工程地质与地基基础02土的性质及工程分类
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2.2土的性质和工程分类
和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。
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。
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。
土力学与基础工程-第二章
1
2
无粘性土的密实度
无粘性土的密实度指的是碎石土和砂土的疏密程度。 密实的无粘性土由于压缩性小，抗剪强度高，承载力大，可作为建筑物的良好地基。但如处于疏松状态，尤其是细砂和粉砂，其承载力就有可能很低，因为疏松的单粒结构是不稳定的，在外力作用下很容易产生变形，且强度也低，很难作天然地基。 密实度的评价方法有三种： 室内测试孔隙比确定相对密实度的方法 利用标准贯入试验等原位测试方法 野外观测方法 （用于碎石土）
1.2 土的物理性质指标－天然密度
土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，一般用w表示，以百分数计，即：
01
含水量反映土中水的含量多少，其变化范围很大。土的含水量对粘性土、粉土的影响较大，对砂土稍有影响，对碎石土没有影响。一般说来，同一类土，当其含水量增大时，强度就降低。试验室内一般用“烘干法”确定。
土中水
自由水
结合水
强结合水
弱结合水
重力水
毛细水
结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。
自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。
结晶水
结晶水：土粒矿物内部的水。
土中水和气
弱结合水
2.2.2 土中水和气
强结合水-具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度、不能传递静水压力。性质跟固体相似。 自由水-可以传递静水压力 、能溶解盐类。
颗粒堆积物
土： 狭义：土是指岩石风化后的产物，即指覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。 广义：土则是将整体岩石也视为土
岩石
地球
地球
搬运、沉积
1 土的形成
1.1 土的形成与组成
构成土骨架，起决定作用1.1 土的形成与组成 Nhomakorabea气相
土体的分类以及工程地质性能
粘性土
粘性土为塑性指数大于10的土,它可分为粘土和粉质粘土。
塑性指数Ip 土的名称 粘土 粉质粘土 状态 坚硬 硬塑 液性指数IL 0.75<IL≤1 IL>1 状态 软塑 流塑
Ip>17 10<Ip≤17 液性指数IL
IL≤0 0<IL≤0.25
0.25<IL≤0.75 可塑 液性指数：粘性土的天然含水率和塑限的差值与塑性指数比值
红粘土
红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化 作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于 50。红粘土经再搬运后仍保留其基本特征, 其液限大于45的土为次生红粘土。
人工填土的分类
由人类活动堆填形成的各类土为人工填土。 人工填土根据其组成和成因,可分素填土、压实填 土、杂填土、冲填土。
素填土为由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成 的填土。经过压实或夯实的素填土为压实填土。 杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等 杂物的填土。 冲填土为由水力冲填泥沙形成的填土。
碎石土的密实度 （二）
超重型动力触探击数N120
超重型动力触探击数N120 11<N120≤14 密实度 密实
超重型动力触探击数N120 密实度 N120≤3 松散
3<N120≤6
6<N120≤11
稍密
中密
N120>14
—
很密
—
注：对于平均粒径大于50mm,或最大粒径大于100mm的碎石土
