1、土力学地基基础土力学地基基础http:/什么是土什么是土 ?搬运、沉积搬运、沉积 风风化化岩石岩石地球土土地球土是土是 由岩石经过物理风化和化学风化后的产物，是由各种由岩石经过物理风化和化学风化后的产物，是由各种大小不同的大小不同的土粒土粒按各种比例组成的集合体，土粒之间按各种比例组成的集合体，土粒之间的空隙中包含着的空隙中包含着水水和和气体气体，是一种三相体系。，是一种三相体系。第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/3.1 土的三相组成土的三相组成气体气相固相液相+ + +构成土骨架，起主体作用构成土骨架，起主体作用重要影响重要影
2、响土体次要作用次要作用水孔隙土颗粒第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/3.1.1 土的固相土的固相物理状态力学特性粒径级配粒径级配结构、构造结构、构造 第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/一、土的结构一、土的结构单粒结构土的结构絮状结构蜂窝结构粗粒土粗粒土粉土粉土粘性土粘性土第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/二、土的二、土的粒径级配粒径级配各粒径成分在土中所占的比例，用质量百分数表示狭义的粒径级配颗粒大
3、小确定方法筛分法水分法影响土性的主要因素第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/筛分法筛分法105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536筛筛分分法法原原理理图图筛分法就是用一套标准筛筛分法就是用一套标准筛子如孔直径子如孔直径(mm)(mm)：2020、1010、5.05.0、2.02.0、l.0l.0、0.50.5、0.250.25、0.10.1、0.0750.075，将烘干且分散了的将烘干且分散了的200200g g有有代表性的试样倒入标准筛代表性的试样倒入标准筛内摇振，
4、然后分别称出留内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。即得土的颗粒级配。第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/筛分法分析筛分法分析典典型型颗颗粒粒级级配配曲曲线线1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm) d60 控制控制粒径粒径 d10 有效有效粒径粒径 d30 中中值粒径值粒径特征粒径特征粒径第第3 3
5、章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/ 工程中常用不均匀系数工程中常用不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c来反映土颗粒级来反映土颗粒级配的不均匀程度。配的不均匀程度。 可见，不均匀系数可见，不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况，反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态。描述了级配曲线分布的整体形态。土力学地基基础土力学地基基础http:/ 工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断：工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断： 对于级配连续的土：对于级配连续的土：Cu55，级配良好；反
6、之，级配良好；反之， Cu555和和Cc1 13 3两个条件时，才为级配良好，反之两个条件时，才为级配良好，反之 级配不良级配不良。 4 4、颗粒分析试验、颗粒分析试验 对于粒径大于对于粒径大于0.075mm0.075mm的粗粒土，可用筛分法。对于粒径小的粗粒土，可用筛分法。对于粒径小于于0.075mm0.075mm的细粒土，则可用沉降分析法的细粒土，则可用沉降分析法( (水分法水分法) )。通常需上述。通常需上述两种方法联合使用。两种方法联合使用。第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/3.2 土的物理性质指标土的物理性质指标天然土
7、单元将土中三相的质量和体积将土中三相的质量和体积分别集中分别集中水水气体气体 土土 粒粒三相示意图第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/WaterAir SoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/基本指标导出指标土的三相含量指标、 、Gs、 、rsatdenS可由试验直可由试验直接测得接测得由基本指标由基本指标根据三相图根据三相图换算导出换算导出第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基
8、础土力学地基基础http:/基本指标基本指标1 1、土的密度、土的密度（土的重度（土的重度）1）定义：单位体积土的质量，用表示。3）单位Kg/m3或 g/cm32）表达式mV5）测定方法4）常见值范围：1.62.2 g/cm3第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/水或标准砂a）试验室测定 环刀法 蜡封法b）工程现场测定 灌水法 灌砂法环刀灌水（砂）法第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/基本指标基本指标2 2、含水率、含水率1）定义：土中水的质量与土粒质量之比， 以百分数
9、表示 。3）无量纲2）表达式100%wsmm4）测定方法烘干法酒精快速燃烧法第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/基本指标基本指标3 3、土粒比重、土粒比重GsGs1）定义3）常见值范围：2.652.752）表达式4）测定方法：比重瓶法固体土颗粒质量与同体积同体积4时纯水的质量之比44()()ssssswwcswcmVGMVGs与与s在数在数值上相等值上相等第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/导出指标导出指标1 1、土的孔隙比、土的孔隙比e e和孔隙率和孔隙率n n1）
