土力学第二章：土的物理性质及工程分类全解.ppt

第2章 土的物理性质及工程分类,2.1土的生成与特性2.2土的三相组成2.3土的物理性质指标2.4土的物理状态指标2.5地基土的工程分类,第2章 土的物理性质及工程分类,本章重点 土的三相组成与颗粒特征，土的物理性质指标，土的物理状态指标，地基土的工程分类。本章难点 土的物理性质指标与物理状态指标。,2.1 土的生成与特性,第2章 土的物理性质及工程分类,搬运、沉积,风化,土是由岩石，经物理化学风化、剥蚀、搬运、沉积，形成固体矿物、流体水和气体的一种集合体。,土的生成,第2章 土的物理性质及工程分类,（1）物理风化 岩石经风、霜、雨的侵蚀，温度、湿度的变化，发生不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。特点：矿物、岩石的物质成分不发生变化，只是碎裂成为大小不等的碎块。类型：温差风化；冰劈作用；其它物理风化作用：盐类的结晶与潮解、层裂或卸载作用。,2.1 土的生成与特性,土的生成,2.1 土的生成与特性,第2章 土的物理性质及工程分类,（1）物理风化 温差风化：由于温差变化，岩石在热胀冷缩过程中逐渐破碎的过程，常发生在温差较大的干旱气候地区。,土的生成,2.1 土的生成与特性,第2章 土的物理性质及工程分类,（1）物理风化 冰劈作用：充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石裂解的过程。水结成冰时其体积可增大9.2。冰体将对裂缝壁产生2000kgcm2的巨大压力。,土的生成,2.1 土的生成与特性,第2章 土的物理性质及工程分类,（1）物理风化 其它物理风化作用：盐类的结晶与潮解：充填于岩石孔隙、裂隙中含盐分的溶液，因水溶液浓度的变化，盐类出现结晶与溶解使岩石破碎的过程(类似于冰劈作用)。,土的生成,2.1 土的生成与特性,2.1.1 土的生成,第2章 土的物理性质及工程分类,（1）物理风化,由物理风化生成的土为粗粒土，如块碎石，砾石和砂土等，总称为无粘性土,砾石料,卵 石,砂,2.1 土的生成与特性,第2章 土的物理性质及工程分类,（2）化学风化,岩石的碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质相接触时，逐渐发生化学变化，原来组成矿物发生变化，产生一种新的成分次生矿物。,粘土,土的生成,2.1 土的生成与特性,第2章 土的物理性质及工程分类,（3）生物风化,土的生成,2.1 土的生成与特性,土的结构与构造,第2章 土的物理性质及工程分类,1.土的结构：土颗粒之间的相互排列及其联结形式。,单粒结构：凡粗颗粒土（如卵石与砂土等），在沉积过程中，每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳定状态，其特点是土粒间存在点与点的接触。,2.1 土的生成与特性,土的结构与构造,第2章 土的物理性质及工程分类,1.土的结构：土颗粒之间的相互排列及其联结形式。,蜂窝结构：当土颗粒较细（粒径在0.02mm以下）时，在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒被吸收不再下沉（彼此之间引力大于重力），依次一粒粒被吸收，形成很大孔隙的蜂窝状结构。（适用于粉土）,2.1 土的生成与特性,土的结构与构造,第2章 土的物理性质及工程分类,1.土的结构：土颗粒之间的相互排列及其联结形式。,絮状结构（二级蜂窝结构）：那些粒径极细的粘土颗粒（粒径小于0.005mm）在水中长期悬浮，相互碰撞而吸引形成小链环状的土集粒，它们互相接近吸引，不断扩大形成大链环状，称为絮状结构。（适用于粘土）,2.1 土的生成与特性,土的结构与构造,第2章 土的物理性质及工程分类,1单粒结构工程性质好于蜂窝结构和絮状结构2土的结构受力后会产生变化，饱和粉砂细砂（振动液化），粘性土受扰动后强度变低,气相,固相,液相,+,+,构成土骨架，起决定作用,重要影响,土 体,次要作用,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,物理状态力学特性,粒径级配,矿物成分,颗粒形状,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,2.2 土的三相组成,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,原生矿物 物理风化作用产物（如：石英、长石、云 母），构成粗粒土的主要矿物成分次生矿物 化学风化作用产物，主要是粘土矿物，倍半氧化物等，构成细粒土的主要矿物成分 高岭石、伊里石、蒙脱石,1.土粒的矿物成分,粘土矿物:由硅片和铝片构成的晶包所组合而成,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,硅片的结构,基本单元：硅-氧四面体,土的固体颗粒,1.土粒的矿物成分,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,铝片的结构,基本单元：铝-氢氧八面体,土的固体颗粒,1.土粒的矿物成分,粘土矿物的晶格构造,蒙脱石,伊利石,粒径亲 水 性胀 缩 性压 缩 性,大小小小,中中中中,小大大大,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,1.