土力学教学第2章土的物理性质及工程分类part1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,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,*,第,2,章 土的物理性质及工程分类,Chapter 2 Physical properties and engineering classification of soil,2.1,概 述,2.1 Introduction,1.,土由三相组成（,Three phases of soil,）,2.,土的物理性质和力学性质,Index properties and mechanical properties of soil,2.2,土的生成,2.2 Formation of soil,2.2.1,地质作用,风化、搬运、沉积,1.,风化作用（,Weathering action,）,（,1,）物理风化（,Physical weathering,）,原生矿物（,Original mineral,）,（,2,）化学风化（,Chemical weathering,）,次生矿物（,Secondary mineral,）,（,3,）生物风化（,Biological weathering,）,有机质（,Organic matter,）,2.,搬运作用（,Transportation,）,3.,沉积作用（,Sedimentation,）,（,1,）陆相沉积（,T,errestrial,deposit,）,（,2,）海相沉积（,Marine deposit,）,土,岩石,风化、搬运、沉积,地质成岩作用,土的组成、结构,和物理力学性质,过程、条件,冰川冰碛,湖 沼,残积和坡积物,洪积平原,坡积物,沙 滩,红粘土,黄 土,2.2.2,从土的生成了解土的物理性质,Realize index properties of soil from soil formation,1.,不同生成条件形成不同性质的土,Deferent formation condition result in soil with different properties,2.,由土的成层规律推断土的性质（,图,2-1,）,Deduce soil properties from stratification of soil,3.,土的性质随环境条件的变化而变化,Soil properties changed with the change in environmental conditions,土的三相（,Three phases of soil,）,（,1,）固相（,Solid phase,）,土颗粒骨架,（,skeleton of soil particles,）,（,2,）液相（,Liquid phase,）,水（,Water,）,（,3,）气相（,G,aseous,phase,）,空气（,Air,）,2.3,土的三相组成,2.3 Three phases of soil,土的二相（,Two phases of soil,）,（,1,）饱和土（,Saturated soil,）,土颗粒（,Soil particle,）,+,水（,Water,）,（,2,）干土（,Dry soil,）,土颗粒（,Soil particle,）,+,气（,Air,）,2.3,土的三相组成,2.3 Three phases of soil,1.,土粒粒组（,Particle size group,）,（,表,2-1,）,粒组,就是将性质相近的土粒归并成组。,巨粒组（,Huge grain group,）：,漂石（,Boulder,）、块石（,Block stone,）,卵石（,Cobble,，,Pebble,）、碎石（,Rubble,）,粗粒组（,Coarse grain group,）：,砾（,Gravel,）；砂（,Sand,）,细粒组（,Fine grain group,）：,粉粒（,Silt,）,;,粘粒（,Clay,）,2.3.1,土的固相,(Solid phase of soil),表,2-1,土粒大小分组（,Particle size grouping,）,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,0.075,0.005,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,固体颗粒,-,颗粒大小,粒组,按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类,界限粒径,d,(mm),砾石,砂粒,粉粒,粘粒,胶粒,60,2,0.0,75,0.005,0.002,0.25,0.5,5,20,粗,中,细,粗,中,细,0.,075,粗粒,细粒,粗粒土：以砾石和砂砾为主要组成的土，也称无粘性土。,细粒土：以粉粒、粘粒和胶粒为主要组成的土，也称粘性土。