1、土工土工(t n)基本知識基本知識第一頁，共113頁。3.1 3.1 土的形成土的形成3.2 3.2 土的三相組成土的三相組成3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態3.4 3.4 土的結構土的結構3.5 3.5 土的工程土的工程(gngchng)(gngchng)分類分類3.6 3.6 土的壓實性土的壓實性3.7 3.7 特殊土及其工程特殊土及其工程(gngchng)(gngchng)地質地質性質性質土工土工(t n)(t n)試試驗基礎驗基礎第1頁/共113頁第二頁，共113頁。滲透特性變形(bin xng)特性強度特性 土的三相組土的三相組成成 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態

2、土的結構土的結構土的形成土的形成(xngchng)過過程程土的工程分類：便于研究和應用土的工程分類：便于研究和應用土的壓實性：如何獲得較好的土土的壓實性：如何獲得較好的土決定決定第2頁/共113頁第三頁，共113頁。土土 的的 形形 成成土土巖石巖石(yns(ynsh)h)風化、搬運風化、搬運(bnyn)(bnyn)、沉積、沉積地質地質(dzh)(dzh)成巖作用成巖作用土的組成、結構土的組成、結構和物理力學性質和物理力學性質過程、條件過程、條件3.13.1 土的形成土的形成 第3頁/共113頁第四頁，共113頁。土的形成土的形成(xngchng)(xngchng)與風化作用與風化作用 物理風

3、化物理風化 化學化學(huxu)風風化化 生物活動生物活動巖石和土的粗顆粒受各種氣巖石和土的粗顆粒受各種氣候等物理因素的影響產生脹候等物理因素的影響產生脹縮而發生裂縫縮而發生裂縫, ,或在運動過程或在運動過程(guchng)(guchng)中因碰撞和摩擦中因碰撞和摩擦而破碎而破碎是顆粒大小發生量的變化是顆粒大小發生量的變化礦物成分與母巖相同，稱原礦物成分與母巖相同，稱原生礦物生礦物產生無粘性土產生無粘性土3.13.1土的形成土的形成 第4頁/共113頁第五頁，共113頁。母巖表面和碎散的顆粒受母巖表面和碎散的顆粒受環境因素的作用而改變其環境因素的作用而改變其礦物的化學成分，形成新礦物的化學成分

4、，形成新的礦物的礦物顆粒成分發生質的變化顆粒成分發生質的變化礦物成分與母巖不同，稱礦物成分與母巖不同，稱次生礦物次生礦物形成十分細微形成十分細微(xwi)(xwi)的土的土顆粒，最主要為粘性顆粒顆粒，最主要為粘性顆粒及可溶鹽類及可溶鹽類土的形成土的形成(xngchng)(xngchng)與風化作用與風化作用 物理物理(wl)風化風化 化學風化化學風化 生物活動生物活動3.13.1 土的形成土的形成 第5頁/共113頁第六頁，共113頁。包括植物、動物和土壤微生包括植物、動物和土壤微生物物(shngw)(shngw)的作用的作用可加劇物理和化學風化可加劇物理和化學風化構成土中有機質和營養物質構成

5、土中有機質和營養物質的生物的生物(shngw)(shngw)循環循環導致腐殖質的形成，改變土導致腐殖質的形成，改變土壤的結構壤的結構土的形成土的形成(xngchng)(xngchng)與風化作用與風化作用 物理物理(wl)風化風化 化學風化化學風化 生物活動生物活動3.1 3.1 土的形成土的形成 第6頁/共113頁第七頁，共113頁。 殘積土殘積土 無搬運無搬運(bnyn) 運積土運積土 有搬運有搬運(bnyn)搬運搬運(bnyn)與沉積與沉積母巖表層經風化作用破碎成母巖表層經風化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，未經搬巖屑或細小顆粒后，未經搬運殘留在原地的堆積物運殘留在原地的堆積物 殘積土殘積土

6、 強風化強風化 弱風化弱風化 微風化微風化 母巖體母巖體 顆粒表面粗糙顆粒表面粗糙 多棱角多棱角 粗細不均粗細不均 無明顯層理無明顯層理3.1 3.1 土的形成土的形成(xngchng) (xngchng) 第7頁/共113頁第八頁，共113頁。3.1 3.1 土的形成土的形成(xngchng) (xngchng) 搬運搬運(bnyn)與沉積與沉積 殘積土殘積土 無搬運無搬運(bnyn) 運積土運積土 有搬運有搬運(bnyn)風化所形成的土顆粒，受自然力的作用風化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物搬運到遠近不同的地點所沉積的堆積物 坡積土：坡積土：土粒粗細不同，性

7、質不均土粒粗細不同，性質不均 洪積土：洪積土：有分選性，近粗遠細有分選性，近粗遠細 沖積土：沖積土：渾圓度分選性明顯，土層交迭渾圓度分選性明顯，土層交迭 湖泊沼澤沉積土：湖泊沼澤沉積土：含有機物淤泥，土性差含有機物淤泥，土性差 海相沉積物：海相沉積物：顆粒細，表層松軟，土性差顆粒細，表層松軟，土性差 冰積土：冰積土：土粒粗細變化較大，性質不均勻土粒粗細變化較大，性質不均勻 風積土：風積土：顆粒均勻，層厚而不具層理顆粒均勻，層厚而不具層理第8頁/共113頁第九頁，共113頁。3.1 3.1 土的形成土的形成(xngchng) (xngchng) 3.2 3.2 土的三相組成土的三相組成3.3 3

