土的性质及工程分类
2.2土的性质和工程分类
Dr
emax e emax emin
0＜Dr≤0.33 松散 0.33＜Dr≤0.67 中密 0.67＜Dr≤1 密实
Dr 在 0~1 之间，其值越大，表示土越密实。
16
2.《建筑地基基础设计规范》N：
砂土密实度
松散
N
N≤10
稍密
中密
10 <N≤15 15<N ≤ 30
含水量继续增大：随粒间引力减小，但有自由水，且水 占据的体积越大，颗粒占据的体积就越小，击实时孔隙 中过多的水分不易排出，气体也不易排出，以封闭气泡 的形式存在于土内，阻止土粒的移动，击实效果下降。
33
影响因素 含水量：较干、湿均得不到充分压实，最优含水量时可以
击实功：加大击实功能，能克服较大的粒间阻力，使土的 干密度增加，最优含水量减小；含水量低时能量影响较显 著，含水量较高时，加大击实功提高密实度是无效。
ax
λ越接近1，表明对压实质量的要求越高。 工程实践中：用土的压实度或压实系数来直接控制
填方工程的质量。
35
§2.7 地基土（岩）的工程分类
一、土的工程分类
巨粒土：>60mm
砾类土：2~60mm
工 一般土 粗粒土 砂类土：0.075~2mm
程 用 土
粉土：<0.075mm 细粒土
粘性土：<0.005mm
的质量）来衡量。
32
含水量低时：土粒表面的结合水膜薄，水处于强结合水 状态，土粒间距小，粒间引力占优势，土粒间的摩擦力、 粘结力都很大，所以土粒相对位移时阻力大，压实效果 差。
含水量增加：结合水膜增厚，土粒间距也逐渐增加，这 时斥力增加而使土块变软，引力相对减小，压实功能比 较容易克服，粒间引力而使土粒相互位移，趋于密实， 压实效果较好。
土的工程性质与分类
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土的工程性质与分类
H
Wp
WL
W
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土的工程性质与分类
Ip塑性指数（plasticity index）-描述粘土的可塑性
塑性指数Ip 的大小和土中结合水的 可能含量有关，和土的颗粒组成、土 粒的矿物成份，以及土中水的离子成 份以及浓度等因素有关。土粒越细， 其比表面积越大，可能的结合水含量 越大，其时塑性指数Ip也越大。
第一讲 土的工程性质与分类
土的工程性质与分类
1.3土的结构和构造 土的结构和构造 地质历史与环境的产物
定义： 定义：是指物质成 分间的联结特点和 空间分布、变化规 律，反映了物质的 存在形式
土的结构和构造
工程性质
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1
土的工程性质与分类
1.3.1土的结构 土的结构
土的成分 定义： 定义：土的结构是指土粒
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土的工程性质与分类 检测题目
1. 砂土的结构通常是：__________ a.絮状结构 b.单粒结 c.构蜂窝结构 2. 饱和土的组成为：__________ a.固相 b.固相＋液相 c.固相＋液相＋气相 d.液相 3. 下列土性指标中哪一项对粘性土有意义：__________ a.粒径级配 b.相对密度 c.塑性指数 4. 筛分法适用的土粒直径为：__________ a.d>0.075 b.d<0.075 c.d>0.005 d.d<0.005 5.某土样的液限55％，塑限30％，则该土样可定名为：__________ a.粉质粘土 b.粘质粉土 c.粘土 d.粉土 6.粘性土的塑性指数越大，其粘粒含量：______ a.越多 b.越少 c.可多可少
第二章土的工程性质及分类
For personal use only in study and research; not for commercial use第二章土的性质及工程分类土的性质包括：物理性质、力学性质、水理性质、工程性质。
土是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系。
由于三相比例的不同，决定了土的物理性质（轻重、疏密、干湿、软硬）。
土的物理性质又决定了土的力学性质，因此土的物理性质是我们研究的主要特性之一。
本章主要介绍土的组成及土的结构土的物理性质指标无粘性土的密实度粘性土的物理特性土的渗透性及渗流土的动力特性地基(岩)土的工程分类2.1概述土是风化的产物，是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系，下面看三相组成示意图。
在外力作用下，土体并不显示为一般固体的特性，也不表现为一般液体的特性，因此，在研究土的工程性质时，既有别于固体力学，也有别于液体力学。
2.2土的三相组成及土的结构2.2.1 土的组成一、土的固体颗粒土的固体颗粒的大小和形状，矿物成分及其组成情况，是决定土的物理力学性质的重要因素。
2.2.1.1土的矿物成分矿物成分分为原生矿物、次生矿物2.2.1.2土粒粒组自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。
土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质也相应地发生变化。
例如，土的性质随着粒径的变细，可由无粘性变化到有粘性。
因此可以将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干组，各个粒组，随着分界尺寸的不同而呈现一定质的变化，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
目前我国常用的土粒粒组划分方法，按照界限粒径的大小，将土粒分为六个组：漂石（块石）（＞200）、卵石（碎石）（200～60）、圆砾（角砾）（60～2）砂粒（2～0.075）、粉粒（0.075～0.005）和粘粒＜0.005（注漂石、卵石、圆砾是一定磨圆形状、圆形或亚圆形）土中土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
如何来分析土中的颗粒级配情况，通常用筛分法与水分法两种。
土的物理性质及工程分类
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！第一章:土的物理性质及工程分类土是三相体——固相（土颗粒）、液相（土中水）和气相（土中空气）。
