土三相指标物理公式
土三相指标换算公式及推导
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Ip>10粉土 10
I L ≤0坚硬 0
0.75< I L ≤1软塑 I L >1流塑
三相指标的换算
s s s w w G ργργ== 三相指标的换算 推导方案一 1． 令1s V = 2． v s V e V = 则：v V e = 3． 1s v V V V e =+=+ 4． w r v V S V = 则：w r V S e = 5． a w v V V V += 则：()1a r V S e =- 6． 1m m V e ρ==+ 则：()1m e ρ=+ 7． w s w s m m m m w m +=???=?? 则：(1) 11(1)11s w s m e m w w w m w e m w m w w ρρ+? == ?? ++? +?===?++? 推导方案二 令1s V = v V e = 1V e =+ s s s s w s s w m V G V G ρρρ=== w s s w m wm wG ρ== ()1s w s w s w s w m m m G wG G w ρρρ=+=+=+ 将上述质量和体积填入三相草图，由三项指标的定义，可推导得： (1)1s w G w m V e ρρ+==+ 11s w G w e ρρ =++
11s s w s d m G V e e ρρρ= ==++ 1d w ρρ=+ 1s v w s w w w s sat m V G e G e V V e ρρρρρ+++===+（） 111w s s s w sat sat w G e G e e g g e e e ργγγργ+++====+++（） 1111s s s w sat w w w w G e G e e e γγγγγγγγ+--'=-=-==+++ 11s s w G w w g e e γγργ++===++（1）（1） 1111s w s w s s d d G G g g g e e e e ργργγρ=====++++ 或者11d g w w ρ γ γ==++ w s w w w w s r v m wG V wG S V e e e ρρρ==== 则有：r s S e w G = 1v V e n V e ==+ 1v s V n e V n ==- 其他指标之间的关系不再一一推倒。总之，利用三相图换算指标，就是利用已知的指标（实测指标），计算出三相草图中各项数值，再根据所求指标的定义直接求算。 因为三相量的指标都是相对的比例指标，不是量的绝对值。因此，为了简化计算，常常可以假设三相中某项的值为1个单位，实用上最常用的假设331.0()s V m cm =或或331.0()V m cm =或进行计算。 一种记公式的方法 (1)1s w G w e ρρ+= + 1s w G w e γγ+=+（1） r s S e w G = 1e n e = + 其他应用
01第一章 土的物理性质及工程分类
兰州交通大学博文学院教案 课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律； 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换； 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点：指标间的相互转换及应用。 四、教学时数： 6 学时。 五、习题：
第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土，有下列三种： （1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。 （2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。 （3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 （1）土的结构 定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类： ●单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。 图1.1 土的结构 3）工程性质： 密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。
土的三相比例指标及换算关系推导
土的三相比例指标 土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。 为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。 图1－4 土的三相图 三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。 一、试验指标 通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。 1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示： 1s sat d γλγ=-3(/)m g cm V ρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。 对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。 2． 土粒密度是干土料的质量与基体积之比，由下式表示： 3(/)s s s m g cm V ρ= （1－9） 3． 土的含水量是土中水的质量与固体（土粒）的质量之比，由下式表示： 100%w s m w m =? （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。土的天然含水
土的物理性质指标