8、.3 土的物理狀態土的物理狀態3.4 3.4 土的結構土的結構3.5 3.5 土的工程分類土的工程分類3.6 3.6 土的壓實性土的壓實性 風化作用風化作用 搬運搬運(bnyn)與沉與沉積積第9頁/共113頁第十頁，共113頁。土中氣體土中氣體 氣相氣相 次要次要(cyo)(cyo)作用作用固體固體(gt)(gt)顆粒顆粒 固相固相 構成土體骨架構成土體骨架 起決定作用起決定作用土中水土中水 液相液相 重要重要(zhngyo)(zhngyo)影響影響土體的三相構成土體的三相構成飽和土飽和土 ：土體孔隙完全被水充滿：土體孔隙完全被水充滿干干 土土 ：土體孔隙完全被氣充滿：土體孔隙完全被氣充滿非飽

9、和土：孔隙中水和氣均存在非飽和土：孔隙中水和氣均存在3.2 3.2 土的三相組成土的三相組成 第10頁/共113頁第十一頁，共113頁。固體顆粒固體顆粒(kl) - (kl) - 顆顆粒粒(kl)(kl)大小大小 粒組粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類(y (y li)(li)(見見3.1.4)3.1.4) 界限粒徑界限粒徑d(mm)礫石礫石(lsh)砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒6020.0750.0020.250.5520粗 中 細粗 中 細0.075粗粒粗粒細粒細粒粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，也稱無粘性土。粗粒土：以礫石和砂礫為主要組成的土，

10、也稱無粘性土。細粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。細粒土：以粉粒、粘粒和膠粒為主要組成的土，也稱粘性土。巨粒巨粒603.2 3.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 說明：粗粒、細粒的分界粒徑說明：粗粒、細粒的分界粒徑0.0750.075mmmm（美國）；美國）；0.060.06mmmm（英、法、德、日、瑞典）。英、法、德、日、瑞典）。粉粒、粘粒的分界粒徑粉粒、粘粒的分界粒徑0.0050.005mmmm（土的分類標準）土的分類標準）第11頁/共113頁第十二頁，共113頁。固體固體(gt)(gt)顆粒顆粒 - - 粒粒徑級配徑級配F 粒徑級配：各粒組的相對含量，用質

11、量粒徑級配：各粒組的相對含量，用質量(zhling)(zhling)百百分分 數來表示數來表示F 顆粒分析試驗方法顆粒分析試驗方法F 篩分法：適用于粒徑篩分法：適用于粒徑0.075mm-60mm0.075mm-60mm的土顆粒組成的土顆粒組成 F 密度計法、移液管法：適用于細粒土密度計法、移液管法：適用于細粒土F 表述方法表述方法: : 顆粒級配曲線顆粒級配曲線3.2 3.2 土的三相組成土的三相組成 固體固體(gt)(gt)顆粒顆粒 第12頁/共113頁第十三頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 固固體顆粒體顆粒 固體固體(gt)(gt)顆

12、粒顆粒 - - 粒徑粒徑級配級配孔徑孔徑(kngjng)105.02.01.0(0.075)200g土土篩余篩余0101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數小于某粒徑之土質量百分數P P（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm)P100958778665536土的粒徑級配土的粒徑級配累積曲線累積曲線水分法水分法粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.050.010.010.0050.005百分數百分數P(%)P(%)262613.513.51010篩篩分分法法第13頁/

13、共113頁第十四頁，共113頁。1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數（）小于某粒徑之土質量百分數（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)(mm) 土的粒徑級配累積曲線土的粒徑級配累積曲線固體顆粒固體顆粒(kl) (kl) 級級配曲線配曲線d60d50d10d30特征特征(tzhng)(tzhng)粒徑粒徑: : 斜率斜率: : 某粒徑范圍內顆某粒徑范圍內顆 粒的含量粒的含量(hnling)(hnling) 陡陡- -相應粒組含量相應粒組含量(hnling)(hnling)多多 緩緩- -相應粒組含量相應粒組含量(hn

14、ling)(hnling)少少 平臺平臺- -相應粒組缺乏相應粒組缺乏d50 : 平均粒徑平均粒徑d60 : 控制粒徑控制粒徑d10 : 有效粒徑有效粒徑D30 ：中間中間粒徑粒徑3.2 3.2 土的三相組成土的三相組成 固體顆粒固體顆粒 第14頁/共113頁第十五頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相組成土的三相組成(z chn) (z chn) 固體顆固體顆粒粒 土的粗細度：用土的粗細度：用d50 表表示示土的不均勻程度：用不土的不均勻程度：用不均勻系數：均勻系數： Cu = d60 / d10 表示，表示，Cu 5，稱為，稱為不均勻土，反之不均勻土，反之(fnzh)稱為均勻土稱為均勻土

