《土力学第一章》PPT课件.ppt

1,第一章土及其基本性质,1.1概述,1.2土的成分及其分类,1.3土的基本物理指标,1.4土的分类,1.5土的压实特性,1.6地基勘察,2,（1）土是由土颗粒、水、空气组成的三相混合体-饱和土、干燥土、非饱和土,（2）土是离散颗粒的混合体-摩擦准则、剪胀特性,（3）土是天然产物,高岭土在电子显微镜下的照片,1.1概述,3,书中各章对土性的假定,章节第2章第3章第4章第68章,基本方程,土,土颗粒骨架,孔隙水,拉普拉斯方程,热传导方程,弹性理论,滑移线理论,粘性流体,粘性流体,刚体,弹性体,弹性体,刚塑性体,应变,应变,应变,应变,应力,应力,应力,应力,4,一、按成因分类,1.2土的成分及其分类,5,二、按粒径分类,1.2土的成分及其分类,6,氢氧铝,氧硅,nH2O,K,K,蒙脱石,伊里石,高岭石,粘土矿物构造单元示意图,硅氧四面体,硅氧晶片铝氢氧晶片,粘土矿物的晶片示意图,三、粘土颗粒与粘土矿物,铝氢氧八面体,1.2土的成分及其分类,7,蒙脱石：颗粒较细、易吸水膨胀、失水收缩（吸水能力强）、强度低、压缩性,伊里石：居中,高岭石：颗粒较粗、不易吸水膨胀、失水收缩（吸水能力差）、强度高、压缩性低,1.2土的成分及其分类,三、粘土颗粒与粘土矿物,8,四、超灵敏土,灵敏度=,低灵敏,中灵敏,高灵敏,重塑土的无侧限抗压强度(kPa),1.2土的成分及其分类,原状土的无侧限抗压强度(kPa),9,1.3土的基本物理指标,一、土的三项比例指标,气相,固相,液相,+,+,构成土骨架，起决定作用,重要影响,土体,次要作用,10,气,水,土粒,质量,体积,土的三项组成示意图,1.3土的基本物理指标,一、土的三项比例指标,11,1、孔隙比（voidratio)e,孔隙比孔隙体积与土颗粒体积之比。,1.3土的基本物理指标,一、土的三项比例指标,12,2、孔隙率（porosity)n,孔隙率孔隙体积与土体体积之比，用百分数表示,1.3土的基本物理指标,一、土的三项比例指标,13,含水量土中水的质量与土颗粒质量之比,烘干法测定含水量,1.3土的基本物理指标,一、土的三项比例指标,3、含水量（watercontent)w,14,4、饱和度（degreeofsaturation)Sr,饱和度孔隙中水的体积与孔隙体积之比,1.3土的基本物理指标,一、土的三项比例指标,15,1、土颗粒密度和土的比重,(1)土颗粒密度,土粒密度土颗粒单位体积的质量（g/cm3),1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,16,1、土颗粒密度和土的比重,（2）土粒比重Gs,土粒比重土颗粒质量与同体积的4oC时的纯水的质量之比。,纯水在4oC时的密度，等于1g/cm3或1t/m3。,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,17,比重瓶法求土粒比重,比重瓶,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,18,2、天然密度和天然重度,（1）天然密度,天然密度土单位体积质量（g/cm3或t/m3),求天然密度实验室：环刀法现场：置换法,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,19,（2）天然重度,天然重度土单位体积重量（kN/m3),1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,2、天然密度和天然重度,20,干密度土单位体积土粒质量（g/cm3或t/m3),3、干密度和干重度,（1）干密度,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,21,（2）干重度,干重度土单位体积土粒重量（kN/m3),3、干密度和干重度,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,22,饱和密度孔隙充满水时土单位体积质量（g/cm3或t/m3),（1）饱和密度,4、饱和密度和饱和重度,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,23,（2）饱和重度,饱和重度孔隙充满水时土单位体积重量（kN/m3),4、饱和密度和饱和重度,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,24,（2）有效重度（浮重度）,（1）有效密度（浮密度）,5、有效密度和有效重度,有效密度地下水位以下，单位体积土粒质量扣除浮力后，即为单位土体积中土粒的有效密度（g/cm3或t/m3)。,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,25,5、比重Gs,1、孔隙比e,2、孔隙率n,4、含水量w,3、饱和度St,6、天然密度,天然重度,7、干密度,干重度,8、饱和密度,饱和重度,9、浮密度,浮重度,（烘干法测定）,（比重瓶法测定）,（环刀法测定）,三项测定值,其余可进行指标换算。,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,26,气,水,土粒,质量m,体积V,V=1+e,Vv=e,Vs=1,土的三项物理指标换算图,e=VV/Vs,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,27,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,28,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,29,土的三相比例指标换算公式1,名称符号三相比例表达式常用换算公式单位,土粒比重,含水量,密度,饱和密度,有效密度,干密度,g/cm3,g/cm3,g/cm3,g/cm3,30,kN/m3,名称符号三相比例表达式常用换算公式单位,重度,干重度,饱和重度,孔隙比,孔隙率,有效重度,kN/m3,kN/m3,kN/m3,饱和度,土的三相比例指标换算公式2,31,例题1.1,某工程地基勘探中，取原状50cm3，重95.15g，烘干后重75.05g，土粒比重为2.67。