土的物理性质及工程分类1

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1、土力学绪论土是岩石风化的产物，经搬运作用，沉积作用和固结作用所形成。土与钢、混凝土等材料不同，是三相体，即：由固相（土颗粒）、液相（水）和孔隙组成。土的作用：建筑物的地基，建筑材料土力学是研究土的应力、变形、强度和稳定以及土与建筑物相互作用等规律的一门力学分支，是土木工程学科三大力学之一。（工程力学、结构力学、土力学）。学习要求：掌握土的物理力学性质指标和试验方法，掌握土力学的基本理论和计算方法；学会利用土力学原理分析计算有关实际工程问题。参考书目录地基基础（第三版）华南理工大学等建工土力学地基基础陈希哲清华土力学与环境土工学胡中雄同济天然地基上的浅基础高大钊等机械建筑地基基础设计规范G

2、B50007-02建工高层建筑地基基础设计规范黄土、膨胀土、软土地基等设计规范第一章土的物理性质及分类1土的三相组成固相包括：无机矿物颗粒和有机质，组成了土的骨架。液相孔隙中存在的水。包括：冰、水蒸气、水。气相充填在土孔隙中的气体。与大气相通和不相通两类。2土的粒度成分天然土是由大小不同的颗粒组成，土粒的大小成为粒度。2.1土的粒度划分天然土的粒径一般是连续变化的，为了描述的方便，工程界常把大小相近的土粒合并为组，成为粒组。我国习惯采用的粒组划分标准粒组名称粒组范围/mm飘石（块石）粒组>200卵石（碎石）粒组20～200砾石粒组2～20砂粒粒组0.075～2粉粒粒组0.005～0.075粘

3、粒粒组<0.0052.2粒度成分及其表示方法土的粒度成分是指土中不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示）。表格法累计曲线法不均匀系数Cu=d60/d10曲率系数Cs=d302/d60d10式中d60、d30、d10－分别为累计质量分数为60％、30％和10％的粒径，d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。Cu反映了不同粒组的分布情况；Cs是描述累计曲线整体形状的指标。2.3粒度成分试验方法筛分法一套标准不同粒径的标准筛把各粒组分离出来。沉降分析法利用司笃克斯公式计算。比重计法、移液管法。3土的三相比例指标气水ggg=0gwgsVVsVVVgVw3.1试验指标土的密度（重度）－环刀法、核子

4、密度仪等土粒密度（土粒相对密度）－比重瓶法土的含水量－烘干法、燃烧法等3.2换算指标（计算指标）密度rd、饱和密度rsat、有效密度r`孔隙比e、孔隙率n饱和度Sr3.3三相指标的换算关系例题：推导各项指标之间的关系。Vs=1，则Vv=e，V=1+e，gs=Vsdsρw＝dsρw，gw＝wgs＝wdsρwg=gw+gs=ds(1+w)ρw推导：ρ＝g/V=[ds(1+w)ρw]/(1+e)ρd=gs/V=dsρw/(1+e)气水ggg=0gwgsV＝1VsVVVgVw4无粘性土的密实度无粘性土是指颗粒间不具有粘聚力的土。密实度是反映无粘性土紧密程度的指标。密实的无粘性土饱和松散的无粘性土高强

5、度低压缩性强度低水稳性差：液化、流砂良好的天然地基加固处理：强夯、挤密等等孔隙比颗粒级配若砂土处于最紧密状态的孔隙比称为最小孔隙比(emin)；处于最松散状态的孔隙比称为最大孔隙比(emax)。则定义：Dr=(emax-e)/(emax-emin)式中Dr－砂土的相对密度，％；其总是小于1的。e－砂土的天然孔隙比。emax、emin可以用相对密度仪测定。按下表划分砂土的密实度砂土密实度划分标准密实度密实中密松散相对密度1~0.670.67~0.330.33~05粘性土的分界含水量及状态指标粘性土随含水量的变化从一种变为另一种状态时的界限含水量。是细粒土颗粒与土中水相互物理化学作用的结果。试验

6、方法：1)、液限液限仪、液塑限联合测定仪、碟式液限议2)、塑限搓条法、液塑限联合测定仪3)、缩限收缩仪试验流动状态W(%)可塑状态半固态固态缩限Ws塑限Wp液限WL塑性指数液限与塑限的差值。是区别于砂土的重要特征参数。Ip=WL-Wp塑性指数习惯上用不带％的数值表示。直线的斜率称为土的活动性指数αc。粘性土的活动性分类低中等高<0.750.75~1.25>1.25塑性指数Ip0胶粒（<0.002mm）含量p(%)液性指数天然含水量和塑限之差与塑性指数的比值。IL=(W-Wp)/IpIL越大，表示土越软；IL>1，流动状态；IL<0，半固态或固态。石英云母方解石钙蒙脱石伊利石高岭石钠蒙脱石00

7、.180.230.33~0.460.901.507.20IL确定粘性土的状态IL00.250.751.0硬塑坚硬可塑软塑流塑工程性质差好6土的渗透性在地基基础的勘察、设计及施工过程中，地下水的作用和影响是不可忽略的。地下水的运动是在孔隙中进行的，由于孔隙的大小和性状非常不规则，其运动是十分复杂。6.1土的层流渗透定律－－达西定律Q=KFIV=KI式中Q－流量，m3/s；I－水头梯度，I＝h/L；F－渗透断面面