土的物理性质和工程分类课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土的物理性质和工程分类,2.1,土的生成与特性,土的生成,土,：,由岩石经物理、化学或生物分化、经剥蚀、搬运、沉积等地质作用形成的固体矿物、水和气体的集合体,物理风化,化学风化,生物风化,土的结构和构造,土的结构,定义,：土颗粒之间的相互排列和联结形式,种类,单粒结构 蜂窝结构 絮状结构,工程性质,土的构造,定义,：同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征,种类,层状构造,分散构造,结核状构造,裂隙状构造,工程性质,土的工程特性,压缩性高：,E,卵石,40,50MPa,；,E,饱和砂,8,16MPa,；,强度低,透水性大,土的生成与工程特性的关系,搬运、沉积条件,流水搬运,风力搬运,沉积年代,沉积年代越久，性质越好,沉积的自然地理环境,土的三相组成,：土由固体矿物、水和气体三部分组成,干土,土颗粒气,湿土,土颗粒水气,饱和土,土颗粒 水,2.2,土的三相组成,土的固体颗粒,土粒的矿物成分,原生矿物：单矿物颗粒；多矿物颗粒,次生矿物,蒙脱石,伊利石,高岭石,腐殖质,土的固体颗粒,土颗粒的大小与形状,土颗粒粒组,土颗粒的形状,粒组名称,粒径,d,的范围,(mm),主 要 特 征,巨粒组,漂石、块石,d 200,无粘性，透水性大，不能保持水分，毛细管水上升高度小,卵石、碎石,200,d60,粗粒组,砾,粗,60,d20,中,20,d5,细,5,d2,砂,粗,2,d0.5,无粘性，无可塑性，易透水，毛细管水上升高度不大,中,0.5,d0.25,细,0.25,d0.075,细粒组,粉 粒,0.075,d0.005,湿润时微有可塑性或无可塑性，透水性很小，毛细管水上升高度较大，在水中的结构不稳定，易悬浮,粘 粒,d,0.005,有可塑性和粘性，透水性极微，毛细管水上升高度大，遇水膨胀大，干时收缩性显著、坚硬,土的粒径级配,定义,：土中各粒组的相对含量占总质量的百分数,分析方法,筛分法：粒径,d0.075mm,密度计法：粒径,d5,及,C,c,=1,3,（如,图,2.3b,中,B,线）,级配不良：土粒大小均匀或粒径分布曲线不连续（如,图,2-3b,中的,A,、,C,线）,土中水,结合水（,图,2.4,）,强结合水（吸着水）,弱结合水（薄膜水）,自由水,重力水,毛细水,土中水,气态水,固态水,土中气体,自由气体,封闭气泡,2.3,土的物理性质指标,土的三相图（,图,2.5,）,土的三项基本物理性质指标,土的密度,和土的重度,定义,和表达式,=,g,=9.8,10,常见值：,1.6,2.2,g/cm,3,测定方法,环刀法：粉土和粘性土,灌水法：卵石、砾石和原状砂,(2.3),(2.3b),图,2.5,土的三相图,图,2.5a,土的三相图,图,2.5b,土的三相简化图,公式推导举例：,当,V,s,=1,时,土粒比重,G,s,定义,和表达式,常见值：,2.65,2.75,测定方法,比重瓶法,经验法,土的含水率,w,定义,和表达式,常见值：砂,0,40,；粘性土,20,60,测定方法：烘箱法,(2.4),(2.5),反映土的松密程度的指标,土的孔隙比,e,定义,和表达式,常见值：砂,0.5,1.0,；粘性土,0.5,1.2,土的孔隙率,n,定义,和表达式,常见值：,30,50,孔隙比,e,与孔隙率,n,的关系,(2.6),(2.7),反映土中含水程度的指标,含水率,w,土的饱和度,S,r,定义,和表达式,常见值：,0,1,工程应用,(,2.8,),稍湿的,饱和的,0.5,0.8,S,r,很湿的,特定条件下土的密度,干密度,d,和干重度,d,定义,和表达式,常见值：,1.3,2.0,g/cm,3,工程应用,测定方法,环刀法：粉土和粘性土,放射性同位素法,饱和密度,sat,和饱和重度,sat,定义,和表达式,(2.9),(2.10),常见值：,sat,1.8,2.3,g/cm,3,有效（浮）密度,和有效（浮）重度,定义,和表达式,常见值：,0.8,1.3,g/cm,3,几种密度之间的关系,简化的三相图,（,图,2.5a,和,2.5b,）,土的物理性质指标常用换算公式,（,P53,表,2.1,）,(,2.11,),2.4,土的物理状态指标,无粘性土的密实度,以孔隙比,e,为标准,以相对密度,D,r,为标准,定义及表达式,工程应用,以标准贯入击数,N,为标准,(2.12),松散,密实,1/3,2/3,D,r,中密,稍密,密实,15,30,N,中密,10,松散,稠度,：土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力，它是粘性土最主要的物理状态特征。