砂土的密实度 （一）
标准
岩体特征 透水率q (Lu) q<0.1 0.1≤q<1 1≤q<10 10≤q<100 q≥100 完整岩石,含等价开度小于 0.025mm裂隙的岩体 含等价开度0.025～ 0.05mm裂隙的岩体 含等价开度0.05～0.01mm 裂隙的岩体 含等价开度0.01～0.5mm 裂隙的岩体 含等价开度0.5～2.5mm裂 隙的岩体 含连通孔洞或等价开度大 于2.5mm裂隙的岩体
土力学与地基基础课后答案
mw 129.5 − 121.5 m − ms * 100% = * 100% = * 100% =6.6% ms ms 121.5
3
土力学与地基基础参考答案
由 ds =
m 121.5 ms ⇒ vs = s = = 45 ds 2.7 vs ρ w
vv = v − vs = 72 − 45 = 27
粒比重为 2.7，试计算该土样的含水量 w、孔隙比 e、饱和度 sr 、重度 r、饱和重 度 rsat 浮重度 r ' 以及干重度 rd ,并比较各重度的数值大小（先导得公式然后求解） 。 解： v = 72cm 3 m=129.5g (1) w = ms = 121.5 g d s = 2.7 ρ = m 129.5 = = 1.799 g / cm3 v 72
w= 2.8
粒分析结果如下表 土粒组的粒径范 2～0.5 0.5～0.25 0.2 ～0.075 <0.075 >2 围（mm） 粒组占干土总质 21．0 9.4 18.6 37.5 13.5 量的百分数 （%） 试求： （1） 确定该土样的名称； （2） 计算该土的孔隙比和饱和度； （3） 确定该土的湿度状态； （4） 如该土埋深在离地面 3m 以内，某标准贯入试验锤击数 N=14，试确定该 土的密实度。 解： （1）粒径大于 0.075mm 的颗粒为 9.4%+18.6%+21.0%+37.5%=86.9%超过全 重的 50%因此为细砂。 （2） e =
2
土力学与地基基础参考答案
由e =
d s (1 + w) ρ w 2.70(1 + 0.322)1.0 −1 = − 1 = 0.87 ρ 1.91
（1） v v = e = 0.87 cm 3 （2） vw = wd s = 0.322 *2.70=0.87 cm 3 （3） v = 1 + e = 1 + 0.87 = 1.87 cm 3 （4） ms = d s ρ w = 2.70 *1.0=2.70g （5） mw = wd s ρ w = 0.322 * 2.70 * 1.0 = 0.87 g （6） m = ms + mw = 3.57 g （7） sr =
土力学与基础工程复习重点
土力学与基础工程复习重点第一章绪论（1）地基:支承基础的土体或岩体。
（2）天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基。
（3）人工地基:若地基软弱、承载力不能满足设计要求，则需对地基进行加固处理。
（4）基础：将结构承受的各重作用传递到地基上的结构组成部分。
第二章土的性质及工程分类（1）土体的三相体系：土体一般由固相(固体颗粒）、液相（土中水）和气相(气体）三部分组成。
（2）粒度:土粒的大小。
（3）界限粒径：划分粒组的分界尺寸。
（4）颗粒级配:土中所含各粒组的相对量,以土粒总重的百分数表示。
（5）土的颗粒级配曲线.（6）土中的水和气（p9)（7）工程中常用不均匀系数和曲率系数来反映土颗粒级配的不均匀程度。
不均匀系数反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数描述了级配曲线分布整体形态。
工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断：1.对于级配连续的土：,级配良好：,级配良好。
2.对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状(见图2。
5曲线C）,采用单一指标难以全面有效地判断土的级配好坏，同时需满足和两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。
颗粒分析实验：确定土中各个粒组相对含量的方法称为土的颗粒分析实验。
