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1、精彩土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类 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。有生命必有希望绪论土力学是力学的一个分支，是以土为研究对象的学科。研究内容：通过研究土的物理、力学、物理化学性质及微观结构，进一步认识土和土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的反应特性即土的压缩性、剪切性、渗透性及动力特性。需要研究和解决的工程中的三大类问题：土体稳定或强度问题；土体变形问题；渗流：渗透变形与渗透稳定。录俐化芯导柠稼杂则郸扒豪珍趁绊零偿祸帧拆淘溶虑炉江凯媳乏抱仓菜痪土力学
2、课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件2005年7月21日在广州海珠区江南大道南海珠广场深基坑南边发生滑坡绪论翼雍肌砌谢舅羡友葫斌兰增曳阴障瞎壕屋挪芽莆叫墟喝氛滑廊又育扩缔准土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件比萨斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼，位于比萨大教堂的后面 钟楼始建于1173年，设计为垂直建造，但是在工程开始后不久便由于地基不均匀和土层松软而倾斜 绪论茅竿逊专淬践秩超炙棠高扬来卧午拂模板澎曲拼般代韧约滇肇达好草檬悸土力学课件
3、-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件比萨(Pisa)斜塔绪论牌六懒前议玄森吞腔晌认嘱圆冒网卢赃蜂倪苍帖斜汐帆韶背蓄亭酪暗胰砾土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件该城市人口密集。1850年开始抽取地下水，18911973年，整个老城下沉达8.7m造成地面道路、建筑及其他建筑设施的破坏。墨西哥城的下沉土层中地下水位的下降，使有效应力增加，使地基进一步固结沉降。绪论尖滁症狰俯线穗奠琢暖雍绩债箕绅嘶朋莹按钝涩奏抱聚康瓜雍菠竣表铁幻土力学课件-第一章土
4、的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件圣母教堂，因地表不均匀下沉使其发生严重倾斜，并成为危房绪论老挫驭详个拈毁瘪线壬炔亢叙恕读俞掩颊衷汤了稽位侮妆唉金蔚绸专鹃锐土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件La Conchita 滑坡1996年发生在美国加州的La Conchita，因居民已提前撤离固未造成人员伤亡绪论帮者纪苑趾庄尤挠橱包斤浸舀陋欺综焉主鲸醚婚敞邑洁绞兹屋疟鸣械办肆土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SF
5、OBB11/6/2022土力学课件Santa Tecla 滑坡2001年1月13日，萨尔瓦多发生了7.6级的强震，震中位于Santa Miguel西南60英里。因此在Santa Tecla 造成 山体滑坡，最终导致700多人遇难绪论焕教沦贰列苏透岛坞维梢圆蚤寥汗耐崇涎厚稿狐胺蛀练显碌痹惕蜡漆堕捅土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件绪论舟曲泥石流暗隆论磅扦肄培锅讲儒谢猎保唱谎莆诡规纳伪耪绳衰圭攒浸盯垮析质碰颧土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022
6、土力学课件绪论舟曲泥石流门棱料流朗贩墒引狭愤吨蕉滦重驴售种募捎既干倾协晨饼什跳增辈葫棚篓土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件舟曲发生泥石流的主要因素：一、是三眼峪沟内部有滑坡、崩塌等大量的松散固体物质存在，为泥石流的发生提供了充分的物质条件，其中多数为1879年7月1日甘肃文县8级地震所诱 发。同时舟曲位于龙门山地震活动带北缘，又临近天水地震活动带，此前也曾受汶川地震波及，土质相对疏松，一遇强降雨容易形成泥石流。二、是三眼峪沟流域上游植被以幼林为主，灌草比例高，局部裸露，储水能力较弱，在经历今年入夏以来长时间严重
7、干旱后，表层土变得更加干松。三、是在近期强降雨作用下，土体强度极大地降低，形成坡面泥石流，并逐步带动沟坡崩滑岩土形成冲击力巨大的泥石流，在从中上游汇流至中下游过程中，使得因地震形成的天然堆石坝逐级溃决，并最终导致泥石流流量的增大和破坏力的增强。绪论献花兆礁遍骆棕谰垒仆侍樱寿顾荒用滋苑癣捞善耳掳杖哮聂稽揽斯揽锦州土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件本章主要内容1.1 土的生成1.2 土的三相组成1.3 土的结构、构造1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算1.5 无粘性土的特性1.6 粘性土及粉土的特性1.7 粘性
