土力学-第2章 第2讲
合集下载
土力学课件第2章_土的物理性质及分类
• 一类是根据直接指标换算的，称为间接指标（换 算指标），有 孔隙比（void rate） 孔隙率（porosity） 饱和度（degree of saturation）
2.2.1 土的三相比例关系图
质量
m mw ms
气 水 土粒
体积
Va
Vv
Vw
V
Vs
ms：土粒质量 mw：土中水质量 m：土的总质量
100 %
（7）干密度ρd干容重γd • 定义：单位体积内土粒的质量或重量
• 表达式：
d
ms V
d
ms g V
d
g
• 土烘干，体积要减小，因而土的干密度不 等于烘干土的密度。
• 土的干密度或干容重是评价土密实程度的 指标，干密度或干容重越大表明土越密实， 反之越疏松。常用它来控制填土工程的施 工质量。
干密度与湿密度和含水率的关系
m
V
d
wd
1
d 1 w
d
1 w
孔隙比与比重和干密度的关系
d
ms V
s
1 e
e dsw 1 d
饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系
Sr
Vw Vv
ws w
e
wd s e
当土饱和时，即为Sr=100％
则
e wsat ds
w
sat
Gs e 1 e
w
Gs 1 1 e
e Gs (1 w)w 1
n 1 d Gs w
St
w d nw
kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3
2.2.1 土的三相比例关系图
质量
m mw ms
气 水 土粒
体积
Va
Vv
Vw
V
Vs
ms：土粒质量 mw：土中水质量 m：土的总质量
100 %
（7）干密度ρd干容重γd • 定义：单位体积内土粒的质量或重量
• 表达式：
d
ms V
d
ms g V
d
g
• 土烘干，体积要减小，因而土的干密度不 等于烘干土的密度。
• 土的干密度或干容重是评价土密实程度的 指标，干密度或干容重越大表明土越密实， 反之越疏松。常用它来控制填土工程的施 工质量。
干密度与湿密度和含水率的关系
m
V
d
wd
1
d 1 w
d
1 w
孔隙比与比重和干密度的关系
d
ms V
s
1 e
e dsw 1 d
饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系
Sr
Vw Vv
ws w
e
wd s e
当土饱和时，即为Sr=100％
则
e wsat ds
w
sat
Gs e 1 e
w
Gs 1 1 e
e Gs (1 w)w 1
n 1 d Gs w
St
w d nw
kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3
土力学 第2章 土的渗透性
n Vv Av 1 Av V A1 A
A > Av
v
vs
v n
Vs=q/Av V=q/A
(3)适用条件
v
层流(线性流):大部分砂土，粉土；
疏松的粘土及砂性较重的粘性土。
o
v=k i
v
v ki (a) 层流 i
(4)两种特例
密实粘性土：近似适用： v=k(i - i0 ) ( i >i0 ) i0：起始水力梯度
选取几组不同的h1和h2及对应的时间t=t2-t1，利用式(2-11)计算出相 应的渗透系数k，然后取其平均值作为该土样的渗透系数。
2. 现场井孔抽水试验
(1)室内试验的优缺点 优点：设备简单、操作方便、费用低廉。 缺点：取样和制样对土扰动、试样不一定是现场的代表性土，导致室内
测定的渗透系数难以反映现场土的实际渗透性。
☆水工建筑物防渗
一般采用“上堵下疏”原则。即上游截渗，延长渗径；下 游通畅渗透水流，减小渗透压力，防止渗透变形。
☆基坑开挖防渗
工程实例：
2003年7月1日，上海市轨道交通4号线发生一起管涌坍 塌事故，防汛墙塌陷、隧道结构损坏、周边地面沉降、造成 三幢建筑物严重倾斜。直接经济损失高达1.5亿人民币。
(2-34)
式中Fs为流土安全系数，通常取1.5~2.0。
பைடு நூலகம்
流土
(2)管涌(潜蚀) 定义：在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中
发生移动并被带出的现象。 长期管涌破坏土的结构，最终导致土体内形成贯通的渗流 管道，造成土体坍陷。
管涌(土体内部细颗粒被带走)
管涌破坏(土体坍塌)
◆判别
①土类条件
土力学第二讲