,巨粒,6,0,2.,土粒大小分析方法,Analysis methods of grain size,（,1,）筛分（,Sieving,）法,0.075 mm,的粗粒土（,Coarse-grained soil,）,（,2,）比重计（,Sedimentation,）法,0.075 mm,的细粒土（,Fine-grained soil,）,3.,土粒的级配（,Grading,）,（,1,）土粒的,级配,:,土中各种粒组含量占该土总重量的百分数,（,2,）粒径分布曲线（,Particle size distribution curve,）,级配曲线,（,如图,2-2,）,粒组范围及各粒组含量,粒径分布情况,固体颗粒,-,粒径级配,孔径,10,5.0,2.0,1.0,0.5,0.25,0.1,(0.075),200g,土,筛余,0,10,16,18,24,22,38,72,100,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0,小于某粒径之土质量百分数,P,（）,10,5.0,1.0,0.5,0.10,0.05,0.01,0.005,0.001,粒径,(mm),P,100,95,87,78,66,55,36,土的粒径级配累积曲线,水分法,粒径,(mm),0.05,0.01,0.005,百分数,P(%),26,13.5,10,筛分法,Fig.2-2 Particle size fraction content and grain-size distribution curve,100,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0,小于某粒径之土质量百分数（）,10,5.0,1.0,0.5,0.10,0.05,0.01,0.005,0.001,粒径,(mm),土的粒径级配累积曲线,固体颗粒,级配曲线,d,60,d,50,d,10,d,30,特征粒径,:,斜率,:,某粒径范围内颗 粒的含量,陡,-,相应粒组含量多,缓,-,相应粒组含量少,平台,-,相应粒组缺乏,d,50,:,平均粒径,d,60,:,控制粒径,d,10,:,有效粒径,d,30,（,3,）不均匀系数,C,u,和曲率系数,C,c,Coefficient of,uniformity,C,u,and coefficient of,curvature,C,c,（,4,）粗粒土级配良好的判定（,Judgement of well graded for coarse-grained soil,）,级配良好（,Well graded,）：,同时满足,C,u,5,及,C,c,=1,3,（如,图,2-3,中,B,线）,级配不良（,Poorly graded,）：,土粒大小均匀或粒径分布曲线不连续（如,图,2-3,中的,A,、,C,线）,(2-1),(2-2),粒组含量用于土的,分类定名,；,不均匀系数,C,u,用于判定土的,不均匀程度,：,C,u,5,为不均匀土；,C,u,5,为 均匀土,曲率系数,C,c,用于判定土的,连续程度,：,C,c,=,13为级配连续土；,C,c,3,或,C,c,1,为级配不连续土,不均匀系数,C,u,和曲率系数,C,c,用于判定土的,级配优劣,：,C,u,5,且,C,c,=,13为级配 良好的土；如果,C,u,3,或,C,c,16,粘性土,不灵敏,低灵敏,中等灵敏,灵敏,很灵敏,流动,3,=0,相同含水量、密度,q,u,q,u,原状土,重塑土,灵敏度,S,t,：,原状土的无侧限抗压强度,q,u,和重塑土的无侧限抗压强度,q,u,之比,1.,结晶水,(Crystal water),存在于矿物结晶构造中的水。,2.,结合水,(Bound water),（见图,2-9,）,指吸附于土粒表面成薄膜状,的水。,强结合水,Strong bound water,最靠近土颗粒表面固定层内近似固体的一层水,弱结合水,Weak bound water,受土颗粒表面的引力作用可以从水膜较厚的地方迁移到水膜较薄的地方的一层水,2.3.2,土的液相（,Liquid phase,）,3.,自由水（,Free water,）,指在土粒表面引力作用范围以外的水,（,1,）重力水（,Gravity water,）,（,2,）毛细管水（,Capillary water,）,=,湿润角,T=,界面张力,d=,毛管直径,空气,固体,水,l,T,d=2r,u,a,-u,w,u,a,-u,w,=,压力差,毛,细,管,h,c,毛细水：,由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用,重力水：,自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动,土中水,自由水,自由水：,不受颗粒电场引力作用的孔隙水,h,c,毛细水,重力水,土中毛细现象,上升高度,:,r,2,h,c,w,=2,rTcos,毛细升高与孔径成反比,粘土,粉土,砂土,砾石,毛细压力,2,rTcos,+u,c,r,2,=0,非饱和土中毛细张力影响,土 中 水,结晶水,矿物内部的水,结合水,吸附在土颗粒表面的水,自由水,电场引力作用范围之外的水,土中冰,由自由水冻成，冻胀融沉,水蒸气,存在孔隙空气中,2.3.3,土的气相,（,G,aseous,phase,）,土中气体,(Gases in soil),：与大气相通的（,Connected air,）,与大气不相通的（,O,cclude,d air,）,气相,-,土中气,自由气体：,与大气连通连通的气体对土的性质影响不大,封闭气体：,被土颗粒和水封闭的气体其体积与压力有关。会增加土的弹性；阻塞渗流通道，降低渗透性,溶解在水中的气体,吸附于土颗粒表面的气体,土体有三个组成部分：,固相,、,液相,和,气相,小 结,固体颗粒,土中水,土中气体,粒径级配,矿物成分,颗粒形状,结合水 ：强结合水、弱结合水,自由水 ：重力水、毛细水,自由气体,封闭气体,