,分界含水率,：粘性土从一种物理状态过渡到另一种物理状态时含水率,液限,w,L,定义,：粘性土呈液态与塑态之间的分界含水率,测定方法,锥式液限仪（图,2.11,）：入土深度,10mm,液限,碟式液限仪（图,2.12,）：击数,25,，槽合拢长度,13mm,液限,半固态,液态,w,P,w,L,w,塑态,w,s,固态,0,粘性土的物理状态指标,图,2.11,2.12,塑限,w,P,定义,：粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水率,测定方法,滚搓法,液、塑限联合测定法,缩限,w,s,定义,：粘性土呈半固态与固态之间的分界含水率,测定方法：收缩皿法,塑性指数,I,P,定义,：液限与塑性的差值，去掉百分号,物理意义：处于可塑状态下，含水率变化的最大区间；反映能吸附结合水的多少,工程应用：作为粘性土和粉土定名的标准,(2.13),液性指数,I,L,定义,：天然含水率和塑限之差与液、塑限差值之比,物理意义：相对稠度，反映土的软硬程度,工程应用：将粘性土分为不同的软硬状态,活动度,A,定义,：粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值,物理意义：反映粘性土中所含矿物的活动性,(2.14),(2.15),可塑,流塑,0.75,1.0,I,L,软塑,0.25,硬塑,0,坚硬,w,w,L,w,P,w,w,L,灵敏度,S,t,定义,：粘性土的原状土与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值,物理意义：反映粘性土结构性的强弱,工程应用,保护基槽,利用,触变性,触变性,：粘性土结构受扰动后土的强度降低，但静置一段时间后强度又逐渐增长的性质,(2.16),中灵敏,4,S,t,高灵敏,2,低灵敏,正常,1.25,A,活动,0.75,不活动,2.5,地基土的工程分类,土的分类与定名的必要性,土的分类标准,岩石,定义：颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理裂隙的岩体,分类,按坚固程度,表,2.2,岩石坚固程度的划分,按风化程度,未、微、弱、强、全风化,坚固程度类别,坚硬岩,较硬岩,较软岩,软岩,极软岩,饱和单轴抗压强度标准值,f,rk,（,MPa,）,f,rk,60,60,f,rk,30,30,f,rk,15,15,f,rk,5,f,rk,5,按岩石的完整程度,表,2.3,岩石完整程度划分,碎石土,定义：土的粒径,d,2 mm,的颗粒含量超过全重,50,的土,分类依据：粒组含量和颗粒形状,定名,表,2.4,碎石土的分类,完整程度等级,完整,较完整,较破碎,破碎,极破碎,完整性系数,0.75,0.75,0.55,0.55,0.35,0.35,0.15,0.15,土的名称,颗粒形状,粒组含量,漂石,圆形及亚圆形为主,粒径,d,200 mm,的颗粒含量超过全重的,50,块石,棱角形为主,卵石,圆形及亚圆形为主,粒径,d,20 mm,的颗粒含量超过全重的,50,碎石,棱角形为主,圆砾,圆形及亚圆形为主,粒径,d,2 mm,的颗粒含量超过全重的,50,角砾,棱角形为主,工程性质,密实碎石土：骨架颗粒含量,70,，交错排列，连续接触,中密碎石土：骨架颗粒含量,60,70,，交错排列，大部分接触,稍密碎石土：骨架颗粒含量,55,60,，排列混乱，大部分不接触,松散碎石土：骨架颗粒含量,55,，排列十分混乱，绝大部分不接触,砂土,定义：粒径,d,2 mm,的颗粒含量不超过全重,50,，且,d,0.075 mm,的颗粒含量超过全重,50,的土,分类依据：粒径级配、各粒组含量,定名,表,2.5,砂土的分类,工程性质,密实与中密的砾砂、粗砂、中砂优良地基；稍密的砾、粗、中砂良好地基,粉砂与细砂：密实良好；饱和疏松不良,粉土,定义：塑性指数,I,P,10,且粒径,d,0.075 mm,的颗粒含量不超过全重,50,的土,定名：介于砂土和粘性土之间，按定义,工程性质：密实良好；饱和稍密不良,土的名称,粒组含量,砾砂,粗砂,中砂,细砂,粉砂,粒径,d,2 mm,的颗粒占总质量的,25,50,粒径,d,0.5 mm,的颗粒超过总质量的,50,粒径,d,0.25 mm,的颗粒超过总质量的,50,粒径,d,0.075 mm,的颗粒超过总质量的,85,粒径,d,0.075 mm,的颗粒超过总质量的,50,粘性土,定义：塑性指数,I,P,10,分类依据：按塑性指数的大小,定名：,I,P,17,为粘土；,10,I,P,17,为粉质粘土,工程性质：硬塑优良；流塑软弱,人工填土,定义：人类活动堆填形成的各类土,分类依据：按组成物质和堆积年代,定名,按组成和成因,素填土,压实填土,杂填土,冲填土,按堆积年代,老填土：粘性土超过,10,年；粉土超过,5,年,新填土：粘性土小于,10,年；粉土小于,5,年,工程性质：不良，强度低，压缩性大，不均匀。压实填土相对较好，杂填土最差。,特殊性质的土,淤泥和淤泥质土,生成条件：静水或缓慢流水，生物化学作用,物理性质：淤泥,w,w,L,，,e,1.5,；淤泥质土,w,w,L,，,1.0,e,1.5,工程性质,红粘土和次生红粘土,生成条件：亚热带温湿气候，碳酸盐岩系出露经红土化,物理性质：红粘土,I,P,30,50,，,w,L,50,，,e,1.1,1.7,，,S,r,0.85,；次生红粘土,w,L,45,工程性质：强度高，压缩性低，厚度不均，上硬下软。,湿陷性黄土,膨胀土,多年冻土,盐渍土,