土力学指标转换表
土力学三相草图和地基处理表格(来自李广信十讲)
非挤土：
=0.8-0.9，
s=(3-5)d挤土： p=1.0
s=(3-6)d
=0.9-1.0
柱锤冲 扩桩
多桩型 复合地 基
(1-3)排，b/2, 可液化: 1/2hl,
5m
刚性桩在基础范 围内
h=200300mm碎石 夯实度0.9 湿陷性黄土：灰土垫 层
一般:碎石，湿陷性:灰 土 h=d/2(刚性桩直径)
• 原因之一是题目相对简单，难题很少；二是它只集中在一 本规范《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)之中，不 必盲目地到处查规范。
• 但是该规范也有一个缺陷，那就是各种参数、规定散见于 各章之中，这一章的公式与参数需要到另一章里去查。
• 可以自己按着《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)， 归纳一个大表，如表7.3和7.4所示。尤其是像各种“发挥 系数”、“折减系数”；垫层材料与厚度；处理范围等。 不可能全都记住，预备这样的一个表是明智的。
平面布桩范围
基础外(1-3)排桩 可液化: 1/2hl,
5m
搅拌桩 (干、湿 法)
根据上部结构特 点及对地基承载 力和变形要求平 面布置
垫层设置
桩的布置
间距
n,, ,p
h=300500mm 碎石，圆、角砾，中、 粗、砾砂，石屑
dmax50mm
三角、正方、 矩形；
单、多排（条 形）
1.据振冲功率 2.置换率
(CFG)、柱锤冲扩桩等
深层：长桩：承载力与变形
浅层：短的低强度桩或预压、压实、 挤密
适 挤密处理松砂、 各类地基土（针对具
用 性
粉土、粉质黏土、 素填土、杂填土；
体桩型）
可液化土。（饱
土的三相指标换算
m Gs w (1 w) V 1 e
1 w
Gs w s 1 e 1 e
ms Gs w s d V 1 e 1 e
d
1 w
sat
ms Vv w Gs w e w （ G e） w s V V 1 e
3
Va Vw Vv
m m V 1 e
m 1 e
m (1 e) ms 1 w 1 w w m w (1 e) mw w ms 1 w 1 w
mw ms m mw w ms
质量
体积
5
§1 土的物理性质
推导方案二 ma=0
§1.3 土的物理状态 一. 物理性质指标
Air Water Solid
Va Vv Vw Vs
m
mw ms
V
质量
体积
6
Vs 1
Vv e
V 1 e
ms sVs Gs wVs Gs w
mw wms wGs w
m ms mw Gs w wGs w Gs w 1 w
Gs w Gs w s g s d d g g 1 e 1 e 1 e 1 e
d
土的基本物理性质指标计算及换算
1∙1 土的物理性质指标计算1」」土的基本物理性质指标计算与换算1.1 土的物理性质指标计算1.1.1 土的基本物理性质指标计算与换算土由固体颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成，这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化，三者相互之间的不同比例.反映出土的不同物理状态.如干燥.稍湿或很湿、密实、稍密或松殺。
这些指标是最基本的物理性质指标，对于评价土的物理力学和工程性质，进行土的工程分类具有很重要的意义。
为了研究土的物理性质）就要掌握土的三个组成部分之间的比例关系。
表达这三部分之间关系的指标，称为土的物理性质指标。
土的三相物质是混合分布的■为研究阐述和计算方便.一般用图所示三相图表示，把土的固体颗粒、水、空气各自划分开来。
气体的质量比其他两部分质但小很多，一般忽略不计。
ffll-1 土的三相給成示藏图l-±Ktt; 2—水；3—空气注 E —土的总质■ （IH a m i÷ Ww）;m.—土的固体.5IeLM质Ib 叫—土中水的质ILw. ------ 土中代体的ft*, Λt ft≡≡0∣V——土的总体积（V= V B t V w÷ V i）;v∙—土中固体L的体积；V W—土中水所占的体釈,V a——土中空气所占的体积（V.—土中空熬的体衩（V^V e4 v w>.-S土的质量密度和重力密度土的质■密度和•力密度1. 土的质最麼度单位体积土的质量称为土的质最密度.简称土的密度■用符号F 表示，其基本表达 式为；式中∙V——土的总体积；Tn --- 土的总质量O土的密度亦可用以下換算公式计算＜fP β Pd(I + S)九 τ S r e或P =I - e •"式中Pd —土的干密度(√m 3);W ---- 土的含水屋(％〉；e ---- 土的孔ffiC 比；儿——土的相对密度,S —土的饱和庚；"—蒸憎水的密度，一瑕取^ = It∕m 3C土的密度一般由试验方法(环Zi 法)直接测定.即根据特制环刀所取的土重除以环刀 的容积即得。
土的力学性质指标
土的力学性质指标1．压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：21211000p p e e a --⨯= （1-1） 式中 1000——单位换算系数；a ——土的压缩系数（MPa -1）；p 1、p 2——固结压力（kPa ）：e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土；（2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土；（3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。
2．压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标。
压缩模量按下式计算：ae E s 01+= （1-2） 式中 Es ——土的压缩模量（MPa ）；e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。
用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表1-1规定。
地基土按E s 值划分压缩性等级的规定 表1-13．抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。
它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。
