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山东水利职业学院教案首页授课学时2授课班级课题名称6.1土的三相组成和土的结构6.2土的粒组和颗粒级配教学目的要求：了解土的三相组成和土的结构类型；理解土的粒组的概念划分标准，土的颗粒级配的概念，颗粒大小分析方法；掌握颗粒级配曲线的绘制，土的不均匀系数、曲率系数的计算。教学重点及难点：重点：颗粒级配曲线的绘制，土的不均匀系数、曲率系数的计算；难点：颗粒级配曲线的绘制。教学程序设计次序内容计划时间土的物理性质及工程分类第6章6.1土的三相组成和土的结构6.1.1土的三相组成1．土的矿物成分和有机质2．土中的水3.土中气体6.1.2土的结构与构造1．土的结构2．土的构造6.2土的粒组和颗粒级配6.2.1土的粒组6.2.2土的颗粒级配1．颗粒分析试验2．土的级配曲线3.颗粒级配指标作业及思考题：1．土的级配曲线的特征可用哪几种系数表示？它们的定义？2.某土样颗粒分析结果如下表所示，试绘出颗粒级配曲线，确定该土的uC和cC，并评价该土的级配情况。粒径（mm）＞22～0.50.5～0.250.25~0.10.1~0.05＜0.05粒组含量（％）9272819896.1土的三相组成和土的结构6.1.1土的三相组成土由固相、液相和气相三部分组成。1.土的矿物成分和有机质（1）土的矿物成分土的矿物成分按成因分为原生矿物和次生矿物。原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。（2）土中的有机质2.土中的水土孔隙中的液态水，根据它与土粒表面的相互作用情况，主要由两种类型：结合水和自由水。（1）结合水（2）自由水3.土中气体具有封闭和连通之分，主要是空气。6.1.2土的结构与构造1.土的结构：土中颗粒排列的情况。（1）单粒结构：砂土、碎石≥0.075mm（2）蜂窝结构：粉土0.005～0.075mm（3）絮状结构：粘土≤0.005mm2.土的构造：成层性，即层理构造。6.2土的粒组和颗粒级配6.2.1土的粒组粒组的概念：天然土的粒径一般是连续变化的，为了描述方便，工程上常把大小相近的土粒合并为组，称为粒组。6.2.2土的颗粒级配土的颗粒级配：土中各粒组的相对含量。１.颗粒级配试验分析：（1）筛分法：适用60～0.075mm的土粒。即用一套孔径大小不同的标准筛，从上到下按粗孔到细孔的顺序叠好，将已知重量的风干、分散的土样过筛，把各粒组分离出来，并求出含量百分数。（2）密度计法：适用小于0.075mm的土粒。主要利用土粒在静水中下沉速度不同的原理，根据司笃克斯定律建立粒径与沉降速度的关系式，算出各粒组含量的百分比。２.土的级配曲线颗粒级配累积曲线是一种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标（按对数比例尺）表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。颗粒级配累积曲线即可以看出粒组的范围，有可得到各粒组的百分含量。图6－4颗粒级配累积曲线３.颗粒级配指标常用的判别图的颗粒级配良好与否的指标有两个：即不均匀系数uC和曲率系数cC。不均匀系数1060ddCu曲率系数1060230dddCc式中：60d、30d、10d——分别相当于小于某粒径土粒累计百分含量为10％、30％和60％的粒径；其中10d称为有效粒径，60d称为限制粒径。不均匀系数uC反映大小不同粒组的分布情况，uC＜5的土称为匀粒土，级配不良；uC越大，表示粒组分布范围比较广，uC＞5的土级配良好。但如果uC过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。曲率系数cC则是描述累计曲线整体形状的指标。小于某粒径的土粒质量百分数（％）大于某粒径的土粒质量百分数（％）山东水利职业学院教案首页授课学时3授课班级课题名称6.3土的物理性质指标教学目的要求：了解土的物理性质指标的作用，掌握土的物理性质的概念及获取方法。教学重点及难点：重点：土的物理性质的概念及获得；难点：土的物理性质指标的计算。教学程序设计次序内容计划时间土的物理性质及工程分类第6章6.3土的物理性质指标6.3.1三项基本物理性质指标1．土的密度与重度2．土粒比重3.土的含水率6.3.2换算指标6.3.3物理性质指标间的换算作业及思考题：1．说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度d的物理概念和相互关系，比较同－种土各重度数值的大小。2.用体积为72cm3的环刀取得某原状土样重132g，烘干后土重122g，sG=2.72，试计算该土样的、e、rs、、sat、、d，并比较各重度的大小。6.3土的物理性质指标为了研究方便，我们把本来交错分布的三相分别集中起来，按体积和质量的比例画出来的图，叫土的三相图。6.3.1三项基本物理性质指标1．土的密度ρ和重度γ：环刀法测定。mVg2．土粒相对密度（比重）：无量纲CwsssVmG4)(土粒比重可用比重瓶法测定。土粒比重与土粒密度数值相同，但无量纲。土粒比重的数值大小主要取决于土的矿物成分。3.含水量（率）ω：%100swmm常见值：砂土ω=（0~40）;粘性土ω=（20~60）。反映土的干湿程度，测定方法：烘干法，105℃～110℃的恒温下烘干。6.3.2换算指标1.