23土密实度、压实和工程分类

2.2无粘粘土土性性质质－－了解解2.3粘性性土土性性质质－－重点点2.4土的的压压实实性性－－工作作应应用用2.5土土的的工工程程分分类类－－掌握握粘粘土土和和粉粉土土分分类类2.6土土的的渗渗透透性性-熟悉悉达达西西定定律律土力力学学10/24/20221土力学学讲座座系列列四2.2无无粘粘性土土的相相对密密实度度无粘性性土定义：砂土土、碎碎石土土统称称为无无粘性性土。。无粘性性土工工程性性质：：排列列越紧紧密，，在外外荷载载作用用下变变形越越小，，强度度越大大10/24/20222土力学讲座座系列四2.2无无粘性土的的相对密实实度对无粘性土土来说，土土体的松密密程度对土土的工程性性质影响很很大。土的密实程程度越高，，压缩性越越小，其工工程特性越越好；土的密实程程度越低，，压缩性越越大，其工工程特性越越差。描述土的松松紧程度的的指标有干密度和孔孔隙比，密实度在在一定程度度上可用其其天然孔隙比比来反映10/24/20223土力学讲座座系列四2.2无无粘性土的的相对密实实度（1）天然然孔隙比e优缺点：：优点：简单单、简捷缺点：不能能反映砂土土的级配和和颗粒形状状的影响，，有时较疏疏松的级配配良好的砂砂土孔隙比比比较密实实的颗粒均均匀的砂土土孔隙比还还小。10/24/20224土力学讲座座系列四2.2无无粘性土的的相对密实实度（1）无粘粘性土的孔隙比指标。但是即便两种无无粘性土具具有同样的的孔隙比也也未必表明明他们处于于同样的状状态。在工程上一一般用相对密实度度Dr来衡量无粘粘性土的松松紧程度。。10/24/20225土力学讲座座系列四（2）相对对密实度Dr定义（理论论表达式））定义（实用用表达式））e0无粘性土的的天然孔隙隙比或填筑筑孔隙比ρdmax无粘性土的的最大干密密度ρdmin无粘性土的的最小干密密度ρd无粘性土的的天然干密密度或填筑筑干密度10/24/20226土力学讲座座系列四emax:最大孔隙比比；将松散散的风干土土样通过长长颈漏斗轻轻轻地倒入入容器，避避免重力冲冲击，求得得土的最小小干密度再再经换算得得到最大孔孔隙比emin:最小孔隙比比；将松散散的风干土土样装入金金属容器内内，按规定定方法振动动和锤击，，直至密度度不再提高高，求得土土的最大干干密度再经经换算得到到最小孔隙隙比emax无粘性土处处于最松状状态时的孔孔隙比，可可由其最小小干密度换换算(漏斗和容容器测定)emin无粘性土处处于最密状状态时的孔孔隙比，可可由其最大大干密度换换算(风干土样样分层夯实实)10/24/20227土力学讲讲座系列列四相对密实实度Dr无粘性土土处于最最密实的的状态无粘性土土处于最最松散的的状态在工程上，用用相对密实度度划分无粘性性土状态如下下：疏松中密密实10/24/20228土力学讲座系系列四（3）标准贯贯入锤击数N：标准贯入试验验：SPT(standardpenetrationtest)试验时，将质质量为63.5kg的穿穿心锤，以76cm的落落距，将标准准规格的贯入入器，自钻孔孔底部预打15cm，记记录再打入30cm的锤锤击次数，即即为标准贯入入试验锤击数数N。优点：真实可可靠。砂土密实度松散稍密中密密实N≤1010<N≤1515<N≤30>3010/24/20229土力学讲座系系列四（4）碎石的的野外鉴别方方法确定密实实程度：分为四类：密实中密稍密松散10/24/202210土力学讲座系系列四例题分析【例】某砂土试样,试验测定土土粒相对密度度ds=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66/cm3。已知砂样最最密实状态时时称得干砂质质量ms1=1.62kg,最疏松状态态时称得干砂砂质量ms2=1.45kg。求此砂土的的相对密度Dr,并判断砂土土所处的密实实状态【解答】砂土在天然状状态下的孔隙隙比砂土最小孔隙隙比砂土最大孔隙隙比相对密实度∈（1/3,2/3]中密状态10/24/202211土力学讲座系系列四2.3粘粘性土的性性质土的物理状态态粘性土的软硬硬状态对于粘性土，，因粘土矿物物含量高、颗颗粒细小，其其物理状态与与含水量关系系非常密切。。力学特性影响表示本节要求掌握握10/24/202212土力力学学讲讲座座系系列列四四1.