土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)主講：王林峰博士副教授

土力學(xué)體系一、土的三相理論二、土的滲透理論三、土的強(qiáng)度理論四、土的變形理論土的物理性質(zhì)與工程分類第一章對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述本章特點(diǎn):看起來零散學(xué)習(xí)要點(diǎn):

理清各節(jié)間聯(lián)系各節(jié)內(nèi)層次§1土的物性與分類§1.1土的三相組成§1.2土的物理狀態(tài)§1.3土的工程分類第1節(jié)土的組成土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱為三相系。固相:土的顆粒，構(gòu)成土的骨架；液相:土體孔隙中的水及其溶解物；氣相:孔隙中的空氣固相氣相液相一.固體顆粒物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級(jí)配§1土的物性與分類§1.2土的三相組成礦物成分顆粒形狀1.粒徑級(jí)配一.固體顆粒§1土的物性與分類§1.2土的三相組成顆粒大小各粒徑成分在土中占的比例粒徑級(jí)配影響土性的主因顆粒大小粒組

按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑P13一.固體顆粒0.075dmm卵石礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)

極細(xì)粗粒土細(xì)粒土§1土的物性與分類§1.2土的三相組成土的分類標(biāo)準(zhǔn)粒徑級(jí)配確定方法

篩分法：適用于粗粒土(>0.075mm)

水分法：適用于細(xì)粒土(<0.075mm)——各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示表述方法

粒徑級(jí)配累積曲線、列表法§1土的物性與分類一.固體顆粒§1.2土的三相組成一.固體顆粒§1土的物性與分類105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100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(mm)§1.2土的三相組成P%958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線水分法粒徑(mm)0.0750.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510一.固體顆粒§1土的物性與分類§1.2土的三相組成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d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒徑:

d50

:平均粒徑d60:限定粒徑d10

:有效粒徑d30

;不均勻程度：Cu=d60/d10連續(xù)程度:Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)Cu

≥5,級(jí)配不均勻粗細(xì)程度：用d50

表示

一.固體顆粒§1土的物性與分類§1.2土的三相組成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曲線d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545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)粒組缺乏連續(xù)程度:Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)較大顆粒缺少Cc

減小較小顆粒缺少Cc

增大Cc=1~3,級(jí)配連續(xù)性好粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配累積曲線及指標(biāo)的用途：1）粒組含量用于土的分類定名；2）不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：Cu≥5,不均勻土；Cu<5,均勻土3）曲率系數(shù)Cc用于判定土的連續(xù)程度：Cc

=1~3,級(jí)配連續(xù)土；Cc>3或Cc<1,級(jí)配不連續(xù)土4）不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣：

如果Cu≥5且

Cc

=1~3，級(jí)配良好的土；如果Cu<5或Cc>3或Cc<1,級(jí)配不良的土§1土的物性與分類一.固體顆粒§1.2土的三相組成結(jié)晶水礦物內(nèi)部的水

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冰由自由水凍成，凍脹融陷§1土的物性與分類§1.2土的三相組成二.土中水（液相）§1土的物性與分類§1.2土的三相組成二.土中水結(jié)合水排列致密、定向性強(qiáng)密度>1g/cm3(1.5-1.8)冰點(diǎn)處于零下幾十度具有固體的的特性溫度高于100°C時(shí)可蒸發(fā)強(qiáng)結(jié)合水位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引力作用范圍之內(nèi)外力作用下可以移動(dòng)不因重力而移動(dòng)，有粘滯性弱結(jié)合水自由水重力水毛細(xì)水在重力作用下可在土中自由流動(dòng)存在于固氣之間在重力與表面張力作用下可在土粒間空隙中自由移動(dòng)§1土的物性與分類§1.2土的三相組成二.土中水§1土的物性與分類§1.2土的三相組成二.土中水土中毛細(xì)現(xiàn)象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛細(xì)水分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管毛細(xì)升高與孔徑成反比粘土粉土砂土礫石分析對(duì)象:

水柱三.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§1土的物性與分類§1.2土的三相組成

土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相

小結(jié)1.固體顆粒2.土中水3.土中氣體粒徑級(jí)配礦物成分顆粒形狀結(jié)合水(強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水)自由水(重力水、毛細(xì)水)自由氣體封閉氣體§1土的物性與分類§1.2土的三相組成§1牙.3土的考物理知狀態(tài)土的物肥理狀態(tài)粗粒土爆的松密炕程度粘性土功的軟硬攻狀態(tài)§1土的物字性與分景類土的物防理性質(zhì)豪指標(biāo)(三相間刊的比例借關(guān)系)力學(xué)豪特性影響表示一.退物電理性鋪質(zhì)指仍標(biāo)土的軟三個(gè)昏組成然相的商體積恨和質(zhì)擁量上端的比鴿例關(guān)孩系§1土的陡物性暮與分替類§1.調(diào)3土的想物理帝狀態(tài)密實(shí)程管度干濕滾程度……特點(diǎn):指標(biāo)概旅念簡(jiǎn)單滲，數(shù)量刷很多要點(diǎn)課：名稱、該概念或紫定義、壺符號(hào)、輩表達(dá)式偵、單位富或量善綱、師常見堪值或踏范圍胳、聯(lián)成系與芽區(qū)別定義基本方妨法:三相壯草圖堡法1.三相止草圖§1土的物稠性與分代類一.敲物敲理性腹質(zhì)指霸標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積§1枝.3土的擠物理徹狀態(tài)三相篩草圖§1土的性物性不與分瞞類一.涉物法理性咳質(zhì)指話標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)弱系五個(gè):共有糞九個(gè)無參數(shù):V忙VvVsVaVω/msmωmam剩下三跡個(gè)獨(dú)立叫變量三相草晚圖法物性指宴標(biāo)是比喪例關(guān)系:可假設(shè)赴任一參對(duì)數(shù)為1對(duì)于飽華和土,沖Va=0剩下久兩個(gè)禮獨(dú)立晃變量實(shí)驗(yàn)室屢測(cè)定其它兵指標(biāo)是一援種簡(jiǎn)蔽單而餡實(shí)用鄰的方崖法§1.協(xié)3土的殼物理佳狀態(tài)§1土的物閃性與分廁類一.胳物理性鍬質(zhì)指標(biāo)2.室內(nèi)譯測(cè)定稻的三溉個(gè)物敬理性疾質(zhì)指貝標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積---兄-土的源密度棟、土祝粒的喝比重禁、土虹的含水水量土的米密度土的疫容重γ=ρg工程上栗更常用,用于帥計(jì)算俊土的協(xié)自重哈應(yīng)力單位:kg陵/m3或g/c帝m3單位:kN/使m3一般器范圍:1.刊60—2.啞20g/閃cm3定義:土單位拉體積的址質(zhì)量有時(shí)也擇稱土的天針然密度§1善.3土的旗物理合狀態(tài)表達(dá)式:相關(guān)指漆標(biāo):§1土的物核性與分搏類一.現(xiàn)物導(dǎo)理性著質(zhì)指款標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土粒比滾重s:土粒的場(chǎng)密度，秒單位體墾積土粒識(shí)的質(zhì)量單位:無量綱土粒驚比重比一般質(zhì)范圍:粘性土2.7怒0—2.7童5砂揉土2.6沿54?C時(shí)純瓦蒸餾蔑水的埋密度=1.0g/cm3土粒蓮比重茂在數(shù)爆值上盜等于船土粒馳的密礎(chǔ)度定義:土粒牢的密牙度與4?C時(shí)純北蒸餾乖水的靈密度伴的比臂值§1.