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1、土力学与地基基础第二章 土的物理性质与工程分类 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第二章第二章 介绍土的形成及物质组成介绍土的形成及物质组成,从定性和定量两个方从定性和定量两个方面描述面描述土体土体的的物质组成物质组成、密实程度密实程度及及工程应用。工程应用。土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类主要内容主要内容:知识要点：知识要点：了解无粘性土的密实度概念及判别方法。了解无粘性土的密实度概念及判别方法。掌握粘性土的塑性指数和液性指数的作用和用途
2、，以及粘性土掌握粘性土的塑性指数和液性指数的作用和用途，以及粘性土的物理状态评价。的物理状态评价。掌握无粘性土和粘性土的分类依据和分类方法掌握无粘性土和粘性土的分类依据和分类方法。1.1 土的成因土的成因 土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后在不同条件下形成的自然历史的产物在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积一、土体的生成一、土体的生成 风化风化岩石岩石地球土土地球生物风化生物风化物理风化物理风化化学风化化学风化矿物成矿物成分未变分未变无粘性土无粘性土原生矿物原生矿物矿物成矿物成分改变分改变粘性土粘性土次生矿物次生矿物
3、 风化作用分类风化作用分类有有 机机 质质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎过程中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物新的矿物动植物活动引起的岩石和土体粗颗动植物活动引起的岩石和土体粗颗粒的粒度或成分的变化粒的粒度或成分的变化定义：定义：土体的结构是指土生成过程中所形成土粒的空间排列及土体的结构是指土生成过程中所形成土粒的空间排列及 其形式。其形式。力学力学特性特
4、性影影响响土的结构土的结构反映反映土的成分土的成分形成条件形成条件分类分类单粒结构单粒结构蜂窝结构蜂窝结构絮状结构絮状结构二、土的结构和构造二、土的结构和构造 粒间作用力粒间作用力 可否作天然地基可否作天然地基 矿物成分矿物成分单粒结构单粒结构 示意图示意图重力、毛细力重力、毛细力密实的单粒结构是良好的天然地基密实的单粒结构是良好的天然地基原生矿物原生矿物 指粗砂粒或更粗大的颗粒在水或空气中沉积形成。粗粒土粗粒土的结构的结构松散松散密实密实 粒间作用力粒间作用力 形成环境形成环境 可否作为天然地基可否作为天然地基 矿物成分矿物成分水中的悬浮力、自重力水中的悬浮力、自重力（斥力减小引力增加）（斥
5、力减小引力增加）絮状结构絮状结构(凝聚结构凝聚结构)蜂窝结构蜂窝结构(分散结构分散结构)示意图示意图颗粒间的引力、自重力颗粒间的引力、自重力（粒间引力占优势）（粒间引力占优势）淡水中沉积淡水中沉积海水中沉积海水中沉积次生矿物次生矿物次生矿物次生矿物注意：注意：天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。不可不可不可不可细粒土的结构细粒土的结构是指由粉粒（粒径0.0050.075mm）在水中下沉时形成的。是指由粘粒（粒径0.005mm）集合体组成。颗粒形状原生矿物原生矿物 圆状、浑圆状、棱角状圆状、浑圆状、棱角状次生矿物
6、次生矿物 针状、片状、扁平状针状、片状、扁平状土的构造：土的构造：是指土体中各结构单元之间的关系，主是从宏观角度是指土体中各结构单元之间的关系，主是从宏观角度 研究土的组成，其主要特点是土的成层性和裂缝性研究土的组成，其主要特点是土的成层性和裂缝性。力学特性力学特性影影响响土的构造土的构造 类型类型层状构造层状构造分散构造分散构造裂隙构造裂隙构造结核状构造结核状构造 通常分散构造土的工程性质最好是理想地基，结核状构造土的工通常分散构造土的工程性质最好是理想地基，结核状构造土的工程性质取决于细粒土部分，裂隙构造不连续的裂缝破坏土的整体性，程性质取决于细粒土部分，裂隙构造不连续的裂缝破坏土的整体性