③ 影响渗透系数的因素 A. 土的性质 a. 粒径大小与级配 b. 矿物成分 c. 孔隙比 d. 结构与构造 e. 饱和度 B. 渗流水的性质 水的流速与动力粘度有关，动力粘度越大，流速越 小，动力粘度随温度的增加而减小。因此，温度升高一般 会使土的渗透系数增加。
(4) 层状地基的等效渗透系数
H 5 10 H
1 10-2
h 5cm
h h 3 10-3 B hB 2h 50 30 h h hC 4h 1 10-2 5 10-4 B 50 10 h hB hC 35cm
(2) 达西(Darcy )定理和渗透试验
达西根据不同尺寸的圆筒、不同类型及长度的土样进
第二章 土的渗透性和渗流
1. 概述
（1）定义
渗流：水在能量差作用下在孔隙通道中流动的现象。 渗透性：土具有被水等液体透过的性质。 渗透力：流经土体的水流会对土颗粒和土体施加作用力。
（2）主要问题
① 渗流量 ② 渗透变形 ③ 渗流控制
（2） 地下水的埋藏类型
上层滞水 ：指存在于地面以下局部隔水层(如坚硬 的粘土、岩层等)上面的滞水。 潜水：指埋藏于地面以下第一个隔水层以上具有自 由水面的地下水。 承压水：指充满于两个隔水层之间的含水层中、承 受一定的静水压力的地下水。
H
饱和粘土层
砂土 A
5m
10m
4m
解1：
H 饱和粘土层 砂土
B
5m A
10m
4m
如图在A处取单位面积土柱 单位面积土柱在 A 处取产生的重量：
G A sat (10 H ) 1
承压水在A处取产生的上推力： FA w 5 1 由
G A FA
土力学_第2章(土的物理性质和工程分类)
粘性土从一种状态变到另一种状态的含水量分界点称为界限含水量。
V
阿特堡界限 (Atterberg limit)
固态
半固态
可塑态
液态
水
Vs+Vw Vs
颗 粒 ws
缩限
O
wP
塑限
wL
液限
w
• 液限和塑限的测定方法
液限（wL）的测定： 锥式液限仪（中国）； 碟式液限仪（欧美，详见 ASTM 试验 规程）。
粉土
含水量w(%)
w＜20
20 ≤w≤30
w＞30
（2） 砂土的松－密状态 指标和状态（《地基与基础》－p27）
相对密实度 （Relative Density ）
0.67＜Dr≤1.0 0.33＜Dr≤0.67 0＜Dr≤0.33
emax e Dr emax emin
密实 中密 松散
工程上原位测试判断物理状态：
粒径分布曲线（级配曲线）
100
小于某粒径的土粒质量/%
80
60
40
20
0
10
1
0.1
0.01
1E-3
粒径/mm
• 不均匀系数
Cu
d 60
d10
Cu越大，曲线越平缓，粒径分布越不均匀。
• 曲率系数
Cc
2 d 30
(d 60 d10 )
Cc<1，中间颗粒偏少，小粒径颗粒偏多。 Cc>3，中间颗粒偏多，小粒径颗粒偏少。
水
mw
Vv=e
V =e+1
Vw Sr Vv
ms=s
Vs 土粒 ms
Vs=1
w s / w wGs e e
V
阿特堡界限 (Atterberg limit)
固态
半固态
可塑态
液态
水
Vs+Vw Vs
颗 粒 ws
缩限
O
wP
塑限
wL
液限
w
• 液限和塑限的测定方法
液限（wL）的测定： 锥式液限仪（中国）； 碟式液限仪（欧美，详见 ASTM 试验 规程）。
粉土
含水量w(%)
w＜20
20 ≤w≤30
w＞30
（2） 砂土的松－密状态 指标和状态（《地基与基础》－p27）
相对密实度 （Relative Density ）
0.67＜Dr≤1.0 0.33＜Dr≤0.67 0＜Dr≤0.33
emax e Dr emax emin
密实 中密 松散
工程上原位测试判断物理状态：
粒径分布曲线（级配曲线）
100
小于某粒径的土粒质量/%
80
60
40
20
0
10
1
0.1
0.01
1E-3
粒径/mm
• 不均匀系数
Cu
d 60
d10
Cu越大，曲线越平缓，粒径分布越不均匀。
• 曲率系数
Cc
2 d 30
(d 60 d10 )
Cc<1，中间颗粒偏少，小粒径颗粒偏多。 Cc>3，中间颗粒偏多，小粒径颗粒偏少。
水
mw
Vv=e
V =e+1
Vw Sr Vv
ms=s
Vs 土粒 ms
Vs=1
w s / w wGs e e
土力学第二讲
2.3 二维渗流与流网
解析方法
通解：两个共轭调和函数 势函数Φ(x,z) 流函数Ψ(x,z) 等势线 流线 相互正交
特定解
适用于边界条件简单的情况
边界条件
数值方法
差分法、有限元方法，精度高，应用愈来愈广泛
试验比拟方法 （电比拟方法）
