交通工程系河道修防工培訓(xùn)土力學(xué)基本知識(shí)部分黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫其龍電子信箱：3544@126電話通工程系河道修防工培訓(xùn)土力學(xué)基本知識(shí)部分黃河水利職業(yè)技交通工程系1、土的成因

第一土的形成巖石地球風(fēng)化顆粒堆積物地球搬運(yùn)、沉積形成過程和形成條件不同使物理力學(xué)性質(zhì)不同影響影響交通工程系1、土的成因第一土的形成巖石地球風(fēng)化顆粒堆交通工程系第一土的形成生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成分未變無(wú)粘性土原生礦物礦物成分改變粘性土次生礦物風(fēng)化作用分類動(dòng)植物活動(dòng)引起的巖石和土體粗顆粒的粒度或成分的變化交通工程系第一土的形成生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成無(wú)粘交通工程系土的組成

第二土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體三相組成次要作用

土體中也有兩相土：干土、飽和土都是兩土。交通工程系土的組成第二土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土交通工程系土的液相根據(jù)土體中水分子受到電場(chǎng)力的作用大小,土體中的水主要可以分為:結(jié)合水:吸附在土顆粒表面的水

自由水:電場(chǎng)引力作用范圍之外的水土中的水即為土體中的液相,其含量及性質(zhì)明顯地影響土的性質(zhì).重力水毛細(xì)水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水交通工程系土的液相根據(jù)土體中水分子受到電場(chǎng)力的作用大小交通工程系土中氣體自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道交通工程系土中氣體自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大交通工程系第三土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積交通工程系第三土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.三相草圖Wate室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重（重度）γ=ρg單位:33單位:3一般范圍:1.60—2.203定義:單位體積土的質(zhì)量表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念試驗(yàn)方法:環(huán)刀法室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVw交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土粒比重單位:無(wú)量綱土粒比重一般范圍:粘性土2.70—2.75砂土2.654?C時(shí)純蒸餾水的密度=1.0g/cm3定義:土在105°~110?C烘干至恒重時(shí)的質(zhì)量與同體積4?C時(shí)純水的質(zhì)量之比表達(dá)式:試驗(yàn)方法:比重瓶法交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土粒比重單位:無(wú)量綱土交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的含水率定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:試驗(yàn)方法:烘干法，酒精燃燒法、核子密度法交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSoli交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率關(guān)系:反映土的密實(shí)程度的指標(biāo)砂類土：28-35%粘性土：30-50%有的可達(dá)60-70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無(wú)量綱表達(dá)式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比交通工程系３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度0:干土1:飽和土砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài):≤50%稍濕；50％＜≤80%很濕；＞80%飽和交通工程系３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)飽交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)干密度飽和密度干容重浮容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積定義:干燥狀態(tài)時(shí)，單位體積土體的質(zhì)量表達(dá)式:表示土不同狀態(tài)的密度和容重的指標(biāo)定義:飽和狀態(tài)時(shí)，單位體積土體的質(zhì)量定義:土體在水下時(shí)，單位體積土的有效質(zhì)量飽和密度浮密度交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)干密度飽和密度干容重浮容重飽交通工程系指標(biāo)間的換算土的三相指標(biāo)中，土粒比重，含水量ω和密度ρ是通過試驗(yàn)測(cè)定的，可以根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo)交通工程系指標(biāo)間的換算土的三相指標(biāo)中，土粒比重，含水量ω和交通工程系粘性土的物理特性可以用稠度表示。稠度是指粘性土含水率不同時(shí)所表現(xiàn)出的物理狀態(tài)，反映土的軟硬程度，也叫稠度狀態(tài)。