工程地质学第三章土的物理性质优秀课件

工程地质学第三章 土的物理性质
第三章 土的物理性质
• 第一节 土的基本物理性质 • 第二节 粘性土的稠度与可塑性 • 第三节 细粒土的胀缩性和崩解性 • 第四节 土的透水性和毛细性
2021/2/25
中国地质大学工程学院 贾洪彪
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第三章 土的物理性质
• 土的物理性质是指土本身由于三相组成部分的相对比例关系 不同所表现的物理状态；固、液两相相互作用时所表现出来 的性质。
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一、粘性土的稠度状态
• 粘性土因含水多少而表现出的稀稠软硬程度，称为稠度。
• 因含水多少而呈现出的不同的物理状态称为粘性土的稠度状态。
• 固态：含水量相对较少，粒间主要为强结合水连结，连结牢固，土 质坚硬，力学强度高，不能揉塑变形，形状大小固定。
• 塑态：含水量较固态为大，粒间主要为弱结合水连结，在外力作用 下容易产生变形，可揉塑成任意形状不破裂、无裂纹，去掉外力后 不能恢复原状。
1e 1-n
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3、砂土的相对密度
• 砂土的密实程度还可用相对密度（Dr）来表示。
Dr
emaxe emaxemin
emin:最小孔隙比（最 态紧 时密 的状 孔隙比） emax:最大孔隙比（最 态疏 时松 的状 孔隙比）
•Dr=0时，土处于最疏松状态；Dr=1时，土处于最密实状态。
Sr
Vw Vv
100%
• 干土：Sr=0；饱和土：Sr=100%。 • 砂类土的含水状况：Sr<50%，稍湿的；
50%≤Sr≤80% ，很湿的；Sr>80% ，饱和的
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四、土的孔隙性
• 土中孔隙大小、形状、分布特征、连通情况与总体积等， 称为土的孔隙性。其主要取决于土的颗粒级配与土粒排 列的疏密程度。
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一、土粒密度
• 土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位 体积土粒的质量。
s
ms Vs
(g/c3m)
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二、土的密度
• 土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积 土的质量，单位是g/cm3。
1、天然密度
• 天然状态下单位体积土的质量，称天然密度，即：
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3、饱和密度
• 土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度， 是指土孔隙中全部充满液态水时的单位体积土 的质量，即
satms
Vv.w
V
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三、土的含水性
1、含水量
• 含水量指土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比， 以百分数表示，又称土的含水率。
m mwms
V Va VwVs
• 天然密度常见值为1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它 是一个实测指标。
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2、干密度
• 土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密 度，指单位体积干土的质量，即

d
ms V
干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿物 成分和孔隙性。土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3 之间。
d
ms ms mm/V
V
V m m/ms
msmw ms
1w
eV Vvs VV sVs V Vs 1m Vss m Vs 1d s 1s(1w)1
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第二节 粘性土的稠度与可塑性
Ø粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相互作用后所表现 出来的物理性质。
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• 三相比例关系——物理状态：轻重、干湿、松密
• 固、液相互作用——物理性质 ：稠度、塑性、胀缩、透水性、 毛细性
• 土的物理性质在一定程度上决定了它的力学性质，其指标在 工程计算中常被直接应用。
• 对种类繁多、性质各异的土，按一定的原则，进行分门别类， 给出合适的名称，可以概略评价土的工程性质。
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• 孔隙比指土中孔隙体积与土中固体颗粒总体积的比值，
用小数表示，
e Vv
Vs
• 土的孔隙比说明土的密实程度，按其大小可对砂土或粉 土进行密实度分类。在《岩土工勘察规范》（GB500212002）中，用天然孔隙比来确定粉土的密实度。
e<0.75
密实
0.75≤e≤0.9 中密
e>0.9
稍密
• 孔隙度与孔隙比的关系为 n e 或e n
1、孔隙度
• 孔隙度又称孔隙率，指土中孔隙总体积与土的总体积之 比，用百分数表示。
n Vv 100% V
• 土的孔隙度取决于土的结构状态，砂类土的孔隙度常小 于粘性土的孔隙度。
• 土的孔隙度一般为27~52%。新沉积的淤泥，孔隙度可达 80%。
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2、孔隙比
w mw 100% ms
• 一般所说的含水量指的是天然含水量。
• 土的孔隙中全被水充满时的含水量，称为饱和含水量
wsat。
wsatVvmsw 10% 0
• 饱和含水量既能反映土孔隙中全部充满水时含水多少。 又能反映土的孔隙率大小。
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2、饱和度
• 土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值 称为土的饱和度，以百分数表示。
1 Dr 0.67 密实的 0.67 Dr 0.33 中密的 0.33 Dr 0 松散的
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五、指标之间的关系
• 土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指标、即 通过试验直接测定。
• 由实测指标换算求取六个导出指标可直接用简单的数学 演算方法，如：
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第一节 土的基本物理性质
• 土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系 及固、液二相相互作用表现出来的性质。前者称为土的基 本物理性质，主要研究土的密实程度和干湿状况；后者主 要研究粘性土的可塑性、胀缩性及透水性等。
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• 流态：含水量继续增加、粒间主要为液态水占据，连结极微弱，几 乎丧失抵抗外力的能力，强度极低，不能维持一定的形状，土体呈 泥浆状，受重力作用即可流动。
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二、界限含水量——稠度界限
• 土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量 称为稠度界限