7、，故土的工程性质最差。故土的工程性质最差。土的工程特性土的工程特性 （1 1）压缩性高；）压缩性高；（2 2）强度低；）强度低；（3 3）透水性大；）透水性大；土的生成与工程特性的关系土的生成与工程特性的关系 沉积年代越长，工程特性越好。沉积年代越长，工程特性越好。Q Q3 3以前的粘性土称为以前的粘性土称为老粘性土，密度大、强度高、压缩性低，为良好天然地基；老粘性土，密度大、强度高、压缩性低，为良好天然地基；Q Q4 4以后的粘性土，其性质要通过实验测定。以后的粘性土，其性质要通过实验测定。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响土体次要作用次要作用土体三相
8、组成示意图1.2 土的组成土的组成一、一、土中的固体颗粒土中的固体颗粒(固相固相)物理状态力学特性粒组的划分粒组的划分土的颗粒级配土的颗粒级配土粒的矿物成分土粒的矿物成分.颗粒级配颗粒大小土中各个粒组的相对含量常用表格法或常用表格法或粒径曲线法表示粒径曲线法表示影响土性影响土性质的主因质的主因表格法表示的粒组划分粒径级配筛分法筛分法：适用于粒径在：适用于粒径在0.075 60mm 的土的土 密度计法密度计法：适用于粒径小于适用于粒径小于0.0750.075mm的土的土 根据斯托克斯（根据斯托克斯（StokesStokes）定理，球状的细颗粒在）定理，球状的细颗粒在 水中下沉速度与颗粒直径的平方
9、成正比。基于这水中下沉速度与颗粒直径的平方成正比。基于这 一原理，实验室常用密度计测试水土悬液在不同一原理，实验室常用密度计测试水土悬液在不同 时间的密度，进而确定土样中各粒组的相对含时间的密度，进而确定土样中各粒组的相对含 量，这一方法称为密度计法。量，这一方法称为密度计法。通常将各粒组的相对含量，用质量百分数来表示通常将各粒组的相对含量，用质量百分数来表示筛分法（筛分法（d0.075mm的土）的土）密度计法（密度计法（d0.075mm的土）的土）105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536筛分法原理图筛分法原理图筛分法就是用一套
10、标准筛子如孔直筛分法就是用一套标准筛子如孔直径径(mm)(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、0.1、0.075，将烘干且分散了的将烘干且分散了的200g g有代表性的有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。粒级配。密度计法密度计法(也称比重计法也称比重计法)：是：是沉降沉降分析分析法的一种，另外还有移液管法法的一种，另外还有移液管法(也称吸管法也称吸管法)。该两法的理论基础。该两法的理论基础都是依据都是依据St
11、okes(Stokes(司笃克斯司笃克斯)定律，定律，即球状的细颗粒在水中的下沉速度即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与颗粒直径的平方成正比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)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（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d6
12、0d50d10d30特征粒径特征粒径:d60 控制控制粒径粒径 d10 有效有效粒径粒径 d30 中中值粒径值粒径不均匀程度不均匀程度：Cu=d60/d10 不均匀系数不均匀系数Cu 5,级配不均匀级配不均匀粗细程度粗细程度：用平均粒径用平均粒径d50 表示 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（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d10d30连续程度连续程度:Cc=d302/(d60 d10)曲率系数曲率系数较大颗粒缺少较大颗粒缺少Cc 减
