土的物理性质指标与工程分类ppt课件.ppt

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1、第一章 土的物理性质指标与工程分类,1-1 土的形成,土是松散颗粒的堆积物，是岩石风化的产物。,根据来源分：有机土和无机土,岩石风化分为物理风化和化学风化。,土是指覆盖在地表的没有胶结或弱胶结的颗粒堆积物。,物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。物理风化只改变颗粒的大小和形状，不改变岩石的矿物成分。,化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为极细颗粒的过程。化学风化不但改变了颗

2、粒的大小和形状，也改变了岩石的矿物成分。,1-1 土的形成,特征：物理风化：量变过程，形成的土颗粒较粗；化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。,对一般的土而言，通常既经历过物理风化，又有化学风化，只不过哪种占优而已。,1-1 土的形成,土从其堆积或沉积的条件来看可分为：,残积土：岩石风化后仍留在原地未经搬运的堆积物。,特点：湿热地带，粘土，深厚，松软，易变； 寒冷地带，岩块或砂，物理风化，稳定； 颗粒多为角粒。,1-1 土的形成,运积土：岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等搬运离开生成地点后再沉积下来的堆积物。由于搬运动力的不同，又分为冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土等。,冲积土：降雨形成的

3、地表径流流经地表时，冲刷、带动或 搬运土粒，经过一定距离后在较平缓地带沉积下来的土层。,风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来的堆积物。,冲积土的特点：有一定程度的颗粒分选和不均匀性。,风积土的特点：颗粒沿风向有一定程度的颗粒分选，没有明显的层理，颗粒以带角的细砂粒和粉粒为主，同一地区颗粒较均匀。,1-1 土的形成,冰川沉积土：由冰川剥落、搬运形成的堆积物。,冰碛土：几乎未经流水搬运直接从冰层中搁置下来的土。,冰碛土的特点：不成层；颗粒粒径的变化范围很大，从漂石到粘粒；粗颗粒的形状是次圆或次棱角的，有时还有磨光面。,冰水冲积土：由冰川融化水搬运、堆积在冰层外围的冲积土。,冰水冲积土的

4、特点：与河流冲积土具有类似的性质，常由砾石、砂和粉砂组成。,1-1 土的形成,沼泽土：在沼泽地的沉积物。,腐植土：充分腐化的土。,泥炭土：未完全腐化还保留有植物残余物的土。,泥炭土的特点：通常呈海绵状，干密度很小，含水率极高，土质十分疏松，压缩性高、强度低、灵敏度高。,1-1 土的形成,1-2 土的组成,土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三相系。,固相：土的颗粒、粒间胶结物；,液相：土体孔隙中的水；,气相：孔隙中的空气。,当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土；,当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土；,一般在地下水位以上地面以下一定深度内的土的孔隙中兼含空气和水，此时的土体属三相

5、系，称为湿土。,根据土的粘性分：粘性土：颗粒很细； 无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、 碎石、甚至堆石（直径几十 cm甚至1m）,1-2 土的组成,一、土的固相,（一）成土矿物,原生矿物：常见的有石英、长石、云母等；由物理风化生成的土粒通常由一种或几种原生矿物组成，颗粒较粗，一般为无粘性土；圆形、板状、块状；吸附水的能力弱，性质比较稳定，无塑性。,次生矿物：由原生矿物经化学风化作用而形成的矿物。次生矿物主要是粘土矿物，常见的粘土矿物有高岭石、伊利石和蒙脱石；由次生矿物构成的土粒极细，多呈片状或针状；性质不稳定，有较强的吸附水的能力，含水率的变化易引起体积胀缩，有塑性。,1-2 土的组成,粘土矿

6、物的晶胞：硅氧四面体、铝氢氧八面体。,（二）粘土矿物的晶体结构,粘土矿物：由各种硅酸盐矿物分解形成的水铝硅酸盐矿物。其结构可分为晶体和非晶体，以晶体矿物为主。,晶体：指原子、离子在空间有规律的排列，不同的几何排列形式称为晶体结构，组成晶体的最小单元称为晶胞。,一、土的固相,1-2 土的组成,同像置换（同型代替）：矿物形成过程中，硅氧四面体或铝氢氧八面体中心的硅、铝原子被其它原子如铁、镁等置换，其结构形式不变，但其物理化学性质将发生变化，形成不同的矿物。,（二）粘土矿物的晶体结构,硅片：基本单元是硅氧四面体，底面每个氧离子为2个相邻单元的硅原子共有组成六边形的硅片。,铝片：铝（镁）氢氧（氧）八面