对于粒径大于0.075mm的粗粒土，可用筛分法。
对于粒径小于0。
075mm的细粒土，则可用沉降分析法（水分法）。
（7）土的物理性质指标三个基本实验指标1.土的天然密度土单位体积的质量称为土的密度（单位为)，即。
(2。
10）2.土的含水量土中的水的质量与土粒质量之比(用百分数表示）称为土的含水量,即。
（2.11)3.土粒相对密度土的固体颗粒质量与同体积4时纯水的质量之比，称为土粒相对密度，即（2.12）反映土单位体积质量（或重力)的指标1.土的干密度土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度，并以表示:。
（2.13）2.土的饱和密度土孔隙中充满水的单位体积质量，称为土的饱和密度，即, （2。
14）式中为水的密度,近似取3.土的有效密度（或浮密度）在地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量，称为土的有效密度，即。
《土力学与地基基础》教案
《土力学与地基基础》教案第一章：土的性质与分类1.1 教学目标了解土的组成、性质和分类，掌握土的三相指标及土的密度、含水率和塑性指数的概念。
学会使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
理解土的工程特性及其对地基基础的影响。
1.2 教学内容土壤的组成与结构土壤的物理性质：密度、含水率、塑性指数土壤的力学性质：抗剪强度、压缩性、渗透性土的分类与工程特性土工试验：密度试验、含水率试验、塑性指数试验1.3 教学方法课堂讲授：讲解土壤的性质、分类和工程特性。
实验教学：指导学生使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
案例分析：分析实际工程案例，理解土壤性质对地基基础的影响。
第二章：土力学基本理论2.1 教学目标掌握土力学的基本概念、原理和定律，包括剪切强度理论、压缩理论和小应变弹性理论。
学会运用土力学理论分析土壤的力学行为。
土力学的基本概念：应力、应变、应力路径剪切强度理论：抗剪强度、库仑定律、莫尔-库仑准则压缩理论：压缩性、压缩系数、压缩模量小应变弹性理论：弹性模量、泊松比、弹性应变2.3 教学方法课堂讲授：讲解土力学的基本概念、原理和定律。
数值分析：运用数值方法分析土壤的力学行为。
案例分析：分析实际工程案例，运用土力学理论解决问题。
第三章：地基基础设计原理3.1 教学目标掌握地基基础的设计原理和方法，包括浅基础、深基础和地下工程的设计。
学会运用土力学和结构力学的知识进行地基基础的设计。
3.2 教学内容浅基础设计原理：承载力计算、基础尺寸确定、沉降计算深基础设计原理：桩基础、沉井基础、地下连续墙地下工程设计原理：隧道、地铁、地下室3.3 教学方法课堂讲授：讲解地基基础的设计原理和方法。
数值分析：运用数值方法分析地基基础的设计问题。
案例分析：分析实际工程案例，运用土力学和结构力学的知识进行地基基础设计。
第四章：地基承载力与稳定性分析掌握地基承载力和稳定性的分析方法，包括极限平衡法、数值方法和实验方法。
学会运用地基承载力和稳定性分析方法解决实际工程问题。
土的工程分类及各类型土的工程性质
3、黄土
1）特征与分布
黄土是第四季干旱半干旱气候条件下形成的一种性 质特殊的大陆松散沉积物。
颜色主要呈黄色、淡灰黄色或褐黄色；以粉粒为主 （多为0.05-0.01mm的粗粉粒），粒度大小均一， 黏粒含量少（一般小于10%）；富含碳酸盐以及硫 酸盐、少量其他易溶盐类；孔隙比较大，一般在1.0 左右，具有肉眼可见的大孔隙；垂直节理发育；浸 湿后土体显著沉陷（称为湿陷性）。具有上述全部 特征的土即为典型黄土。上述有的特征不明显的土 称为黄土状土。两者统称为黄土类土，简称黄土。
漂石(块石)混合土 卵石(碎石)混合土
注：巨粒混合土可根据所含粗粒或细粒的含量进行细分。
砾类土的分类：
土类 砾土
粒组含量
级配Cu5，1Cc3 细粒含量<5% 级配不能同时满足
上述要求
土类名称 级配良好砾土
级配不良砾土
含细粒土砾土
5%细粒含量<15%
含细粒土砾土
细粒土质砾土
15%细粒含量 <50%
粒径>0.075mm的颗粒质量>总质量的85%的土 为细砂土。
粒径>0.075mm的颗粒质量>总质量的50%的土 为粉砂土。