13、小减小较小颗粒缺少较小颗粒缺少Cc 增大增大C c =1 3,级配连续性好级配连续性好粒径级配累积曲线及指标的用途：粒径级配累积曲线及指标的用途：粒组含量用于土的分类定名粒组含量用于土的分类定名；工程中用不均匀系数工程中用不均匀系数Cu评价土的不均匀程度：评价土的不均匀程度：Cu 5,不均匀土不均匀土；Cu 3 或 Cc 1,级配不连续土级配不连续土不均匀系数不均匀系数Cu和和曲率系数曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣：当当 Cu 5且且 C c =1 3 时时，为为级配良好的土级配良好的土；当当 Cu 3 或或 Cc 1g/cm1g/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于
14、零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100100C C时可蒸发时可蒸发 强结合水性质稳定强结合水性质稳定强结合水强结合水 位于强结合水之外，以水膜位于强结合水之外，以水膜 的形式包围着土粒的形式包围着土粒 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性弱结合水弱结合水固定层扩散层土中毛细现象土中毛细现象毛细水毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管的毛细管重力水重力水是位于地下水位以下的土空隙中，能在重是位于地下水位以下
15、的土空隙中，能在重力或压力作用下流动。其性质能传递静水力或压力作用下流动。其性质能传递静水压力并产生浮力。压力并产生浮力。三、土中气体三、土中气体(气相气相)土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分,存在形式有两种存在形式有两种:自由气体自由气体:与大气相通与大气相通,对土的性质影响不大对土的性质影响不大封闭气体封闭气体:与大气隔绝与大气隔绝,增大土体的弹性和压缩性增大土体的弹性和压缩性土体中气体土体中气体1.3 土物理性质指标土物理性质指标土的物理状态土的物理状态粗粒土的松密程度粗粒土的松密程度粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态土的物理性质指
16、标土的物理性质指标(三相间的比例关系三相间的比例关系)力学特性力学特性影响影响表表示示t概述概述土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，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。要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。t三相指标的定义三相指标的定义固相固相液相液相气相气相土颗粒土颗粒土中水土中水土中气土中气一一.土的三相图土的三相图 水气气 土土粒粒VaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积二二.土的物理性质指标确定土的物理性质指标确定水水气气土粒
17、土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土的物理性质指标共有土的物理性质指标共有9个：个：e、n、Sr、ds、d、sat、/土的重度土的重度 土的密度土的密度=g工程上更常用于计算土工程上更常用于计算土的自重应力的自重应力单位单位:kN/m3 或或 g/cm3单位单位:kN/m3 一般范围一般范围:16 22 kN/m3定义定义:土单位体积的质量土单位体积的质量有时也称有时也称土的天然密度土的天然密度表达式表达式:相关指标相关指标:三相草图有助于直观三相草图有助于直观理解物性指标的概念理解物性指标的概念各种密度容重之间的大小关系：各种密度容重之间的大小关系：土的重度土的重度干重
18、度干重度饱和重度饱和重度天然重度天然重度干重度干重度浮重度浮重度饱和重度饱和重度水水气气土粒土粒VaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土粒比重土粒比重s:土粒的密度，单位体积土粒的质量土粒的密度，单位体积土粒的质量单位单位:无量纲无量纲土粒比重一般范围土粒比重一般范围:粘性土粘性土 2.702.75 砂砂 土土 2.652.954C时纯蒸馏水的密度时纯蒸馏水的密度=9.8 kg/m3定义定义:土粒的密度与土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值时纯蒸馏水的密度的比值表达式表达式:土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒比重在数值上等于土粒的密度饱和度饱和度定义定义:土中水的体积与孔隙体积
