第二章 土的物理性质.ppt

1、第二章 土的物理性质,土的物理性质主要研究： 1、土的三相体系间质量与体积间的比例关系，如密度、空隙性等，称基本物理性质，共有9个指标。 2、固体与液体间相互作用表现出来的性质如稠度、可塑性、胀缩性、透水性等，称水理性质。,第二章 土的物理性质,一、土的基本物理性质,二、粘性土的稠度状态及可塑性,三、粘性土的胀缩性和崩解性,四、土的透水性和毛细性,第二章 土的物理性质,一、土的基本物理性质,二、粘性土的稠度状态及可塑性,三、粘性土的胀缩性和崩解性,四、土的透水性和毛细性,基本物理性质指标： 1.密度 土粒密度s 实测指标 土的天然密度 实测指标 土的干密度d 饱和密度sat 2.含水性指标 天

2、然含水率 w 实测指标 饱和含水率 wsat 饱和度sr 3.空隙性 孔隙率 n 孔隙比 e,一、土的基本物理性质 首先将土的三相体系理想化，概化为如图模型，并且规定一些符号表示各部分的体积与质量。,指标含义及确定方法： 1.实测指标 1、土粒密度s：固体颗粒 部分单位体积内的质量 s=ms/Vs KN/m3 g/cm3 2、土的天然密度：天然状态 下单位体积内土的质量。 =m/V KN/m3 g/cm3 注意区别： 1、含义上： s是固体相部分质量，只与土中的矿物组成有关，与孔隙性和含水性无关；而是天然状态下单位体积内土的质量，与两者均有关。 2、测定方法上：s用扰动土样，采用比重瓶法测定，

3、 用原状土样，采用环刀法或蜡封法测定。 3、数值上： s 3、天然含水率 W:土中所含水的质量与固体颗粒质量之比 W =mw/ms * 100% 该指标室内一般用烘干法。,指标含义及确定方法： 2.换算指标： 1、干密度d：指土在干燥状 态下，单位体积内的质量 d=ms/V KN/m3 g/cm3 它可用和w换算。 2、饱和密度sat：土在饱和状态下，单位体积内的质量,3、饱和含水率（wsat)：指土饱和时，所含水的质量与固体质量之比。%。 4、饱和度（Sr）：指土中 水的体积与空隙体积之比的%。 表示孔隙的饱和程度。 5、孔隙率n：指土中孔隙体积与土总体积之比的%。,6、孔隙比e：指土中孔隙

4、体积与固体体积之比,第二章 土的物理性质,一、土的基本物理性质,二、粘性土的稠度状态及可塑性,三、粘性土的胀缩性和崩解性,四、土的透水性和毛细性,二、粘性土的稠度状态及可塑性,1.稠度与界限含水率 粘性土由于含水率不同，可表现出不同的物理状态（如固态、可塑态及流动态），称为土的稠度。即： 说明随w的增大，土的状态发生了变化；也说明土中颗粒的活动性随w的增大变得容易，即水与颗粒的表面现象越明显。 由一种状态转变为另一种时的含水率叫界限含水率，如由固态到塑态到流态。,根据土的不同状态，有几种界限含水率。包括：收缩限、塑限、粘着限、液限、触变限等，又称阿太堡界限。 塑限wp：由固态转变为塑态的界限含

5、水率。 液限wL：由塑态转变为流态的界限含水率。 塑限的实测常用搓条法；液限的测定常用锥式液限仪或蝶式液限仪。 稠度反映土粒间的连结强度和土粒相互活动的难易程度。与孔隙水类型及土粒周围水膜厚度有关。 流态土：自由液态水、结合水膜厚度很大、粒间无连结力 塑态土：弱结合水、结合水膜厚度较小、粒间连结力较弱 固态土：强结合水、水膜厚度很小、粒间连结力较强,2、塑性指数及土的塑性指数分类 如果土的天然含水率介于塑限和液限之间时，土将处于塑性状态，这时土可被揉塑成任意形状而不发生断裂，这种性质叫可塑性。 塑性指数（Ip）是指液限与塑限的差值。 Ip=wL-wp Ip愈大，说明土的可塑状态的范围越大，可塑

6、性越好，反之亦然。Ip=0时，土无可塑性。 Ip的大小主要取决于土中粘粒的含量及其矿物成分。土中粘粒含量越高，矿物的亲水性越好，Ip越大，反之，就小。 思考：砂和砾石类土是否有可塑性,why?,土按塑性指数的分类，各部门有所区别，界限也有区别。 国标准岩土工程勘察规范中规定： 分类不足之处在于：不同的液限和塑限可能得出相同的塑性指数，即土类型相同，但其性质可能完全不同。 为解决这一问题，提出了用塑性图对细粒土分类。 如国标中就采用了这一分类方法。如图：,C代表粘土 M代表粉土 O代表有机质 A线：,如果土中含有有机质就用代号O。例如CHO为有机质高液限粘土类。另外还有一些别的规定。,3.液性指

7、数及稠度状态分级 液性指数 可以看出：当wwL时，(w-wpWL-WP)，IL1,土将处于流动状态； 当wp w wL时，0 IL 1，土将处于可塑状态； 因此， IL的大小 实际上反映了土的天然稠度状态。 按IL将土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种状态。 从土的力学性质角度，考察土的稠度状态：实际上， IL反映了土的强度和压缩性， IL越大，土将处于软塑或流塑状态，土体的强度就低，压缩性高，承载力低；反之， IL越小，土处于坚硬或硬塑状态，土的强度就高，压缩性就低，承载力大。,第二章 土的物理性质,一、土的基本物理性质,二、粘性土的稠度状态及可塑性,三、粘性土的胀缩性和崩解性,四、土的

8、透水性和毛细性,三、粘性土的胀缩性和崩解性,1. 胀缩性包括膨胀性与收缩性： 是指粘性土由于含水率增加或减少而引起体积增大（膨胀）或减少（收缩）的性质。一般来说，粘性土不同程度的具有胀缩性。 产生原因：由于土颗粒表面的结合水（水化）膜厚度产生了变化，从而导致矿物颗粒间引力变化，进而产生了土的胀缩性。 评价指标：膨胀率、膨胀力、线膨胀率、体缩率等。 2.崩解性： 指粘性土随含水率增加而发生崩散解体的性能。 崩解形式：散粒崩解、鳞片状崩解、碎块状或崩裂状崩解。具体形式主要取决于土的矿物成分、粒度成分、结构及胶结程度等。 产生原因：由于浸水后，土颗粒间产生局部应力集中，使局部颗粒间的斥力超过吸引力，

9、造成这些颗粒崩落。 评价指标：崩解速度和崩解时间,第二章 土的物理性质,一、土的基本物理性质,二、粘性土的稠度状态及可塑性,三、粘性土的胀缩性和崩解性,四、土的透水性和毛细性,四、土的透水性和毛细性,土的透水性在评价水库、渠道等水工建筑物的渗漏和浸没问题时，具有重要意义。 详见水文地质学基础。,习 题 1。已知一块饱和原状土样，其体积为17.40cm3，重29.8g，经105度温度下烘干后，其重为19.6g，求：w,s,e,d, sat, 解：,2.在野外试验中用体积为90cm3的环刀取原状土样，称得质量为154g，送回试验室后称得重量148g，并测得w=15%, s=2.7g/cm3.求, d,w,e,n,wsat,sr. 已知：V=90cm3,m=154g，m=148g,w=15%, s=2.7g/cm3. 解：土样从野外送回试验室的过程中