土力学与基础工程第二章

土力学与基础工程第二章第1页，课件共126页，创作于2023年2月第一章土的性质及工程分类§1.1土的组成与形成§1.2土的物理性质指标§1.3土的物理状态指标§1.4土的结构与构造§1.5土的工程分类§1.6土的现场鉴别§1.7土的击实性§1.8土的渗透性第2页，课件共126页，创作于2023年2月土：狭义：土是指岩石风化后的产物，即指覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。广义：土则是将整体岩石也视为土风化岩石地球颗粒堆积物地球搬运、沉积1土的形成1.1土的形成与组成第3页，课件共126页，创作于2023年2月气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用1.1土的形成与组成2土的组成第4页，课件共126页，创作于2023年2月物理状态力学特性粒径级配矿物成分颗粒形状1.1土的形成与组成3土中的固体颗粒第5页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.1土的固体颗粒－粒组土颗粒巨粒(>200mm)粗粒(0.075~200mm)细粒(<0.075mm)卵石或碎石颗粒(20~200mm)圆砾或角砾颗粒(2~20mm)砂(0.075~2mm)粉粒(0.005~0.075mm)粘粒(<0.005mm)第6页，课件共126页，创作于2023年2月粘土细砂粗砂碎石卵石碎石粘土第7页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2土的固体颗粒－颗粒级配土的颗粒级配土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。土的颗粒级配就是指大小土粒的搭配情况。土的颗粒级配分析方法列表法（P5）级配曲线法（P6）第8页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2土的固体颗粒－颗粒级配试验结果可绘制在半对数坐标上

纵坐标：小于某粒径的土粒累积含量

横坐标：使用对数尺度表示土的粒径，可以把粒径相差上千倍的粗粒都表示出来，尤其能把占总重量少，但对土的性质可能有主要影响的颗粒部分清楚地表达出来.第9页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2土的固体颗粒－颗粒级配粒径/mm小于某粒径的土含量/%第10页，课件共126页，创作于2023年2月2.3.2土的固体颗粒－颗粒级配不均匀系数：

曲率系数：小于某粒径的土粒含量占总土颗粒质量的60%时的粒径-限定粒径（d60）。小于某粒径的土粒含量占总土颗粒质量的30%时的粒径-中间粒径（d30）。小于某粒径的土粒含量占总土颗粒质量的10%时的粒径-有效粒径（d10）。第11页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2土的固体颗粒－颗粒级配不均匀系数可以反映大小不同粒组的分布情况，Cu越大表示土粒大小分布范围广，级配良好。曲率系数描述累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。Cu>5，Cc＝1～3

第12页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.3土的固体颗粒－颗粒级配分析方法颗粒分析试验筛分法：粒径60~0.075mm

静水沉降法（沉降分析法）：粒径<0.075mm第13页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.3土的固体颗粒－－筛分法筛分法

筛析机

第14页，课件共126页，创作于2023年2月105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100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筛分法第15页，课件共126页，创作于2023年2月粒径级配粒径级配累积曲线及指标的用途：1）粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：

Cu≥5,不均匀土；Cu<5,均匀土3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度：

Cc=1~

3,

级配连续土；Cc>3或

Cc<1,级配不连续土4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：

如果

Cu≥5且

Cc=1~3，级配良好的土；

如果

Cu<5或

Cc>3或

Cc<1,级配不良的土第16页，课件共126页，创作于2023年2月1.4.1土中水和气－土中水土中水-土中水是土的液体相组成部分。水对无粘性土的工程地质性质影响较小，但粘性土中水是控制其工程地质性质的重要因素，如粘性土的可塑性、压缩性及其抗剪性等，都直接或间接地与其含水量有关。第17页，课件共126页，创作于2023年2月1.4.1土中水和气土中水自由水结合水强结合水弱结合水重力水毛细水结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。结晶水结晶水：土粒矿物内部的水。第18页，课件共126页，创作于2023年2月2.2.2土中水和气强结合水-具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度、不能传递静水压力。性质跟固体相似。弱结合水自由水-可以传递静水压力、能溶解盐类。第19页，课件共126页，创作于2023年2月1.4.2土中水和气－自由水毛细水：存在于地下水位以上透水层中的水。水和空气交界处表面张力作用而产生。重力水：存在于地下水位以下的透水土层中的水。当存在水头差时将产生流动。第20页，课件共126页，创作于2023年2月毛细水：存在于地下水位以上透水层中的水。水和空气交界处表面张力作用而产生。1.4.3土中水和气－毛细水第21页，课件共126页，创作于2023年2月毛细管水上升高度的影响因素孔隙大小和形状粒径尺寸水的表面张力1.4.2土中水和气－毛细水第22页，课件共126页，创作于2023年2月重力水是在重力和水位差作用下能在土中流动的自由水。它是土中其它类型水的来源。重力水具有融解能力，能传递静水和动水压力，并对土粒起浮力作用。应当指出，水是土的一个重要组成部分。根据实用观点，一般认为它不承受剪力，但能承受压力和一定的吸力；同时，水的压缩性很小，在通常所遇到的压力范围内，它的压缩量可以忽略不计1.4.3土中水和气－重力水第23页，课件共126页，创作于2023年2月1.4.4土中水和气－土中气