19、的比值土中水的体积与孔隙体积的比值,用百分数表示。用百分数表示。表达式表达式:饱和度表示孔隙中充满水的程度饱和度表示孔隙中充满水的程度Sr=0 :干土干土Sr=100%:饱和土饱和土土的含水量土的含水量定义定义:土中水的质量与土粒重量之比土中水的质量与土粒重量之比,用百分数表示用百分数表示表达式表达式:孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)关系关系:常用来反映土的密实程度常用来反映土的密实程度定义定义:土中孔隙体积与固体颗土中孔隙体积与固体颗 粒体积之比粒体积之比,无量纲无量纲表达式表达式:定义定义:土中孔隙体积与土的土中孔隙体积与土的总体积之比总体积之比,用百分数表示用百分数表示表达式表达
20、式:反映土的密度指标有五个：反映土的密度指标有五个：d satds反映土的湿度指标有两个：反映土的湿度指标有两个：sr反映土的土的孔隙特征有两个：反映土的土的孔隙特征有两个：e n土的天然重度土的天然重度三个指标最基本物理指标，三个指标最基本物理指标，可直接通过实验测定得出可直接通过实验测定得出 天然含水量天然含水量土的比重土的比重ds 以上以上9项物理性质指标，其中项物理性质指标，其中常用的物理性质指标间的换算关系常用的物理性质指标间的换算关系换算步骤换算步骤:假设假设V Vs s=1(V=1=1(V=1或或m ms s=1),=1),并画出三相草图并画出三相草图;:解出各相物质的质量和体积
21、的换算指标解出各相物质的质量和体积的换算指标;:利用换算指标按基本定义列出所求的物理指标换算公式利用换算指标按基本定义列出所求的物理指标换算公式水水气气土粒土粒0 VsVvV e11+e质量质量体积体积已知关系五个已知关系五个:共有九个参数共有九个参数:V Vv Vs Va V/ms m ma m物性指标是比例关系物性指标是比例关系:可假设任一参数为可假设任一参数为1对于饱和土对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量 eeedswdswdsw(1+)1.4 土的物理状态指标土的物理状态指标物理状态力学特性无黏性土密实度无黏性土密实度黏性土物理特性黏性土物理特性 例题分析例题分析 n【例1-1】某土
22、样，重量为某土样，重量为1.87N，体积为体积为100cm3，烘干烘干后，烘干土质量为后，烘干土质量为1.67N。已知土粒的相对密度。已知土粒的相对密度ds为为2.66，试求：，试求：、e、sr、d 、sat和和 【解】解】一、无黏性土的密实度一、无黏性土的密实度无粘性土的无粘性土的 密实程度密实程度工程性工程性质质影响影响指具有单粒结构的碎石土与砂土，土粒之间无粘结力，呈松散状态指具有单粒结构的碎石土与砂土，土粒之间无粘结力，呈松散状态无粘性土：无粘性土：土密实土密实结构稳定、强度高、压缩性低变形小结构稳定、强度高、压缩性低变形小土松散土松散结构不稳定、强度低、压缩性高变形大结构不稳定、强度
23、低、压缩性高变形大如何评定无粘性土密实度如何评定无粘性土密实度?碎石土用触探锤击数碎石土用触探锤击数63.563.5砂土用相对密度砂土用相对密度D Dr r现场标准贯入试验锤击数现场标准贯入试验锤击数优点：优点：简单方便简单方便缺点：缺点：不能反映级配的影响且只能用于同一种土不能反映级配的影响且只能用于同一种土孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n ne emaxmax与与e emin min：最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比相对密度相对密度D Dr r =1 =1 ,最密状态最密状态 D Dr r =0=0 ,最松状态最松状态 D Dr r 0.67 ,0.67 ,疏松状态疏松状态0.33 0
24、.33 0.67,0.67,密实状态密实状态判别标准：判别标准：优点：优点：把土的级配因素考虑在内，把土的级配因素考虑在内，理论上较为完善理论上较为完善缺点：缺点：e、emin、eman难以准确测定难以准确测定根据现场标准贯入试验锤击数判定根据现场标准贯入试验锤击数判定 标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质量为量为63.5kg的锤头，提升到的锤头，提升到76cm的高度，让锤自由下落，的高度，让锤自由下落，打击标准贯入器，使贯入器入土深为打击标准贯入器，使贯入器入土深为30cm所需的锤击数，所需的锤击数，记为记为N63.5，这是一种简便的测