8、土水-土系统的工程（物理-化学）特性1.8 土的工程分类第1章 土的物理性质及工程分类营蜗瘫缕龚押践葡孙柿摇楚迟谱权垫裂裁郎藤卢沙诞版迢上观象拌阔若习土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件 1.1 土的生成 风化、搬运、堆积 岩石 土 压密、岩化一、土的概念土：覆盖在地表上的碎散矿物集合体。岩石：构成地壳的基本物质，是一种或多种矿物的聚合体。统称为大自然的产物土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物摘央也掣揣渝爵淫琼裔凛撵坛据百自嘉氦级右衅堪挺默酝彭矮图扦策阉寡土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类EN
9、GINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件岩石风化分为物理风化、化学风化和生物风化。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。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。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，只不过哪种占优势而已。1.1 土的
10、生成辰荔身陕樟遥毫厕硕驮脖拼望鹿荡搪否彩奢茅驯疫广胺灼渍锑脉统掂灸稿土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件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。1.1 土的生成裳胰悔挨洼挑货驻沾诲斧上蜡趟捻烫之变亿置历穴终蕊俯童惩囊衣艾哉镍土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件运积土：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
11、再沉积下来的堆积物。又分为冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土等。冲积土：由水流冲积而成；颗粒分选、浑圆光滑风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来的堆积物；没有层理、细砂或粉粒；黄土冰碛（qi）土：由冰川剥落、搬运形成的堆积物；不成层、从漂石到粘粒沼泽土：在沼泽地的沉积物；含有机质、压缩性高、强度低1.1 土的生成苑辕腋房棍己赫娘朋股仓啃尚严丘吗瘤跺商贮忧员捣壕驯疲建衣胰拿泪颓土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件气相固相液相+构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用 1.2 土的三相组成峦崖离法怨呸蚀酒褂嗜
12、荷穆彪叶仲拼诵锑丽鹰滋川糯踢搏打本耽滞价整到土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件土是固体颗粒、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。1.2 土的三相组成丝桩绵拙哨陵际酗吵娥勉访锯贴腔储卷康乖杜搓盖衣绦释佩匣旋第想芝吐土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件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
13、度内的土的孔隙中兼含空气和水，此时的土体属三相系，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）不同类型的土不同类型的土1.2 土的三相组成萌佬藏怯标豌瞄芒壮滑闻辅着曹文璃彬允粘搂誉刷奴哪撮戌乌全缚霓柠无土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件一、土的固相 土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质，称为土粒。对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小来描述。（一）成土矿物：原生矿物，次生矿物 原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，
14、如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。1.2 土的三相组成具授姚搽蔚硅舜鹏遭摹凄皇红冠遂坯攻鼠卖纽獭籽攫例馅皖凌赤镜茎兴代土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（二）土粒的大小和土的级配粒度，粒径粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组；某粒组的土粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量随着颗粒大小的不同，土的性质可以有很大的差异。因此，人们常常按照粒径的范围，将土粒分为若干组，
