《土力学与地基基础》第二章 土的物理性质与工程分类

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1、土力学地基基础SoilMechanicsandFoundationEngineering河南科技大学建工学院高笑娟第二章介绍土的形成及物质组成,从定性和定量两个方面描述土体的物质组成、密实程度及工程应用。土的物理性质及工程分类主要内容:知识要点：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，以及粘性土的物理状态评价。掌握无粘性土和粘性土的分类依据和分类方法。§1.1土的成因土是岩石经过风化、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搬运、沉积一、土体的生成风化岩石地球土地球生物风化物理风化化学风化矿物成分未变无粘性土原生矿物矿物成分

2、改变粘性土次生矿物风化作用分类有机质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,或在运动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作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物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其形式。力学特性影响土的结构反映土的成分形成条件分类单粒结构蜂窝结构絮状结构二、土的结构和构造粒间作用力可否作天然地基矿物成分单粒结构示意图重力、毛细力密实的单粒结构是良好的天然地基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。粗粒土的结构松散密实粒间作用力形成环境可否作为天然地基矿物

3、成分水中的悬浮力、自重力（斥力减小引力增加）絮状结构(凝聚结构)蜂窝结构(分散结构)示意图颗粒间的引力、自重力（粒间引力占优势）淡水中沉积海水中沉积次生矿物次生矿物注意：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。不可不可细粒土的结构是指由粉粒（粒径0.005~0.075mm）在水中下沉时形成的。是指由粘粒（粒径≤0.005mm）集合体组成。颗粒形状原生矿物圆状、浑圆状、棱角状次生矿物针状、片状、扁平状土的构造：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。力学特性影响土的构造类型层状构造分散构造裂隙构造结核状构造通常分散构

4、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，故土的工程性质最差。土的工程特性（1）压缩性高；（2）强度低；（3）透水性大；土的生成与工程特性的关系沉积年代越长，工程特性越好。Q3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；Q4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，起主体作用重要影响土体次要作用土体三相组成示意图§1.2土的组成一、土中的固体颗粒(固相)物理状态力学特性粒组的划分土的颗粒级配土粒的矿物成分①.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粒径曲线法表示影响土

5、性质的主因表格法表示的粒组划分粒径级配筛分法：适用于粒径在0.075~60mm的土㎜～～密度计法：适用于粒径小于0.075mm的土根据斯托克斯（Stokes）定理，球状的细颗粒在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。通常将各粒组的相对含量，用质量百分数来表示筛分法（d>0.075mm的土）密度计法（d<0.075mm的土）105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536筛分法原理图筛分法就是用一套标准筛子如孔直径(mm

6、)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、0.1、0.075，将烘干且分散了的200g有代表性的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，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。密度计法(也称比重计法)：是沉降分析法的一种，另外还有移液管法(也称吸管法)。该两法的理论基础都是依据Stokes(司笃克斯)定律，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典型颗粒级配曲线1009080706050403020100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)10090807060504

7、03020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30特征粒径:d60—控制粒径d10—有效粒径d30—中值粒径不均匀程度：Cu=d60/d10—不均匀系数Cu≥5,级配不均匀粗细程度：用平均粒径d50表示1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.00