土力学地基基础

土力学地基基础什么是土?搬运、沉积风化岩石地球土地球土是由岩石经过物理风化和化学风化后的产物，是由各种大小不同的土粒按各种比例组成的集合体，土粒之间的空隙中包含着水和气体，是一种三相体系。第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础§3.1土的三相组成气体气相固相液相++构成土骨架，起主体作用重要影响土体次要作用水孔隙土颗粒第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础§3.1.1土的固相物理状态力学特性粒径级配结构、构造第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础一、土的结构单粒结构土的结构絮状结构蜂窝结构粗粒土粉土粘性土第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础二、土的粒径级配各粒径成分在土中所占的比例，用质量百分数表示狭义的粒径级配颗粒大小确定方法筛分法水分法影响土性的主要因素第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础筛分法原理图筛分法就是用一套标准筛子如孔直径(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、0.1、0.075，将烘干且分散了的200g有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)d60—控制粒径d10—有效粒径d30—中值粒径特征粒径第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础来反映土颗粒级配的不均匀程度。可见，不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态。土力学地基基础工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断：①对于级配连续的土：Cu5，级配良好；反之，Cu5，级配不良。②对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状，则需同时满足Cu5和Cc＝1～3两个条件时，才为级配良好，反之级配不良。4、颗粒分析试验对于粒径大于0.075mm的粗粒土，可用筛分法。对于粒径小于0.075mm的细粒土，则可用沉降分析法(水分法)。通常需上述两种方法联合使用。第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础§3.2土的物理性质指标天然土单元将土中三相的质量和体积分别集中水气体土粒三相示意图第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础=0mwmsm质量体积第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础基本指标导出指标土的三相含量指标、、Gs、、、、、rsatdenS可由试验直接测得由基本指标根据三相图换算导出第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、土的密度ρ（土的重度γ）1）定义：单位体积土的质量，用ρ表示。3）单位Kg/m3或g/cm32）表达式mV5）测定方法4）常见值范围：1.6~2.2g/cm3第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础）试验室测定~环刀法~蜡封法b）工程现场测定~灌水法~灌砂法环刀灌水（砂）法第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、含水率ω1）定义：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示。3）无量纲2）表达式100%wsmm4）测定方法烘干法酒精快速燃烧法第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、土粒比重Gs1）定义3）常见值范围：2.65~2.752）表达式4）测定方法：比重瓶法固体土颗粒质量与同体积4℃时纯水的质量之比44()()ssssswwcswcmVGMVGs与ρs在数值上相等第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、土的孔隙比e和孔隙率n1）孔隙比e3）孔隙率n2）表达式4）表达式土中孔隙的体积与固体颗粒的体积之比。vsVeVe与n的区别与关系100%100%1svvvVVVVVene土中孔隙的体积占总体积的百分比。第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、饱和度Sr1）定义3）常见值的范围2）表达式土的饱和度表示水在孔隙中充满的程度。wrvVSV0~1。永远不可能大于1第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、特定条件下土的密度1）土的干密度ρd表达式：定义：单位体积干土的质量。sdVm常见值：1.3~2.0（g/cm3）工程应用：用于检测土坝、路基和人工压实地基的压实程度。第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、特定条件下土的密度2）土的饱和密度ρsat定义：土在饱和状态下，单位体积土的质量。saatwwsmmVVV孔隙全部充满水后的土的总质量常见值：1.8~2.3（g/cm3）第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、特定条件下土的密度3）土的有效重度（浮重度）表达式：定义：地下水位以下，土体单位体积实际所受的重力。