1 土的物理性能及工程分类

1. 1土的物理性能及工程分类 • 第一节土的三相组成 • 第二节 土的结构与构造 • 第三节 土的物理性质指标 • 第四节 土的物理状态指标 • 第五节 地基岩、土的工程分类

2. 第一节土的组成 固体矿物颗粒 （固相） 土中气体 （气相） 土中水 （液相）

3. 一、土的固体颗粒 土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是决定土的工程性质的主要成分。 1.土粒的矿物成分 （1）原生矿物:石英、长石、云母—砾石和砂 （2）次生矿物：蒙脱石、伊利石和高岭石--粘性土 （3）有机质

4. 蒙 脱 石 次生矿物 蒙脱石 伊利石 高岭石

5. 0.005 0.075 2 20 200 粘 粉 砂 砾 卵 漂 小 大 巨粒 细粒 粗粒 大 小 2.土颗粒的大小与形状 基本概念 粒组：工程上将各种不同的土颗粒按性质相近的原则划分为若干组，称为粒组。 透水性 粘 性

6. 土中粒度对土工程性质的影响

7. 土的颗粒级配 （1）定义 自然界的土由多个粒组组成, 常用土中各粒组的相对含量（各粒组占土粒总质量的百分数）来表示土粒的大小及组成，称为土的颗粒级配。 （2）粒径分析方法：颗粒分析试验 • 筛分法 （d>0.075mm的土） • 密度计法（d<0.075mm的土）

8. 筛分法（d>0.075mm的土）

9. 密度计法（d<0.075mm的土）

10. （3）颗粒级配的表示方法 表示方法：表格法、颗粒累计级配曲线法

11. 曲率系数： 不均匀系数:

12. 不均匀系数: 曲率系数：

13. 土的颗粒级配指标： 不均匀系数: 曲率系数： 不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况，其值越大，表示粒径分布越不均匀，土级配越好。 曲率系数反映曲线的整体形状，其值太大或太小，表示可能缺失中间粒径，级配不连续，级配差。 工程实践表明，如果只用一个指标评定土的颗粒级配情况是不够的，应该把两项指标结合起来才比较完善。当 时称为级配良好的土，若不能同时满足上述两个条件，称为级配不良的土。

14. 二、土中水 （1）结合水 强结合水、弱结合水（可塑性） （2）自由水 重力水（浮力）、毛细水（沼泽、盐渍） （3）气态水 （4）固态水（冻胀和融陷）

15. 双电层 • 结合水概念 强结合水、弱结合水 • 双电层概念

16. 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：增大土的弹性和压缩性， 降低透水性。

17. 单粒结构蜂窝结构絮状结构 1.1.4土的结构 土的结构是指土颗粒的大小、形状、相互排列及其联结关系的综合特征。 粘性土 砂土以上 粉土

18. a)疏松状态的单粒结构 b)紧密状态的单粒结构

19. 1.1.5土的构造 • 层状构造 • 分散构造 • 裂隙构造

20. 课 堂 小 结 • 土的组成及结构构造对土的工程性质有什么影响？ • 思考题1、3

21. 土颗粒 固相 土中水 液相 土中气 气相 1.2土的物理性质指标 1.2.1土的三相比例指标 • 概述 土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。 • 三相指标的定义

22. 气 体 气 体 水 土颗粒

23. ma 气 Va Vv Vw mw 水 V m VS ms 土粒 三相指标－三个基本试验指标 • 土的天然密度或天然重度 公式： （t/m3、g/cm3) (KN/m3) 测定： 环刀法、蜡封法、 灌砂法、灌水法等

25. ma 气 Va Vv Vw mw 水 V m VS ms 土粒 三相指标－三个基本试验指标 • 土的含水率（%） 公式： (%) 测定：烘干法、 酒精燃烧法 微波炉法

27. ma 气 Va Vv Vw mw 水 V m VS ms 土粒 三相指标－三个基本试验指标 • 土粒相对密度ds（土粒比重Gs） 公式： （无量纲） 测定：比重瓶法

28. 三个基本试验指标 • 土的天然密度和天然重度 公式： 测定：环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法等 • 土的含水率（%） 公式： 测定：烘干法、酒精燃烧法 • 土粒相对密度（土粒比重） 公式： 测定：比重瓶法

29. 1.2.3其它指标 1、土的干密度和干重度 （g/cm3或t/m3） (kN/m3) 2、土的饱和密度 和饱和重度 3、土的有效重度(或浮重度)

