河北理工大学第一讲 土的工程性质与分类土质学与土力学-土的工程性质与分类1河北理工大学2教学目标掌握土的物理性质和土的物理性质指标计算方法，掌握土的 工程分类方法。 教学基本要求 1了解土的成因和组成 2掌握土的物理性质指标 3熟练掌握无粘性土和粘性土的物理性质 4了解土的结构性和击实性 5掌握土的工程分类原则，土的类别与其工程特性的关系第一讲 土的工程性质与分类参考文献 1.国家标准:岩土工程勘察规范（GB5002194），中国建筑 工业出版社，1995。 2.国家标准:土工试验方法标准（GB/T501231999）。 3.岩土工程手册编写委员会:岩土工程手册，中国建筑工业 出版社，1994。土质学与土力学-土的工程性质与分类河北理工大学3土的三相组成土的三项比例指标图的结构与构造粘性土的工程性质砂土地密实度分析 土的工程分类原理与方法本讲内容土质学与土力学-土的工程性质与分类河北理工大学4土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成土的生成岩石风化，剥蚀水、风的搬运或就地沉积土物理风化：生成砂、砾等粗颗粒土。化学风化：生成粘性土。生物风化土的沉积类型：残积土、坡积土、洪积土等。特殊土：软土、黄土、红粘土等。河北理工大学土质学与土力学-绪论51.1土的三相组成河北理工大学6土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成河北理工大学7土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-固相河北理工大学8土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-固相土颗粒的矿物成分河北理工大学9土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-固相 土的粒度成分概念：工程上常用不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗 粒组成情况，这种指标称为粒度成分或者叫土的颗 粒级配。河北理工大学10土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-固相土的粒度成分相互适应颗粒组的性质变化河北理工大学11土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-固相土的粒度成分粒 组 名 称 粒 组 范 围 /mm 漂石（块石）粒组 200 卵石（碎石）粒组 20200 砾石粒组 220 砂粒粒组 0.0752 粉粒粒组 0.0050.075 粘粒粒组 3或3 或 Cc3 或Cc3，中间颗粒偏多，小粒径颗粒偏少。河北理工大学25土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成土的粒度成分表示方法：河北理工大学轻工分院26土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成土的粒度成分表示方法：河北理工大学轻工分院27土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成土的粒度成分分析方法：筛分法（0.075 mm以上）沉降分析法（0.075mm以下）司笃克斯公式-土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方 成正比河北理工大学轻工分院28土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成土粒的形状：圆形菱角形强度河北理工大学29土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-液相土中的水固 态自由水气 态液态结合水重力水毛细水强结合水弱结合水粘性土的性质河北理工大学30土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-液相 强结结合水特点： 密度大，可以达到1.51.8g/cm3； 力学性质则类质则类 似于固体，具有极大的粘滞性、弹弹性和抗剪切强度 ； 不能传递传递 静水压压力，不能导电导电 ，也没有溶解能力； 冰点是-78摄摄氏度弱结结合水特点是： 密度较较强结结合水效，但相比普通液态态水要大； 具有较较高的粘滞性，弹弹性，抗剪切强度； 不能传递传递 静水压压力，不导电导电 ； 冰点在0摄摄氏度以下，弱结结合水层层的厚度是决定细细粒土物理力学 性质质的重要因素。河北理工大学31土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-液相河北理工大学轻工分院32土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-液相自由水包括毛细细水和自由水。毛细细水-于公路路基土的干湿状态态/建筑物的防潮有重要影响 。重力水在重力或压压力差作用下能在土中渗流，有浮力作用。河北理工大学轻工分院33土质学与土力学-土的工程性质与分类1.1土的三相组成-气相饱和土古典土力学饱和土非饱和土力学河北理工大学轻工分院34土质学与土力学-土的工程性质与分类1.2 土的三相含量指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标土的干燥与潮湿 疏松与紧紧密 最基本的物理性质质指标标定义义：河北理工大学轻工分院35土质学与土力学-土的工程性质与分类土的三相含量关系草图0=maVwVs VVamwmsmV土样的体积 Va土中空气的体积 Vw水的体积 Vs土粒的体积m土样的质量 ma土中空气的质量 mw水的质量 ms土粒的质量之和V=Va +Vw+Vsm=ma +mw+msm=mw+msma =0气相水（液相）土粒（固相）河北理工大学轻工分院36土质学与土力学-土的工程性质与分类土的三相含量指标分类：（按照获取方式等可分为二类）实验指标3个密度土粒密度含水量换算指标6个饱和度孔隙率孔隙比干重度有效中度饱和重度河北理工大学轻工分院37土质学与土力学-土的工程性质与分类1）土的密度g/cm3,Mg/m3g/cm3,kN/m3有时为求解的方便，重 力加速度g=10m/s2试验方法: 灌水法/灌砂法-现场测量 封蜡法-干、硬的粘性土 环刀法-湿土一般土的密度： 1.602.20 g/cm3 常见种类： 粘土-1.82.0; 砂土-1.62.0; 腐殖土-1.71.8河北理工大学轻工分院38土质学与土力学-土的工程性质与分类2）土粒密度Ds=g/cm3,Mg/m3g/cm3,kN/m3g/cm3,kN/m3河北理工大学轻工分院39土质学与土力学-土的工程性质与分类3）土的含水量含水量常用测定方法：烘干法、燃烧法含水量通常以百分数表示 它是描述土的干湿程度的重要指标土的天然含水量变化范围： 干砂-零 蒙脱土-百分之几百。