识结合水结合水土中水土中水液态水液态水固态水：矿物晶体内的结合水（结晶水），矿物的一部分，呈固态，只固态水：矿物晶体内的结合水（结晶水），矿物的一部分，呈固态，只 有在高温（有在高温（105 C）下，才能从矿物中吸出。）下，才能从矿物中吸出。自由水自由水强结合水：紧靠土颗粒表面强结合水：紧靠土颗粒表面弱结合水：紧靠强结合水外

6、围弱结合水：紧靠强结合水外围重力水：能形成水压力并能在土中流动的水，位重力水：能形成水压力并能在土中流动的水，位 于地下水位以下于地下水位以下毛细水：受到水与空气交界面处表面张力作用的自毛细水：受到水与空气交界面处表面张力作用的自 由水，存在于地下水位以上的透水层中。由水，存在于地下水位以上的透水层中。气态水：土中气的一部分气态水：土中气的一部分由于电分子引力由于电分子引力作用而紧密吸附作用而紧密吸附于土粒表面的水于土粒表面的水1.2 1.2 土中的水土中的水（土的液相土的液相）兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识1.2.1结合水 排列致密、定向性强排列致密、定向性强

7、 不能传递静水压力不能传递静水压力 密度密度11g/cmg/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强结合水 位于强结合水之外，电场引位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内力作用范围之内 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，有粘滞性弱结合水弱结合水兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识结合水对土的工程性质的影响：结合水对土的工程性质的影响： 对于对于细粒土细粒土，当粘粒含量很高，特别是当粘粒由粘，当粘粒含量很高，特别是当粘粒由

8、粘土矿物组成时，由于它们多呈片状土矿物组成时，由于它们多呈片状，比表面很比表面很大，结合大，结合水水往往占有很大的孔隙体积，往往占有很大的孔隙体积，故故细粒土的性质将受细粒土的性质将受结合结合水的水的重大影响。重大影响。 对于对于粗粒土粗粒土，由于颗粒在三个方向的尺寸属，由于颗粒在三个方向的尺寸属同一数量同一数量级级，比表面较小，因此，在，比表面较小，因此，在孔隙水孔隙水的体积中的体积中结合结合水的体积水的体积可忽略不计。故粗粒土的性质主要取决于可忽略不计。故粗粒土的性质主要取决于土粒土粒的形状、级的形状、级配和排列配和排列。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识自由水

9、自由水重力水重力水毛细水毛细水在重力作用下可在土中自由流动在重力作用下可在土中自由流动 存在于固气之间存在于固气之间 在重力与表面张力作用下在重力与表面张力作用下 可在土粒间空隙中自由移动可在土粒间空隙中自由移动 重力水是存在于地下水位以下的透水土层中的地下水，是在重力作用下运动重力水是存在于地下水位以下的透水土层中的地下水，是在重力作用下运动的自由水，对土体有浮力作用。重力水的渗流特征，是地下工程排水和防水工的自由水，对土体有浮力作用。重力水的渗流特征，是地下工程排水和防水工程的主要控制因素之一，对土中的应力状态和开挖基槽、基坑以及修筑地下构程的主要控制因素之一，对土中的应力状态和开挖基槽、

10、基坑以及修筑地下构筑物有重要的影响。筑物有重要的影响。1.2.2自由水自由水 土中存在许多大小不同的相互连通的弯曲孔道，由于水分子与土粒分子之土中存在许多大小不同的相互连通的弯曲孔道，由于水分子与土粒分子之间的附着力和水气界面上的表面张力，地下水将沿着毛细管被吸上来，在地下间的附着力和水气界面上的表面张力，地下水将沿着毛细管被吸上来，在地下水位以上形成一定高度的毛细水带。水位以上形成一定高度的毛细水带。离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水。离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识两种

11、基本类型：一种是两种基本类型：一种是自由气体，即与大气连通的气自由气体，即与大气连通的气体体；另一种是；另一种是封闭气体，即与大气不连通的以气泡形封闭气体，即与大气不连通的以气泡形式存在的封闭气体式存在的封闭气体。土中气对土的工程性质的影响土中气对土的工程性质的影响（1）自由气体自由气体：对土的性质影响不大。：对土的性质影响不大。（2）封闭气体封闭气体：对土的性质有较大的影响。增加土的：对土的性质有较大的影响。增加土的弹性，使土的渗透性减小，延长土体受力后变形达到弹性，使土的渗透性减小，延长土体受力后变形达到稳定的历时。稳定的历时。1.3 1.3 土中的气体土中的气体兰州资源环境职业技术学院水

