土的工程性质和工程分类

土的工程性质和工程分类一、土的物理性质指标【基本内容】反映着土的物理状态,如干湿软硬松密等。表示土的三相组成比例关系的指标,统称为土的三相比例指标。1、土的三相图【注意】土的三相图只是理想化地把土体中的三相分开，并不表示实际土体三相所占的比例。2、基本物理性质指标土的物理性质指标中有三个基本指标可直接通过土工试验测定,亦称直接测定指标。土的密度或土的天然重度：，（kg/m³），（kN/m³）。试验测定方法：环刀法土粒相对密度（土粒比重）Gs：土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积4°C纯水的质量之比。，无量纲。试验测定方法：比重瓶法【课堂讨论】相对密度（比重）与天然密度（重度）的区别注意：从公式可以看出，对于同一种土，在不同的状态（重度、含水量）下，其比重不变；土的含水量——土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示：试验测定方法：烘干法【讨论】含水量能否超过100％？——从公式可以看出，含水量可以超出100％。测出上述三个基本试验指标后，就可根据图1-9所示的三相图，计算出三相组成各自的体积上和质量上的含量，并由此确定其它的物理性质指标，即导出指标。孔隙比——孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示：孔隙比是评价土的密实程度的重要物理性质指标。孔隙率——土中孔隙体积与土的总体积之比：孔隙率亦可用来表示同一种土的松、密程度。饱和度——土中所含水分的体积与孔隙体积之比,饱和度可描述土体中孔隙被水充满的程度：显然,干土的饱和度Sr=0,当土被完全饱和状态时Sr=100%。砂土根据饱和度可划分为下列三种湿润状态：Sr≤50%稍湿，50%＜Sr≤80%很湿，Sr＞80%饱和。【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过1或100％？饱和密度和饱和重度饱和密度为土体中隙完全被水充满时的土的密度：，（kg/m³）。饱和重度：sat=g，（kN/m³）。干密度和干重度干密度——单位体积中土粒的质量：，（kg/m³）。干重度——单位体积中土粒的重量：=dg，（kN/m³）。有效重度（浮重度），（kN/m³）。同样条件下，上述几种重度在数值上有如下关系：＞＞＞3．指标间的相互换算已知：（），Gs，——→e，n，Sr，sat（sat），d（d），等的表达式。推导间接指标的关键在于：熟悉各个指标的定义及其表达式，能熟练利用土的三相简图。推导公式主要步骤：①利用VS作为未知数，将土的三相图中的各相物质的质量用（），Gs，和VS表示出来，填在图中；②先将孔隙比e的表达式求出来，然后将其它指标用（），Gs，和e来表达。依上图，将m＝（1＋）GsVs和V＝（1＋e）Vs代入中可得：注意：此时e已是“已知”的指标。根据各间接指标的定义，利用三相简图可求得：①或②，③④或⑤【课堂思考】可否用其它简洁方法上述推导公式？如令Vs＝1。【课堂先自习例题后讲解】【例1－1】某土样经试验测得何种为100㎝3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度Gs为2.66，试求该土样的含水量、密度、重度、干重度d、孔隙比ｅ、饱和重度sat和有效重度＇。解题思路：利用定义先求，，，后根据公式求相关指标。【例2－1】某完全饱和粘性土的含水量为=40%，土粒相对密度Gs=2.7，试按定义求土的孔隙比ｅ和填密度。解题思路：①本题给出的条件是饱和土——→Sr＝100％②利用三相图求出各相的质量和体积③用定义求出e和d。【现场提问答疑】【本次课小结】1．各指标的定义；2．利用三相图进行指标间的相互换算。【复习思考】1．在土的三相比例指标中，哪些指标是直接测定的？用何方法？2．在三相比例指标中，哪些指标的数值可以大于1，哪些不行？【课后作业】二、土的物理状态指标【基本内容】1、无粘性土的密实度土的密实度——单位土体中固体颗粒的含量。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系。描述砂土密实状态的指标有：1）孔隙比孔隙比愈大，则土愈松散。缺陷：①取原状砂样和测定孔隙比存在实际困难，故在实用上也存在问题。②没有考虑到颗粒级配这一重要因素对砂土密实状态的影响。2）相对密度Dr：将现场土的天然孔隙比e与该种土所能达到最密实时的孔隙比和最疏松时的孔隙比相对比的方法，来表示孔隙比为e时土的密实度。【讨论】相对密度是否会出现Dr>1.0和Dr<0的情况？当e=emax时，表示土处于最疏松状态，此时Dr=0。当e=emin时，表示土处于最密实状态，此时Dr=1.0。用相对密度Dr判定砂土密实度的标准如下：Dr≤0.33疏松0.33≤Dr≤0.67中密Dr≥0.67密实优点：在理论上比孔隙比能够更合理确定土的密实状态。