10、孔隙比e3）孔隙率n2）表达式4）表达式土中孔隙的体积与固体颗粒的体积之比。vsVeVe与与n的区的区别与关系别与关系100%100%1svvvVVVVVene土中孔隙的体积占总体积的百分比。第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/导出指标导出指标2 2、饱和度、饱和度SrSr1）定义3）常见值的范围2）表达式土的饱和度表示水在孔隙中充满的程度。wrvVSV01。永远不可永远不可能大于能大于1第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/导出指标导出指标3 3、特定条件下土的密度、
11、特定条件下土的密度1）土的干密度d表达式：定义：单位体积干土的质量。sdVm常见值：1.32.0（g/cm3）工程应用：用于检测土坝、路基和人工压 实地基的压实程度。第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/导出指标导出指标3 3、特定条件下土的密度、特定条件下土的密度2）土的饱和密度sat定义：土在饱和状态下，单位体积土的质量。saatwwsmmVVV孔隙全部充满水后的土的总质量常见值：1.82.3（g/cm3）第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/导出指标导出指标3 3、
12、特定条件下土的密度、特定条件下土的密度3）土的有效重度（浮重度）表达式：定义：地下水位以下，土体单位体积 实际所受的重力。satw 土的饱和重度-浮=力常见值：813（kN/m3）第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/导出指标的推导导出指标的推导土的干密度饱和密度 土的浮密度 土的孔隙比 土的孔隙率土的饱和度esatdnrS三相草图基本指标+以孔隙比以孔隙比e为例为例第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/孔隙比孔隙比e的推导换算的推导换算WaterAirSoilVs=1V
13、v=e1+e wGsGsGs（1+w）则所以土粒比重相等在数值上与因为土粒的密度)1 (,ssswssssGmmmGVGm）（则总质量得由式emeVeVV11VVeSV+(1)1sGe第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/无粘性土的密实度无粘性土的密实度（1）孔隙比）孔隙比e优点：简单方便优点：简单方便缺点：无法反映土的级配因素缺点：无法反映土的级配因素0.60.750.85松散松散中密中密密实密实稍密稍密第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/无粘性土的密实度无粘性土的密
14、实度（2）相对密实度）相对密实度Dr优点：计入土的级配因素。优点：计入土的级配因素。缺点：天然孔隙比难以获取时，人为因素缺点：天然孔隙比难以获取时，人为因素 影响较大。影响较大。1/32/3松散松散中密中密密实密实minmaxmaxreeeeD第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/（3）标准贯入击数）标准贯入击数N无粘性土的密实度无粘性土的密实度击数击数N状态状态30密实密实第第3 3章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/粘性土的稠度粘性土的稠度1、什么是稠度？ 土的软硬程度或土对
15、外力引起变形或破坏的能力。2、粘性土的稠度，反映土粒之间的连结强度随着含水率高低而发生的变化。第三章第三章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/土的状态土的状态 含水量大时，土呈含水量大时，土呈流动状态流动状态； 含水量减小时，土由流动状态过渡到含水量减小时，土由流动状态过渡到可塑状态可塑状态； 含水量继续减小，土由可塑状态过渡到含水量继续减小，土由可塑状态过渡到半固体状态半固体状态； 含水量低时，土由半固体状态转为含水量低时，土由半固体状态转为固体状态固体状态粘性土的状态与界限含水率的关系粘性土的状态与界限含水率的关系土的可塑性土的可塑性：指土
16、可塑成任何形状而不发生裂缝，：指土可塑成任何形状而不发生裂缝，并在外力解除后能保持已有的形状而不恢复原状的并在外力解除后能保持已有的形状而不恢复原状的性质。性质。第三章第三章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/一、液限WL、塑限Wp、缩限Ws 二、测定方法 液限采用锥式液限仪测定，塑限采用搓条法。WSWpWL液态液态固态固态塑态塑态半固态半固态0界限含水率界限含水率第三章第三章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/PPwwIL粘性土的可塑性指标粘性土的可塑性指标1、塑性指数pI作为粘性土作为粘性土
17、与粉土定名与粉土定名的标准的标准n 定义：可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。可塑性定义：可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。可塑性大小用土处于塑性状态的含水量的变化范围来衡量，该范围大小用土处于塑性状态的含水量的变化范围来衡量，该范围即为塑性指数。即为塑性指数。n I IP P越大，土的可塑性越好，吸水能力越强。习惯上，越大，土的可塑性越好，吸水能力越强。习惯上，I IP P用不带的数值表示。用不带的数值表示。第三章第三章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土力学地基基础土力学地基基础http:/PPPLpLIwwwwwwIIL1.0 0.75IL1 0.25IL0.75 0IL0
