第一章土力学

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1、第1章土的物理性质和工程分类1.4土的物理性质三相比例指标的测定及计算1.1土的生成1.2土的三相组成1.3土的结构、构造1.5无粘性土的特性1.7粘性土水-土系统的工程特性1.8土的工程分类1.6粘性土及粉土的特性§1.1土的生成（一）1.1.1岩石风化的产物及成土作用自然界的岩石不断经历着物理、化学和生物风化作用等，形成各种风化产物，又经搬运、沉积等作用形成土。岩石漫长地质年代、内外力地质作用、沉积、变质风化、剥蚀、搬运、沉积环境成土作用土§1.1土的生成（二）1.1.2陆相沉积1.残积层2.坡积层3.洪积层,泥石流,冰川堆积物4.河流冲积层5.湖积层

2、6.风积层1.1.3海相沉积1.滨海及泻湖沉积2.浅海沉积3.深海沉积§1.2土的三相组成（一）Vs、Vw、Va分别为固体、水、气体部分的体积；Vv=Vw+Va，Vv为土中孔隙的体积；V=Vs+Vv，V为土样的总体积；ms、mw、ma分别为固体、水、气体部分的质量，ma可以忽略；m=ms+mw，m为土样的总质量。土颗粒液体气体孔隙土颗粒§1.2土的三相组成（二）1.2.1土中的固体颗粒粒度：土颗粒的大小；粒径：土颗粒当量小球体的直径；粒组：按粒径大小把粒径相近、工程性质相近土颗粒划分为若干组；粒径级配曲线：表达颗粒分析结果的曲线；有效粒径：d10连续粒径：

3、d30控制粒径：d60颗粒级配不均匀系数：表示曲线的斜率，Cu=d60/d10；曲线的曲率系数：表示曲线的连续性状况，Cc=d302/(d10d60)。定量表示粒径级配曲线的特征及工程意义；§1.2土的三相组成（三）当Cu>10且Cc=1~3：级配良好的土；若不能同时满足上述两个条件：级配不良的土。Cu=166.7Cc=2.96Cu=2.25Cc=0.84Cu=18.0Cc=0.88粒径级配曲线§1.2土的三相组成（四）土粒的矿物化学成分原生矿物：岩石风化后化学成分未变化、化学性质稳定的矿物；次生矿物：经反复风化和搬运，化学成分和性质变化形成的新矿物；有机

4、质：生物遗骸及其分解物，形成有机质土、泥炭等；可溶、难溶及不溶盐类，各种化合物及多种微量元素。粘土矿物对粘性土的工程影响颗粒极细，比表面积极大：可衡量土粒间连接的牢固程度；吸附能力极强：具有很强的离子吸附及交换作用；粘土矿物颗粒的带电性。§1.2土的三相组成（五）1.2.2土中的水矿物结晶水或化学结合水通常在高温或长期加热下发生变化，不包括在土的含水量计算中。结合（吸附）水强结合水：吸附紧贴在土颗粒表面的水膜固定层，厚度1~5nm；弱结合水：强结合水膜外圈的水膜扩散层，厚度10~100nm。自由水毛细水：存在于地下水位以上土颗粒间孔隙中的水，有溶解作用；重

5、力水：地下水位以下的液态水，受重力规律支配，有浮力作用。§1.2土的三相组成（六）1.2.3土中的气体自由气体与外界大气相通，当土层受荷载作用压缩时，易使之逸出。封闭气泡粒径较细的土中，与大气隔绝，受荷载作用时，会被压缩或溶解，压缩性增加，透水性减小，使土体不易压实。有毒性气体、可燃性气体造成地质灾害。§1.3土的结构、构造（一）1.3.1土粒结构单粒结构较粗颗粒的土，如砾石、砂粒等蜂窝状结构较细颗粒的土，如粉粒等絮凝状结构微小的黏粒、胶体颗粒§1.3土的结构、构造（二）1.3.2土体构造土体中各组成部分之间的排列、分布及外貌特征，如土层的层理及裂隙等宏观

6、特征。反映了土的成因、土形成时的地质环境、气候特征及土层形成后的演变结果等。§1.4土的物理性质三相比例指标的测定及计算（一）1.4.1常用物理性质指标的定义及应用1.基本指标土粒相对密度ds=ms/mw=ρs/ρw，mw为4ºC时同体积水的质量土的天然含水量w=mw/ms(%)土的天然密度ρ=m/V(g/cm3)环刀法实验室测定：相对密度瓶法烘干法实测指标§1.4土的物理性质三相比例指标的测定及计算（二）2.换算指标孔隙比e=Vv/Vs孔隙率n=Vv/V(%)饱和度Sr=Vw/Vv(%)干密度、干重度ρd=ms/V(g/cm3)、γd=ρdg(kN/m3

7、)饱和密度、饱和重度ρsat=(ms+Vvρw)/V(g/cm3)、γsat=ρsatg(kN/m3)有效密度、有效重度ρ′=(ms-Vsρw)/V(g/cm3)、γ′=ρ′g(kN/m3)假设则§1.4土的物理性质三相比例指标的测定及计算（三）推导各指标间的关系于是根据定义式就便可推出各个指标间的换算式。例如在进行某地基勘察时，取一原状土样，由试验测得：土的天然密度ρ=1.8g/cm3，土粒相对密度ds=2.70，土的天然含水量w=18.0%，试求其余六个指标。解：例题1例题2某原状土样的总体积V=140cm3，湿土质量m=258g，干土质量ms=208

8、g，土粒的相对密度ds=2.68，求土样的密度、重度、干密度、干重