土粒的矿物成分,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,2.土颗粒的大小与形状,图2.2 土的粒径分组,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,2.土颗粒的大小与形状,原生矿物 圆状、浑圆状、棱角状次生矿物 针状、片状、扁平状,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,粒径：颗粒的大小通常以直径表示。称为粒径（mm）或粒度。粒组：粒径大小在一定范围内、具有相同或相似的成分和性质的土粒集合。,2.2 土的三相组成,卵石或碎石颗粒(20-200mm)圆砾或角砾颗粒(2-20mm)砂(0.075-2mm),粉粒(0.005-0.075mm)粘粒(0.005mm),第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,2.2 土的三相组成,粘土,细砂,粗砂,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,粘土,卵石,碎石,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,土的颗粒级配 土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示。,土的颗粒级配分析方法,(1)筛分法：适用于0.075mmd60mm,(2)比重计法:适用于d0.075mm,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,标准分析筛筛子孔径分别为:20,10,5,2.0,1.0,0.5,0.25,0.075,(1)筛分法：适用于0.075mmd60mm,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,(1)筛分法：适用于0.075mmd60mm,筛析机,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,(2)比重计法:适用于d0.075mm,原理Stokes定律：球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比。,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,(2)比重计法:适用于d0.075mm,原理Stokes定律：球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比。,2.2 土的三相组成,第2章 土的物理性质及工程分类,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,(2)比重计法:适用于d0.075mm,2.2 土的三相组成,105.02.01.00.50.250.1,200g,10161824223872,P%958778665536,水分法,小于某粒径之土质量百分数P（）,粒径(mm),土的粒径级配累积曲线（对数坐标）,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,d60,d50,d10,d30,特征粒径:d50:平均粒径 d60:控制粒径 d10:有效粒径 d30;,不均匀程度：Cu=d60/d10,不均匀系数,当Cu很小时曲线很陡，表示土均匀；当 Cu 很大时曲线平缓，表示土的级配良好。Cu 5,级配不均匀。,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,斜率:某粒径范围内颗粒 的含量 陡相应粒组质量集中 缓-相应粒组含量少 平台-相应粒组缺乏,连续程度:Cc=d302/(d60 d10)曲率系数,C c=1 3,级配连续性好,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,Cu5 Cc13 级配连续,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,例1-1 下表为一土工试验颗粒分析表，表中数值为留筛质量，底盘内试样质量为20g,现需计算试样的不均匀系数Cu和曲率系数Cc,土的颗粒组成：,粒径2.0mm:,粒径1.0mm:,粒径0.5mm:,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,粒径0.25mm:,粒径0.075mm:,由表中数据可知：d10=0.25mm，d30=0.5mm，d60=1.0mm,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,土的固体颗粒,3.