（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：τf＝σ·tgφ＋c（1-3）式中τf——土的抗剪强度（kPa ）；σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。
（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。
土力学土的物理性质指标
• 土颗粒比重：
指土体在105º-110ºC的温度下烘至恒量时的重量或
质量与土颗粒同体积的4ºC时蒸馏水的重量或质量之比。
Gs
Ws
Vs
Gs
ms
Vs
水的容重=9.81KN/m3，水的密度=1g/cm3
土颗粒的比重与土体中的水和气体无关
土颗粒比重一般介于2.65-2.75之间
• 测定方法：
比重瓶法、浮称法、虹吸筒法
1) 土颗粒体积
8) 浮密度
2) 孔隙体积
9) 湿密度
3) 土颗粒质量
10) 干密度
4) 水的质量
11) 孔隙率
5) 水的体积
12) 饱和度
6) 气体体积
13) 土颗粒的容重
7) 饱和密度
14) 土体的容重
• 已知，
求解-1
• 1）由
可得，
则土颗粒体积为：
• 2）孔隙体积为：
• 3）由
可得，土颗粒质量为：
Ws Vs (KN / m3 )
V
• 浮密度：指土体淹没在水下面的有效密度，这时土颗粒 受到水的浮力作用，其有效质量减小。
ms Vs (g / cm3 )
V • 浮容重与浮密度的关系：
9.81
间接测定指标-5
• 干容重：指干土的容重，这时土体的孔隙中没有水。
d
Ws V
(KN
s 9.81s
直接测定指标-3
• 土体的容重：指单位体积土体的重量。 也称湿容重、
天然容重。 W (KN / m3 )
V • 土体的密度：指单位体积土体的质量。也称湿密度、
天然密度。 m (g / cm3 )
V
• 土体的容重一般介于16.0-19.0KN/m3，
土力学与地基基础汇总
V
V
ms +Vv
V
V
sat
ρd
=
ms V
ds（1＋ω）ρw dsρw ωdsρw
四、指标间的换算
质量m
气 水
Vv=e
体积V
1+e
土粒
Vs＝1
换算关系式：
e = ds ρw －1 = ds (1 + ω) ρw －1
ρd
ρ
ρsat
=
ms
+VV ρw V
=
(ds + e) ρw 1+e
sat
w
(ds－1)w
土力学与地基基础
土的物理性质指标
土的三相比例指标
一、土的三相图
Vw Va Vv
mw
质量m
气 水
土粒
体积V
m
Vs V
ms
二、直接指标
m
mw
质量m
气 水
Vw Va Vv
体积V
1.土的密度ρ：单位体积土的质量
m ρ= =
ms + mw
V Vs +Vw +Va
ms
土粒
Vs V
工程中常用重度来表示单位体积
五、例题分析
【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，烘干
后的，含干水土量ω质、量密为度16ρ7g、。重若度土粒、的干相重对度密度d 、ds为孔2隙.6比6，e、求饱该和土度样Sr、 饱和重度sat和有效重度
【解答】
ω=
mω
187－167 ×100 % =
= 11.98%
ms
167
=
0.1198×2.66 0.593
土的物理性质指标及其换算
A W S
体积
Va Vw
Vv
V
W /V
（2）重力密度（重度、 容重 unit weight）
ms
Vs
(Ws Ww ) /(Vs Vv ) m g / V g 9.81 (kN / m )
3
质量 mass
volume
分析：密度和重度综合反映了土 的物质组成与结构
（3）饱和重度（密度） （saturated unit weight）
砂土的密实度分类
砂土按相对密度Ｄｒ分类(p17)
Ｄｒ １Dr>0.67 0.67Dr>0.33 0.33Dr>0 砂土密实程度 密实的 中密的 疏松的
四 土的物理性质指标的测定及指 标之间的换算
1、土的物理性质指标与土的物质组 成、结构的关系 2、指标的测定与计算 3、各指标间的换算
1、土的物理性质指标与土的物质组成、结 构的关系
A W S
体积
Va Vw
Vv
V
Vs
水体积 Vw
土粒体积 Vs 总体积 V=Vv +Vs 孔隙体积 Vv
质量 mass volume
土的三相图 Three phase diagram
一、土的质量和重量
1 土粒的比重 （specific gravity）
ma(0) mw
m ms
A W S
体积
Va Vw
第三节
土的物理性质指标及其换算
土的物理性质是表征土的物理状态的一系 列性质
如:重量、含水性、孔隙性等
土的物理性质指标是评价和判断土的工程 性质的重要依据。
A W S
以质量计： 空气质量 ma 0 水质量 mw
土力学：第一章3(三相比例计算)
=
Vw Vv
= G⋅ω e
= 2.7 × 0.15 = 0.675 0.6
解 (2) 因填土的干重度：γd =1.76 kN/m3
填土所需的干土重量： Ws=2000×17.6=35200 (kN )
因为取土场土的干重度：γd=16.88 kN/m3
所以应挖土方量：35200÷16.88=2085.3 (m3 )
(2) 应从取土场开采多少土方？
(3) 碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？
【解】 解（1）
γ
=
γ wG(1+ ω ) 1+ e
= 10× 2.7 ×(1+ 0.15 ) 1+ 0.6
= 19.4
( kN / m3 )
γd
=γ 1+ω
= 19.4 = 16.88 ( kN / m3 ) 1.15
Sr
【解】 解（3) 需要加的水量:
ΔWw = (W2-W 1)×Ws = (0.17-0.15 )× 35200 =704 (kN )
填土的孔隙比
e = γ wG −1 γd
= 2.7 ×10 −1 17.6
= 0.534
3
w = mw ×100% ms
砂土：w=0～40％；硬粘土：w<25%；软粘土：w>60%
土的含水量试验—— 烘干法
试验主要设备: 铝盒，烘箱，天平
试验步骤：称铝盒并装土；称铝盒＋湿土重量；烘干湿土； 称铝盒＋干土重量；计算含水率
含水率计算 w = m1 − m2 × 100 % m2 − m0
m1 − 铝盒加湿土的质量 (g)； m2－铝盒加干土的质量 (g)； m0－铝盒的质量 (g)