土的性质及工程分类
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土的工程性质与分类
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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
河北理工大学
46
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
第一章土的物理性质及工程分类
第一章 土的物理性质与工程分类
1.1 土的概念与基本特征 1.2 土的生成 1.3 土的组成 1.4 土的三相量比例指标 1.5 无粘性土的密实度 1.6 粘性土的稠度 1.7 土的压实原理 1.8 地基土(岩)的工程分类
1.1 土的概念与基本特征
土的概念:土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、 土的概念:土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积等地 质作用形成松散的堆积物或沉淀物。 质作用形成松散的堆积物或沉淀物。土是各种矿物颗 粒的集合体。 粒的集合体。不同的土其矿物成分和颗粒大小存在着 很大差异,颗粒 水和气体的相对比例也不相同。 颗粒、 很大差异 颗粒、水和气体的相对比例也不相同。 基本特征:土的物理性质,如轻重 软硬、干湿、松密等。 基本特征:土的物理性质 如轻重、软硬、干湿、松密等。 如轻重、 影响土的物理性质的因素 土的三相组成物质的性质、 影响土的物理性质的因素:土的三相组成物质的性质、 土的物理性质的因素: 物质的性质 相对含量及土的结构构造等---内因 内因。 相对含量及土的结构构造等 内因。 外部环境---外因。 外部环境 外因。 外因 必须掌握这些物理性质、测定方法及指标与指标的换算。 必须掌握这些物理性质、测定方法及指标与指标的换算。
2)地壳运动 地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现为地壳 地壳运动--地壳的升降运动和水平运动 地壳运动 地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现为地壳 的上拱和下拗， 型的构造隆起和拗陷： 的上拱和下拗，形成大 型的构造隆起和拗陷：水平运动表现为地 壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂． 壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂．地壳运 动的结果，形成了各种类型的地质构造和地球表面的基本形态。 动的结果，形成了各种类型的地质构造和地球表面的基本形态。 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中 原岩( 变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中， 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩(原来生成的 各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、 各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、结 变质岩。 构造变化的地质作用,生成变质岩 构、构造变化的地质作用,生成变质岩。 (2)外力地质作用 外力地质作用： (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。它包括 气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、 气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、生物等 的作用。 的作用。 1)风化作用--外力 包括大气、 风化作用--外力( 生物) 1)风化作用--外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机械破碎和 化学变化的作用。 化学变化的作用。
1.1 土的概念与基本特征 1.2 土的生成 1.3 土的组成 1.4 土的三相量比例指标 1.5 无粘性土的密实度 1.6 粘性土的稠度 1.7 土的压实原理 1.8 地基土(岩)的工程分类
1.1 土的概念与基本特征
土的概念:土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、 土的概念:土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积等地 质作用形成松散的堆积物或沉淀物。 质作用形成松散的堆积物或沉淀物。土是各种矿物颗 粒的集合体。 粒的集合体。不同的土其矿物成分和颗粒大小存在着 很大差异,颗粒 水和气体的相对比例也不相同。 颗粒、 很大差异 颗粒、水和气体的相对比例也不相同。 基本特征:土的物理性质,如轻重 软硬、干湿、松密等。 基本特征:土的物理性质 如轻重、软硬、干湿、松密等。 如轻重、 影响土的物理性质的因素 土的三相组成物质的性质、 影响土的物理性质的因素:土的三相组成物质的性质、 土的物理性质的因素: 物质的性质 相对含量及土的结构构造等---内因 内因。 相对含量及土的结构构造等 内因。 外部环境---外因。 外部环境 外因。 外因 必须掌握这些物理性质、测定方法及指标与指标的换算。 必须掌握这些物理性质、测定方法及指标与指标的换算。
