土力学与基础工程第二章土的物理性质指标.ppt
土 力 学,主讲教师:李新乐大连民族学院土建学院,Soil Mechanics,土的物理性质及分类,第二章,对土的特点进行详细解释和定量描述,本章特点:看起来零散,学习要点:理清 各节间联系 各节内层次,土的物理性质和分类,2.1 土的三相比例指标,2.1 土的三相比例指标,土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态,土的物理性质和分类,土的物理性质指标(三相间的比例关系),力学特性,影响,表示,概念,所谓土的物理性质就是表示土中三相比例关系的一些物理量。土的物理性质指标不仅可以描述土的物理性质和它所处的状态，而且在一定程度上反映了土的力学性质。,土的物理性质指标的分类,一类是必须通过试验测定的，如含水量（率）、密度和土粒相对密度，称为直接指标；一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标,土的三相图,为便于说明这些物理性质指标的定义和它们的换算关系，常用三相图表示土体内三相的相对含量。,1.三相草图,土的物理性质和分类,质量,体积,2.1土的三相比例指标,三相草图,土的物理性质和分类,已知关系五个:,共有九个参数:V Vv Vs Va V/ms m ma m,剩下三个独立变量,三相草图法,物性指标是比例关系:可假设任一参数为1,对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量,实验室测定,其它指标,是一种简单而实用的方法,2.1土的三相比例指标,土的密度(density)土粒相对密度(specific gravity of soil particles)土的含水量(water content),三个基本指标：,土的干密度(dry density)饱和密度(saturated density)浮密度(buoyant density),描述土的孔隙体积相对含量的指标,孔隙比(void)孔隙率(porosity)饱和度(degree of saturation),特殊条件下土的密度,土的物理性质和分类,2.室内测定的三个物理性质指标,-土的密度、土粒密度、土的含水量,土的密度(density),土的容重(重度),=g,工程上更常用,用于计算土的自重应力,单位:kg/m3 或 g/cm3,单位:kN/m3,一般范围:1.602.20 g/cm3,定义:土单位体积的质量,有时也称土的天然密度,2.1土的三相比例指标,表达式:,相关指标:,三相草图有助于直观理解物性指标的概念,土的密度和容重,测定方法：环刀法,土的物理性质和分类,土粒相对密度(specific gravity of soil particles),单位:无量纲,土粒比重一般范围:粘性土 2.702.75 砂 土 2.65,4C时纯蒸馏水的密度,=1.0 g/cm3,土粒比重在数值上等于土粒的密度,定义:土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值,表达式:,定义:土的质量（或重量）与同体积4时纯水的质量之比（无因次）,表达式:,土粒比重,2.1土的三相比例指标,土粒相对密度ds,测定方法：比重瓶法，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量m1。然后把烘干土若干克(ms)装入空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加水加土的质量m2，按下式计算土粒比重,土粒相对密度ds,土的物理性质和分类,土的含水量,定义:土中水的质量与土粒质量之比,用百分数表示,注意:其实是含水比,可达到或超过100,表达式:,2.1土的三相比例指标,water content or moisture content,土的含水量,测定方法：烘干法。先称出天然湿土的质量，然后放在烘箱里，在100105下烘干，称干土的质量。,间接换算的物理性质指标,描述土的孔隙体积相对含量的指标孔隙比(void)孔隙率(porosity)饱和度(degree of saturation),表示土中孔隙含量的指标,孔隙比,孔隙率(孔隙度),土的物理性质和分类,换算指标,关系:,在某种程度上反映土的松密,砂类土：28-35%粘性土：30-50%有的可达60-70%,定义:土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲,表达式:,定义:土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示,表达式:,Vs=1,Vv=e,V=1+e,三相草图可用于确定物性指标之间的关系,2.1土的三相比例指标,土的物理性质和分类,饱和度,表达式:,定义:土中水的体积与孔隙体积的比值,饱和度表示孔隙中充满水的程度,Sr=0:干土Sr=1:饱和土,2.1土的三相比例指标,表示土中含水程度的指标,土的物理性质和分类,含水量,饱和度,2.1土的三相比例指标,土的物理性质和分类,表示土中密度和容重的指标,天然密度,干密度,饱和密度,天然容重,干容重,浮容重,浮密度,有效容重,饱和容重,单位:kg/m3 或 g/cm3,单位:kN/m3,定义:土被完全烘干时的密度,等于 单位体积内土粒的质量,表达式:,2.1土的三相比例指标,干密度d干容重d,土烘干，体积要减小，因而土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干容重是评价土密实程度的指标，干密度或干容重越大表明土越密实，反之越疏松。常用它来控制填土工程的施工质量。,饱和密度sat与饱和容重sat,定义：土中孔隙完全被水充满，土处于饱和状态时单位体积土的质量或重量表达式：,浮密度 与浮容重,定义：单位体积内土粒质量与同体积水质量之差表达式：,各种密度容重之间的大小关系：,土的物理性质和分类,天然密度,干密度,饱和密度,天然容重,干容重,浮容重,饱和容重,2.1土的三相比例指标,物理性质指标间的换算,常用的物理性质指标共有9个，一般说，已知其中任意3个，通过换算，可以求其余6个。,土的三相指标中3个直接测定指标是、。测定的方法分别：、。表示土的容重的指标有 个，分别是。表示土中含水多少的指标有。土的三相指标可以概括为 个。,课堂内容考查：,孔隙比与孔隙率的关系,干密度与湿密度和含水率的关系,孔隙比与相对密度和干密度的关系,饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系,当土饱和时，即为Sr=100则,饱和含水率,浮密度与相对密度和孔隙比的关系,【例1】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度ds为2.66，求该土样的含水量、密度、重度、干重度d、孔隙比e、饱和重度sat和有效重度,【解答】,例题2 一击实试验：击实筒体积1000cm3，测得湿土质量为1.95kg，取一质量为17.48g的湿土，烘干后质量为15.03g，计算含水量和干重度。,解：,天然重度,含水量,例题3 一体积为50cm3的土样，湿土质量0.09kg，烘干后质量为0.068kg，土粒相对密度，求 其孔隙比，若将土样压缩，使其干密度达到1.61t/m3，土样孔隙比将减少多少？,解：,孔隙比减小值,土样的天然密度,土样的含水量,