25、试方法。，这是一种简便的测试方法。N的大小，综合的大小，综合反映了土的贯入阻力的大小，亦即密实度的大小。我国反映了土的贯入阻力的大小，亦即密实度的大小。我国岩土工程勘查规范（岩土工程勘查规范（GB5002194）规定砂土的密）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数进行划分。实度按表标准贯入锤击数进行划分。标准贯入试验标准贯入试验垂击数垂击数N N63.563.5N N63.563.5555 5N N63.563.5101010 10 N N63.563.52020N N63.563.52020密实度密实度松散松散稍密稍密中密中密密实密实判定标准：判定标准：二、二、粘性土的物理特性粘性土的物理特性粘
26、性土的物理状态可以用稠度表示。粘性土的物理状态可以用稠度表示。稠度是反映粘性土处于不同含水量时的软硬程度或稀稠度是反映粘性土处于不同含水量时的软硬程度或稀稠程度稠程度。粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。塑限塑限p液限液限L稠度界限稠度界限粘性土随含水量变化可改变土的物理形态粘性土随含水量变化可改变土的物理形态固态或固态或半固态半固态可塑状态可塑状态 流动状态流动状态 强结合水膜最大强结合水膜最大出现自由水出现自由水稠度状态稠度状态含水量含水量一、界限含水量的测定方法一、界限含水量的测定方法1、液限L锥式液限仪
27、测定法：锥式液限仪测定法：76g76g锤经锤经5s5s恰好沉入土恰好沉入土10mm10mm所对应的含水量。所对应的含水量。碟式液限仪测定法：以碟式液限仪测定法：以2 2转转/秒的速度，使碟子反复起落，坠击秒的速度，使碟子反复起落，坠击底座，当底座，当2525击击V V型土槽合拢长度恰好型土槽合拢长度恰好13mm13mm所对应的含水量。所对应的含水量。锥式液限仪锥式液限仪碟式液限仪碟式液限仪2、塑限p滚搓法：滚搓法：将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为3mm 土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的含水量。液、塑性联合测定法：液、塑性联合测定法：利用液、塑性联合测定仪同时测定3份不同含水量的同一个
28、土样，得到圆锥下沉深度和含水量关系曲线，则曲线上对应深度为10mm及2mm时土样的含水量就分别为该土的液限和塑限。圆锥入土深度与含水量关系二、塑性指数二、塑性指数I Ip p和液性指数和液性指数I IL L塑性指数塑性指数的数值大小可反映粘性土可塑范围的大小，的数值大小可反映粘性土可塑范围的大小，塑塑性指数性指数越大，表明粘性性土粘性和塑性越好越大，表明粘性性土粘性和塑性越好（与粘粒含量有关，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）；（与粘粒含量有关，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）；塑性指数塑性指数I Ip p工程上常用塑性指数作为粘性土与粉土定名分类的依据工程上常用塑性指数作为粘性土与粉土定名分类
29、的依据缺点：缺点：不能充分反映粘土颗粒含量不能充分反映粘土颗粒含量 不同的粘土矿物吸服水的能力不同不同的粘土矿物吸服水的能力不同液性指数液性指数I IL LwpwwlIL1坚硬状态坚硬状态可塑状态可塑状态流流 态态0.00 0.250.25 0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑反映粘性土天然状态的软硬程度反映粘性土天然状态的软硬程度 工程上作为确定粘性土承载力的重要指标工程上作为确定粘性土承载力的重要指标三、黏性土的灵敏度和触变性三、黏性土的灵敏度和触变性相同含水量、密度相同含水量、密度1.粘性土的灵敏度粘性土的灵敏度 St =原状土原状土结构性结构性相同含水量相同含水量密度密度