7、体，每个氢氧离子为2个相邻单元的铝原子共有组成铝片。,一、土的固相,1-2 土的组成,高岭石：长石风化产物，1:1型晶格，一个硅片一个铝片一个晶层，晶层靠氢键连接，一个颗粒多达近百个晶层。,（二）粘土矿物的晶体结构,一、土的固相,1-2 土的组成,伊利石：云母在碱性介质中风化产物， 2:1型晶格，二个硅片一个铝片一个晶层，晶层靠钾离子连接，比较稳定，但不如氢键；,（二）粘土矿物的晶体结构,一、土的固相,1-2 土的组成,蒙脱石：伊利石进一步风化， 2:1型晶格，二个硅片一个铝片一个晶层，晶层没有钾离子连接，连接弱。水分子和水化阳离子极易进入层间。,（二）粘土矿物的晶体结构,一、土的固相,1-2

8、 土的组成,江苏某一级公路发生膨胀变形后的照片,江苏某高速公路路堤发生膨胀变形后的照片,土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量。,（三）土粒的大小和土的级配,某粒组的土粒含量：该粒组的土粒质量与干土总质量之比。,粒组：把工程性质相近的一定尺寸范围的土粒合并为一组。,一、土的固相,1-2 土的组成,测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，确定粒径分布范围的试验称为土的颗粒大小分析试验。,（四）颗粒大小分析试验,常用的方法：筛分法：粒径0.075mm,密度计法：粒径0.075mm,联合测定：既有粒径0.075mm，又有粒径 0.075mm,一、土的固相,1-2 土的组成,1.筛分法利用

9、一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，按下式计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X（）。,（四）颗粒大小分析试验,式中：mi，m分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质量。,一、土的固相,1-2 土的组成,2.密度计法通过密度计测定土水悬浊液的密度来确定。利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量的方法。,（四）颗粒大小分析试验,名义粒径：筛分法中以筛孔径代表；密度计法中以与实际土颗粒在水中沉降速率相同的同样物质的球的直径代表。,一、土的固相,1-2 土的组成,3.土的级配曲线,（四）

10、颗粒大小分析试验,一、土的固相,1-2 土的组成,（四）颗粒分析试验曲线的主要用途,（2）某些特征粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。,按粒径分布曲线可求得：（1）土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评估土的工程性质；,一、土的固相,1-2 土的组成,根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均匀系数Cu和曲率系数Cc，它们的定义为：,（四）颗粒分析试验曲线的主要用途,式中：d10，d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10，30和60时所对应的粒径。d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。,一、土的固相,1-2 土的组成,土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程

11、度和粒径分布曲线的形状来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可分别用不均匀系数和曲率系数来衡量。,（四）颗粒分析试验曲线的主要用途,Cu小，曲线陡；Cu大，曲线缓。,Cc过大，台阶在d10d30间； Cc过小，台阶在d30d60间。,一、土的固相,1-2 土的组成,土的分类标准（GBJ14590）：纯净砾、砂，Cu5，且Cc=13时，级配良好，否则，不良。,（四）颗粒分析试验曲线的主要用途,土的级配的连续性也可用粒组频率曲线来反映。若粒组频率曲线呈单峰则土的级配连续的；若粒组频率曲线呈双峰，且谷点对应的粒组含量3时，是连续的，否则是不连续的。,一、土的固相,1-2 土的组成,大多数粘粒表面带有