与大气相通无影响，易挤出与大气不相通（空气、水气、天然气）压力作用下可压缩或融解封闭气体对土的性质有较大影响，导致渗透性减小，弹性增大，拖延土的压缩和膨胀变形随时间的发展过程。第24页，课件共126页，创作于2023年2月土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬程度土的物理性质指标(松密程度、干湿程度、轻重程度)力学特性直接影响表示1.2土的物理性质指标土的三个组成相的体积和质量上的比例关系第25页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标

表示土的三相组成部分质量、体积之间的比例关系的指标，称为土的三相比例指标。主要指标有：比重、天然密度、含水量（这三个指标需用实验室实测）和由它们三个计算得出的指标干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。注意：土的三相比例指标是其物理性质的反映，但与其力学性质有内在联系，显然固相成分的比例越高，其压缩性越小，抗剪强度越大，承载力越高。第26页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标第27页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－土粒相对密度土粒比重（土粒相对密度）：土粒密度与4℃时纯水的密度之比，一般用ds表示，无量纲。即：

土粒比重决定于土的矿物成分，同一种类的土，其比重变化幅度很小。试验室内用比重瓶测定。土的名称砂土粉土粘性土粉质粘土粘土土粒比重2.65－2.692.70－2.712.72－2.732.74－2.76第28页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－天然密度天然密度：天然状态下，单位体积土的质量，单位为g/cm3或t/m3，即：天然密度取决于土粒密度、孔隙体积、孔隙水质量等，综合反映了土的物质组成与结构特征，其变化范围较大。一般粘性土ρ=1.8－2.0g/cm3；砂土ρ=1.6－2.0g/cm3。天然密度一般用“环刀法”测定。第29页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－天然密度第30页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－含水量土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，一般用w表示，以百分数计，即：含水量反映土中水的含量多少，其变化范围很大。土的含水量对粘性土、粉土的影响较大，对砂土稍有影响，对碎石土没有影响。一般说来，同一类土，当其含水量增大时，强度就降低。试验室内一般用“烘干法”确定。

第31页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－含水量第32页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－干密度和干容重干密度ρd（干容重γd）定义：单位体积内土粒的质量或重量。表达式：第33页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－饱和密度和饱和容重饱和密度ρsat（饱和容重γsat）定义：土中孔隙完全被水充满，土处于饱和状态时单位体积土的质量或重量。表达式：第34页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－浮密度和浮容重定义：单位体积内土粒质量与同体积水质量之差。表达式：浮密度（浮容重）第35页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－密度第36页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－孔隙比与孔隙率土的孔隙比e

：是土中孔隙体积与土粒体积之比，孔隙比用小数表示。即：土的孔隙率n

：土中孔隙所占体积与总体积之比，孔隙率用百分数表示。即：第37页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－孔隙比和孔隙率

e是一个重要的物理性指标，可以用来评价天然土层的密度程度。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。一般来说粗粒土的孔隙率大，细粒土的孔隙率小。第38页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－饱和度土的饱和度Sr:

土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，以百分率计，即：

砂土湿度状态稍湿很湿饱和饱和度Sr/%Sr≤5050<Sr≤80Sr>80第39页，课件共126页，创作于2023年2月1.2土的物理性质指标－指标换算例1：已知V=60cm3，m=114g，ds=2.67，ms=92g