利用渗流场和电场均服从Laplace方程这一特点，按一定比例制 作模型，用电场中的等势线和流线来模拟渗流场中的等势线和流线， 以达到确定渗流场中渗流要素的目的。
对单宽dy=1，取一微小单元dx, dz
v z dz z
z
z
vx
vz
vx
v x dx x
x
vz
x
2.3 二维渗流与流网
一. 平面渗流的基本方程及求解
1. 基本方程 水头描述
连续性条件
v z vz dz z
dqe vx dz vz dx
v x vz dqo (vx dx )dz (v z dz )dx x z
Q lg(r2 / r1 ) k 2.3 h22 h12
优点：可获得现场较为可 靠的平均渗透系数 缺点：费用较高，耗时较长
2.2 土体的渗透性
4、影响渗透系数的因素
k f (土粒特性、流体特性）
粒径大小及级配 孔隙比 矿物成分 结构 饱和度（含气量） 水的动力粘滞系数
2.2 土体的渗透性
2 2 2 0 2 x z
1）势函数和流函数均满足拉普拉斯方程
2）势函数等值线和流函数等值线正交 3）当取⊿=⊿时，流网网格为曲边正方形 4）势函数和流函数为共轭调和函数，两者完备地描述了一渗流场
2.3 二维渗流与流网
边界条件
土力学第2章
常用的土的物理指标共有九个 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
2.2 物理性质指标间的换算
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，土体的体积V为（1＋e），于是有：
I w w
p L
p
塑性指数越高，吸着水含量可能高，土的粘粒含量 越高。
2.液性指数
粘性土的状态可用液性指数来判别。
定义为：
IL
w wp wL wp
w wp Ip
式中：IL—液性指数，以小数表示； w—土的天然含水率。
液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系 ，表达了天然土所处的状态。
【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相对密度ds为2.7， 试求试样的湿密度、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=108g，
得 ρ=m ／ v=180 ／ 60=1.8g/cm3
塑限测定方法
搓滚法：调制均匀的湿图样，在毛玻璃 上搓滚成3毫米直径的土条，若这个时刻 恰好出现裂缝，就把土条的含水率定为 塑限 液塑限联合测定法：取代表性试样，加 入不同数量的纯水，调制成三种不同稠 度的试样，用电磁落锥测定圆锥在自重 作用下经5秒后沉入试样的深度。以含水 率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标， 在双对数纸上绘制关系曲线。入土深度2 毫米所对应的含水率为塑限。
粘性土
含水量
孔隙率
饱和度
2.2 物理性质指标间的换算
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，土体的体积V为（1＋e），于是有：
I w w
p L
p
塑性指数越高，吸着水含量可能高，土的粘粒含量 越高。
2.液性指数
粘性土的状态可用液性指数来判别。
定义为：
IL
w wp wL wp
w wp Ip
式中：IL—液性指数，以小数表示； w—土的天然含水率。
液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系 ，表达了天然土所处的状态。
【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相对密度ds为2.7， 试求试样的湿密度、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=108g，
得 ρ=m ／ v=180 ／ 60=1.8g/cm3
塑限测定方法
搓滚法：调制均匀的湿图样，在毛玻璃 上搓滚成3毫米直径的土条，若这个时刻 恰好出现裂缝，就把土条的含水率定为 塑限 液塑限联合测定法：取代表性试样，加 入不同数量的纯水，调制成三种不同稠 度的试样，用电磁落锥测定圆锥在自重 作用下经5秒后沉入试样的深度。以含水 率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标， 在双对数纸上绘制关系曲线。入土深度2 毫米所对应的含水率为塑限。
粘性土
含水量
土力学-第二章-粘性土的物理化学性质.