举例:
例1：某砂土样，经筛析试验，得到各粒组含 量的百分比为：
粒径mm
>5
5~2
~0.0 75
<0.075
质量百分比 %
8
22
26
14
5、湖积土
工程特征：湖边沉积物粒粗，承载力高；远岸沉 积物粒细，性质变差；湖心沉积物主要为黏土和 淤泥软土，压缩性高，强度很低；湖泊淤塞可演 变为沼泽，沼泽沉积土为沼泽土，主要由半腐烂 的植物残体和泥炭组成，含水量极高，承载力极 低。
《土力学与地基基础》第3章 土的物理性质和工程分类
累积重量的百分比，绘制如下图所示的颗粒级配累积曲线。
横坐标（对数坐标）为土的粒径d（mm）， 纵坐标为小于某粒径含量百分比（%）。（课本第36页）
颗粒级配曲线的用途： （1）对粗粒土进行分类（详见课本第50页）
碎石土：（课本第50页）
根据颗粒粒径和含量来划分
砂土：（课本第50页）
根据颗粒粒径和含量来划分
自由水： （课本第37页）
按其移动所受作用力的不同，可以分为：
（1）重力水：是在重力或压力差作用下，能自由流动的自
由水。 一般指地下水位以下的透水层中的地下水，它对土粒有
浮力作用，直接影响土的应力状态，因此，基坑（槽）开挖 要采取降（排）水措施，建筑物的地下室需要进行防渗处理 。
自由水： （课本第37页）
w mw 100 % m ms 100 %
ms
ms
单位：%
测定方法：烘干法。
天然土样称重后，置于 烘箱内烘干，再称干土 重。
（课本第40-41页）
测定方法：烘干法。天然土样称重后，置于烘箱内 烘干，再称干土重。
粗集料
细集料
含水率公式：w m水 100% （课本第41页）
m土颗粒
公式各部分计算过程：（课本没有，补充内容）
（2）毛细水：是受到水与空气交
界面处表面张力作用的自由水。 存在于地下水位以上的透水层
中，对建筑物底层的防潮有重要影 响。土粒由于毛细水压力互相靠近 而压紧，土因而具有微弱的黏聚力 ，称为毛细压力。
亲水性 表面张力 憎水性 表面张力
表面张力
毛细压力能使潮湿砂土开挖一定高度，但失水干 燥后就会松散坍塌。
V Vs Vv
天然密度反映土的紧密程度，密度越大表示土的颗粒 越多，即越紧密。
横坐标（对数坐标）为土的粒径d（mm）， 纵坐标为小于某粒径含量百分比（%）。（课本第36页）
颗粒级配曲线的用途： （1）对粗粒土进行分类（详见课本第50页）
碎石土：（课本第50页）
根据颗粒粒径和含量来划分
砂土：（课本第50页）
根据颗粒粒径和含量来划分
自由水： （课本第37页）
按其移动所受作用力的不同，可以分为：
（1）重力水：是在重力或压力差作用下，能自由流动的自
由水。 一般指地下水位以下的透水层中的地下水，它对土粒有
浮力作用，直接影响土的应力状态，因此，基坑（槽）开挖 要采取降（排）水措施，建筑物的地下室需要进行防渗处理 。
自由水： （课本第37页）
w mw 100 % m ms 100 %
ms
ms
单位：%
测定方法：烘干法。
天然土样称重后，置于 烘箱内烘干，再称干土 重。
（课本第40-41页）
测定方法：烘干法。天然土样称重后，置于烘箱内 烘干，再称干土重。
粗集料
细集料
含水率公式：w m水 100% （课本第41页）
m土颗粒
公式各部分计算过程：（课本没有，补充内容）
（2）毛细水：是受到水与空气交
界面处表面张力作用的自由水。 存在于地下水位以上的透水层
中，对建筑物底层的防潮有重要影 响。土粒由于毛细水压力互相靠近 而压紧，土因而具有微弱的黏聚力 ，称为毛细压力。
亲水性 表面张力 憎水性 表面张力
表面张力
毛细压力能使潮湿砂土开挖一定高度，但失水干 燥后就会松散坍塌。
V Vs Vv
天然密度反映土的紧密程度，密度越大表示土的颗粒 越多，即越紧密。
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2、土的物理性质及工程分类
2.1 概述 2.2土的组成及土的结构 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 2.8 土的工程分类
2.1 概述
土的形成
土是岩石经过风化后,在不同条件下形成的自然历史的产物
岩石 地球
风化 搬运、沉积
土 地球
形成过程 形成条件
筛分法
200g
P
10 5.0 10 2.0 16 1.0 18 0.5 24 0.25 22 0.1 38