12、净的负电荷，是因为：,二、土的液相,1.低价原子替代了四面体中小的硅原子和八面体中的铝原子；,2. 颗粒结构连续性的破坏，在颗粒边缘引起断键，通常这些断键产生净负电荷，但在PH7的酸性介质中，边缘上也常有正电荷的局部集中；,3.在颗粒表面或边缘上暴露的氢氧离子中氢离子被离解。,1-2 土的组成,二、土的液相,1-2 土的组成,吸着水：由土颗粒表面电分子力吸附在土粒表面的一层水。,（一）吸着水,吸着水可分为强吸着水和弱吸着水。,二、土的液相,1-2 土的组成,强吸着水性质接近于固体，冰点很低（78），沸点较高（150），且不能传递压力。,（一）吸着水,弱吸着水也称为薄膜水，不能传递压力，也不能在

13、孔隙水中自由流动，但它可以因电场引力的作用从水膜厚的地方向水膜薄的地方转移。由于它的存在，使土具有塑性、粘性、影响土的压缩性和强度，并使土的透水性变小。,二、土的液相,1-2 土的组成,吸着水厚度影响因素：,（一）吸着水,1.成土矿物；,在三种粘土矿物中，由蒙脱石组成的颗粒尽管它单位质量的负电荷最多。但它的比表面(颗粒的表面积与其质量或体积之比)比其他矿物颗粒大得多。因而，单位表面积上的负电荷反而少，以致吸着水层厚度最薄。高岭石正相反，吸着水层最厚。伊利石则介于两者之间。但这并不意味着蒙脱石吸附水的能力最弱。正出于它有很大的比表面，在其他条件都相同的情况下，它的吸着水的体积却是最大的。,二、土

14、的液相,1-2 土的组成,吸着水厚度影响因素：,（一）吸着水,2.水中阳离子的浓度和化学性质；,水中阳离子的离子价愈低，为平衡土粒表面负电荷所需的阳离子就愈多(如所需的阳离子Na就要比Ca2多两倍)，而且低价阳离子的水化程度一般也较强，因此吸着水层的厚度就愈厚。阳离子浓度愈高，则靠近土粒表面的阳离子也愈多，吸着水层厚度也愈薄，因为较薄吸着水层中的阳离子就足以平衡上粒表面的负电荷。,二、土的液相,1-2 土的组成,吸着水对土的工程性质的影响：,（一）吸着水,对于细粒土，当粘粒含量很高，特别是当粘粒由粘土矿物组成时，由于它们多呈片状，比表面很大，吸着水往往占有很大的孔隙体积，故细粒土的性质将受吸着

15、水的重大影响。,对于粗粒土，由于颗粒在三个方向的尺寸属同一数量级，比表面较小，因此，在孔隙水的体积中吸着水的体积可忽略不计。故粗粒土的性质主要取决于土粒的形状、级配和排列。,二、土的液相,1-2 土的组成,自由水：离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水。,（二）自由水,自由水的特点：性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0，有溶解能力。,自由水的分类：毛细管水（毛管水）和重力水。,二、土的液相,1-2 土的组成,1.毛细管水,（二）自由水,土中存在许多大小不同的相互连通的弯曲孔道，由于水分子与土粒分子之间的附着力和水气界面上的表面张力，地下水将沿着毛细管被吸上来，在地

16、下水位以上形成一定高度的毛管水带。,在毛管水带内，由于水气界面上弯液面和表面张力的存在，使水内的压力小于大气压力，即水压力为负值。,二、土的液相,1-2 土的组成,由毛管水压力引起的摩擦阻力犹如给予砂土以某些粘聚力，以致在潮湿的砂土中能开挖一定高度的直立坑壁。但一旦砂土被水浸饱和，则弯液面消失，毛管水压力变为零，这种粘聚力液就不再存在。把这种粘聚力称为假粘聚力。,1.毛细管水,（二）自由水,二、土的液相,1-2 土的组成,2.重力水,（二）自由水,特点：具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮力作用。能溶蚀或析出土中的水溶盐，改变土的工程性质。当它在土孔隙中流动时，对所流经的土体施加渗