或次键、低能键。
所谓分子键就是指分子与分子之间的联
结力。
分子间键力的影响范围比离子键力大得
多，约为0.3～10μm，但其键能则比离子 键能小得多，约为2.1～21J/kmol。
分子键的形成与影响因素
由于分子的正电荷与负
电荷的分布不对称形成 极性分子，在极性分子 间相反电荷的偶极端相 互接近时相互吸引就产 生分子键。 分子键的产生是与分子 的定向作用、诱导作用 和分散作用有关。
氧联结，其键力很弱，易为具有氢键的强极化 水分子楔入所分开。
高 岭 石
（氢键联结）
高岭石
蒙脱石
由两个四面体晶片中间夹一个八面体晶片堆叠而成。 称为2:1型结构单位层，亦称为三层结构型。
蒙 脱 石
蒙脱石
伊利石
伊利石的晶格构造与蒙脱石相似，同属 2:1 型结构
单位层，但在四面体片之间六角形网格眼中央嵌 有一个钾离子。
伊 利 石
伊利石
三种粘土矿物物理性质的比较
氧八面体） 4个铝—氢氧八面体组成一个铝片，每个氢氧离子都被相邻两个 铝离子所共有。
粘土矿物的结晶结构
粘土矿物根据四面体片（硅片）与八面 体片（铝片）的不同组合堆叠形式，形 成了三种主要的粘土矿物片与一个八面体片重复堆叠而成。 称为1:1型结构单位层，也称为二层结构型。
以及它们之间的联结力。 键 力
粘性土的各种工程性质（可塑性、压缩性、强度
等）主要受组成粘性土的粘土矿物的结晶结构特 征以及矿物颗粒与周围介质的相互作用所制约。
第一节 键力的基本概念
所谓键力是指组成粘土矿物的原子与原子
之间或分子与分子之间的一种联结力。
键力的类型：
化学键 分子键 氢键
《土力学与地基基础》第二章
达西定律只适用于层流 层流： 层流 适用于中砂、细砂、粉砂等 粗砂、砾石、卵石等粗颗粒土不适合。 因为在这些土的孔隙中水的渗流速度较大，已不是层流而是紊流。当水力 梯度较小时，渗流可认为是层流，这时达西定律仍然适用。
Page 18
第二章 土的渗透性
对土渗透性的研究，主要讨论五个问题 对土渗透性的研究，主要讨论五个问题： 渗流模型； 土中水渗透的基本规律（层流渗透定律） ；影响土渗透性的因素 影响土渗透性的因素；渗透系数及其测定； 渗流力及渗流 影响土渗透性的因素 稳定分析。
土力学与地基基础
康晓惠
第二章 土的渗透性
主要内容： 主要内容： 2.1 概述 2.2 达西渗透定律 2.3 渗透系数的测定 2.4 流网及其工程应用
Page 2
第二章 土的渗透性
2.1 概 述
土是具有连续孔隙通道的物质体系，因而水能在其中流动。 渗透： 渗透：在水位差作用下，水穿过土中相互连通的孔隙发生流动的现象，称为 土中水的渗透（渗流）。 渗透性： 渗透性：土能够让水等流体通过的性质叫土的渗透性。
图3-7 常水头渗透试验
Page 25
第二章 土的渗透性
常水头渗透试验装置
Page 26
第二章 土的渗透性
2.变水头渗透试验
– 土样的截面积A，高度为L – 储水管截面积为a – 试验开始储水管水头为h0 – 经过时间t后降为h1 – 时间dt内水头降低dh，水量为：
dQ=-adh
图3-8 变水头渗透试验
第二章 土的渗透性
对土渗透性的研究，主要讨论五个问题 对土渗透性的研究，主要讨论五个问题： 渗流模型； 土中水渗透的基本 规律（层流渗透定律）；影响土渗透性的因素；渗透系数及其测定； 渗流 力及渗流稳定分析。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
土的分类原则和标准
目 的： • 便于调查研究； • 便于比较、分析、评价； • 便于学术与经验的交流 (基于共同的概念)
原 则： 1）简明原则—采用的指标能综合反映土的主要工程
性质；测定方法简单，使用方便。 2）工程性质差异原则—采用的指标一定程度上反映 不同类工程用土的不同特性。
2.7 土的胀缩性、巨粒湿土 陷性和漂 卵石石冻胀性
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
洪积土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
冲积土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
风积土，如：黄土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
B土：粒径大于2mm的没有，粒径大于0.075mm的占全重的52%，属于 砂土。按砂土的分类此土命名为粉砂。
C土：粒径大于2mm的占全重的67%，粒径大于20mm的占全重的13%， 按碎石土分类，该土命名为圆砾或角砾。
2.7 土的分类
分类体系：
1.建筑工程系统分类体系
侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如： 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ D63-2007)地基土分类 方法
2.工程材料系统分类体系
侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研 究对象为扰动土，例如： 《土的分类标准》(GB/T 501452007)工程用土的分类和《公路土工试验规程 》(JTG E402007)土的工程分类