粘性土從一種狀態(tài)過度到另一種狀態(tài)的分界含水率稱為界限含水率。塑限ωp液限ωl粘性土的稠度狀態(tài)強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水含水率w第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)交通工程系粘性土的物理特性可以用稠度表示。塑限ωp液限ωl粘交通工程系二、塑性指數(shù)和液性指數(shù)2.反映吸附結(jié)合水的能力。能大致反映粘粒含量及其粘性塑性指數(shù)工程上常用作粘性土與粉土定名的依據(jù)1.反映粘性土可塑狀態(tài)含水量的變化范圍的一個(gè)物理狀態(tài)指標(biāo)用百分?jǐn)?shù)的絕對(duì)值表示：如交通工程系二、塑性指數(shù)和液性指數(shù)2.反映吸附結(jié)合水的能力。能交通工程系四、粉土粒徑大于0.075的顆粒含量小于全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)≤10的土粒徑大于0.075的顆粒含量大于全質(zhì)量50%塑性指數(shù)>10的土五、粘性土10<≤17的土>17的土粘土粉質(zhì)粘土交通工程系四、粉土粒徑大于0.075的顆粒含量小于全質(zhì)量50交通工程系液性指數(shù)w<00~1>1堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00~0.250.25~0.750.75~1.00硬塑可塑軟塑——反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度工程上作為確定粘性土承載力的重要指標(biāo)交通工程系液性指數(shù)w<0堅(jiān)硬狀態(tài)0.00~0.25硬塑—：收縮：失水時(shí)體積變小。膨脹：吸水（含水率增加），體積增大。崩解：含水率增加到一定程度，土粒間喪失連接而導(dǎo)致粘性土分解。如：塌陷、滑坡如：土中冰由自由水凍成，凍脹融陷第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)含水率的變化顯現(xiàn)一些特征：第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)含水率的變化顯現(xiàn)一些特征交通工程系影響無(wú)粘性土的松密程度力學(xué)特性密實(shí)度大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度大、壓縮變形小密實(shí)度小結(jié)構(gòu)疏松、不穩(wěn)定、壓縮變形大衡量無(wú)粘性土的密實(shí)度方法孔隙比e或孔隙率n相對(duì)密度現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測(cè)定土的密實(shí)度通常是指單位體積中固體顆粒的含量定義:第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)交通工程系影響無(wú)粘性土的松密程度力學(xué)特性密實(shí)度大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)交通工程系第四節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1.孔隙比e孔隙比e可以用來(lái)表示砂土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)。孔隙比愈大，土愈松散2.相對(duì)密實(shí)度砂土在天然狀態(tài)下孔隙比砂土在最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的孔隙比砂土在最松散狀態(tài)時(shí)的孔隙比交通工程系第四節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指交通工程系一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)當(dāng)0時(shí)，，表示土處于最疏松狀態(tài);當(dāng)1.0時(shí)，，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài)3.按動(dòng)力觸探確定無(wú)粘性土的密實(shí)度0≤≤0.33疏松狀態(tài)0.33＜≤0.67中密狀態(tài)0.67＜≤1密實(shí)狀態(tài)天然砂土的密實(shí)度，可按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N進(jìn)行評(píng)定。天然碎石土的密實(shí)度，可按原位重型圓錐動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)N63.5進(jìn)行評(píng)定(50007-2002)密實(shí)度按N評(píng)定砂石密實(shí)度按N63.5評(píng)定碎石土密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)N≤10N63.5≤510＜N≤155＜N63.5≤1015＜N≤3010＜N63.5≤20N＞30N63.5＞20交通工程系一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)當(dāng)0時(shí)，，表示土處于最第五土的擊實(shí)性土的擊實(shí)性 土的擊實(shí)性就是指土體在一定的擊實(shí)功能作用下，土顆粒克服粒間阻力，產(chǎn)生位移，顆粒重新排列，使土的孔隙比減小、密實(shí)度增大，提高強(qiáng)度，改變土的工程性質(zhì)。以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度第五土的擊實(shí)性土的擊實(shí)性第五土的擊實(shí)性擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度,為實(shí)際工程提供技術(shù)可靠經(jīng)濟(jì)合理的理論依據(jù)。第五土的擊實(shí)性擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒以最小的能量消耗獲得最