15、連續程度連續程度: 用曲率系數用曲率系數 Cc = d302 / (d60 d10 ) 度量度量, Cc=13為連續級為連續級配配, 3或或3 或或 Cc1為級配不連續土為級配不連續土F 不均勻系數不均勻系數Cu和曲率和曲率(ql)系數系數Cc 用于判定土的級配優劣：用于判定土的級配優劣： Cu 5且且 Cc=13為級配為級配 良好的土；如果良好的土；如果Cu3 或或Cc1g/cm3 冰點處于零下幾十度冰點處于零下幾十度 完全完全(wnqun)不能移動，具有固體的特性不能移動，具有固體的特性 溫度略高于溫度略高于100C時可蒸發時可蒸發- 弱結合水：弱結合水： 受電場引力作用，為粘滯水膜受電場

16、引力作用，為粘滯水膜 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力而流動，有粘滯性不因重力而流動，有粘滯性粘土粘土(zhn t)顆粒顆粒- - - - - - - - - - - - - - - - - +引力引力d水分子水分子陽離子陽離子強結合水強結合水弱結合水弱結合水自由水自由水土中水土中水 結合水結合水n結合水：結合水：受顆粒表面電場作用力吸受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動的水不能任意流動的水第27頁/共113頁第二十八頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 土中

17、水土中水 -毛細水：由于土體孔隙的毛細作毛細水：由于土體孔隙的毛細作用升至自由水面以上用升至自由水面以上(yshng)的的水。毛細水承受表面張力和重力水。毛細水承受表面張力和重力的作用的作用-重力水：自由水面以下的孔隙自重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由水，在重力作用下可在土中自由流動由流動土中水土中水 自由自由(zyu)(zyu)水水n自由水：自由水：不受顆粒電場引不受顆粒電場引力作用的孔隙水力作用的孔隙水hc毛細水毛細水重力水重力水第28頁/共113頁第二十九頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 土中水土中水 生活

18、生活(shnghu)在水面在水面收縮膜收縮膜頂面和地面的昆蟲頂面和地面的昆蟲水蜘蛛水蜘蛛(zh zh)仰泳的仰泳的水蜘蛛水蜘蛛收縮收縮膜膜內壓內壓 外壓外壓液體液體1液體液體2界面張力界面張力 界面張力界面張力第29頁/共113頁第三十頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 土中水土中水 毛管中流體毛管中流體(lit)的界面的界面效應效應Tdk w空氣空氣(kngq)固體固體 = =濕潤角濕潤角水水 aT =界面張力界面張力D Dk k= =毛管直徑毛管直徑ua-uwua-uw =壓力差壓力差第30頁/共113頁第三十一頁，共113頁。3.2

19、3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 土土中水中水 毛毛細細管管hc土中毛細水上升土中毛細水上升(shngshng)高度高度T2rrThccos2上升上升(shngshng)高度高度 r2hc w=2 rTcos 毛細升高與孔徑成反比毛細升高與孔徑成反比粘粘土土粉粉土土砂砂土土礫礫石石第31頁/共113頁第三十二頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 土中水土中水 張力張力TTuc 水水hc2ruc= -hc w水壓水壓 +-TT則毛細壓力則毛細壓力(yl)：2rTcos+ucr2 = 0cchu 毛細管中的毛細管中

20、的負靜水壓力負靜水壓力毛細水壓力毛細水壓力(yl)第32頁/共113頁第三十三頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 土中水土中水 土顆粒土顆粒(kl)縫隙處的彎縫隙處的彎液面液面r空氣空氣 水水 固體固體(gt)顆粒顆粒彎液面彎液面F在非飽和土中，孔隙中含在非飽和土中，孔隙中含有水和氣，此時水多集中有水和氣，此時水多集中于顆粒間的縫隙處，稱毛于顆粒間的縫隙處，稱毛細角邊水。細角邊水。F由于毛細張力的作用，會由于毛細張力的作用，會形成如圖所示的彎液面，形成如圖所示的彎液面，使毛細角邊水產生負壓力，使毛細角邊水產生負壓力，顆粒則受正壓力。顆粒則受

21、正壓力。F這是稍濕的砂土顆粒間存這是稍濕的砂土顆粒間存在假凝聚力的原因在假凝聚力的原因第33頁/共113頁第三十四頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 土土中水中水 氣相氣相 - - 土中氣土中氣F自由氣體：與大氣連通連通的氣體自由氣體：與大氣連通連通的氣體對土的性質影響不大對土的性質影響不大F封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體封閉氣體：被土顆粒和水封閉的氣體其體積與壓力有關。會增加土的彈性；阻其體積與壓力有關。會增加土的彈性；阻塞滲流通道塞滲流通道(tngdo)，降低滲透性，降低滲透性F溶解在水中的氣體溶解在水中的氣體F吸附于土顆粒表面的氣體

22、吸附于土顆粒表面的氣體第34頁/共113頁第三十五頁，共113頁。3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 小結小結 土體有三個組成部分土體有三個組成部分(z chn b fn)(z chn b fn)：固相、：固相、液相和氣相液相和氣相 小小 結結F固體固體(gt)顆粒顆粒F土中水土中水F土中氣體土中氣體粒徑級配粒徑級配礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀結合水結合水 ：強結合水、弱結合水：強結合水、弱結合水 自由水自由水 ：重力水、毛細水：重力水、毛細水自由氣體自由氣體封閉氣體封閉氣體第35頁/共113頁第三十六頁，共113頁。3.1 3.1 土的形成土的形成

