土的物理性质和工程分类

土的物理性质和工程分类演示文稿第1页，共71页。优选土的物理性质和工程分类Ppt第2页，共71页。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第3页，共71页。土颗粒的大小粒度：土颗粒的大小（和矿物成分等因素有关）粒径：和土颗粒体积相等的球体的直径。粒组：将大小相近的土颗粒的粒径合并成组，称为粒组第4页，共71页。问题：以下两种土，哪种土的工程地质特性较好？A、粒径基本一样的土B、粒径有大有小的土第5页，共71页。级配：土样中各粒组的干土质量占土颗粒总质量的百分数土的名称粒组的含量砾砂粒径>2mm颗粒含量占全重25%~50%粗砂粒径>0.5mm颗粒含量超过全重50%中砂粒径>0.25mm颗粒含量超过全重50%粉砂粒径>0.075mm颗粒含量超过全重50%建筑地基基础设计规范中对砂土的划分第6页，共71页。测定级配的试验方法筛分法：适用于粒径大于0.075mm粗粒组。沉降分析法：适用于粒径小于等于0.075mm细粒组。第7页，共71页。8筛分法用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数第8页，共71页。9沉降分析法：第9页，共71页。第10页，共71页。d10—小于某粒径的土颗粒的质量占土样总质量的10%，该粒径称为d10或有效粒径。例：全班有70人，按成绩排名次，那么类比于土力学中的有效粒径，全班名次的d10，应该是（）A、第8名B、第7名C、第63名D、第62名第11页，共71页。d30—小于某粒径的土颗粒的质量占土样总质量的30%，该粒径称为d30或连续粒径。d60—小于某粒径的土颗粒的质量占土样总质量的60%，该粒径称为d60或限制粒径。例：某组有10人，按成绩排名次，那么类比于土力学中的连续粒径和限制粒径，全组名次的d30，应该是（）全组名次的d60，应该是（）第12页，共71页。第13页，共71页。工程中衡量级配的指标不均匀系数：曲率系数：Cu反映了土的粒径变化范围的大小，Cu越大粒径变化范围越大，累计曲线越平缓。Cc反映了介于d60与d10之间的中间粒径的含量情况，Cc越大累计曲线的曲率越大。第14页，共71页。工程中若能同时满足：Cu≥5，且1≤Cc≤3的土，属于级配良好的土。例：确定a、b两种土级配的好坏第15页，共71页。【例】下图为某三种砂土A、B的颗粒级配曲线,试按《地基规范》分类法确定三种土的名称

图见下页土的名称粒组的含量砾砂粒径>2mm颗粒含量占全重25%~50%粗砂粒径>0.5mm颗粒含量超过全重50%中砂粒径>0.25mm颗粒含量超过全重50%粉砂粒径>0.075mm颗粒含量超过全重50%第16页，共71页。A土:从A土级配曲线查得,粒径小于2mm的占总土质量的67%，粒径大于2mm的占总土质量的33%,满足粒径大于2mm占总土质量25%～50%的要求,故此土应命名为砾砂第17页，共71页。B土:粒径小于0.075mm占总土质量的42%,粒径大于0.075mm占总质量的58%此土应命名为粉砂第18页，共71页。土中的矿物原生矿物次生矿物在岩石风化过程中，发生物理变化保持了母岩的矿物成分和晶体结构如：石英、长石、云母、角闪石等在岩石风化过程中，发生化学变化，而进一步形成的产物第19页，共71页。次生矿物的主要代表是黏土矿物黏土矿物高岭石：亲水性差蒙脱石：亲水性强，是钻孔用泥浆的主要成分。伊利石：亲水性适中第20页，共71页。土中的水结合水非结合水强结合水弱结合水重力水毛细水试验可测第21页，共71页。结合水：受分子引力、静电引力吸附于土颗粒表面的水。→双电层理论黏土颗粒带负电