時(shí)間的控制被困回彈效應(yīng)。擊錘拉到最高處，自由下落擊實(shí)筒底板放至堅(jiān)硬的底面進(jìn)行擊實(shí)第五土的擊實(shí)性時(shí)間的控制被困回彈效應(yīng)。擊錘拉到最高處，自由下落擊實(shí)筒影響土擊實(shí)性的三個(gè)因素？（a擊實(shí)功、b土粒級(jí)配、c土的含水率）第五土的擊實(shí)性影響土擊實(shí)性的三個(gè)因素？第五土的擊實(shí)性交通工程系(一)、土的粒組劃分粒組將土的性質(zhì)接近的歸成一類，構(gòu)成一組，各粒組占重質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為土的顆粒級(jí)配dmm卵石礫石砂粒粉粒粘粒膠粒2020.0750.0050.0020.250.5510粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)

極細(xì)0.1粗粒土細(xì)粒土一、土的固體顆粒交通工程系(一)、土的粒組劃分粒組將土的性質(zhì)接近的歸成交通工程系粒組名稱粒徑范圍／一般特征漂石、塊石顆粒>200透水性很大，無(wú)粘性，無(wú)毛細(xì)水卵石、碎石顆粒200～20圓礫、角礫顆粒粗20～10透水性大，無(wú)粘性，毛細(xì)水上升高度不超過粒徑大小中10～5細(xì)5～2砂粒粗2～0.5易透水，當(dāng)混有云母等雜質(zhì)時(shí)透水性減小，而壓縮性增大；無(wú)粘性，遇水不膨脹，干燥時(shí)松散；毛細(xì)水上升高度不大，隨粒徑變小而增大中0.5～0.25細(xì)0.25～0.1極細(xì)0.1～0.075粉粒粗0.075～0.01透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小，干時(shí)稍有收縮；毛細(xì)水上升高度較大較快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象細(xì)0.01～0.005粘粒<0.005透水性很小，濕時(shí)有粘性和可塑性，遇水膨脹大，干時(shí)收縮顯著；毛細(xì)水上升高度較大，但速度較慢交通工程系粒組名稱粒徑范圍／一般特征漂石、塊石顆粒>200透交通工程系105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536篩分法原理圖篩分法交通工程系10200g10P篩分法原理圖篩分法交通工程系粒徑()0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510典型顆分級(jí)配曲線沉降分析結(jié)果1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑()顆粒級(jí)配曲線表示法交通工程系粒徑()0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2交通工程系d101009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d30d60d10d300.330.0050.063662.41特征粒徑:d60:控制粒徑d10:有效粒徑d30:中值粒徑不均勻程度：=d60/d10連續(xù)程度:=d302/(d60×d10)—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)≥5,級(jí)配不均勻交通工程系d101009080706050403020100交通工程系1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10d30斜率:某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量陡—相應(yīng)粒組質(zhì)量集中緩相應(yīng)粒組含量少平臺(tái)相應(yīng)粒組缺乏=d302/(d60×d10)—曲率系數(shù)較大顆粒缺少減小較小顆粒缺少增大Cc=1~3,級(jí)配連續(xù)性好曲線d60d10d30L0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545交通工程系1009080706050403020100小于某壓實(shí)度在工程實(shí)踐中常用壓實(shí)度P來(lái)控制施工質(zhì)量，壓實(shí)度是設(shè)計(jì)填筑干密度與室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)的最大干密度之比值即：未經(jīng)壓實(shí)的松土的干密度一般為1.12~1.333，壓實(shí)后可達(dá)1.58~1.833，填土一般壓實(shí)后約1.63~1.733。壓實(shí)度為了保證壓實(shí)質(zhì)量，土料壓實(shí)后要進(jìn)行干密度的實(shí)測(cè)1.環(huán)刀法（200-5003）壓實(shí)質(zhì)量的控制為了保證壓實(shí)質(zhì)量，土料壓實(shí)后要進(jìn)行干密度的實(shí)測(cè)壓實(shí)質(zhì)量的控制灌砂法灌砂法河道修防工培訓(xùn)教材壓實(shí)質(zhì)量的控制核子密度壓實(shí)質(zhì)量的控制核子密度第六土的滲透性

土是一種松散的固體顆粒集合體，土體內(nèi)具有互相連通的孔隙，當(dāng)有水頭差作用時(shí)，水就會(huì)從水位高的一側(cè)滲向水位低的一側(cè)，水在水位差作用下穿過土中連通孔隙發(fā)生流動(dòng)的現(xiàn)象，稱為滲流。土體被水透過的性能，稱為土的滲透性。第六土的滲透性土是一種松散的固體顆粒集合體

或Q=kiA

式中：v—斷面平均滲透流速，或；i—水力坡降，表示單位滲流長(zhǎng)度上的水頭損失()；k—土的滲透系數(shù)，其物理意義是：當(dāng)水力坡降1時(shí)的滲透流速，與滲透流速的量綱相同，是表示土的滲透性強(qiáng)弱的指標(biāo)；Q—滲透流量，3；A—垂直于滲流方向的土樣截面面積，2。2.1.7.1達(dá)西定律或Q=kiA影響滲透系數(shù)的主要因素：滲透系數(shù)表明了水在土中流動(dòng)的難易程度，大小受土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度、水溫等因素的影響。達(dá)西定律滲透力及滲透變形滲透力是一種體積力，單位為3，其大小與水力坡降成正比，方向與滲流方向一致。影響滲透系數(shù)的主要因素：滲透系數(shù)表明了水在土中流動(dòng)的難2.1.7.2滲透變形流土是指在滲流作用下，局部土體隆起、浮動(dòng)或顆粒群同時(shí)發(fā)生起動(dòng)而流失的現(xiàn)象。流土一般發(fā)生在無(wú)保護(hù)的滲流出口處，而不發(fā)生在土體內(nèi)部。開挖基坑或渠道時(shí)出現(xiàn)的所謂流砂現(xiàn)象，就是流土的常見形式。管涌是指在滲流作用下，土中的細(xì)顆粒通過粗顆粒的孔隙被帶出土體以外的現(xiàn)象。管涌可以發(fā)生在土體的所有部位。

