土基本特性与工程分类
土力学复习知识点整理
土力学复习知识点整理第一章土的物理性质及其工程分类1.土: 岩石经过风化作用后在不同条件下形成的自然历史的产物。
物理风化原生矿物（量变）无粘性土风化作用化学风化次生矿物（质变）粘性土生物风化有机质2.土具有三大特点：碎散性、三相体系、自然变异性。
3.三相体系:固相（固体颗粒）、液相（土中水）、气相（气体）三部分组成。
4.固相:土的固体颗粒，构成土的骨架，其大小形状、矿物成分及组成情况是决定土物理性质的重要因素。
（1）土的矿物成分:土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。
颗粒矿物成分有两大类:原生矿物、次生矿物。
原生矿物:岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母。
次生矿物:原生矿物经化学风化作用的新的矿物，如黏土矿物。
粘土矿物的主要类型:蒙脱石、伊利石、高岭石（吸水能力逐渐变小）（2）土的粒组: 粒度:土粒的大小。
粒组:大小、性质相近的土粒合并为一组。
（3）土的颗粒级配：土中所含各颗粒的相对含量，以及土粒总重的百分数表示。
①△颗粒级配表示方法:曲线纵坐标表示小于某土粒的累计百分比，横坐标则是用对数值表示的土的粒径。
曲线平缓则表示粒径大小相差很大，颗粒不均匀，级配良好；反之，则颗粒均匀，级配不良。
②反映土颗粒级配的不均匀程度的指标:不均匀系数Cu和曲率系数Cc，用来定量说明天然土颗粒的组成情况。
公式:不均匀系数Cu= d60/d10曲率系数Cc=(d30)²/（d60×d10）d60 ——小于某粒径的土粒质量占土总质量60％的粒径，称限定粒径；d10 ——小于某粒径的土粒质量占土总质量10％的粒径，称有效粒径；d30 ——小于某粒径的土粒质量占土总质量30％的粒径，称中值粒径。
级配是否良好的判断:a.级配连续的土:Cu>5，级配良好;Cu<5级配不良。
b.级配不连续的土，级配曲线呈台阶状，同时满Cu>5和Cc=1~3两个条件时，才为级配良好;反之则级配不良。
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
市政科普1——土的物理性质
sat ms w Vv V
质量
体积
sat sat g
sat w
§1 土的物性与分类
天然密度 干密度 饱和密度
§1.4 土的物理状态 一. 物理性质指标
Air
各种密度重度之间的大小关系：
m V sat ms d V ms w Vv sat V
粗 中
20 5
砂粒
细 粗 中 细 极细
粉粒 粘粒 胶粒 mm 0.05 0.005 0.002
2
0.5 0.25
1. 表 格 法 表 示 的 粒 组 划 分
粒组名称
漂石、块石颗粒 卵石、碎石颗粒 粗 圆砾、角砾 颗粒 中 细 粗 砂粒
粒径范围／ mm
>200 200～20 20～10 10～5 5 ～2 2～0.5
土的含水率
§1.4 土的物理状态 一. 物理性质指标
定义: 土中水的质量与土粒质量之比, 用百分数表示 表达式:
m m ms w(%) w ms ms
ma=0
Air Water Soil
Va Vw
m
mw ms
Vv V
Vs
质量
体积
注意: 其实是含水比, 可达到或超过100％
§1 土的物性与分类
§1.4 土的物理状态 一. 物理性质指标
Air
表示土中密度和重度的指标
ms m w m V Vs Vw Va
单位: kg/m3 或 g/cm3 m
ma=0 mw ms
Va
g 单位: kN/m3
Water
Soil
Vw
Vs
Vv V
第三章-土的物理性质与工程分类..
特殊性岩土
1.软土 —— 主要由细粒土组成的孔隙比大（一般 大于1),天然含水率高（接近或大于液限），压缩性 高（a>0.5MPa）和强度低的土.