17、流力（亦称动水压力、渗透力），计算中应考虑其影响。,重力水：在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水。,二、土的液相,1-2 土的组成,1、土中气的分类,三、土的气相,两种基本类型：一种是与大气连通的气体；另一种是与大气不连通的以气泡形式存在的封闭气体。,2、土中气对土的工程性质的影响,（1）与大气连通的气体：对土的性质影响不大。,（2）封闭气体：对土的性质有较大的影响。增加土的弹性，使土的渗透性减小，延长土体受力后变形达到稳定的历时。,1-2 土的组成,外力作用：荷载和重力场的作用。,一、土粒间的相互作用,1-3 土的结构,内力作用：土颗粒内部的作用和土粒之间的相互作用。,土粒间的相互作用：

18、包括化学键、分子键、离子静电力、毛细水压力。,当粘粒在溶液中沉淀时，粒间引力主要是范得华力（分子键），还有吸着水层中异性电荷引起的静电引力。,范得华力可以发生在极性颗粒或瞬时极性颗粒之间。此时当任何两个极性颗粒相互接近时，必同极相斥，异极相吸，而促使它们发生转动。转动的结果使它们异极相对，两个颗粒互相吸引。,一、土粒间的相互作用,1-3 土的结构,引力: 范得华力总是在极性颗粒之间产生引力，但它是一种短程力，约随粒间间距得六次方递减，而与溶液的性质无关。,斥力: 在两个土粒互相靠近，使颗粒表面吸着水层相搭接时，吸着水层中的阳离子不足以平衡土粒上得净负电荷就发生粒间斥力。大小取决于溶液的性质，并

19、随粒间间距得指数函数递减。,一、土粒间的相互作用,1-3 土的结构,粒间电作用力: 粒间电作用力随着粒间距离而变化，颗粒之间既有吸引力又有排斥力，当总的吸引力大于排斥力时表现为净吸力，反之为净斥力。,一、土粒间的相互作用,1-3 土的结构,土的结构：指土的物质组成（主要指土粒，也包括孔隙）在空间的相互排列以及土粒间的联结特征的综合。,二、土的结构,砂、砾等粗粒土在沉积过程中形成的典型结构。,（一）单粒结构,特征：土粒之间以点与点的接触为主。,1-3 土的结构,粘土颗粒组成的细粒土特有的结构。,（二）分散结构,主要存在于细颗粒所形成的土中。,（三）絮状(絮凝)结构,特征：土粒之间以角、边与面的接

20、触或边与边的搭接形式为主。,特征：土粒之间以面与面的接触为主。,二、土的结构,1-3 土的结构,天然沉积土的结构极为复杂。上述单个颗粒参与排列的方式在天然土中时少见的。通常土粒总是成团存在，称为粒团。对土颗粒及粒团的排列而言，既有粒团内土粒的任意或定向排列，也有粒团之间的任意或定向排列。,当粒团及粒团内的土粒都是任意排列时，土体是各向同性的。,当粒团任意排列，而粒团内的土粒是定向排列时，土体在主体上是各向同性的。,当粒团是定向排列，而粒团内的土粒是任意排列时，土体在主体上是各向异性的。,当粒团及粒团内的土粒都是定向排列时，土体是各向异性的。,二、土的结构,1-3 土的结构,可分为两类：一类是必

21、须通过试验测定的，如含水率、密度和土粒比重，称为直接指标；另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。,1-4 土的物理性质指标,土的物理性质指标：反映组成土的固体颗粒、孔隙中的水 和气体三项所占的体积和质量（重 量）的比例关系的指标。,三相图：图中m表示质量；V表示体积；下标s，w，a，v分别表示土粒、水、气体和孔隙,土的三相图,1-4 土的物理性质指标,（一）土的密度与重度,一、试验直接测定的物理性质指标,土的密度：单位体积土的质量，用表示，单位为Mg/m3 (或g/cm3)。,土的密度常用环刀法、腊封法、灌砂法、灌水法测定。,1-4 土的物理性质指标,土的重度：

22、亦称为容重，定义为单位体积土的重量，用 表示，单位为kN/m3。,（一）土的密度与重度,式中：W土的重量，单位为kN； g重力加速度。,一、试验直接测定的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,土粒比重：土粒的质量（或重量）与同体积4时纯水 的质量（或重量）之比。是无因次的量。,（二）土粒比重Gs,式中：s土粒的密度，即土粒单位体积的质量； （w）44时纯水的密度，1g/cm3 （w）44时纯水的重度。,一、试验直接测定的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,土粒比重常用比重瓶法测定。事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量m1 。然后把质量为ms的烘干土装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土

