第一章土的物理性质及工程分类ppt-第一章土的物理性质及

第一章土的物理性质及工程分类1.1土的组成及其结构与构造1.2土的物理性质指标1.3土的物理状态指标1.4土的工程分类1.1土的组成及其结构与构造固体颗粒（固相）土中水（液相）土中空气（气相）土的三相体系固相气相液相固体颗粒土中空气土中水※土中的空气和水存在于土体固体颗粒间的孔隙内1.1.1土的固体颗粒土的固体颗粒构成土骨架，它对土的物理力学性质起决定性的作用。1、粒径和粒组的概念（土颗粒的大小和形状）粒组统称粒组名称粒径范围（mm）巨粒土漂石或块石颗粒卵石或碎石颗粒＞200200~20粗粒土圆砺或角砺颗粒粗中细20~1010~55~2砂粒粗中细2~0.50.5~0.250.25~0.075细粒土粉粒0.075~0.005粘粒≤0.0052、颗粒级配研究固体颗粒就要分析粒径的大小及其在土中所占的百分比，称为土的粒径级配。常用的粒径分析方法有：①筛分法（适用于粒径小于、等于60mm，且大于0.075mm的土）②比重计法（适用于粒径小于0.075mm的试样质量占总质量的10%以上的土。）基本原理：根据球状的细颗粒在水中下沉速度与颗粒直径的平方成正比的原理，把颗粒按其在水中的下沉速度进行粗细分组。实验室内具体操作时，是利用比重计测定不同时间土粒和水混合悬液的密度，据此计算出某一粒径土粒占总土粒质量的百分数。根据粒径分析试验结果，可绘出颗粒累计级配曲线粒径较均匀、级配不好、曲线较陡、粒径相差较小、土不密实。粒径不均匀、级配良好、曲线平缓、粒径相差较大、土密实。利用不均匀系数与曲率系数对土的定量反映3、土的矿物成分固体成分矿物质有机质原生矿物次生矿物石英、长石、云母等粘土矿物无定形氧化物胶体可溶性盐粘土矿物的带电性质玻璃筒中注入等量清水，放入电极并与直流电源相通；通电后，阳极水面下降，变浑；阴极水面上升1809年莫斯科大学Peňc（列伊斯）教授所做试验。说明在电场中，土中的粘土颗粒泳向阳极，而水渗向阴极。前者称电泳，后者称电渗。电泳现象说明颗粒表面带有负电荷。1.1.2土中水固态液态气态冻土对土的性质没影响强结合水弱结合水结合水自由水毛细水重力水固态105粘滞状态存在状态强度大解冻时强度大大降低1.1.3土中气体土中的气体存在于土孔隙中未被水所占据的部位。（1）自由气体（2）封闭气体与大气相连通的气体与大气相隔离的气体土变形稳定需要很短时间粗粒细粒土变形稳定需要很长时间1.1.4土的结构土的结构是指土颗粒的大小、形状、表面特征、相互排列及其联结关系的综合特征。单粒结构蜂窝结构絮状结构由较粗的砾石、砂粒在重力作用下沉积而成（无结构性土）。由较细土粒在水中沉积而成，孔隙较大（有结构性土）。由细粒土在水中处于悬浮状态凝聚成海绵絮状的集合体（有结构性土）。粒间力范德华力分子间引力；只发生于颗粒间紧密接触点处；距离稍远，这种力就不存在。范德华力是细粒土粘结在一起的主要原因。库仑力即静电作用力胶结作用力毛细压力化合键（土粒间通过游离氧化物、碳酸盐和有机质等胶体而连接在一起）1.1.5土的构造1.定义：在同一土层中其结构不同部分相互排列的特征称为土的构造。2.特征：最大特征是成层性，即具有层理构造。常见的有水平层理构造和交错层理构造。另一特征是土的裂隙性。土中裂隙的存在大大降低了土体的强度和稳定性，对工程不利。此外也应注意到土中有无腐植质、贝壳、结核体等包裹物以及天然或人为的空洞的存在。这些构造特征都造成土的不均匀性。1.2土的物理性质指标概述三相组成的性质，特别是固体颗粒的性质，直接影响土的工程性质但是，同样一种土，密实时强度高，松散时强度低。对于细粒土，含水量少则硬，水含量多时则软。这说明土的性质不仅决定于三相组成的性质，而且三相之间量的比例关系也是一个很重要的影响因素。1.2.1土的三相比例指标气体固体颗粒水ma=0mwmsmv=mwmVaVwVsVvV其中，认为固体体积不可被压缩，孔隙内的空气质量为零土的物理指标基本物理指标——3个导出物理指标——6个1.2.2基本试验指标①土的天然密度ρ=m/v测定方法：环刀法②土的含水量ω（%）=mw/ms×100％③测定方法：烘干法土的相对密度（土粒比重）ds=ms/mw测定方法：比重瓶法1.2.3导出指标孔隙比e=Vv/Vs孔隙率n=(Vv/V)x100%土的饱和度Sr=(Vw/Vv)x100%饱和密度ρsat=(ms+Vvxρw)/V干密度ρd=ms/V有效重度（浮容重）ρ’=ρsat-ρw1.2.4指标间的相互换算根据测定的三个基本指标，即密度，土粒比重和含水量计算其它指标的换算公式，这些公式很容易从土的三相草图推算得到。1.3土的物理状态指标无粘性土碎石土砂土密实疏松强度高密实度1、碎石土的密实度重型圆锥动力触探锤击数N63·551020松散稍密中密密实N63·5强度低判别方法1.3.1无粘性土的密实度2、砂土的密实度标准贯入试验锤击数NN101530松散稍密中密密实判别方法3、无粘性土的密实度划分标准⑴孔隙比e优点：简单方便缺点：没有考虑到颗粒级配这一重要因素对砂土密实状态的影响⑵相对密度maxmaxminreeDee优点：考虑到了级配曲线的影响。缺点：天然孔隙比测定非常困难，而且要准确测定各种土体的和亦比较困难。maxemine1.3.2粘性土的稠度1、粘性土的稠度状态固态、半固态流动状态可塑状态液限LP塑限2、测定方法液塑限联合测定法2、粘性土的可塑性指标◆塑性指数◆液性指数PLPIPLPIIIL1.00.75IL≤10.25IL≤0.750IL≤0.25IL0液性指数流塑软塑可塑硬塑坚硬稠度状态1.4土的工程分类地基土的工程分类岩石人工填土粘性土粉土碎石土砂土特殊性质土