第一章 土的物理性质及工程分类 第一节 土的组成与结构 一、 土的组成 天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴ 固相：土颗粒—构成土的骨架决定 土的性质—大小 、形状、 成分、组成、排列 ⑵ 液相：水和溶解于水中物质 ⑶ 气相：空气及其他气体 （1）干土=固体+气体（二相） （2）湿土=固体+液体+气体（三相） （3）饱和土=固体+液体（二相） 二、土的固相 （一）、土的矿物成分和土中的有机质。 土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同 矿物成分取决于（1）成土母岩的成分 （2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化） 次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土） ②伊利石（土） ③蒙脱石（土） （2）水溶盐①难溶：CaCO 3 ②中溶：石膏 CaSO4.2H2O ③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na 的 SoO42- CO 3 2- 2.各粒组中所含的主要矿物成分 土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称 石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高 云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形 粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性 （1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性 （2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石 （3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定 ρd 粘土中的水溶盐 3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低 （二）土的粒组划分 （三）土的颗粒级配 1． 颗粒大小分析试验——颗分试验 方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土 （2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土 2． 颗粒级配曲线——半对数坐标系 3． 级配良好与否的判别 （一） 定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配 （级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配 （4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好 （5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良 （二） 定量判别 （1）不均匀系数 10 60d d C u
土的三相比例指标推导
土的三相比例指标 土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。 为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。 图1－4 土的三相图 三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。 一、试验指标 通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。 1． 土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式 表示： 1s sat d γλγ= -3(/)m g cm V ρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。 对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。 2． 土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示： 3(/)s s s m g cm V ρ= （1－9）
3． 土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示： 100%w s m w m = ? （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。 二、换算指标 除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。 1． 干密度d ρ是土的固相质量s m 与总体积V 之比，可由下式表示： 3(/)s d m g cm V ρ= （1－11） 土的干密度越大，土越密实，强度就越高，水稳定性也好，干密度常用作填土密实度的施工控制指标。 2． 土的饱和密度是当土的孔隙中全部为水所充满时的密度，即全部充满孔隙的水的质量 w m 与固相质量s m 之和与土的总体积V 之比，由下式表示： 3(/)w s sat m m g cm V ρ+= （1－12） 当用干密度或饱和密度计算重力时，也应乘以10变换为干重度和饱和重度。 3． 当土浸没在水中时，土的固相受到水的浮力作用，土体的重力也应扣除浮力。计算地下 水位以下土层的自重应力时应当用有效重度，有效重度是扣除浮力以后的固相重力与土的总体积之比（又称为浮重度），由下式表示： '310(/)s w s sat w m V kN m V γγγγ-= =- （1－13） 式中：w γ为水的重度，纯水在4℃时的重度等于9.813 /kN m ,在工程上化整为103 /kN m 。 4． 土的孔隙比是孔隙体积v V 与固相体积s V 之比，以小数计，由下式表示： v s V e V = （1－14） 孔隙比用来评价土的紧密程度，或从孔隙比的变化推算土的压密程度，在土力学中的计算中经常用到这个指标。 5． 土的孔隙率是比比的体积v V 与土的总体积V 之比，由下式表示： v V n V = （1－15） 6． 土的饱和度是指孔隙中水的体积w V 与孔隙体积v V 之比，由下式表示： w r v V S V = （1－16）
第一章土的物理性质及工程分类及答案