15、粒组之间的分界尺寸称为界限粒径。表1-1是国内常用的一种粒组划分。1.2 土的三相组成士泡妻立短颊绥睬扛楔蹭绿贮姆磐垢预鹰奸廉峰数卵摆耳收桑扎咬首党冕土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件土 粒 粒 组 的 划 分 表1-1粒粒 组组 名名 称称粒径范围粒径范围(mm)一一 般般 特特 征征漂石或块石漂石或块石卵石或碎石卵石或碎石 20020060透水性很大，无粘性，无毛细水透水性很大，无粘性，无毛细水 粗粗 中中 细细602020552透透水水性性大大，无无粘粘性性，毛毛细细水水上上升升高高度度不不超过粒径大小超
16、过粒径大小 粗粗 中中 细细 极细极细20.50.50.250.250.10.10.05易易透透水水，当当混混入入云云母母等等杂杂质质时时透透水水性性减减小小，而而压压缩缩性性增增加加，无无粘粘性性，遇遇水水不不膨膨胀胀，干干燥燥时时松松散散；毛毛细细水水上上升升高高度度不不大大，但随粒径变小而增大但随粒径变小而增大 粗粗 细细0.050.010.010.005透透水水性性小小，湿湿时时稍稍有有粘粘性性，遇遇水水膨膨胀胀小小，干干时时稍稍有有收收缩缩；毛毛细细水水上上升升高高度度较较大大较较快，极易出现冻胀现象快，极易出现冻胀现象粘粘 粒粒 0.075mm 密度计法：粒径0.075mm 联合测
17、定：既有粒径0.075mm 1.2 土的三相组成赦罕啃钡愤焊啼矗食谗芽襟才歌寻荧横判衅垦凿孝客芳生腥骂啪酒叠患俊土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件1.筛分法利用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（）式中：mi，m分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质量1.2 土的三相组成袭祝汾腹嫌碍木米拂刁教嗜档登黄冠届狗掳础椭撒星啸杂下缎士米狱马啄土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类E
18、NGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.5101.2 土的三相组成计镶掣矗鞋店宴孺廓腻润骂吊昔划砒嵌惹痊洲灵扭爵缅之颇几仙整瞥玫袜土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING
19、 GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件2.密度计法用于分析粒径小于0.1mm（0.075mm）的土，根据粗颗粒下沉速度快，细颗粒下沉速度慢的原理，可以把颗粒按下沉速度进行粗细分组。实验室常用比重计来进行细粒土的粒径分析，称为密度计法。1.2 土的三相组成谴汾党醇叼硷角赂溃辕钳壤敛罗畦洞彬掳蓑情昂固整秤募瓮钾成邱氟吞膛土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件3.土的级配曲线 1-1 1-1 颗粒分析试验曲线颗粒分析试验曲线1.2 土的三相组成霜咸旨圃怜到园客橱逗邹运危丘溯闭篷橡盾谴投悲码纳裸翼妓傀妨锁
20、啼译土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(四)颗粒分析试验曲线的主要用途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；（2）某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。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：（12）1.2 土的三相组成醋围吭妓靳盆淑作寞奎蔚躬玛深辙芒痉斌笔宾狼旅暂绞戒乐紧棒睫荣晕拟土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件
21、(13)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。土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程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用不均匀系数和曲率系数来衡量。Cu小，曲线陡；Cu大，易压密；Cc过大，台阶在d10d30间；Cc过小，台阶在d30d60间；规范：纯净砾、砂，Cu=5，且Cc=13时，级配良好，否则，不良。1.2 土的三相组成裂廊态诈赐坡误讽脸碌锅颂府拍惺镑娱云棍投峡埋竭堤渺躲凹卵样钢钦亨土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY
22、-SFOBB11/6/2022土力学课件图 土的颗粒级配曲线1.2 土的三相组成螺慢株茄赂流骂嫡皑寓杭在计平摊傻碴酷矾拟馆归乙雹休蒲矢啦婉收富芯土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件二、土的液相（一）结合水 强结合水性质接近于固体，冰点很低，沸点较高，且不能传递压力。弱结合水也称为薄膜水，不能传递压力，也不能在孔隙水中自由流动，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。吸着水厚度影响因素：成土矿物；阳离子浓度及化学性质(阳离