2.1.7.2滲透變形流土是指在滲流作用下，局部土體隆起、目的：依據(jù)：土的工程分類

將工程性質(zhì)相近的土進(jìn)行分類,工程技術(shù)交流中人員對(duì)土有一個(gè)共同的認(rèn)識(shí)。便于研究及應(yīng)用能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)－土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)目的：依據(jù)：土的工程分類將工程性質(zhì)相近的土進(jìn)行分類,

土的目測(cè)法鑒別表 1.3土的工程分類

土類粉土粉質(zhì)粘土粘土肉眼觀察含有較多的沙粒或含有很多的云母片含有少量砂粒看不到砂粒，但在殘積、坡積的粘土中可以看到巖石分化碎屑手指揉搓干時(shí)有面粉感，濕時(shí)沾手，干后一吹即掉干土揉搓時(shí)有少量的砂感，濕時(shí)沾手，干時(shí)不沾手濕時(shí)有滑膩感，沾手，干后仍沾在手上光澤反應(yīng)土面粗糙土面光滑但無(wú)光澤土面有油脂光澤搖震實(shí)驗(yàn)出水與消失都很迅速反應(yīng)很慢或基本沒有反應(yīng)沒有反應(yīng)韌性實(shí)驗(yàn)不能再揉成土團(tuán)后重新搓條可以再揉成土團(tuán)，但手捏即碎能再揉成土團(tuán)后重新搓條，手捏不碎干強(qiáng)度試驗(yàn)易于用手指捏碎和碾成粉末用力才能捏碎，容易折斷捏不碎，抗折強(qiáng)度大，斷后有棱角，斷口光滑

）土的分類法：實(shí)驗(yàn)室分類和目測(cè)法（干強(qiáng)度、含水率、手捻、搖震、韌性

土的目測(cè)法鑒別表 1.3土的工程分類土類粉土粉質(zhì)粘土1.3.2鑒別有機(jī)土和無(wú)機(jī)土

有機(jī)質(zhì)含量可根據(jù)顏色、氣味、纖維質(zhì)來(lái)鑒別，如土樣呈黑色、青黑色或暗色，有臭味，含纖維質(zhì)，手觸有彈性和海綿感時(shí)，一般是有機(jī)質(zhì)土。不含或基本不含有機(jī)質(zhì)時(shí)，為無(wú)機(jī)土。

有機(jī)質(zhì)含量5％≤≤10％的土稱有機(jī)質(zhì)土。≥10％的土稱有機(jī)質(zhì)土土的工程分類水利部（237-1999）分類法1.3.2鑒別有機(jī)土和無(wú)機(jī)土土的工程分類水利部（23

2．鑒別巨粒類土、粗粒類土或細(xì)粒類土

巨粒組（d>60）的質(zhì)量占土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)土樣中巨粒組質(zhì)量大于總質(zhì)量的50％時(shí)，該土稱巨粒類土；當(dāng)粗粒組（60≥d＞0.0754）質(zhì)量大于總質(zhì)量的50％時(shí)，該土稱為粗粒類土；當(dāng)細(xì)粒組（d≤0.075）質(zhì)量大于或等于總質(zhì)量的50％時(shí)，該土則為細(xì)粒類土。

2.7土的工程分類

2．鑒別巨粒類土、粗粒類土或細(xì)粒類土

巨粒組（d>60）1.3.3鑒別巨粒類土、粗粒類土或細(xì)粒類土

巨粒組（d>60）的質(zhì)量占土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)土樣中巨粒組質(zhì)量大于總質(zhì)量的50％時(shí)，該土稱巨粒類土；當(dāng)粗粒組（60≥d＞0.0754）質(zhì)量大于總質(zhì)量的50％時(shí)，該土稱為粗粒類土；當(dāng)細(xì)粒組（d≤0.075）質(zhì)量大于或等于總質(zhì)量的50％時(shí)，該土則為細(xì)粒類土。1.3土的工程分類

1.3.3鑒別巨粒類土、粗粒類土或細(xì)粒類土

1.3土的工1.3.4巨粒類土和含巨粒土的分類和定名：當(dāng)巨粒組質(zhì)量大于總土質(zhì)量50％的土為巨粒類土。巨粒類土又分為巨粒土和混合巨粒土，即巨粒含量在100％~75％的劃分為巨粒土；巨粒含量在75％~50％的劃分為混合巨粒土。當(dāng)巨粒組質(zhì)量為總土質(zhì)量的15％~50％時(shí)，則稱為巨粒混合土。1.3土的工程分類