①淤泥 —— 天然含水率大于液限，天然孔隙比 大于或等于1.5。
系数大于0.015湿陷性黄土 ②非自重湿陷性黄土—土层上覆自重压力下的湿
陷系数小于0.015
—液限4.红粘土—指碳酸盐岩系出露的岩石，经红土化作用 形成并覆盖于基岩上的棕红、黄等色的高塑性土，其液限大 于50%. 次生红粘土大于45%且小于50%的土.
5.膨胀土—粘粒成分主要是由亲水性粘土矿物组成在环境的温度 湿度的变化时可产生强烈的胀缩的，具有吸水膨胀，失水收缩的 特性.
分类方法：
1.《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)
根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地 基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五 大类 a.岩石的分类
颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石， 坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类
坚硬程度类别 坚硬岩 较硬岩 较软岩
五、土的工程性质评价
土的物理状态主要指土的松、密和软、硬程度
土的物理状态
砂性土： 密实程度：松、密 粘性土： 软硬程度（稠度）：软、硬
1. 粘性土的稠度和可塑性
1）粘性土的稠度状态
稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破 坏的抵抗能力,是粘性土最主要的物理状态特征
粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为 土的稠度界限
软岩 极软岩
饱和单轴抗压 强度frk(Mpa)
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。
土的物理性质及地基土的工程分类
第二章 土的物理性质及地基土的工程分类1. 土力学的研究对象：土土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。
§2-1 土的组成一、土的组成⎪⎩⎪⎨⎧孔隙中的水液气体气冰土颗粒固:::土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。
这就是土的物理性质。
二、土的固体颗粒（一）土的颗粒级配1．土颗粒的大小直接决定土的性质 2．粒径——颗粒直径大小3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒组。
粒组的划分：漂石 粘粒 4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，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。
颗粒级配的测室方法：——筛析法 比重计法 试验成果分析：①颗粒级配累积曲线（半对数坐标） 见P17 图1-10分析⎩⎨⎧级配良好不均匀粒径大小接近曲线陡级配良好不均匀粒径大小悬殊曲线平缓②不均匀系数（C u ）1060u d /d C = ⎩⎨⎧<>级配不良级配良好5C 0C u u式中：d 60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d 60。
d 10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d 10。
③曲率系数（C c ）6010230c d d d C ⋅=式中：d 30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d 30表示。
C c ——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。
C c =1~3时 级配良好 （二）土粒的矿物成分漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。
（与每岩相同） 砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。
如石英等。
粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。
粘土矿物由两种原子层构成，主要类型⎪⎩⎪⎨⎧高岭石伊利石蒙脱石粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。
土的物理性质及工程分类
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！第一章:土的物理性质及工程分类土是三相体——固相（土颗粒）、液相（土中水）和气相（土中空气）。
固相：是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成。
2.土粒颗粒级配（粒度） 2. 土粒大小及其粒组划分b.土粒颗粒级配（粒度成分）土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配。
粒径大于等于0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。
粒径小于等于0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。
颗粒级配曲线斜率: 某粒径范围内颗粒的含量。
陡—相应粒组质量集中；缓--相应粒组含量少；平台--相应粒组缺乏。
特征粒径: d 50 : 平均粒径；d 60 : 控制粒径；d 10 : 有效粒径；d 30粗细程度： 用d 50 表示。
曲线的陡、缓或不均匀程度：不均匀系数C u = d 60 / d 10 ，Cu ≤5,级配均匀，不好Cu ≥10,，级配良好，连续程度:曲率系数C c = d 302 / (d 60 ×d 10 )。
较大颗粒缺少，Cc 减小；较小颗粒缺少，Cc 增大。
Cc = 1~ 3, 级配连续性好。
粒径级配累积曲线及指标的用途：1.粒组含量用于土的分类定名；2）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；3）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。
4）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。
土粒的矿物成份——矿物分为原生矿物和次生矿物。
原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物（圆状、浑圆状、棱角状） 次生矿物：原生矿物经化学风化后发生变化而形成。
（针状、片状、扁平状） 粗粒土：原岩直接破碎，基本上是原生矿物，其成份同生成它们的母岩。
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。
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土的粒径级配累积曲线
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
粒径(mm)
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
2.密度计法 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小 于某粒径的土粒含量的方法。 通过密度计测定土水悬浊液的密度来确定。
•界限粒径
d
(mm)
0.1
粗粒
砾石
砂粒
细粒
粉粒 粘粒 胶粒
