武汉铁路职业技术

,*,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,土力学,铁道工程专业的专业基础课程,谭松成老师的讲义稿,1,绪论,土力学的课程起源,土力学的研究对象,课程教学方法,项目教学法,2,第一章 土的物理性质及工程分类,主要内容,1.1土的组成与土的结构构造,1.2土的物理性质指标,1.3土的物理状态指标,1.4土(岩)的工程分类,1.5土的压实性,3,土的物理性质概述,土是由固相、液相和气相组成的一种三相分散体系。,特殊情形下 饱和土和干土,饱和土是由固相和液相组成,干土是由固相和气相组成,土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同性质,4,土的组成及其结构与构造,土的固相,土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配情况,对土的物理力学性质有明显影响,土的颗粒级配,工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为若干粒组，,表示土粒的大小及组成情况，以土中各个粒组的相对含量,（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为,土的颗粒级配,5,试验方法,筛分法：,适用于,0.075mmd60mm,比重计法:,适用于,d0.075mm,筛分法指,用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数,6,筛,分析仪,7,筛分法,用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数,8,比重计法,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,9,颗粒粒径级配曲线,纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标表示土粒的粒径(对数坐标）,10,颗粒级配的描述,工程上常用,不均匀系数,C,u,描述颗粒级配的,不均匀程度,11,曲率系数,C,c,描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况,d,10、,d,30、,d,60小于某粒径的土粒含量为,10%,、,30%,和,60%,时所对应的,粒径,Cu,愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把,Cu,5,的土视为级配不良的土；,Cu,10,的土视为级配良好的土对于砾类土或砂类土，同时满足,Cu,5,和,Cc,=,1,3,时，定名为良好级配砂或良好级配砾,12,2.土粒的矿物成分矿物成分取决于,母岩的矿物成分,和,风化作用,次生矿物：,岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其成分与母岩不相同,原生矿物,：由岩石经过物理风化形成，其矿物成分与母岩相同,13,土中的水,土中水的含量明显地影响土的性质(,尤其是粘性土,)。土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体颗粒的晶格内部外，还存在结合水和自由水,14,土中气体,土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为,与大气连通的非封闭气体,和,与大气不连通的封闭气体,15,土的结构,单粒结构,蜂窝结构,絮状结构,16,土的构造,土的构造,是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造，二者都造成了土的不均匀性,层理构造与裂隙构造两种类型,17,土的工程特性,压缩性高,承载力低,渗透性强,18,土（岩）的工程分类,土的分类体系：,就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经验的交流,分类原则：,1.,分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，使用方便,2.,土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性,19,分类体系,建筑工程系统分类体系,工程材料系统分类体系,20,分类方法,.建筑地基基础设计规范,(GB500072002,),.铁路桥涵地基与基础设计规范,(TB10002.52005),.公路桥涵地基与基础设计规范,(JTGD632007,),21,例题分析,下图为某三种土,A,、,B,、,C,的颗粒级配曲线,试按地基规范分类法确定三种土的名称,22,解答,A,土:从,A,土级配曲线查得,粒径小于,2mm,的占总土质量的,67%,、粒径小于,0.075mm,占总土质量的,21%,满足粒径大于,2mm,的不超过,50%,粒径大于,0.075mm,的超过,50%,的要求,该土属于砂土；,又由于粒径大于,2mm,的占总土质量的,33%,满足粒径大于,2mm,占总土质量,25%,50%,的要求,故此土应命名为砾土,B土:粒径大于2mm的没有,粒径大于0.075mm占总土质量的52%,属于砂土。按砂土分类表分类,此土应命名为粉砂,C,土:粒径大于,2mm,的占总土质量的,67%,粒径大于,20mm,的占总土质量的,13%,按碎石土分类表可得,该土应命名为圆砾或角砾,23,土的压实性,土的击实试验,在试验室内通过击实试验研究土的压实性。,击实试验有轻型和重型两种。,击实筒,护筒,击锤,导筒,24,轻型击实试验,适用于粒径小于,5mm,的土，击实筒容积为,947cm3,，击锤质量为,2.5kg,。把制备成一定含水量的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击,25,下，击锤落高为,30.5cm,重型击实试验,适用于粒径小于,40mm,的土，击实筒容积为,2104cm3,，击锤质量为,4.5kg,，击锤落高为,45.7cm,。分五层击实，每层,56,击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度,25,含水量的影响,含水率较低时，击实后的干密度随含水量的增加而增大。而当干密度增大到某一值后，含水量的继续增加反招致干密度的减小。干密度的这一最大值称为,该击数下,的,最大干密度,，与它对应的含水量称为,最优含水量,26,击实功能的影响,土料的,最大干密度,和,最优含水量,不是常数,。最大干密度随击数的增加而逐渐增大,最优含水量逐渐减小。然而，这种变化速率是递减的。同时，光凭增加击实功能来提高土的最大干密度是有限的,当含水量较低时击数的影响较显著。当含水量较高时，含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线，这时提高击实功能是无效的,说明：,填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过低，填土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土的其他力学性质。因此，在实际施工中填土的含水率控制得当与否，不仅涉及到经济效益，而且影响到工程质量,27,土类和级配的影响,击实试验表明，在相同击实功能下，粘性土粘粒含量愈高或塑性指数愈大，压实愈困难，最大干密度愈小，最优含水量愈大,无粘性土的击实曲线和粘性土击实曲线不同，在含水量较大时得到较高的干密度，因此在无粘性土实际填筑中，通常要不断洒水使其在较高的含水量下压实,说明：,土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于压实，级配不良的土，不易压实，因为级配良好的土有足够的细粒去充填较粗粒形成的孔隙，因而能获得较高的干密度,28,