土的物理性质指标与分类

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1、简介土力学概念中铁上海工程局有限公司技术中心高冰第一节土的颗粒级配颗粒大小粒组按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类界限粒径d(mm)d(mm)砾石砂粒粉粒粘粒胶粒6020.050.0050.0020.250.5520粗中细粗中细极细0.1粗粒细粒颗粒大小分析试验测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，确定粒径分布范围的试验称为土的颗粒大小分析试验。常用的方法：筛分法：粒径>0.075mm密度计法：粒径<0.075mm联合测定：既有粒径<0.075mm，又有粒径>0.075mm土的级配曲线颗粒分析试验曲线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

2、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：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d10~d30间；Cc过小，台阶在d30~d60间；规范：纯净砾、砂，Cu>=5，且Cc=1~3

3、时，级配良好，否则，不良。第二节土的物理指标两类物理指标：一类是必须通过试验测定的，如含水率、密度和土粒比重，称为直接指标；另一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标。土的三相图试验直接测定的物理性质指标（一）土的密度ρ与重度γ土的密度定义为单位体积土的质量，用ρ表示，单位为Mg/m3(或g/cm3)。表达式如下：对于粘性土，土的密度常用环刀法测定。土的重度亦称为容重，定义为单位体积土的重量，用γ表示，单位为kN/m3。表达式如下：式中：W——土的重量，单位为kN；g——重力加速度。（二）土粒比重Gs土粒比重定义为土粒的质量（或重量）与同体积4℃时纯水的质量（或重

4、量）之比（无因次），其表达式为：或式中：——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——4℃时纯水的重度。土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒比重常用比重瓶法测定，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，按下式计算土粒比重：（1-8）式中：m1——瓶+水的质量；m2——瓶+土+水的质量；ms——烘干土的质量；——tºC时蒸馏水的比重。m0msm1m2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

5、法（三）土的含水率w土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：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100℃～105℃常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得。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：（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：（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：土的干重度：单位体积内土粒的重量，表达式为：土烘干，体积要减小，因

6、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。（四）干密度ρd与干重度γd土的干密度：单位体积内土粒的质量，表达式：（五）饱和密度ρsat与饱和重度γsat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：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：（六）浮密度ρ’与浮重度（有效重度）γ’土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量减小，因此提出了浮重度，即有效重度的概念，其表达式为：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：或从

7、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：二、粘性土的稠度（一）粘性土的稠度状态稠度指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。流动、软、可塑、硬等描述四种状态可塑性：土在外力作用下可改变形状但不显著改变其体积也不开裂，外力卸除厚仍能保持已有的形状。粘性土较硬变软流动（二）界限含水率及其测定1.界限含水率粘性土从一种状态过渡到另一种状态