,求：,解：,m=95.15g,95.15,V=50cm3,50,ms=75.05g,75.05,20.1,20.1,28.11,Vv=5028.11=21.89cm3,21.89,Va=21.8920.1=1.79cm3,1.79,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,mw=95.1575.05=20.1g,32,质量（g),体积(cm3),95.15,50,75.05,20.1,20.1,28.11,21.89,1.79,2、计算三相比例指标,=19.39-10=9.39kN/m3,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,例题1.1,33,某土料孔隙比e=0.9，饱和度Sr=40%，如果在体积不变的情况下，使饱和度增加到Sr=90%，问1m3土料中应加多少水。,体积(m3),1,加水后体积(m3),Vv+Vs=1m3,Vv=0.9Vs=0.474m3,0.474,0.526,加水前,加水后,0.19,0.43,所以1m3土加水量为,0.430.19=0.24(t),解：,1,0.526,1.3土的基本物理指标,二、土颗粒密度与重度,例题1.2,34,1.4土的分类,一、土的颗粒级配及其指标,35,干土质量,1.4土的分类,一、土的颗粒级配及其指标,（1）筛分试验,筛分试验示意图,筛孔孔径,36,（2）颗粒级配曲线,（在单对数坐标纸上制图）,通过质量的百分数（%）,0.001,0.01,0.1,1,10,100,0,20,40,60,80,100,颗粒级配曲线,粒径（mm)(对数坐标）,1.4土的分类,一、土的颗粒级配及其指标,37,通过质量的百分数（%）,0.001,0.01,0.1,1,10,100,0,20,40,60,80,100,1.4土的分类,一、土的颗粒级配及其指标,粒径（mm)(对数坐标）,38,小于某粒径的土重含量（%）,0.001,0.01,0.1,1,10,0,20,40,60,80,100,100,1.4土的分类,一、土的颗粒级配及其指标,粒径（mm)(对数坐标）,39,小于某粒径之土质量百分数（）,粒径(mm),土的粒径级配累积曲线,d60,d10,（3）有效粒径d10：,（4）限定粒径d60：,小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时相应的粒径。,小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时相应的粒径。,1.4土的分类,一、土的颗粒级配及其指标,40,小于某粒径之土质量百分数（）,粒径(mm),土的粒径级配累积曲线,d60,d10,d30,1.4土的分类,一、土的颗粒级配及其指标,（5）不均匀系数Ku：,（6）曲率系数Kc：,Ku10，级配良好,砾类土砂类土,Kc=13,级配良好,Ku17粘土,表示粘性土的软硬状态,粘性土处于可塑状态的变化范围。,1.4土的分类,二、稠度界限,固态,半固态,可塑状态,流动状态,0,缩限,塑限,液限,44,(一）岩石的工程分类,1、岩石按坚固性分类,2、岩石按风化程度分类,微风化、中等风化、强风化,1.4土的分类,三、土的工程分类,45,（二）碎石土,（三）砂土,1.4土的分类,三、土的工程分类,46,（四）粉土,粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%，塑性指数,（五）粘土,塑性指数IP10的土。,1、按沉积年代分,2、按塑性指数分,（1）老粘土,粉质粘土：,粘土：,（2）一般粘性土,（3）新近沉积粘性土,1.4土的分类,三、土的工程分类,47,（六）特殊土,1、软土,主要由细粒土组成；,软土分布于沿海、内陆河流下游及湖泊与沼泽地区。,分类,淤泥：,淤泥质土：,泥炭：有机质含量60%,有机质土：有机质含量50%,特性,e大，一般e1；,压缩性高；,天然含水量高，天然含水量接近或大于液限；,强度低，透水性差，变形稳定时间长。,1.4土的分类,三、土的工程分类,48,2、人工填土,3、湿陷性土,（六）特殊土,由人类活动堆积而成的土。,(1)素填土：,(2)杂填土：,(3)冲填土：,土体在一定压力下受水浸湿时产生的湿陷变形量达到一定数值（湿陷变形量大）的土。,水压力,湿陷,由碎石、砂或粉土、粘性土等一种或几种材料组成的填土，不含杂质或杂质很少。,由含大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾组成的填土。,是由水力冲填泥砂形成的填土。,1.4土的分类,三、土的工程分类,49,（六）特殊土,4、膨胀土,5、红粘土,膨胀土是指粘粒成分主要由亲水性粘粒矿物组成的粘性土。具有吸水膨胀，失水收缩的特性。,红粘土是指碳酸盐系出露的岩石，经红土化作用形成并覆盖于基岩上的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。液限一般大于50，上硬下软，具明显收缩性，裂隙发育。,6、多年冻土,三年以上温度低于00C。虽冻土本身强度高，但受建筑物的影响，气温等自然条件变化可使其冻融或冻胀。,1.4土的分类,三、土的工程分类,50,（七）细粒土按塑性图分类,细粒土分类的塑性图,CH高液限粘土,CL低液限粘土,ML低液限粉土,MH高液限粉土,1.4土的分类,三、土的工程分类,51,击实曲线,0481216202428含水量w(%),饱和曲线,dmax,wopt,一、土的击实试验,实验室：击实试验,施工现场：蛙式打夯机、压路机等,干密度,1.5土的压实特性,最大干密度,最优含水量,52,二、土的种类和击实曲线的特征,击实曲线中粒径、压实功的影响,1.5土的压实特性,53,三、相对密度Dr,砂土的密实程度：,1、孔隙比,2、相对密度,1.5土的压实特性,54,1、钻探,用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分土层，并可沿钻深取样，用以测定土层的物理力学性质。,2、标准贯入试验,将63.5kg的穿心锤以76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中30cm的锤击数为N值。,标准贯入试验的N值,1.6地基勘察,55,概述,土的成分及其分类,土的分类,土的基本物理指标,地基勘察,土的压实特性,小结,土的工程分类,土的颗粒级配,土是天然产物，由离散颗粒组成，土性与混凝土等不同,最优含水量,最大干密度,钻探试验,相对密度,标贯试验,第一章土及其基本性质小结,土的组粒划分,按成因分类,土的界限含水量,土的基本物理指标,指标换算,