各土层物理力学性能指标
土力学基础知识
浮密度ρ 土单位体积内土粒质量与同体积水的质量之差。 浮密度 ′ ：土单位体积内土粒质量与同体积水的质量之差。
ρ′=
干密度ρ 单位体积中固体颗粒部分的质量。 干密度 d ：单位体积中固体颗粒部分的质量。
ρd =
ms V
ms
土的三相比例指标中的质量 土的三相比例指标中的质量 密度指标共有 共有4个 密度指标共有 个(kg/m3)： ：
ms
V
Vv
质量m 质量 气 mw m 水 土粒
体积V 体积 Vw Va V
2.土粒相对密度 s（土粒比 土粒相对密度G 土粒相对密度 ）：土粒质量与同体积的 重）：土粒质量与同体积的 4℃时纯水的质量之比。实验 时纯水的质量之比。 时纯水的质量之比 室可用比重瓶法测定。 比重瓶法测定 室可用比重瓶法测定。
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。 土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含 指单位体积土中固体颗粒的含量 量的多少，天然状态下的砂土 碎石土等处于从紧密到松散的不 砂土、 量的多少，天然状态下的砂土、碎石土等处于从紧密到松散的不 同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系。 同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系。 1.孔隙比 孔隙比e 孔隙比 孔隙比e可以用来表示砂土的密实度 对于同一种土， 可以用来表示砂土的密实度。 孔隙比 可以用来表示砂土的密实度。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。 比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散。 2.相对密实度 r：无粘性土的最大孔隙比与天然孔隙比之差和 相对密实度D 相对密实度 最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。 最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。 砂土在天然状 e max − e 态下孔隙比 Dr =
黄土的物理力学性质
黄土的物理力学性质§2-1 黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。
由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。
一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。
大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。
试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。
含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。
黄土的容重、比重取决于黄土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。
黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。
为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。
一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d ﹥0.005mm）总量的90%以上。
黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。
水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。
水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。
易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。
它的含量直接影响到黄土的湿陷性。
中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。
以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。
难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。
土力学-第二章土的物理性质及分类
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mw m ms 100% 100% ms ms
m Vv w s V
气
e
假设：ρw1=ρw ,Vs=1,则
ms Vs d s w d s w
Vv Vs
V n v 100% V
Sr
Vw 100% Vv
VV e
V 1 e
将粒径>2mm的质量超过50%的称为碎石土；
将粒径＞2mm的质量小于50％，而大于0.075mm的质量超过50%的称为砂土； 将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性土。
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2.1
概述
土力学
土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系及固、液 二相相互作用表现出来的性质。
【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，
烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度ds为2.66， 求该土样的含水量w、密度ρ、重度 、干重度d 、孔隙 比e、饱和重度sat和浮重度
【解】
mw 187 167 w 100% 11.98% ms 167
粘性土的物理特征