72
% 95 87 78 66 55 36
筛分法原理图
筛分法就是用一套标准筛子如孔 直径(mm)：20、10、5.0、2.0、 l.0、0.5、0.25、0.1、0.075， 将烘干且分散了的200g有代表性 的试样倒入标准筛内摇振，然后 分别称出留在各筛子上的土重， 并计算出各粒组的相对含量，即 得土的颗粒级配。 沉降分析法：具体有密度计法(也 称比重计法)或移液管法(也称吸管 法)。该两法的理论基础都是依据 Stokes(司笃克斯)定律，即球状的 细颗粒在水中的下沉速度与颗粒 直径的平方成正比
不均匀程度：
Cu = d60 / d10
2、曲率系数
连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
特征粒径: d60 : 限定粒径 d10 : 有效粒径 d30 :中值粒径
粒径级配累积曲线及指标的用途：
➢粒组含量用于土的分类定名；
➢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
影响
物理力学性质
土中气体 （气相）
固体矿物颗粒 （固相）
土中水 （液相）
2.2 土的三相组成及土的结构
2.2.1 土的固体颗粒
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 （2）次生矿物 （3）腐植质
次生矿物
蒙脱石
高岭石
伊利石
伊利石
高岭石
（1）孔隙比e
0.6
0.75
密实
中密
稍密
0.85
松散
❖ 优点：简单方便 ❖ 缺点：无法反映土的级配因素
分析对象: 水柱
r 2hc w 2 rT cos
T为表面张力
• 上升高度:
hc
2T cos r
毛细升高与孔径成反比
土中毛细现象
粘土 粉土 砂土 砾石
2.2.2.5 土体中气体(气相)
土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分, 存在形式有两种:
土体中气体
自由气体:与大气相通,对土的性质影响不大 封闭气体:与大气隔绝,增大土体的弹性和压缩性
三相指标的定义
土颗粒 土中水 土中气
固相 液相 气相
ma=0 mw
m
ms
Air 空气 Water 水
Va
Vv Vw
V
Soil 固体颗粒 Vs
质量
体积
❖ 土的物理性质指标一共有9个。 ❖ （1）反映土松密程度的指标有2个：
➢ 土的孔隙比 e=Vv/Vs ➢ 土的孔隙率 n=Vv/V×100％
（2）反映含水程度的指标有2个： 土的含水量 w= mw/ms×100％
土的饱和度 Sr=Vw/Vv×100％
❖ (3) 特定条件下的密度指标有5个：
➢ 土的天然密度 ρ=m/v
➢ 土的干密度 ρd=Ms/V
➢ 土的饱和密度 ρsat＝(ms+Vv×ρw)/V
➢ 土的浮密度（有效密度）
ρ/= (ms-Vs×ρw)/V=ρsat- ρw
➢ 土粒相对密度（土粒比重）
ds=ms/mw=ms/(Vs.ρw1)= ρs /ρw1
蒙脱石
2.土颗粒的大小与形状
•粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 •界限粒径
3.土的粒径级配
（1）定义
工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量 的百分数来表示，称为土的粒径级配。
（2）粒径分析方法
• 筛分法（d>0.075mm的土） • 密度计法（d<0.075mm的土）
筛分法（d>0.075mm的土）
密度计法（d<0.075mm的土）
（3）颗粒级配的表示方法
表示方法：表格法、颗粒累计级配曲线法
10-2 2-0.05
A
0
99
0.050.005
1
<0.005 0
B0
66
30
4
C 44 56
0
0
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
1、 不均匀系数
的特性 ➢ 温度高于100°C时可蒸发
弱结合水
➢ 位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内
➢ 密度>1.0~1.7g/cm3 ➢ 冰点-20~30℃ ➢ 外力作用下可以移动 ➢ 不因重力而移动，有粘滞性