粘粘性性土土的的稠稠度度定义义：：指粘粘性性土土在在某某一一含含水水率率下下对对外外界界引引起起的的变变形形或或破破坏坏的的抵抗抗能能力力，是是粘粘性性土土最最主主要要的的物物理理状状态态指指标标。。10/24/202213土力力学学讲讲座座系系列列四四粘性性土土的的稠稠度度10/24/202214土力力学学讲讲座座系系列列四四流动动状状态态可塑塑状状态态固体体状状态态半固固体体状状态态刚沉沉积积的的粘粘土土，，本本身身不不能能保保持持其其形形态态，，极极易易流流动动外力力作作用用可可改改变变其其形形状状，，而而不不改改变变其其体体积积，，并并在在外外力力卸卸除除后后仍仍能能保保持持已已获获得得的的形形状状水分蒸蒸发，，含水水率减减小，，体积积收缩缩含水率率减小小,丧丧失可可塑性性，外外力作作用下下易于于发生生破裂裂体积不不再收收缩，，空气气进入入土体体，土土的颜颜色变变淡10/24/202215土力学学讲座座系列列四液限流动状状态与与可塑塑状态态的界界限含含水率率，可可塑状状态的的上限含含水率率LL(LiquidLimit)塑限可塑状状态与与半固固体状状态的的界限限含水水率，，可塑塑状态态的下限含含水率率PL(PlasticLimit)缩限半固体体状态态与固固体状状态的的界限限含水水率，，即粘粘性土土随着着含水水率的的减小小而体体积开开始不不变的的含水水率。。SL(ShrinkageLimit)粘性土土从一一种状状态转转变为为另一一状态态，可可用某某一分分界含含水率率来区区分，，界限含含水量量（阿太太堡界界限Atterberglimits）10/24/202216土力学学讲座座系列列四10/24/202217土力学学讲座座系列列四塑限ωp液限ωl稠度界界限粘性土土的稠稠度反反映土土中水水的形形态固态或或半固态态可塑态态流态强结合合水膜膜最大大出现自自由水水强结合合水弱结合合水自由水水稠度状态态含水量土中水的的形态w10/24/202218土力学讲讲座系列列四粘性土从从一种状状态转变变为另外外一种状状态是逐渐过渡渡的，并无明确的界限限。10/24/202219土力学讲座系系列四2.塑限测测定方法：搓滚法和液塑塑限联合测定定法10/24/202220土力学讲座系系列四塑限测定方法法：搓滚法：调制均匀的湿湿图样，在毛毛玻璃上搓滚滚成3毫米直直径的土条，，若这个时刻刻恰好出现裂裂缝，就把土土条的含水率率定为塑限液塑限联合测测定法：取代表性试试样，加入入不同数量量的纯水，，调制成三三种不同稠稠度的试样样，用电磁磁落锥测定定圆锥在自自重76g作用用下经5～15秒后沉入试样样的深度。。以含水率率为横坐标标，圆锥入入土深度为为纵坐标，，在双对数数纸上绘制制关系曲线线。入土深深度2毫米所对应的含含水率为塑塑限。10/24/202221土力力学学讲讲座座系系列列四四3.液液限限测测定定方方法法：：液塑塑限限联联合合测测定定法法：：以以圆圆锥锥体体入入土土深深度度17mm土样样含含水水量量即即液液限限。。《土土工工试试验验方方法法标标准准》》（（GB/T50123-1999））规规定定76g圆圆锥锥仪仪入入土土深深度度恰恰好好为为17毫毫米米所所对对应应的的含含水水率率为为17毫毫米米液液限限，，与与碟碟式式仪仪入入土土深深度度恰恰好好为为10毫毫米米所所对对应应的的含含水水率率为为10毫毫米米液液限限一一致致。。液塑限联联合测定定法和碟碟式仪法法10/24/202222土力学讲讲座系列列四液限测定定方法：：10/24/202223土力学讲讲座系列列四4.缩缩限测定定方法：：收缩皿皿法把土料的的含水率率调制到到大于土土的液限限，然后后将试样样分层填填入收缩皿中，刮平平表面，，烘干，，测出干干土样的的体积并并称量至至0.1克，按按下式计计算10/24/202224土力学讲讲座系列列四1）塑性指数数PI(PlasticityIndex)液限和和塑限限之差差的百百分数数值（（去掉百百分号号）称为为塑性性指数数塑性指指数越越大，，可塑塑状态态含水水率变变化范范围也也大。。一般地地，塑性指指数越越高，，土的的粘粒粒含量量越高高，所以以常常常用作作粘性性土的的分类类指标标。5.粘粘性土土的物物理状状态指指标10/24/202225土力学学讲座座系列列四2)液液性指指数LI(LiquidityIndex)粘性土土即使使具有有相同同的含含水率率，也未必必处于同同样的的状态，粘性性土的的状态态用液液性指指数来来判别别。