试求

，d，sat，w，e，Sr

例2：已知某饱和土样ds=2.73，sat=1.82g/cm3

试求

e

例3：某填方工程，V=30000m3

，要求压实干密度

d=1.7t/m3

，现有土料天然密度=1.64t/m3

，含水量w=15%。

试求需要填多少方土？第40页，课件共126页，创作于2023年2月1.3土的物理状态无粘性土的土粒之间的联结微弱，因此其工程性质主要与密实度有关；粘性土颗粒很细，比表面积大，水对其性质影响较大，因此其工程特性主要取决于稠度。第41页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.1无粘性土的密实度无粘性土的密实度指的是碎石土和砂土的疏密程度。

密实的无粘性土由于压缩性小，抗剪强度高，承载力大，可作为建筑物的良好地基。但如处于疏松状态，尤其是细砂和粉砂，其承载力就有可能很低，因为疏松的单粒结构是不稳定的，在外力作用下很容易产生变形，且强度也低，很难作天然地基。密实度的评价方法有三种：

1、室内测试孔隙比确定相对密实度的方法

2、利用标准贯入试验等原位测试方法

3、野外观测方法（用于碎石土）第42页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.1无粘性土的密实度相对密实度：砂土的密实程度并不完全取决于天然孔隙比，而很大程度上取决于土的级配情况，相对密实度同时反映了孔隙比和级配的影响，以Dr表示。最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用“振击法”测定。最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用“松砂器法”测定。密实中密松散Dr0.670.33Dr<0.67Dr<0.33第43页，课件共126页，创作于2023年2月虽然相对密实度从理论上能反映颗粒级配、颗粒形状等因素。但由于对砂土很难采取原状土样，故天然孔隙比不宜测准。《规范》用标准贯入试验的锤击数来划分砂土的密实度。砂土的密实度1.3.1无粘性土的密实度－标准贯入试验密实度密实中密稍密松散标贯击数NN>3030≥N>1515≥N>10N≤10第44页，课件共126页，创作于2023年2月碎石土的密实度

碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这类土可在现场进行观察,根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻性鉴别。将碎石土分为密实、中密、稍密、松散四种。

1.3.1无粘性土的密实度－野外观测法第45页，课件共126页，创作于2023年2月第46页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的物理特性流动状态可塑状态固体状态半固体状态刚沉积的粘土，本身不能保持其形态，极易流动外力作用可改变其形状，而不改变其体积，并在外力卸除后仍能保持已获得的形状水分蒸发，上覆沉积层厚度增加，含水率减小，体积收缩。含水率减小,丧失可塑性，在外力作用下，易于发生破裂。体积不再收缩，空气进入土体，土的颜色变淡。第47页，课件共126页，创作于2023年2月固态或半固态塑态流态强结合水弱结合水自由水含水量w土颗粒强结合水弱结合水土颗粒强结合水土颗粒自由水弱结合水强结合水第48页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2

粘性土的稠度与界限含水量粘性土····0wsw

pw

L固态半固态可塑状态流动状态

稠度：粘性土因含水量的不同表现出不同的稀稠、软硬状态的性质称为粘性土的稠度。粘性土的稠度反映土中水的形态第49页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的稠度与界限含水量粘性土····0wsw

pw

L固态半固态可塑状态流动状态塑限液限缩限粘性土的界限含水量：同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量（Atterberg1911）。第50页，课件共126页，创作于2023年2月界限含水量的测定方法：塑限：搓条法液限：锥式液限仪（碟式液限仪）。1.3.2粘性土的稠度与界限含水量····0wswpw

L固态半固态可塑状态流动状态塑限液限缩限第51页，课件共126页，创作于2023年2月搓条法锥式液限仪1.3.2粘性土的稠度与界限含水量第52页，课件共126页，创作于2023年2月可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征，可塑性的大小用土处在可塑状态时的含水量的变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围越大，土的可塑性越好。塑性指数：指液限和塑限的差值（省去%号），即土处在可塑状态的含水量变化范围，用IP表示。

塑性指数是粘性土的最基本、最重要的物理指标，其大小取决于吸附结合水的能力，即与土中粘粒含量有关，粘粒含量越高，塑性指数越高（粘土矿物成分、水溶液）。1.3.2粘性土的塑性指数与液性指数第53页，课件共126页，创作于2023年2月IP粘粒含量蒙脱石高岭石伊利石蒙脱石粘粒含量IPIP与矿物成分的关系1.3.2粘性土的塑性指数与液性指数第54页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的塑性指数与液性指数土的名称粉质粘土粘土塑性指数10<IP<17IP>17第55页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的塑性指数与液性指数液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用IL表示。即