图2.8 矿物颗粒对水分子的静电引力作 用
2.2.2.3 毛细水
分布在土粒内部相互贯通 的孔隙可以看成许多形状 不一、直径互异、彼此连 通的毛细管
其中三个基本试验指标
土的天然密度ρ 测定：环刀法
土的含水量w
测定：烘干法
土粒相对密度（土粒比重）ds
测定：比重瓶法
其它6个指标：Sr、ρd、 ρsat 、ρ/、e、n
可通过指标换算得到。
2.3.4 指标的换算
土的密度、含水量、土粒比重是通过试 验测定，其他指标可由这三个指标换算得 到。
2.4 无粘性土的密实度
2.2.2 土中水和气
2.2.2.1 土中水存在的状态
（1）固态水 （2）气态水 （3）液态水
结合水: 吸附在土颗粒表面的水
强结合水 弱结合水
自由水: 电场引力作用范围之外的水 重力水
毛细水
结合水
强结合水
➢ 排列致密、定向性强
➢ 密度>1.2~2.4g/cm3
➢ 冰点-76℃ ➢ 具有极大的粘滞性和固体
➢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
➢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
2.2.3 土的结构构造
2.2.1 Leabharlann 的结构单粒结构砂粒
蜂窝结构
粉粒
絮状结构
粘粒
2.2.2 土的构造
❖ 层状构造 ❖ 分散构造 ❖ 结核状构造 ❖ 裂隙状构造
2.3 土的物理性质指标
2.3.1 土的三相比例指标
概述
土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态， 也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主 要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。
2.1 概述 2.2土的组成及土的结构 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 2.8 土的工程分类
2.1 概述
土的形成
土是岩石经过风化后,在不同条件下形成的自然历史的产物
岩石 地球
风化 搬运、沉积
土 地球
形成过程 形成条件
筛分法
200g
P
10 5.0 10 2.0 16 1.0 18 0.5 24 0.25 22 0.1 38
72
% 95 87 78 66 55 36
筛分法原理图
筛分法就是用一套标准筛子如孔 直径(mm)：20、10、5.0、2.0、 l.0、0.5、0.25、0.1、0.075， 将烘干且分散了的200g有代表性 的试样倒入标准筛内摇振，然后 分别称出留在各筛子上的土重， 并计算出各粒组的相对含量，即 得土的颗粒级配。 沉降分析法：具体有密度计法(也 称比重计法)或移液管法(也称吸管 法)。该两法的理论基础都是依据 Stokes(司笃克斯)定律，即球状的 细颗粒在水中的下沉速度与颗粒 直径的平方成正比
不均匀程度：
Cu = d60 / d10
2、曲率系数
连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
特征粒径: d60 : 限定粒径 d10 : 有效粒径 d30 :中值粒径
粒径级配累积曲线及指标的用途：
➢粒组含量用于土的分类定名；
➢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
影响
物理力学性质
土中气体 （气相）
固体矿物颗粒 （固相）
土中水 （液相）
2.2 土的三相组成及土的结构
2.2.1 土的固体颗粒
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 （2）次生矿物 （3）腐植质
次生矿物
蒙脱石
高岭石
伊利石
伊利石
高岭石
（1）孔隙比e
0.6
0.75
密实
中密
稍密
0.85
松散
❖ 优点：简单方便 ❖ 缺点：无法反映土的级配因素
分析对象: 水柱
r 2hc w 2 rT cos
T为表面张力
• 上升高度:
hc
2T cos r
毛细升高与孔径成反比
土中毛细现象
粘土 粉土 砂土 砾石
2.2.2.5 土体中气体(气相)