蜻3土的驕物理尼狀態(tài)表達(dá)曾式:土粒鏟比重其常用比重瓶少法測(cè)定，疾事先將弱比重瓶參注滿純胳水，稱芹瓶加水錯(cuò)的質(zhì)量?jī)伞Ｈ缓笪榘押娓蓱{土若干駐克裝入吐該空比攻重瓶?jī)?nèi)衫，再加友純水至伍滿，稱廢瓶加土險(xiǎn)加水的獵質(zhì)量，上按下式喚計(jì)算土哥粒比重填：式中：m1——瓶加水碌的質(zhì)量身；m2——瓶加土庭加水的絨質(zhì)量；ms——烘干土出的質(zhì)量始。§1土的切物性勤與分取類一.抹物脅理性泊質(zhì)指泰標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的綁含水寇量定義:土中水章的質(zhì)量序與土粒菊質(zhì)量之近比,用百分零數(shù)表示注意:其實(shí)街是含嘆水比,可達(dá)到錫或超過100％§1故.3土的派物理價(jià)狀態(tài)表達(dá)沃式:一.續(xù)物理性處質(zhì)指標(biāo)表示扛土中粱孔隙畢含量毒的指慌標(biāo)孔隙比孔隙率(孔隙捆度)§1土的物拜性與分堂類３.其它常追用的物竿理性質(zhì)街指標(biāo)關(guān)系:在某種豬程度上兇反映土鐵的松密砂類土劈燕：28-弄35%粘性土諷：30-晌50%有的愁可達(dá)60吹-7愈0%§1.椅3土的物拘理狀態(tài)定義:土中儲(chǔ)孔隙晨體積逃與固艱體顆凳粒體斧積之孝比,無量鴿綱表達(dá)罪式:WaterAirSoilVaVwVsVvV體積定義:土中軋孔隙助體積泄與總略體積兔之比,用百分盡數(shù)表示表達(dá)外式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSoil體積三相縱草圖識(shí)可用妻于確躍定物爐性指死標(biāo)之咽間的恢關(guān)系一.只物族理性強(qiáng)質(zhì)指松標(biāo)表示眠土中騾含水處程度過的指造標(biāo)§1土的物六性與分哲類含水劑量飽和范度§1間.3土的物旬理狀態(tài)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義:土中屠水的繞體積崗與孔沈隙體汗積的希比值飽和苦度表芝示孔隙中榜充滿水但的程度Sr=0章:干土Sr=1遷:飽和土§1土的妨物性刃與分擋類一.拿物質(zhì)理性思質(zhì)指忍標(biāo)表示土華中密度權(quán)和容斯重的指標(biāo)天然密泡度干密挖度飽和密妄度天然暢容重干容呼重浮容眾重浮密兆度有效容纏重飽和探容重§1曠.3土的物杏理狀態(tài)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位:kg/舌m3或g/c擺m3單位:kN壯/m3定義:土被完戴全烘干碑時(shí)的密酸度,等于單位勢(shì)體積事內(nèi)土揚(yáng)粒的機(jī)質(zhì)量表達(dá)疼式:各種轟密度久容重照之間拉的大企小關(guān)僵系：§1土的物筆性與分強(qiáng)類一.云物理性柴質(zhì)指標(biāo)§1.拆3土的物府理狀態(tài)天然密幫度干密矮度飽和密我度天然療容重干容穗重浮容重飽和容遇重WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積§1土的昆物性南與分雅類二.土的物售理狀態(tài)區(qū)指標(biāo)§1毀.3土的栽物理價(jià)狀態(tài)土的牢物理赤狀態(tài)粗粒漏土的袖松密秤程度粘性土廚的軟硬毒狀態(tài)土的物漿理性質(zhì)在指標(biāo)(三相間債的比例津關(guān)系)力學(xué)特任性影響表示ema戴x與emin：最大麗與最桿小孔須隙比1.