无粘性土的密实度 粉土的密实度和湿度 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 土的分类
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2.3
粘性土的物理特征
土力学
2.3.1 粘性土的可塑性及界限含水量
2.3.2 粘性土的物理状态指标
2.3.3 粘性土的活动度、灵敏度和触变性
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2.3.1
粘性土的可塑性及界限含水量
腐殖土ρ＝1.5～1.7g/cm3
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2.2.2
力学性能指标
力学性能指标：拉伸强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量、冲击强度。
影响力学性能的因素：温度、拉伸速度、环境介质、压力等。
弹性变形特点:可逆变形虎克定律弹性变形量很小，一般不超过0.5%-1% 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大共价键的弹性模量最高.弹性比功：又称弹性比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
循环韧性的意义:循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以高循环韧性对于降机器的噪声，抑制高速机械的振动，防止共振导致疲劳断裂意义重大金属材料常见的塑性变形方式滑移和孪生金属应变硬化机理与高分子应变硬化机理的区别:金属机理：位错的增殖与交互作用导致的阻碍高分子机理：发生应变诱导结晶、分子链接近最大伸长韧性断裂：金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断消耗能量。
脆性断裂：突然发生断裂，基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因此危害性很大。
α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。
α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。
拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。
硬度：布氏、洛氏、维氏缺口效应：缺口根部产生应力集中，同时缺口截面上的应力分布发生改变。
断裂韧性：由于裂纹破坏了材料的均匀连续性，改变了材料内部应力状态和应力分布，所以机件的结构性能就不再相似于无裂纹的试样性能，传统的力学强度理论就不再适用。
断裂力学就是在这种背景下发展起来的一门新型断裂强度科学，是在承认机件存在宏观裂纹的前提下，建立了裂纹扩展的各种新的力学参量，并提出了含裂纹体的断裂判据和材料断裂韧度。
分析裂纹体断裂问题的方法：应力应变分析方法：考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K判据。
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
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。
土力学中土层的平均厚度
土力学中土层的平均厚度土力学是土木工程中重要的一门学科，研究土体的力学性质及其在工程中的应用。
土层的平均厚度是土力学中的一个重要参数，对于工程设计和施工至关重要。
本文将从土层平均厚度的定义、影响因素、测量方法和工程应用等方面来生动、全面、有指导意义地介绍土层平均厚度。
首先，土层平均厚度是指一个地区或者工程场地上土层的平均厚度。
土层的平均厚度可以通过在地表上进行多个点的测量，然后计算平均值得出。
土层平均厚度不仅反映了土地表层的复杂性和变化性，也对工程设计和施工提供了基础数据。
在土力学研究中，土层平均厚度可以用于计算土体的强度参数、排水特性以及工程基础的承载能力等。
土层平均厚度的测量受到许多因素的影响。
首先，地质条件是影响土层平均厚度的一个重要因素。
不同地区的地质条件各不相同，导致土层的厚度也有所差异。
例如，在山区或者河谷地区，土层平均厚度可能很大，而在平原地区则相对较薄。
其次，土壤的类型和组成也会影响土层平均厚度。
不同类型的土壤在含水量、密度等方面存在差异，从而对土层的厚度产生影响。
此外，气候条件、地表水状况以及人为工程活动等因素也都会对土层平均厚度产生一定的影响。
测量土层平均厚度有多种方法。
常用的方法包括钻孔法、地质勘探法和地球物理勘探法等。
钻孔法是最直接和常用的方法，通过钻取土壤样本并对其进行分析，可以确定土层的厚度和性质。
地质勘探法主要依靠地质勘探人员对地质条件的观察和判断，从而推测土层的存在和厚度。
地球物理勘探法则是利用地球物理仪器对地下土层进行测量和分析。
这些方法在工程中都有一定的应用，可以帮助工程师更好地理解土体结构，从而进行合理的工程设计和施工。
土层平均厚度在工程中具有重要的指导意义。
首先，在地基工程设计中，土层平均厚度是评估地基承载力和沉降性能的关键指标。
工程师可以根据土层厚度来选择合适的基础设计方案，并计算地基承载力以保证工程的安全运行。
其次，土层平均厚度也对道路、桥梁和建筑物的设计和施工有着重要影响。
地基土物理力学指标设计参数
工程名称：仁和大道及三星路整治工程（单孔数据）表1层Leabharlann 次岩土名称
层
顶
深
度
层
顶
标
高
层
厚
描述
建议值
压缩
模量
地基承
载力基
本容许值
钻孔灌注桩
桩侧土
摩阻力
标准值
m
m
m
Es
fa0
qik
MPa
kPa
kPa
1
杂填土
0.00
3.20
表面为沥青路面，其下由粘性土及碎石、块石组成。
2
粉质黏土
3.20
1.10
灰黄色，软可塑。刀切面较光滑，韧性及干强度中等，无摇振反应。
4.0
140
30
3
淤泥质粉质黏土
4.30
26.0
灰色，流塑。刀切面光滑，韧性及粘塑性高，无摇振反应，含腐殖质。
2.0
80
20
4
粉质黏土