液性指指数表征了了土的天天然含含水率率与界界限含含水率率之间间的相相对关关系，，表达了了天然然土所所处的的状态态。10/24/202226土力学学讲座座系列列四判定土处于于坚硬硬状态态土处于于可塑塑状态态土处于于流动动状态态3)粘性土土的物理状状态指标10/24/202227土力学讲座座系列四注意由于液限限和塑限限目前都都是用扰动土测定的，，土的结结构已彻彻底破坏坏，而天然土含水率大大于液限限只是意意味着：：若土的结结构遭到到破坏，，它将转转变为粘滞泥浆浆。10/24/202228土力学讲讲座系列列四4)天天然稠度度Naturalconsistency定义：指原状状土样测测定的液液限和天天然含水水量的差差值与塑塑性指数数之比，，符号wc作用：可用于于划分路路基的干湿状态态。10/24/202229土力学讲讲座系列列四例题1某土样的的液限为为38.6%，，塑限为为23.2%，，天然含含水量为为25.5%，，问该土土样处于于何种状状态？解：已知知=38.6%，=23.2%，w=25.5%，，则Ip=38.6–23.2=15.4所以，该该土处于于硬塑状状态。例题21.某某粘土的的含水量量w=36.4%,液液限限wL=48%、塑限限wp=25.4%，，要求：：1).计算该该土的塑塑性指标标Ip；2).确定该该土的名名称；3).计计算该土土的液性性指标IL；4).按液液性指标数确确定土的状态态。解：10/24/202230土力学讲座系系列四2.4土的的压实性公元前200多年，我国国秦朝修筑驰实实（行车大道道），就有用“铁铁锥筑土坚实实”的记载。。土的压实性指在一定的含水率下，以人工或或机械的方法法，使土体能能够压实到某种密实程度度的性质。在实验室内研研究土的密实实性是通过击实试验进行的。10/24/202231土力学学讲座座系列列四击实试试验轻型：：粒径径小于于5毫毫米重型：：粒径径小于于40毫米米25下，分分三层层击实实56下，分分5层层击实实10/24/202232土力学学讲座座系列列四一、土土的压压实与与含水水率的的关系系压实机机理：：土粒定向排排列;孔隙体体积减减小;气被挤挤出或或被压压缩等0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)饱和曲线dmax=1.86wop=12.110/24/202233土力力学学讲讲座座系系列列四四目的的：：依据据：：《建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范》》(GB50007——2011)分类类法法2.5土土的的工工程程分分类类是将将工工程程性性质质相相近近的的土土进进行行分分类类便于于研研究究及及应应用用能反反映映土土的的物物理理力力学学性性质质－－土的的组组成成土的的状状态态土的的结结构构10/24/202234土力力学学讲讲座座系系列列四四土：：6类类岩石石碎石石土土砂土土粉土土粘性性土土人工工填填土土《建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范》》(GB50007——2011)分类类法法掌握握10/24/202235土力学讲讲座系列列四碎石土土的名称称颗颗粒粒形状粒粒组含含量漂石块石圆形及亚亚圆形为为主棱角形为为主粒径大于于200mm的的颗粒超超过全质质量50%卵石碎石圆形及亚亚圆形为为主棱角形为为主圆形及亚圆圆形为主棱角形为主主圆砾角砾粒径大于20mm的的颗粒超过过全质量50%粒径大于2mm的颗颗粒超过全全质量50%10/24/202236土力学讲座座系列四砂土土的名称粒粒组含量量粒径大于2mm的颗颗粒占全质质量25~50%砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大于0.5mm的颗粒超超过全质量量50%粒径大于0.25mm的颗粒粒超过全质质量50%粒径大于0.075mm的颗颗粒超过全全质量85%粒径大于0.075mm的颗颗粒超过全全质量50%10/24/202237土力学讲座座系列四粉土粒径大于0.075mm的颗颗粒含量小小于全质量量50%塑性指数Ip≤10的土土塑性指数Ip>10的土粘性土10<Ip≤17Ip>17粘土粉质粘土掌握掌握10/24/202238土力学讲座座系列四2.6土土的渗透透性10/24/202239土力学讲座座系列四土的渗透性