土的物理性質在一定程度上決定了它的力學性質，其指標在工程計算中常被直接應用。對種類繁多、性質各異的土，按一定的原則，進行分門別類，給出合適的名稱，可以概略評價土的工程性質。第一節土的基本物理性質第二節粘性土的稠度與可塑性第三節土的透水性第二章土的物理性質第一節土的基本物理性質土的物理性質是指三相的質量與體積之間的相互比例關系及固、液二相相互作用表現出來的性質。前者稱為土的基本物理性質，主要研究土的密實程度和干濕狀況；后者主要研究粘性土的可塑性、脹縮性及透水性等。一、土粒密度土粒密度是指固體顆粒的質量與其體積之比，即單位體積土粒的質量。土粒密度大小決定于土粒的礦物成分，與土的孔隙大小和含水多少無關，它的數值一般在2.60~2.80g/cm3之間（表3-1）。土粒比重Gs土粒的質量與同體積純蒸餾水在4°C時的質量之比。無量綱。二、土的密度與重度土的密度是指土的總質量與總體積之比，即單位體積土的質量，其單位是g/cm3。1、天然密度天然狀態下單位體積土的質量，稱天然密度，即：天然密度常見值為1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它是一個實測指標。2、干密度土的孔隙中完全沒有水時的密度，稱土的干密度，指單位體積干土的質量，即干密度與土中含水多少無關，只取決于土的礦物成分和孔隙性。土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3之間。3、飽和密度土的孔隙完全被水充滿時的密度稱為飽和密度，是指土孔隙中全部充滿液態水時的單位體積土的質量，即工程上常用重度指標，它指單位體積土的重量，kN/m3。天然重度γ、干重度γd及飽和重度γsat另外，處于地水位以下的有效重度常特稱為土的浮重度γ′，等于土的飽和重度減去水的重度（γw），即：對于同一種土來講，土的天然重度、干重度、飽和重度、浮重度在數值上有如下關系：三、土的含水性1、含水量含水量指土中所含水分的質量與固體顆粒質量之比，以百分數表示，又稱土的含水率。一般所說的含水量指的是天然含水量。土的孔隙中全被水充滿時的含水量，稱為飽和含水量wsat。飽和含水量既能反映土孔隙中全部充滿水時含水多少。又能反映土的孔隙率大小。2、飽和度土孔隙中所含水的體積與土中孔隙體積的比值稱為土的飽和度，以百分數表示。或天然含水量與飽和含水量之比：飽和度可以說明土孔隙中充水的程度，其數值為0~100%。干土：Sr=0；飽和土：Sr=100%。工程實際中，按飽和度大小常將砂類土劃分為如下三種含水狀況：Sr<50%稍濕的50%≤Sr≤80%很濕的Sr>80%飽和的四、土的孔隙性土中孔隙大小、形狀、分布特征、連通情況與總體積等，稱為土的孔隙性。其主要取決于土的顆粒級配與土粒排列的疏密程度。1、孔隙度孔隙度又稱孔隙率，指土中孔隙總體積與土的總體積之比，用百分數表示。土的孔隙度取決于土的結構狀態，砂類土的孔隙度常小于粘性土的孔隙度。土的孔隙度一般為27~52%。新沉積的淤泥，孔隙度可達80%。

2、孔隙比孔隙比指土中孔隙體積與土中固體顆粒總體積的比值，用小數表示，土的孔隙比說明土的密實程度，按其大小可對砂土或粉土進行密實度分類。在《巖土工勘察規范》（GB50021-94）中，用天然孔隙比來確定粉土的密實度。e<0.75密實0.75≤e≤0.9中密e>0.9稍密孔隙度與孔隙比的關系為3、砂土的相對密度砂土的密實程度還可用相對密度（Dr）來表示。Dr=0時，土處于最疏松狀態；Dr=1時，土處于最密實狀態。標準貫入試驗錘擊數N63.5密實度N63.5≤10松散10<N63.5≤15稍密15<N63.5≤30中密N63.5>30密實天然狀態砂土的密實度五、指標之間的關系土粒密度、天然密度、含水量是三個基本實測指標、即通過試驗直接測定。由實測指標換算求取六個導出指標可直接用簡單的數學演算方法，如：土的三相指標之間可以進行換算，換算的一般方法是：根據上述關系及各指標的定義可以進行推導（3-16）-（3-21）各推導公式。推導公式：干密度的定義公式令Vs=1，則由孔隙比的定義可得由土粒比重的定義可得把（2）、（3）代入（1）得第二節粘性土的稠度與可塑性粘性土的稠度與可塑性是土粒與水相互作用后所表現出來的物理性質。一、粘性土的稠度狀態粘性土因含水多少而表現出的稀稠軟硬程度，稱為稠度。因含水多少而呈現出的不同的物理狀態稱為粘性土的稠度狀態。固態：含水量相對較少，粒間主要為強結合水連結，連結牢固，土質堅硬，力學強度高，不能揉塑變形，形狀大小固定。塑態：含水量較固態為大，粒間主要為弱結合水連結，在外力作用下容易產生變形，可揉塑成任意形狀不破裂、無裂紋，去掉外力后不能恢復原狀。流態：含水量繼續增加、粒間主要為液態水占據，連結極微弱，幾乎喪失抵抗外力的能力，強度極低，不能維持一定的形狀，土體呈泥漿狀，受重力作用即可流動。二、界限含水量——稠度界限縮限塑限液限0固態半固態可塑狀態流動狀態

