2 土的物理性质.ppt

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1、第二章土的物理性质主讲：吉锋成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室2010年10月2土的物理性质土的物理性质：是指土本身由于三相组成部分相对比例关系不同所表现的物理状态以及固液两相相互作用所表现出的性质。它包括以下的性质：密度、孔隙性、含水性、稠度、塑性、透水性、毛细性等。2.1土的基本物理性质2.1.1土粒密度固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积土粒的质量，单位g/cm32.1.2土的密度土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量。单位：g/cm3根据土所处的状态不同，土

2、的密度可分为：天然密度、干密度、的饱和密度。天然密度干密度烘干法饱和密度2.1.3土的含水性土的干湿可用含水率和饱和度两个含水性指标来表示。含水率：土中水的质量与固体颗粒之比，常用百分率表示。2.1.3土的含水性饱和含水率：土中孔隙全被液态水充满时的含水率2.1.3土的含水性饱和度：土中水的体积与孔隙体积的百分比2.1.4土的孔隙性土中孔隙的大小、数量和连通情况等，称为土的孔隙性。目前，主要用孔隙的多少来表示土的孔隙性。1孔隙率2.1.4土的孔隙性2孔隙比2.1.4土的孔隙性3孔隙率与孔隙比2.1.4

3、土的孔隙性4砂土的相对密度是砂土的结构（密实程度）状态指标，反映了颗粒级配对密实程度的影响。2.1.5物理性质指标间的换算土的颗粒密度、天然密度、干密度、含水率、饱和度、孔隙率、孔隙比是研究土的物理性质的7个基本指标。其中，颗粒密度、天然密度、含水率为实测指标，其余指标由这三个指标换算取得，称计算指标。常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个，通过换算可以求出其余的六个。（一）孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为1，则e=Vv/V可知，孔隙的体积Vv为e，土体的体积V为（1＋e），于是有：或三

4、相示意图（a）（二）干密度与湿密度和含水率的关系设土体的体积V为1，则ρd=ms/V，土体内土粒的质量ms为ρd，由w=mw/ms水的质量mw为wρd。或（三）孔隙比与比重和干密度的关系设土体内土粒的体积为1，则按e=Vv/V，孔隙的体积vv为e；由ρs＝ms/Vs得土粒的质量ms为ρs。于是，按ρd的定义可得：（四）饱和度与含水率、比重和孔隙比得关系设土体内土粒的体积为1，则按e=Vv/V得体积vv=e；由ρs＝ms/Vs得土粒的质量ms=ρs。按w=mw/ms，水得质量mw=wρs，则水得体积vw

5、=mw/ρw=wρs/ρw。于是，Sr定义可得：当土饱和时，即Sr为100％，则：式中：wsat——饱和含水率。（五）浮密度与比重和孔隙比得关系设土体内土粒体积为1，则按e=Vv/V，孔隙的体积Vv为e；由ρs＝ms/Vs得土粒的质量ms为ρs。（1-26）【例题】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重Gs为2.7，试求试样的天然密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。【解】（1）已知V＝60cm3，m=

6、108gρ=m／v=108／60=1.8g/cm3（2）已知ms=96.43g，则mw=m－ms=108－96.43=11.57g于是w=mw／ms＝11.57／96.43=12%（3）已知Gs=2.7，则Vs=ms／ρs=96.43／2.7＝35.7cm3Vv=V－Vs=60－35.7＝24.3cm3e=Vv／Vs＝24.3／35.7=0.68（4）n=Vv／V＝24.3／60=40.5％（5）Vw=mw／ρw=11.57／1＝11.57cm3St=Vw／Vv=11.57／24.3＝48％作业：一办

7、公楼地基土样，用体积为100cm3的环刀取样试验，用天平测得环刀加湿土的质量为241.00g，环刀质量为55.00g，烘干后土样质量162.00g，土粒比重2.70。计算该土样的w,Sr,e,n,ρ,ρsat和ρd2.2.1细粒土的稠度细粒土由于含水率不同而表现出稀稠软硬程度不同的物理状态：固态、塑态、液态。细粒土这种因含水率的变化而表现出的各种不同的物理状态，即为土的稠度。随着含水率的变化，细粒土可由一种稠度状态转变成另一种稠度状态相应于转变点的含水量称为界限含水量。2.2细粒土的稠度与可塑性2.2

8、.2细粒土的可塑性细粒土的含水率在液限和塑限两个稠度界限之间时，在外力作用下可以揉搓成任意形状而不破坏土粒间的联结，并且在外力解除后仍将保持已有的形状，细粒土的这种性质称为可塑性。细粒土可塑性可用塑性指数来表示。塑性指数：I=WL-WP塑性指数愈大，处于塑态的含水率变化范围越大，可塑性性也就越强，反之，则可塑性越弱。塑性指数与土的粒度成分、矿物成分和土中水的化学成分、浓度、PH值等有关。粘粒含量越高，颗粒愈细小，亲水性愈强，塑性指数则愈大。因此，塑性指数