03第二章土的物理性质
•
7.3 虹吸筒法
• 1 取代表性试样试样700-1000G,试样应清洗洁净.浸入水中一昼夜后取出晾干,对大颗粒试样宜用干布 擦干表面,并称晾干试样质量。 2 将清水注入虹吸筒至虹吸管口有水溢出时关管夹，试样缓缓放入虹吸筒中，边放边搅拌，至试样中 无气泡逸出为止，搅动时水不得溅出筒外。 3 当虹吸筒内水面平稳时开管夹，让试样排开的水通过虹吸管流入量筒，称量筒与水总质量，准确至 0.5G,并测定量筒内水温,准确到0.5 ℃. 4 取出试样烘至恒量、称烘干试样质量，准确至0.1G，称量筒质量，准确至0.5G。
• 土粒密度是实测指标，可在实验室内直接测定。该指标
一方面可以间接地说明土中矿物成分特征，另一方面主要 用来计算其他指标。
4
土粒密度测定方法
• 7.1 比重瓶法
• 1.将比重瓶烘干。称烘干试样15 g（当用 50 ml的比重瓶时称烘干试样10 g）装入比重瓶，称瓶和试样 总质量，精确至0.001 g。 • 2.向比重瓶内注入半瓶纯水或中性液体，摇动比重瓶，并放在砂浴上煮沸。悬液煮沸时间为：砂性土 不应少于30 min；粘性土不应少于1 h。沸腾后应调节砂浴温度，比重瓶内悬液不得溢出。对砂性土 宜用真空抽气法；对含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土用中性液体代替纯水时，应用真空抽气 法排气。真空压力表读数宜为 100 kPa，抽气时间不宜小于l h。 • 3.将煮沸经冷却的纯水或中性液体注入装有试样的比重瓶。当用长颈瓶时注纯水至刻度处；当用短颈 瓶时应将纯水注满，塞紧瓶塞，多余水分可自瓶塞毛细管中溢出。将比重瓶置于恒温水槽内至温度 稳定，且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，精确至0.001 g；并应测定瓶内水的温度，精确至0.5 oC。 • 4.从温度与瓶、水总质量关系曲线中查得各试验温度下的比重瓶、水总质量。
密实程度
疏松的中密的密实的相 对 D密 度r
0－0.33
0.33－0.66
0.66－1
砂土按相对密度分类
18
四、土的基本物理性质指标间关系
19
小结
• 土粒密度 • 土的密度
• 含水性
• 含水率 • 饱和度
• 天然密度 • 干密度 • 饱和密度
• 孔隙性
• 孔隙比 • 孔隙率 • 相对密度
• 各个指标之间的关系
– 对结构相同的土而言，含水率越大，说明土中水分越多。 由于土层所处的自然条件和土层孔隙发育程度的不同， 土的含水率差别极大。
• 近代沉积的三角洲相软粘土或湖相粘土的含水率可达50％一 200％， • 坚硬粘土的含水率可小于20％。 • 一般砂类土的含水率不超过40％，常见值为10％一30％，细粒 土的常见值为20％一50％。
– 天然状态下单位体积土的质量称天然密度
– 天然密度的大小取决于土的矿物成分、孔隙和含水情况，其数值一般为 1.6—2.2g／cm3(表2-2)。天然密度在数值上小于土粒密度，是一个实
测指标，可在室内及野外直接测定，是工程地质计算中不可缺少的参
数。
表2-2 各类土天然密度范围值 土 的 名 称 天然密度 (g／m3) 砂 土 粉 土 粉质粘土 粘 土
V -土的总体积,cm³ ； Vs-土中固体颗粒的体积,cm³； Vv-土中孔隙的体积,cm³； Vw-土中水的体积,cm³； Va-土中气体的体积,cm³； m-土的总质量,g； ms-土的固体颗粒的质量,g； mw-土中水的质量,g； ma-土中空气的质量（一般认为ma≈0）
3
• 一、土粒密度和土的密度
第二章 土的物理性质 讲授：张文
单位：吉林大学建设工程学院
1
第二章 土的物理性质
• 土的物理性质指土本身由于三相组成部分的相对 比例关系不同所表现的物理状态以及固、液两相 相互作用时所表现出来的性质。
– 前者称土的基本物理性质，主要指土的轻重、干湿、 松密等，具体用土的质量、含水性和孔隙性指标来说 明；
– 后者主要包括细粒土的稠度、塑性、胀缩性以及各种 土的透水性和毛细性等。
– 土的物理性质在一定程度上决定了它的力学性质，所 以它是土最基本的工程地质性质，其指标在工程计算 中直接被应用。
2
第一节 土的基本物理性质