土的粒径级配,第2章 土的物理性质及工程分类,粒径级配累积曲线及指标的用途：,1）粒组含量用于土的分类定名；,2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：Cu 5,不均匀土；Cu 5,均匀土,3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度：C c=1 3,级配连续土；Cc 3 或 Cc 1,级配不连续土,4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：如果 Cu 5且 C c=1 3，级配 良好的土；如果 Cu 3 或 Cc 1,级配 不良的土,2.2 土的三相组成,孔隙水,自由水,结合水,强结合水,弱结合水,重力水,毛细水,2.2.2 土中水,第2章 土的物理性质及工程分类,2.2 土的三相组成,土中水：结晶水和孔隙水,固态水,液态水,气态水,-强结合水：排列致密，密度1g/cm3 冰点处于零下几十度 完全不能移动，具有固体的特性 温度100C时不蒸发-弱结合水：受电场引力作用，为粘滞水膜 外力作用下可以移动 不因重力而流动，有粘滞性,粘土颗粒,引力,d,水分子,阳离子,强结合水,弱结合水,自由水,土中水 结合水,结合水：受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水,毛细水：由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动；浮力作用,土中水 自由水,自由水：不受颗粒电场引力作用的孔隙水,hc,毛细水,重力水,气相-土中气,自由气体：与大气连通的气体对土的性质影响不大封闭气体：被土颗粒和水封闭的气体其体积与压力有关。会增加土的弹性；阻塞渗流通道，降低渗透性,第二章：土的物理性质与工程分类,2.1 土的生成与特性 2.2 土的三相组成 2.3 土的物理性质指标 2.4 土的物理状态指标2.5 土的工程分类2.6 土的压实性,土的物理性质指标,土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态,土的物理性质指标(三相间的比例关系),表示,土的三相比例指标对研究土的性质十分重要,物理性质指标,土的三个组成相的体积和质量上的比例关系,密实程度干湿程度,特点:指标概念简单，数量很多 要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别 基本方法:,定义,三相草图法,三 相 草 图,第2章 土的物理性质及工程分类,2.3 土的物理性质指标,三 相 草 图,三个独立变量，干土或饱和土二个独立变量,其它指标：三相草图法计算,实验室测定,可假设任一参数为1,基本物理性质试验,为了确定三相草图诸量中的三个量，通常进行三个基本的物理性质试验：土的密度试验 土粒比重试验 土的含水量试验,土的三项基本物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,1.土的密度和土的重度,重力加速度，近似取10m/s2,4）测定方法：环刀法 适用于粘性土与粉土；灌水法 适用于卵石，砾石与原状砂。,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,2.3 土的物理性质指标,土的三项基本物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,1.土的密度和土的重度,2.3 土的物理性质指标,土的三项基本物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,2.土粒比重Gs,4）测定方法：比重瓶法；经验法。,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,砂土,粉土,粘性土,2.3 土的物理性质指标,土的三项基本物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,3.土的含水率w,4）测定方法：烘干法；,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,砂土,粘性土,2.3 土的物理性质指标,2.3.2 反映土的松密程度的指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,1.土的孔隙比e,4）测定方法：根据、Gs与w；,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,砂土,粘性土,2.3 土的物理性质指标,2.3.2 反映土的松散程度的指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,1.土的孔隙度（孔隙率）n,4）测定方法：根据、Gs与w；,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,2.3 土的物理性质指标,2.3.3 反映土中含水程度的指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,1.含水率w,4）测定方法：根据、Gs与w；,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,2.土的饱和度Sr,5）工程应用,0.5,0.8,Sr,稍湿的,很湿的,饱和的,2.3 土的物理性质指标,2.3.4 特定条件下土的密度（重度）,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,4）工程应用：通常用作填方工程，包括土坝、路基和人工压实地基，土体压实质量的标准。