第一章土的物理性质及工程分类 一、思考题 1、土是由哪几部分组成的？ 2、建筑地基土分哪几类？各类土的工程性质如何？ 3、土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的，常用的方法有哪些？如何判断土的级配情况？ 4、土的试验指标有几个？它们是如何测定的？其他指标如何换算？ 5、粘性土的含水率对土的工程性质影响很大，为什么？如何确定粘性土的状态？ 6、无粘性土的密实度对其工程性质有重要影响，反映无粘性土密实度的指标有哪些？ 二、选择题 1、土的三项基本物理性质指标是（） A、孔隙比、天然含水率和饱和度 B、孔隙比、相对密度和密度 C、天然重度、天然含水率和相对密度 D、相对密度、饱和度和密度 2、砂土和碎石土的主要结构形式是（） A、单粒结构 B、蜂窝结构 C、絮状结构 D、层状结构 3、对粘性土性质影响最大的是土中的( ) A、强结合水 B、弱结合水 C、自由水 D、毛细水 4、无粘性土的相对密实度愈小，土愈（） A、密实 B、松散 C、居中 D、难确定 5、土的不均匀系数C u 越大，表示土的级配（） A、土粒大小不均匀，级配不良 B、土粒大小均匀，级配良好 C、土粒大小不均匀，级配良好 6、若某砂土的天然孔隙比与其能达到的最大孔隙比相等，则该土（） A、处于最疏松状态 B、处于中等密实状态 C、处于最密实状态 D、无法确定其状态 7、无粘性土的分类是按（） A、颗粒级配 B、矿物成分 C、液性指数 D、塑性指数 8、下列哪个物理性质指标可直接通过土工试验测定（） A、孔隙比 e B、孔隙率 n C、饱和度S r D、土粒比重 d s 9、在击实试验中，下面说法正确的是（） A、土的干密度随着含水率的增加而增加 B、土的干密度随着含水率的增加而减少 C、土的干密度在某一含水率下达到最大值，其它含水率对应干密度都较小 10、土粒级配曲线越平缓，说明（）
1-土的组成与三相指标
《工程地质与岩土力学》教学模块 “土力学部分” 过程考核1 ———“土的物理性质指标计算” 班级： 学号：___________________姓名：______________成绩:____________ 1. 某土样的干密度3d g/cm 54.1=ρ，含水率%3.19=w ， 土粒比重71.2=s d 。计算该土 样的e 、n 、r S 。 解：由题意有： 76.011.54 171.21=-?=-?=d W s d e ρρ %2.43100%76.0176.01=?+=+= e e n %8.68100%76 .071.2193.0=??== e d s s r ω 2.某工程勘察中采取一饱和土样进行室内土工试验，环刀容积为21.7cm 3，环刀加湿土重73g ，烘干后测得环刀加干土重62.35g ，环刀质量32.5g ，土粒比重为2.70，试求该土样的天然容重、含水量、干密度、孔隙比、孔隙率。 解：由题意有： 3/ 78.17 .215.3237cm g V m =-==ρ %5.73100%29.85 10.65100%32.562.3562.35-73100%=?=?-=?=S W m m ω 3/ 83.17.215.322.356cm g V m S d =-== ρ 957.011.38170.21=-?=-?=d W s d e ρρ 8.9%4100%957 .01957.01=?+=+=e e n
3. 某一湿土重200g ，含水量w =15%，若要将其配制成含水量w =20%的土样，试计算需加多少水。 解：由题意有： 200=+w s m m (1) %15%100=?s w m m (2) 由（1）和（2）得g 173.9=s m ,g 26.1=w m 设增加水为w m ?时，能将其配制成含水量w=20%的土样，则有： %20%100m =??+s w w m m 即：%20%100173.9 m 26.1=??+w 得g 8.68=?w m 4. 某土样天然含水量为24%，比重为2.70， 天然重度为19kN/m 3,试求该土样的干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。 解：由题意有： 3/35.10.24 1 1.91cm g d =+=+=ωρ ρ ()()762.019.1170.224.0111=-??+=-?+= ρρωW S d e 43.2%100%762 .01762.01=?+=+=e e n %85.0100%276.007.224.0=??== e d s s r ω
土的三相指标相互转换
第四节土的三相比例指标 以上三节介绍了土的组成和结构，特别是土颗粒的粒度和矿物成分，是从本质方面了解土的工程性质的根据。但是，为了对土的基本物理性质有所了解，还需要对土的三相：土粒（固相）、土中水（液相）和土中气体（气相）的组过情况进行数量上的研究。在不同成分和结构的土中，土的三相之间具有不同的比例。 土的三相组成的重量和体积之间的比例关系，表现出土的重量性质（轻、重情况）、含水性（含水程度）和孔隙性（密实程度）等基本物理性质各不相同，并随着各种条件的变化而改变。例如对同一成分和结构的土，地下水位的升高或降低，都将改变土中水的含量经过压实，其孔隙体积将减小。这些情况都可以通过相应指标的具体数字反映出来。 表示土的三相比例关系的指标，称为土的三相比例指标，亦即土的基本物理性质指标包括土的颗粒比重、重度。含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率等。 一、指标的定义 为了便于说明和计算，用图2-20所示的土的三相组成示意图来表示各部分之间的数量关系，图中符号的意义如下：
（一）土的颗粒比重G 土粒重量与同体积的4℃时水的重量之比，称为颗粒比重，它在数值上为单位体积土粒的重 量，即： (2-4) 式中：——水在4℃时单位体积的重量，等于1gf ／cm3或Itf ／m3≈10kN ／m3。 颗粒比重决定于土的矿物成分，它的数值一般为2.65~2.75。有机质为2.4~2.5；泥炭土为 1.5～1.8；而含铁质较多的粘性土可达 2.8～ 3.0。同一种类的士，其颗粒比重变化幅度很小。
