岩土物理力学性质及试验
岩土工程力学性质实验参数测定法
岩土工程力学性质实验参数测定法岩土工程力学性质实验参数测定法是一种用于测定岩土工程中的力学性质参数的方法。
通过准确测量和分析岩土材料的力学性能，可以为工程设计、施工和安全评估提供可靠的依据。
本文将介绍几种常用的岩土工程力学性质实验参数测定法。
一、岩土材料的抗压强度测定法岩土材料的抗压强度是评估其承受力和稳定性的重要参数。
常用的抗压强度测定方法有单轴抗压试验、三轴抗压试验和剪切试验等。
单轴抗压试验是将岩土样品放置在闭合的压力室内，沿着样品的轴向施加均匀的垂直荷载，通过测量荷载和变形的关系，确定其抗压强度和变形模量。
三轴抗压试验是将岩土样品裁剪成规定形状的圆柱体，将其放置在三轴压力容器中，施加均匀的轴向荷载和周向侧压力，测定应力-应变关系，进而确定抗压强度和剪切强度。
剪切试验是为了确定岩土材料的抗剪强度和剪切变形特性。
常用的剪切试验有直剪试验、剪切筒试验和剪切盒试验等。
通过施加不同的剪切载荷和变形，测定岩土材料的剪切强度和剪切模量。
二、岩土材料的渗透性测定法渗透性是指水分在岩土材料中传递和渗透的能力。
渗透性是岩土材料的一个重要物理性质，对于岩土工程的建设和维护具有重要意义。
常用的岩土材料渗透性测定方法有恒压渗透试验、恒流渗透试验和三水头渗透试验等。
恒压渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的压力，测量流量和渗透压差，从而计算材料的渗透系数。
恒流渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的流量，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。
三水头渗透试验是通过施加不同水头高度，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。
三、岩土材料的抗剪强度测定法岩土材料的抗剪强度是分析和设计岩土工程的重要参数。
常用的抗剪强度测定方法有直剪试验、剪切试验和三轴剪切试验等。
直剪试验是将岩土样品放置在闭合的剪切仪器中，施加相等而相反方向的剪切荷载，通过测量剪切应力和剪切应变的关系，确定其抗剪强度和变形特性。
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2.3 地基变形 2.3.2 基础最终沉降量计算
单一土层一维压缩问题
p
h1/2
σ cz
=
γ
2
h1/2
σcz
γ,e1 σz=p
h1
S
=
ε zh1
=
ε vh1
=
e1 − e2 1 + e1
h1
侧限条件
e-p曲线
压缩前
p1 = σ cz
e1
压缩后
p2 = σ cz + σ z
e2
32
2.3 地基变形 2.3.2 基础最终沉降量计算
注册土木工程师（水利水电工程）资格考试
水利水电工程专业基础知识
第二章 岩土力学
1
2.1 土的组成和物理性质指标
2.1.1 土的组成与结构 2.1.2 土的三相比例指标 2.1.3 土的物理状态指标 2.1.4 土的击实特性 2.1.5 土的工程分类
2
2.1 土的组成和物理性质
土的三相组成——土的固相 颗粒级配
e
e
1.0 0.9
0.9
0.8 0.8
0.7
0.7
0.6
0.6
0 100 200 300 400
p(kPa)
压缩主支 再压缩曲线
膨胀曲线
100
1000
lgp(kPa)
26
2.3 地基变形 2.3.1 土的压缩性——压缩性指标
e e - p 曲线
1.0
a = − Δe Δp
压缩系数，kPa-1或MPa-1
— 曲率系数 Cc = 1 ~ 3, 级配连续性好
d10
4
2.1 土的组成和物理性质
岩土所考博复习资料岩石力学(个人总结)第二章 岩石的基本物理力学性质
第二章岩石的基本物理力学性质第一节概述第二节岩石的基本物理性质一岩石的密度指标1 岩石的密度:岩石试件的质量与试件的体积之比，即单位体积内岩石的质量。
（1）天然密度：是指岩石在自然条件下，单位体积的质量，即（2）饱和密度：是指岩石中的孔隙全部被水充填时单位体积的质量，即（3）干密度：是指岩石孔隙中液体全部被蒸发，试件中只有固体和气体的状态下，单位体积的质量，即（4）重力密度：单位体积中岩石的重量，简称重度。
2 岩石的颗粒密度：是指岩石固体物质的质量与固体的体积之比值。
公式二岩石的孔隙性1 岩石的孔隙比：是指岩石的孔隙体积与固体体积之比，公式2 岩石的孔隙率：是指岩石的孔隙体积与试件总体积的比值，以百分率表示，公式孔隙比和孔隙率的关系式：三岩体的水理性质1 岩石的含水性质（1）岩石的含水率：是指岩石孔隙中含水的质量与固体质量之比的百分数，即（2）岩石的吸水率：是指岩石吸入水的质量与试件固体的质量之比。
2 岩石的渗透性：是指岩石在一定的水力梯度作用下，水穿透岩石的能力。