18、.25 IL0 液性指数 流 塑 软 塑 可 塑 硬 塑 坚 硬 状 态 粘性土的可塑性指标粘性土的可塑性指标2、液性指数 （相对稠度）LI划分粘性划分粘性土的软硬土的软硬状态状态第三章第三章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类3.5 土的工程分土的工程分类类 土的分类是建筑、道路、桥梁工程勘察与设计的前提，土的分类是建筑、道路、桥梁工程勘察与设计的前提，是工程勘测评价的基本内容。是工程勘测评价的基本内容。 土的工程分类原则：土的工程分类是把不同的土分别安土的工程分类原则：土的工程分类是把不同的土分别安排到各个具有相近性质的组合中去，其目的是为了人们有可排到各个具有相近性质的组合中去
19、，其目的是为了人们有可能根据同类土已知的性质去评价其工程特性。能根据同类土已知的性质去评价其工程特性。 土的分类依据：影响土的工程性质的三个主要因素是土土的分类依据：影响土的工程性质的三个主要因素是土的的三相组成、土的物理状态和土的结构三相组成、土的物理状态和土的结构。起主要作用的是三。起主要作用的是三相组成，三相组成中最重要的又是相组成，三相组成中最重要的又是固体颗粒固体颗粒。 土的分类标准，各行业的分类标准有差异。如建筑物土的分类标准，各行业的分类标准有差异。如建筑物地基基础基础设计规范是把地基基础基础设计规范是把土土分成岩石、碎石土、砂土、分成岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。
20、粉土、粘性土、人工填土。建筑物地基基础设计规范建筑物地基基础设计规范土土岩石岩石粗粒土粗粒土细粒土细粒土碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土漂石、块石漂石、块石卵石、碎石卵石、碎石圆砾、角砾圆砾、角砾砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂粘土粘土粉质粘土粉质粘土3.5土的工程分土的工程分类类碎石土：碎石土：粒径粒径大于大于2mm的颗粒的颗粒含量超过总质量含量超过总质量50的土。的土。碎石土的分类碎石土的分类碎石土的分类碎石土的分类土的名称土的名称颗粒形状颗粒形状粒组含量粒组含量漂石漂石块石块石圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主粒径大于粒径大于200mm的
21、颗粒含量的颗粒含量超过总质量的超过总质量的50卵石卵石碎石碎石圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主粒径大于粒径大于20mm的颗粒含量的颗粒含量超过总质量的超过总质量的50圆砾圆砾角砾角砾圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主粒径大于粒径大于2mm的颗粒含量的颗粒含量超过总质量的超过总质量的50重型圆锥动力触探锤重型圆锥动力触探锤击数击数N N63.563.5N N63.563.555 N N63.563.5101020密实度密实度松散松散稍密稍密中密中密密实密实碎石土的密实度碎石土的密实度砂土分类砂土分类土的名称土的名称粒组含量粒组含量砾砂砾砂粒径大于粒径大于2m
22、m的颗粒含量占总质量的的颗粒含量占总质量的2550粗砂粗砂粒径大于粒径大于0.5mm的颗粒含量超过总质量的的颗粒含量超过总质量的50中砂中砂粒径大于粒径大于0.25mm的颗粒含量超过总质量的的颗粒含量超过总质量的50细砂细砂粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的的颗粒含量超过总质量的85（1）粉砂粉砂粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的的颗粒含量超过总质量的50（2）砂土：砂土：指指粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒含量不超过总质量的的颗粒含量不超过总质量的5050且粒且粒径大于径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量超过总质量的的颗粒含量超过总质量的5050
23、的土。的土。砂土的分类砂土的分类细粒土的分类细粒土的分类塑性指数塑性指数土的名称土的名称I IP P 17 17 粘土粘土10 I10 IP P 17 17 粉质粘土粉质粘土I IP P 1010 粉土粉土砂质粉土（粒径小于砂质粉土（粒径小于0.005mm0.005mm的颗粒含量小于的颗粒含量小于等于总质量的等于总质量的1010）粘质粉土（粒径小于粘质粉土（粒径小于0.005mm0.005mm的颗粒含量超过的颗粒含量超过总质量的总质量的1010）细粒土细粒土：是指粒径是指粒径大于大于0.075mm0.075mm的颗粒含量不超过总质量的的颗粒含量不超过总质量的5050的土。的土。细粒土的分类细粒
24、土的分类人工填土人工填土：由于人类活动而堆积的土，其物质成分杂乱，均：由于人类活动而堆积的土，其物质成分杂乱，均 匀性较差。匀性较差。 （1 1）素填土：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填）素填土：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填 土。土。 （2 2）杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料和生活垃圾）杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料和生活垃圾 等杂物的填土。等杂物的填土。 （3 3）冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土。）冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土。 具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土。大体可分为结构特征的土。大体可分为软土、红粘土、黄土、膨胀土、软土、红粘土、黄土、膨胀土、多年冻土和盐渍土多年冻土和盐渍土等。等。人工填土的分类人工填土的分类特特 殊殊 土土