孔密隙实比的e 无黏性土由于压缩性小，抗剪强度高，承载力大， 对可同作一为种建土筑，当物孔的隙良比好小地于基某。一限度时，土体处于密实状态，孔隙
比愈但大如，处土愈于松疏散松，状反态之，，尤土愈其密是实细。砂和粉砂，其承载力就有 可能很低，因为疏松的单粒结构是不稳定的，在外力作
注意：孔隙比颗粒级配、形状及不均匀系数不同的两种砂土，即使
2.7 土的分类
粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒径大于 0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土 。
砂土的分类（1-11）
土的名称
颗粒级配
砾砂
粒径大于2mm的颗粒含量占全重25％～50％
粗砂
粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％
中砂
粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含 量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不 同物理状态。
无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系
无粘性土的密实度与孔隙比有密切的关系。因此可以用孔隙比
（e）来表示密实度，它是确定砂土地基承载力的主要根据。
2.4 无黏性土的密实度
标准贯入试验
（Standard Penetration Test）
锤 重：63.5kg
落 距：760mm
打入深度：300mm
标准贯入数 N
2.4.2 无黏性土的密实度－野外观测法
碎石土的密实度 碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这
类土可在现场进行观察,根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻 性鉴别。将碎石土分为密实、中密、稍密、松散四种。
下图为某三种土ABC的颗粒级配曲线，试按《地基规范》 分类法确定三种土的名称。
砂砾
粉土
圆砾或角砾
解答
A土：从A土级配曲线查得，粒径小于2mm的颗粒含量占全重的67%， 粒径小于0.075mm的占全重的21%，满足粒径大于2mm的含量不超 过50%，粒径大于0.075mmm的超过全重的50%的要求，该土属于 砂土；又由于粒径大于2mm的占全重的33%，满足粒径大于2mm 占全重的25%~50%之间的要求，故此土命名为砾砂。
1、按沉积年代和地质成因划分 (i) 残积土
特点：留在原地
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
岩石风化后经流水、 风和冰川以及人类活 动等搬运离开生成地 点后再沉积下来的堆 积物。又分为冲积土 、风积土、冰碛土和 沼泽土等。
坡积土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
Dr
emax e emax emin
最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用“振击法”测定。最大孔隙 比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用“松砂器法”测定。
密实
0.67<Dr1
中密 0.33Dr<0.67
松散
0<Dr0.33
2.4.2无黏性土的密实度－标准贯入试验
虽然相对密实度从理论上能反映颗粒级配、颗粒 形状等因素。但由于对砂土很难采取原状土样，故天 然孔隙比不宜测准。《规范》用标准贯入试验的锤击 数来划分砂土的密实度。
很湿。 6. 工程性质：密实粉土为良好的天然地基；e>1为松散状态，属
软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。
2.7 土的分类
塑性指数 IP>10的土称为黏土。
土的名称
塑性指数
粘土
IP＞17
粉质粘土
10＜IP≤17
注：塑性指数由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm测定的液限计算
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
交通部：《公路土工试验规程 》(JTG E40-2007)
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ D63-2007）
水利部:《水电水利工程土工试验规程》(DL/T5355-2006 )
铁道部：《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)
国际：The Unified Soil Classification System (USCS)
而得
2.7 土的分类
3.特殊性土
