第二章土物理力学性质
《土力学》第二章习题集及详细解答
《土力学》第二章习题集及详细解答第2章土的物理性质及分类一填空题1.粘性土中含水量不同，可分别处于、、、、四种不同的状态。
其界限含水量依次是、、。
2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法、、。
3.土的天然密度、土粒相对密度、含水量由室内试验直接测定，其测定方法分别是、、。
4. 粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用、、测定。
5. 土的触变性是指。
6.土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越。
7. 作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、、粘性土和人工填土。
8.碎石土是指粒径大于 mm的颗粒超过总重量50%的土。
9.土的饱和度为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。
10. 液性指数是用来衡量粘性土的状态。
二、选择题1．作为填土工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( )（A）C u大比C u小好(B) C u小比C u大好(C) C u与压实效果无关2.有三个同一种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( )(A)压缩性越大(B) 压缩性越小(C) 压缩性不变3.有一非饱和土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。
试问土样的重度γ和含水率怎样改变？( )(A)γ增加，减小(B) γ不变，不变(C)γ增加，增加4.土的液限是指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？( )(A)天然土的含水率最大不超过液限(B) 液限一定是天然土的饱和含水率(C)天然土的含水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率5. 已知砂土的天然孔隙比为e＝0.303，最大孔隙比e max＝0.762，最小孔隙比e min＝0.114，则该砂土处于( )状态。
（A）密实（B）中密 (C)松散（D）稍密6．已知某种土的密度ρ＝1.8g/cm3，土粒相对密度ds＝2.70，土的含水量w＝18.0％，则每立方土体中气相体积为( )(A)0.486m3 (B)0.77m3(C)0.16m3(D)0.284m37.在土的三相比例指标中，直接通过室内试验测定的是（）。
土力学课件第2章_土的物理性质及分类
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》第二章习题集及详细解答
《土力学》第二章习题集及详细解答第2章土的物理性质及分类一填空题1.粘性土中含水量不同，可分别处于、、、、四种不同的状态。
其界限含水量依次是、、。
2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法、、。
3.土的天然密度、土粒相对密度、含水量由室内试验直接测定，其测定方法分别是、、。
4. 粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用、、测定。
5. 土的触变性是指。
6.土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越。
7. 作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、、粘性土和人工填土。
8.碎石土是指粒径大于 mm的颗粒超过总重量50%的土。
9.土的饱和度为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。
10. 液性指数是用来衡量粘性土的状态。
二、选择题1．作为填土工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( )（A）C u大比C u小好(B) C u小比C u大好(C) C u与压实效果无关2.有三个同一种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( )(A)压缩性越大(B) 压缩性越小(C) 压缩性不变3.有一非饱和土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。
试问土样的重度γ和含水率怎样改变？( )(A)γ增加，减小(B) γ不变，不变(C)γ增加，增加4.土的液限是指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？( )(A)天然土的含水率最大不超过液限(B) 液限一定是天然土的饱和含水率(C)天然土的含水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率5. 已知砂土的天然孔隙比为e＝0.303，最大孔隙比e max＝0.762，最小孔隙比e min＝0.114，则该砂土处于( )状态。