液性指数表证天然含水量与界限含水量间的相对关系，可塑状态的土的液性指数在0~1之间；液性指数大于1，处于流动状态；液性指数小于0，土处于固态或半固体状态。第56页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的塑性指数与液性指数状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数IL≤00~0.250.25~0.750.75~1.0IL>1.0第57页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的天然稠度第58页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的塑性指数与液性指数注意由于液限和塑限目前都是用扰动土测定的，土的结构已彻底破坏，而天然土一般在自重作用已有很长的历史，它获得了一定的结构强度，以至于土的天然含水率大于它的液限也未必一定会发生流动。含水率大于液限只是意味着：若土的结构遭到破坏，它将转变为粘滞泥浆。第59页，课件共126页，创作于2023年2月天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏度衡量：式中qu，qu'—原状、重塑试样的无侧限抗压强度。1.3.2粘性土的灵敏度和触变性第60页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的灵敏度与触变性土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后的强度降低就越明显。根据灵敏度将饱和粘性土分为：低灵敏中灵敏高灵敏1<St

2

2<St

4St

>4第61页，课件共126页，创作于2023年2月1.3.2粘性土的灵敏度与触变性触变性：饱和粘性土当受扰动后，其强度降低，但当扰动停止后，强度又随时间增大，这种特性称为触变性。第62页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－土的结构土的结构性—土的组成与物理性质并不能完全决定土的性质，土的结构对土的性质具有很大的影响，这种特性称为土的结构性（土粒的空间相互排列以及土粒之间的联结特征）。单粒结构、蜂窝状结构、絮状结构。第63页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－单粒结构特点：土粒间存在点与点的接触，随着它的形成条件的不同，可形成密实的或者疏松的状态。（碎石土和砂土）第64页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－单粒结构疏松状态：在荷载作用下，特别是在震动荷载作用下会使土粒移向更稳定的位置而更加密实，同时产生较大的变形。第65页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－单粒结构密实状态：比较稳定，力学性质好，粗砂土如砂土、砾石等土类的结构特征。单粒结构的松密程度取决于矿物成分、颗粒形状、级配情况。第66页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－蜂窝结构土粒下沉过程中，土粒间的分子吸力大于下沉土粒重量形成链环状单元，很多这样的链环状单元联接起来，便形成孔隙较大的蜂窝状结构，蜂窝状结构常在粉土、粘土类中遇到。第67页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－絮状结构微小的粘粒，重量极轻，靠其自重在水中下沉，极为缓慢，由于土粒间的吸引力形成土粒集合体—团粒而下沉。主要存在于海积粘土中。孔隙很大，强度低、压缩性高、对扰动比较敏感，土粒间的联接强度会由于压密和胶结作用而逐渐得到加强。第68页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－土的结构三种结构中密实的单粒结构土的工程性质最好，蜂窝状为其次，絮状结构土工程性质最差。后两种结构土，如果因振动其天然结构被破坏的话，强度很低，压缩性大。因此未经处理不能作为天然地基。第69页，课件共126页，创作于2023年2月1.4土的结构与构造－土的构造裂隙、节理构造粘性土或淤泥质粘性土夹层

——层理构造第70页，课件共126页，创作于2023年2月我国的分类方法至今尚未统一，不同的部门根据各自行业特点建立了各自的分类标准。一般对粗粒土主要按颗粒组成进行分类，粘性土则按塑性指数分类。目前国内应用于对土进行分类的标准、规程（规范）主要有以下几种：（1）建设部《土的分类标准》（GBJ145-90）（2）建设部《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）（3）交通部《公路土工试验规程》（JTJ051-93）（4）水利部《土工试验规程》（SL237-1999）1.5地基土的工程分类第71页，课件共126页，创作于2023年2月

一、岩石定义：颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。⑴按坚固性分为：硬质岩石、软质岩石。⑵按岩石风化程度分为：微风化、中等风化、强风化。⑶按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。1.5地基土的工程分类第72页，课件共126页，创作于2023年2月二、碎石土

1、定义：粒径d>2mm的颗粒含量超过全重50%的土。

2、分类依据：土的粒组含量及颗粒形状。

3、定名：漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾。

4、工程性质：根据骨架颗粒含量占总重的百分比，颗粒的排列，可挖性与可钻性分为密实、中密、稍密三等。

常见碎石土强度大、压缩性小、渗透性大，为良好地基。

1.5地基土的工程分类第73页，课件共126页，创作于2023年2月《建筑地基基础设计规范》中的碎石土分类1.5地基土的工程分类第74页，课件共126页，创作于2023年2月土的名称颗粒级配砾砂粒径大于2mm的颗粒占全重25-50%。粗砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全重50%。中砂粒径大于0.25mm的颗粒超过全重50%。细砂粒径大于0.075mm的颗粒超过全重85%。粉砂粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%。1.5地基土的工程分类三、砂土