2)地壳运动 地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现为地壳 地壳运动--地壳的升降运动和水平运动 地壳运动 地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现为地壳 的上拱和下拗， 型的构造隆起和拗陷： 的上拱和下拗，形成大 型的构造隆起和拗陷：水平运动表现为地 壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂． 壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂．地壳运 动的结果，形成了各种类型的地质构造和地球表面的基本形态。 动的结果，形成了各种类型的地质构造和地球表面的基本形态。 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中 原岩( 变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中， 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩(原来生成的 各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、 各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、结 变质岩。 构造变化的地质作用,生成变质岩 构、构造变化的地质作用,生成变质岩。 (2)外力地质作用 外力地质作用： (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。它包括 气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、 气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、生物等 的作用。 的作用。 1)风化作用--外力 包括大气、 风化作用--外力( 生物) 1)风化作用--外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机械破碎和 化学变化的作用。 化学变化的作用。
土力学 第1章 土的性质及工程分类
2.什么是土？
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
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
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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。
土力学-2 土的性质及工程分类
（四）颗粒大小分析试验 测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，确
定粒径分布范围的试验称为土的颗粒大小分析试验。 筛分法：粒径>0.075mm 密度计法：粒径<0.075mm 联合测定：既有粒径>0.075mm，又有粒径>0.075mm
1.筛分法
利用一套孔径由大到小的筛子，将按规 定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠 好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留 在各级筛上的土粒的质量，按下式计算出小 于某土粒粒径的土粒含量百分数X（％）
一般特征
漂石、块石颗粒 卵石、碎石颗粒
＞200 200～20
透水性很大，无粘性，无毛细水
圆砾、角砾颗粒 砂粒
粗 中 细
20～10 10～5 5～2
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
粗 中 细 极细
2～0.5 0.5～0.25 0.25～0.1 0.1～0.05
易透水，当混入云母等杂质时透水性 减小，而压缩性增加；无粘性，遇水不膨 胀，干燥时松散，毛细水上升高度不大， 随粒径变小而增大
伊利石：云母在碱性介质中风化产物， 2：1型晶格，晶层靠钾离子连接，比较 稳定，但不如氢键；
高岭石：长石风化产物，1：1型晶格， 一个硅片＋一个铝片＝一个晶层，晶层 靠氢键连接，一个颗粒多达近百个晶层。
（三）土粒的大小和土的级配 粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组。
土粒粒组的划分
粒组名称
粒径范围
（2）某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级 配的好坏。
根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均 匀系数Cu和曲率系数Cc。
Cu
d 60 d10
Cc
d30 2 d10d60
定粒径分布范围的试验称为土的颗粒大小分析试验。 筛分法：粒径>0.075mm 密度计法：粒径<0.075mm 联合测定：既有粒径>0.075mm，又有粒径>0.075mm
1.筛分法
利用一套孔径由大到小的筛子，将按规 定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠 好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留 在各级筛上的土粒的质量，按下式计算出小 于某土粒粒径的土粒含量百分数X（％）