30、粉碎粉碎重塑重塑重塑土重塑土强度降低强度降低St1St224粘性土粘性土低灵敏低灵敏中等灵敏中等灵敏高灵敏高灵敏原状土的无侧限抗压强度原状土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度饱和粘性土受到扰动后，结构产生破坏，土的强度降低。饱和粘性土受到扰动后，结构产生破坏，土的强度降低。当扰动停止后，土的强度随时间又会逐渐恢复的现象，称当扰动停止后，土的强度随时间又会逐渐恢复的现象，称为为触变性触变性。土的触变性是土的结构联结形态发生变化引起的，是土土的触变性是土的结构联结形态发生变化引起的，是土微微观结构观结构随时间变化的随时间变化的宏观表现宏观表现。2.粘性土的触变性粘性土的触
31、变性 四、活动度四、活动度活性指数活性指数p0.002:粒径小于粒径小于0.002mm颗粒的质量占总土总质量的百分比颗粒的质量占总土总质量的百分比A 1.25非活性粘土非活性粘土正常粘土正常粘土活性粘土活性粘土粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值称为活动度（活性指数）粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值称为活动度（活性指数）反映粘性土中所含矿物的活动性反映粘性土中所含矿物的活动性 1.5 地基岩土的工程分类地基岩土的工程分类分类依据：分类依据：粘性土按塑性指数和沉积条件粘性土按塑性指数和沉积条件无粘性土按粒径及相对含量无粘性土按粒径及相对含量评价岩土的工程性质以及为地基基础的评价岩
32、土的工程性质以及为地基基础的设计与施工提供依据设计与施工提供依据本节主要介绍建筑地基基础设计规范本节主要介绍建筑地基基础设计规范-GB5007-2002分类法分类法 土土岩岩石分类石分类碎石土分类碎石土分类砂砂土分类土分类粉粉土分类土分类塑性指数塑性指数Ip10，粒径，粒径0.075颗粒含量不超过颗粒含量不超过粘性土分类粘性土分类塑性指数塑性指数Ip10的土的土填土分为杂填土，素填土，冲填土填土分为杂填土，素填土，冲填土分类目的：分类目的：岩土分类的基本原则：（1 1）分类体系采用的指标，要既能综合反映土的主要工程）分类体系采用的指标，要既能综合反映土的主要工程性质，又能便于测定且使用方便；性
33、质，又能便于测定且使用方便；（2 2）分类体系采用的指标在一定程度上能反映土在不同用）分类体系采用的指标在一定程度上能反映土在不同用途和不同工作条件下的不同特性；途和不同工作条件下的不同特性；（3 3）分类体系要有一定的科学逻辑性，不仅要自成体系，）分类体系要有一定的科学逻辑性，不仅要自成体系，纲目分明，而且要简单易记，便于应用。纲目分明，而且要简单易记，便于应用。1、岩石、岩石按成因分类按成因分类岩浆岩沉积岩变质岩按坚硬程度分类按坚硬程度分类按完整程度分类按完整程度分类2、碎石土、碎石土土的名称土的名称 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棱角形为主粒径大于20
34、0mm的颗粒超过全质量50%卵石卵石碎石碎石圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆砾圆砾角砾角砾粒径大于20mm的颗粒超过全质量50%粒径大于2mm的颗粒超过全质量50%3、砂土、砂土土的名称土的名称 粒组含量粒组含量粒径大于2mm的颗粒占全质量25-50%砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全质量50%粒径大于0.25mm的颗粒超过全质量50%粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量85%粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量50%4、粉土、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的土塑性指数Ip10的土5、粘性土、
35、粘性土1017的土的土粘土粘土粉质粘土粉质粘土6、填土、填土由于人类活动而堆填土。其物质成分杂乱，均匀性差。由于人类活动而堆填土。其物质成分杂乱，均匀性差。按其组成和成因分类按其组成和成因分类素填土素填土压实填土压实填土杂填土杂填土冲填土冲填土除了以上六种土外还有特殊土，见第十章。除了以上六种土外还有特殊土，见第十章。若土内含有有机质，土代号后加若土内含有有机质，土代号后加O O，如高液限有机质，如高液限有机质粘土（粘土（CHOCHO），低液限有机质粉土（），低液限有机质粉土（MLOMLO）等；若细粒土内）等；若细粒土内粒粗粒含量为粒粗粒含量为25%50%25%50%，则该土为含粗粒的细粒土，