土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分, 存在形式有两种:
土体中气体
自由气体:与大气相通,对土的性质影响不大 封闭气体:与大气隔绝,增大土体的弹性和压缩性
三相指标的定义
土颗粒 土中水 土中气
固相 液相 气相
ma=0 mw
m
ms
Air 空气 Water 水
Va
Vv Vw
V
Soil 固体颗粒 Vs
质量
体积
❖ 土的物理性质指标一共有9个。 ❖ （1）反映土松密程度的指标有2个：
➢ 土的孔隙比 e=Vv/Vs ➢ 土的孔隙率 n=Vv/V×100％
（2）反映含水程度的指标有2个： 土的含水量 w= mw/ms×100％
土的饱和度 Sr=Vw/Vv×100％
❖ (3) 特定条件下的密度指标有5个：
➢ 土的天然密度 ρ=m/v
➢ 土的干密度 ρd=Ms/V
➢ 土的饱和密度 ρsat＝(ms+Vv×ρw)/V
➢ 土的浮密度（有效密度）
ρ/= (ms-Vs×ρw)/V=ρsat- ρw
➢ 土粒相对密度（土粒比重）
ds=ms/mw=ms/(Vs.ρw1)= ρs /ρw1
蒙脱石
2.土颗粒的大小与形状
•粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 •界限粒径
3.土的粒径级配
（1）定义
工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量 的百分数来表示，称为土的粒径级配。
（2）粒径分析方法
• 筛分法（d>0.075mm的土） • 密度计法（d<0.075mm的土）
筛分法（d>0.075mm的土）
密度计法（d<0.075mm的土）
（3）颗粒级配的表示方法
表示方法：表格法、颗粒累计级配曲线法
10-2 2-0.05
A
0
99
0.050.005
1
<0.005 0
B0
66
30
4
C 44 56
0
0
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
1、 不均匀系数
的特性 ➢ 温度高于100°C时可蒸发
弱结合水
➢ 位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内
➢ 密度>1.0~1.7g/cm3 ➢ 冰点-20~30℃ ➢ 外力作用下可以移动 ➢ 不因重力而移动，有粘滞性
图2.8 矿物颗粒对水分子的静电引力作 用
2.2.2.3 毛细水
分布在土粒内部相互贯通 的孔隙可以看成许多形状 不一、直径互异、彼此连 通的毛细管
其中三个基本试验指标
土的天然密度ρ 测定：环刀法
土的含水量w
测定：烘干法
土粒相对密度（土粒比重）ds
测定：比重瓶法
其它6个指标：Sr、ρd、 ρsat 、ρ/、e、n
可通过指标换算得到。
2.3.4 指标的换算
土的密度、含水量、土粒比重是通过试 验测定，其他指标可由这三个指标换算得 到。
2.4 无粘性土的密实度
2.2.2 土中水和气
2.2.2.1 土中水存在的状态
（1）固态水 （2）气态水 （3）液态水
结合水: 吸附在土颗粒表面的水
强结合水 弱结合水
自由水: 电场引力作用范围之外的水 重力水
毛细水
结合水
强结合水
➢ 排列致密、定向性强
➢ 密度>1.2~2.4g/cm3
➢ 冰点-76℃ ➢ 具有极大的粘滞性和固体
➢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
➢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
2.2.3 土的结构构造
2.2.1 Leabharlann 的结构单粒结构砂粒
蜂窝结构
粉粒
絮状结构
粘粒
2.2.2 土的构造
❖ 层状构造 ❖ 分散构造 ❖ 结核状构造 ❖ 裂隙状构造
2.3 土的物理性质指标
2.3.1 土的三相比例指标
概述
土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态， 也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主 要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。