• 自然界的土通常是由固态相的土粒、液态 相的水和气态相的空气所组成的，从物理 概念上说土通常是三相体系的，所以土粒、 水和空气称为土的三相组成部分。
• 稍湿的(≤50％)
• 很湿的(50％—80％） • 饱和的(＞80％) 三种含水状态。
– 饱和度是一个计算指标。
12
含水性测试
烘干法主要仪器设备： 1 电热烘箱：应能控制温度为105-110℃。 2 天平：称量200g,最小分度值0.01g;称量 1000g,最小分度值0.1g。
• 含水率试验，应按下列步骤进行：
– 1. 土粒密度
• 土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积 土粒的质量，其单位是g／cm3，表达式为 •
• 土粒的密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的孔隙情况 和含水多少无关。它的数值一般在2.60—2.80g／cm3之间 (表2-1)。一般情况下，随有机质含量增多而减小，随铁镁 质矿物增多而加大。它是土中各种矿物密度的加仅平均值。
• 1 环刀：内径61.8mm和79.8mm， 高度20mm。 • 2 天平：称量500G,最小分度值0.1G; 称量200G,最小分度值0.01G。
• 如土样易破裂或难以切削，可 用“蜡封法”； • 粗粒土可采用“灌砂法”或 “灌水法”。
10
二、土的含水性
• 1. 土的含水率
– 土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比称含水率，常 用百分率表示。
16
相对密度测试
•
•
1．最大孔隙比的测定 (1）取代表性试样约1.5kg，充分风干（或烘于），用手搓揉或用圆木棉在橡皮板上碾 散，并拌和均匀。 (2)将锥形塞杆自漏斗下口穿人，并向上提起，使锥体堵住漏斗管口：一并放人体积 1000cm3量筒中，使其下端与量筒底相接。 (3)称取试样700g，准确至1g，均匀倒人漏斗中，将漏斗与塞杆同时提高，移动塞杆使 锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面约1-2cm，使试样缓缓且均匀分布地落人 量筒中。 （4）试样全部落人量筒后取出漏斗与锥形塞，用砂面拂平器将砂面拂平，勿使量筒 振动，然后测读砂样体积，估读至5cm3。 (5)以手掌或橡皮塞堵住量筒口，将量筒倒转，缓慢地转动量筒内的试样，并回到原来 位置，如此重复几次，记下体积的最大值，估读至5cm3 。 （6）取上述两种方法测得较大体积值，计算最大孔隙比。 2．最小孔隙比的测定 （1）取代表性试样约4kg，按最大孔隙比测定的步骤处理。 （2）分三次倒入容器振击，先取上述试样600-800g（其数量应使振击后的体积略大于 容器容积的1/3）倒人1000 cm3容器内，用振动仪以各(150-200）次／min的速度敲打 容器两侧，并在同一时间内，用击锤于试样表面锤击30-60）次／min，直至砂样体积 不变为止（一般约5-10min时）。敲打时要用足够的力量使试样处于振动状态。振击时， 粗砂可用较少击数，细砂应用较多击数。 （3）如用电动最小孔隙比试验仪时、当试样同上法装人睿器后，开动电机，进行振 击试验。 （4）按上述方法进行后两次加上的振动和锤击，第三次加上时应先在容器口上安装 套环。 （5）最后一次振毕，取下套环，用修上刀齐容器顶面削去多余试样，称量，准确至 1g，计算其最小孔隙比。 17
土样盒
干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，
准确至0.01g。
烘箱
13
三、土的孔隙性
• 土中孔隙的大小、形状、分布特征、连通情况和总 体积称为土的孔隙性。目前，主要用孔隙的多少来 表示土的孔隙性。
– 1. 土的孔隙率和孔隙比
• 土中孔隙的数量，通常用孔隙率和孔隙比来表示。它们只能反 映土内孔隙总体积大小，而不能反映单个孔隙的大小，主要用 来说明土的松密程度。 • 孔隙率是土中孔隙总体积与土的总体积之比．也叫孔隙度，常 用百分率表示
15
– 2. 砂土的相对密度
• 砂土的密实程度还可用相对密度来表示