23、3.2 3.2 土的三相土的三相(sn xin)(sn xin)組成組成 3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態3.4 3.4 土的結構土的結構3.5 3.5 土的工程分類土的工程分類3.6 3.6 土的壓實性土的壓實性3.7 3.7 特殊土及其工程地質性質特殊土及其工程地質性質第36頁/共113頁第三十七頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 土的物理土的物理(wl)(wl)狀狀態態土的物理狀態土的物理狀態粗粒土的松密粗粒土的松密程度程度(chngd)(chngd)粘性土的軟硬粘性土的軟硬狀態狀態土的物理性質指標土的物理性質指標( (三相間的比例關系三相間

24、的比例關系) )表示表示影響影響力學特性力學特性第37頁/共113頁第三十八頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態(zhungti) (zhungti) 物理物理性質指標性質指標 物理性質物理性質(wl (wl xngzh)xngzh)指標指標土的三個組成相的體積和土的三個組成相的體積和質量質量(zhling)上的比例關上的比例關系系密實程度密實程度干濕程度干濕程度 特點特點: : 指標概念簡單，數量很多指標概念簡單，數量很多 要點：要點： 名稱、概念或定義、符號、表達式、名稱、概念或定義、符號、表達式、 單位或量綱、常見值或范圍、聯系與區別單位或量綱、常見值或范圍、聯系與區

25、別 基本方法基本方法:定義定義三相草圖法三相草圖法第38頁/共113頁第三十九頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)性質指標性質指標 空氣空氣 Air三三 相相 草草 圖圖水水 Water固體固體 Solidma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積第39頁/共113頁第四十頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態(zhungti) (zhungti) 物理性質指標物理性質指標 三三 相相 草草 圖圖九個物理量九個物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指標是比物性指標是比例關系例關系

26、: 可假可假設任一參數為設任一參數為1wavwasVVVVVVV wwwaawsVm0mmmmm 物理量關系物理量關系:空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積三個獨立變量三個獨立變量(binling)，干土或飽和土二個獨立變量干土或飽和土二個獨立變量(binling)其它指標：其它指標：三相草圖三相草圖(cot)法計算法計算實驗室實驗室測定測定第40頁/共113頁第四十一頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)性質性質指標指標 基本基本(jbn)物理性物理性質試驗質試驗為了確定為了確定(qudng)三相

27、草圖諸量中的三個量，三相草圖諸量中的三個量，通常進行三個基本的物理性質試驗：通常進行三個基本的物理性質試驗： 土的密度試驗土的密度試驗 土粒比重試驗土粒比重試驗 土的含水率試驗土的含水率試驗第41頁/共113頁第四十二頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態 物理性質物理性質(wl xngzh)(wl xngzh)指標指標 定義：土單位體積的質量定義：土單位體積的質量 表達式：表達式： 單單 位位: kg/m3 或或 g/cm3 一般范圍一般范圍: 1.602.20 g/cm3awswsVVVmmVm n 土的密度土的密度(md)空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量V

28、aVwVsVvV體積體積 相關指標相關指標: : 土的容重土的容重 = g 單位單位: kN/m3 工程上更常用工程上更常用, 用于計算土的用于計算土的自重應力自重應力基本試驗指標基本試驗指標(zhbio)-土土的密度的密度第42頁/共113頁第四十三頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態 物理性質物理性質(wl (wl xngzh)xngzh)指標指標 定義：土粒的密度與定義：土粒的密度與4C時時純蒸餾水密度的比值純蒸餾水密度的比值 表達式：表達式： 單單 位位: 無量綱無量綱 一般范圍：粘性土一般范圍：粘性土 2.702.75， 砂土砂土 2.65C4wsC4wsss)(

29、VmGn 土粒比重土粒比重(bzhng)Gs基本試驗指標基本試驗指標(zhbio)-土粒土粒比重比重C4w =1.0 g/cm3土粒比重在數值上土粒比重在數值上等于土粒的密度等于土粒的密度空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積第43頁/共113頁第四十四頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)性質指標性質指標 基本試驗基本試驗(shyn)指標指標 - 含含水率水率 定義：土中水的質量與土粒質定義：土中水的質量與土粒質 量之比，用百分數表示量之比，用百分數表示 表達式：表達式： 單單 位位: 無量綱無量綱

30、 一般范圍：變化范圍大一般范圍：變化范圍大ssswmmmmm(%)w 注意注意: : 其實是含水其實是含水(hn shu)(hn shu)比比, ,可達到或超過可達到或超過100100n 土的含水率土的含水率空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積第44頁/共113頁第四十五頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)性質指標性質指標 n 可表示同一種可表示同一種(y zhn)土的松密，二者之間存在關系：土的松密，二者之間存在關系：表示表示(biosh)土中孔隙含量土中孔隙含量的指標的指標e1en n1ne

31、砂類土：砂類土：28-35%粘性土：粘性土：30-50%，有的可達，有的可達60-70%svV/Ve n孔隙比孔隙比e：土中孔隙體積與固土中孔隙體積與固體顆粒體積之比體顆粒體積之比, 為無量綱為無量綱V/V(%)nvn孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)n：土中孔隙體土中孔隙體積與總體積之比積與總體積之比, 用百分數表用百分數表示示可用三相草圖推出可用三相草圖推出空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積第45頁/共113頁第四十六頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)性質指標性質指標 表示土中含水表示土中含水(