粗 中 细 粗 中 细 极细
20
60
5 2 0.5 0.25
0.05 0.005 0.002
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
（三）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。
&1.2 土的基本特性与工程分类
土基本特性与工程分类
1-1 土的形成
土是松散颗粒的堆积物，是岩石风化的产物（人工破碎；堆石坝的 坝壳料；相当于物理风化）。 土是指覆盖在地表的没有胶结或弱胶结的颗粒堆积物。 根据来源分：有机土和无机土
岩石风化分为物理风化和化学风化。
物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲击、地 震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生 裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。
X mi 100 m
式中：mi，m－分别为小于某粒径的土粒质 量及试样总质量
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
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
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5
土基本特性与工程分类
1-1 土的形成
化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各种气体 、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳化和水化作用，使 这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为极细颗粒的过程。
特征： 物理风化：量变过程，形成的土颗粒较粗； 化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。
对一般的土而言，通常既经历过物理风化，又有化学风化，只不过 哪种占优而已。
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
一、土的固相 土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土
的骨架最基本的物质，称为土粒。对土粒应从其矿物成 分、颗粒的大小和形状来描述。 （一）成土矿物：原生矿物，次生矿物
原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英 、长石、云母等。
次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物 ，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿 物以及碳酸盐等。
规范：Cu>=5，且Cc=1~3时，级配良好，否则，不良。
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
二、土的液相
（一）结合水
强结合水性质接近于固体，冰点很低，沸点较高， 且不能传递压力。
弱结合水也称为薄膜水，不能传递压力，也不能在 孔隙水中自由流动，但它可以因电场引力的作用从水膜 厚的地方向水膜薄的地方转移。由于它的存在，使土具 有塑性、粘性、影响土的压缩性和强度，并使土的透水 性变小。
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成 土体
固相 + 液相 + 气相
构成土骨架，起决定作用
重要影响
土基本特性与工程分类
次要作用
1-2 土的组成
土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土 为三相系。
固相：土的颗粒、粒间胶结物； 液相：土体孔隙中的水； 气相：孔隙中的空气。
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
一、土的固相
（二）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；某粒组的 土粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比
土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量。
我国GB 50021-94《岩土工程勘察规范》的粒组划分标准可参见
表1-1。 粒 组 名 称
常用的方法：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
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
（三）颗粒大小分析试验
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（％）
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，它们的定义为：
Cu
d 60 d 10
1-2 土的组成
Cc
d30 2 d10 d 60
(1－3)
式中：d10，d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土 粒含量分别为10％，30％和60％时所对应的粒径。d10
称为有效粒径； d60称为控制粒径。
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲 线的形状来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可 用不均匀系数和曲率系数来衡量。 Cu小，曲线陡； Cu大，易压密；Cc过大，台阶在 d10~d30间； Cc过小，台阶在d30~d60间；
粒 组 范 围 /mm 粒 组 名 称
粒 组 范 围 /mm
漂石（块石）粒 组
卵石（碎石）粒 组
砾石粒组
>200 20~200 2~20
砂粒粒组 粉粒粒组 粘粒粒组
土基本特性与工程分类
0.075~2 0.005~0.075 <0.005
1-2 土的组成
颗粒大小
•粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类
当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土； 当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土； 一般在地下水位以上地面以下一定深度内的土的孔隙中兼 含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土。 根据土的粘性分： 粘性土：颗粒很细； 无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚 至堆石（直径几十cm甚至1m）
不同类型的土
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
3.土的级配曲线
1-1 颗粒分析试验曲线
土基本特性与工程分类
1-2 土的组成
(四)颗粒分析试验曲线的主要用途
按粒径分布曲线可求得：
（1）土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评 估土的工程性质；
（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。