36、当粗，则该土为含粗粒的细粒土，当粗粒中砂粒占优势，则该土属含砂细粒土，并在土代号后加粒中砂粒占优势，则该土属含砂细粒土，并在土代号后加S S，如，如CLSCLS、MHSMHS等。等。细粒土按塑性图分类细粒土按塑性图分类细粒土是指粒径小于0.075mm者超过50的土。在塑性图中，以塑性指数IP为纵轴、液限wL横轴。根据细粒土在坐标图上的位置，就可方便地进行细粒土的分类塑性图分类法（76g锥体，深度17mm）三、例题分析三、例题分析 土样天然含水量(%)(%)塑限p p(%)(%)液限L L(%)(%)A40.425.447.9n【例】A A、B B两种土样，试验结果见表，试确定该土的名称及两种土
37、样，试验结果见表，试确定该土的名称及软硬状态。软硬状态。【解答】解答】A A 土土因因 I IP P 1717，0.250.25IL0.75，所以该土为黏土，可塑状态：，所以该土为黏土，可塑状态：土样天然含水量(%)(%)塑限p p(%)(%)液限L L(%)(%)A23.221.031.2B B 土土因因 10IP17，0 0IL0.25，所以该土为粉质黏土，硬塑状态。，所以该土为粉质黏土，硬塑状态。1.6 土的压实机理及工程控制土的压实机理及工程控制土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性压实的本质压实的本质土料孔隙率减小，密实度
38、提高1 1、击实机理：、击实机理：颗粒被击碎，土粒定向排列颗粒被击碎，土粒定向排列;土粒破碎，粒间联结力被破土粒破碎，粒间联结力被破 坏而发生孔隙体积减小坏而发生孔隙体积减小;气被挤出或被压缩等气被挤出或被压缩等2 2、影响击实效、影响击实效 果的因素：果的因素：土的性质土的性质含水量：含水量：压实功：压实功：粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大粘粒含量：粘粒含量越少，最大干重度越大颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差颗粒级配：颗粒级配越均匀，击实效果越差含水量的不同改变了土颗粒间的作用力，并改变含水量的不同改变了土颗粒间的作用力，并改变土的结构与状态，含水量与击实效果如下图所示土的结构与
39、状态，含水量与击实效果如下图所示要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实要达到一定的击实干密度，则含水量小时，击实功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。功大，含水量大时，则应选取击实功小的机具。0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.01.81.61.4干密度干密度 d(g/cm3)饱和曲线饱和曲线 dmax=1.86wop=12.1a.粘性土存在最优含水量粘性土存在最优含水量op，在填土施工中应该将土料的，在填土施工中应该将土料的含水量控制在含水量控制在op左右，以期得到左右，以期得到dmax，通常取，通常取 b.工程上常采用压实度工程上常采用压实度Dc控制（作
40、为填方密度控制标准）控制（作为填方密度控制标准）、级土石坝级土石坝 Dc9598%Dc9598%级土石坝级土石坝 Dc9295%Dc9295%3 3、压实标准与控制：、压实标准与控制：.细粒土压实标准细粒土压实标准.粗粒土压实特性与标准粗粒土压实特性与标准不存在最优含水量不存在最优含水量；在完全风干和饱和两种状态在完全风干和饱和两种状态 下易于击实下易于击实；潮湿状态下潮湿状态下d明显降低明显降低。a.a.击实曲线击实曲线特点特点20%20%b.理论分析理论分析对粗粒土，击实过程中可以自由排水，不存在细粒土中出现的现象。对粗粒土，击实过程中可以自由排水，不存在细粒土中出现的现象。在潮湿状态下，存在着假凝聚力，加大了阻力。在潮湿状态下，存在着假凝聚力，加大了阻力。c.压实标准压实标准常用相对密度常用相对密度控制控制 Dr0.70.75施工过程中要么风干，要么就充分洒水，使土料饱和施工过程中要么风干，要么就充分洒水，使土料饱和