颗粒比重可在试验室内用比重瓶法测定。一般土的颗粒比重值见表2-3。由于颗粒变化的幅度不大，通常可按经验数值选用。 土的颗粒比重参考值表2-3 （二）土的重度γ 单位体积土的重量称为土的重度（单位为kN／m3=tf／m3×10－1），即： (2-5) 土的重度取决于土粒的重量，孔隙体积的大小和孔隙中水的重量，综合反映了土的组成和结构特征。 对具有一定成分的土而言，结构愈疏松，孔隙体积愈大，重度值将愈小。当土的结构不发生变化时，则重度随孔隙中含水数量的增加而增大。 天然状态下土的重度变化范围较大。一般粘性土γ=18～20kN／m3；砂土γ=16～20kN／m3；腐植土γ=15～17kN／m3。
土的三相比例指标
第二节 土的三相比例指标 土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。所谓土的物理性质指标就是表示土中三相比例关系的一些物理量。 土的物理性质指标可以分为两类： 1．必须通过试验测定的，如含水率，密度和土粒比重 2．可以根据试验测定的指标换算的，如孔隙比，孔隙率和饱和度等。 （s g ）-土粒质量 (w g )-土中水质量 m (g )-土的总质量 -土粒体积 -土中水体积 -土中气体积 -土中空隙体积 V-土的总体积 一、试验指标 （1）土的密度（天然密度）ρ：天然状态下，单位体积土的质量，单位为3/cm g 或3 /m t 即： V g =ρ 天然密度变化范围较大。一般3/0.28.1cm g -=ρ；3 /0.26.1cm g -=ρ；腐殖土 3/7.15.1cm g -=ρ。天然密度一般用"环刀法"测定，用一个圆环刀（刀口向下）放在削平 的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，
称得环刀内土样质量，求得它与环刀容积之比值即为其密度。 （2）土粒密度（比重）：干土粒质量s g 与其体积s V 之比，即： 土粒相对密度：土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，一般用s d 或s G 表示，无量纲。即： 式中 s ρ－土粒密度（3/cm g ）； 1w ρ－纯水在4℃时的密度（单位体积的质量），等于13 /cm g 或者13/m t 。 试验测定方法：比重瓶法 实际上，土粒比重在数值上就等于土粒密度，但前者无因次。土粒比重决定于土的矿物成分，它的数值一般为－；有机质土为－。同一种类的土，其比重变化幅度很小。 土粒比重可在试验室内用比重瓶测定。将置于比重瓶内的土样在105-110℃下烘干后冷却至室温用精密天平测其质量，用排水法测得土粒体积，并求得同体积4℃纯水的质量，土粒质量与其比值就是土粒比重。 由于比重变化的幅度不大，通常可按经验数值选用。 土的名称 砂土 粉土 粘质粉土 粘性土 粉质粘土 粘土 土粒比重 － － － － （3）土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，一般用ω表示，以百分数计，即： 含水量ω是反映土的湿度的一个重要物理指标。天然状态下土层的含水量称天然含水量，其变化范围很大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。一般干的粗砂土，其值接近于零，而饱和砂土，可达40%；坚硬的粘性土的含水量约小于30%，而饱和状态的软粘性土（如淤泥），则可达60%或更大。一般说来，同一类土，当其含水量增大时，强度就降低。 土的含水量一般用"烘干法"测定。先称小块原状土样的湿土质量，然后置于烘干箱内维持100-105℃烘至恒重，再称干土质量，湿、干土质量之差与干土质量的比值，就是土的含水量。 【课堂讨论】相对密度（比重）与天然密度（重度）的区别 注意：从公式可以看出，对于同一种土，在不同的状态（重度、含水量）下，其比重不 变；
最新土的三相比例指标及换算关系推导
土的三相比例指标及换算关系推导
土的三相比例指标 土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。 为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。土样的体积V为土中空气的体积Va、水的体积Vw和土粒的体积Vs之各；土样的质量m为土中空气质量ma、水的质量mw和土粒的质量ms之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。 图1－4 土的三相图 三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。 一、试验指标 通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。
1．土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示： 1s sat d γλγ= -3(/)m g cm V ρ= （1－8a ） 土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。 对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。 2．土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示： 3(/)s s s m g cm V ρ= （1－9） 3．土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示： 100%w s m w m = ? （1－10） 含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。 二、 换算指标 除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。 1．干密度d ρ是土的固相质量s m 与总体积V 之比，可由下式表示：
土的三相比例指标