1、定义：粒径d>2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径d>0.075mm的颗粒超过全重50%的土。

2、密实度：密实、中密、稍密、松散四状态。

3、工程性质：砾砂、粗砂、中砂一般为良好地基；细砂、粉砂具体分析。第75页，课件共126页，创作于2023年2月1.5地基土的工程分类

四、粉土定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip≤10的土。组成：一般为砂粒、粉粒、粘粒的混合体。分类：根据粒径d<0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分为粘质粉土、砂质粉土。密实度：密实(e<0.75)、中密(0.75≤e<0.9)、稍密(e≥0.9)。湿度：由Sr分为稍湿、很湿、饱和。或由含水量分为稍湿、湿、很湿。工程性质：密实粉土为良好的天然地基；e>1为松散状态，属软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。第76页，课件共126页，创作于2023年2月土的名称粉质粘土粘土塑性指数10<IP<17IP>17状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数IL≤00~0.250.25~0.750.75~1.0IL>1.0粘性土是指粒径小于0.005mm的颗粒含量占大多数，塑性指数Ip>10。1.5地基土的工程分类第77页，课件共126页，创作于2023年2月特殊性土

(1)淤泥和淤泥质土（软土）天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1。

(2)红粘土

碳酸盐类岩石风化残积、坡积而成，天然孔隙比大于1、含水量接近液限。

(3)人工填土

a、素填土

b、杂填土

c、冲填土

(4)黄土

(5)膨胀土

(6)盐渍土1.5地基土的工程分类第78页，课件共126页，创作于2023年2月第79页，课件共126页，创作于2023年2月1.6土的现场鉴别在勘探过程中取得的土样，必须及时用肉眼鉴别，初步确定土的名称、颜色、状态、湿度、密度、含有物、工程地质特征等，作为划分土层，进行工程地质分析和评价的依据。以教材P25为准讲解第80页，课件共126页，创作于2023年2月1.7土的压实原理土的压实性指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度的性质。土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀性。填土的密实度常以其干密度来表示。在实验室内研究土的压实性是通过击实试验进行的。

第81页，课件共126页，创作于2023年2月1.7.1土的压实原理－击实试验轻型：粒径小于5毫米重型：粒径小于20毫米25下，分三层击实56下，分5层击实第82页，课件共126页，创作于2023年2月1.7土的压实原理第83页，课件共126页，创作于2023年2月击实仪第84页，课件共126页，创作于2023年2月1.7.2影响击实效果的因素含水量的影响击实功能的影响粗粒含量的影响土类和级配的影响第85页，课件共126页，创作于2023年2月

含水率的影响当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水率。1.7.2影响击实效果的因素第86页，课件共126页，创作于2023年2月1.7.2影响击实效果的因素1、土料的最大干密度和最优含水率不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大，最优含水率则逐渐减小。但是这种增大或减小的速率是递减的，因而光靠增加击实功能来提高土的干密度是有一定限度的。2、含水率较低时击数的影响显著。当含水率较高时，含水率与干密度的关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无效的。填料的含水率过高和过低都是不利的，过高恶化土体的力学性质，过低则填土遇水后容易引起湿陷。第87页，课件共126页，创作于2023年2月土类和级配的影响：同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指数越大，越难于压实；对于无粘性土，含水率对压实性的影响没有像粘性土那么敏感，其击实曲线与粘性土不同，在含水率较大时得到较高的干密度。因此在无粘性土的实际填筑中同时需要不断洒水使其在较高含水率下压实。无粘性土通常用相对密实度来控制，一般不进行击实试验；级配良好的土易于压实，反之则不易压实。1.7.2影响击实效果的因素第88页，课件共126页，创作于2023年2月1.7.3砂土液化液化：任何物质转化为液体的行为或过程。就无粘性土而言，这种由固体状态变为液体状态的转化是由于孔隙水压力增大和有效应力减小的过程。（美国土木工程协会岩土工程分部土动力学委员会）第89页，课件共126页，创作于2023年2月1.8土的渗透性渗透：土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象称为水的渗透，而土被水流透过的性质，称为土的渗透性。第90页，课件共126页，创作于2023年2月(a)(b)图不同渗流方向对土的影响(a)向下渗流时(b)向上渗流时第91页，课件共126页，创作于2023年2月1.8土的渗透性水在土体中的渗透，一方面会造成水量的损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部的应力状态的变化，从而改变水工建筑物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏事故。土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。第92页，课件共126页，创作于2023年2月由于土中孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大，流速缓慢层流水在土中的渗透速度和试样两端水面间的水位差成正比，而与渗径长度成反比