30.30
9.60
浅灰色，软塑。刀切面较光滑，韧性及干强度中等，无摇振反应。
4.0
120
25
4-1
700
250
6-3
中风化泥质粉砂岩
55.60
未揭穿
紫红色，硬。岩芯呈长柱状，少量为碎块状，岩芯表面粗糙，有粉砂颗粒分布，风化裂隙发育，刻划后留有痕迹，干钻不可钻，粉砂质结构，块状构造，属软质岩。
5.0
120
33
6-1
全风化泥质粉砂岩
49.50
2.80
棕红色，硬可塑。岩石已风化成黏土状，结构大部分破坏，风化裂隙发育完全，粉砂质结构，干钻可钻。
土力学
目录第一章土的物理性质 (1)第二章土的渗透性和水的渗流 (11)第三章土中应力和地基应力分布 (14)第四章土的压缩性及地基沉降计算 (23)第五章土的抗剪强度 (34)第六章天然地基承载力 (43)第七章土压力 (51)第一章土的物理性质一、内容简介土的力学性质由其物理性质所决定，而土的物理性质又取决于土的成分、结构和形成过程等。
在本章中将介绍土的生成、矿物组成、结构及其联结、三相含量指标、土体状态、土（岩）的工程分类等。
二、基本内容和要求1 ．基本内容（ 1 ）土的形成；（ 2 ）土的粒径组成及物质成分；（ 3 ）土中的水及其对土性的影响（粘粒与水的表面作用）；（ 4 ）土的结构及联结；（ 5 ）土的三相含量指标及换算关系；（ 6 ）土的物理状态及有关指标；（ 7 ）土（岩）的工程分类。
2 ．基本要求★ 概念及基本原理【掌握】土的粒径组成（或颗粒级配、粒度成分）；粒组划分；粒径分析；粒径分布曲线（级配曲线）及其分析应用；土的三相含量指标；砂土及粘性土的物理状态及相应指标；砂土的相对密实度及状态划分；粘性土的稠度和可塑性；稠度和稠度界限；塑性指数及液性指数；【理解】土的形成过程；粒径分析方法（筛分法、比重计法）；不均匀系数；曲率系数；土的矿物成分及相应的物理性质；土中水的形态及相应的性质；粗粒土、粉土、粘性土的结构及对土性的影响；重塑土；粘性土的灵敏度及触变性；标准贯入试验及标贯数；塑限及液限的确定方法；土（岩）的工程分类★ 计算理论及计算方法【掌握】土的三相含量指标关系的推导；土的三相含量指标的计算；相对密实度的计算；塑性指数及液性指数的计算；★ 试验【掌握】三个基本指标容重、比重、含水量的确定方法；塑限及液限的确定（搓条法及锥式液限仪法）三、重点内容介绍1 ．土的生成土的多相性、分布不均匀性的主要原因就是因为其生成的原因和历史不同。
总的来说，土是由地壳表层的岩石（完整的）经长期的变为碎屑，原地堆积或经风力水流等搬运后沉积而形成。
CFG桩复合地基在工程中的应用
CFG桩复合地基在工程中的应用摘要：本文结合工程实例讲述了cfg 桩复合地基的加固机理、并结合工程实例进行了计算，计算表明工程地基承载力和沉降均达到设计安全要求,实现了原设计目标。
说明了cfg 桩复合地基在地基处理中的经济可行性及本文所用经验公式的适用性。
关键词：cfg桩复合地基；加固机理；承载力；沉降量中图分类号： tu312文献标识码： a 文章编号：0引言随着经济及社会的发展, 城市中高层建筑越来越多, 场地地质条件千差万别, 为保证承载及变形要求, 须采用桩基础或采取地基处理措施。
水泥粉煤灰碎石桩（cement fly-ash grave 、cfg）是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺适量加水拌合后用专门成桩机制成的桩体强度在c10～c30之间的桩。
cfg桩与桩间土及褥垫层共同组成了cfg桩复合地基。
cfg桩具有施工速度快、工程造价低和无污染等明显优势，因而被广泛应用于高层建筑的地基处理中。
1 cfg桩复合地基的加固机理1.1桩体的置换作用cfg桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应,生成了稳定的纤维状结晶化合物,并不断延伸充填到碎石和石屑的孔隙中,将原来由点—点接触和点—面接触的骨料紧绕粘结在一起,使桩体的抗剪强度和变形模量均大大提高。
理论分析和三轴压缩试验表明,cfg桩具有很高的桩体模量、强度和承载能力;桩体的置换作用显著,复合地基承载力提高幅度较大。
1.2褥垫层的调整均化作用在竖向荷载作用下, cfg桩复合地基由于褥垫层的作用,桩体逐渐向褥垫层中刺入,桩顶上部垫层材料在受压缩的同时, 向周围发生流动,保证桩土共同承担荷载，充分发挥桩间土的作用, 提高复合地基承载能力。
此外,作用在桩间土上竖向荷载的增大,提高了桩间土的压密程度,使桩侧法向应力增大, 使桩侧摩阻力得到增加，提高单桩承载力，因而也提高了复合地基的承载力。
2工程概况拟建建筑物为三栋11层住宅楼, 东西长约168米，南北宽约15米。
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表1 各土层物理力学性能指标
层
号
土层名称 天然重度 含水量 压缩模量 粘聚力 内摩角 渗透系数 标贯击数
3
Y(KN/m 3)
Wo（ %） Es1~2(MPa) c( KPa) 叶） KV( cm/s)
©(cm/s) N(30cm)
①1 杂填土
17.8
3.50E-03
①2 素填土
19.2 29.1 6.5 28.0 19.5 4.00E-04
12.0
③
2
砂质粉土
19.0 27.9
12.22
9.4 29.3 3.34E-05 2.70E-05 7.5
③3 砂质粉土
19.1 28.0 13.28 5.7 32.2 7.50E-04
9.7
③5 砂质粉土
18.1 31.5 9.60 6.0 29.5 1.85E-04
4.42E-0
5
9.1
④
2
淤泥质粉质粘土
夹淤泥质粘土
17.1 47.0 2.49 14.9 8.9 5.25E-07 2.38E-06 1.1
④3 淤泥质粉质粘土
16.9 45.7 2.48 15.5 9.4 3.28E-07
6.28E-0
7
1.6
⑥
1
淤泥质粉质粘土
夹粉质粘土
17.8 35.3 3.06 17.9 11.0 5.77E-07 6.98E-06 2.1
⑥
2
淤泥质粉质粘土
17.2 39.7 3.00 16.2 10.4 9.37E-07 1.15E-06 3.1
⑧
1
淤泥质粘土
17.1 13.3 2.80 19.0 8.8 2.62E-07 4.07E-07 4.6