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1、土力学与地基基础 土木系第一章：土的物理性质与工程分类（2）2023/1/281本次授课内容 1、土的三相比例指标换算、土的三相比例指标换算2、土的结构、土的结构 3、粘性土的水理性质指标（物理状态指标）、粘性土的水理性质指标（物理状态指标）4、砂土的密实度（物理状态指标）、砂土的密实度（物理状态指标）5、土的工程分类、土的工程分类2023/1/282第二节：土的三相比例第二节：土的三相比例三、土的三相指标换算：2023/1/2831.e的计算：的计算：由由m/v 得：得：（1e）（1）se=（1）s-1式中，式中，s=ds*g2023/1/2842.n=vv/v=e/(1+e)3.d =ms
2、/v=s/(1+e),d=d g4.sat=(ms+w vv)/v,sat=satg =(s+w e)/(1+e)5.(ms vs w)/v g =(w)/(1+e)6.s r=vv/v=wv/(v w)=s/(1+e)w=d s(1+e)2023/1/285例题：例题：某一土样，容重18.0kN/m3G s 2.7，18。计算土的孔隙比计算土的孔隙比e,孔隙度孔隙度n,土粒密度土粒密度s，土粒容重土粒容重s，干容重干容重d饱饱和容重和容重sat，浮容重浮容重，饱和度饱和度s r，以及对应指标以及对应指标 s，d，sat，。2023/1/286 土的物理性质主要取决于土的成分与结构。土土的物理
3、性质主要取决于土的成分与结构。土受力后，成分不会改变太大，而结构却会发生受力后，成分不会改变太大，而结构却会发生很大的变化。强度、变形等特性很大程度上与很大的变化。强度、变形等特性很大程度上与土的结构有关。土的结构有关。一、土的结构类型：一、土的结构类型：散粒结构散粒结构-包括包括松散结构松散结构与与密实结构密实结构。各碎屑彼。各碎屑彼此接触，互不连接，是此接触，互不连接，是无粘性土无粘性土的典型结构。的典型结构。团聚结构包括团聚结构包括蜂窝结构蜂窝结构与与絮凝结构絮凝结构（链状结构）（链状结构），是，是粘性土粘性土的典型结构。的典型结构。第三节：土的结构第三节：土的结构2023/1/287散
4、散粒粒结结构构蜂蜂窝窝结结构构链链状状结结构构粉粉粒粒为为主主的的结结构构类类型型链状结构是粘粒相互聚链状结构是粘粒相互聚合下沉形成，又称絮凝合下沉形成，又称絮凝结构。结构。2023/1/288二、质点间的连结类型：二、质点间的连结类型：1、无连结（散粒结构），是无粘性土的连结 类型。2、结合水连接（团聚结构）是粘性土的连 结类型。弱结合水形成公共水化膜，使颗粒间形成一种吸引力。含水量越大，粒间距离月远，吸引力越小。3、毛细水连接：是粉土的连结类型。不 稳定。4、胶结：岩石等的连结，强度大，稳定 性取决于胶结物。2023/1/289土的水理性质一般指的是粘性土的稠度状态、土的水理性质一般指的是
5、粘性土的稠度状态、液限、塑限液限、塑限（由实验室测得）及由这两个指（由实验室测得）及由这两个指标计算得来的标计算得来的液性指数和塑性指数液性指数和塑性指数。这几个。这几个指标也是工程中必需提供的。对于饱和粘性指标也是工程中必需提供的。对于饱和粘性土还有土还有灵敏度和触变性灵敏度和触变性。一、稠度状态：一、稠度状态：粘性土由于含水量的不同，分为固态、可塑粘性土由于含水量的不同，分为固态、可塑状态和流动状态，这即是粘性土的稠度状态。状态和流动状态，这即是粘性土的稠度状态。第四节：第四节：粘性土的水理性质（界限含水量粘性土的水理性质（界限含水量2023/1/2810二、稠度状态的界限含水量：1）、固
6、态：固态）、固态：固态 半固态半固态2）、塑态：稠塑）、塑态：稠塑 粘塑粘塑3）、流态：具有厚层流动）、流态：具有厚层流动 薄层流动薄层流动缩限缩限 s，强结合水分界限强结合水分界限塑限塑限 p，液限液限 l，粘着界限，粘着界限，弱结合水分界限弱结合水分界限触变界限触变界限，2023/1/2811.土由半固态到可塑状态土由半固态到可塑状态的界限含水量称为塑限，的界限含水量称为塑限，用用wp表示，用表示，用“搓条法搓条法”测定。即用双手将天然湿测定。即用双手将天然湿度的土样搓成小圆球（球度的土样搓成小圆球（球径小于径小于10mm），），放在毛放在毛玻璃板上玻璃板上,再用手掌慢慢搓滚成小土条，用力