12、利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的三相比例指标三相比例指标,包括土包括土粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和饱和度等。三相成分的体粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和饱和度等。三相成分的体积和质量间的比例关系也决定着土的物理、力学性质。积和质量间的比例关系也决定着土的物理、力学性质。2 2 土的物理性质指标土的物理性质指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积2.1 2.1 土的三相草图土的三相草图兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识三相草图三相

13、草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积 VVVVVVVavas Vm0mmmmmaas已知五个物理量关系已知五个物理量关系: :共有九个物理量参数共有九个物理量参数: : V VV Vv v V Vs s V Va a V V / m / ms s m m m ma a m m剩下三个独立变量剩下三个独立变量三相草图法三相草图法物理性质指标是比例关系物理性质指标是比例关系: :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剩下两个独立变量实验室测定实验室测定其它指标其它指标是一种简单而实用的方法是一种简单而实用的方法兰州资源环境职业

14、技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识2.2 2.2 土的物理性质指标土的物理性质指标WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积-土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度、土粒的比重、土的含水量1.土的密度土的密度（常用环刀法、灌砂法、灌水法等测定）（常用环刀法、灌砂法、灌水法等测定）土的重度（土的重度（或容重）：单位体积土的重量，用或容重）：单位体积土的重量，用表表示，单位为示，单位为kN/m3。工程上更常用工程上更常用, 用于计算土的自重应力用于计算土的自重应力单位单位: kg/m3 或或 g/cm3一般范围一般范围: 1.602.20 g/cm3

15、定义定义: 单位体积土的质量单位体积土的质量有时也称有时也称土的天然密度土的天然密度表达式表达式: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awsawsVVVmmmVm表达式表达式:gVgmVW2.2.1 2.2.1 实测指标实测指标兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识 环刀法是用一个圆环刀（刀刃向下）放在削平的原状土样面上，徐徐环刀法是用一个圆环刀（刀刃向下）放在削平的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，称得削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，称得环刀内土样的质量，求得它

16、与环刀容积之比值即为其密度。环刀内土样的质量，求得它与环刀容积之比值即为其密度。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积2.土粒比重土粒比重 s: 土粒的密度，单位体积土粒的质量土粒的密度，单位体积土粒的质量sssVm 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 2.65C4w C4wssG 4C时纯蒸馏水的密度时纯蒸馏水的密度C4w =1.0 g/cm3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定义定义: 土粒的密度与

17、土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值时纯蒸馏水的密度的比值表达式表达式: 土粒比重常用比重瓶法测定。事先将比重瓶注满纯水，称瓶加土粒比重常用比重瓶法测定。事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量水的质量m1 。然后把质量为。然后把质量为ms的烘干土装入该空比重瓶内，再加的烘干土装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土加水的质量纯水至满，称瓶加土加水的质量m2 。21mmmmGsss兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积3.土的含水量土的含水量ssswmmmmm(%)w 定义定义: 土中水的质量与土

18、粒质量之比土中水的质量与土粒质量之比, 用百分数表示用百分数表示注意注意: 其实是含水比其实是含水比, 可达到或超过可达到或超过100。表达式表达式: 测定含水率常用的方法是烘干法、酒精燃烧法、土壤湿度计。测定含水率常用的方法是烘干法、酒精燃烧法、土壤湿度计。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识含水率试验：烘干法含水率试验：烘干法兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识天然密度天然密度干密度干密度饱和密度饱和密度awswsVVVmmVm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 有

19、效容重有效容重饱和容重饱和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积单位单位: kg/m3 或或 g/cm3单位单位: kN/m3 定义定义: 土被完全烘干时的密度土被完全烘干时的密度, 等于等于 单位体积内土粒的质量单位体积内土粒的质量表达式表达式:2.2.2 2.2.2 换算指标换算指标兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识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 dsat天然密度天然密度干密度干密度饱和密度饱和密度Vm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat

20、 浮容重浮容重wsat 饱和容重饱和容重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识孔隙比孔隙比e孔隙率孔隙率nsvVVe VV(%)nv 关系关系:e1en n1ne 在某种程度上反映土的松密在某种程度上反映土的松密砂类土：砂类土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%有的可达有的可达60-70%定义定义: 土中孔隙体积与固体颗粒体积之土中孔隙体积与固体颗粒体积之比比, 无量纲无量纲表达式表达式:WaterAirSoilVaVwVsVvV体积体积定义定义: 土中孔隙体积与总体积之比土中孔隙体积与总