粗粒土曾的密實(shí)嘉狀態(tài)§1土的葡物性象與分液類二.殼物桐理狀扇態(tài)指奇標(biāo)密實(shí)投度如何衡冠量?單位體爛積中固出體顆粒孤含量的園多少優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單長(zhǎng)方便缺點(diǎn)牢：不能爪反映綢級(jí)配朗的影批響只能用獻(xiàn)于同一旺種土對(duì)策2、相韻對(duì)密霉度§1.超3土的物始理狀態(tài)1、孔青隙比e或孔渠隙率nemi桶n=搭0.旁35emi栽n=0處.20粗粒土刷的密實(shí)衡狀態(tài)指繁標(biāo)判別趙標(biāo)準(zhǔn)環(huán)：Dr=桿1城,最密狀耳態(tài)Dr=0碌,最松勺狀態(tài)Dr≤1/酒3臘,疏松鏡狀態(tài)1/3<Dr≤2/短3榜,中密狀鎖態(tài)Dr>2/僑3畢,密實(shí)頌狀態(tài)§1土的繪物性陪與分?jǐn)_類二.復(fù)物秀理狀粗態(tài)指壘標(biāo)§1.若3土的物帆理狀態(tài)相對(duì)廣密度3、標(biāo)準(zhǔn)順貫入錘堆擊數(shù)N2.粘性土道的軟硬櫻狀態(tài)§1土的物衣性與分林類二.周物甲理狀性態(tài)指處標(biāo)也稱稠度狀顫態(tài)§1.倆3土的物田理狀態(tài)稠度狀臺(tái)態(tài)與含佛水量有匠關(guān)粘性土含水留量較硬變軟流動(dòng)塑限ωp液限ωl§1土的物妨性與分寧類二.集物理狀亭態(tài)指標(biāo)§1.兼3土的物積理狀態(tài)縮限ωs測(cè)定塑限的方法買：搓滾蛾法和液秋塑限聯(lián)跳合測(cè)定帝法。測(cè)定液限的方法拍：液限績(jī)儀法和諷液塑限祥聯(lián)合測(cè)說定法測(cè)定縮限的方法反：收縮索皿法，羅把土料斜的含水嗓率調(diào)制悲到大于咐土的液暢限，然動(dòng)后將試地樣分層父填入收岡縮皿中貌，刮平沃表面，疫烘干，老測(cè)出干定試樣的喉體積并史稱量準(zhǔn)雙確至0.耀1g后，按架下式計(jì)包算式中缸：ws—土的縮許限；w—制備墨時(shí)的巷含水乞率；V1堪—濕試樣搖的體積軌；V2荷——干試樣旱的體積糠。液限ωL通常采夾用平衡備錐式液濾限儀測(cè)聞定平衡錐躲重76丟g，錐角警為30°，試斬驗(yàn)時(shí)恥使平塊衡錐蟲在自汁重作迅用下刺沉入叛土樣予中，造當(dāng)達(dá)能到沉載入深講度（反公路擁標(biāo)準(zhǔn)17籮mm）時(shí)該土樣遼含水狡量即嘉為液非限ωL.塑液限聯(lián)合測(cè)定儀砂類土細(xì)粒土——吸嚇附結(jié)合牽水的能鄙力；粘扛性大小險(xiǎn)；大致替反映粘腔土顆粒且含量§1土的物偶性與分扒類二.淚物掌理狀壩態(tài)指柿標(biāo)§1.再3土的美物理咽狀態(tài)塑性指播數(shù)相對(duì)稠它度§1土的胞物性擁與分傳類二.乖物理狀材態(tài)指標(biāo)§1蓮.3土的物綢理狀態(tài)對(duì)于不同的灶粘土，叉含水量聞相同，稠度可蘋能不同液性指黑數(shù)不同批的粘意土，ωp、ωl大小不跟同定義觀：wpwwlIL<0IL=0片–1IL>1堅(jiān)硬狀淺態(tài)可塑狀換態(tài)流益態(tài)0.減00惕–振0還.2鐘50.2貌5-沙0.取750.府75特–藍(lán)1拋.0捎0硬塑可塑軟塑§1土的物閥性與分清類§1蒜.1土的形豎成§1秀.2土的垂三相糟組成§1擱.3土的物繡理狀態(tài)§1.夜4土的碎工程榜分類第5節(jié)土境的工程星分類粗粒嫌土按紅顆粒癥組成嚷進(jìn)行寄分類粘性尤土按某塑性烤指數(shù)墊分類木。《土的分乞類標(biāo)準(zhǔn)GB習(xí)J蜘14凈5-篇20妙07屯》粘粒粉粒砂粒礫