7、均匀，搓再用手掌慢慢搓滚成小土条，用力均匀，搓到土条直径为到土条直径为3mm，出现裂纹，自然断开，出现裂纹，自然断开，这时土条的这时土条的含水量含水量就是塑限就是塑限wp值值2023/1/2812.土由可塑状态土由可塑状态到流动状态的界限到流动状态的界限含水量称为液限，含水量称为液限，用用wL表示，我国表示，我国采用锥式液限仪来采用锥式液限仪来测定。测定。其工作过程是：将其工作过程是：将粘性土粘性土调成均匀的浓糊状，装调成均匀的浓糊状，装满盛土杯，刮平杯口表面，将满盛土杯，刮平杯口表面，将76克重圆锥体轻放克重圆锥体轻放在试样表面的中心，使其在自重作用下徐徐沉入在试样表面的中心，使其在自重作用
8、下徐徐沉入试样，若圆锥体经试样，若圆锥体经5秒种恰好沉入秒种恰好沉入17mm深度，这深度，这时杯内土样的含水量就是液限时杯内土样的含水量就是液限wL值。为了避免放值。为了避免放锥时的人为晃动影响，可采用电磁放锥的方法。锥时的人为晃动影响，可采用电磁放锥的方法。2023/1/2813 现在，一般采用塑液限联现在，一般采用塑液限联合测定仪对塑限与液限同时合测定仪对塑限与液限同时进行测定。进行测定。取三个土样含水量分别接近取三个土样含水量分别接近塑限、塑液限之间、液限。塑限、塑液限之间、液限。测定其平衡锥的落入深度测定其平衡锥的落入深度h1，h2，h3,及其相应含水量及其相应含水量1，2，3，在双对
9、数，在双对数坐标上，将三点连成一条直坐标上，将三点连成一条直线，在直线上分别找出落入线，在直线上分别找出落入深度为深度为2、17的点。此两点就的点。此两点就分别对应塑限与液限。分别对应塑限与液限。2023/1/2814.液性指数液性指数IL：粘性土粘性土的的天然含水量天然含水量和和塑限塑限的差的差值与值与塑性指数塑性指数之比。之比。用用IL表示即：表示即：从式中可见：从式中可见：当土的天然含水量当土的天然含水量小于小于p时，时，IL小于小于0，天，天然土处于坚硬状态；然土处于坚硬状态；当当大于大于l时，时，IL大于大于1，天然土处于流动状，天然土处于流动状态；态；当当 在在p 与与l 之间时，
10、即之间时，即IL在在01之间，之间，则天然土处于可塑状态。则天然土处于可塑状态。因此，可以利用液性指数因此，可以利用液性指数IL 来表示粘性土所来表示粘性土所处的软硬状态。处的软硬状态。IL值愈大，土质愈软；反之，土值愈大，土质愈软；反之，土质愈硬。质愈硬。2023/1/2815建筑地基基础设计规范（建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）规规定粘性土按液性指数值划分为：定粘性土按液性指数值划分为：状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数IL00IL0.250.25IL0.750.751.02023/1/2816 .塑性指数塑性指数Ip是指是指液限和塑限液限和塑限的差值（省去的差值（省去%号）号），即土
11、处在可塑状态的，即土处在可塑状态的含水量含水量变化范围，用变化范围，用IP表示。表示。Ip=l-p 显然，塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水显然，塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水量范围也愈大。塑性指数的大小与土中结合水的可量范围也愈大。塑性指数的大小与土中结合水的可能含量有关，土中能含量有关，土中结合水结合水的含量与土的的含量与土的颗粒组成颗粒组成、矿物组成矿物组成以及土中水的离子成分和浓度等因素有关。以及土中水的离子成分和浓度等因素有关。由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，在工程上常按塑性土特征的各种重要因素，因此，
12、在工程上常按塑性指数对性指数对粘性土粘性土进行分类。进行分类。2023/1/2817三、饱和粘性土的灵敏度与触变三、饱和粘性土的灵敏度与触变:灵敏度表示土的结构对强度的影响。一般是灵敏度表示土的结构对强度的影响。一般是以原状以原状粘性土粘性土的强度与同一土经重塑（指在的强度与同一土经重塑（指在含水含水量量不变条件下使土的结构彻底破坏）后的强度之不变条件下使土的结构彻底破坏）后的强度之比来表示的。重塑试样具有与原状试样同样的尺比来表示的。重塑试样具有与原状试样同样的尺寸、寸、密度密度和含水量。测定强度所用的常用方法有和含水量。测定强度所用的常用方法有无侧限抗压强度试验和十字板抗剪强度试验无侧限抗