强结合水，靠近土粒表面，和土粒表面的黏结很牢固，接近于固体

弱结合水，距离土颗粒表面较远，电分子力对他作用较小，弱结合水的存在使土具有塑性、黏性并影响土的压缩性和强度第22页，共71页。毛细水：水会因为毛细力作用，沿着土颗粒之间形成的缝隙移动。毛细水上升对地基、基础的影响见课本P11第23页，共71页。土中的气体封闭气体游离气体会降低土的透水性和使土不易压实，在长期压力作用下会有很大的内压力，会冲破土层造成意外沉陷和大气相通，在受力时，气体能很快从孔隙中逸出，一般不影响土的性质。第24页，共71页。土的物质组成固态矿物颗粒孔隙中的水孔隙中的气体WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm三相比例示意图第25页，共71页。土的基本物理指标土的密度：单位体积土的质量土颗粒的相对密度：土颗粒在温度为105~110℃时烘至恒量的质量和同体积4℃的纯水质量之比含水量：土中水的质量和土颗粒的质量之比第26页，共71页。土的密度(density)土的容重(重度)γ=ρg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—2.20g/cm3定义:土单位体积的质量表达式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积第27页，共71页。土粒相对密度土粒比重一般范围:见课本P14土粒比重在数值上等于土粒的密度定义:土的质量与同体积4℃时纯水的质量之比（无量纲）表达式:第28页，共71页。土的含水量定义:土中水的质量与土粒质量之比,用百分数表示含水量能否超过超过100％？表达式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第29页，共71页。饱和密度ρsat与饱和容重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WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第30页，共71页。定义：单位体积内土粒质量与同体积水质量之差浮密度与浮容重

第31页，共71页。WaterSoilVwVsVmwmsm【例】某饱和土样经试验测得体积为100cm3，饱和土质量为187g，烘干后干土质量为167g。求该土样的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相对密度ds,饱和密度ρsat，浮密度第32页，共71页。【例】某饱和土样经试验测得体积为100cm3，饱和土质量为187g，烘干后干土质量为167g。求该土样的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相对密度ds,饱和密度ρsat，浮密度WaterSoilVwVsVmwmsm第33页，共71页。【例】某饱和土样经试验测得体积为100cm3，饱和土质量为187g，烘干后干土质量为167g。求该土样的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相对密度ds,饱和密度ρsat，浮密度WaterSoilVwVsVmwmsm饱和密度：土饱和时的密度第34页，共71页。【思考】某非饱和土样经试验测得体积为100cm3，饱和土质量为187g，烘干后干土质量为167g。求该土样的含水量ω、密度ρ、重度

、土粒相对密度ds,饱和密度ρsat土颗粒水空气第35页，共71页。干密度ρd定义：土中空隙完全被空气充满时的密度土的干密度是评价土密实程度的指标，干密度重越大表明土越密实，反之越疏松。常用它来控制填土工程的施工质量。

土的干密度是不是就是烘干以后土的密度？干密度是不是在数值上和土颗粒的相对密度相等？第36页，共71页。【例】推导公式：WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第37页，共71页。【例】已知某土样的体积为1000cm3，测得湿土质量为1.95kg，取质量为17.48g的湿土，烘干后质量为15.03g，计算含水量和干密度。第38页，共71页。土中的孔隙含量指标孔隙比：孔隙率：WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第39页，共71页。WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm【例】推导公式：第40页，共71页。饱和度→表示土中含水程度的指标第41页，共71页。无黏性土的密实度指标孔隙比：