它间接地反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。
四岩体的抗风化指标1 软化系数：是指岩石饱和单轴抗压强度与干燥状态下的单轴抗压强度的比值。
它是岩石抗风化能力的一个指标，反映了岩石遇水强度降低的一个参数：2 岩石耐崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。
岩石耐崩解性指数：是通过对岩石试件进行烘干，浸水循环试验所得的指数。
它直接反映了岩石在浸水和温度变化的环境下抵抗风化作用的能力。
3 岩石的膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。
（1）岩石的自由膨胀率：是指岩石试件在无任何约束的条件下浸水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。
（2）岩石的侧向约束膨胀率：是将具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得膨胀率。
（3）膨胀压力:岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所施加的最大压力。
五岩体的其他特性1 岩石的抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能。
常用土层和岩石物理力学性质
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下：)21(3ν-=EK)1(2ν+=EG （7.2）当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。
最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。
表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。
岩石的弹性（实验室值）（Goodm a n,1980） 表7.1土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G13和G 23。
这些常量的定义见理论篇。
均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。
一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。
表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。
流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。
纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。
其取值依赖于分析的目的。
分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。
这是由于对于大的Kf 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。
在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,∆ tf 与孔隙 度n ，渗透系数k 以及Kf 有如下关系：'f f kK nt ∝∆ （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数来决νC 定改变Kf 的结果。
岩石力学特性研究 – 试验和模型分析
•
•
1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地
利学派（Muller和Stini）。
同年，国际大坝会议设立了岩石力学分会。
1956年，美国召开了第一次岩石力学讨论会。
1957年，第一本《岩石力学》专著出版（J.Talobre,法国）。
1959年，法国马尔帕塞坝溃决，引起岩体力学工作者的关注和研究。
•稳定性计算与评价
围岩
有压隧洞
岩基
岩坡
13
岩
石
力
学
二、研究内容与研究方法
1.研究内容
❖ 以边坡为例
14
工
程
地
质
研
究
方
法
（地层、岩性、结构面
岩块、结构面力 应力条件（建筑物
学性质（室内试验： 作用力、天然应力、
特征及分布、地下水等）
求变形、强度参数）
边坡岩体地质特征
地质模型建立
综合
评价
法
岩体力学性质，力学参数
四个特征：
具有一定工程地质岩组
以不连续为特征的岩体结构
赋存于一定的地质物理环境
（地应力、地下水、地温）
作为工程作用对象的地质体
3
一、岩石和其物理性质