13、压强度试验和十字板抗剪强度试验，对，对于饱和粘性土的灵敏度于饱和粘性土的灵敏度St可按下式计算：可按下式计算：2023/1/2818式中式中 qu-原状试样的无侧限抗压强度（原状试样的无侧限抗压强度（kPa）；）；qu-重塑试样的无侧限抗压强度重塑试样的无侧限抗压强度（kPa）根据灵敏度可将饱和粘性土分为：根据灵敏度可将饱和粘性土分为：低灵敏低灵敏 1 St 2中灵敏中灵敏 2 St 4土的灵敏度愈高，结构性愈强，受扰动土的灵敏度愈高，结构性愈强，受扰动后土的强度降低就多，所以在基坑施工时应后土的强度降低就多，所以在基坑施工时应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰动。注意保护基槽，尽量减少土结构的
14、扰动。2023/1/2819相对密实度：最大孔隙比相对密实度：最大孔隙比emax与与天然孔隙比天然孔隙比e之之差和最大孔隙比差和最大孔隙比emax与最小孔隙比与最小孔隙比emin之差之差的比值，以的比值，以Dr表示。即：表示。即：最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符号号emin表示；用表示；用振击法振击法测定。最大孔隙比是测定。最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用符号土处于最疏松状态时的孔隙比，用符号emax表表示；用示；用松砂器法松砂器法测定。测定。第五节：第五节：无粘性土的状态指标（砂土密实度）无粘性土的状态指标（砂土密实度）2023/1/2820
15、 根据根据Dr值可把值可把砂土砂土的密实度状态划分为的密实度状态划分为下列三种下列三种：1Dr0.67 密实的密实的0.67Dr0.33 中密的中密的0.33Dr0 松散的松散的相对密实度试验适用于透水性良好的无相对密实度试验适用于透水性良好的无粘性土，如纯砂、纯砾等。一般情况很难保粘性土，如纯砂、纯砾等。一般情况很难保证砂土的原状结构，因此很难测得天然孔隙证砂土的原状结构，因此很难测得天然孔隙比比e，工程中常用工程中常用标准贯入标准贯入击数击数N确定砂土确定砂土的密实度。的密实度。2023/1/2821第七节：土的击实性第七节：土的击实性一、细粒土的压实性一、细粒土的压实性1、最优含水量与最
16、大干密度、最优含水量与最大干密度2、饱和曲线、饱和曲线二、粗粒土的压实性二、粗粒土的压实性与含水量有关，完全干燥或充分饱和时与含水量有关，完全干燥或充分饱和时易压实到最大干密度。但无最优含水量。易压实到最大干密度。但无最优含水量。三、击实试验三、击实试验2023/1/2822粘性土击实曲线与饱和曲线粘性土击实曲线与饱和曲线饱和曲线：饱和曲线：含水量一定的饱和土样，其含水量与对应干密度含水量一定的饱和土样，其含水量与对应干密度曲线。曲线。2023/1/2823填土的含水量与碾压标准控制：填土的含水量与碾压标准控制：粘性土：用压实系数控制粘性土：用压实系数控制砂土：用相对密度控制砂土：用相对密度控
17、制2023/1/2824一、分类意义：一、分类意义：1 1、统一各种工程地质图件上的岩土图示标、统一各种工程地质图件上的岩土图示标 准准2 2、对某一种土进行研究时，制定合理的研、对某一种土进行研究时，制定合理的研 究内容、试验项目和方法。究内容、试验项目和方法。3 3、根据分类名称可以大致判断土的工程特、根据分类名称可以大致判断土的工程特 性、评价土作为建筑材料的适宜性及结性、评价土作为建筑材料的适宜性及结 合其他指标来确定地基的合其他指标来确定地基的承载力承载力等。等。第八节：第八节：土的工程分类土的工程分类2023/1/2825二、分类原则：二、分类原则：作为建筑场地和地基的土的分类一般
18、可按作为建筑场地和地基的土的分类一般可按下列原则进行：下列原则进行：1、根据根据地质成因地质成因可分为残积土、坡积土可分为残积土、坡积土 、洪积土、冲积土、风积土等。、洪积土、冲积土、风积土等。2、根据根据颗粒级配颗粒级配可分为可分为粗粒土粗粒土和和细粒土细粒土，粗土粒按级配分为，粗土粒按级配分为碎石土、碎石土、砂土砂土、3、细粒土根据、细粒土根据级配级配或或塑性指数塑性指数 或塑性图进行或塑性图进行 分类，分为分类，分为粉土和粘性土粉土和粘性土。4、根据土的工程特性的特殊性质可分为一般土根据土的工程特性的特殊性质可分为一般土和和特殊土。特殊土。P222023/1/28262023/1/2827 结束 谢谢！Keep Connecting In The Future2023/1/2828