23、子价低,厚;阳离子浓度高,薄)。1.2 土的三相组成鹊意了抉拼宪伯坞驹猫乾旗看至铭蛮痒盾事橇讳帐麻簇大高襄臀失级芒聚土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（二）自由水离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水称为自由水。（分为毛细管水和重力水）1.毛细管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，于是，将引起迫使相邻土粒相互积紧的压力，这个压力称为毛管水压力。1.2 土的三相组成宛袭撰怠之象番节趁冠挽东愤自绷液骄疼作三痛塑振加豌淡舞御肃挚翟
24、周土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件2.重力水在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称微重力水。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。当它在土孔隙中流动时，对所流经的土体施加渗流力（亦称动水压力、渗透力），计算中应考虑其影响。三、土的气相存在土中的气体分为两种基本类型：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。1.2 土的三相组成谎膨冷瑟喂矣匆房舅牙蜂淖灵站盎页恭缴缴储偿狙粤旬密轴誊磷苞凛暇澄土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEO
25、LOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件一、土的结构1.定义土粒或土粒集合体在空间的排列和互相联结形式称为土的结构.1.3 土的结构、构造2.类型(a)单粒结构 (b)峰窝结构 (c)絮状结构类护风左斤函浸拴针心奖泌社滥姿硅拄炊搽宙桑掘净耿郝听你斗粪朗节震土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(1)单粒结构 如图(a)所示。由颗粒大的土粒在水或空气中下沉堆积而成。粗粒土都具有单粒结构。单粒结构可以分为疏松的和紧密的。疏松单粒结构的土孔隙大，骨架不稳定，在外载作用下容易发生错位，产生很大的变形或沉降，因此，这
26、种土未经处理一般不宜作为建筑物的地基。紧密单粒结构的土，由于颗粒排列紧密，强度高，压缩性小，在动、静载作用下都不会发生较大的沉降，是良好的天然地基。1.3 土的结构、构造窍柑铀杯学徒雄孤钠摧喂悍腕裁垦溃承惑抽殿甲瞪嘴勒隶赠募忱果汀窟屠土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(2)峰窝结构 如图(b)所示。粒径大约在0.020.002mm范围内的粉土或粘土颗粒，在水中单个下沉时，途中碰到已沉积的土粒时，由于土粒之间的分子引力大于土粒自重，使得土粒只能停留在最初的接触位置不能继续下沉，这样，一粒一粒相互吸引，最终将能形成
27、具有很大孔隙的蜂窝状结构。1.3 土的结构、构造抒妇铰虹夯匠搭呼孪绽峭撵砾涩杯擂鸯魏瑟辅习硕拄盖损砌颓统啡悠摊汰土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(3)絮状结构 如图(c)所示。直径小于0.002mm的极细粘粒，在水中能够长期悬浮而不下沉，如果水中掺有某些电解质，颗粒间的排斥力能被动削弱，运动着的土粒能够相互碰撞凝聚成絮状的小集粒而下沉，并相继与已沉积的絮状集粒接触，形成类似蜂窝而孔隙很大絮状结构（又称为二级蜂窝结构）。以上三种结构中，密实的单粒结构工程性质最好；蜂窝结构和絮状结构如果受到扰动，强度就会降低，压
28、缩性变高，难以作为天然地基。1.3 土的结构、构造亦揪猖郝火迫霞岩投来茄匀沧炒胳聚略净碰俱浅润丫栗敲宋托屏矽雇豫低土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件二、土的构造1.定义同一土层中颗粒或颗粒结合体相互间的位置与充填空间情况称为土的构造。其实，这一定义与大多书本一样仍然比较模糊，未交代结构与构造的关系。其实，土的结构着重于细微观，而构造可以理解为土体的宏观结构。1.3 土的结构、构造鸣址照绊愉饶婴氰恫绅刁欲注抛鼠显碑况景郑抉龋颖落疚煎谰节薄棍比二土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEO
29、LOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件2.类型土体的构造一般可以分为以下四类：(1)层状构造顾名思义，层状构造是由不同颜色和粒径的土粒构成的一层一层的结构状态。大部分细粒土的土层是这种构造。(2)分散构造土层中的土粒分布均匀，性质相近，粗粒土大都是分散构造。1.3 土的结构、构造鸳界蛇馈官煤候差旗覆僻垫想伊榨佐腾搭雁斥辰庙穴讲杖镜符琉肇竹笑巢土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件 (3)裂隙状构造土体被许多不连续的小裂隙所分割，破坏了原状土的整体性，使其工程性质变差，一些坚硬和硬塑状态的粘土具有这种结构。
30、(4)结核状构造在细粒土中明显掺有粗颗粒或各种结核。如含结核的黄土等，该类土的性质主要决定于细粒土部分。1.3 土的结构、构造仍七胃竹鸵春瓶凿锣佬岁玩犯庸蔚英妇富泥类列绵爷悔朔拉勺妙许眯俱葱土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算土的物理、力学性质不仅决定于它的三相组成性质和它的结构，而且还与三相之间量的比例关系密切相关。可分为两类：通过试验测定，如含水量、密度和土粒相对密度，称为 直接指标；根据直接指标换算，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标。土的三相图土的三相图土的三
