土力学课件第一章

土的物理性质

及工程分类第一章1土的物理性质

及工程分类第一章1土的组成气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用2土的组成气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次粒径级配颗粒大小各粒径成分在土中占的比例影响土性的主因3粒径级配颗粒大小各粒径成分在土中占的比例影响土性的主因3粒径级配确定方法

筛分法：适用于粗粒土(>0.075mm)

水分法：适用于细粒土(<0.075mm)——各粒组的相对含量，用质量百分数来表示表述方法

粒径级配累积曲线4粒径级配确定方法筛分法：适用于粗粒土(>0.075105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线水分法粒径(mm)0.050.010.005百分数P(%)2613.510510200g1010090807060504030201001009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒径:

d50

:平均粒径d60:控制粒径d10

:有效粒径d30

：连续粒径不均匀程度：Cu=d60/d10

连续程度:

Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系数—不均匀系数Cu

≥5,级配不均匀粗细程度：用d50

表示

61009080706050403020100小于某粒径之土质自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动7自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气土的三个组成相的体积和质量上的比例关系§1.4土的三相比例指标松密程度干湿程度轻重程度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义基本方法:三相草图法8土的三个组成相的体积和质量上的比例关系§1.4土的三相比例1.土的三相比例关系图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积91.土的三相比例关系图WaterAirSolidVaVw三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:

VVvVsVaVw

/msmwmam剩下三个独立变量三相草图法物性指标是比例关系:可假设任一参数为1对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量实验室测定其它指标是一种简单而实用的方法10三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=02.室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重γ=ρg工程上更常用,用于计算土的自重应力单位:kg/m3

或g/cm3单位:kN/m3

一般范围:1.60~2.20

g/cm3定义:单位体积土的质量有时也称土的天然密度表达式:相关指标:三相草图有助于直观理解物性指标的概念112.室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVaWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土粒比重s:土粒的密度，单位体积土粒的质量单位:无量纲土粒比重一般范围:

粘性土2.70

~

2.75砂土2.654˚C时纯蒸馏水的密度=1.0g/cm3土粒比重在数值上等于土粒的密度定义:土粒的密度与4˚C时纯蒸馏水的密度的比值表达式:12WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的含水量定义:土中水的质量与土粒质量之比,

用百分数表示表达式:13WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性质指标关系:在某种程度上反映土的松密砂类土：28~35%粘性土：30~50%有的可达60~70%定义:土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积定义:土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid体积三相草图可用于确定物性指标之间的关系14表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙率３.其它常用的物理性质指表示土中含水程度的指标含水量饱和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表达式:定义:土中水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示孔隙中充满水的程度Sr=0:干土Sr=1:饱和土15表示土中含水程度的指标含水量饱和度WaterAirSolid表示土的密度和容重的指标天然密度干密度饱和密度天然容重干容重浮容重浮密度有效容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积单位:kg/m3

或g/cm3单位:kN/m3

定义:

土被完全烘干时的密度,等于单位体积内土粒的质量表达式:16表示土的密度和容重的指标天然密度干密度饱和密度天然容重干容重各种密度容重之间的大小关系：天然密度干密度饱和密度天然容重干容重浮容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积17各种密度容重之间的大小关系：天然密度干密度饱和密度天然容重干常用的物理性质指标间的换算关系教科书P22表1-6要点从物理意义上理解指标间的关系不鼓励死记硬背必要时利用三相草图推导18常用的物理性质指标间的换算关系教科书P22表1-6要点emax与emin：最大与最小孔隙比1.无粘性土的密实度密实度如何衡量?单位体积中固体颗粒含量的多少

或孔隙含量的多少优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响只能用于同一种土对策相对密度干容重d或孔隙比e或孔隙率nemin

=0.35emin

=0.2019emax与emin：最大与最小孔隙比1.无粘性土的密实无粘性土的密实状态指标

判别标准：

Dr

=1

,最密状态

Dr

=0

,最松状态

Dr≤1/3,

疏松状态1/3<

Dr≤

2/3,中密状态

Dr>2/3

,密实状态相对密度20无粘性土的密实状态指标判别标准：Dr=粗粒土的密实状态指标:

相对密度Dr

小结粘性土的稠度状态指标:

液性指数IL引入定义判别标准稠度界限稠度状态含水量土中水的形态塑性指数液性指数定义判别标准21粗粒土的密实状态指标:相对密度Dr小结粘性土的稠度状粉土粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%而塑性指数Ip≤10的土塑性指数Ip>10的土粘性土10<Ip≤17的土Ip>17的土粘土粉质粘土建筑规范分类法22粉土粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%而塑性指土的物理性质

及工程分类第一章23土的物理性质

及工程分类第一章1土的组成气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用24土的组成气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次粒径级配颗粒大小各粒径成分在土中占的比例影响土性的主因25粒径级配颗粒大小各粒径成分在土中占的比例影响土性的主因3粒径级配确定方法

筛分法：适用于粗粒土(>0.075mm)

水分法：适用于细粒土(<0.075mm)——各粒组的相对含量，用质量百分数来表示表述方法

粒径级配累积曲线26粒径级配确定方法筛分法：适用于粗粒土(>0.075105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线水分法粒径(mm)0.050.010.005百分数P(%)2613.5102710200g1010090807060504030201001009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒径:

d50

:平均粒径d60:控制粒径d10

:有效粒径d30

：连续粒径不均匀程度：Cu=d60/d10

连续程度:

Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系数—不均匀系数Cu

≥5,级配不均匀粗细程度：用d50

表示

281009080706050403020100小于某粒径之土质自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动29自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气土的三个组成相的体积和质量上的比例关系§1.4土的三相比例指标松密程度干湿程度轻重程度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义基本方法:三相草图法30土的三个组成相的体积和质量上的比例关系§1.4土的三相比例1.土的三相比例关系图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积311.土的三相比例关系图WaterAirSolidVaVw三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:

VVvVsVaVw

/msmwmam剩下三个独立变量三相草图法物性指标是比例关系:可假设任一参数为1对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量实验室测定其它指标是一种简单而实用的方法32三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=02.室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重γ=ρg工程上更常用,用于计算土的自重应力单位:kg/m3

或g/cm3单位:kN/m3

一般范围:1.60~2.20

g/cm3定义:单位体积土的质量有时也称土的天然密度表达式:相关指标:三相草图有助于直观理解物性指标的概念332.室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVaWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土粒比重s:土粒的密度，单位体积土粒的质量单位:无量纲土粒比重一般范围:

粘性土2.70

~

2.75砂土2.654˚C时纯蒸馏水的密度=1.0g/cm3土粒比重在数值上等于土粒的密度定义:土粒的密度与4˚C时纯蒸馏水的密度的比值表达式:34WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsWaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的含水量定义:土中水的质量与土粒质量之比,

用百分数表示表达式:35WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwms表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用的物理性质指标关系:在某种程度上反映土的松密砂类土：28~35%粘性土：30~50%有的可达60~70%定义:土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积定义:土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid体积三相草图可用于确定物性指标之间的关系36表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙率３.其它常用的物理性质指表示土中含水程度的指标含水量饱和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表达式:定义:土中水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示孔隙中充满水的程度Sr=0:干土Sr=1:饱和土37表示土中含水程度的指标含水量饱和度WaterAirSolid表示土的密度和容重的指标天然密度干密度饱和密度天然容重干容重浮容重浮密度有效容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积单位:kg/m3

或g/cm3单位:kN/m3

定义:

土被完全烘干时的密度,等于单位体积内土粒的质量表达式:38表示土的密度和容重的指标天然密度干密度饱和密度天然容重干容重各种密度容重之间的大小关系：天然密度干密度饱和密度天然容重干容重浮容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积39各种密度容重之间的大小关系：天然密度干密度饱和密度天然容重干常用的物理性质指标间的换算关系教科书P22表1-6要点从物理意义上理解指标间的关系不鼓励死记硬背必要时利用三相草图推导40常