缺陷：测定e、emax与emin困难，通常多用于填方工程的质量控制中，对于天然土尚难以应用。3）依规范GB5007－2002动触探确定无粘性土的密实度——标贯试验N或N63.5，见表1－3。优点：可现场测定土的密实度，得到广泛应用。2．粘性土的稠度（1）粘性土的稠度状态稠度——指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力。稠度界限——粘性土由某一种状态过渡到另一状态的分界含水量。塑限——土从塑性状态转变为半固体状态时的分界含水量。液限——土从液性状态转变为塑性状态时的分界含水量。注意：塑限、液限是一个含水量塑限、液限的测定方法——液塑限联合测定法。（2）粘性土的塑性指数和液性指数①塑性指数：Ip=L－P注意：计算时含水量要去百分号结论：塑性指数表示土处在可塑状态的含水量变化范围,其值的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,亦即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多,土的比表面积越大,塑性指数就越高。应用：根据其值大小对粘性土进行分类。②液性指数：用途：根据其值大小判定土的软硬状态（表1－4）。【讨论】液性指指数是否会会出现IL>11.0和IL<0的情况？？【例题先自习后后讲解】【例1－3】某砂土试样,,通过试验验测定土粒粒相对密度度Gs=22.7,含水量==9.433%,天然天然然密度ρ=1.666/㎝3。已知砂砂样牌最密密实状态时时称得干砂砂质量ms1==1.622㎏,牌最疏松松状态时称称得干砂质质量ms2==1.455㎏。试求此此砂土的相相对密度Dr,并判断砂砂土所处的的密实状态态。解题思路：①先利用三个基本本指标求出出天然孔隙隙比e②土最密实时有最最大干密度度dmaxx和最小孔孔隙比emin，土土最疏松时时有最小干干密度dmmin和最最大孔隙比emaax。利用用公式d＝和和e＝求得emin与emax。③利用相对密度的的定义式求得其密实度。三、土（岩）的的工程分类类【基本内容】1、《土工试验规规程》中土土的分类1）一般程序2）巨粒土和含巨粒粒土的分类类和命名3）粒土的分类和命命名4）细粒土分类和命命名5）特殊土分类6）土的简易鉴别、分分类和描述述注意：①各类土的定义；；②利用塑性图对细细粒土进行行分类的方方法。二、《建筑地基基基础设计计规范》（GB50007－2002）中地基基土的分类类作为建筑地基的的土(岩),可分为岩岩石、碎石石土、砂土土、粉土、粘粘性土和人人工填土。注意：①各类土的定义；；②对碎石土、砂土土进行分类类时，应根根据粒组含含量由大到到小以最先先符合者确确定；③依塑性指数对粉粉土、粘性性土进行分分类：粉土——指粒径大于0..075mmm的颗粒粒含量不超超过总质量量的50%、塑性指指数IP≤10的土。粘性土是——指指塑性指数数IP＞10的土。粘粘性土【例题先自习后后讲解】【例1－5】接例1－4,,试按塑性性指数IP确定A、B、C土的名称称。解题思路：①先计算塑性指数数；②依塑性指数对粉粉土、粘性性土进行命命名。【例1－6】图1－15为某三种土A、B、C的颗粒级级配曲线,试按《地地基规范》分分类法确定定三种土的的名称。解题要点：①能看懂颗粒级配配曲线图②熟悉《地基规范范》分类法法；③对碎石土、砂土土进行分类类时，应根根据粒组含含量由大到到小以最先先符合者确确定。四、土的压实性性【基本内容】一）击实试验——土土的击实机机理（粘性性土）二）影响土（粘性土土）的压实实性的因素素1．含水量的影响响：只有在在某一含水水量（最优优含水量）下下才能获得得最佳的击击实效果。注意：①在填土工程中注注意控制土土的含水量量，在土较较干或较湿湿时都不容容易将土击击实到最密密实状态。②含水量过高或过过低对填土土工程都是是不利的。2．击实功能的影影响：由击实试验可知知：①土粒的最大干密密度和最优优含水量不不是常数。最最大干密度度随击数的的增加而逐逐渐增大，最最优含水量则逐渐渐减少。但但是这种增增大或减少少是递减的的，因此，光光靠增加击击实功能来来提高土的的最大干密密度是有一一定限度的的。②当含水量较低时时击数的影影响较显著著。当含水水量较高时时，含水量量与干密度度关系曲线线趋近于饱饱和线，也也就是说，这这时提高击击实功能是是无效的。土的类型和级配配的影响无粘性土的击实实特性与粘粘性土有很很大不同。【工程经验】在在工地现场场要判别土土料是否在在最优含水水量附近时时，可按下下述方法：：用手抓起一把土，握紧紧后松开，如如土成团一一点都不散散开，说明明土太潮湿湿；如土完完全散开，说说明土太干干燥；如土土部分散开开，中间部部分成团，说说明土料含含水量在最最优含水量量附近。粗粒含量的影响响【课堂练习】【本次课小结】1．评价无粘性土土的密实度度有多个指指标；2．对