32、hn shu)程程度的指標度的指標對干土：對干土：Sr=0對飽和對飽和(boh)土：土：Sr=1 swmm(%)wn含水率：含水率：vwrVVS n飽和度：飽和度：土中水的體積與孔土中水的體積與孔隙體積的比值隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程飽和度表示孔隙中充滿水的程度：度：空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積第46頁/共113頁第四十七頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)性質性質指標指標 表示土體密度表示土體密度(md)和容重和容重的指標的指標n干密度干密度(md)： n 干容重：干容重：g

33、ddV/msdn天然密度天然密度 天然容重天然容重awswsVVVmmVm gn飽和密度：飽和密度：土被飽和時的密度，土被飽和時的密度， 飽和容重：飽和容重：VVmvwssat gsatsat wsat n浮容重：浮容重：靜水下的有效容重靜水下的有效容重浮密度浮密度空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積第47頁/共113頁第四十八頁，共113頁。各種密度各種密度(md)容重間的大容重間的大小關系小關系dsat dsatn天然密度天然密度n干密度干密度n飽和密度飽和密度VmmVmwsVVmvwssat V/msdn天然容重天然容重n干容重干容重n飽和容重飽和容重

34、n浮容重浮容重gdd g gsatsat wsat 空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質量質量VaVwVsVvV體積體積3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)性質性質指標指標 第48頁/共113頁第四十九頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態(zhungti) (zhungti) 物理性質指標物理性質指標 小小 結結土的三相的體積土的三相的體積(tj)和質量上的比例關系和質量上的比例關系定義定義(dngy)三相草圖法三相草圖法室內測定三個基本室內測定三個基本物理性質指標：物理性質指標：土的密度土的密度 土粒比重土粒比重土的含水率

35、土的含水率其它物理性質指標其它物理性質指標孔隙含量孔隙含量含水程度含水程度密度和容重密度和容重 特點特點: 指標概念簡單，數量很多指標概念簡單，數量很多 要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、要點：名稱、概念或定義、符號、表達式、單位或量綱、常見值或范圍、聯系與區別單位或量綱、常見值或范圍、聯系與區別密實程度密實程度干濕程度干濕程度 第49頁/共113頁第五十頁，共113頁。土的物理狀態土的物理狀態(zhungti)(zhungti)指標指標土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態粗粒土的松密粗粒土的松密程度程度粘性土的軟硬粘性土的軟硬狀態狀態土的物理性質指標土的物理性質指標( (三相間的比例

36、三相間的比例(bl)(bl)關系關系) )表示表示影響影響力學特性力學特性密實度密實度稠度稠度3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態 物理狀態指標物理狀態指標 第50頁/共113頁第五十一頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態(zhungti) (zhungti) 物理狀態物理狀態(zhungti)(zhungti)指標指標 粗粒土的密實粗粒土的密實(m shi)狀態狀態n 密實度：通常指單位體積中固體密實度：通常指單位體積中固體(gt)顆粒含顆粒含量的多少量的多少簡單方便，但只能用于同一種土，不能反映級配的影響簡單方便，但只能用于同一種土，不能反映級配的影響 l 物理性質

37、指標物理性質指標：孔隙比：孔隙比e e（孔隙率（孔隙率n n） 干容重干容重 d demin = 0.35emin = 0.20minmaxmaxreeeeD l 相對密度相對密度：e emaxmax與與e emin min ：最大與最小孔隙比：最大與最小孔隙比第51頁/共113頁第五十二頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)狀態狀態指標指標 F最大孔隙比最大孔隙比emax: emax: 將松散的風干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經換算得到最大孔隙比。粒徑小于將松散的風干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容

38、器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經換算得到最大孔隙比。粒徑小于5mm5mm時，有量筒法、漏斗法和松砂器法；粒徑大于時，有量筒法、漏斗法和松砂器法；粒徑大于5mm5mm時，有鏟、勺松填法。時，有鏟、勺松填法。F最小孔隙比最小孔隙比emin : emin : 將松散的風干土樣裝入金屬容器內，按規定方法振動和錘擊將松散的風干土樣裝入金屬容器內，按規定方法振動和錘擊(chu j)(chu j)，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經換算得到最小孔隙比。有振動輕錘法、振動臺法（美國墾務局開發）、表面振動器法。，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經換算得到最小孔隙比。有振動輕錘法、振動臺法（美

39、國墾務局開發）、表面振動器法。理論上的最大與最小孔隙理論上的最大與最小孔隙(kngx)(kngx)比在室內的測定有時很困難比在室內的測定有時很困難粗粒土的最大與最小孔隙比粗粒土的最大與最小孔隙比第52頁/共113頁第五十三頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)狀態狀態指標指標 l 相對密度相對密度minmaxmaxreeeeD dmindmaxdmaxdminddr)()(D 粗粒土的相對粗粒土的相對(xingdu)密度密度l粗粒土的密粗粒土的密實度標準實度標準 Dr = 0 最松狀態最松狀態 Dr 1/3疏松狀態疏松狀態1/3 2/