固相：是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成。
2.土粒颗粒级配（粒度） 2. 土粒大小及其粒组划分b.土粒颗粒级配（粒度成分）土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配。
粒径大于等于0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。
粒径小于等于0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。
颗粒级配曲线斜率: 某粒径范围内颗粒的含量。
陡—相应粒组质量集中；缓--相应粒组含量少；平台--相应粒组缺乏。
特征粒径: d 50 : 平均粒径；d 60 : 控制粒径；d 10 : 有效粒径；d 30粗细程度： 用d 50 表示。
曲线的陡、缓或不均匀程度：不均匀系数C u = d 60 / d 10 ，Cu ≤5,级配均匀，不好Cu ≥10,，级配良好，连续程度:曲率系数C c = d 302 / (d 60 ×d 10 )。
较大颗粒缺少，Cc 减小；较小颗粒缺少，Cc 增大。
Cc = 1~ 3, 级配连续性好。
粒径级配累积曲线及指标的用途：1.粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu 用于判定土的不均匀程度：Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu < 5, 均匀土；3）曲率系数Cc 用于判定土的连续程度：C c = 1 ~ 3，级配连续土；Cc > 3或Cc < 1,级配不连续土。
4）不均匀系数Cu 和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：如果 Cu ≥ 5且C c = 1 ~ 3，级配良好的土；如果 Cu < 5 或 Cc > 3或Cc < 1, 级配不良的土。
土粒的矿物成份——矿物分为原生矿物和次生矿物。
原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物（圆状、浑圆状、棱角状） 次生矿物：原生矿物经化学风化后发生变化而形成。
（针状、片状、扁平状） 粗粒土：原岩直接破碎，基本上是原生矿物，其成份同生成它们的母岩。
土力学 第1章 土的性质及工程分类
岩石经过风化作用而剥落、搬运、沉积形成的矿 物集合体。
3.风化的类型
○ 物理风化
定义：由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及盐类的结 晶引起的岩石表面逐渐破碎崩解的过程。
结果：主要使岩石机械破碎。风化的产物（原生矿物）与 原母岩矿物成分、化学性质相同。
○ 化学风化
定义：岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物 作用下所引起的破坏过程。
土的构造的最主要特征就是层理(状)结构或成层性。
◇分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近。 ◇裂隙构造：土体中有很多不连续的小裂隙。这种土的强度低、渗透性大。
分散构造
裂隙构造
1.5 土的物理性质(三相)指标
土的物理性质指标：表示土的三相之间比例关系的指标。
指标的分类：
1.基本试验指标：必须通过试验才能确定的指标。
计算公式： mw 100% Ww 100%
ms
Ws
（％） （1 - 16)
试验测定方法：烘干法。
先称一定质量的土m，放在100～1050C下烘干至恒重，则此时的质量即为土粒 的质量ms，土中水的质量mw=m-ms。代入上式即可。
二、反映土单位体积质量(重量)的指标
1.土的干密度ρd
+
+
+ + __
_ _
_
_
__
+ _
_
+ _
___
_ __
_
+_ __
_
_
粘土颗粒
强结合水
O2
105o
H+
H+
水分子 极性
粘粒
弱结合水
自由水
土力学-2 土的性质及工程分类
级配良好
二、土的液相 土中水处于不同位臵和温度条件下，可具有不同的物 理状态——固态、液态、气态。液态水是土中孔隙水的主 要存在状态，因其受土粒表面双电层影响程度的不同可分 为结合水、毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自 由水）。
水 的 类 型 结 合 水 非 结 合 水 毛 细 水 重 力 水 主要作用力 物理化学力 表面张力和重力 重 力
测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量， 然后放在烘箱中，在100℃～105℃常温下烘干，称得干 土质量，按前式可算得。
二、间接换算得物理性质指标
（一）土的孔隙比e 定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表 示，其表达式为：
（二）土的孔隙率n
Vv e Vs
定义：土中孔隙Biblioteka 体积与土的总体积之比，或单位体 积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：
Vv n 100 % V
（三）土的饱和度Sr 定义：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表 示，其表达式为：
Vw S r 100% Vv
描述土体中孔隙被水充满的程度。干土为0；湿土为100%。
（四）干密度ρd与干重度γd 土的干密度：单位体积内土粒的质量，表达式：
ms d V
Vv e n V 1 e
或
孔隙
e 1+e
土粒
1
n e 1 n
三相示意图
（二）干密度与湿密度和含水量的关系 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w ρd。
m d w d d (1 w) V 1
三、土中气 与大气相通 压缩性高；
土中的气体
土的工程分类及性质
土的工程分类及性质
一，土的分类
根据土的开挖难易程度将土分为八类，前四类为一般土，即可人工也可机械，后四类为岩石，必须用爆破等施工方式。
二，土的工程性质
土的工程性质可用一些物理量来表示。