(1) 淤泥和淤泥质土（软土） 天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1。
(2) 红黏土 碳酸盐类岩石风化残积、坡积而成，天然孔隙比 大于1、含水量接近液限。
(3) 人工填土 a、 素填土 b、 杂填土 c、 冲填土
(4) 黄土 (5) 膨胀土 (6) 盐渍土
盐渍土
例题分析
2.7 土的分类
1.巨粒土和粗粒土的分类标准
指标：粒组含量、级配指标（不均匀系数和曲率系数）和所 含细粒的塑性高低。P51 表格2-12,2-13,2-14
2.细粒土的分类标准
细粒土：粗粒组（0.075mm<d ≤ 60mm）含量不大于25%的 土。 参照塑性图进一步细分。
2.7 土的分类
=7
=4
无机土 一般土
含巨粒的土 粗粒土
混合巨粒土 巨粒混合土
砾类土 砂类土 粉土
有机土 细粒土
粘土
工程 用土
特殊土
黄土 膨胀土 红粘土 冻土 盐渍土等
土的总分类体系
2.7 土的分类
中国：
土的工程分类体系
建设部：《土的分类标准》(GB/T 50145-2007)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
粒径大于0.005mm的颗粒超过全重10％
2.7 土的分类
粉土 1. 定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip≤10的
土。 2. 组成：一般为砂粒、粉粒、黏粒的混合体。 3. 分类：根据粒径d<0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分
为黏质粉土、砂质粉土。 4. 密实度：密实(e<0.75)、中密(0.75≤e<0.9)、稍密(e≥0.9)。 5. 湿度：由Sr分为稍湿、很湿、饱和。或由含水量分为稍湿、湿、
2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性
1.土的胀缩性 指粘性土具有吸水膨胀和失水收缩的两种变形特征。主要由于蒙脱 石等粘土矿物具有很强的亲水性。
危害：常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、 开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害 性很大一般于建筑物完工后半年到五年出现。 对路基的破坏作用不可低估，并且构成的破坏是不易修复的。
塑性图
符号
H: 高液限 (ωL≥50) L: 低液限 (ωL<50) C: 粘土 M: 粉土 O: 有机土
图中液限为 17mm液限
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2011)
1建、筑按场沉地积和年地代基和的土地的质分成类因：划分
地质成因— 残积土、坡积土、洪积土、冲积土、风积 土。
2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性
2.土的湿陷性 在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共 同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。 湿陷性黄土—《湿陷性黄土地区建筑规范》
3.土的冻胀性 指土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特 性。 主要发生在粉土中—毛细现象
2.7 土的分类
孔隙用比下完很全相容同易，产其生紧变密形程，度也且有强可度能也有低很，大很的差难别作。天同然样地，基松。紧程
度相同的两种砂土，孔隙比可能相差悬殊，发生上述现象的主要原因 是不同的砂土，在各自最紧密和最松状态下的最大和最小孔隙比不同。
2.4.1无黏性土的密实度
相对密实度：砂土的密实程度并不完全取决于天然孔隙比，而很 大程度上取决于土的级配情况，相对密实度同时反映了孔隙比和 级配的影响，以Dr表示。
砂土的密实度
密实度 标贯击数N 按N63.5评定
密实 N>30
N63.5>20
中密 30≥N>15
20≥N63.5>10
稍密 15≥N>10
10≥N63.5>5
松散 N≤10
N63.5≤5
目 的： • 便于调查研究； • 便于比较、分析、评价； • 便于学术与经验的交流 (基于共同的概念)
原 则： 1）简明原则—采用的指标能综合反映土的主要工程
性质；测定方法简单，使用方便。 2）工程性质差异原则—采用的指标一定程度上反映 不同类工程用土的不同特性。
2.7 土的胀缩性、巨粒湿土 陷性和漂 卵石石冻胀性
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
洪积土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
冲积土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
风积土，如：黄土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
