《土力学》教案

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1、《土力学》教案课次：第2次主要内容：土的生成与特性；土的三相组成；土的三相比例指标重点内容：土的三相组成；土的三相比例指标及其相互关系教学方法：精讲启发式与逻辑推理式作业：P29：第1题、第2题、第5题第二章土的物理性质与工程分类§2.1土的生成与特性一、土的生成土是由岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积等过程后的产物，土的来源是岩石。地球表面30～80km范围是地壳，地壳原来是坚硬的岩石。*完整岩石风化和剥蚀不同粒度的固体颗粒搬运和沉积土（第四纪沉积物）成岩作用岩石。所以，在地壳变动的亿万年历史长河中，岩石和土可能交替地反复形成，周期性的破碎和集合。二、土的特性在土力学中，将土作

2、为一种工程材料来研究。与其它材料相比，土有如下特性：1．散体性（压缩性大、强度低、透水性大）：颗粒之间无粘结或弱粘结，存在大量孔隙，可以透水、透气。2．多相性26：土往往是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系，三相之间质和量的变化直接影响它的工程性质。3．成层性：土粒在沉积过程中，不同阶段沉积物成分、颗粒大小及颜色等不同，而使竖向呈现成层的特征。4.变异性：土是在自然界漫长的地质历史时期演化形成的多矿物组合体，性质复杂，不均匀，且随时间还在不断变化。§2.2土的三相组成土体中由土的颗粒形成骨架，骨架之间存在孔隙，孔隙中存在着液态水和空气。不同地区的土体，其三相构成的比例是不同

3、的，即便同一地点的土体，其三相组成也随环境的变化而变化。如天气的晴雨、季节的变化、温度的高低、地下水位的升降等，都会引起土体三相比例的变化。若土中孔隙全部被水充满时为饱和土；孔隙全部被气体充满时称为干土；土中孔隙同时有水和气体存在时为非饱和土。土体的三相比例不同，土的状态和工程性质也不相同。如：如干粘土坚硬、强度大，湿粘土显可塑性、强度低。由此可见，土的三相对其物理力学性质有重大影响，所以首先应研究土的三相组成。一、土的固体颗粒1．土粒的划分在自然界中存在各种土，其颗粒有大小是不同的。由1×10-626mm的极细粘土颗粒，一直变化到几米大小的岩石碎块。最终反映在土的物理力学

4、性质上也出现明显的差别。也就是说，即便土的矿物成份相同，但当其颗粒不同时，土的物理性质也明显不同。比如，当土粒变细时，可由无粘性变为有粘性，其抗压强度下降，压缩性提高。土粒的大小称为粒度。在工程上常把大小相近的土粒合并为一组，称为粒组。颗粒间的分界线是人为确的定。对粒组的划分，各个国家，甚至一个国家各个部门都有不同的规定。（1）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的划分标准（见P8表1－1）；（2）水电部（SL237-1999）的划分标准（P8见表1－2）；（3）《土的分类标准》（GBJ145-90）的划分标准（P9见表1－3）。2、粒度成份及其表示方法土的

5、粒度成份是指土中各种不同粒组的相对含量，以干土重量的百分比表示。它用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特性。常见的粒度成份表示方法有：（1）表格法，以列表形式直接表达各粒组的百分含量，见下表。（2）累计曲线法（见图1—2）。是一种较完善的图示方法，通常采用对数坐标。横坐标按对数坐标表示粒径d，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。由累计曲线可以大致判断级配情况和均匀程度。曲线越陡，说明土粒大小相差不多，土粒较均匀，级配差；反之，曲线越平缓，表示土粒大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。根据累计曲线的坡度，只能粗略了解土粒级配的好坏，但要科学的评价土颗粒级配情况，要有定量指标。

6、26首先介绍几个概念：①有效粒径d10：小于某粒径的土相对含量为10％时，相应的粒径称为有效粒径。②限制粒径d60：小于某粒径的土的相对含量为60％时，相应的粒径为限制粒径。③不均匀系数:④曲率系数(或称级配系数)：CC=⑤评价标准：当Cu<5时，称为均粒土，其级配不好；当Cu>10时称为级配良好的土；当Cu＝5～10且Cc=1～3时，土级配良好，否则不好。3．粒度成份分析法粒度成份分析的目的是确定各粒组颗粒的相对含量。对于颗粒大于0.075mm的土，可用“筛分法”。对于颗粒小于0.075mm的土，可用“沉降分析法”。下面介绍这两种方法：（1）筛分法拿一套孔径不同的标准筛，

7、其孔径分别为200、60、20、10、5、2、1、0.5、0.25、0.1、0.075mm，按孔径大小自上而下迭放着，并放上底盘。筛分前，首先将土样烘干，使之松散，称取土样总重量。然后将土样倒入最上面的一只筛中，经过振动，各个筛及底盘中均留有或多或少的土样，称取留在各个筛孔上的土重，除以土样总重，可得各粒组土粒的相对含量。（2）沉降分析法，包括比重计法和移液管法26。可参考有关《土工试验规程》，留在试验课讲解。二、土中水土中水有不同形态，如固态的冰、气态的水蒸汽、液态的水，还有矿物颗粒晶格的结晶水。水蒸汽一般对土的