23、加水的质量m2 。,（二）土粒比重Gs,一、试验直接测定的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,土的含水率：土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数 表示。,（三）土的含水率w,测定含水率常用的方法是烘干法、酒精燃烧法、土壤湿度计。,一、试验直接测定的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,土的孔隙比：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表 示。,（一）土的孔隙比e,二、间接换算的物理性质指标,土的孔隙率：土中孔隙的体积与土的总体积之比，或单位体 积内孔隙的体积。以百分数表示，,（二）土的孔隙率n,1-4 土的物理性质指标,土的饱和度：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百 分数表示。,（三）

24、土的饱和度Sr,二、间接换算的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,土的干重度：单位体积内土粒的重量。,土的干密度：单位体积内土粒的质量。,（四）干密度d与干重度d,问题：土的干密度是不是等于烘干土（干土）的密度？,二、间接换算的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,饱和密度：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。,（五）饱和密度sat与饱和重度sat,饱和重度：在饱和状态下，单位体积土的重量。,二、间接换算的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量减小，因此提出了浮重度（即有效重度）的概念。,（六）浮密度与浮重度（有效重度）,二、间

25、接换算的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,土的浮密度是单位体积内的土粒质量与同体积水质量之差。,（六）浮密度与浮重度（有效重度）,二、间接换算的物理性质指标,1-4 土的物理性质指标,三、物理性质指标间的换算,（一）孔隙比和孔隙率的关系,1-4 土的物理性质指标,（二）干密度与湿密度和含水率的关系,三、物理性质指标间的换算,1-4 土的物理性质指标,（三）孔隙比与比重和干密度的关系,三、物理性质指标间的换算,1-4 土的物理性质指标,土的三相图,（四）饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系,三、物理性质指标间的换算,1-4 土的物理性质指标,（五）浮密度与比重和孔隙比的关系,三、物理性质指标

26、间的换算,1-4 土的物理性质指标,【例题13】某一块试样在天然状态下的体积为60.0cm3，称得其质量为108.00g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重Gs为2.70，试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。,1-4 土的物理性质指标,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,常用相对密实度Dr来衡量无粘性土的松紧程度，其定义为,一、无粘性土的相对密实度,式中：Dr相对密实度； emax无粘性土处在最松状态时的孔隙比； emin无粘性土处在最密状态时的孔隙比； e0无粘性土得天然孔隙比或填筑孔隙比。,式中：dmax无粘性土的最大

27、干密度； dmin无粘性土的最小干密度； d无粘性土的天然干密度或填筑干密度。,无粘性土用漏斗法测定其最小干密度，用振击法测定其最大干密度。,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,一、无粘性土的相对密实度,在工程上，用相对密实度Dr划分无粘性土的状态如下：,0Dr1/3 疏松的,1/3Dr2/3 中密的,2/3Dr1 密实的,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,一、无粘性土的相对密实度,稠度：指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。,二、粘性土的稠度,（一）粘性土的稠度状态,粘性土的稠度状态常用流动、软、

28、可塑、硬等描述。,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,（一）粘性土的稠度状态,VS,二、粘性土的稠度,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,粘性土从一种状态过渡到另一种状态，可用某一界限含水率来区分，这种界限含水率称为稠度界限或阿太堡界限。,（二）界限含水率及其测定,1.界限含水率,二、粘性土的稠度,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,液限（WL）从流动状态转变为可塑状态的界限含水率， 也就是可塑状态的上限含水率；,（二）界限含水率及其测定,塑限（Wp）从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率, 也就是可塑状态的下限含水率；,缩限（Ws）从半固