四个特性(DIANE)：
Discontinuous
Inhomogeneous
Anisotropic
Non-elastic
基本物理指标
1. 容重和密度
容重：岩石单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力。可分为：干容重、湿容重
和饱和容重。一般未说明含水状态时是指湿容重。
W
V
▪ 岩石的容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含水的多少；
岩土工程土常规试验内容
岩土工程土常规试验内容岩土工程是研究土的性质和特性，并通过实验方法进行分析和评估的工程学科。
土的常规试验是岩土工程中常用的实验之一，主要用于确定土的物理性质、力学性质和水文性质等参数。
本文将介绍岩土工程土常规试验内容，包括土的取样、干密度与含水量试验、颗粒分析试验、液塑限度试验、压缩性试验、剪切强度试验等。
一、土的取样土的取样是进行岩土工程试验的第一步。
合理的取样方法和取样位置是保证试验结果准确可靠的重要保证。
一般来说，土的取样可以分为表层土取样和深层土取样两种情况。
1. 表层土取样：表层土取样一般是通过人工开挖或者钻孔等方法获取。
首先需要确定取样的位置和取样深度，然后使用土工锹、铁锹等工具将土样小心地取出，放入干净的容器中。
为了保证取样的代表性，应尽量避免受到表层植被的影响。
2. 深层土取样：深层土取样一般需要使用钻孔设备进行。
先选择合适的钻孔方法和设备，然后在试验现场进行钻孔作业。
完成钻孔后，使用取样器将土样取出，放入容器中。
深层土样的取样过程相对较为复杂，需要专业的钻孔人员进行操作。
二、干密度与含水量试验干密度与含水量试验是岩土工程中常用的试验之一，用于确定土的干密度和含水量。
试验过程包括取样、干燥和称重等步骤。
1. 取样：从野外取样点取得土样后，需要立即进行试验，以避免土样含水量的变化。
根据试验要求，在室内使用土工锹将取样的土样均匀放入干净的容器中。
2. 干燥：将容器中的土样放入干燥箱或其他设备中进行干燥。
干燥温度一般为105℃，干燥时间根据土样的含水量和质量决定。
待土样重量稳定后，即可确定土样的干重。
3. 计算：根据试验数据计算土样的干密度和含水量。
干密度的计算公式为：干密度 = 干重 / (干体积 + 含水量)。
含水量的计算公式为：含水量 = (湿重 - 干重) / 干重。
三、颗粒分析试验颗粒分析试验是岩土工程中常用的试验之一，用于确定土的颗粒级配曲线。
试验过程包括取样、筛分和称重等步骤。
常用土层和岩石物理力学性质
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下：)21(3ν-=EK)1(2ν+=EG （7.2）当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。
最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。
表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。
岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。
这些常量的定义见理论篇。
均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。
一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。
表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。
横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。
纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。
其取值依赖于分析的目的。
分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。
这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。
在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,∆ tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系：'f f k K nt ∝∆ （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。
