土的特性土的特性- -基本概念基本概念1.1土的成因与颗粒组成决定了土的工程性质土的成因与颗粒组成决定了土的工程性质土的成因土的成因土的成因土的成因自然结构自然结构自然结构自然结构a.b)单粒结构单粒结构c)蜂窝结蜂窝结构构d)絮状结构絮状结构颗粒组成颗粒组成颗粒组成颗粒组成孔隙性孔隙性压缩与固结压缩与固结毛细与渗透性毛细与渗透性沉降与变形沉降与变形工程划分大类的依据工程划分大类的依据界面性质界面性质界面性质界面性质粒间粒间粒间粒间粘结力粘结力粘结力粘结力 与水与水与水与水作用作用作用作用 胀缩胀缩胀缩胀缩性性性性 毛细与渗透性毛细与渗透性v 土的颗粒级配：土的颗粒级配：两个重要参数两个重要参数 Cu Cc Cu Cc 它对粘性土意义不大，它对粗粒土和含粗粒细粒土具有重要工程意义。它对粘性土意义不大，它对粗粒土和含粗粒细粒土具有重要工程意义。工程中常用不均匀系数工程中常用不均匀系数CuCu和曲率系数和曲率系数CcCc来反映颗粒级配的不均匀程度。来反映颗粒级配的不均匀程度。vCuCu反应土的级配累积曲线的展布范围，指示粒径大小的悬殊、粗细不同反应土的级配累积曲线的展布范围，指示粒径大小的悬殊、粗细不同粒组的变化范围；粒组的变化范围；CcCc反应土的级配累积曲线的形态（陡缓），指示级配反应土的级配累积曲线的形态（陡缓），指示级配累积曲线的斜率连续状况，累积曲线的斜率连续状况， Cc 1Cc 33级配曲线不连续。级配曲线不连续。 c c：常数：常数 e e：孔隙比。式中：孔隙比。式中d60d60小于某粒径的土粒重量占土总重小于某粒径的土粒重量占土总重60%60%的粒径，称限定控制粒径；的粒径，称限定控制粒径；d10d10小于某粒径的土粒重量占土总重小于某粒径的土粒重量占土总重10%10%的粒径，称有效粒径；的粒径，称有效粒径；d30d30小于某粒径的土粒重量占土总重小于某粒径的土粒重量占土总重30%30%的粒径。的粒径。 vCu反映曲线的坡度，实质是粒径分布不均匀反映曲线的坡度，实质是粒径分布不均匀程度的反映。程度的反映。Cc反映粒径曲线的形状，实质反映粒径曲线的形状，实质反映粒径间的变化规律，即连续性。反映粒径间的变化规律，即连续性。Cu5 ，Cc=13 良好级配；若Cu5, Cc1，说明缺乏中间粒径；若Cu10IP10， IPIP可分为粘土（可分为粘土（IP17IP17）和粉质粘土）和粉质粘土（10IP1710IP17），粉土是指粒径大于），粉土是指粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量不超过总重的颗粒含量不超过总重50%50%，且塑，且塑性指数性指数1010的土，其性质介于粘性土与砂的土，其性质介于粘性土与砂土这间土这间。粘性土的可塑粘性土的可塑-与粘粒的表面引力有关的一个现象与粘粒的表面引力有关的一个现象n粘性土粘性土: 就是指具有可塑状态性质的土。就是指具有可塑状态性质的土。n可塑性可塑性: 指在一定的含水量状态、外力的作指在一定的含水量状态、外力的作用下，可塑成任何形状而不发裂，当外力去用下，可塑成任何形状而不发裂，当外力去掉后，仍可保持原形状不变。掉后，仍可保持原形状不变。n含水量对粘性土的工程性质有着极大的影响。含水量对粘性土的工程性质有着极大的影响。液限-塑限=塑性指数n土的毛细性：土的毛细性：指土中水在表面张力作用下，沿着细指土中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向上及向其它方向移动的现象。土能够产生的孔隙向上及向其它方向移动的现象。土能够产生毛细现象的性质称为土的毛细性。毛细现象的性质称为土的毛细性。n毛细水的上升是引起路基冻害的重要因素之一！毛细水的上升是引起路基冻害的重要因素之一！n毛细带：毛细带：毛细现象可湿润的范围；毛细网状水带毛细现象可湿润的范围；毛细网状水带（毛细影响带）：位于毛细水带的中部，在毛细水（毛细影响带）：位于毛细水带的中部，在毛细水带内，土的含水量是随温度而变化的。带内，土的含水量是随温度而变化的。n毛细粘聚力：毛细粘聚力：水和空气的分界面上产生的表面张力。水和空气的分界面上产生的表面张力。毛细现象：毛细现象：图图6土层中的毛细水带土层中的毛细水带v毛细上升高度：毛细上升高度：液体总是力图缩小自己的表面积，以使表面自由能变为最小（这是一滴水球完成球状的原因）。毛细管壁的分子与水分子之间有引力作用，使管壁接触部分的水面呈向上的弯曲状，这种现象称为湿润现象。 