1.3.4巨粒類土和含巨粒土的分類和定名：當(dāng)巨粒組質(zhì)量大1.3.5粗粒類土的分類和定名當(dāng)粗粒組質(zhì)量大于總質(zhì)量50％的土稱為粗粒類土。粗粒類土又分為礫類土和砂類土，即粗粒類土中礫粒組（60≥d＞2）質(zhì)量大于總質(zhì)量50％的土稱礫類土；礫粒組質(zhì)量小于或等于總質(zhì)量50％的土稱砂類土。礫類土和砂類土細(xì)分如下：1）礫類土分類礫類土又根據(jù)其中的細(xì)粒含量及類別、粗粒組的級(jí)配分為礫、含細(xì)粒土礫和細(xì)粒土質(zhì)礫，細(xì)分和定名2.3土的工程分類2.3土的工程分類土的工程分類土的工程分類細(xì)粒類土：當(dāng)細(xì)粒質(zhì)量大于或等于總質(zhì)量的50％的土稱為細(xì)粒類土。細(xì)粒類土又分為細(xì)粒土、含粗粒的細(xì)粒土和有機(jī)質(zhì)土。細(xì)粒土：粗粒組質(zhì)量小于總質(zhì)量的25％的土稱細(xì)粒土；含粗粒的細(xì)粒土：粗粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的25％～50％的土稱含粗粒的細(xì)粒土；1.3土的工程分類

細(xì)粒類土：當(dāng)細(xì)粒質(zhì)量大于或等于總質(zhì)量的50％的土稱為細(xì)粒類河道修防工培訓(xùn)教材細(xì)粒土定名塑性圖2.3土的工程分類

細(xì)粒土定名塑性圖2.3土的工程分類交通工程系人類活動(dòng)而形成的各類土。成分復(fù)雜，均勻性差。分類方法:(1)按堆積年代進(jìn)行分類，分為老填土、新填土；(2)按組成物質(zhì)分類如下表：土的名稱組成物質(zhì)素填土素填土由碎石土、砂土、粉土、粘性土等組成的填土雜填土雜填土為含有建筑物垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土沖填土沖填土為由水力沖填泥砂形成的填土壓實(shí)填土經(jīng)過壓實(shí)或夯實(shí)的素填土為壓實(shí)填土人工填土交通工程系人類活動(dòng)而形成的各類土。成分復(fù)雜，均勻性差。分類方謝謝！誠(chéng)信求新創(chuàng)業(yè)修能謝謝！誠(chéng)信求新創(chuàng)業(yè)修能河道修防工培訓(xùn)教材演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！交通工程系河道修防工培訓(xùn)土力學(xué)基本知識(shí)部分黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫其龍電子信箱：3544@126電話通工程系河道修防工培訓(xùn)土力學(xué)基本知識(shí)部分黃河水利職業(yè)技交通工程系1、土的成因

第一土的形成巖石地球風(fēng)化顆粒堆積物地球搬運(yùn)、沉積形成過程和形成條件不同使物理力學(xué)性質(zhì)不同影響影響交通工程系1、土的成因第一土的形成巖石地球風(fēng)化顆粒堆交通工程系第一土的形成生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成分未變無(wú)粘性土原生礦物礦物成分改變粘性土次生礦物風(fēng)化作用分類動(dòng)植物活動(dòng)引起的巖石和土體粗顆粒的粒度或成分的變化交通工程系第一土的形成生物風(fēng)化物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化礦物成無(wú)粘交通工程系土的組成

第二土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體三相組成次要作用

土體中也有兩相土：干土、飽和土都是兩土。交通工程系土的組成第二土的組成氣相固相液相++構(gòu)成土交通工程系土的液相根據(jù)土體中水分子受到電場(chǎng)力的作用大小,土體中的水主要可以分為:結(jié)合水:吸附在土顆粒表面的水