1.8.1土的渗透定理－达西定律第93页，课件共126页，创作于2023年2月v渗透速度（cm/s或m/s）；q渗流量（cm3/s后m3/s）；i水力梯度，沿渗流方向单位距离的水头损失，无因次；h试样两端的水位差，即水头损失；L渗径长度；k渗透系数（cm/s或m/s,m/d）；F试样截面积（cm2或者m2）。1.8.1土的渗透定理－达西定律第94页，课件共126页，创作于2023年2月砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系，符合达西渗透定律。1.8.1土的渗透定理－达西定律第95页，课件共126页，创作于2023年2月对于密实的粘土，由于吸着水具有较大的粘滞阻力，因此，只有当水力梯度达到某一数值后，克服了吸着水的粘滞阻力以后，才能发生渗透。这一开始发生渗透时的水力梯度成为粘性土的起始水力梯度i01.8.1土的渗透定理－达西定律ivoi0第96页，课件共126页，创作于2023年2月在粗粒土中（砾、卵石等），只有在小的水力梯度下，渗透速度与水力梯度才呈非线性关系，而在较大的水力梯度下，水在土中流动进入紊流状态，渗透速度与水力梯度呈非线性关系，此时达西定律同样不能适用。1.8.1土的渗透定理－达西定律ivovcr第97页，课件共126页，创作于2023年2月注意按照达西定律求出的渗透速度是一种假想的平均流速，它假定水在土中的渗透是通过土体截面来进行的。实际上，水在土体中的实际流速要比用达西定律求出的流速要大得多。他们之间的关系为第98页，课件共126页，创作于2023年2月渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的重要力学性质指标。渗透系数的测定可以分为现场试验和室内试验两大类。一般，现场试验比室内试验得到的结果要准确可靠。因此，对于重要工程常需进行现场测定。常水头试验：适用于透水性强的无粘性土。变水头试验：适用于透水性弱的粘性土。1.8.2土的渗透系数第99页，课件共126页，创作于2023年2月常水头法就是在整个试验过程中，水头保持不变。用量筒和秒表测出某一时刻t内流经试样的水量Q，即可求出流过土体的流量，再根据达西定律求解k1.8.2土的渗透系数－常水头法第100页，课件共126页，创作于2023年2月粘性土，渗透系数小，流经水量少。1.8.2土的渗透系数－变水头法第101页，课件共126页，创作于2023年2月设玻璃管的内截面积为a，试验开始以后任一时刻t的水位差为h，经时段dt，细玻璃管中水位下落dh，则在时段dt内流经试样的水量1.8.2土的渗透系数－变水头法第102页，课件共126页，创作于2023年2月1.8.2土的渗透系数－变水头法第103页，课件共126页，创作于2023年2月1.8.2土的渗透系数－现场抽水试验第104页，课件共126页，创作于2023年2月1.8.2土的渗透系数－现场抽水试验第105页，课件共126页，创作于2023年2月土的渗透系数参考值土类渗透系数k(cm/s)渗透性卵石、碎石、砾石>10-1高渗透性砂10-3~10-1中渗透性粉土10-4~10-3低渗透性粉质粘土10-6~10-5极低渗透性粘土<10-7几乎不透水第106页，课件共126页，创作于2023年2月1.8.3土渗透性的影响因素土的粒度成分及矿物成分结合水膜厚度土的结构构造水的粘滞度土中气体第107页，课件共126页，创作于2023年2月水在土中流动能量消耗力图拖曳土粒水头损失渗透水流施于单位土体内土粒上的力称为渗流力、动水压力。1.8.4渗流力与渗流稳定性分析－渗流力第108页，课件共126页，创作于2023年2月1点，渗流力与重力方向一致，渗流力促使土体压密，对稳定有利；2点，3点，渗流力与重力方向正交，对稳定不利；4点，渗流力与重力方向相反，对稳定