土的干密度越大，表明土体压得越密实，亦即工程质量越好。,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,5）测定方法：（1）环刀法；（2）放射性同位素法,1.土的干密度d和土的干重度d,2.3 土的物理性质指标,2.3.4 特定条件下土的密度（重度）,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,2.土的饱和密度sat（饱和重度sat）,2.3 土的物理性质指标,2.3.4 特定条件下土的密度（重度）,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,1）物理意义,2）表达式,3）常见值,土的三相图,3.土的有效重度（浮重度）,4）四个重度大小比较,2.3 土的物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,Vw0.275,Vv0.435,Vs0.565,V1,0,mw0.275,ms1.525,m1.80,Va0.16,(1)绘制三相计算草图,解：,(2)令V=1cm3,(3)已知=m/V=1.80g/cm3,故m=1.80g,例：已知土的密度=1.80g/cm3,土粒比重Gs=2.70，土的含水率w=18.0%。求其余的5个物理性质指标。,(4)已知,2.3 土的物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,Vw0.275,Vv0.435,Vs0.565,V1,0,mw0.275,ms1.525,m1.80,Va0.16,(5)Vw=0.275cm3,(6)已知：,(7)孔隙体积:VV=V-Vs=1-0.565=0.435cm3,(8)气相体积:Va=Vv-Vw=0.435-0.275=0.165cm3,2.3 土的物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,质量m,体积V,Vw0.275,Vv0.435,Vs0.565,V1,0,mw0.275,ms1.525,m1.80,Va0.16,(9)其余物理性质指标,孔隙比：,孔隙度：,饱和度：,干密度：,饱和密度：,有效重度：,2.3 土的物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,气,水,土粒,Gsw,Vs1,1+e,质量m,体积V,Vv=e,Gsw,Gs（1）w,Gsw,Gs（1）w/,指标间的换算,2.3 土的物理性质指标,例: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Gs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,第2章 土的物理性质及工程分类,解：,2.3 土的物理性质指标,第2章 土的物理性质及工程分类,土的物理性质指标,三项基本指标,换 算指 标,1.土的密度和土的重度,2.土粒比重Gs,3.土的含水率w,1.土的饱和度Sr,2.土的孔隙比e,3.土的孔隙度（孔隙率）n,4.土的干密度d和土的干重度d,6.土的有效重度（浮重度）,5.土的饱和密度sat（饱和重度sat）,2.3 本节小结,第2章 土的物理性质及工程分类,2.3 本节习题,1.在土的三相指标中、是必须测定的基本指标，它们的测定方法分别是、。,2.同一土样的饱和重度sat、干重度d、天然重度、有效重度大小存在的关系是:()（A）sat d;（B）sat d（C）sat d;（D）sat d,3.土的含水量w是指:（）（A）土中水的质量与土的质量之比;（B）土中水的质量与土粒质量之比;（C）土中水的体积与土粒体积之比;（D）土中水的体积与土的体积之比。,土的物理状态,土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态,土的物理性质指标(三相间的比例关系),表示,第2章 土的物理性质及工程分类,无粘性土的土粒之间的联结微弱，因此其工程性质主要与密实度有关；粘性土颗粒很细，比表面积大，水对其性质影响较大，因此其工程特性主要取决于稠度。,2.4 土的物理状态指标,第2章 土的物理性质及工程分类,无粘性土的土粒之间的联结微弱，因此其工程性质主要与密实度有关；粘性土颗粒很细，比表面积大，水对其性质影响较大，因此其工程特性主要取决于稠度。,2.4 土的物理状态指标,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,无粘性土的密实度,1.用孔隙比e为标准,孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散,2.以相对密实度Dr为标准,砂土在天然状态下孔隙比,砂土在最密实状态时的孔隙比,砂土在最松散状态时的孔隙比,松散,中密,密实,1/3,2/3,Dr,图2.8 相对密度判断密实度标准,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,无粘性土的密实度,3.以标准贯入试验N为标准,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,固态,半固态,可塑状态,流动状态,稠度：粘性土因含水量的不同表现出不同的稀稠、软硬状态的性质称为粘性土的稠度。