21、体积之比, 用百分数表示用百分数表示表达式表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil体积体积三相草图可用于确定物三相草图可用于确定物理性质指标之间的关系理性质指标之间的关系兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识饱和度饱和度vwrVVS WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积表达式表达式: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=1 : 饱和土饱和土兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识

22、eeVVnv1nne.3物理性质指标间的换算物理性质指标间的换算（1）孔隙比和孔隙率的关系）孔隙比和孔隙率的关系孔隙孔隙土粒土粒e体积体积11+e兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识)1 (1wwVmdddwd1（2）干密度与湿密度和含水率的关系）干密度与湿密度和含水率的关系空气空气土粒土粒水水体积体积1质量质量兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识11ssswdmGVee1dwsGe（2）孔隙比与比重和干密度的关系）孔隙比与比重和干密度的关系孔隙孔隙土粒土粒e体积体积11+e质量质量兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相

23、关知识咨询：相关知识ewGewVVSswsvwrssatGwe 土的三相图土的三相图（4）饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系）饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系e体积体积1质量质量空气空气土粒土粒水水兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识111sswswswmVVGee（5）浮密度与比重和孔隙比的关系）浮密度与比重和孔隙比的关系孔隙孔隙土粒土粒e体积体积11+e质量质量兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识1 1 黏性土的稠度黏性土的稠度稠度状态与含水量有关稠度状态与含水量有关粘性土粘性土含水量含水量较硬较硬变软变软流动流动 所谓所谓黏性土黏性土

24、，一般是指由次生矿物组成、颗粒较细，具有可塑性的土。在，一般是指由次生矿物组成、颗粒较细，具有可塑性的土。在外力作用下，可被塑造成任何形状，当外力去掉后，仍可保持被塑造形状的性外力作用下，可被塑造成任何形状，当外力去掉后，仍可保持被塑造形状的性质称为可塑性。粘性土土粒之间的粘结力较强，呈现具有很大孔隙的蜂窝状结质称为可塑性。粘性土土粒之间的粘结力较强，呈现具有很大孔隙的蜂窝状结构或絮状结构。构或絮状结构。稠度：稠度：指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。破坏的能力，是粘性土最主要的物

25、理状态指标。1.11.1黏性土的稠度和界限含水率黏性土的稠度和界限含水率任务任务2 2 土的物理状态的判定土的物理状态的判定兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识塑限塑限p液限液限l稠度界限稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形态粘性土的稠度反映土中水的形态固态或固态或半固态半固态塑态塑态 流态流态 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土中水的形态土中水的形态w兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识 粘性土从一种状态转变为另一种粘性土从一种状态转变为另一种状态的分界含

26、水率称为界限含水率。状态的分界含水率称为界限含水率。这种界限含水率称为这种界限含水率称为稠度界限。稠度界限。界限含水率界限含水率流态流态Vw0可塑态可塑态半固态半固态 固态固态膨胀膨胀收缩收缩wLwPwS工程上常用的稠度界限有工程上常用的稠度界限有液限、塑限和液限、塑限和缩限缩限兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识液限（液限（W WL L）从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，从流动状态转变为可塑状态的界限含水率， 也就是可塑状态的上限含水率；也就是可塑状态的上限含水率；塑限（塑限（WpWp）从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率

27、，也就是可塑状态的下限含水率；，也就是可塑状态的下限含水率；缩限（缩限（WsWs）从半固体状态转变为固体状态的界限含水率从半固体状态转变为固体状态的界限含水率, ,亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识液、塑限的测定液、塑限的测定测定塑限的方法：搓条法和测定塑限的方法：搓条法和液、塑限联合测定法液、塑限联合测定法。测定液限的方法：测定液限的方法：碟式仪法、锥式液限仪、碟式仪法、锥式液限仪、和液、塑限和液、塑限联合测定法。联合测定法。“搓条法搓条法”：用双手将天然湿度的试

28、样搓成椭圆：用双手将天然湿度的试样搓成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌慢慢搓滚成小土条，形，放在毛玻璃板上用手掌慢慢搓滚成小土条，若土条直径为若土条直径为3mm时产生裂缝并开始断裂，此时时产生裂缝并开始断裂，此时试样的含水率即为塑限。试样的含水率即为塑限。塑限的测定塑限的测定兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识塑限的测定塑限的测定液、塑限联合测定法液、塑限联合测定法联合测定法联合测定法是采用锥式液限是采用锥式液限仪以电磁放锥，利用光电方仪以电磁放锥，利用光电方式测读圆锥的入土深度。试式测读圆锥的入土深度。试验时，对验时，对3个以上不同含水率个以上不同含水率的粘性土试样进行

