第一章 土的物理性质及工程分类 土力学与基础工程

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1、第一章土的物理性质及工程分类学习要求1）土的三相组成、颗粒级配和粒组划分2）掌握土的物理性质和物理状态指标的定义、物理概念、计算公式和单位。3）液、塑限概念及测定4）土的击实性5）了解土的工程分类依据与准确定名1.1土的三相组成1.固相由无机矿物颗粒和有机质组成，而矿物由原生矿物和次生矿物组成2.液相土中水有表面结合水和自由水两种形态。3.气相土中气体可分为与大气连通的和不连通的两类。与大气连通的气体对土的工程性质影响不大，而与大气不连通的密封气体对土的工程性质影响较大。土固相液相气相第一节土的组成与结构土的三相组成气相固相液相++构成土骨架，起决定

2、作用重要影响土体次要作用土体三相组成示意图土的三相比例不同，其性质不同1.1.1土的固相土的固体颗粒构成图的骨架，其大小和形状、矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学性质有明显影响。一、土的矿物成分矿物成分取决于母岩的成分以及所经受的风化作用原生矿物：岩石经物理风化作用后破碎形成的矿物颗粒。例如：石英、云母、长石等次生矿物：岩石经化学风化作用所形成的矿物颗粒。三类重要的次生矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石其中：蒙脱石晶格最不稳定，亲水性最强，土中含量多时，土具有可塑性和高压缩性，强度低，渗透性小，具有较大的吸水膨胀和脱水收缩的特性高岭石晶格稳定，亲水性最

3、弱砂粒与粘粒二、土的颗粒特征1.土粒大小及粒组划分对于大于0.075mm的土粒常采用筛分法，而对于小于0.075mm的土粒则采用沉降分析法。土粒的大小称为粒度。工程上常把大小相近的土粒合并为组，称粒组。2.粒度成分分析方法筛分法和沉降分析法筛分法：用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。适用于粗粒土(>0.1mm)沉降分析法：利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量.适用于细粒土(<0.1mm)3.粒度成分及其表示方法粒度成分是指土

4、中各种不同粒组的相对含量。常用的粒度成分的表示方法有：表格法、累计曲线法和三角形坐标法粒径(mm)0.050.010.005百分数P(%)2613.510典型颗分级配曲线结果分析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)累计曲线表示法土的粒径级配累积曲线d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒径:d50:平均粒径d60:限定粒径d10:有效粒径d30:中值粒径不均匀程度：Cu=d60/d10连续程度:Cc=d

5、302/(d60×d10)—曲率系数—不均匀系数Cu≥5,级配不均匀粗细程度：用d50表示工程应用不均匀系数Cu反映大小不同粒组的分布情况。Cu越大表示土粒大小的分布范围越大、其级配越良好，作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度。曲率系数Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀。颗粒级配可以在一定程度上反映土的某些性质。对于级配良好（Cu>10，且Cc=1-3)的土，较粗颗粒间的孔隙被较细的颗粒所填充，因而土的密实度较好，相应的地基土的强度和稳定性也较好．透水性和压缩性也较小，可用作堤坝或其它土

6、建工程的填方土料。颗粒级配学习的目的？1、作为实验室人员要会做颗粒级配试验；并能对数据正确处理和结论；2、作为项目管理人员要会根据试验结果做出正确的处理措施，确保工程按要求保质保量完成。1.1.2土中水土中水是土的液体相组成部分。水对无粘性土的工程地质性质影响较小，但粘性土中水是控制其工程地质性质的重要因素，如粘性土的可塑性、压缩性及其抗剪性等，都直接或间接地与其含水量有关2.2.2土中水和气土中水自由水结合水强结合水弱结合水重力水毛细水结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。结晶水结晶水：土

7、粒矿物内部的水。结合水排列致密、定向性强密度>1.2-2.4g/cm3冰点-76℃具有极大的粘滞性和固体的特性温度高于100°C时可蒸发强结合水位于强结合水之外，电场引力作用范围之内密度>1.0-1.7g/cm3冰点-20-30℃外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性弱结合水矿物颗粒对水分子的静电引力作用毛细水：存在于地下水位以上透水层中的水。水和空气交界处表面张力作用而产生。重力水：存在于地下水位以下的透水土层中的水。当存在水头差时将产生流动。土中毛细现象毛细水受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。毛细升高与孔径成反比重力水是在重力和水位差

8、作用下能在土中流动的自由水。它是土中其它类型水的来源。重力水具有融解能力，能传递静水和动水压力，并对土粒起浮