饱和重度γsat饱和密度VmVsvwsat饱和重度gsatsat2.浮重度γ′VVgmsws3.干重度γdVgmsd4.孔隙比esvVVe5.孔隙率nVVnv×100％6.饱和度SrvwrVVS×100％证明wseG11证明：设eVVVVVVeVSVVSVS1,1，VVgVVVgmswssswswswwseGegG111例题6-2，6-3山东水利职业学院教案首页授课学时2授课班级课题名称6.4土的物理状态指标教学目的要求：了解土的物理状态在工程中作用，掌握土的物理状态指标的概念及获取方法，砂性土密实度的评价方法。教学重点及难点：重点：土的物理状态指标的概念及获得，砂性土密实度评价方法；难点：土的物理状态指标的计算。教学程序设计次序内容计划时间土的物理性质及工程分类第6章6.4土的物理状态指标6.4.1砂土的密实状态1．孔隙比判别2．相对密度判别3.标准贯入试验判别6.4.2粘性土的稠度1．稠度状态2．界限含水率3．塑性指数与液性指数作业及思考题：1．什么是砂土的相对密度？有何用途？2.什么是粘性土的稠度？粘性土随着含税率的不同可分为几种状态？3.某原状土，=32%，L=30%，P=18%，确定土的名称与物理状态6.4土的物理状态指标无粘性土的物理状态指标是密实度，粘性土的主要状态指标是稠度（软硬程度）。6.4.1砂土的密实状态判别砂土的密实度可以采用以下三种方法1.孔隙比判别2.相对密度判别maxe1mindSwG，mine1maxdSwG当砂土的天然孔隙比接近于最小孔隙比时，相对密实度rD接近于1，表明砂土接近于最密实的状态；而当天然孔隙比接近于最大孔隙比时则表明砂土处于最松散的状态，其相对密实度接近于0。根据砂土的相对密实度可以将砂土划分为密实、中密、和松散三种密实度。3.标准贯入试验6.4.2粘性土的稠度1.稠度状态2.界限含水量液限L：流动状态与可塑状态间的分界含水率。测定方法锥式液限仪、碟式液限仪和液塑限联合测定仪。塑限P：可塑状态与半固体状态间的分界含水率。测定方法为搓条法和液塑限联合测定仪。缩限S：半固体状态与固体状态间的分界含水率。maxmaxminreeDee3.塑性指数与液性指数塑性指数PI：从液限到塑限含水率的变化范围。PLPI塑性指数习惯上用不带%的数值表示。塑性指数是粘性土的最基本、最重要的物理指标之一，它综合地反映了粘性土的物质组成，广泛应用于土的分类和评价。液性指数LI：表示天然含水率与界限含水率相对关系的指标。PLPLI可塑状态的土的液性指数在0到l之间，液性指数越大，表示土越软；液性指数大于1的土处于流动状态；小于0的土则处于固体状态或半固体状态。粘性土的状态可根据液性指数LI分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑5种状态。山东水利职业学院教案首页授课学时2授课班级课题名称6.5土的工程分类教学目的要求：了解土的《土工试验规程》对土的分类定名方法；掌握《地基基础设计规范》对土的分类定名方法教学重点及难点：《地基基础设计规范》（GB50007-2002）对土的分类定名方法。教学程序设计次序内容计划时间土的物理性质及工程分类第6章6.5土的工程分类6.5.1分类符号与符号构成1.分类符号2.符号构成6.5.2土的颗粒级配1.巨粒土和粗粒土的分类标准2.细粒土的分类标准作业及思考题：1．土的工程分类的目的是什么？2.某土样土工试验成果如下：大于0.075mm累加含量为40%，L=27%，P=19%，=22%，sG=2.7，=183/mKN，确定土的名称及状态。6.5土的工程分类土的工程分类是根据实践经验，按照土的基本性质（如粒径、级配、塑性、有机质含量等），将工程性质相近的土划分类别，予以定名，以便大致判断土的工程性质。水利部SL237-1999《土工试验规程》6.5.1分类符号与符号构成1.分类符号规程对各类土的分类名称都配有以英文字母组合的分类符号，以表示组成土的成分和级配特征，分类符号见表6-8所示。2.符号构成表示土类的符号按下列规定构成。1）由1个符号构成时，即表示土的名称。2）有2个基本符号构成时，第一个基本符号表示土的主要成分，第二个基本符号表示土的特征指标（土的液限或土的级配）。3）有3个基本符号构成时，第一个基本符号表示土的主要成分，第二个基本符号表示土的液限高低或土的级配好坏，第三个基本符号表示土中含次要成分。6.5.2分类方法1.巨粒土和粗粒土的分类标准按粒组含量、级配指标和所含细粒的塑性高低，将巨粒土和粗粒土划分为16种土类，见表6-9、表6-10、表6-11所示。2.细粒土的分类标准细粒土：粗粒组含量少于25%的土，也可表述为试样中细粒组质量大于或等于总质量50％的土。细粒土应根据塑性图分类。塑性图的横坐标为土的液限L，纵坐标为土的塑性指数pI，塑性图中有A、B两条界限线，A线的方程式为：pI=0.73（L-20）。A线的上侧为粘土，下侧为粉土；B线的方程为：L=50，L≥50为高液限，L50为低液限。并根据所含粗粒类型进行如下分类：1）粗粒组中砾粒占优势，称为含砾细粒土，应在细粒土名代号后面加上代号G。例如CHG—含砾高液限粘土；MLG—含砾低液限粉土。2）粗粒中砂粒占优势，称为含砂细粒土，应在细粒土名代号后面加上代号S。例如：CHS—含砂高液限粘土；MLS—含砂低液限粉土。3）有机质土有机质土确定细粒土的名称，在各相应土类代号后面加上代号O。例如CHO—有机质高液限粘土；MLO—有机质低液限粉土