29、体状态转变为固体状态的界限含水率, 亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不 变时的含水率。,1.界限含水率,二、粘性土的稠度,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,测定塑限的方法：搓滚法和液、塑限联合测定法。,（二）界限含水率及其测定,2.液、塑限的测定,测定液限的方法：碟式仪法、锥式液限仪、和液、塑限联合测定法。,二、粘性土的稠度,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,土的缩限用收缩皿法测定。,（二）界限含水率及其测定,3.缩限的测定,式中：ws土的缩限（） w制备时的含水率（）V1湿试样的体积（cm3） ，V2干试样的体积（cm3）,二、粘性土的稠度,1-5

30、 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,1.塑性指数,（三）塑性指数和液性指数,塑性指数：液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）。 用Ip表示，取整数。,二、粘性土的稠度,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,2.液性指数,（三）塑性指数和液性指数,式中：IL液性指数，以小数表示； w土的天然含水率。,二、粘性土的稠度,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,粘性土的状态可用液性指数来判别。,2.液性指数,（三）塑性指数和液性指数,wwp时，IL0，土处于坚硬状态；,wpwwL时，0IL1.0，土处于可塑状态；,wLw时，IL1.0，土处于流动状态。,二、

31、粘性土的稠度,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法， 使土能够压实到某种密实程度的性质。,三、土的压实性,室内：击实试验,现场：碾压试验,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,（一）含水率的影响,三、土的压实性,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,1、土料的最大干密度和最优含水率不是常数。,（二）击实功的影响,2、当含水率较低时击数的影响较显著。,三、土的压实性,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,粘粒含量越高或塑性指数越大，越难以压实。,（三）土类和级配的影响,粘性土的击实

32、曲线,级配良好的土，容易压实，反之则不易压实。,三、土的压实性,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,轻型击实：d5mm；重型击实：d40mm,（四）粗粒含量的影响,土内含有大于试验规程规定的粒径时，先剔除超出粒径部分的土，然后进行试验。,对于轻型击实试验，当土内粒径大于5mm的土粒含量不超过2530（土粒浑圆时允许达30；土粒呈片状时允许达25）时，可认为土内粗粒土粒可均匀分布在细土粒内，同时细土粒达到了它的最大干密度。实际土料的最大干密度和最优含水率可按经验公式进行修正。,三、土的压实性,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,（四）粗粒含量的影响,三、土的压

33、实性,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,（五）压实度的概念,三、土的压实性,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,干法击实试样准备：取样风干至含水率10以下过筛加水至预定含水率击实,湿法击实试样准备：取样 过筛风干至预定含水率击实,试验结果,三、土的压实性,1-5 无粘性土的相对密实度粘性土的稠度及土的压实性,1-6 土的工程分类,建设部土的分类标准（GBJ14590）建设部建筑地基基础设计规范（GB50072002）交通部公路土工试验规程（JTJ05193）水利部土工试验规程（SL2371999）,一、土的分类标准,粗粒土按颗粒组成进行分类；细粒土按塑性图

34、分类。,1-6 土的工程分类,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,（一）巨粒土和含巨粒土的分类,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,（一）巨粒土和含巨粒土的分类,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,（二）粗粒土的分类,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,（三）细粒土的分类,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,（三）细粒土的分类,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,（三）细粒土的分类,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,【例题17】有A，B，C三种土，它们的粒径分布曲线如图所示。已知B土的液限为38，塑限为19，C土的液限为47，塑限为24。试对这三种土进行分类。,一

35、、土的分类标准,1-6 土的工程分类,【解】（1）对A土进行分类：从图128曲线A查得粒径大于60mm的巨粒含量为零，而粒径大于0.075mm的粗粒含量为98，大于50，所以A土属于粗粒土；从图中查得粒径大于2mm的砾粒含量为63，大于50，所以A土属于砾类土；细粒含量为2，少于5，该土属砾；从图中曲线查得d10，d30和d60分别为0.32mm、1.65mm和3.55mm，因此，土的不均匀系数 Cu= d60d10=3.55 0.3211.0土的曲率系数 Cc=(d30)2 d10 d601.652 0.323.55=2.40由于Cu5，Cc13，所以A土属于级配良好砾（GW）。,一、土的分