河北理工大学轻工分院40土质学与土力学-土的工程性质与分类）孔隙比和孔隙率描述土体中空隙的体积河北理工大学轻工分院41土质学与土力学-土的工程性质与分类）土的饱和度河北理工大学轻工分院42土质学与土力学-土的工程性质与分类）土的饱和重度、有效重度和干重度河北理工大学轻工分院土质学与土力学-土的工程性质与分类最大干重度和最优含水量饱和线土的干密度越大，土越密实，强度就 越高，水稳定性也好；干密度常用作 填土密实度的施工控制指标。 43河北理工大学轻工分院土质学与土力学-土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院44土质学与土力学-土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院45土质学与土力学-土的工程性质与分类土的三项草图河北理工大学轻工分院46土质学与土力学-土的工程性质与分类例题解：河北理工大学轻工分院47土质学与土力学-土的工程性质与分类例题解：河北理工大学轻工分院48土质学与土力学-土的工程性质与分类Ds=河北理工大学轻工分院49土质学与土力学-土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院50土质学与土力学-土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院51土的工程性质与分类土的结构和构造1.3土的结构和构造定义：是指物质成 分间的联结特点和 空间分布、变化规 律，反映了物质的 存在形式 地质历史与环境的产物 工程性质 河北理工大学轻工分院52土的工程性质与分类1.3.1土的结构定义：土的结构是指土粒 （或团粒）的大小、形状、 互相排列及联结的特征。土的成分土的成因土的年代土的工程性质与分类典型地质灾害：砂土的液化现象。（地震地基的重要危害之一 ） 单粒结构碎石土和砂土（无粘性土）特点：土粒间没有联结存在，或非常微弱 疏松状态会趋向密实 密实状态会发生剪胀矿物成分 颗粒形状 粒度成分 级配的均匀程度。紧密程度河北理工大学轻工分院53土的工程性质与分类蜂窝状结构是以粉粒为主的土的结构。河北理工大学轻工分院54土的工程性质与分类定义：絮状结构是粘土颗粒特有的结构特征 压缩性大、强度低、透水性弱、力扰动会显著降低其强度。特点：河北理工大学轻工分院55土的工程性质与分类1.3.土的构造层状构造分散构造裂隙构造河北理工大学轻工分院56土的工程性质与分类1.4 粘性土的工程性质河北理工大学轻工分院57液态可塑态半固态固态W固态半固态可塑态液态VVs0WsWpWLWA BCIpVsVsVsVaV wV w土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院58VswLwPws 液限wVOVs+Va气体缩限塑限阿太堡界限 (Atterberg limit)土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院59粘 粒强结合水 弱结合水自由水液 态可塑态固态或半固态土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院60固态半固态可塑态液态VVs0WsWpWLWA BCIpwL(liquid limit)流动状态与可塑状态间的分 界含水量Wp(plastic limit)可塑状态与半固体状态间 的分界含水量半固体状态与固体状态间的分界含水量Ws(shrinkage limit)阿太堡界限（阿太堡稠度界限）粘性土从一种状态转变为另一种状态，可用其自身的某一个界 限含水量有关。土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院61塑限wp用搓条法液限wL平衡锥式液限仪测定碟式液限仪测定液塑限联合测定法土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院62土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院63土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院64WHWpWL土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院65Ip塑性指数（plasticity index）-描述粘土的可塑性塑性指数Ip 的大小和土中结合水的可能含量有关，和土的颗粒组成、土粒的矿物成份，以及土中水的离子成份以及浓度等因素有关。土粒越细，其比表面积越大，可能的结合水含量越大，其时塑性指数Ip也越大。土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院66IL液性指数（liquidity index）-粘土的状态可塑状态的土的液性指数在0到l之间，液性指数越大 ，表示土越软；液性指数大于1的土处于流动状态；小于 0的土则处于固体状态或半固体状态。IL值值 IL0 00.075 b.d0.005 d.d0.0053. 下列土性指标中哪一项对粘性土有意义：_ a.粒径级配 b.相对密度 c.塑性指数5.某土样的液限55，塑限30，则该土样可定名为：_ a.粉质粘土 b.粘质粉土 c.粘土 d.粉土6.粘性土的塑性指数越大，其粘粒含量：_ a.越多 b.越少 c.可多可少检测题目土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院987. 土不均匀系数越大，说明土的级配：_a.越差 b.不一定 c.越好 8. 某原状土样的密度为1.85g/cm3 ，含水量为34%，土 粒比重为2.71，该土样的有效密度为：_a.0.83 g/cm3 b.0.87g/cm3 c.0.89g/cm3 d.0.85g/cm3 9. 已知土样试验数据为：含水量10%，液限38%，塑限 20%，则该土的塑性指数为：_a.8 b.13 c.18 d23 10.同上题条件，则该土的状态为：_a.可塑 b.硬塑 c.坚硬 d.软塑 11.在下列指标组中全部直接由试验测 定的为：_ a.天然重度、含水量、干重度 b.土粒密度、天然重度、含水量 c.土粒密度、天然重度、孔隙比土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院99土的工程性质与分类河北理工大学轻工分院1001. 某地基土的试验中，已测得样的干密度d=1.54gcm3，含 水量w=19.3，土粒比重Gs=2.71。计算土的e，n和Sr若此土 样又测得wL=28.3，wp=16.7，计算Ip和IL，描述土的物理 状态，定出土的名