一般特征
漂石、块石颗粒 卵石、碎石颗粒
＞200 200～20
透水性很大，无粘性，无毛细水
圆砾、角砾颗粒 砂粒
粗 中 细
20～10 10～5 5～2
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
粗 中 细 极细
2～0.5 0.5～0.25 0.25～0.1 0.1～0.05
易透水，当混入云母等杂质时透水性 减小，而压缩性增加；无粘性，遇水不膨 胀，干燥时松散，毛细水上升高度不大， 随粒径变小而增大
伊利石：云母在碱性介质中风化产物， 2：1型晶格，晶层靠钾离子连接，比较 稳定，但不如氢键；
高岭石：长石风化产物，1：1型晶格， 一个硅片＋一个铝片＝一个晶层，晶层 靠氢键连接，一个颗粒多达近百个晶层。
（三）土粒的大小和土的级配 粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组。
土粒粒组的划分
粒组名称
粒径范围
（2）某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级 配的好坏。
根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均 匀系数Cu和曲率系数Cc。
Cu
d 60 d10
Cc
d30 2 d10d60
工程地质与地基基础之土的性质及工程分类(ppt 55张)
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
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
小 于 某 粒 径 的 土 粒 质 量 /%
100
80
60
40
20
0 10
1
0 .1
0 .0 1
1E -3
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
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
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
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
小 于 某 粒 径 的 土 粒 质 量 /%
100
80
60
40
20
0 10
1
0 .1
0 .0 1
1E -3
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
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
土的工程分类和基本性质
m1 m2
V
d
m1 V
土的天然密度和干密度在计算土方工程量、安排土方运输
和调配、选择土方工程开挖和运输机械和确定填土压实质
量等方面有重要作用。
1.2 土的工程性质
2. 土的含水量W
是土中所含的水与土的固 体颗粒间的质量比，以百分数表 示，见下式：
W ma mb ×100% 快速含水量测定仪 mb
密度（kg/m3）
开挖方法
600～1500 用锹、锄头挖掘
二类土 （普通土）
粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂； 粉土混卵(碎)石；种植土；填土
1100～1600
用锹、锄头挖掘， 少许用镐翻松
三类土 （坚土）
软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干 黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的 填土
4. 土的可松性
即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，
以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性
用可松性系数 KS 表示。
土的最初可松性系数 KS= V2 / V1；
土的最后可松性系数 K，S= V3 / V1 。土的可松性对基坑工
程施工时的土方
式中：V1 ——土在天然状态下的体积；
八类土 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花 （特坚石） 岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩
2700～3300 用爆破方法
1.2 土的工程性质
1. 土的天然密度ρ和干密度ρd
天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，用ρ表示， 即土颗粒和水的质量之和与土的总体积之比。
土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd表示， 即土中土颗粒的质量与土的总体积之比。
主要用镐，少许用 1750～1900 锹、锄头，部分用
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m ms mw
Vs
7
Vw Va VV
2.3 黏性土的物理特性
2.3.1黏性土的可塑性及界限含水率
0 固态或半固态
塑限ωP
可塑状态
液限ωL 流动状态
ω
