第一章土物理性质及工程分类结构

土的固体颗粒（一）土的颗粒级配1.粒径、粒组、界限粒径（1）粒径：土粒外接圆直径（2）粒组：按适当的粒径范围、性质相近划分的组别。（3）界限粒径：划分粒组的分界尺寸。（4）六大粒组的划分：详见书。2.土的颗粒级配(也称粒度成分）：土中各个粒组的相对含量。（1）实验方法：A.筛分法：适于粒径小于等于60ｍｍ大于0.075ｍｍ的颗粒。B.沉降分析法（颗分

法）

：包括

计法和移液管法。适于粒径小于0.075ｍｍ的颗粒。（2）表示方法：A.表格法B.绘图法：级配曲线3.级配曲线的特性：（1）定性分析：曲线越陡，粒径大小相差不多，土颗粒较均匀，级配不良。曲线越缓，粒径大小相差多，土颗粒不均匀，级配良好。（2）定量分析：A.不均匀系数CU

：CU=d60/d10标准：CU>10，级配良好；CU<5，级配不良。B.曲率系数CC：CC=（d30

）2/d10

d60标准：CU

≥5且CC=1～

3，级配良好。4.应用：填方工程为获得较大密实度，从而提高地基承载力和稳定性，减少压缩量，应采用级配良好的土。土中水粘土颗粒表面带有负电荷（一）结合水（吸附水）指受电分子引力吸附于土粒表面的水。1.强结合水（吸着水）紧靠土粒表面的结合水膜，为固定层中的水。特性：没有溶解盐的能力，不能传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动，性质接近于固体。粘性土仅含强结合水时，呈固体状态。而形成的结合水膜，为2.弱结合水（薄膜水）

紧靠强结合水的扩散层中的水。特性：不能传递静水压力，较厚的结合水膜能向邻近较薄的水膜移动，性质接近于固体。粘性土含较多弱结合水时，土具有可塑性，对粘性土性质影响很大。（二）水存在于土粒表面电场影响范围以外的水。特性：性质和正常水一样，能传递静水压力，有溶解能力。1.重力水：存在于水位以下透水层中的 水，对土粒有浮力作用。对基工程建设有坑开挖及不利影响。2.毛细水：存在于位以上透水层中的水水，分为毛细上升水（与水相连，几乎充满了全部孔隙）、毛细网状水（位于中部，

水位下降时存在于较细孔隙中）和毛细悬挂水（与 水无直接联系，是地表水渗入形成的，悬挂在土颗粒之间）。毛细压力（假粘聚力）：沿着毛细弯液面的切线方向迫使相邻土粒挤紧的压力。土在侵水及完全干燥条件下不存在。对建筑防潮、冻胀、盐渍土形成有重要影响。土中气1.与大气连通的气体：外力作用下，极易排出，对土的性质影响不大。2.与大气隔绝的封闭气泡：外力作用下，封闭气泡易溶于水，外力卸除后，溶解的气泡又重新释放出来，迫使土的弹性增加，透水性减小。对土的性质影响较大。对于淤泥和泥炭等有机质（动植物残骸）土，由于微生物的分解作用，在土中积蓄了硫化氢、甲烷等可燃气体，使土层在自重作用下长期得不到密实，易形成高压缩性土层，所以应控制地基土的有机质含量。三、土的三相比例指标（一）三相示意图m=ms+mw

或G=Gs+GwV

V

=Va+VwV

=VS+VVＶ－volume

体积ｖ－vacancy

孔隙G－gravity

重力ｗ－water

水ｓ－solid

固相ａ－air

气相ｍ－ｍass

质量（二）其它指标：1.特定条件下土的密度、土的重度（1）土的干密度ρd、干重度γd：单位体积土中土粒的质量（重力）。用于评价土的密实程度，控制填土的施工质量。（2）土的饱和密度、饱和重度：孔隙中完全充满水时，土单位体积的质量（重力）。（3）土的有效（浮）密度、有效（浮）重度： 水位以下的土受到水的浮力作用，扣除水浮力后，土单位体积的质量（重力）。反映土中孔隙的指标：（1）土的孔隙比ｅ：（2）土的孔隙率ｎ：反映土饱和程度的指标：饱和度Sｒ：Sｒ≤50％，稍湿；