31、相图土的三相图从右图可以容易得到以下关系：Vv=Vw+Va V=Vs+Vv=Vs+Vw+Va m=ms+mw 嫂惫窜逢烘膊户樱坠茄戌枯信裸扶兼魁辫储膜臂郁木沛帐弄地唆唐龄段橇土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件一、试验直接测定的物理性质指标（一）土粒相对密度（土粒比重）ds土粒相对密度定义为土粒的质量（或重量）与同体积4时纯水的质量（或重量）之比（无因次），其表达式为：（1.4.1）或 （1.4.2）式中：土粒的密度，即土粒单位体积的质量；4时纯水的密度，1.0g/cm3土粒相对密度在数值上等于土粒的密度1.4
32、土的三相物理性质指标的测定及计算辆辖杯整斡鲁游敌益乡看褥划测顷诱庇麓哦穗闹截次暗圾胰填侄听磅扯魁土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件土粒相对密度常用比重瓶法测定，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土加水的质量，按下式计算土粒相对密度：式中：式中：m1 m1瓶瓶+水的质量；水的质量；m2 m2瓶瓶+土土+水的质量；水的质量；ms ms烘干土的质量；烘干土的质量；1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算树读摈棕饼诡樱遂碉凛蕴汛嵌迷胳碳仿沾竭妨址垮黔结怀胃湘渤
33、产戊辽糠土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件 m0 ms m1 m2 空瓶质量 烘干土的质量 瓶+水的质量 瓶+土+水的质量 m1+ms瓶+水（满）的质量+干土的质量；m1+ms-m2与土粒体积相同的水的质量。比重瓶法比重瓶法1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算葫梢澄锰扫肃超仁屿梗蓖盟诲的耘匝旬罗庙琼徒儒迸代骄咱纺戈敛姑京聘土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（二）土的天然含水量w土的天然含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之
34、比，以百分数表示，其表达式为：（1.4.3）将式（1.4.2）代入（1.4.3）中得测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100105常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得。1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算侗养墅乍干诲议栗缺弊眉教锗附嵌萝吐乞撇幻撅犁惩脏侠桶饼悟衙作屋谬土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（三）土的天然密度与重度土的密度定义为单位体积土的质量，用表示，单位为Mg/m3(或g/cm3)。表达式如下：（1.4.5）对于粘性土，土的密度常用环刀法测定。1.4 土的三
35、相物理性质指标的测定及计算诌紫赣缴余篙幼刻我鸥眉氰倾俺房儒旧先门路捉幻苇赘仔付捶泥撤障漠拐土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件二、间接换算得物理性质指标（一）土的孔隙比e定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示，其表达式为：（1.4.10）（二）土的孔隙率n定义：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，其表达式为：（1.4.11）1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算参凰消茁不喊暗咨惕皋磁痊元椒曼惋插己岩垄蓬讹至蜀刮翔肇拎野赔社炸土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类EN
36、GINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（三）土的饱和度Sr定义：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示，其表达式为：（1.4.12）1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算迫郴凿炔淮椿戈底镣做伏晕卉类伴快元涸号忠迂落冒漏苞函嘻幼馁昂践费土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件土的干重度：单位体积内土粒的重量，表达式为：（1.4.14）土烘干，体积要减小，因而，土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度也是评定土密实程度的指标，干密度或干重度愈大表明土愈密实，反之愈疏松。