1）土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比。
s w
m m W =
含水量影响边坡稳定和填土压实，含水量在25%以上，机械开挖 是行车困难，容易陷车。
应用：最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量。
2）土的密度
天然密度：土在天然状态下单位体积的质量。
V
m = 干密度：单位体积土中固体颗粒的质量。
V
m s d = 土的质量密度影响土的承载力、土压力和边坡的稳定性。
应用：检测填土压实质量的控制指标。
3）土的渗透性：水在土体中渗流的性能，一般用渗透系数K 表示。
渗透系数K ：在水力坡度（L h I ∆=)为1的渗流作用下，水在土
中渗出的速度(KI v =)
土的渗透系数与土的颗粒级配、密实程度有关。
应用：选择降低水位方法、回填土。
4）土的可松性：自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积 因松散而增加，以后虽经回填压实仍不能恢复其原来体积的性质。
一般用可松性系数表示。
最初可松性系数：土经开挖后的松散体积与原自然状态体积之比。
原
松散V V K S = 最后可松性系数：土经回填压实后的体积与原自然状态体积之比。
原
压实V V K S =' 土的可松性对土方开挖、运输、场地平整、土方量的平衡调度、 土方存放、挖土回填、留回填松土等均有很大影响。
第四章土的工程性质与分类
新近堆积土：文化期以来新近堆积的土层 Q4，一般呈欠压密状态，结构强度较低。
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第四章土的工程性质与分类
（2）土根据地质成因分
可分为残积土、坡积土、洪积土、冲 积土、湖积土、海积土、风积土和冰川 沉积土，各成因类型沉积土的特征见书 中有关章节。
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第四章土的工程性质与分类
(三) 土中气体
土中的气体，主要为空气和水气。但有 时也可能含有较多的二氧化碳、沼气及硫化氢， 这些气体大多因生物化学作用生成。
气体的存在形式：一种是封闭气体，另一
种是游离气体。
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第四章土的工程性质与分类
三、土的结构、构造
土的工程性质及其变化，除取决于其物质成分外，
第四章土的工程性质与 分类
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2020/11/28
第四章土的工程性质与分类
一、概述
土的定义：
是连续、坚固的岩石在风化作用下形成 的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的 搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。
土的物质组成：
包括作为上骨架的固体矿物颗粒、孔隙 中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由 颗料（固相）、水溶液（液相）和气（气相） 所组成的三相体系。
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第四章土的工程性质与分类
6.表征土粒特征的概念
有效粒径d10：
小于某粒径的土粒重量累计百分数为10％ 时，相应的粒径称为有效粒径d10。
限定粒径d６0：
当小于某粒径的土粒重量累计百分数为60 ％时，该粒径称为限定粒径d６0。
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第四章土的工程性质与分类
不均匀系数Cu：
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2.1 概述 2.2 土的三相组成与土的结构 2.3 土的物理性质指标 2.4 无粘性土的密实度 2.5 粘性土的物理特性 2.6 土的渗透及渗流 2.7 土的动力特性 2.8 土(岩)的工程分类
土的性质及工程分类
2.1 概述 2.1.1土的物理性质概述
风化（物理、
搬运
化学）作用
在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物
土的性质及工程分类
2.3 土的物理性质指标
❖ 2.3.1土的三相图及指标定义
质量m 气
体积V
Vw Va Vv
mw
水
m
Vs V
ms
土粒
1 三个基本试验指标 （1）土的密度ρ：单位体积土的质量
m ms mw
V土的性V质s 及V工w程分V类a
下沉，形成孔隙较大的土的絮性质状及工结程分构类
❖ 2土的构造
土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特 征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造， 二者都造成了土的不均匀性
（1）层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉
积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出 成层特征
（2)裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,
粒向正极移动，工程上利用这一特性进行电渗排水。 （2）双电层与扩散层的概念 （3）影响扩散层的因素
土的性质及工程分类
4 土的冻胀
（1） 土的冻胀现象及其危害
（2）影响冻胀的因素
①土的因素
冻胀现象通常发生在细粒土中，粉砂、粉土、粉 质粘土和粉质亚砂土冻胀明显
②水的因素
有水源补给时冻胀现象明显
③温度因素
（2）比重计法
利用大小不同的土粒在水中的沉降速度不同来 确定小于某粒径的土粒含量
土的性质及工程分类
❖ 2.2.2土中的水和气
1.土中水的存在形态
固态水：存在于体 矿格 物架 晶内部或参构 与造 矿的 物水， 属于矿物颗粒的。 一部分 土中的水 液 气态 态水 水 自 结： 由 合土 水 (水 与中 （ 普气 受 通 分 的 电 水一 分 无部 力 毛 重 子 异吸 细 力 吸 ）附 水 水 引 :存于 ：在土 存地粒 在下表 地水 ） 以 面 下 弱 强 位 上 的 水 结 结 以水 位 合 合 下水 水