f'K nm k C +=νν （7.4）其中3/4G K 1m +=νf 'k k γ=其中，'k ——FLAC 3D 使用的渗透系数k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9102⨯）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。
岩土的物理力学性质参数
岩土的物理力学性质指标岩土的物理力学性质指标应根据工程地质划分的扇形区及各区的边坡变形破坏特点，选 取与之有关的试样进行力学试验，测定岩石及软弱夹层物理力学性质指标。
岩石及软弱夹层的物理性质指标详见表 1 至表 7。
表 1 部分岩石的容重容重γ(g/cm 3 )变化范围 平均值—2.28 —2.52 2.3~2.6 2.50 2.08~2.65 2.36 2.51~2.72 2.65—2.64 —2.63容重γ(g/cm 3 ) 变化范围 2.25~2.80 —2.50~3.00 —2.49~2.63 2.72~2.99—岩石名称 花 岗 岩 响 岩 正 长 岩 流 纹 岩 流纹斑岩 闪 长 岩黑云母花岗闪长岩岩石名称 泥质砂岩 粘土质砂岩 页 岩 砂质页岩 粘土质页岩 泥质页岩 煤质页岩平均值 2.65 — 2.79 — 2.60 2.86 2.60辉 长 岩 2.55~3.09 3.00 粘 土 岩 2.24~2.60 2.50 橄 榄 岩 —— 砂质粘土岩 —2.56 石英斑岩 2.56~2.63 2.60 泥 灰 岩 2.32~2.65 2.50 斑 岩 2.60~2.89 2.67 石 灰 岩 2.68~2.84 2.73 粗 面 岩 2.30~2.77 2.58 贝壳灰岩 —— 安 山 岩 2.44~3.10 2.62 硅质灰岩 2.81~2.90 — 玢 岩 —— 白云质灰岩 — 2.80 蛇 纹 岩 2.50~2.80 2.65 泥质灰岩 —2.30 玄 武 岩 2.60~3.21 2.90 盐 岩 2.28~2.41 2.60 辉 绿 岩 2.53~3.12 2.94 白 垩 1.20~2.20 1.70 硅长斑岩 2.20~2.74 — 石 膏 —— 安山凝灰集块岩 —2.62 花岗片麻岩 2.30~3.20 2.8 凝灰角砾岩 2.20~2.90 — 片 麻 岩 2.59~3.00 2.78 火山凝灰岩 1.60~1.95 1.80 白 云 岩 2.10~2.90 2.55 凝 灰 岩 0.75~2.40 1.80 板 岩 2.60~2.90 2.75 凝灰质熔岩 —2.64 大 理 岩 2.69~2.87 2.78 砾 岩 1.90~2.80 2.35 云母片岩 2.54~2.97 2.73 砂 岩 2.45~2.72 2.60 绿泥石片岩 2.77~2.78 2.77 粗 砂 岩 — 2.57 粘土质片岩 —— 中 砂 岩 — 2.60 角闪石片岩 2.67~3.05 2.90 细 砂 岩 — 2.65 石 英 岩 2.30~2.70 2.50 粉 砂 岩 —2.59 千 枚 岩2.71~2.862.78石英砂岩2.61~2.702.65表 2 部分岩石的孔隙率与吸水率孔隙率 n (%)变化范围 0.04~2.80 1.10~3.40 0.25~3.00— 0.29~1.13 1.10~4.30 1.00~2.20 0.29~5.10 1.59~2.23 0.90~7.54 0.40~4.10 2.00~5.10岩石名称 花 岗 岩 流纹斑岩 闪 长 岩 正 长 岩 安 山 岩 玄 武 岩 辉 绿 岩 霏 细 岩 凝 灰 岩 火山角砾岩 安山凝灰集块岩砾 岩吸水率ω 1 (%) 0.10~1.70 0.14~1.65 0.18~1.000.48— 0.20~1.00 0.30~0.80 0.20~1.00 0.18~0.35 0.34~2.12 0.14~4.00 0.40~1.00平均值 0.95 2.00 1.25 2.540.70 2.30 1.70 2.20 1.80 3.20 2.10 3.20砂岩 1.04~9.30 5.04 0.14~4.10 砂岩(第三纪) 5.00~20.00 13.00 1.00~9.00 砂岩(白垩纪) 2.20~42.00 15.30 —砂岩(侏罗纪)7.20~37.70 17.10 —砂岩(三迭纪) 4.20~24.60 13.20 —砂岩新鲜的0.60~27.70 19.30 —风化的—21.11 —石英砂岩— 2.26 —石英砂岩新鲜的— 1.71 —风化的— 4.91 —页岩0.70~7.00 — 2.30~6.00 砂质页岩0.80~4.15 ——泥质页岩— 1.35 —煤质页岩— 1.03 —泥灰岩 1.00~52.00 18.00 1.00~5.00 石灰石0.53~27.00 12.00 0.20~6.40 石灰岩(第三纪) —20.00 —石灰岩(中生代) 1.20~26.50 11.65 —石灰岩(古生代) 