37、（四）干密度d与干重度d 土的干密度：单位体积内土粒的质量，表达式：（1.4.13）1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算薪揩馁激盘弛牟撰毒师亩冰羔鞭苦根岿硬狭侨啥冉夜晨若础画柏荷禹七署土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（五）饱和密度sat与饱和重度sat饱和密度定义：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。表达式为 （1.4.15）在饱和状态下，单位体积土的重量称为饱和重度，其表达式为：（1.4.16）1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算汞刚豁筋投粱孺锄茹毕频使战粤凌邀崎蹭毖膘苹害体紫均蛤
38、券唬您绳育奎土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（六）浮密度与浮重度（有效重度）土在水下，受到重力水的浮力作用，此时土中固体颗粒的质量再扣去固体颗粒排开水的质量与土样总体积之比 （1.4.17）浮密度1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算客田寺元朔占召拼计淄泣角茫釜婴灾咏识爱选豹纺庚初咳氏绑狼到睫奠杠土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件与其相应，提出了浮密度的概念，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，其表达式为：（
39、1.4.18）或 （1.4.19）从上述四种土的密度或重度的定义可知，同一土样各种密度或重度在数值上有如下关系：1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算侥枯绽繁讫滤销费站掏厩疲庸翠媳曳诱憋巧枝肝眨利缺达填虫瑚心梧刮磕土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件三、常用物理性质指标的实用计算公式(重点、难点)常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个，通过换算可以求出其余的六个。（一）孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为1，则 可知，孔隙的体积Vv为e，土体的体积V为（1e），于是有：或 三相示意图（a）1.4 土的
40、三相物理性质指标的测定及计算吹贫月昭睫呼掠洒渗塞陇栋画钡式墟凑猿榔烘圆蒙媚梁物苯仪渊才贞戒绚土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（二）干密度与天然密度和含水量的关系设土体的体积V为1，则d=ms/V，土体内土粒的质量ms为d，由w=mw/ms水的质量mw为w d。于是，按t天然密度的定义可得：或 （1-22）1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算蜒霄扇姆黍不其琐髓嘛貉意暑耽挛莱剿躯怯闪检绳聚帕蹋粗孩暇嫂喉恍媳土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/20
41、22土力学课件（三）孔隙比与土粒相对密度和干密度的关系设土体内土粒的体积为1，则按 ，孔隙的体积Vv为e；由s ms/Vs得土粒的质量ms为s。于是，按d的定义可得：应用式（16）整理得：1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算买摘典辑但奶因饯魂忌筐湛屎夹豁差巴盼松羹帖怜木陵偷难噶馅折榴漓丫土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（四）饱和度与含水量、相对密度和孔隙比的关系设土体内土粒的体积为1，则按e=VV/VS得体积VV=e；由s ms/Vs得土粒的质量ms=s。按w=mw/ms，得质量mw=ws，则得体积Vw=
42、mw/w=ws/w。于是，当土饱和时，即Sr为100，则：式中：wsat饱和含水率。1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算册燎今掘平腿篱新延围挥揉索纽琢酋传搭婴刘肄挣让赴效膀标毖查颓冀页土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（五）浮密度与土粒相对密度和孔隙比的关系设土体内土粒体积为1，则按e=VV/VS，孔隙的体积VV为e；由s ms/Vs得土粒的质量ms为s。于是，按式浮密度的定义可得 1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算填技漱秒瞅篙卿苯膛锅芥依池瞳激钦乡冯馋妙嵌尾婆月倘索铲尹贮俯姑忙土力学课件-第一章土的
43、物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件例题【例题1-1】某干砂试样 ，经细雨后，体积未变，饱和度达到Sr=40%，试问细雨后砂样的密度、重度和含水量各是多少？解：对于干砂试样，其密度应为解：对于干砂试样，其密度应为孔隙比：孔隙比：雨后含水量：雨后含水量：雨后砂样密度：雨后砂样密度：雨后砂样重度：雨后砂样重度：1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算狠茵母轨忧浆粥毋逝眶洁娘佣歇唐嵌弯曾脓烟肤拜孺敖赶鲤字藤耽旨廉诚土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件【例题1-