2.2.1 土的固体颗粒（固相）
土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是 决定土的工程性质的主要成分 1 .土粒的矿物成分
(1)原生矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物成
分与母岩相同,石英、云母、长石等
特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具
有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点
土的性质及工程分类
(2)次生矿物：岩石经化学风化后所形成的新的矿物，
岩石
沉积
岩石破碎 化 学成分改变
大小、形状和 成分都不相同 的松散颗粒集 合体（土）
固相 土 液相
气相
土中颗粒的大小、成分及三相 之间的相互作用和比例关系， 反映出土的不同性质
土Hale Waihona Puke 性质及工程分类土中气体 （气相）
固体矿物颗粒 （固相）
土中水 （液相）
土的三相组成
土的性质及工程分类
2.2 土的三相组成及其结构
土的性质及工程分类
强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、 几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体 弱结合水：紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所 受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱，是塑性 性有可塑性的原因。
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❖ 2土中气体
土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部 分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气 不连通的封闭气体 （1）非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，
4 颗粒分析试验 筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm
试验方法 比重计法:适用于d＜0.075mm
（1）筛分法 用一套孔径不同的标准筛，按从上至下筛孔逐 渐减小放置。将风干的试样土倒进筛内然后摇 振，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占 总土粒质量的百分数
土的性质及工程分类
筛分法（土的d性>质及0工.0程7分5类mm的土）
气温下降缓慢，强度小，负温持续时间常，冻胀
明显。
土的性质及工程分类
2.2.3土的结构和构造
1 土的结构：土粒的大小、形状、相互排列及连接关系 等特征。
（1）单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下
沉落形成的单粒结构.
特点:土粒间点与点接触。根据形成条件不同，可分为疏松 状态和密实状态
密实状态
土的性质及工程分类
对土的性质影响不大
（2）封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压
缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土 的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性 增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时
土的性质及工程分类
3 粘土颗粒与水的相互作用
（1）粘土颗粒表面的带电现象 粘土颗粒表面带有负电荷，在直流电的作用下土颗
组，土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总 量的百分数），称为土的颗粒级配
(2)颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标 表示土粒的粒径(对数坐标）的曲线。
土的性质及工程分类
土的颗粒级配曲线
土的性质及工程分类
（3）颗粒级配的描述 不均匀系数Cu 描述颗粒级配的不均匀程度
Cu
其成分与母岩不相同,高岭石、伊利石、蒙脱石等
特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水
易膨胀的特点
2. 土粒粒组
（1）粒度、粒组、界限粒径的概念
（2）土粒粒组的划分
0.005 0.075
2
60
200
粘粒 粉粒
细粒
砂粒
圆粒
粗粒
碎石 块石
巨粒
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3土的颗粒级配
（1）土的颗粒级配 工程上将各种不同的土粒按其粒径划分为若干粒
疏松状态
(2)蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大
于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链 环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构
蜂窝结构
絮状结构
3.絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，
在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表
面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物
d 60 d 10
连续级配土，Cu＜5的土视
为级配不良的土； Cu＞5的 土视为级配良好的土
曲率系数Cc 描述颗粒级配曲线整体形态
Cc
d
2 30
d10 d 60
不连续级配土，同时满足 Cu≥5和Cc=1～3时，为良 好级配土
d10、d30、d60为小于某粒径的土粒含量为10%、 30%和 60%时所对应的粒径 土的性质及工程分类