0.80~27.00 12.00 —白垩 5.00~58.00 26.40 —石膏0.10~4.00 1.70 —硬石膏0.63~6.26 1.65 —片麻岩0.30~2.40 1.35 0.14~0.30 大理岩0.10~6.00 1.00 —白云岩0.30~25.00 7.70 —石英岩0.00~8.70 2.40 0.02~0.28 石英片岩 1.53~2.80 2.000.10~0.30角闪石片岩 — 2.96 0.11 云母片岩 — 0.79 0.08~0.42 绿泥石片岩 — 2.10 0.55~1.12 千 枚 岩 — 3.60 0.54~3.31 板 岩 0.29~3.76 1.30 0.70表 3 不同成因粘土的有关物理力学性质指标(一)表 4 不同成因粘土的有关物理力学性质指标(二)表 5 几种土的渗透系数表表 6 土的平均物理、力学性质指标(一)内聚力 C (× 105Pa) 内摩擦角φ 变形模量 Eo 容重γ(×天然含水量 孔隙比 e 塑限 W P土 类渗透系数 K (以 cm/s) ＜1.2×10-61.2×10-6 ~6.0×10-5 6.0×10-5 ~6.0×10-4 3.0×10-4 ~6.0×10-4 6.0×10-4 ~1.2×10-3渗透系数 K (以 cm/s) 1.2×10-3 ~6.0×10-3 6.0×10-3 ~2.4×10-2 2.4×10-2 ~6.0×10-2 6.0×10-2 ~1.8×10-1土 类 粘 土 亚 粘 土 轻亚粘土 黄 土 粉 砂土 细 中 粗 砾类 砂 砂 砂 砂土 类下蜀系粘性土 一般粘性土 新近沉积粘性土淤泥或游泥质 土 沿海内陆山区云贵红粘土容许承载力 R(× 105Pa)30＞8010＞45 8＞14 4＞10 5＞11 3＞8 10＞32压缩模量 E(× 105Pa) ＞150 40~150 20~75 10~50 20~50 10~60 50~160内聚力 C(× 105Pa) 0.4~1.0 0.1~0.5 0.1~0.2 0.05~0.15 0.3~0.8内摩擦角φ(°) 22~30 15~22 7~15 4~10 5~10土 类 下蜀系粘性土 一般粘性土 新近沉积粘性土淤泥或游泥质 土 沿海内陆山区云贵红粘土含水量 W (%)15~25 15~30 24~36 36~70 30~50液限 W L (%) 25~40 25~45 30~45 30~65 50~90液性指数 I L ＜0.8 0~1.0 0.25~1.2 ＞1.0 0~0.4塑性指数 I p10~18 5~20 6~48 10~25 ＞17孔隙比 e 0.6~0.90.55~1.0 0.7~1.2 1.0~2.0 1.0~1.9表 7 土的平均物理、力学性质指标(二)注： 1.平均比重取：砂为 2.65； 轻亚粘土为 2.70；亚粘土为 2.71；粘土 2.74。
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一、土的物理性质指标及试验
（一）含水量
土中水的质量与土粒质量之比[W=m w/m s×100%]
一般采用烘干法，平行测定两个试样，当含水量＜40%时允许误差为1%，当含水量≥40%时允许误差为2%，取两个平行试验的平均值为试验结果。
需注意的是对含有机质超过干土质量的5%时，其烘干温度控制在65～70℃。
（二）相对密度（土粒比重）
土粒质量与同体积的4℃时水的质量之比[W=m s/V sρW] [土粒的平均比重GS=1/(P1/G s1+P2/G s2)]
1、比重瓶法：适用于粒径＜5mm的土；
2、浮称法：适用于粒径≥5mm的土，且其中粒径＞20mm的土质量＜总土质量的10%；
3、虹吸筒法：适用于粒径≥5mm的土，且其中粒径＞20mm的土质量≥总土质量的10%；（三）质量密度
土的总质量与其体积之比即单位体积的质量[ρ=m/V s，（g/cm3）]
1、环刀法：平行测定两个试样，两次测定的差值不大于0.03g/cm3，取两次的平均值；
2、蜡封法：平行测定两个试样，两次测定的差值不大于0.03g/cm3，取两次的平均值；
3、灌水法：
4、灌砂法：要比灌水法准确。
（四）换算指标
1、重度：单位体积土体的重力[γ=gρ=10ρ（KN/cm3）]
=ρ/(1+0.01W) （g/cm3）]
2、干密度：单位体积干土的质量[ρ
d
(1+0.01W)/ρ}-1]
3、孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比[e={dsρ
W
4、孔隙比：土中孔隙体积与土的总体积之比[n=e/(1+e)×100]
5、饱和度：土中水的体积与土中孔隙体积之比[Sr=Wds/e]
g（KN/cm3）]
6、浮重度：土在中水的重度[γ′=（1-0.01n）（ds-1）ρ
W
（五）颗粒组成和砂土的密度指标
1、颗粒组成