40、3密實狀態密實狀態 Dr = 1最密狀態最密狀態l相對相對(xingdu)密度指標主要用于人工填土，對密度指標主要用于人工填土，對天然砂土層采用原位標準貫入試驗法測定天然砂土層采用原位標準貫入試驗法測定說明：美國Terzaghi在1925年提出第53頁/共113頁第五十四頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)狀狀態指標態指標 n粘性土最主要的物理狀態特征粘性土最主要的物理狀態特征(tzhng)是它的稠度，稠度是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力是它的稠度，稠度是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力稠度稠度(c

41、hu d)(chu d)狀態與含水量有關狀態與含水量有關粘性土粘性土含水量含水量較硬較硬變軟變軟流動流動粘性土的稠度狀態粘性土的稠度狀態第54頁/共113頁第五十五頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)狀狀態指標態指標 塑限塑限w wp p液限液限w wl l粘性粘性(zhn xn)(zhn xn)土的稠度反映土中水的形態土的稠度反映土中水的形態固態固態(gti)(gti)或或半固態半固態(gti)(gti)可塑狀態可塑狀態 流動狀態流動狀態 強結合水強結合水弱結合水弱結合水自由水自由水w w土顆粒土顆粒強結合水強結合水弱結合水弱結合

42、水土顆粒土顆粒強結合強結合水水土顆粒土顆粒自由水自由水弱結合水弱結合水強結合水強結合水強結合水膜最強結合水膜最大大出現相當數量自由水出現相當數量自由水粘性土的稠度狀態粘性土的稠度狀態稠度界限稠度界限稠度狀態稠度狀態含水量含水量土中水的形態土中水的形態示意圖示意圖第55頁/共113頁第五十六頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)狀態狀態指標指標 pLpLIwwww液性指數液性指數(zhsh)(zhsh)：wpwwl IL0 堅硬堅硬(jinyng)(半半固態固態) 0IL0.25硬塑硬塑0.25 IL 0.75可塑可塑 0.75 1流塑

43、流塑土的稠度狀態土的稠度狀態液性指數液性指數不同的粘土，不同的粘土，wp、wl 大小不同。對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同大小不同。對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同F液性指數液性指數是表征土的含水量與分界含水量之間相是表征土的含水量與分界含水量之間相對關系的指標。對重塑土較為合適。對關系的指標。對重塑土較為合適。pLLcwwwww-注意區分：天然稠度第56頁/共113頁第五十七頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 物理物理(wl)(wl)狀態指標狀態指標 pLpwwI 塑性塑性(sxng)(sxng)指數指數n問題：反映的是全部土顆粒問題：反

44、映的是全部土顆粒(kl)(kl)吸附結和合的能力，吸附結和合的能力，不能充分反映粘土礦物表面活性的高低不能充分反映粘土礦物表面活性的高低 n 活性指數：活性指數：002. 0ppIA 粘粒粘粒( (粒徑小于粒徑小于0.002mm0.002mm顆粒顆粒) )質量占總土質量占總土總質量的百分比總質量的百分比A 1.25活性粘土活性粘土n 定義：定義：大體上表示土的大體上表示土的弱結合水含量弱結合水含量 反映吸附結合水的反映吸附結合水的能力能力，即粘性大小，即粘性大小 大致反映粘土顆粒含量大致反映粘土顆粒含量 常作為細粒土工程分類的依據常作為細粒土工程分類的依據第57頁/共113頁第五十八頁，共11

45、3頁。液限和土類確定（細粒土用雙曲液限和土類確定（細粒土用雙曲線、砂類土用多項式）線、砂類土用多項式）兩種方法測得的液限結果基本兩種方法測得的液限結果基本一致，塑限差別較大。一致，塑限差別較大。第58頁/共113頁第五十九頁，共113頁。液限和土類確定（細粒土用雙曲液限和土類確定（細粒土用雙曲線、砂類土用多項式）線、砂類土用多項式）第59頁/共113頁第六十頁，共113頁。(xi chn)2mm（76g錐）錐） 所對應的含水量所對應的含水量為塑限為塑限wP。第60頁/共113頁第六十一頁，共113頁。第61頁/共113頁第六十二頁，共113頁。3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀

46、態狀態 物理物理(wl)(wl)狀態狀態指標指標 pLpLwwwwI F 粗粒土的密實狀態指標粗粒土的密實狀態指標(zhbio): (zhbio): 相對密度相對密度Dr Dr F 細粒細粒(x l)(x l)土的稠度狀態指標土的稠度狀態指標: : 液性指數液性指數ILIL 定義定義 判別標準判別標準 界限含水量界限含水量 w wP P、w wL L 土中水形態土中水形態 塑性指數塑性指數 I Ip p 吸附結合水的能力吸附結合水的能力minmaxmaxreeeeD 定義定義 判別標準判別標準小小 結結第62頁/共113頁第六十三頁，共113頁。3.1 3.1 土的形成土的形成 3.2 3.2