• 式中：emax为最大孔隙比，即最疏松状态下的孔隙 比；emin为最小孔隙比，即最紧密状态下的孔隙比； e为孔隙比。 • 砂土的相对密度是砂土的结构状态指标在工程实践 中，常用相对密度作为砂土在振动荷载作用下能否 引起液化的判别指标，也是评价砂土强度的重要指 标。按相对密度可对砂土的密实程度进行分类。 • 相对密度是一个实测指标。
11
• 饱和度
– 含水率是个绝对指标，只能表明土中水的含量，而不能反映土中孔 隙被水充满的程度。土的饱和度是土中水的体积与孔隙体积的百分 比值，它能说明孔隙中水的充填程度，表达式为
–
– 饱和度的数值变化在0％一100％之间；
– 当土处于干燥状态时，饱和度等于零；当土的孔隙全部被水充填时， 饱和度等于100％。 – 在工程实际中，按饱和度的大小将含水砂土划分为
• 1 取具有代表性试样10-30g或用环刀中的试样，
有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g，
放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量， 准确至0.01g。 • 2 打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105-110℃ 的恒温下烘至恒量。烘干时间对粘土、粉土 不得少于8h，对砂土不得少于6h,对含有机质 超过干土质量5%的土,应将温度控制在6570℃的恒温下烘至恒量。 • 3 将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入
5
土 的 种 类 常见 值
砾类土 2.65— 2.75
砂类土 2.65— 2.70
粉 土 2.65— 2.70
粉质粘 土
2.68— 2.73
粘 土 2.72— 2.76
土粒 密度 (g／ cm3)
平均 值
2.66
2.68
2.71
2.74
表2-1
各种主要类型土的土粒密度
土质土力学03土的物理性质
环刀
3 土的物理性质
（3）饱和密度(重度)
sat
m Vv w s V
ma(0) mw m ms
sat sat g
A w W S
体积
Va Vw
Vv
V
Vs
volume
质量 mass
3 土的物理性质
（4）干密度（重度）
ms V
ma(0) mw m ms
d
A a W S
d sat
当土在天然状态下为干燥时，测得的密
度为干密度，饱和时（土处于地下水位 面附近及以下）为饱和密度。
3 土的物理性质
(6) 土的有效重度（浮重度） 当土浸没在水中时，其颗粒会受到浮力的作用，土体所受的 重力应扣除浮力。计算地下水位以下土层的自重应力时应当 考虑浮力的影响，此时采用有效重度计算。 有效重度是扣除浮力以后的颗粒所受重力与土的总体积之比， 用’表示，有效重度又称为浮重度（浮容重）。有效重度 除于重力加速度称为土的有效密度（浮密度），用’表示。 计算式为： m s g Vs w ' sat w V ms Vs w ' sat w sat 1
V
土的有效重度的影响因素与土的密度相同。
3 土的物理性质
2．土的含水性 土的含水性是指土的含水情况，说 明土的干湿程度。 可用土中含水的质量来表示，也可 用水充填孔隙的程度表示。
3 土的物理性质
(1) 土的天然含 水量（含水率）
ma(0) mw
mw 100% ms
用百分数表示 实测指标（烘干 法）
3 土的物理性质
土的工程性质主要指土的物理性质
第二章土的物理性质、水理性质和力学性质
第一节 土的物理性质
基本物理性质指标间的相互关系
孔隙率与孔隙比:
e
n
1 n
干密度与湿密度和含水量 :
d
1 w
孔隙比与比重和干密度 : e Gs w 1 d
饱和度与含水量，比重和孔隙比:
w s
Sr
w
e
w s wGs
e w
e
第二节 土的水理性质
粘性土的稠度和塑性
稠度定义:指土体在各种不同的 湿度条件下，受外力作用后所具 有的活动程度。
砂土一般是１.4 g/cm3；粉质砂土及粉质粘土１.4 g/cm3； 粘土为１.4 g/cm3
第一节 土的物理性质
干密度
质量m
定义：土的孔隙中完全没有水时的密度， 称干密度；是指土单位体积中土粒的重量， 即：固体颗粒的质量与土的总体积之比值。
表达式： d
ms V
单位： g/cm3
气 水
土粒
m ms mw Vs Vw Va
定义:孔隙性指土中孔隙的大小，数量、形状、性 质以及连通情况。
孔隙性
孔隙率