土的比重是多少土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。所谓土的物理性质指标就是表示土中三相比例关系的一些物理量。 土的物理性质指标可以分为两类： 1．必须通过试验测定的，如含水率，密度和土粒比重 2．可以根据试验测定的指标换算的，如孔隙比，孔隙率和饱和度等。 （）-土粒质量()-土中水质量 ()-土的总质量-土粒体积-土中水体积-土中气体积-土中空隙体积V-土的总体积 （1）土的密度（天然密度）：天然状态下，单位体积土的质量，单位为或即： 天然密度变化范围较大。一般粘性土；砂土；腐殖土。天然密度一般用"环刀法"测定，用一个圆环刀（刀口向下）放在削平的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，称得环刀内土样质量，求得它与环刀容积之比值即为其密度。 （2）土粒密度（比重）：干土粒质量与其体积之比，即： 土粒相对密度：土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，一般用或表示，无量纲。即：式中－土粒密度（）；－纯水在4℃时的密度（单位体积的质量），等于1或者1。 试验测定方法：比重瓶法实际上，土粒比重在数值上就等于土粒密度，但前者无因次。土粒比重决定于土的矿物成分，它的数值一般为2.6－2.8；有机质土为2.4－2.5。同一种类的土，其比重变化幅度很小。土粒比重可在试验室内用比重瓶测定。将置于比重瓶内的土样在105-110℃下烘干后冷却至室温用精密天平测其质量，用排水法测得土粒体积，并求得同体积4℃纯水的质量，土粒质量与其比值就是土粒比重。由于比重变化的幅度不大，通常可按经验数值选用。 土的名称 砂土 粉土 粘质粉土 粘性土
粉质粘土 粘土 土粒比重 2.65－2.69 2.70－2.71 2.71 2.72－2.73 2.74－2.76 （3）土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，一般用表示，以百分数计，即： 含水量是反映土的湿度的一个重要物理指标。天然状态下土层的含水量称天然含水量，其变化范围很大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。一般干的粗砂土，其值接近于零，而饱和砂土，可达40%；坚硬的粘性土的含水量约小于30%，而饱和状态的软粘性土（如淤泥），则可达60%或更大。一般说来，同一类土，当其含水量增大时，强度就降低。土的含水量一般用"烘干法"测定。先称小块原状土样的湿土质量，然后置于烘干箱内维持100-105℃烘至恒重，再称干土质量，湿、干土质量之差与干土质量的比值，就是土的含水量。 【课堂讨论】相对密度（比重）与天然密度（重度）的区别 注意：从公式可以看出，对于同一种土，在不同的状态（重度、含水量）下，其比重不 变； 1 土的含水量----土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示： 试验测定方法：烘干法 【讨论】含水量能否超过100％？ ----从公式可以看出，含水量可以超出100％。
土的物理性质
第一章土的物理性质 第一节土的成因和工程特性 第二节土的组成及结构构造 一、名词解释 1粒径：土粒的直径大小。 2粒组：实际工程中常按粒径大小将土粒分组，粒径在某一范围之内的分为一组。 3粒径级配：各粒组的质量占土粒总质量的百分数。 4筛分法：适用粒径大于0.075mm的土。利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。 5土的结构：指土中颗粒之间的联系和相互排列形式。 6土的构造：指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。 7土的有效粒径（d10）：小于某粒径的土粒质量累计百分数为10％时，相应的粒径。 二、填空题 1.平缓大好良好 2．压缩性高承载力低渗透性强 3.单粒结构蜂窝结构絮状结构4.Cu≥5且Cc＝1～3 5.固液 6固，液，气 7.缺乏某些粒径——不连续级配 8.不均匀系数Cu。 9. 小 10. B，A 11.二相土三相土二相土 三、选择题 1．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．C 7．A 第三节土的物理性质指标 一、名词解释 1.土的含水量ω：是指土中水的质量和土粒质量之比或重力之比。 2.土的密度：指单位体积土的质量。 ：土中孔隙完全被水充满时单位体积土的质量。 3.饱和密度 sat 4.干密度d：单位体积土中土粒的质量。 5.土粒相对密度 Gs: 是土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比。 6.孔隙比e:是指土中孔隙的体积与土粒体积之比。 7.孔隙率n:是指土中孔隙的体积与土的总体积之比。 8.土的饱和度Sr：是指土中水的体积与孔隙体积之比。
土的三相比例指标
土的三相比例指标 Prepared on 24 November 2020
第二节 土的三相比例指标 土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。所谓土的物理性质指标就是表示土中三相比例关系的一些物理量。 土的物理性质指标可以分为两类： 1．必须通过试验测定的，如含水率，密度和土粒比重 2．可以根据试验测定的指标换算的，如孔隙比，孔隙率和饱和度等。 （s g ）-土粒质量 (w g )-土中水质量 m (g )-土的总质量 -土粒体积 -土中水体积 -土中气体积 -土中空隙体积 V-土 的总体积 一、试验指标 （1）土的密度（天然密度）ρ：天然状态下，单位体积土的质量，单位为3/cm g 或3/m t 即： V g =ρ 天然密度变化范围较大。一般3/0.28.1cm g -=ρ；3/0.26.1cm g -=ρ；腐殖土3/7.15.1cm g -=ρ。天然密度一般用"环刀法"测定，用一个圆环刀（刀口
向下）放在削平的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，称得环刀内土样质量，求得它与环刀容积之比值 即为其密度。 （2）土粒密度（比重）：干土粒质量s g 与其体积s V 之比，即： 土粒相对密度：土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，一般用s d 或s G 表示，无量纲。即： 式中s ρ－土粒密度（3/cm g ）； 1w ρ－纯水在4℃时的密度（单位体积的质量），等于13/cm g 或者13/m t 。 试验测定方法：比重瓶法 实际上，土粒比重在数值上就等于土粒密度，但前者无因次。土粒比重决定于土的矿物成分，它的数值一般为－；有机质土为－。同一种类的土，其比重变化幅度很小。 土粒比重可在试验室内用比重瓶测定。将置于比重瓶内的土样在105-110℃下烘干后冷却至室温用精密天平测其质量，用排水法测得土粒体积，并求得同体积4℃纯水的质量，土粒质量与其比值就是土粒比重。 由于比重变化的幅度不大，通常可按经验数值选用。 土的名称 砂土 粉土 粘质粉土 粘性土 粉质粘土 粘土 土粒比重 － － － － （3）土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，一般用ω表示，以百分数计，即：