毛细上升高度：v经验认为：经验认为：碎石类土，无毛细作用，砂土碎石类土，无毛细作用，砂土hc=0.20.3m，粉性土，粉性土0.91.5m，粘性土，粘性土hc粉性粉性土，粉砂、粉土和粉质粘土等毛细现象较显著，毛土，粉砂、粉土和粉质粘土等毛细现象较显著，毛细上升高度大，上升速度快。细上升高度大，上升速度快。土的分类土的分类土的三土的三相组成相组成土的颗粒土的颗粒性质性质土的物土的物理状态理状态土的水理土的水理性质性质土的土的结构结构粒间的粒间的联结力联结力2.1.3土的工程分类土的工程分类n由= ， 可知， C、值是影响土的强度与抗变形能力的关键因素。C由颗粒界面引力决定。由粒径分布（级配）和嵌挤填充程度决定。抗水、抗冻性能由毛细管径（即孔隙率或孔隙比）产生。n 从土的比表面、吸附能力，与水作用的能力上划分：从土的比表面、吸附能力，与水作用的能力上划分：20.075砂，砂，0.0750.005粉粒，粉粒，0.0050.002粉粒，粉粒，0.002粘粒。粘粒。 c：常数：常数e：孔隙比：孔隙比。2.1.3土的工程分类土的工程分类把影响路基土工程性质把影响路基土工程性质的关键因素作为土的分类依据。的关键因素作为土的分类依据。 1 1）塑性图是按国际上广泛应用的碟式液限仪的试验标准和我国以往长）塑性图是按国际上广泛应用的碟式液限仪的试验标准和我国以往长期采用的按塑性指数期采用的按塑性指数I IP P分类的标准确定的。分类的标准确定的。2 2）塑性图中）塑性图中I IP P=7=7和和I IP P=4=4两条横虚线，由于该区域液限很小，特别是液限两条横虚线，由于该区域液限很小，特别是液限1515，土处于液限饱和状态，依据抗剪试验摩擦角等于零画出的。，土处于液限饱和状态，依据抗剪试验摩擦角等于零画出的。两横线之间的区域，可能由低液限粉土两横线之间的区域，可能由低液限粉土MLML过渡为低液限黏土过渡为低液限黏土CLCL，是土性，是土性变异性最大区域。变异性最大区域。3 3）9393规程塑性图中采用的规程塑性图中采用的I IP P=10=10和和I IP P=6=6两条横虚线是按理论液限值推算两条横虚线是按理论液限值推算出来的。出来的。为什么塑性图中出现了为什么塑性图中出现了I IP P=7=7和和I IP P=4=4两条横虚线呢？两条横虚线呢？v用塑性图划分细粒土应注意：用塑性图划分细粒土应注意：土的塑性指数土的塑性指数取决于粘粒含量、粘粒的矿物种类、取决于粘粒含量、粘粒的矿物种类、有机质含量。而液限又是最敏感的指标，因而不同有机质含量。而液限又是最敏感的指标，因而不同的液限、塑限可能给出相同的塑性指数，而土性却的液限、塑限可能给出相同的塑性指数，而土性却可能根本不同，可能根本不同，此乃塑性图分类的一个缺陷此乃塑性图分类的一个缺陷。v第二个缺陷：试验的操作误差，如装土密度、特别第二个缺陷：试验的操作误差，如装土密度、特别是粉性土刮的次数（是粉性土刮的次数（1、2次可以，刮次可以，刮3次水上来了）次水上来了）v有机质的影响用烘烤后的液限降低来判别是最简易有机质的影响用烘烤后的液限降低来判别是最简易的方法。的方法。 土的压实试验指标，用来土的压实试验指标，用来判断土的压实性状、压实判断土的压实性状、压实工艺选择，判断压实土的工艺选择，判断压实土的工程稳定性工程稳定性3.路基土压实特性与压实工艺选择路基土压实特性与压实工艺选择我国的公路压实标准我国的公路压实标准 压实标准：压实标准：压实度：压实度：如何分析土的击实曲线反映的压实性状？如何分析土的击实曲线反映的压实性状？粉土1含水量-干密度曲线 粉土2含水量-干密度曲线 粉土粉土1的粉粒含量占的粉粒含量占55.7%，砂粒占，砂粒占40.2%，粘粒占，粘粒占4%。粉。粉土土2的粉粒含量占的粉粒含量占70.1，砂粒占，砂粒占26.5%，粘粒仅占，粘粒仅占3.5%，为典型的粉土。为典型的粉土。 粘土粘土1含水量含水量-干密度曲线干密度曲线 粘土粘土2含水量含水量-干密度曲线干密度曲线粘土粘土1的砂粒含量占的砂粒含量占3.1，粉粒占，粉粒占84.2，粘粒占，粘粒占12.7，粘土粘土2不含砂粒，粉粒占不含砂粒，粉粒占54.0，粘粒占，粘粒占45.9。 无粘性土的击实曲线无粘性土的击实曲线活用分析压实性状的活用分析压实性状的3个重要公式个重要公式空气空气体体积率：率： 孔隙比孔隙比 ：饱和度：和度： ，% 定义式：定义式：e= VvVs（Vv孔隙体积；孔隙体积；Vs土粒体积）土粒体积）和和Sr= VwVv（VW土孔隙中水的体积）可见，二者土孔隙中水的体积）可见，二者均与孔隙体积均与孔隙体积Vv有关，故它们也可以反映击实效果，有关，故它们也可以反映击实效果，而而Va=Vv-V，则反映土强度的稳定性和密实性。，则反映土强度的稳定性和密实性。粘性土现场压实含水量的控制132