29、试验，并的粘性土试样进行试验，并按测定结果在双对数坐标纸按测定结果在双对数坐标纸上作出圆锥体的入土深度与上作出圆锥体的入土深度与含水率的关系曲线。根据大含水率的关系曲线。根据大量的试验资料知，该关系曲量的试验资料知，该关系曲线接近于一条直线，对应于线接近于一条直线，对应于圆锥体入土深度为圆锥体入土深度为10mm及及2mm时的试样含水率分别为时的试样含水率分别为该土的液限和塑限该土的液限和塑限试样含水量（%）兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识碟式仪法、锥式液限仪碟式仪法、锥式液限仪液限的测定液限的测定 我国一般采用锥式液限仪来测定粘性土的液限。将调成均匀的浓糊状试样装

30、我国一般采用锥式液限仪来测定粘性土的液限。将调成均匀的浓糊状试样装满盛土杯，刮平杯口表面，将质量为满盛土杯，刮平杯口表面，将质量为76g、锥角为、锥角为30的圆锥体轻放在试样表面的圆锥体轻放在试样表面的中心，使其在自重作用下沉入试样，若圆锥体经的中心，使其在自重作用下沉入试样，若圆锥体经5s恰好沉入恰好沉入10mm深，这时试深，这时试样的含水率即为液限值。样的含水率即为液限值。 欧美、日本等国家采用碟式液限仪测定液限。将调成均匀的浓糊状试样装在欧美、日本等国家采用碟式液限仪测定液限。将调成均匀的浓糊状试样装在碟内，刮平表面，用开槽器在土中成槽，槽底宽度为碟内，刮平表面，用开槽器在土中成槽，槽底

31、宽度为2mm，然后将碟子抬高，然后将碟子抬高10mm，使碟自由下落，连续下落，使碟自由下落，连续下落25次后，如槽底两边试样的合拢长度为次后，如槽底两边试样的合拢长度为13mm，这时试样的含水率即为液限。，这时试样的含水率即为液限。硬橡胶底座试样兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识缩限的测定缩限的测定土的缩限用土的缩限用收缩皿法收缩皿法测定。测定。10021wssmVVww式中：ws土的缩限（） w制备时的含水率（）V1湿试样的体积（cm3） ，V2干试样的体积（cm3） 把土料的含水率调制到大于土的液限，然后将试样分层填入收缩皿把土料的含水率调制到大于土的液限，然后

32、将试样分层填入收缩皿中，刮平表面，烘干，测出干试样的体积并称量准确至中，刮平表面，烘干，测出干试样的体积并称量准确至0.1g后，按下式后，按下式计算计算兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识1.2塑性指数与液性指数塑性指数与液性指数塑性指数（塑性指数（Plasticity IndexPlasticity Index）：液限和塑限之差的百分）：液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）。用数值（去掉百分号）。用IpIp表示。表示。pLpwwI液性指数（液性指数（Liquidity IndexLiquidity Index）：为粘性土的天然含水率和）：为粘性土的天然含水率和塑限

33、的差值与塑性指数之比。塑限的差值与塑性指数之比。pppLpLIwwwwwwI 粘性土的物理状态可用液性指数来判别：粘性土的物理状态可用液性指数来判别：wwp时，时，IL0，土处于，土处于坚硬坚硬状态；状态；wpwwL时，时，0IL1.0，土处于，土处于可塑可塑状态；状态；wLw时，时，IL1.0，土处于，土处于流动流动状态。状态。塑性指数综合反映了粘性土及其组成的基本特性。因此，在工程塑性指数综合反映了粘性土及其组成的基本特性。因此，在工程上常按塑性指数对黏性土进行分类。上常按塑性指数对黏性土进行分类。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识应该注意的是，应该注意的是，粘

34、性土的界限含水率均是在实验室中将试样充分搅拌、完全粘性土的界限含水率均是在实验室中将试样充分搅拌、完全破坏其天然结构后得出的粘性土（破坏其天然结构后得出的粘性土（即重塑土即重塑土）的特征指标，因此，液性指数没）的特征指标，因此，液性指数没有反映土的原状结构对土的强度的影响。也就是说：天然生成的具有一定结构有反映土的原状结构对土的强度的影响。也就是说：天然生成的具有一定结构的原状土，在其含水率达到液限后，仍有可能具有一定的强度，不处于流动状的原状土，在其含水率达到液限后，仍有可能具有一定的强度，不处于流动状态。但一旦土的结构性遭到破坏，如态。但一旦土的结构性遭到破坏，如振动、挤压振动、挤压等，土