土的物理性质指标
土的物理性质指标 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第一章土的物理性质及工程分类 第一节土的组成与结构 一、土的组成 天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴固相：土颗粒—构成土的骨架决定土的性质—大小、形状、成分、组成、排列 ⑵液相：水和溶解于水中物质 ⑶气相：空气及其他气体 （1）干土=固体+气体（二相） （2）湿土=固体+液体+气体（三相） （3）饱和土=固体+液体（二相） 二、土的固相 （一）、土的矿物成分和土中的有机质。 土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同 矿物成分取决于（1）成土母岩的成分 （2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化）次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土） ②伊利石（土） ③蒙脱石（土） （2）水溶盐①难溶：CaCO 3 ②中溶：石膏 CaSO4.2H2O 2- ③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na的 SoO42- CO 3 2.各粒组中所含的主要矿物成分 土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称
石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高 云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形 粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性 （1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性 （2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石 （3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定 ρd 粘土中的水溶盐 3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低 （二）土的粒组划分 （三）土的颗粒级配 1．颗粒大小分析试验——颗分试验 方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土 （2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土 2．颗粒级配曲线——半对数坐标系 3． 级配良好与否的判别 （一）定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配 （级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配 （4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好 （5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良 （二）定量判别 （1）不均匀系数 10 60d d C u = （2）曲率系数10 60230d d d C c = +图 103060d d d 分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径
土的物理性质与工程分类习题解答全
二 土的物理性质与工程分类 一、填空题 1. 土是由固体颗粒、_________和_______组成的三相体。 2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越______，颗粒级配越______。为了获得较大的密实度，应选择级配________的土料作为填方或砂垫层的土料。 3. 塑性指标P I =________，它表明粘性土处于_______状态时的含水量变化范围。 4. 根据___________可将粘性土划分为_________、_________、_________、________、和___________五种不同的软硬状态。 5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的________，工程上常用指标________结合指标________来衡量。 6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有_________、_________和________，分别可用_________法、_________法和________法测定。 7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般指其________；而对于粘性土，则是指它的_________。 8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征，一般分为_________、__________和__________三种基本类型。 9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越________。 10. 工程上常用不均匀系数u C 表示土的颗粒级配，一般认为，u C ______的土属级配不良，u C ______的土属级配良好。有时还需要参考__________值。 11. 土的含水量为土中_______的质量与_________的质量之比。 12. 某砂层天然饱和重度sat γ20=KN/m 3，土粒比重的68.2=s d ，并测得该砂土的最 大干密度33max 1.7110kg /m d ρ=?