自由水:電場(chǎng)引力作用范圍之外的水土中的水即為土體中的液相,其含量及性質(zhì)明顯地影響土的性質(zhì).重力水毛細(xì)水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水交通工程系土的液相根據(jù)土體中水分子受到電場(chǎng)力的作用大小交通工程系土中氣體自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道交通工程系土中氣體自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大交通工程系第三土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.三相草圖WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積交通工程系第三土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.三相草圖Wate室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重（重度）γ=ρg單位:33單位:3一般范圍:1.60—2.203定義:單位體積土的質(zhì)量表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念試驗(yàn)方法:環(huán)刀法室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVw交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土粒比重單位:無(wú)量綱土粒比重一般范圍:粘性土2.70—2.75砂土2.654?C時(shí)純蒸餾水的密度=1.0g/cm3定義:土在105°~110?C烘干至恒重時(shí)的質(zhì)量與同體積4?C時(shí)純水的質(zhì)量之比表達(dá)式:試驗(yàn)方法:比重瓶法交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土粒比重單位:無(wú)量綱土交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的含水率定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:試驗(yàn)方法:烘干法，酒精燃燒法、核子密度法交通工程系室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)WaterAirSoli交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比孔隙率關(guān)系:反映土的密實(shí)程度的指標(biāo)砂類土：28-35%粘性土：30-50%有的可達(dá)60-70%定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無(wú)量綱表達(dá)式:WaterAirSolidVaVwVsVvV體積定義:土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)孔隙比交通工程系３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度0:干土1:飽和土砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài):≤50%稍濕；50％＜≤80%很濕；＞80%飽和交通工程系３.其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)飽交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)干密度飽和密度干容重浮容重飽和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積定義:干燥狀態(tài)時(shí)，單位體積土體的質(zhì)量表達(dá)式:表示土不同狀態(tài)的密度和容重的指標(biāo)定義:飽和狀態(tài)時(shí)，單位體積土體的質(zhì)量定義:土體在水下時(shí)，單位體積土的有效質(zhì)量飽和密度浮密度交通工程系其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)干密度飽和密度干容重浮容重飽交通工程系指標(biāo)間的換算土的三相指標(biāo)中，土粒比重，含水量ω和密度ρ是通過試驗(yàn)測(cè)定的，可以根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo)交通工程系指標(biāo)間的換算土的三相指標(biāo)中，土粒比重，含水量ω和交通工程系粘性土的物理特性可以用稠度表示。稠度是指粘性土含水率不同時(shí)所表現(xiàn)出的物理狀態(tài)，反映土的軟硬程度，也叫稠度狀態(tài)。粘性土從一種狀態(tài)過度到另一種狀態(tài)的分界含水率稱為界限含水率。塑限ωp液限ωl粘性土的稠度狀態(tài)強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水含水率w第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)交通工程系粘性土的物理特性可以用稠度表示。塑限ωp液限ωl粘交通工程系二、塑性指數(shù)和液性指數(shù)2.反映吸附結(jié)合水的能力。能大致反映粘粒含量及其粘性塑性指數(shù)工程上常用作粘性土與粉土定名的依據(jù)1.反映粘性土可塑狀態(tài)含水量的變化范圍的一個(gè)物理狀態(tài)指標(biāo)用百分?jǐn)?shù)的絕對(duì)值表示：如交通工程系二、塑性指數(shù)和液性指數(shù)2.反映吸附結(jié)合水的能力。能交通工程系四、粉土粒徑大于0.075的顆粒含量小于全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)≤10的土粒徑大于0.075的顆粒含量大于全質(zhì)量50%塑性指數(shù)>10的土五、粘性土10<≤17的土>17的土粘土粉質(zhì)粘土交通工程系四、粉土粒徑大于0.075的顆粒含量小于全質(zhì)量50交通工程系液性指數(shù)w<00~1>1堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00~0.250.25~0.750.75~1.00硬塑可塑軟塑——反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度工程上作為確定粘性土承載力的重要指標(biāo)交通工程系液性指數(shù)w<0堅(jiān)硬狀態(tài)0.00~0.25硬塑—：收縮：失水時(shí)體積變小。膨脹：吸水（含水率增加），體積增大。崩解：含水率增加到一定程度，土粒間喪失連接而導(dǎo)致粘性土分解。如：塌陷、滑坡如：土中冰由自由水凍成，凍脹融陷第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)含水率的變化顯現(xiàn)一些特征：第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)含水率的變化顯現(xiàn)一些特征交通工程系影響無(wú)粘性土的松密程度力學(xué)特性密實(shí)度大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度大、壓縮變形小密實(shí)度小結(jié)構(gòu)疏松、不穩(wěn)定、壓縮變形大衡量無(wú)粘性土的密實(shí)度方法孔隙比e或孔隙率n相對(duì)密度現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測(cè)定土的密實(shí)度通常是指單位體積中固體顆粒的含量定義:第四土的物理狀態(tài)指標(biāo)交通工程系影響無(wú)粘性土的松密程度力學(xué)特性密實(shí)度大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)交通工程系第四節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1.孔隙比e孔隙比e可以用來(lái)表示砂土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)。孔隙比愈大，土愈松散2.相對(duì)密實(shí)度砂土在天然狀態(tài)下孔隙比砂土在最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的孔隙比砂土在最松散狀態(tài)時(shí)的孔隙比交通工程系第四節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指交通工程系一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)當(dāng)0時(shí)，，表示土處于最疏松狀態(tài);當(dāng)1.0時(shí)，，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài)3.按動(dòng)力觸探確定無(wú)粘性土的密實(shí)度0≤≤0.33疏松狀態(tài)0.33＜≤0.67中密狀態(tài)0.67＜≤1密實(shí)狀態(tài)天然砂土的密實(shí)度，可按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N進(jìn)行評(píng)定。天然碎石土的密實(shí)度，可按原位重型圓錐動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)N63.5進(jìn)行評(píng)定(50007-2002)密實(shí)度按N評(píng)定砂石密實(shí)度按N63.5評(píng)定碎石土密實(shí)度松散稍密中密密實(shí)N≤10N63.5≤510＜N≤155＜N63.5≤1015＜N≤3010＜N63.5≤20N＞30N63.5＞20交通工程系一、無(wú)粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)當(dāng)0時(shí)，，表示土處于最第五土的擊實(shí)性土的擊實(shí)性 土的擊實(shí)性就是指土體在一定的擊實(shí)功能作用下，土顆粒克服粒間阻力，產(chǎn)生位移，顆粒重新排列，使土的孔隙比減小、密實(shí)度增大，提高強(qiáng)度，改變土的工程性質(zhì)。以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度第五土的擊實(shí)性土的擊實(shí)性第五土的擊實(shí)性擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度,為實(shí)際工程提供技術(shù)可靠經(jīng)濟(jì)合理的理論依據(jù)。第五土的擊實(shí)性擊實(shí)筒護(hù)筒擊錘導(dǎo)筒以最小的能量消耗獲得最