界限含水率：粘性土从一种状态变化到另一种状态的含水率 1．液限WL——土由塑性状态变到流态的分界含水量。如 WL=28 表示土的液限含水量为28% 测定：用锥式液限仪，通常用联合测定法 2．塑限WP——土由半固态到塑态的分界含水量。如WP=12，表 示土的塑限含水量为12%。 测定：搓条法或联合测定法。 3．缩限WS
s 4
气
ma=0
m ms mw
•二、反映土的松密程度的指标
1．孔隙比void ratio 2．孔隙率porosity
水 土 粒
e=vv/vs
n=vv/v×100%
三、反映土中含水程度的指标——ω ，Sr
1、土的含水率(含水量) water content 用烘干法测定
m 100% ms
2．液性指数IL liquidity index p P IL L P Ip
讨论： ① IL表示土的软硬程度, 用IL划分土的软硬状态，IL↑， 土软↑, IL<0 坚硬， IL>=1流动状态。 ② 没考虑土的结构影响，在含水量相同时，原状土比 重 塑土硬，故用IL判断重塑土合适，但对原状土偏于保守。
Sr=100%
2．土的饱和度 degree of saturation Sr =vw/vv ×100%
完全饱和
Sr>80%饱和 Sr=0完全干燥
5
Vs
Vw Va VV
气
2.2.3 指标间的换算 2.2.3 指标的换算
注： （1） 实验直接测定的指标为：ρ， ω，ds(或ρs） （2） 各指标间关系可用三相草图法 换算,不必死记这些换算公式 土的三相比例指标换算公式（表2-2）
ms
土的三相图 Three phase skeletal
Vs
V
土的密度 测定方法
环刀法
蜡封法
灌砂法
2
一般 ρ ＝1.6～2.2g／cm3
注：1)：干密度(g/cm3)
dry density
ms d V
2:)：饱和密度(g/cm3) sat ms mw ms VV w V Vs Vw Va
8
2.3.2黏性土的物理状态指标
1．塑性指数Ip plasticity index Ip=WL－Wp
讨论： ①塑性指数表示粘土处在可塑状态时含水量的变化范围. ②Ip取决于： 颗粒细↑，土能吸附水量↑，IP↑； 矿物成分，吸水能力↑，IP↑，故蒙脱含量↑，则IP↑； 水中离子成分和浓度,价高阳离子数↑，IP↓。 ③粘性土的分类常用于IP
2.1概 述
土 的 物 理 性 质 土 的 化 学 性 质
土的三相组成 三相比例大小
1
2.2 土的物理性质指标
2.2.1-2.2.2 土三相比例关系及指标定义
质量m
ma=0
体积V 一、反映土轻重程度的指标
Vw Va
mw
m
水
土粒
Vv
气
1.土的天然密度ρ ：单位体积土的 质量(g/cm3)
ms mw m V Vs Vw Va
ห้องสมุดไป่ตู้
液塑限联合测定仪
液限
塑限
下沉深度为17mm所对应的含水量为液限;下沉深度为 2mm处所对应的含水量为塑限。
11
12
2.3.3黏性土的活动度、灵敏度和触变性
活动度：反映黏性土 中所含矿物的活动性
A<0.75 不活动
IP A m
0.75<A<1.25 正常
A>1.25
活动
13
2.3.3黏性土的灵敏度
灵敏度：
低灵敏度
1 St 2 2 St 4 St 4
14
qu St ' qu
中灵敏度
高灵敏度
2.3.3黏性土的触变性、
概念：黏性土的抗剪强度随时间恢 复的胶体化学性质 实质：微观结构多为片架结构，含 较多结合水，随着时间被破坏的原 始黏聚力部分得到恢复
15
2.4 无粘性土的密实度
9
3．天然稠度(natural consistency)
L L P
路基的干湿状态
测定：烘干法
《公路沥青路面设计规范》 （JTJD60-2006）
c c 1 中湿 c1 c c 2 潮湿 c 2 c c 3 过湿 c c 3
干燥
10
单位体积土颗粒质量与4℃纯水单位体积的质量之比
4
m ms mw
ds
ρ
s
ma=0
水 土 粒
—土粒密度，即土颗粒单位体积的质量(g/cm3)
土的相对密 度测定方法
粘性土：ｄs ＝2.7～2.75 砂性土：ｄs ＝2.65
比重瓶法
土中有机质含量增加， 土粒相对密度减小
4
Vs
Vw Va VV
ms / Vs
6
五、例题分析
求e、Sr及ρsat
【例2-1】已知某土样ρ =1700Kg/m3 ,ds=2．67 ,
ω=14%
【解】：用三相草图法，如图
ma=0 ①令V=1 m3 气 ②则重量m= ρ *V=1700kg 水 ③而ω=mω ／mＳ m=mω +ms 土 解得ms=1490kg mω =210kg 粒 ④Vs=ms/ds= 1.49/2.67= 0.558 m3 ⑤Vv = V-Vs =1-0.558=0.442 m3 ⑥Vω =mω /ρω = 210/1000 = 0.21 m3 在图中填各数 ⑦可得 e =VV / Vs=0.79 Sr= Vω /VV=0.47 ms VV w 1490 0.442 1000 sat 1910 kg / m3 V 1
saturated density
3)：浮密度(g/cm3) 显然：ρ 重力密度 (简称重度)
sat>ρ
ms Vs w V
>ρ d >ρ ˊ
天然重度γ =ρ g 干 重度 γ d=ρ dg 饱和重度γ sat=ρ satg 浮重度 γ ˊ=ρ ˊg
γ
sat>γ
>γ d >γ ˊ
3
2.土粒相对密度ｄs（土粒比重）：无量纲
The compactness of none-cohesive soil
无粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响无粘性
土工程性质的主要因素是密实度
1.孔隙比e （老规范）:没考虑级配因素 对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密 实状态。孔隙比愈大，土愈松散。