工程地质与地基基础（蔡燕燕）第2章 土的物理性质及工程分类ppt课件.ppt

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1、第2章土的物理性质及工程分类2.1土的生成与特性2.1.1土的生成（1）物理风化（2）化学风化（3）生物风化2.1.2土的结构和构造结构：单粒结构：稳定性好。强度高蜂窝结构：空隙大，颗粒较细絮状结构：二级蜂窝结构。强度低，压缩性高构造：层状构造分散构造结核状构造裂隙状构造单粒结构蜂窝结构絮状结构2.1.3土的工程特性压缩性高强度低——抗剪强度透水性大2.1.4土的生成与工程特性的关系搬运：流水搬运优于风力搬运沉积：年代越长，工程性质越好自然地理环境2.2土的三相组成土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿

2、物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。固体+气体（液体=0）：干土固体+液体+气体：湿土固体+液体（气体=0）：饱和土2.2.1土的固体颗粒——土粒及土的颗粒级配岩石的风化作用形成土——风化——剥蚀——搬运——沉积——（一）土的矿物成分1、土的矿物成分主要取决于母岩的成分及其经受的风化作用。2、土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。原生矿物：即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。次生矿物：原生矿物经风化，与周围环境相互作用后形成的矿物。（

3、二）土的颗粒级配土的颗粒大小与土的性质密切相关，随着土粒粒径的变化,土的性质也会发生相应的变化（无粘性土【大】→→粘性土【小】）将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干粒组，各个粒组随着分界尺寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。我们以200、60、2、0.075、0.005mm为界限粒径，把土颗粒分为6个粒组:漂石<块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。这些界限粒径是以同一粒组的土粒具有相类似的性质来确定的。土中某个粒组的相对含量较高，

4、该粒组就对土的性质起主导作用，因此，有必要研究粒组的相对含量。土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总量的百分数)来表示，称为土的颗粒级配。土的颗粒分析试验：目的——测定各个粒组的相对含量粒径分析法——筛分法d≥0.075mm比重计法d<0.075mm或移液管法颗粒级配曲线（半对数坐标）曲线的坡度（判断颗粒的均匀程度）陡－→均匀平缓－→不均匀问题：什么是粒径均匀和不均匀？级配良好与不良好？土的颗粒级配曲线利用颗粒级配累积曲线可以确定土粒的级配指标，不均匀系数Cu：d60――

5、限定粒径d10――有效粒径曲率系数CcCu<5均匀级配不良5≤Cu≤10中等均匀中等级配Cu>10不均匀级配良好级配良好的土，同时满足Cu≥5且Cc=1～3，其密度、强度、稳定性较好，透水性较低，对于堤坝、填方、垫层、路基是较好的材料。2.2.2土中水土中水可以处于液态、固态或气态。存在于土中的液态水可分为结合水和自由水两大类：结合水——土粒表面有电分子引力吸附的土中水；自由水——土粒电场影响范围以外的水（能传递静水压力）强结合水（弹性、粘性）结合水弱结合水（可塑性）重力水（存在于地下水位下的透水层中

6、）自由水毛细水（存在于地下水位上的透水层中）毛细水上升高度：与毛细管半径成反比毛细压力冻胀——融陷措施：避开冻结区域2.2.3土中气土中的气体存在于土孔隙中未被水所占据的部位。——封闭的气泡（增大土的弹性和压缩性，降低透水性）；——自由气体，与大气相通的，对土性影响不大。2.2.4土的构造在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征称为土的构造，土的构造最主要特征就是成层性即层理构造。土的构造的另一特征是土的裂隙性。1层状构造：物质成分、颗粒大小不同的交错层理构造。2分散构造：

7、各部分的土粒无明显差别，分布均匀。3裂隙构造：裂隙破坏土的整体性，增大透水性，造成土体不均匀。4结核状构造：细粒土中混有粗颗粒或各种结核2.3土的物理性质指标土的三相比例指标：土粒比重、含水量、密度、干密度、饱和密度、有效密度、孔隙率、孔隙比、饱和度。1、土的密度和重度ρ＝m/V（g/cｍ3）γ=w/V=ρ×g（kN/m3）测试方法：环刀法，灌水法2、土的含水量ω——标志土的湿度Mw：水的质量Ms：固体颗粒质量测试方法：烘干法天然状态下,同一类粘性土，含水量ω越高,力学性质越差。3、土粒比重（土粒的相

8、对密度）Gs取决于矿物成分土粒的密度与同体积4°C的水的密度比值Gs=测试方法：比重瓶法，经验值法土粒相对密度参考表=土的名称砂土粉土粘性土粉质粘土粘土土粒相对密度2.65～2.692.70～2.712.72～2.732.74～2.764、干土密度ρd和干土重度γd简称：土的干密度、干重度ρd＝ms/v(g/cm3)单位体积土粒的质量评定土体的紧密(密实)程度的标准（控制填土的质量）γd=ρd×g(kN/m3)5、土的饱和密度ρsat、饱和重度γsat及