土力学第一章.ppt

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1、第一章土的物理性质及工程分类§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土的压实性主要内容土的物理性质概述岩石风化（物理、化学）作用岩石破碎化学成分改变搬运沉积大小、形状和成分都不相同的松散颗粒集合体（土）土固相液相气相土中颗粒的大小、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§1.1土的组成及其结构与构造一、土的固相1.土的颗粒级配（1）粒径：将土的颗粒体积化作一个当量的小球体，小球体的当量直径即为粒径（2）粒组:把土颗粒按粒径的大小分成若干组。（3）土的颗粒级配为了表示土粒的大小及组

2、成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配试验方法筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm比重计法:适用于d＜0.075mm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颗粒级配的描述工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度d10、d30、d60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

3、的土视为级配不良的土；曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配土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）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例：石英、云母、长石等特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水

4、易膨胀的特点二、土中水二、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)。土存在结合水和自由水1.结合水强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体弱结合水：紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱2.自由水存在于土粒电场影响范围以外，性质和普通水无异，能传递水压力，冰点为0℃，有溶解能力以两种形式存在：毛细水、重力水三、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1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大

5、2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时四、土的结构在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式。1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态密实状态疏松状态2.蜂窝结构：d=0.05—0.005mm,由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构3.絮状结构：d<0.005mm,细微粘粒大都呈

6、针状或片状，质量极轻，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构蜂窝结构絮状结构五、土的构造土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。1.层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征2.裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物§1.2土的物理性质指标一、土的三相图气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积V二、直接测定指标1.土的密度ρ：单位体积土的质量实验方法：环刀法Vv特殊情况下土的密度ρd,ρsat,ρ’2.土粒相对密度Gs（土粒比重）：土粒质量与同体积的4℃时纯

7、水的质量之比工程中常用重度来表示单位体积土的重力重力加速度，近似取10m/s2气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积V3.土的含水量ω：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法三、换算指标气水土粒msmwmVsVwVVVa质量m体积V1.孔隙比e和孔隙率n孔隙比e：土中孔隙体积与土粒体积之比孔隙率n：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示2.土的饱和度Sr：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示饱和度描述土中孔隙被水充满的程度。干土Sr=0,饱和土Sr=100%。砂土根据饱和度分为三种状态:Sr≤50%稍