50％<

Sｒ≤

80%，很湿；

Sｒ

>80%，饱和。四、指标的换算（一）根据公式（二）根据换算图换算(解一次方程)设V＝1或Vｓ＝1；根据已知指标定义导出三相图中各部分体积和质量或重力；根据所求指标定义求解。注意：若已知条件已给定某一项的质量或体积，不需设V＝1或Vｓ＝1.若为公式推导，V不带单位；若已知指标为密度，V的单位取ｃｍ3

，若已知指标为重度，V的单位取ｍ3

。五、无粘性土的密实度（一）根据孔隙比ｅ：ｅ越大，土越松散，ｅ越小，土越密实。一般来说，ｅ<0.6 的土是密实的，土的压缩性小

。（二）根据相对密实度Dｒ：Dｒ越小，土越松散，Dｒ越大，土越密实。1≥Dｒ>0.67的土是密实的；0.67≥Dｒ>0.33的土是中密的；0.33≥Dｒ>0的土是松散的。max

minemaxre

e

eD

（三）根据标准贯入锤击数N：N越小，土越松散，

N越大，土越密实。（四）野外鉴别：六、粘性土的物理特性（一）粘性土的物理状态：粘性土的可塑状态：外力作用下能塑造成任何形状而不开裂，并当外力取消后，仍能保持既得的形状。（二）粘性土的界限含水量：粘性土从一种状态转入另一种状态的分界含水量。缩限ｗS：土从固态转入半固态的分界含水量。当土的含水量ｗ<ｗｓ后，土的体积不再收缩。塑限ｗP：土从半固态转入可塑状态的分界含水量。液限ｗＬ：土从可塑状态转入流动状态的分界含水量。固态半固态可塑状态流动状态缩限塑限液限含水量w（三)液、塑限的测定方法：液限：蝶式液限仪、锥式液限仪法。塑限：磋条法。液、塑限联合测定方法：采用光电式液、塑限联合测定仪。四、土的压实性：土体在短暂不规则荷载作用下密度增加的性状。（一）击实试验与压实度1、击实试验与击实曲线击实试验目的：获得土的最大干密度和最佳含水量击实曲线最大干密度ρdmax：击实曲线上峰值点对应的干密度。最佳含水量Wop：击实曲线上最大干密度对应的含水量Wop

=Wp

+2%2、土的压实机理及其影响因素（1）压实机理土粒移动，粘性土含水量较小时，粒间引力土体不宜压实。粘性土含水量较大时，土中出现土中过多的水分来不及排出，也会水，击实时土粒移动，同时土中封闭气泡存在，因此土体不宜压实。（2）影响因素含水量颗粒大小和级配：含粗粒越多的土，ρdmax越大，

Wop越小。级配良好的土，ρdmax大。3）击实功含水量较高时，击实功的增加不能提高土的密实度。含水量较低时，随着击实功的增加，土的ρdmax增大，Wop减小。3、压实度（压实系数λс

）压实度或压实系数为工地施工达到的干密度与室内击实实验得到的最大干密度之比，它是评价填方工程施工质量的重要指标。λс=ρd

/ρdmax通常要求施工时的控制含水量为Wopt=Wp

±

2%

Wp砌体结构、框架结构在地基主要受力层范围内λс

≥0.97，在地基主要受力层范围下λс≥0.95，排架结构在地基主要受力层范围内λс≥0.96，在地基主要受力层范围下λс

≥0.94。二、液化(11.4)在振动下， 水位以下的砂土或粉土中的土颗粒有加密的趋势，由于土中水来不及排出，促使土中孔隙水压力增大，当孔隙水压力增大到与土的总应力相等时，土的有效应力为零，土粒处于悬浮状态，出现类似于液体的现象，称为液化。（一）液化的机理土体丧失抗剪强度所致。τf

=（ σ-u）tanφˊ

=σˊtan

φˊ=0五地基土的工程分类（一）岩石（1）按坚硬程度划分：根据岩石饱和单轴抗压强度标准值分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。（2）按岩石的完整程度划分：根据岩石完整性指数分为完整、极完整、较破碎、破碎和极破碎。（3）按风化程度分：未风化、微风化、弱风化、强风化、全风化。（二）碎石土（1）漂石（块石）：粒径d＞200mm的颗粒含量超过全重的50%（2）卵石（碎石）：粒径d＞20mm的颗粒含量超过全重的50%（3）圆粒（角粒）：粒径d＞2mm的颗粒含量超过全重的50%（三）砂土：粒径大于2ｍｍ的颗粒含量不超过全重50％，且粒径大于0.075ｍｍ的