土的物理性质及地基土的工程分类

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1、第二章土的物理性质及地基土的工程分类1.土力学的研究对象：土土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。§2-1土的组成一、土的组成土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。二、土的固体颗粒（一）土的颗粒级配1．土颗粒的大小直接决定土的性质2．粒径——颗粒直径大小3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒组。粒组的划分：2006020.0750.005mm漂石卵石砾石砂粒

2、粉粒粘粒4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。颗粒级配的测室方法：——筛析法比重计法试验成果分析：①颗粒级配累积曲线（半对数坐标）见P17图1-10分析②不均匀系数（Cu）式中：d60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d60。d10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d10。③曲率系数（Cc）式中：d30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d30表示。Cc——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整

3、体形状。Cc=1~3时级配良好（二）土粒的矿物成分漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。（与每岩相同）砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。如石英等。粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。粘土矿物由两种原子层构成，主要类型粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。二、土中的水和气（一）土中水1.结合水——指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。见P19图1-13（1）强结合水——指紧靠土粒表面的结合水。特征：没有溶解盐类的能力，不传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动。物理指标：容度1.2~2.4g/cm3固体状态冰点-78℃

4、砂土吸度占土粒质量1%、粘土17%。特点：极大的粘滞度，弹性和抗剪强度。（2）弱结合水——指紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。特征：不能传递静水压力，但水膜较厚的弱结合水能向邻近的较薄的水膜转移。2．自由水——指存在于土粒表面电场影响范围以外的水。特点：能传递静水压力，冰点为0℃，有溶解能力。（1）重力水——存在于地下水位以下的透水土层中的地下水。特点：①有流动时，产生动水压力，带走土颗粒；②能溶解土中的盐类；③浮力作用。作用：使土中的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。（2）毛细水——受水与空气界面的表面张力作用而存在于孔隙中的自由水，一般

5、存在于地下水位以上的透小层中。机理：当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面与土粒接触处的表面引力反作用于土粒上，使土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的粘聚力，称为毛细粘聚力。存在范围：直径0.002~0.5mm的孔隙中3．冰当温度降至零度以下，水结成冰，土即为冻土。冻土的物点：冻胀性。危害：当T↑，土体下陷，即融陷现象，使承载力下降，道路翻浆。三、土的工程特性：1、土的压缩性大2、强度低3、渗透性大四、土中的结构和构造（一）土的结构土的结构——指土颗粒的大小、形状、表面特征，相互排列及其联结关系的综合特征。分类：土的结构（二）土的

6、构造土的构造——指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。思考题：1．土由哪几部分组成？土中三组比例的变化对土的性质有什么影响？2．何谓土的不均匀系数？如何从颗粒级配曲线的陡或平缓来评价土的工程性质？3．土中水具有哪些形态？每种形态的水其本身具有哪些特征？这些特征对土的性质有何影响？4．何谓土的结构？试分析土的各种结构的稳定性。5．何谓土的构造，试分析土的各种构造对建筑工程的影响。§2.2土的物理性质指标　　自然界中的土体结构组成十分复杂，为了分析问题方便，将其看成是三相，简化成一般的物理模型进行分析。土的三相，即土粒为固相；

7、土中的水为液相；土中的气为气相。表示土的三相组成部分质量、体积之间的比例关系的指标，称为土的三相比例指标。主要指标有：比重、天然密度、含水量（这三个指标需用实验室实测）和由它们三位计算得出的指标干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。这些指标随着土体所处的条件的变化而改变，如地下水位的升高或降低，土中水的含量也相应增大或减小；密实的土，其固相和液相占据的孔隙体积少。这些变化都可以通过相应指标的数值反映出来。　　土的三相比例指标是其物理性质的反映，但与其力学性质有内在联系，显然固相成分的比例越高，其压缩性越小，抗剪强度越大，承载力越高。ms-土粒

8、质量mw-土中水质量m-土的总质量=ms+mwvs-土粒体积vw-土中水体积va-土中气体积vv-土中空隙体积vv=vw+vaV-土的总