時(shí)間的控制被困回彈效應(yīng)。擊錘拉到最高處，自由下落擊實(shí)筒底板放至堅(jiān)硬的底面進(jìn)行擊實(shí)第五土的擊實(shí)性時(shí)間的控制被困回彈效應(yīng)。擊錘拉到最高處，自由下落擊實(shí)筒影響土擊實(shí)性的三個(gè)因素？（a擊實(shí)功、b土粒級(jí)配、c土的含水率）第五土的擊實(shí)性影響土擊實(shí)性的三個(gè)因素？第五土的擊實(shí)性交通工程系(一)、土的粒組劃分粒組將土的性質(zhì)接近的歸成一類，構(gòu)成一組，各粒組占重質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為土的顆粒級(jí)配dmm卵石礫石砂粒粉粒粘粒膠粒2020.0750.0050.0020.250.5510粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)

極細(xì)0.1粗粒土細(xì)粒土一、土的固體顆粒交通工程系(一)、土的粒組劃分粒組將土的性質(zhì)接近的歸成交通工程系粒組名稱粒徑范圍／一般特征漂石、塊石顆粒>200透水性很大，無(wú)粘性，無(wú)毛細(xì)水卵石、碎石顆粒200～20圓礫、角礫顆粒粗20～10透水性大，無(wú)粘性，毛細(xì)水上升高度不超過粒徑大小中10～5細(xì)5～2砂粒粗2～0.5易透水，當(dāng)混有云母等雜質(zhì)時(shí)透水性減小，而壓縮性增大；無(wú)粘性，遇水不膨脹，干燥時(shí)松散；毛細(xì)水上升高度不大，隨粒徑變小而增大中0.5～0.25細(xì)0.25～0.1極細(xì)0.1～0.075粉粒粗0.075～0.01透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小，干時(shí)稍有收縮；毛細(xì)水上升高度較大較快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象細(xì)0.01～0.005粘粒<0.005透水性很小，濕時(shí)有粘性和可塑性，遇水膨脹大，干時(shí)收縮顯著；毛細(xì)水上升高度較大，但速度較慢交通工程系粒組名稱粒徑范圍／一般特征漂石、塊石顆粒>200透交通工程系105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536篩分法原理圖篩分法交通工程系10200g10P篩分法原理圖篩分法交通工程系粒徑()0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510典型顆分級(jí)配曲線沉降分析結(jié)果1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑()顆粒級(jí)配曲線表示法交通工程系粒徑()0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2交通工程系d101009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d30d60d10d300.330.0050.063662.41特征粒徑:d60:控制粒徑d10:有效粒徑d30:中值粒徑不均勻程度：=d60/d10連續(xù)程度:=d302/(d60×d10)—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)≥5,級(jí)配不均勻交通工程系d101009080706050403020100交通工程系1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10d30斜率:某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量陡—相應(yīng)粒組質(zhì)量集中緩相應(yīng)粒組含量少平臺(tái)相應(yīng)粒組缺乏=d302/(d60×d10)—曲率系數(shù)較大顆粒缺少減小較小顆粒缺少增大Cc=1~3,級(jí)配連續(xù)性好曲線d60d10d30L0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545交通工程系1009080706050403020100小于某壓實(shí)度在工程實(shí)踐中常用壓實(shí)度P來(lái)控制施工質(zhì)量，壓實(shí)度是設(shè)計(jì)填筑干密度與室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)的最大干密度之比值即：未經(jīng)壓實(shí)的松土的干密度一般為1.12~1.333，壓實(shí)后可達(dá)1.58~1.833，填土一般壓實(shí)后約1.63~1.733。壓實(shí)度為了保證壓實(shí)質(zhì)量，土料壓實(shí)后要進(jìn)行干密度的實(shí)測(cè)1.環(huán)刀法（200-5003）壓實(shí)質(zhì)量的控制為了保證壓實(shí)質(zhì)量，土料壓實(shí)后要進(jìn)行干密度的實(shí)測(cè)壓實(shí)質(zhì)量的控制灌砂法灌砂法河道修防工培訓(xùn)教材壓實(shí)質(zhì)量的控制核子密度壓實(shí)質(zhì)量的控制核子密度第六土的滲透性