（A）密实（B）中密 (C)松散（D）稍密6．已知某种土的密度ρ＝1.8g/cm3，土粒相对密度ds＝2.70，土的含水量w＝18.0％，则每立方土体中气相体积为( )(A)0.486m3 (B)0.77m3(C)0.16m3(D)0.284m37.在土的三相比例指标中，直接通过室内试验测定的是（）。
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。
土力学_第2章(土的物理性质和工程分类)
强结合水
固体 状态
结合水
土中的水
液 态
不任意流动
弱结合水 毛细水
自由水
重力水
气 态
四种—书中P13
+ + + +_ + _ _ _ _ + _ _ _ __ + _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _
粘土颗粒
强结合水
弱结合水
自由水
O 2
粘粒
H+
105o
H+
水分子 极 性
（c）土中的气体（空气）
判断标准：
N63.5 ≤5 松散
稍密 中密 密实 N ≤ 10 松散 稍密 中密
碎石土
5＜ N63.5 ≤10 10＜ N63.5 ≤20 N63.5 ＞20
砂 土
密实状态
10＜ N ≤15 15＜ N ≤30
密实状态
N ＞30
标准贯入 击数
密实
重Ⅰ型 动力触探击数
（3） 粘性土的物理状态（软－硬状态）
Va 气体 ma=0 mw=w ρs Vw
水
mw
Vv=e V =e+1
ms= ρs
Vs 土粒 ms
Vs=1
干容重计算公式：
ms g s g Gs w g Gs w d d g V e 1 e 1 e 1
浮容重：静水下的土体受到水的浮力作用，其容重等于土的饱和容重减去水的容重。
隙比e与该种土达到最密时的孔隙比emin和最松时的孔隙比emax相对 比的办法，来表示孔隙比e时土的密实度。
emax e Dr emax emin
0.67＜Dr≤1.0 密实 中密 松散 （《地基与基础》－p27）
土力学 第2版 第二章 土的物理性质及分类
环刀的容积V=60cm3； 环刀的质量m1； 环刀和土的质量m2；
土的密度: m2 m1
V
2.2.2 指标的定义
土力学
2.特殊条件下土的密度
质量m
体积V
Vw Va Vv
气
mw
水
m
ms
土粒
Vs V
（1）干密度ρd ：单位体积中固
体颗粒部分的质量 （紧密程度）
d
ms V
（2）饱和密度ρsat ：土体中孔 （3）浮密度ρ ：在地下水位
出合适的名称，可以概略评价土的工程性质。
第2章 土的物理性质及分类
2.1 概述 2.2 土的三相比例指标 2.3 粘性土的物理特征 2.4 无粘性土的密实度 2.5 粉土的密实度和湿度 2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 2.7 土的分类
土力学
2.2 土的三相比例指标
2.2.1 土的三相比例关系图 2.2.2 指标的定义 2.2.3 指标的换算
土力学
2.2.1 土的三相比例关系图
土力学
质量m
气
mw —土中水质量
mw
水
m
ms —土粒质量
ms
土粒
Vs V
Vw Va Vv
体积V
Va —土中气体积 Vw —土中水体积
Vs —土粒体积
m ms mw
Vv Vw Va
（土的总质量）
（土中孔隙体积）
V Vs Vw Va
（土的总体积）
2.2 土的三相比例指标
ds
ms
Vs 1
s 1
测定方法：比重瓶法
ρs—土粒密度，单位体积土粒质量 ρw1 —纯水在40C时的密度，1g/cm3
土粒相对密度变化范围不大：一般，砂类土2.65～2.69；粉性土
土力学第二章-土的物理性质指标
直接测定指标-4
• 土体的含水率： 反映土体含水的多少。等于土体在105º -110º C的温 度下烘至恒量时所失去的水份的重量或质量与土颗粒 的重量或质量之比。 W m (%) (%) Ws ms • 砂土含水少，粘性土含水多。 • 测定方法： 烘干法、酒精燃烧法、电炉炒干法
间接测定指标-3
• 饱和容重：指土体处于饱和状态时的容重，或指饱和 土体的容重，这时土体的孔隙中全部充满水。 Ws Vv sat ( KN / m 3 ) V • 饱和密度：指土体处于饱和状态时的密度，或指饱和 土体的密度，这时土体的孔隙中全部充满水。 ms Vv sat ( g / cm3 ) V • 饱和容重与饱和密度的关系：
直接测定指标-1
• 土颗粒比重： 指土体在105º -110º C的温度下烘至恒量时的重量或 质量与土颗粒同体积的4º C时蒸馏水的重量或质量之比。 ms Ws Gs Gs Vs 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
间接测定指标-1
• 孔隙比： 反映土体孔隙的多少。等于土体中孔隙的体积与土 颗粒的体积之比。它是一个相对指标。