B土：粒径大于2mm的没有，粒径大于0.075mm的占全重的52%，属于 砂土。按砂土的分类此土命名为粉砂。
C土：粒径大于2mm的占全重的67%，粒径大于20mm的占全重的13%， 按碎石土分类，该土命名为圆砾或角砾。
2.7 土的分类
分类体系：
1.建筑工程系统分类体系
侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如： 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ D63-2007)地基土分类 方法
2.工程材料系统分类体系
侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研 究对象为扰动土，例如： 《土的分类标准》(GB/T 501452007)工程用土的分类和《公路土工试验规程 》(JTG E402007)土的工程分类
孔密隙实比的e 无黏性土由于压缩性小，抗剪强度高，承载力大， 对可同作一为种建土筑，当物孔的隙良比好小地于基某。一限度时，土体处于密实状态，孔隙
比愈但大如，处土愈于松疏散松，状反态之，，尤土愈其密是实细。砂和粉砂，其承载力就有 可能很低，因为疏松的单粒结构是不稳定的，在外力作
注意：孔隙比颗粒级配、形状及不均匀系数不同的两种砂土，即使
2.7 土的分类
粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒径大于 0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土 。
砂土的分类（1-11）
土的名称
颗粒级配
砾砂
粒径大于2mm的颗粒含量占全重25％～50％
粗砂
粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％
中砂
粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含 量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不 同物理状态。
无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系
无粘性土的密实度与孔隙比有密切的关系。因此可以用孔隙比
（e）来表示密实度，它是确定砂土地基承载力的主要根据。
2.4 无黏性土的密实度
标准贯入试验
（Standard Penetration Test）
锤 重：63.5kg
落 距：760mm
打入深度：300mm
标准贯入数 N
2.4.2 无黏性土的密实度－野外观测法
碎石土的密实度 碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这
类土可在现场进行观察,根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻 性鉴别。将碎石土分为密实、中密、稍密、松散四种。
下图为某三种土ABC的颗粒级配曲线，试按《地基规范》 分类法确定三种土的名称。
砂砾
粉土
圆砾或角砾
解答
A土：从A土级配曲线查得，粒径小于2mm的颗粒含量占全重的67%， 粒径小于0.075mm的占全重的21%，满足粒径大于2mm的含量不超 过50%，粒径大于0.075mmm的超过全重的50%的要求，该土属于 砂土；又由于粒径大于2mm的占全重的33%，满足粒径大于2mm 占全重的25%~50%之间的要求，故此土命名为砾砂。
1、按沉积年代和地质成因划分 (i) 残积土
特点：留在原地
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
1、按沉积年代和地质成因划分
(ii) 运积土
岩石风化后经流水、 风和冰川以及人类活 动等搬运离开生成地 点后再沉积下来的堆 积物。又分为冲积土 、风积土、冰碛土和 沼泽土等。
坡积土
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
Dr
emax e emax emin
最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用“振击法”测定。最大孔隙 比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用“松砂器法”测定。
密实
0.67<Dr1
中密 0.33Dr<0.67
松散
0<Dr0.33
2.4.2无黏性土的密实度－标准贯入试验
虽然相对密实度从理论上能反映颗粒级配、颗粒 形状等因素。但由于对砂土很难采取原状土样，故天 然孔隙比不宜测准。《规范》用标准贯入试验的锤击 数来划分砂土的密实度。
很湿。 6. 工程性质：密实粉土为良好的天然地基；e>1为松散状态，属
软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。
2.7 土的分类
塑性指数 IP>10的土称为黏土。
土的名称
塑性指数
粘土
IP＞17
粉质粘土
10＜IP≤17
