土的基本物理性质

土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系及固、液二相相互作用表现出来的性质。前者称为土的基本物理性质，主要研究土的密实程度和干湿状况；后者主要研究粘性土的可塑性、胀缩性及透水性等。一、土的基本物理性质土的物理状态粗粒土的松密程度细粒土的稠度状态土的物理性质指标(三相间的比例关系)力学特性影响表示特点: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、联系与区别基本方法:三相草图法三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积共有九个参数:

VVvVsVaVω

msmωmam三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积剩下三个独立变量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已知关系五个:2.室内测定的三个物理性质指标①土的密度②土粒的比重③土的含水量①土体的(天然)密度：常见值在1.6～2.29g／cm3，泥炭沼泽土仅为1.4～1.6g／cm3或更小。是土单位体积的质量WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积环刀法或蜡封法土粒密度是指土颗粒质量ms，与其体积Vs之比，即土粒单位体积的质量。（g/cm3）土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，是土中各种矿物密度的加权平均值。因大多数造岩矿物的密度相差不大。②土粒密度:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积

土中主要矿物成分的密度值矿物名称密度(g/cm3)矿物名称密度(g/cm3)矿物名称密度(g/cm3)石英2.65～2.66橄榄石3.30～4.40高岭石2.60～2.68正长石2.50～2.60方解石2.60～2.80水云母2.64～2.68斜长石2.71～2.76白云石2.80～2.95蒙脱石2.20～2.70黑云母2.70～3.00滑石2.70腐殖质1.25～1.40白云母2.76～3.10石膏2.20～2.40次生SiO22.27～2.64角闪石2.90～3.40褐铁矿3.60.～4.00次生AI2O32.30～4.00辉石3.20～3.60绿泥石2.65～3.70次生Fe2O32.70～5.30经验值为：砾石、砂土为2.65～2.68

；粉土为2.62～2.68

；粉质粘土为2.68～2.72；粘土为2.70～2.76。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2.65～2.80：4˚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土粒的密度与4˚C时纯蒸馏水的密度的比值。比重瓶法是土中水的质量与土粒质量之比,百分数表示注意:其实是含水比,可达到或超过100％WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积③土的含水量（率）土的孔隙性孔隙是土的重要结构特征之一。主要是指土孔隙的大小、形状、分布特征、连通情况及总体积等。

按大小可分为：粗大孔隙(直径>1mm)细小孔隙(直径l～0.0lmm)细微孔隙(直径10～0.1μm)超微孔隙(孔径<0.1μm)。按成因和存在的部位，分为：颗粒间的孔隙颗粒内的孔隙集粒内的孔隙集粒间的孔隙颗粒～集粒间的大孔隙WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表示土中孔隙含量的指标：孔隙比是土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表示土中孔隙含量的指标孔隙率(孔隙度)砂类土：28～35%粘性土：30～50%有的可达60～70%是土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示表示土中孔隙含量的指标：孔隙比孔隙率(孔隙度)在某种程度上反映土的松密Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil体积WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表示土中含水程度的指标含水量饱和含水率：饱和含水率反映了土中孔隙充满液态水时的含水特征，也反映了孔隙体积的多少。粘性土饱水时体积将膨胀，孔隙体积随之改变，水的质量也相应改变，故粘性土饱和含水率不能实测，可通过其它指标计算得到；而无粘性土可以用灌水饱和的方法测定。WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表示土中含水程度的指标饱和度是土中水的体积与孔隙体积的比值Sr=0:

干土Sr=1:

饱和土在工程实践中，按饱和度的大小将土的饱水程度划为如下三种状态：Sr<50％为稍湿的；Sr＝50％～80％为很湿的；Sr>80％为饱和的。饱和度，主要用来评价砂土的饱水程度。WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表示土中密度和容重的指标天然密度干密度饱和密度是土被完全烘干时的密度,等于单位体积内土粒的质量表示土中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饱和容重kN/m3

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常用的物理性质指标间的换算关系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二、土的物理状态指标土的物理状态粗粒土的松密程度细粒土的稠度状态土的物理性质指标(三相间的比例关系)力学特性影响表示1.粗粒土的密实状态密实度单位体积中固体颗粒含量的多少优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响只能用于同一种土孔隙比e或孔隙率n将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比emin:最小孔隙比emax:最大孔隙比：将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比注意：倒转法和击实法室内测得理论上的最大、最小孔隙比有时很困难1.粗粒土的密实状态相对密度判别标准：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

Dr

=