• 孔隙率： 反映土体孔隙的多少。等于土体中孔隙的体积与整 个土体的体积 之比。它是一个绝对指标。
Vv e Vs
Vv n (%) V
间接测定指标-2
• 土体的饱和度： 反映土体含水的多少，等于土体孔隙中水的体积与孔隙 的体积之比 V Sr (%) Vv • 干土的饱和度为0， 饱和土的饱和度为100%， 一般土的饱和度介于0-100%之间。 • 理论上，饱和土的饱和度为100%， 但因土体中存在封闭孔隙，实际饱和度达到80%的土就 称为饱和土。
土力学与地基基础(土的物理性质及工程分类)
0.075mm 0.005mm
（2）颗粒级配 概念：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(各粒组占土粒总量的百分数)来表示。 级配测定：筛分法（粗粒土）；密度计法（细粒土） 级配表达方式：表格法；颗粒级配累积曲线（见图） 颗粒级配累积曲线的意义：由曲线的坡度可判断土的均匀 程度，越缓越不均匀，级配良好；越陡，土粒越均匀，级配不 好 级配指标： d6 0 C u 不均匀系数: d1 0 不均匀系数越大表示土粒大小的分布范围越大，其级配越良好， 作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度．大于 10级配良好；小于5级配不好 2
mg / v g
d d g
反映紧密程度，达到 1.5~1.65t/m3土就比较密实
sat g sat
每个密度相对应有自己的重度，都是在密度基础上乘以重力加速度，大小关系为
sat d
g ' sat w
' '
V e V
砂土和粘性土中的渗透曲线
2、管涌（概念、预防措施）
七、土的压实性
（一）土的压实原理 最优含水量Wop和最大干密度ρdmax的概念 最优含水量和最大干密度的测定： 通过室内击实试验，绘制干密度与含水量的关系曲 线，曲线峰值点的横坐标为最优含水量，纵坐标为 最大干密度。 （二）影响压实效果的因素 1、压实功 2、含水量 3、铺土厚度 4、土的粒径级配 （三）压实填土质量指标 压实系数
7、土粒分组分成（ ） A 5 B 6 C 7 D 9 8、受土粒表面电场影响的最大的水膜是（ ） A 强结合水 B 弱结合水 C 自由水 D 毛细水 9、中砂是哪种结构（ ） A 单粒结构 B 蜂窝结构 C 絮状结构 D 以上都不是 10、Wp=35，Wl=50的土是（ ）土，应命名为（ ） A 粉土，粉土 B 粘性土，粉质粘土 C 粘性土， 粘土 D 泥
- 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)。
• 表达式：
ds
s 4C
w
• 单 位: 无量纲
ma=0 m mw
ms
质量
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
体积
4C w
=1.0
g/cm3
土粒相对密度在数值上=土粒的密度
测定：比重瓶法测定。变化幅度很 小，通常按经验值选用。
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
2.土的含水量W
• 定义：土中水的质量与土粒质 ma=0
2.1概述
防灾科技学院
2.土粒粒度与粒组
在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒组成的，土 的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。土粒 的大小称为粒度，用粒径表示。将大小相近，性质相似的颗 粒划归为一组，称为粒组，划分粒组的分界尺寸称为界限粒 径。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒组: 漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾（角砾）颗粒、砂粒、 粉粒及粘粒。
m ms mw V Vs Vw Va
ma=0 m mw
ms
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
• 单 位: kg/m3 或 g/cm3 • 一般范围: 1.60~2.20 g/cm3
质量
体积
相关指标: 土的重度 =g 单位: kN/m3
工程上更常用, 用于计算土的 自重应力
土的密度用环刀法测定:
由于电分子引力作 用而紧密吸附于土 粒表面的水
重力水：能形成水压力并能在土中流动的水，位 于地下水位以下
土中水
毛细水：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。
固态水：的一部分
土中的水与粘粒有着 产生细粒土的 复杂的相互作用
2.1概述
防灾科技学院
固 体
原生矿物：石英、、长云石母等
矿物质 次生矿物可 粘溶 土盐 矿N： 物a： C、 l蒙 Ca脱C石 O3利 等、石伊、高岭石等
颗
无定形氧化物胶体
粒
有机质
1.土粒的矿物成分
原生矿物:母岩经物理风化而成,如石英、云母、长石；