，最小干密度33 min 1.5410kg /m d ρ=?，则天然孔隙比e 为 ______，最大孔隙比m ax e 为______，最小孔隙比m in e 为______。 13. 岩石按风化程度划分为__________，__________，________；按其成因可分为_________，_________，_________；按坚固程度可划分为_________，_________。 14.砂土是指粒径大于______mm 的颗粒累计含量不超过总质量的______，而粒径大于______mm 的颗粒累计含量超过总质量的______的土。 15. 土由可塑状态转到流动状态的界限含水量叫做_________，可用_________测定；土由半固态转到可塑状态的界限含水量叫做________，可用___________测定。 16. 在击实试验中，压实功能越大，得到的最优含水量越______，相应得到的最大干密度越______。 17. 土按颗粒级配和塑性指数可分为________、________、________、_______四种土。 18. 土中液态水按其存在状态可分为________、__________。 19. 工程上常按塑性指数的大小把粘性土分为__________、__________两种；其相应的塑性指数范围分别为__________、__________。
第一章 土的物理性质指标和工程分类
第一章 土的物理性质指标和工程分类 1-1 有A 、B 两个土样，通过室内试验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘制出它 们的级配曲线并求出C u 和C c 值。 A 土样试验资料（总质量500g ） 粒径d （mm ） 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.075 小于该粒径的质量（g ） 500 460 310 185 125 75 30 B 土样试验资料（总质量30g ） 粒径d （mm ） 0.075 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 0.001 小于该粒径的质量（g ） 30 28.8 26.7 23.1 15.9 5.7 2.1 1-2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做试验，测得其质量为15.3 g ，烘干后质量为10.6 g ，土粒 比重为2.70。求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。 1-3 某土样的含水率为6.0%，密度为1.60 g/cm 3,土粒比重为2.70，若设孔隙比不变，为使土样完全 饱和，问100 cm 3土样中应加多少水？ 1-4 有一砂土层，测得其天然密度为1.77 g/cm 3，天然含水率为9.8%，土的比重为2.70，烘干后测 得最小孔隙比为0.46，最大孔隙比为0.94，试求天然孔隙比e 、饱和含水率和相对密实度D r ，并判别该砂土层处于何种密实状态。 1-5 今有两种土，其性质指标如下表所示。试通过计算判断下列说法是否正确? 1. 土样A 的密度比土样B 的大； 2. 土样A 的干密度比土样B 的大； 3. 土样A 的孔隙比比土样B 的大； 1-6 试从基本定义证明： 1. 干密度 (1)1s w d s w G G n E ρρρ= =?+ 2. 湿密度 1s r w G S e e ρρ+=+
土三相指标物理公式
土三相指标换算公式及推导 100%:'100%100% w s s s s w s d s v w s a t s s w v s v w r v m w m m d v p m p v m p v m v p p v m v p p v v e v v v v S v -=== =+= == = 含水率: 土粒比重:密度: 干密度: 饱和密度有效密度: 孔隙比 孔隙率 n =饱和度
100% (10.01)(10.01)11( 1)100%110.011() 11()'w s s s w s s w s w s w s w d d d s v w s w v w s sat w s s w s v m w m d w d p w m d p p e v p e e m p v p p d p d p w p e p w e p m v p d p v p d e p p v e e m v p m v v p p v ? =??++?==?=-? +?? =??-----------------?=-?==?=-+++++= ==++---==（一）（二）（三）{ 1'110.01100%100%10.010.01()100%100%100%,s w w s s w w sat w v s w w w s r r r s v v w w s d p p e m v p vp p p v v v e n n e v e n w d p v m w d s e S e S w d v v p ep e d w ? ?-?= ?++-? ==-?-==?=+====?==（四）五 100% (10.01)(10.01)11( 1)100%110.011() 11()'w s s s w s s w s w s w s w d d d s v w s w v w s sat w s s w s v m w m d w d p w m d p p e v p e e m p v p p d p d p w p e p w e p m v p d p v p d e p p v e e m v p m v v p p v ?=??++?== ?=-?+?? =??-----------------?=-?==?=-+++++= ==++---==（一）（二）（三）{ 1'110.01100%100%10.010.01()100%100%100%,s w w s s w w sat w v s w w w s r r r s v v w w s d p p e m v p vp p p v v v e n n e v e n w d p v m w d s e S e S w d v v p ep e d w ? ?-?= ?++-? ==-?-==?=+====?==（四）五 Ip>10粉土 10