47、 土的三相組成土的三相組成 3.3 3.3 土的物理狀態土的物理狀態 3.4 3.4 土的結構土的結構(jigu)(jigu)3.5 3.5 土的工程分類土的工程分類3.6 3.6 土的壓實性土的壓實性 3.7 3.7 特殊土及其工程地質性質特殊土及其工程地質性質第63頁/共113頁第六十四頁，共113頁。3.4 3.4 土的結構土的結構(jigu) (jigu) 土土 的的 結結 構構土顆粒或粒團的空間排列和相互土顆粒或粒團的空間排列和相互(xingh)聯結聯結 原狀土和原狀土和重重塑土的強度塑土的強度 沉積或碾壓沉積或碾壓土的各向異土的各向異性性 土的結構土的結構土體土體的性質的性質 土粒

48、間的作用力土粒間的作用力 粗粒土的結構粗粒土的結構(jigu) 細粒土的結構細粒土的結構(jigu) 粘性土的結構粘性土的結構(jigu)性指標性指標第64頁/共113頁第六十五頁，共113頁。3.4 3.4 土的結構土的結構(jigu) (jigu) 粗粒土的結構粗粒土的結構(jigu)(jigu)F粒間作用粒間作用(zuyng)(zuyng)力：重力起決定性力：重力起決定性的作用的作用(zuyng)(zuyng)。在非飽和土中，還在非飽和土中，還受到毛細力的作用受到毛細力的作用(zuyng)(zuyng)F排列形式：點與點排列形式：點與點 點與面點與面單粒結構單粒結構示意圖示意圖第65頁/

49、共113頁第六十六頁，共113頁。細土顆粒細土顆粒(kl)(kl)間的作用力間的作用力 范德華力：接觸點處的分子引力，作用范圍為幾個分子的距離，是細粒土粘結在一起的主因范德華力：接觸點處的分子引力，作用范圍為幾個分子的距離，是細粒土粘結在一起的主因庫侖力：顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離衰減的速度比范德華力慢庫侖力：顆粒表面的靜電引力或斥力，隨距離衰減的速度比范德華力慢膠結膠結(jioji)力：土粒間通過膠體連結在一起，作用力是化合鍵，具有較高的強度力：土粒間通過膠體連結在一起，作用力是化合鍵，具有較高的強度毛細力：土中毛細作用形成的力毛細力：土中毛細作用形成的力 土中細顆粒，比表面積大，重量

50、輕，重力不起重要土中細顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要(zhngyo)的作用，其他粒間力起主導作用：的作用，其他粒間力起主導作用：3.4 3.4 土的結構土的結構 第66頁/共113頁第六十七頁，共113頁。3.4 3.4 土的結構土的結構(jigu) (jigu) 細粒細粒(x l)(x l)土的土的結構結構 形成環境形成環境 粒間作用力粒間作用力 排列排列(pili)(pili)形式形式淡水中沉積淡水中沉積表面力、膠結力表面力、膠結力（粒間斥力占優勢（粒間斥力占優勢) )面與面面與面天然通常不是單一結構，可能是呈多種類型的綜合結天然通常不是單一結構，可能是呈多種類型的綜合結構。往往先

51、形成團粒構。往往先形成團粒凝聚結構凝聚結構海水中沉積海水中沉積表面力、膠結力表面力、膠結力（斥力減小引力增加（斥力減小引力增加) )邊、角與面邊、角與面邊、角與邊邊、角與邊示意圖示意圖分散結構分散結構 第67頁/共113頁第六十八頁，共113頁。3.4 3.4 土的結構土的結構(jigu) (jigu) 反映粘性反映粘性(zhn xn)土結構土結構性的指標性的指標 靈敏度靈敏度 觸變性觸變性S St t1 11-21-22-42-44-84-88-168-161616粘性土粘性土不靈敏不靈敏低靈敏低靈敏中等靈敏中等靈敏靈敏靈敏很靈敏很靈敏流動流動 3=0相同含水相同含水量、密度量、密度 quq

52、u原狀土原狀土重塑土重塑土靈敏度靈敏度St：原狀土的無側限抗壓強度原狀土的無側限抗壓強度qu和重塑土的無側限抗壓強度和重塑土的無側限抗壓強度qu之比之比第68頁/共113頁第六十九頁，共113頁。含水率（量）不變，密度不變，因重塑而強度含水率（量）不變，密度不變，因重塑而強度(qingd)降低，又因靜置而逐漸強化，強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度(qingd)逐漸恢復的現象，稱為觸變性。逐漸恢復的現象，稱為觸變性。3.4 3.4 土的結構土的結構(jigu) (jigu) 反映反映(fnyng)粘性土結構性粘性土結構性的指標的指標土的觸變性是土結構中聯結形態發生變化引起的，是土結構隨時間變化

53、的宏觀表現。土的觸變性是土結構中聯結形態發生變化引起的，是土結構隨時間變化的宏觀表現。目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標。目前尚沒有合理的描述土觸變性的方法和指標。 靈敏度靈敏度 觸變性觸變性第69頁/共113頁第七十頁，共113頁。3.4 3.4 土的結構土的結構(jigu) (jigu) 土的結土的結構構土顆粒土顆粒(kl)或粒團的或粒團的空間排列和相互聯結空間排列和相互聯結粗粒土的結構粗粒土的結構單粒結構單粒結構重力起主導作用重力起主導作用粒間力起粒間力起主導作用主導作用粘性土結構粘性土結構性指標性指標細粒土的結構細粒土的結構分散結構分散結構 凝聚結構凝聚結構小小 結結第70頁/共