次生矿物：母岩经化学风化而成，如粘土矿物、铝铁氧化 物、氢氧化物等。常见的粘土矿物有蒙脱石、伊里石、高 岭石；由于粘土矿物颗粒很细，比表面积很大，所以颗粒 表面具有很强的与水作用的能力，因此，土中含粘土矿物 愈多，则土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。
2.1概述
防灾科技学院
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5
0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
土的粒径级配累积曲线
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
粒径(mm)
2.1概述
防灾科技学院
土中的水：
液态水
结合水 自由水
强结合水：紧靠土颗粒表面 弱结合水：紧靠强结合水外围
防灾科技学院
土的物理性质及分类
➢ 2.1 概述 ➢ 2.2 土的三相比例指标 ➢ 2.3 无粘性土的密实度
➢ 2.4 粘性土的物理特征 ➢ 2.5 粉土的密度和湿度 ➢ 2.6土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 ➢ 2.7 土的压实原理 ➢ 2.8土（岩）的工程分类
2.1概述
防灾科技学院
过程、条件
土的组成、结构 和物理力学性质
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
2.2.2 土的其他物理性质指标
1.孔隙比e和孔隙率n
e VV
ma=0 m mw
空气 水
Va
Vv Vw V
Vs
n VV 100% V
砂类土：28-35%
n e 1e
ms
固体
Vs
质量
体积
粘性土：30-50%，有的可达60-70%
土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理 性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一 般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松 的高压缩性土。
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
2.土的饱和度Sr
ma=0
空气
Va
土中水的体积与孔隙体积的比值
表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的三相比例 指标,包括土粒比重、含水量，密度、孔隙比、孔隙率和 饱和度等。三项成分的体积和质量间的比例关系也决定着 土的物理、力学性质。
土的物理性质指标
(三相间的比例关系) 表 示
土的物理状态
粗粒土的松密程度 影响 力学特性
粘性土的软硬状态
★★★物理性质是土的最基本的工程特性。
可塑性、结构性、触 变性、胀缩性、湿陷 性、冻胀性等。
2.1概述
固相 三相组成物质的 土 液相 性质和三相比例
指标的大小。
气相
防灾科技学院
三相组成物质的性质 和三相比例指标的大 小，必然在土的轻重、 松密、干湿、软硬等 一系列物理性质有不 同的反映。
在一定程度上 决定了土力学 性质。
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
空气
量之比，用百分数表示 m mw
水
• 表达式：
w(%) mw m ms
ms
ms
ms
固体
• 单 位: 无量纲
质量
• 一般范围：变化范围大
注意: 其实是含水比, 可达到或超过100％
Va Vv
Vw V
Vs
体积
测定: 烘干法
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
3.土的密度和天然重度
• 定义：土单位体积的质量 • 表达式：
风化、搬运、沉积
岩石
地质成岩作用
土
土体
2.1概述
防灾科技学院
固相 + 液相 + 气相
固体颗粒 固相 构成土体骨架起决 定作用，大小和形状、矿物成分及其组成是决
定土的物理力学性质的重要因素。
土中水 液相 重要影响
土中气体 气相 次要作用
饱和土 ：土体孔隙完全被水充满 干 土 ：土体孔隙完全被气充满 非饱和土：孔隙中水和气均存在
2.2 土的三相比例指标
2.2.1 土的三相简图
防灾科技学院
ma=0
m
mw
ms
质量
Air Water
Soil
Va
Vv
Vw
V
Vs
体积
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
九个物理量:
V Vv Vs Va Vw ms m w ma m
物性指标是比 例关系: 可假设 任一参数为1
物理量关系:
m ms mw ma ma 0 mw wVw
V Vs Va Vw Vv Va Vw
ma=0 m mw
ms
质量
空气 水
Va
Vv Vw V
固体
Vs
体积
实验室 直接测定
土粒相对密度ds 土的含水量w 土的密度
其它指标： 三相草图法计算
2.2 土的三相比例指标 防灾科技学院
1.土粒相对密度 d s
• 定义：土粒的密度与4˚C时 纯蒸馏水密度的比值