,0 ws w p w L,强结合水膜最大,出现自由水,强结合水,弱结合水,自由水,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,1.液限（wL%）,1）定义：粘性土呈液态与塑态之间的分界含水率称为液限,2）测定方法,锥式液限仪,蝶式液限仪,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,2.塑限（wP%）,1）定义：粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水率称为塑限,2）测定方法,滚搓法,液、塑限联合测定法,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,2.塑限（wP%）,1）定义：粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水率称为塑限,2）测定方法,滚搓法,液、塑限联合测定法,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,3.缩限（ws%）,1）定义：粘性土呈半固态与固态之间的分界含水率称为缩限,2）测定方法,收缩皿法,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,4.塑性指数IP,1）定义：是液限和塑限的差值(省去%)。,2）物理意义,土处在可塑状态的含水量变化范围，塑性指数大的表明土颗粒吸附更多的结合水,亦即该土粒粒含量高或矿物成分吸水能力强。,3）工程应用,作为粘性土与粉土定名的标准。,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,5.液性指数IL,1）定义：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。,2）物理意义,表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关系。,3）工程应用,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,粘性土的物理状态指标,6.活动度A,1）定义：粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值。,2）物理意义,反映黏性土中所含矿物的活动性。,A 1.25,非活性粘土正常粘土活性粘土,反映粘性土结构性的指标,灵敏度 触变性,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性。,反映粘性土结构性的指标,土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土结构随时间变化的宏观表现。目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。,灵敏度 触变性,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 土的物理状态指标,第2章 土的物理性质及工程分类,2.4 本节小结,无粘性土物理状态指标,粘性土的物理状态指标,1.用孔隙比e为标准,2.以相对密实度Dr为标准,3.以标准贯入试验N为标准,1.液限（wL%）,2.塑限（wP%）,3.缩限（ws%）,4.塑性指数IP,5.液性指数IL,6.活动度A,7.灵敏度St,例题 某地基土，经试验测得其干重度d1.57g/cm3，含水量w=19.3%，土粒比重 Gs=2.71，液限wL=28.3%，塑限wP=16.7%试求该土的孔隙比e，孔隙率n，饱和度Sr（7）该土的塑性指数Ip、液性指数IL并确定该土的名称及状态（8）,【解】（1）设土粒体积为Vs,（2）塑性指数,液性指数,因10IP17、0IL0.25，属硬塑粉质粘土,土的组成土的状态土的结构,建筑地基基础设计规范-GB50007-2011分类法,目的：便于调查研究；便于分析评价；便于交流(基于共同的概念)依据：最能反映土的物理力学性质的指标 要求：要有一定的逻辑性、系统性，纲目分明，简单易记，便于运用,第2章 土的物理性质及工程分类,2.5 地基土的工程分类,岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土,土,第2章 土的物理性质及工程分类,2.5 地基土的工程分类,坚硬程度分化程度岩石完整性,岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土,土,第2章 土的物理性质及工程分类,2.5 地基土的工程分类,粒径d2mm的颗粒含量超过50%的土,分类依据：颗粒级配及形状,密实度越高，工程性质越好,土的名称 粒组含量,粒径2mm的颗粒占全质量25-50%,粒径 0.5mm的颗粒超过全质量50%,粒径 0.25mm的颗粒超过全质量50%,粒径 0.075mm的颗粒超过全质量85%,粒径 0.075mm的颗粒超过全质量50%,岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土,3.