孔隙比越大说明土越松散相对密实度：相对密实度越大说明土越密实标准贯入锤击数：越大说明土越密实第42页，共71页。孔隙比：

孔隙比越大说明土越松散但孔隙比不能反映级配e=0.2e=0.2第43页，共71页。相对密实度：相对密实度越大说明土越密实。emax和emin测定的数值和实际工程不符。地下水以下的砂土取原状土样比较困难。第44页，共71页。【例】某砂土的密度为ρ=1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相对密度2.68，经试验测得土样的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求该砂土的相对密实度并判定其密实程度。第45页，共71页。【例】某砂土的密度为ρ=1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相对密度2.68，经试验测得土样的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求该砂土的相对密实度并判定其密实程度。第46页，共71页。【例】某砂土的密度为ρ=1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相对密度2.68，经试验测得土样的最大干密度1.74g/cm3，最小干密度1.37g/cm3，求该砂土的相对密实度并判定其密实程度。属于密实砂土第47页，共71页。【例】证明：第48页，共71页。【例】证明：第49页，共71页。标准贯入试验：用卷扬机将重63.5Kg的钢锤提升到760mm的高度，使其自由下落，锤击贯入器，记录贯入30cm所需锤击数第50页，共71页。衡量黏性土的物理状态指标→稠度稠度：黏性土在某一含水量下对外力引起的变形或破坏的抵抗能力（反映了黏性土的稀稠、软硬程度）黏性土在某种稠度时呈现出的状态，称为稠度状态。含水量ω固体状态塑性状态流动状态半固体状态第51页，共71页。含水量ω固体状态塑性状态流动状态半固体状态缩限ωs塑限ωP液限ωL液限ωL：液限是黏性土在极小扰力作用下将发生流动的含水量将缩限、塑限、液限称为界限含水量第52页，共71页。含水量ω固体状态塑性状态流动状态半固体状态缩限ωs塑限ωP液限ωL塑限ωP：黏性土可以产生塑性变形的最小含水量第53页，共71页。含水量ω固体状态塑性状态流动状态半固体状态缩限ωs塑限ωP液限ωL缩限ωs：从半固态向固体转变时，黏性土要不断的蒸发水分，体积要不断的缩小，直到体积不再缩小时土的界限含水量称为缩限。第54页，共71页。对于不同的黏性土，用塑性指数和液性指数来衡量他们的稠度关系塑性指数：液限和塑限的差值（省去%）含水量ω固体状态塑性状态流动状态半固体状态缩限ωs塑限ωP液限ωL第55页，共71页。一种土塑性指数越大，表明该土的矿物成分吸水能力越强，从土颗粒来讲，土颗粒越小黏粒含量越高，比表面积越大，能吸附的弱结合水越多，塑性指数就越大Ip≤10且粒径大于0.075mm的颗粒不超过总质量50%的土称为粉土第56页，共71页。液性指数：表征了土的天然含水量和界限含水量之间的相对关系，反映了土的软硬程度含水量ω固体状态塑性状态流动状态半固体状态缩限ωs塑限ωP液限ωL第57页，共71页。某黏性土样的天然含水量ω=36.4%，液限ωL=41%，塑限ωP=26%，则该土的塑性指数为（）A、0.15

B、15%

C、15

D、10.4该土的液性指数为该黏性土属于（）A、粉质黏土

B、黏土

C、粉土

D、无法判定第58页，共71页。岩土的工程分类岩石碎石土砂土粉土黏性土人工填土第59页，共71页。

岩石按坚硬程度划分：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。

按完整程度划分：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。第60页，共71页。第61页，共71页。碎石土

粒径大于2mm的颗粒含量大于50%的土属碎石土。

根据粒组含量及颗粒形状，可细分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。

碎石土的密实度根据标准灌入锤击数，可分为松散、稍密、中密、密实。第62页，共71页。第63页，共71页。砂土

粒径大于2mm的颗粒含量在50%以内，同时粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土属砂土。

砂土根据粒组含量不同又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五类。第64页，共71页。【例】某砂土的颗粒成分分析如下表所示：试判断砂土的类别(1)、大于2mm粒径的土粒占全重9.4%，小于25%，故该土样不是砾砂。(2)、大于0.5mm粒径的土粒占全