质量m 气 水
砂土的相对密度
土粒
m ms mw Vs Vw Va
V
体积V
第一节 土的物理性质
m ms mw Vs Vw Va
V
孔隙率 与孔隙比
质量m 气
定义:孔隙率是土的孔隙体积与土体积之比，
水
或单位体积土中孔隙的体积，以百分数表示
表达式： s
ms Vs
单位：g/cm3
气 水
土粒
m ms mw Vs Vw Va
V
体积V
土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小 和含水多少无关。实际上是土中各种矿物密度的加权平均值。
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
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。 Ws d ( KN / m 3 ) V • 干密度：指干土的密度，这时土体的孔隙中没有水。 ms d ( g / cm3 ) V
• 干容重与干密度的关系： d 9.81 d
• 干容重或干密度是控制填土施工质量的重要指标。 • 土的4个容重或密度指标： sat >>d>
sat 9.81 sat
间接测定指标-4
• 浮容重：指土体淹没在水下面的有效容重，这时土颗粒 受到水的浮力作用，其有效重量减小。
Ws Vs ( KN / m 3 ) 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。 m s Vs ( g / cm3 ) V • 浮容重与浮密度的关系：
求解-1
• 已知： • 1）天然含水率为
• 2）容重： 密度为： 容重为：
求解-2
• 3）孔隙比：
由 土颗粒体积为： 可得，
孔隙体积为：
水的体积为：
求解-3
• 孔隙比为：
• 孔隙率为：
• 饱和度为：
求解-4
• 三相图：
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：
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
ms
Vs
7
土粒密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的孔隙大 小和含水多少无关，它的数值一般在2.6~2.8g/cm3之 间（见表2-1）。
表2-1 各种主要类型土的土粒密度
土的种类
砾类土 砂类土
土粒密 度
（g/cm 3）
常见值 平均值
2.652.75
2.652.70
2.66
粉土
2.652.70
2.68
IL≤0
0<IL≤0.25
0.25<IL≤0.7 5
0.75<IL≤1
IL>1.00
坚硬
硬塑
可塑
软塑
流塑
粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，土 处于可塑状态，具有可塑性，这是粘性土的独特性能。
由于粘性土的可塑性是含水量界于液限与塑限之间表现 出来的，故可塑性的强弱可由这两个稠度界限的差值大小来 反映，这个差值称为塑性指数IP 。即:
12
v 饱和度可以说明土孔隙中充水的程度，其数值为 0~100%，干土Sr=0；饱和土Sr=100%。 3.表示土的密度和重度的指标 （1）饱和密度 土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度，是指土 孔隙中全部充满液态水时的单位体积土的质量，即:
13
式中：ρw为水的密度（g/cm3），常近似取1.0g/cm3。 （2）干密度
g
饱和重度与浮重度之间有关系:
对于同一种土来讲，土的天然重度、干重度、饱和重 度、浮重度在数值上有如下关系：
15
四、指标之间的换算关系 上述表示土的三相比例关系的指标一共有9个，即：土
粒密度、天然密度、干密度、饱和密度、浮重度、含水量、 饱和度、孔隙度、孔隙比。它们主要反映了土的密实程度 与干湿状态，而且相互之间都有内在联系。
土力学第四版习题答案
土力学第四版习题答案第一章：土的物理性质和分类1. 土的颗粒大小分布曲线如何绘制？- 通过筛分法或沉降法，测量不同粒径的土颗粒所占的比例，然后绘制颗粒大小分布曲线。
2. 如何确定土的密实度？- 通过土的干密度和最大干密度以及最小干密度，计算土的相对密实度。