36、类标准,1-6 土的工程分类,（2）对B土进行分类：从图128的B曲线中查得大于0.075mm的粗粒含量为72，大于50，所以B土属于粗粒土；从图中查得大于2mm的砾粒含量为8，小于50，所以B土属于砂类土，但小于0.075mm的细粒含量为28，在1550%之间，因而B土属于细粒土质砂；由于B土的液限为38，塑性指数Ip381919，在17mm塑性图上落在CL区，故B土最后应定名为粘土质砂（SC）。,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,（3）对C土进行分类：从图128的C曲线中查得大于0.075mm的粗粒含量为46，介于2550之间，所以C土属于含粗粒的细粒土；从图中查得大于2mm的砾粒含

37、量为零，该土属于含砂细粒土；由于C土的液限为47，塑性指数Ip=472423，在17mm塑性图上落在CL区，故C土最后应定名为含砂低液限粘土（CLS）。,一、土的分类标准,1-6 土的工程分类,该规范按土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等，然后再进一步细分。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（一）岩石的分类,按岩石的坚硬程度或风化程度或完整程度进行分类。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（二）碎石土的分类,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（三）砂土

38、的分类,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（四）粉土,若土的塑性指数小于或等于10，且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重的50，则该土属于粉土。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,2022年11月9日,104,（五）粘性土的分类,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（六）人工填土,人工填土：由人类各种活动堆填形成的各类堆积物。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（七）特殊土的分类,特殊土：分布在一定地理区域、有工程意义上的特殊成 分、状态和结构特征的土。,我国的特殊土有软土、红

39、粘土、人工填土、膨胀土、黄土、冻土等。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（七）特殊土的分类,1.软土,软土是指沿海的滨海相、三角洲相、河谷相，内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要有细粒土组成的天然含水率高（接近或大于液限）、孔隙比大（一般大于1）、压缩性高和强度低的软塑到流塑状态的土层，包括淤泥、淤泥质粘性土和淤泥质粉土等。,淤泥和淤泥质土是在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，天然含水率大于液限，天然孔隙比大于等于1.5的粘性土称为淤泥；当天然含水率大于液限，而天然孔隙比小于1.5但大于等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。,二、建筑地基基

40、础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（七）特殊土的分类,2.红粘土和次生红粘土,红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50。,次生红粘土经再搬运后仍保留其基本特征液限大于45的红粘土。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（七）特殊土的分类,3.膨胀土,膨胀土为土中的粘粒成分主要由亲水性矿物组成，具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率大于等于40的粘性土。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（七）特殊土的分类,4.黄土,黄土是一种在第四纪时期形成的黄色粉状土。在干旱和半干旱气候条件下受风力搬

41、运堆积而成。未经次生扰动不具层理的称为原生黄土；而由风成以外的其他成因堆积而成常具有层理和砂或砾石夹层的则称为次生黄土或黄土状土。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,（七）特殊土的分类,5.冻土,当土的温度降至0以下时，土中部分孔隙水冻结而形成冻土。,季节性冻土冬季冻结夏季融化，每年冻融交替一次。,多年冻土常年处于冻结状态，至少冻结连续3年以上。,二、建筑地基基础设计规范中的地基土分类,1-6 土的工程分类,End of Chapter 1结束,硅氧四面体、铝氢氧八面体,硅片,铝片,遇水膨胀,土工试验规程(SL237-1999)粒组划分,粒径分布曲线,粒组频率曲线,

42、特征粒径,d10,曲线陡缓,台阶,D30=0.5,谷点,毛管水带,毛管水压力,极性分子作用,引力,斥力,作用力,单粒结构,分散结构,絮状结构,各向同性,主体各向同性,主体各向异性,各向异性,粘土,细砂,粗砂,碎石,卵石,碎石,粘土,颗分筛,密度计,密度：环刀法,灌砂法,灌水法,烘干法,土壤湿度计,联合测定仪,锥式液限仪,蝶式仪,击实仪,土工试验方法标准（国家标准）轻型:d5mm; V=947cm3, m=2.5kg，落高30.5cm， 分3层,每层 25击重型:d40mm; V=2104cm3, m=4.5kg,落高47.7cm ， 分5层 ,每层56击,现场碾压试验,翻晒,粉碎,碾压,击实试验结果,