35、的强度立即丧失，从而等，土的强度立即丧失，从而呈现出流动状态。呈现出流动状态。表表2-7 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范对粘性土按液性指数划分软硬状态对粘性土按液性指数划分软硬状态状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1.0IL1.0兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识 所谓无粘性土，一般是指由原生矿物组成，颗粒较所谓无粘性土，一般是指由原生矿物组成，颗粒较粗的土。无粘性土的土粒之间的粘结力很弱或无粘结，粗的土。无粘性土的土粒之间的粘结力很弱或无粘结，往往形成单粒结构。往往形成单粒结构。 影响无粘性土工程性质的主

36、要因素是其影响无粘性土工程性质的主要因素是其密实度密实度。若土粒排列紧密，其结构就稳定，压缩变形小，强度高，若土粒排列紧密，其结构就稳定，压缩变形小，强度高，是良好的地基；反之，若土粒排列疏松，其结构不稳定，是良好的地基；反之，若土粒排列疏松，其结构不稳定，则其工程性质较差。则其工程性质较差。2 2 无粘性土的密实状态无粘性土的密实状态2.1 2.1 用孔隙比用孔隙比e e判别判别判断无粘性土密实度最简单的方法，是用判断无粘性土密实度最简单的方法，是用孔隙比孔隙比e e来描述。来描述。孔隙比愈小，表示土愈密实；孔隙比愈大，表示土愈疏孔隙比愈小，表示土愈密实；孔隙比愈大，表示土愈疏松。松。兰州资

37、源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识 判别标准：判别标准： 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 1/3 1/3 疏松状态疏松状态 1/3 1/3 2/3 2/3 密实状态密实状态注意：注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难在工程上，用相对密实度在工程上，用相对密实度D Dr r划分无粘性土的状态如下：划分无粘性土的状态如下：2.22.2用相对密实度用相对密实度DrDr判别判别minmaxmaxreeeeD e emaxmax: : 最大孔隙比；将松散

38、的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，避免最大孔隙比；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重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比e eminmin: : 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兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识 标准贯入试验标准贯入试验是用标准锤重（是用标准锤重（63.5

39、kg），以一定的落距（），以一定的落距（76cm）自由）自由下落产生的锤击能，将试验孔中的标准贯入器打入要测试的土体中，记录下落产生的锤击能，将试验孔中的标准贯入器打入要测试的土体中，记录贯入器贯入土体贯入器贯入土体30cm的锤击数的锤击数N。表表2-8 原位标准贯入试验锤击数原位标准贯入试验锤击数N划分砂类土密实度划分砂类土密实度503029109530 建筑地基基础设计规范密实中密稍密松散（极松）砂土的密实度101510 N3015 N2.3 2.3 用标准贯入试验锤击数用标准贯入试验锤击数N N判别判别兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识粒粒 组组颗粒名称颗粒名

40、称粒径粒径d的范围（的范围（mm）巨巨 粒粒漂石（块石）漂石（块石）d200卵石（碎石）卵石（碎石）60d200粗粗 粒粒砾砾 粒粒粗粗 砾砾20d60中中 砾砾5d20细细 砾砾2d5砂砂 粒粒粗粗 砂砂0.5d2中中 砂砂0.25d0.5细细 砂砂0.075d0.25细细 粒粒粉粉 粒粒0.005d0.075黏黏 粒粒d0.005表表2-12 2-12 粒粒 组组 划划 分分 土粒的大小通常以粒径来评价。对土粒按粒径大小、工程性质划分的组，称为粒土粒的大小通常以粒径来评价。对土粒按粒径大小、工程性质划分的组，称为粒组。划分粒组的分界粒径尺寸称为界限粒径。该粒径为名义粒径。组。划分粒组的分界

41、粒径尺寸称为界限粒径。该粒径为名义粒径。1 1 土的粒组及粒径级配土的粒组及粒径级配1.11.1概念概念任务任务3 3 土的工程分类土的工程分类兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识 在自然界中很难遇到由单一粒组的土粒所组成的土，绝大多数都是由在自然界中很难遇到由单一粒组的土粒所组成的土，绝大多数都是由几种粒组的土粒混合组成。因此，研究天然土中土粒的组成情况，不仅要几种粒组的土粒混合组成。因此，研究天然土中土粒的组成情况，不仅要了解土粒的大小，而且要了解各种粒组的颗粒所占的比例。以占土粒总重了解土粒的大小，而且要了解各种粒组的颗粒所占的比例。以占土粒总重的百分数表示土中