30. 1.2.3其它指标 4、土的孔隙率n 5、土的孔隙比e 6、土的饱和度Sr

31. 指标的换算 土的密度、含水量、土粒比重是通过试验测定，其他指标可由这三个指标换算得到。

32. 在进行土的三相指标计算时，可利用表中公式直接计算，也可利用土的各指标的三相比例表达式计算：在三相图上假定Vs=1(或V=1)，根据已知条件得到各部分的体积和重力，就可求得其他指标。在进行土的三相指标计算时，可利用表中公式直接计算，也可利用土的各指标的三相比例表达式计算：在三相图上假定Vs=1(或V=1)，根据已知条件得到各部分的体积和重力，就可求得其他指标。

33. 解1：直接利用表中公式计算。 例1-1某原状土样经试验测得土的天然重度γ=18.3kN/m3，ds=2.70，ω=20%，求

34. 例1-1某原状土样经试验测得土的天然重度γ=18.3kN/m3，ds=2.70，ω=20%，求例1-1某原状土样经试验测得土的天然重度γ=18.3kN/m3，ds=2.70，ω=20%，求 解得 则 解2：设V=1，则土的重力W=V=18.3kN 解得 则 求得三相物质的重力和体积后， 就可根据定义表达式计算其他指标。

35. 课堂小结 • 掌握土的基本物理状态指标及测定 • 会进行土的其他指标的计算 思考题4 作业1

36. 第四节 土的物理状态指标 • 无粘性土——密实度 • 粘性土的物理特征——界限含水率

37. 一、无粘性土的密实度 • 无粘性土颗粒较粗，土粒间无粘结力而呈散粒状态，其密实度对它的工程性质有十分重要的影响。 a)疏松状态的单粒结构 b)紧密状态的单粒结构

38. 0.6 0.75 0.85 密实 中密 稍密 松散 一、无粘性土的密实度 1、砂土的密实度 （1）天然孔隙比e • 优点：简单方便 • 缺点：无法反映土的颗粒级配因素

39. （2）相对密实度Dr 定义： • 优点：计入土的级配因素，理论上比较 完善。 • 缺点：天然孔隙比难以获取，且emax,emin 的测定受人为的影响较大。

40. 用相对密度判断土的密实状态

41. 30 15 10 密实 中密 稍密 松散 （3）标准贯入试验

42. 2、碎石土的密实度 《建筑地基基础设计规范》用重型圆锥动力触探锤击数N63.5来划分碎石土的密实度。 对于平均粒径大于50mm或最大粒径大于100mm的碎石土，根据《规范》要求对于这类土可在现场进行观察，根据骨架颗粒的含量和排列、可挖性和可钻性来鉴别。

43. 二、粘性土的特征指标 • 液限、塑限、缩限 • 塑性指数 • 液性指数 • 灵敏度

44. WS 0 Wp WL 固态 塑态 液态 半固态 1、界限含水率：液限、塑限、缩限 一、定义 液限WL、塑限Wp、缩限Ws 二、测定方法 塑限是用搓条法测定 液限我国采用平衡锥式液限仪测定 液塑限联合测定法

45. 液 塑 限 联 合 测 定 仪

46. 测试结果整理 将试样调成不同含水率的土样： 3-4mm,7-9mm,15-17mm 测定圆锥仪在5s时的下沉深度h及相应的含水率。 h=2mm—塑限ωP h=10mm—10mm液限ωL h=17mm—17mm液限ωL

47. 状 态 坚 硬 硬 塑 可 塑 软 塑 流 塑 液性 指数 IL<0 0<IL≤0.25 0.25<IL≤0.75 0.75<IL≤1 IL>1.0 • 3、粘性土的可塑性指标 • 塑性指数IP • 液性指数IL

48. 例题1-2 已知某粘性土样的天然含水率ω=40.3%，塑限ωP=25.2%，液限ωL=47.7% ，判断它所处的状态。 解 该土样的塑性指数为 IP=ωL-ωP= 47.7-25.2=22.5 该土样的液性指数为 由于0.25＜IL≤0.75 所以该土样处于可塑状态。

49. 小 　结 • 掌握砂土和碎石土密实度的判别 • 了解相对密度的概念及测定 • 熟悉液、塑限的测定 • 掌握塑性指数和液性指数的计算，会准确判断粘性土的状态

50. 1.5地基岩土的工程分类 《建筑地基基础设计规范》将土分为 • 岩石 • 碎石土 • 砂土 • 粉土 • 粘土 • 人工填土 • 特殊土