3. 土的分类标准是什么？- 根据颗粒大小、塑性指数和液限等指标，按照统一土壤分类系统（USCS）进行分类。
第二章：土的力学性质1. 土的应力-应变关系是怎样的？- 土的应力-应变关系是非线性的，通常通过三轴试验或直剪试验获得。
2. 土的强度参数如何确定？- 通过土的三轴压缩试验，确定土的内摩擦角和凝聚力。
3. 土的压缩性如何影响地基沉降？- 土的压缩性越大，地基沉降量越大，反之亦然。
第三章：土的渗透性1. 什么是达西定律？- 达西定律描述了土中水流的速度与水力梯度成正比的关系。
2. 如何计算土的渗透系数？- 通过渗透试验，测量土样在一定水力梯度下的流速，计算渗透系数。
3. 土的渗透性对边坡稳定性有何影响？- 土的渗透性增加可能导致边坡内部水压力增加，降低边坡的稳定性。
第四章：土的剪切强度1. 什么是摩尔圆？- 摩尔圆是一种图解方法，用于表示土的应力状态和剪切强度。
2. 土的剪切强度如何影响基础设计？- 土的剪切强度决定了基础的承载能力，是基础设计的重要参数。
3. 土的剪切强度与哪些因素有关？- 土的剪切强度与土的类型、密实度、含水量等因素有关。
第五章：土的压缩性与固结1. 固结理论的基本原理是什么？- 固结理论描述了土在荷载作用下，孔隙水逐渐排出，土体体积减小的过程。
2. 如何计算土的固结沉降？- 通过固结理论，结合土的压缩性指标和排水条件，计算土的固结沉降量。
3. 固结过程对土工结构有何影响？- 固结过程可能导致土工结构产生不均匀沉降，影响结构的稳定性和使用寿命。
第六章：土的应力路径和强度准则1. 什么是应力路径？- 应力路径是土体在加载过程中应力状态的变化轨迹。
土力学_第2章(土的物理性质和工程分类)
V
阿特堡界限 (Atterberg limit)
固态
半固态
可塑态
液态
水
Vs+Vw Vs
颗 粒 ws
缩限
O
wP
塑限
wL
液限
w
• 液限和塑限的测定方法
液限（wL）的测定： 锥式液限仪（中国）； 碟式液限仪（欧美，详见 ASTM 试验 规程）。
粉土
含水量w(%)
w＜20
20 ≤w≤30
w＞30
（2） 砂土的松－密状态 指标和状态（《地基与基础》－p27）
相对密实度 （Relative Density ）
0.67＜Dr≤1.0 0.33＜Dr≤0.67 0＜Dr≤0.33
emax e Dr emax emin
密实 中密 松散
工程上原位测试判断物理状态：
粒径分布曲线（级配曲线）
100
小于某粒径的土粒质量/%
80
60
40
20
0
10
1
0.1
0.01
1E-3
粒径/mm
• 不均匀系数
Cu
d 60
d10
Cu越大，曲线越平缓，粒径分布越不均匀。
• 曲率系数
Cc
2 d 30
(d 60 d10 )
Cc<1，中间颗粒偏少，小粒径颗粒偏多。 Cc>3，中间颗粒偏多，小粒径颗粒偏少。
水
mw
Vv=e
V =e+1
Vw Sr Vv
ms=s
Vs 土粒 ms
Vs=1
w s / w wGs e e
第二章土的物理性质指标
液限wl
强结合水膜最大
出现相当数量自由水
§2.3 黏性土的物理特性
测定塑限的方法： 搓滚法和液、塑限联合测定法
。 测定液限的方法：
碟式仪法和液、塑限联合测定法
液、塑限联合测定法： 塑限－5秒入土2mm时的含水率 17mm液限－ 5秒入土17mm时的含水率
圆锥体入土深度与含水量的关系
§2.3 黏性土的物理特性
§2.3 黏性土的物理特性
密实度 稠度
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
粘性土的软硬状态
力学特性
土的物理状态指标
§2.3 黏性土的物理特性 粘性土最主要的物理状态特征与含水量有关
粘性土 含水量
较硬 变软 流动
§2.3 黏性土的物理特性
粘性土的状态转变过程
粘性16土~2：0k2N.7/2m~32.76 粉 土：2.70~2.71 砂类13土~1：8k2N.6/5m~32.69
1280~%23~k6N0/%m3
d
e
sdd11(sd1s(1ewew1)w1w)
w
e
dds
(1
d (1w)ww)
1
V Vs Vw Va
天然容重 g
干密度：土被烘干时的密度，
d ms / V
干容重： d dg
饱和密度：土被饱和时的密度，
sat