satw土的饱和重度-浮=力常见值：8~13（kN/m3）第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础导出指标的推导土的干密度饱和密度土的浮密度土的孔隙比土的孔隙率土的饱和度esatdnrS三相草图基本指标+以孔隙比e为例第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础=1Vv=e1+ewGsGsGs（1+w）②则所以土粒比重相等在数值上与因为土粒的密度)1(,,ssswssssGmmmGVGm）①（则总质量得由式emeVeVV11VVeSV+(1)1sGe第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础无粘性土的密实度（1）孔隙比e优点：简单方便缺点：无法反映土的级配因素0.60.750.85松散中密密实稍密第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础无粘性土的密实度（2）相对密实度Dr优点：计入土的级配因素。缺点：天然孔隙比难以获取时，人为因素影响较大。1/32/3松散中密密实minmaxmaxreeeeD第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础（3）标准贯入击数N无粘性土的密实度击数N状态10松散10~15稍密15~30中密30密实第3章土的物理性质与工程分类土力学地基基础、什么是稠度？土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的能力。2、粘性土的稠度，反映土粒之间的连结强度随着含水率高低而发生的变化。第三章土的物理性质与工程分类土力学地基基础土的状态含水量大时，土呈流动状态；含水量减小时，土由流动状态过渡到可塑状态；含水量继续减小，土由可塑状态过渡到半固体状态；含水量低时，土由半固体状态转为固体状态粘性土的状态与界限含水率的关系土的可塑性：指土可塑成任何形状而不发生裂缝，并在外力解除后能保持已有的形状而不恢复原状的性质。第三章土的物理性质与工程分类土力学地基基础一、液限WL、塑限Wp、缩限Ws二、测定方法液限采用锥式液限仪测定，塑限采用搓条法。WSWpWL液态固态塑态半固态0界限含水率第三章土的物理性质与工程分类土力学地基基础L粘性土的可塑性指标1、塑性指数pI作为粘性土与粉土定名的标准定义：可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。可塑性大小用土处于塑性状态的含水量的变化范围来衡量，该范围即为塑性指数。IP越大，土的可塑性越好，吸水能力越强。习惯上，IP用不带％的数值表示。第三章土的物理性质与工程分类土力学地基基础IL1.00.75IL≤10.25IL≤0.750IL≤0.25IL0液性指数流塑软塑可塑硬塑坚硬状态粘性土的可塑性指标2、液性指数（相对稠度）LI划分粘性土的软硬状态第三章土的物理性质与工程分类§3.5土的工程分类土的分类是建筑、道路、桥梁工程勘察与设计的前提，是工程勘测评价的基本内容。土的工程分类原则：土的工程分类是把不同的土分别安排到各个具有相近性质的组合中去，其目的是为了人们有可能根据同类土已知的性质去评价其工程特性。土的分类依据：影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、土的物理状态和土的结构。起主要作用的是三相组成，三相组成中最重要的又是固体颗粒。土的分类标准，各行业的分类标准有差异。如《建筑物地基基础基础设计规范》是把土分成岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。——《建筑物地基基础设计规范》土岩石粗粒土细粒土碎石土砂土粉土粘性土人工填土漂石、块石卵石、碎石圆砾、角砾砾砂粗砂中砂细砂粉砂粘土粉质粘土§3.5土的工程分类碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量50％的土。碎石土的分类碎石土的分类土的名称颗粒形状粒组含量漂石块石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于200mm的颗粒含量超过总质量的50％卵石碎石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于20mm的颗粒含量超过总质量的50％圆砾角砾圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量的50％重型圆锥动力触探锤击数N63.5N63.5≤55N63.5≤1010N63.5≤20N63.520密实度松散稍密中密密实碎石土的密实度砂土分类土的名称粒组含量砾砂粒径大于2mm的颗粒含量占总质量的25％～50％粗砂粒径大于0.5mm的颗粒含量超过总质量的50％中砂粒径大于0.25mm的颗粒含量超过总质量的50％细砂粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的85％（1）粉砂粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50％（2）砂土：指粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50％且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50％的土。砂土的分类细粒土的分类塑性指数土的名称IP17粘土10IP≤17粉质粘土IP≤10粉土砂质粉土（粒径小于0.005mm的颗粒含量小于等于总质量的10％）粘质粉土（粒径小于0.005mm的颗粒含量超过总质量的10％）细粒土：是指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50％的土。细粒土的分类人工填土：由于人类活动而堆积的土，其物质成分杂乱，均匀性较差。（1）素填土：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填土。（2）杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料和生