土從某種稠度狀態轉變為另一種狀態時的界限含水量稱為稠度界限，又稱為Atterberg界限工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp液性界限，相當于土從塑性狀態轉變為液性狀態時的含水量，簡稱液限wL

粉土的液限在32~38%之間，粉質粘土為38~46%，粘土為40~50%。塑性界限，相當于土從半固體狀態轉變為塑性狀態時的含水量，簡稱塑限wp

常見值為17~28%液性指數IL反映土的天然含水量與界限含水量之間的關系，工程上用來表示土的稠度狀態。ωpωωL0

ω-ωpωL-ωp三、粘性土的可塑性當粘性土的含水量在某范圍內時，可用外力塑成任何形狀而不發生裂紋，并在外力移去時能保持既得的形狀，土的這種性能叫可塑性。粘性土中含水量在液限與塑限兩個稠度界限之間時，土處于可塑狀態，具有可塑性，這是粘性土的獨特性能。wL和wp的差值可以反映可塑性的大小，工程上定義為塑性指數IPIP=wL-wp1994年國家標準《巖土工程勘察規范》按塑性指數IP將粘性土分為兩類，IP>17為粘土，17≥IP>10為粉質粘土，IP≤10為粉土或砂類土。例題：從某地基取原狀土樣，測得土的液限wL=47%，塑限wp=18%，天然含水量w=40%，問地基土是什么土，處于什么狀態？解：求塑性指數：求液性指數：Ip

>17，該地基土為粘土；查表3-4，1.0>IL>0.75，得土處于軟塑狀態。第四節土的工程分類一、工程分類的一般原則和類型基本原則：所劃分的土類能反映土性質的變化規律。土的工程分類總起來可以歸納為三級分類土的第一級分類是成因類型分類如《巖土工程勘察規范》將土按堆積年代劃分為三類：1.老堆積土；2.一般堆積土；3.新近堆積土。土的第二級分類是土質類型分類土的第三級分類是工程建筑類型分類二、土質分類簡介在實際工程應用中規定，土中粒徑d>0.075mm（有的規范用0.1mm）的土粒質量大于全部土粒質量的50%時稱為粗粒土，小于50%時稱為細粒土。粗粒土可以按粒徑級配進一步細分。細粒土多用塑性指數Ip或液限wL加塑性指數Ip進行細分。（一）水利部分類（僅介紹塑性圖的應用）CH：高液限粘土CL：低液限粘土MH：高液限粉土ML：低液限粉土（二）建設部分類法土按粒度成分分類表土的名稱顆粒級配大類類粗粒土碎石土粒徑大于2mm的顆粒超過總質量的50%砂類土粒徑大于0.075mm的顆粒超過總質量50%細粒土粉土粒徑小于0.005mm的顆粒超過總質量10%粘性土粒徑小于0.005mm的顆粒質量大于總質量30%1、碎石類土

碎石類土是粒徑大于2mm的顆粒含量超過50%的土土的名稱顆粒級配及形狀碎石土漂石圓形及亞圓形為主粒徑大于200mm的顆粒超過總質量的50%塊石棱角形為主卵石圓形及亞圓形為主粒徑大于20mm的顆粒超過總質量的50%碎石棱角形為主圓礫圓形及亞圓形為主粒徑大于2mm的顆粒超過總質量的50%角礫棱角形為主土的名稱顆粒級配砂類土礫砂粒徑大于2mm的顆粒占總質量的25~50%粗砂粒徑大于0.5mm的顆粒超過總質量50%中砂粒徑大于0.25mm的顆粒超過總質量50%細砂粒徑大于0.075mm的顆粒超過總質量85%粉砂粒徑大于0.075mm的顆粒超過總質量50%2、砂類土

砂類土是粒徑大于2mm的顆粒含量不超過50%，粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過50%的土。粉土砂質粉土粒徑小于0.005mm的顆粒不超過總質量10%粘質粉土粒徑小于0.005mm的顆粒超過總質量10%3、粉土

粉土是粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過50%，塑性指數Ip小于或等于10的土。4、粘性土

粘性土是粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過50%，塑性指數Ip大于10的土。粘性土粉質粘土粒徑小于0.005mm的顆粒質量占總質量18-30%粘土粒徑小于0.005mm的顆粒質量大于總質量30%粘性土粉質粘土10<

Ip

17粘土Ip>175、軟土

軟土是指主要由細粒土組成、孔隙比大（一般大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高（a1-2>0.5MPa-1）及強度低的土層。淤泥、淤泥質土及有機質土是最常見的軟土類型1、淤泥：

>Le>1.52、淤泥質土：

>L1.0<e<1.5淤泥與淤泥質土合稱淤泥土3、有機質土：5%

有機質含量

10%泥炭質土：10%<有機質含量

60%泥炭：有機質含量>60%注：該分類方案按國標《巖土工程勘察規范》（GB50021-94）四、國標《土的工程分類標準》（GBJ145-90）規定的土的野外鑒別方法第五節土的壓實性土的壓實是指土體在壓實能量作用下，土顆粒克服粒間阻力，產生