砂土,第2章 土的物理性质及工程分类,2.5 地基土的工程分类,密实度越高，工程性质越好,砾砂,粗砂,中砂,细砂,粉砂,粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土。,岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土,土,4.粉土5.粘性土,黏性土：塑性指数Ip10的土,粉质粘土：1017的土,粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%而塑性指数Ip10的土,第2章 土的物理性质及工程分类,2.5 地基土的工程分类,密实 良好地基；饱和稍密，地震易液化，不良地基,硬塑状态 优良地基；软塑状态 软弱地基,岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土,土,6.人工填土,人工填土,第2章 土的物理性质及工程分类,2.5 地基土的工程分类,素填土：不含杂质或含杂质很少压实填土杂填土：含建筑垃圾等冲填土,物质组成和成因,堆积年代,老旧填土,除压实填土外，其他人工填土都是强度低、压缩性大且分布不均匀，尤其是杂填土,土,特殊性土,第2章 土的物理性质及工程分类,2.5 地基土的工程分类,淤泥和淤泥质土红黏土和次生红黏土膨胀土湿陷性黄土,性质特殊且对工程不利,当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，如不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好。但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用大了，因而引力的减少不显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个“最优含水量”，这就是土的压实机理。,（1）压实原理,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,实验室中，将某一土样分成67份，每份和以不同的水量，得到各种不同含水量的土样。将每份土样装入击实仪内，用标准的击实方法加以击实。击实后，测出压实土的含水量和干密度。以含水量为横坐标，干密度为纵坐标，绘制含水量干密度的关系曲线。在击实曲线上的峰值即为最大干密度，与之对应的含水量为最优含水量。,（2）击实实验,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,在一定压实功作用下，使土最容易压实,并能达到最大干密度的含水量，称为最优含水量，用wop表示。与之对应的干密度称为最大干密度dmax。,（3）最大干密度dmax和最优含水量wop,控制含水量,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,压实功能 压实每单位体积土所消耗的能量。,（4）压实功能的影响,E 击锤质量d落距N每层土的击实次数n 铺土层数V 击实筒体积,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,压实功能越大，得到的最优含水量愈小，相应的最大干密度愈高。含水量超过最优含水量以后，压实功能的影响随含水量的增加而减少。击实曲线均靠近于饱和曲线。,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,粘性土的压实标准,（5）填土的含水量和碾压标准的控制,粗粒土的压实标准 砂和砂砾等粗粒土的压实性与含水量有关，但不存在最优含水量，一般在完全干燥或者充分洒水饱和的情况下最容易压实得到较大干密度。在压实时，要充分洒水使土饱和，其压实标准用相对密度Dr控制。,第2章 土的物理性质及工程分类,2.6 土的压实性,例题3 某填料的天然重度为17.4kN/m3，天然含水量为16.0%，击实试验结果见下表，求：该填料的最大干重度与最优含水量；欲使该填料达到最优含水量，每100 m3的填料中应加多少重量（kN）的水？,【解】先画出图1所示击实曲线,填料的最优含水量：,最大干容重：,100m3填料的重量：m=10017.4=1740kN,100m3填料中水的重量：,100m3填料中土粒的重量：,如果要达到最优含水量，填料中水的重量应为：,故应加水量为：,土 的 形 成,土,岩石,风化、搬运、沉积,地质成岩作用,土的组成、结构和物理力学性质,过程、条件,第2章 土的物理性质及工程分类,本章小结,土体有三个组成部分：固相、液相和气相,土的三相组成,固体颗粒土中水土中气体,粒径级配矿物成分颗粒形状,结合水：强结合水、弱结合水 自由水：重力水、毛细水,自由气体封闭气体,第2章 土的物理性质及工程分类,本章小结,物理性质指标,土的三个组成相的体积和质量上的比例关系,定义,三相草图法,第2章 土的物理性质及工程分类,本章小结,粗粒土的密实状态指标:相对密度Dr,细粒土的稠度状态指标:液性指数IL,定义 判别标准,界限含水量 wP、wL 土中水形态 塑性指数 Ip 吸附结合水的能力,定义 判别标准,物理状态指标,第2章 土的物理性质及工程分类,本章小结,本章要点小结：,土的形成,渗透特性变形特性强度特性,土的三相组成土的物理状态土的结构,土的工程分类,土的压实性,决定,影响,如何获得较好的土,便于研究和应用,