42、各粒组土粒的含量，称为土的颗粒级配。的百分数表示土中各粒组土粒的含量，称为土的颗粒级配。粒径级配各粒组的相对含量，用质量百分数来表示各粒组的相对含量，用质量百分数来表示兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识筛分法筛分法：适用于粗粒土：适用于粗粒土 (0.075 mm); 密度计法密度计法：适用于细粒土：适用于细粒土 (0.075 mm) 密度计法的试验原理示意图密度计法的试验原理示意图 筛分试验示意图筛分试验示意图 1.2颗粒大小分析试验颗粒大小分析试验 测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，确定粒径分测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，确定粒径分布范

43、围的试验称为土的布范围的试验称为土的颗粒大小分析试验颗粒大小分析试验。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识颗分析筛颗分析筛兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识筛分法筛分法 利用一套孔径由大到小的利用一套孔径由大到小的筛子筛子，将按规定方法取得的一，将按规定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上充分振定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，按下式计算出小摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，按下式计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数于某土粒粒径的土粒含量百分数X（）。（）。100mm

44、Xi式中：式中：mi，m分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质量。分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质量。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识密度计密度计兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识密度计法密度计法 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于利用不同大小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的方法。某粒径的土粒含量的方法。 将一定质量土浸入水中搅拌成悬液，搅拌停止后，土粒将一定质量土浸入水中搅拌成悬液，搅拌停止后，土粒便开始下沉，悬液的浓度随之发生变化。利用特制的密度便开始下沉，悬液的浓度随之发生变化。利用特制的密度

45、计，在不同时刻测悬液浓度的变化。即可换算出相应的粒计，在不同时刻测悬液浓度的变化。即可换算出相应的粒径及小于该粒径的土粒质量，绘出级配曲线。径及小于该粒径的土粒质量，绘出级配曲线。 名义粒径名义粒径：筛分法中以筛孔径代表；密度计法中以与实际土颗粒在筛分法中以筛孔径代表；密度计法中以与实际土颗粒在水中沉降速率相同的同样物质的球的直径代表。水中沉降速率相同的同样物质的球的直径代表。兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识1.3颗粒级配曲线颗粒级配曲线 粒径分布曲线粒径分布曲线 粒组频率曲线粒组频率曲线 兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识105.02

46、.01.0200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.050.010.0050.001粒径粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线水分法水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.510兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.

47、050.010.0050.001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d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.005 0.063662.41特征粒径特征粒径: d d6060 : 限制粒径限制粒径d d1010 : 有效粒径有效粒径d d3030 ：中值粒径中值粒径不均匀程度：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粗细程度粗细程度： 用用d50 表示 1.4级配良好与否的判别级配良好与否的判别兰州资源环境职业技术学院水利工程系

48、咨询：相关知识咨询：相关知识1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲土的粒径级配累积曲线线d60d10d30曲线曲线d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545曲线愈陡，表示粒径大小相差不曲线愈陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配不良；多，土粒较均匀，级配不良；曲线愈缓，表示粒径大小相差悬曲线愈缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。殊，土粒不均匀，级配良好

49、。C Cc c 过大或过小过大或过小表明土中缺少中间粒组表明土中缺少中间粒组Cc = 1 3, 级配连续性好级配连续性好兰州资源环境职业技术学院水利工程系咨询：相关知识咨询：相关知识工程上常用不均匀系工程上常用不均匀系数数Cu描述颗粒级配的描述颗粒级配的不均匀程度不均匀程度 1060ddCud10、d30、d60小于某粒径的小于某粒径的土粒含量为土粒含量为10%、 30%和和60%时所对应的粒径时所对应的粒径Cu愈大，表示土粒愈不均愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把匀。工程上把Cu5的土视的土视为级配不良的土；为级配不良的土； Cu10的土视为级配良好的土的土视为级配良好的土 曲率系数曲率系数Cc描述颗粒级配曲描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是线整体形态，表明某粒组是否缺失情况否缺失情况 6010230dddCc对于砾类土或砂类土，同时满对于砾类土或砂类土，同时满足足Cu5和和Cc= =13时，定名为时，定名为良好级配砂或良好级配砾良好级配砂或