ms
wVv V
饱和容重：sat satg
浮容重： sat w
表示土体密度和容重的指标
土的三相比例指标
Vs= ms ／ ρs=96.43 ／2.7＝35.7cm3 Vv=V－Vs=60－35.7＝24.3cm3 按式（1－10），于是 e= Vv ／ Vs＝24.3 ／35.7=0.68 （4）按式（1－11） n= Vv ／ V＝24.3 ／60=40.5％ （5）根据ρw的定义 Vw = mw ／ρw=11.57 ／1＝11.57cm3 于是按式（1－12） St= Vw ／ Vv=11.57 ／24.3＝48％
土力学第二章：土的物理性质及工程分类全解
第2章 土的物理性质及工程分类 2.2 土的三相组成
2.2.1土的固体颗粒
3.土的粒径级配 巨粒(>200mm)
土颗粒
粗粒(0.075-200mm)
卵石或碎石颗粒 (20200mm)
圆砾或角砾颗粒 (2-20mm) 砂 (0.075-2mm)
细粒(<0.075mm)
粉粒(0.005-0.075mm)
第2章 土的物理性质及工程分类
2.1.1土的生成
（1）物理风化 ①温差风化：由于温差 变化，岩石在热胀冷缩 过程中逐渐破碎的过程， 常发生在温差较大的干 旱气候地区。
2.1 土的生成与特性
第2章 土的物理性质及工程分类
2.1.1土的生成
（1）物理风化 ② 冰劈作用：充填于岩 石裂隙中的水结冰体积 膨胀而使岩石裂解的过 程。 水结成冰时其体积可增 大9.2％。冰体将对裂缝 壁产生2000kg／cm2的 巨大压力。
1.0 ,0.5, 0.25,
0.075
第2章 土的物理性质及工程分类
2.2.1土的固体颗粒
3.土的粒径级配 (1) 筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm
2.2 土的三相组成
筛析机
第2章 土的物理性质及工程分类
2.2.1土的固体颗粒
3.土的粒径级配 (2) 比重计法:适用于d＜0.075mm
粒径<0.25mm: 粒径<0.075mm:
1-155 0 0151 000 1% 0 500
1-15 5 0 015 100 3 0 04% 500
<2.0
<1.0
<0.5
<0.25
<0.075
90%
60%
土的物理性质
土的物理性质3.2.1 土的物理状态物理状态是认识土体性质的最初也是最基本的方面,是指土体在天然状态下或人工制备条件下的存在性状。
土体的物理状态主要包括各相(固、液、气)组成及其构成方式，颗粒构成物及其大小配置，重量或体积的大小，软硬松密状态及程度，土中孔隙及其大小，孔隙中含水或饱水程度和多寡(这后者较之其它工程材料，却是土体所特有的物理内容)等等。
土体是由固、液、气组成的三相分散体系，固相是土体的主体组成部分，构成土的骨架，液相和气相充填于土体孔隙内。
土颗粒的大小和形状是描述土的最直观和最简单的标准。
土的颗粒级配多采用累计曲线来表示,一般采用不均匀系数和曲率系数来评价土的级配优劣及其对工程性质的影响。
根据土粒的粒径从大到小而将土体依次区分成石(漂、块、卵、碎石等)、砾(圆、角砾)、砂(砾、粗、中、细、粉砂等)、粉土和黏性土等。
一般情况下，土体依据颗粒级配或塑性指数等指标可以划分为碎石土、砂土、粉土、黏性土、特殊性土等五大类,其中，在人们的生产实践中最具工程意义又予以更多关切的应是砂土、粉土和黏性土等3种基本土类。
在自然界中，土粒单元所构作的粒状结构、蜂窝状结构和絮状结构等3种基本结构形态大体上已被确认为砂土、粉土和黏性土等3种基本土类的固相的主体结构构成形态,，而散粒状、层状、裂隙和结核状等四种构造形式则是土体最常见的宏观存在形态(表3-1、表3-2、表3-3)。
液相在土体中的存在由土粒核心辐射向外依次形成了结品水、强结合水、弱结合水、重力水或毛细水等的层次结构,反映了颗粒的分子引力的逐次减弱和重力场作用的逐渐增强直至完全起控制作用(表3-4)。
土体内液相的数量和存在形态及其与土粒的相互作用对土体的物理状态和工程性质具有重要影响。
气相多充填土体孔隙的一部分或极少部分，一般认为当土内气相与大气连通时，对土的工程性质无明显影响，但当以封闭气泡存在于土中时，会增大土的弹性和减小土的渗透性。
土体三相构成及其存在形式和相互作用是土体性质特别是其力学性质和工程宏观反应复杂多变的物理基础。