（1）筛析法：适用于60≥d＞0.075的土
将试样过2mm筛，筛下质量＜10%时，不作细筛分析；筛上质量＜10%时，不作粗筛分析；细筛分析时，当过0.075mm筛后，筛下质量＞总质量的10%时，应用密度计法或移液管法作＜0.075mm的颗粒组成。
小于某粒径的颗粒百分含量按下式计算：X=m
A /m
B
·d
x
[m
A
—小于某粒径的试样质量（g） m
B
—细筛分析时所取试样的总质量；粗筛分析时为总质量（g）d
x
—＜2mm的试样占试样总质量的百分比]
（2）比重计和移液管法：适用于d＜0.075的土。
（六）粒度成分对土的性质的影响
1、粗粒土中（＞2mm）含量增大时，内摩擦角φ增大；回弹模量增大；地基承载力增高。
2、砂粒含量增大时，压缩系数a
1-2
减小；内摩擦角φ增大；标贯击数N增大。
3、粘性土的活动性指数（活动度）[a
c =I
P
/P
＜0.002
（P
＜0.002
为小于0.002颗粒含量的百分数），
a
c ＜0.75时为低活动性粘土；a
c
=0.75～1.25时为中等活动性粘土；a
c
＞1.25时为高活动
性粘土]，其活动性指数由所含矿物成分及含量确定。
粘土矿物的亲水性依次为钠蒙脱石、钙蒙脱石、伊利石、高岭石、云母。
4、粘性土中含相同粘土矿物时，塑性指数I
P
随粘粒含量的增多而增大。
5、当I
P 大于10时，随I
P
的增大，其W
L
和W
P
均增大；当粘粒含量小于18%或塑性指数I
P
小于10时，随I
P 的增大W
P
减小，而W
L
增大不明显。
6、土颗粒比重随粘粒含量的增多（I
P
的增大）而增大。
7、在高塑性段（I
P ＞10），碟式液限高于圆锥液限，而在低塑性段（I
P
＜10），碟式液限低
于圆锥液限；其原因是两者的方法不同，对于I
P
＞10的土，动强度比一般在2.5左右，而
I
P
≤10的土动强度比急剧增大，碟式液限仪是在振动条件下完成的，低塑性土抗振动性差。
8、I
P ＞10土，静力触探比贯入阻力Ps值小于I
P
＜10的土。
（七）砂土的密度指标
最小干密度：ρ
dmin =m
d
/v
d
[v
d
-最大体积]；最大孔隙比e
max
=(ρ
W
·ds/ρ
dmin
)-1
最大干密度：ρ
dmax =m
d
/v
d
[v
d
-最小体积]；最小孔隙比e
min
=(ρ
W
·ds/ρ
dmax
)-1
砂的相对密度Dr=指标(e
max -e
)/(e
max
-e
min
)=ρ
dmax
(ρ
d
-ρ
dmin
)/ρ
d
(ρ
dmax
-ρ
dmin
)[ρ
d
-天然干密
度]
（八）土的最大干密度和最优含水量
1、试样所需的加水量m
w =m
×0.01(w
1
-w
)/(1+0.01w
)
2、轻型适用于粒径＜5mm的粘性土，重型适用于粒径不大于20mm（三层时40mm）的土。
5个样，2个大于塑限，2个小于塑限，1个接近塑限，含水率差值2%。
3、干密度ρ
d =ρ
/(1+0.01w
i
)；试样的饱和含水率W
set
=(ρ
W
/ρ
d
- 1/ds)×100
4、以干密度为纵坐标，以含水量为横坐标绘制曲线图和饱和含水率曲线图
5、轻型试验中，当试样中大于5mm的质量≤试样总质量的30%时[大颗粒之间的空隙可由细粒完全充填。
而当其＞试样总质量的30%时，过5mm筛的轻型试验则不能代替]，应对最
大干密度和最优含水量进行修正；ρ´
dmax =1/{(1-P
5
)/ρ
dmax
+P
5
/ρ
W
·d
s2
}[ P
5
-大于5mm 的质
量百分数；d
s2-大于5mm的饱和面干比重] W´
opt
= W
opt
(1-P
5
)+P
5
·W
ab
[W
ab
-大于5mm 土粒的
的吸着含水率]
（九）承载比（加洲承载比CBR）
二、土的力学性质指标及试验
（一）应力路径[岩土体中任一点应力状态发展变化的整体过程，常用q-p平面和δ1-δ3平面表示]
在q—p平面中，q为最大剪应力q=(δ
1-δ
3
)/2；p为法向应力p=(δ
1
+δ
3
)/2；在q
—p平面中的一个点代表τ—δ平面内的一个圆。
即以δ=(δ
1+δ
3
)/2为圆心，以τ=(δ
1
-
δ3)/2为半径的应力圆。
在q—p平面中：
1、各向等压三轴压缩试验(δ
1=δ
2
=δ
3
)的应力路径是沿p轴发展的一条直线；
2、单向压缩试验或土中一点(δ
3=K
δ
1
)的应力路径是沿K
线发展的一条直线，其斜率为
(1-K
0)/(1+K
)；
3、常规三轴压缩试验(δ
1增加，Δδ
3
=0)的应力路径是沿45°发展的一条直线；
4、直剪试验时，先沿K
线发展，其后为p不变而q增大，应力路径是变化的；
5、当δ
1不变即Δδ
1
=0，而减少δ
3
时，应力路径是与常规三轴压缩试验成q轴对称的反
向45°线；
6、应力路径沿K
线变化的应力条件不会导致土体发生剪切破坏。