土是一種松散的固體顆粒集合體，土體內(nèi)具有互相連通的孔隙，當(dāng)有水頭差作用時(shí)，水就會(huì)從水位高的一側(cè)滲向水位低的一側(cè)，水在水位差作用下穿過土中連通孔隙發(fā)生流動(dòng)的現(xiàn)象，稱為滲流。土體被水透過的性能，稱為土的滲透性。第六土的滲透性土是一種松散的固體顆粒集合體

或Q=kiA

式中：v—斷面平均滲透流速，或；i—水力坡降，表示單位滲流長(zhǎng)度上的水頭損失()；k—土的滲透系數(shù)，其物理意義是：當(dāng)水力坡降1時(shí)的滲透流速，與滲透流速的量綱相同，是表示土的滲透性強(qiáng)弱的指標(biāo)；Q—滲透流量，3；A—垂直于滲流方向的土樣截面面積，2。2.1.7.1達(dá)西定律或Q=kiA影響滲透系數(shù)的主要因素：滲透系數(shù)表明了水在土中流動(dòng)的難易程度，大小受土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度、水溫等因素的影響。達(dá)西定律滲透力及滲透變形滲透力是一種體積力，單位為3，其大小與水力坡降成正比，方向與滲流方向一致。影響滲透系數(shù)的主要因素：滲透系數(shù)表明了水在土中流動(dòng)的難2.1.7.2滲透變形流土是指在滲流作用下，局部土體隆起、浮動(dòng)或顆粒群同時(shí)發(fā)生起動(dòng)而流失的現(xiàn)象。流土一般發(fā)生在無(wú)保護(hù)的滲流出口處，而不發(fā)生在土體內(nèi)部。開挖基坑或渠道時(shí)出現(xiàn)的所謂流砂現(xiàn)象，就是流土的常見形式。管涌是指在滲流作用下，土中的細(xì)顆粒通過粗顆粒的孔隙被帶出土體以外的現(xiàn)象。管涌可以發(fā)生在土體的所有部位。

2.1.7.2滲透變形流土是指在滲流作用下，局部土體隆起、目的：依據(jù)：土的工程分類

將工程性質(zhì)相近的土進(jìn)行分類,工程技術(shù)交流中人員對(duì)土有一個(gè)共同的認(rèn)識(shí)。便于研究及應(yīng)用能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)－土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu)目的：依據(jù)：土的工程分類將工程性質(zhì)相近的土進(jìn)行分類,

土的目測(cè)法鑒別表 1.3土的工程分類

土類粉土粉質(zhì)粘土粘土肉眼觀察含有較多的沙粒或含有很多的云母片含有少量砂粒看不到砂粒，但在殘積、坡積的粘土中可以看到巖石分化碎屑手指揉搓干時(shí)有面粉感，濕時(shí)沾手，干后一吹即掉干土揉搓時(shí)有少量的砂感，濕時(shí)沾手，干時(shí)不沾手濕時(shí)有滑膩感，沾手，干后仍沾在手上光澤反應(yīng)