土力学第2章.ppt

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1、朱明礼土力学与地基基础第2章土的物理性质及分类24土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬程度土的物理性质指标(松密程度、干湿程度、轻重程度)力学特性直接影响表示土的三个组成相的体积和质量上的比例关系松密程度干湿程度轻重程度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义基本方法:三相草图法2.1土的三相比例指标三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积三相草图已知关系五个:共有九个参数:VVvVsVaVw/msmwmam剩下三个独立变量三相草

2、图法物性指标是比例关系:可假设任一参数为1对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量实验室测定其它指标是一种简单而实用的方法WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的物理性质指标可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量、密度和土粒相对密度，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。室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积－土的密度、土粒的相对密度、土的含水量土的密度工程上更常用,用于计算土的自重应力单位:kg

3、/m3或g/cm3一般范围:1.60~2.20g/cm3定义:单位体积土的质量有时也称土的天然密度表达式:三相草图有助于直观理解物性指标的概念土的密度常用环刀法测定环刀法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，表达式如下：土的重度相关指标:单位:kN/m3式中：W——土的重量，单位为kN；g——重力加速度。WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土粒相对密度s土粒的密度，单位体积土粒的质量单位:无量纲土粒相对密度一般范围:粘性土2.70~2.75砂土2.654˚C时纯蒸

4、馏水的密度，1g/cm3土粒相对密度在数值上等于土粒的密度定义:土粒质量与同体积4˚C时纯蒸馏水的质量的比值表达式: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：式中：m1—瓶加水的质量m2—瓶加土加水的质量ms—烘干土的质量WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的含水量定义:土中水的质量与土粒质量之比用百分数表示注意:其实是含水比,可达到或超过100％表达式:测定含水率常用的方法是烘干法，先称出

5、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，按上式可算得烘干法天然密度干密度天然重度干重度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积单位:kg/m3或g/cm3单位:kN/m3定义:土单位体积中固体颗粒部分的质量表达式:表示土的密度和容重的指标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。饱和密度浮重度有效重度饱和重度表示土的密度和容重的指标定义:土孔隙中充满水时的单位体积质量式中ρw为水的密度，近似等于1g/cm3WaterAirSo

6、lidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积浮密度定义:在地下水位以下，土单位体积中土粒的质量与同体积水的质量之差各种密度与重度之间的大小关系天然密度干密度饱和密度天然重度干重度浮重度饱和重度浮密度单位:kg/m3或g/cm3单位:kN/m3表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙率(孔隙度)关系:某种程度上反映土的松密砂类土：28~35%粘性土：30~50%有的可达60~70%定义:土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积定义:土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示表达式:Vs=1V

7、v=eV=1+eWaterAirSolid体积三相草图可用于确定物性指标之间的关系饱和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表达式:定义:土中水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示孔隙中充满水的程度Sr=0:干土Sr=1:饱和土常用的土的物理指标土的密度土粒相对密度土的含水量干密度饱和密度浮密度孔隙比孔隙率饱和度常用的土的物理指标共有九个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/Vs可知，孔隙的体积Vv为e，土体的

8、体积V为（1＋e），于是有：或三相示意图2.2物理性质指标间的换算（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。于