54、113頁第七十一頁，共113頁。3.1 3.1 土的形成土的形成 3.2 3.2 土的三相組成土的三相組成 3.3 3.3 土的物理土的物理(wl)(wl)狀態狀態 3.4 3.4 土的結構土的結構 3.5 3.5 土的工程分類土的工程分類3.6 3.6 土的壓實性土的壓實性 3.7 3.7 特殊土及其工程地質性質特殊土及其工程地質性質第71頁/共113頁第七十二頁，共113頁。3.5 3.5 土的工程土的工程(gngchng)(gngchng)分類分類 土的組成土的組成(z chn)(z chn)土的狀態土的狀態土的結構土的結構公路土工試驗規程（公路土工試驗規程（JTG E402007JTG

55、 E402007）：）：巨粒土、粗粒土、細粒巨粒土、粗粒土、細粒(x l)(x l)土、特殊土土、特殊土土的工程分類土的工程分類F 目的：目的： 便于調查研究；便于調查研究； 便于分析評價；便于分析評價； 便于交流便于交流 ( (基于共同的概念基于共同的概念) )F 依據：最能反映土的物理力學性質的指標依據：最能反映土的物理力學性質的指標F 要求：要有一定的邏輯性、系統性，要求：要有一定的邏輯性、系統性， 綱目分明，簡單易記，便于運用綱目分明，簡單易記，便于運用路基土干濕類型劃分：相對含水率路基土干濕類型劃分：相對含水率- -干燥、中濕、潮濕、過濕干燥、中濕、潮濕、過濕第72頁/共113頁第七

56、十三頁，共113頁。砂土、亞粘土、粘土）、特殊性砂土、亞粘土、粘土）、特殊性巖土（黃土、多年凍土、軟土）巖土（黃土、多年凍土、軟土）第73頁/共113頁第七十四頁，共113頁。3.5 3.5 土的工程土的工程(gngchng)(gngchng)分類分類 巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性粘性(zhn xn)土土人工填土人工填土土漂石漂石塊石塊石圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主粒徑大于粒徑大于200mm200mm的顆的顆粒超過全質量粒超過全質量50%50%卵石卵石碎石碎石圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主棱角形

57、為主圓礫圓礫角礫角礫粒徑大于粒徑大于20mm20mm的顆的顆粒超過全質量粒超過全質量50%50%粒徑大于粒徑大于2mm2mm的顆的顆粒超過全質量粒超過全質量50%50%名稱名稱 顆粒形狀顆粒形狀 粒組含量粒組含量碎石土碎石土建筑建筑(jinzh)(jinzh)場地基基礎規范場地基基礎規范GB50007-2002GB50007-2002第74頁/共113頁第七十五頁，共113頁。3.5 3.5 土的工程土的工程(gngchng)(gngchng)分類分類 土的名稱土的名稱(mngchng) (mngchng) 粒組含量粒組含量粒徑大于粒徑大于2mm2mm的顆粒的顆粒(kl)(kl)占全質量占全質

58、量25 - 50%25 - 50%礫砂礫砂粗砂粗砂中砂中砂細砂細砂粉砂粉砂粒徑大于粒徑大于0.5mm0.5mm的顆粒超過全質量的顆粒超過全質量50%50%粒徑大于粒徑大于0.25mm0.25mm的顆粒超過全質量的顆粒超過全質量50%50%粒徑大于粒徑大于0.075mm0.075mm的顆粒超過全質量的顆粒超過全質量85%85%粒徑大于粒徑大于0.075mm0.075mm的顆粒超過全質量的顆粒超過全質量50%50%建筑場地基基礎規范建筑場地基基礎規范GB50007-2002GB50007-2002巖石巖石碎石土碎石土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土砂土砂土第75頁/共113頁第七十六頁

59、，共113頁。3.5 3.5 土的工程土的工程(gngchng)(gngchng)分類分類 巖石巖石碎石碎石(su sh)土土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土人工填土人工填土土粉土粉土粘性粘性(zhn xn)土土n 粘性土：粘性土：塑性指數塑性指數Ip10的土的土 粉質粘土：粉質粘土：10I1017的土的土 非活性粘土：非活性粘土： A 1.25n 粉土：粉土：粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于的顆粒含量小于全質量全質量50%而塑性指數而塑性指數Ip 10的土的土建筑場地基基礎規范建筑場地基基礎規范GB50007-2002GB50007-2002第76頁/共113頁第七十七頁，共113頁

60、。3.5 3.5 土的工程土的工程(gngchng)(gngchng)分類分類 水利部水利部SL237-1999SL237-1999分類法分類法 土顆粒組成及其特性土顆粒組成及其特性(txng) 塑性指標：液限、塑限、塑性指數塑性指標：液限、塑限、塑性指數 有機質含量有機質含量n 土的分類土的分類(fn li) 巨粒土和含巨粒土巨粒土和含巨粒土 粗粒土：粗粒土：礫類土、砂類土礫類土、砂類土 細粒土：根據塑性圖分類細粒土：根據塑性圖分類 特殊土：特殊土： 黃土、膨脹土、紅粘土黃土、膨脹土、紅粘土n 分類依據：分類依據：第77頁/共113頁第七十八頁，共113頁。3.1 3.1 土的形成土的形成(