注：塑性指数由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm测定的液限计算
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
交通部：《公路土工试验规程 》(JTG E40-2007)
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ D63-2007）
水利部:《水电水利工程土工试验规程》(DL/T5355-2006 )
铁道部：《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)
国际：The Unified Soil Classification System (USCS)
而得
2.7 土的分类
3.特殊性土
(1) 淤泥和淤泥质土（软土） 天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1。
(2) 红黏土 碳酸盐类岩石风化残积、坡积而成，天然孔隙比 大于1、含水量接近液限。
(3) 人工填土 a、 素填土 b、 杂填土 c、 冲填土
(4) 黄土 (5) 膨胀土 (6) 盐渍土
盐渍土
例题分析
2.7 土的分类
1.巨粒土和粗粒土的分类标准
指标：粒组含量、级配指标（不均匀系数和曲率系数）和所 含细粒的塑性高低。P51 表格2-12,2-13,2-14
2.细粒土的分类标准
细粒土：粗粒组（0.075mm<d ≤ 60mm）含量不大于25%的 土。 参照塑性图进一步细分。
2.7 土的分类
=7
=4
无机土 一般土
含巨粒的土 粗粒土
混合巨粒土 巨粒混合土
砾类土 砂类土 粉土
有机土 细粒土
粘土
工程 用土
特殊土
黄土 膨胀土 红粘土 冻土 盐渍土等
土的总分类体系
2.7 土的分类
中国：
土的工程分类体系
建设部：《土的分类标准》(GB/T 50145-2007)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
粒径大于0.005mm的颗粒超过全重10％
2.7 土的分类
粉土 1. 定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip≤10的
土。 2. 组成：一般为砂粒、粉粒、黏粒的混合体。 3. 分类：根据粒径d<0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分
为黏质粉土、砂质粉土。 4. 密实度：密实(e<0.75)、中密(0.75≤e<0.9)、稍密(e≥0.9)。 5. 湿度：由Sr分为稍湿、很湿、饱和。或由含水量分为稍湿、湿、
2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性
1.土的胀缩性 指粘性土具有吸水膨胀和失水收缩的两种变形特征。主要由于蒙脱 石等粘土矿物具有很强的亲水性。
危害：常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、 开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害 性很大一般于建筑物完工后半年到五年出现。 对路基的破坏作用不可低估，并且构成的破坏是不易修复的。
塑性图
符号
H: 高液限 (ωL≥50) L: 低液限 (ωL<50) C: 粘土 M: 粉土 O: 有机土
图中液限为 17mm液限
2.7 土的分类
建筑地基土的分类
《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2011)
1建、筑按场沉地积和年地代基和的土地的质分成类因：划分
地质成因— 残积土、坡积土、洪积土、冲积土、风积 土。
2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性
2.土的湿陷性 在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共 同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。 湿陷性黄土—《湿陷性黄土地区建筑规范》
3.土的冻胀性 指土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特 性。 主要发生在粉土中—毛细现象
2.7 土的分类
孔隙用比下完很全相容同易，产其生紧变密形程，度也且有强可度能也有低很，大很的差难别作。天同然样地，基松。紧程
度相同的两种砂土，孔隙比可能相差悬殊，发生上述现象的主要原因 是不同的砂土，在各自最紧密和最松状态下的最大和最小孔隙比不同。
2.4.1无黏性土的密实度
相对密实度：砂土的密实程度并不完全取决于天然孔隙比，而很 大程度上取决于土的级配情况，相对密实度同时反映了孔隙比和 级配的影响，以Dr表示。
砂土的密实度
密实度 标贯击数N 按N63.5评定
密实 N>30
N63.5>20
中密 30≥N>15
20≥N63.5>10
稍密 15≥N>10
10≥N63.5>5
松散 N≤10
N63.5≤5