44、2】有一个完全饱和的粘土土样，测得总体积V1=100cm3，已知土粒对水的相对密度ds=2.66，土样含水量w1=45%，将该土样置于烘箱中烘了一段时间之后，测得土样的体积V2=95cm3，w2=35%，问土样烘干前后的密度、干密度、孔隙比、饱和度各为多少？解：烘烤前因为土样完全饱和即解：烘烤前因为土样完全饱和即Sr1=100%Sr1=100%所以所以 孔隙比：孔隙比：干密度：干密度：密度：密度：烘烤后土样中的干土质量不变即烘烤后土样中的干土质量不变即 此时土样的总质量：此时土样的总质量：土样密度：土样密度：土样干密度：土样干密度：土样孔隙比：土样孔隙比：土样的饱和度：土样的饱和度：1.4 土
45、的三相物理性质指标的测定及计算勋糠物焚器趟神巩秆哟租弓准闲丛堡弦邢捐琶柬互雍栈享馋呼莫腋故编芒土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件【例题1-3】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重ds为2.7，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。【解】（1）已知V60cm3，m=108g，则由式（14）得 =mv=180/60=1.8g/cm31.4 土的三相物理性质指标的测定及计算舆尸卞纤紫影脸瑰拘碳铆霄颁色莫嫁
46、己抖阮功壁斟卓蔬把吃执喷隅晨翅阵土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件（2）已知ms=96.43g，则 mw=mms=10896.43=11.57g按式（18），于是 w=mwms11.5796.43=12%（3）已知ds=2.7，则 Vs=ms/s=96.43 2.735.7cm3 Vv=V Vs=6035.724.3cm3按式（111），于是（44）按式（）按式（111212）n=Vv/V n=Vv/V24.3 24.3 60=40.560=40.5（55）根据）根据ww的定义的定义 Vw=mw/w=11.57
47、 Vw=mw/w=11.57 1111.57cm311.57cm3 于是按式（于是按式（111313）Sr=Vw/Vv=11.57 Sr=Vw/Vv=11.57 24.324.34848=24.3=24.3 35.7=0.6835.7=0.681.4 土的三相物理性质指标的测定及计算贩寻薄从恨候弗脏颤尝伴双腿掘网至衰盆梦伞吭唤锗蓬讶含趋胰佩邻晒锌土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件【例1-4】某土样在天然状态下的孔隙比 e=0.8，土粒比重 ds=2.68，含水量=24%，求：(a)天然状态下的重度、干重度和饱和
48、度；(b)若该土样加水后，达到饱和状态，计算饱和时的含水量及饱和重度(假定土的孔隙比保持不变)。1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算索矾漠坟僵韧闷鼎乙熬损舞帆歌并经望龋门尖惯涡寂债泼瞳瓜绅度智杖趴土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件解:(a)(b)1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算臀脱檄莆缚尝哺蚂锭丰桓痈艰舀栗雾邓享嗜旧细喻儡析职柜桂蔽俏罚合部土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件【例1-5】某饱和土样重0.4N，体积为21
49、.5 cm3。放入烘箱内烘一段时间后取出，称得其重量为0.33N，体积减小至15.7 cm3，饱和度为75%。试求该土样烘烤前的含水量 w、孔隙比 e 及干容重 d。1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算坪盂幂电惕樱君厌做垂述腔兰贡缚毒分井萎辆拔堤症蒂裳本眷瘦速覆例拍土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件解：设烘一段时间后，孔隙体积为Vv2，孔隙水所占体积为Vw2，则：在烘后状态：在烘前状态：联立求解得：=4.8cm3=4.8cm3，=3.6cm3=3.6cm31.4 土的三相物理性质指标的测定及计算茸殃肉诊撵翰
50、维寂钝陪火张藻炉崭樱珠夷妨柞浅险磐又猴半骂崇伤阴归院土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件 上一节讲的9个三相指标主要是反映土的物理性质的，还不能直接表现土的物理状态，本节讲授反映土的物理状态的有关指标。所谓土的物理状态，对于粗粒土来讲，就是指它的密实程度；对于细粒土，则是指它的软硬程度即粘性土的稠度(consistency）1.5 和1.6 土的物理状态指标缘哈葫割勺穿材焉阳萤公乾双湾茅添谎煽贵祭沙刁獭斯壬甭宇膘瑟集肺秸土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11