土的物理性质及工程分类,土的渗透性

For personal use only in study and research; not for commercial use第二章土的性质及工程分类土的性质包括：物理性质、力学性质、水理性质、工程性质。

土是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系。

由于三相比例的不同，决定了土的物理性质（轻重、疏密、干湿、软硬）。

土的物理性质又决定了土的力学性质，因此土的物理性质是我们研究的主要特性之一。

本章主要介绍土的组成及土的结构土的物理性质指标无粘性土的密实度粘性土的物理特性土的渗透性及渗流土的动力特性地基(岩)土的工程分类2.1概述土是风化的产物，是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系，下面看三相组成示意图。

在外力作用下，土体并不显示为一般固体的特性，也不表现为一般液体的特性，因此，在研究土的工程性质时，既有别于固体力学，也有别于液体力学。

2.2土的三相组成及土的结构2.2.1 土的组成一、土的固体颗粒土的固体颗粒的大小和形状，矿物成分及其组成情况，是决定土的物理力学性质的重要因素。

2.2.1.1土的矿物成分矿物成分分为原生矿物、次生矿物2.2.1.2土粒粒组自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。

土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质也相应地发生变化。

例如，土的性质随着粒径的变细，可由无粘性变化到有粘性。

因此可以将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干组，各个粒组，随着分界尺寸的不同而呈现一定质的变化，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。

目前我国常用的土粒粒组划分方法，按照界限粒径的大小，将土粒分为六个组：漂石（块石）（＞200）、卵石（碎石）（200～60）、圆砾（角砾）（60～2）砂粒（2～0.075）、粉粒（0.075～0.005）和粘粒＜0.005（注漂石、卵石、圆砾是一定磨圆形状、圆形或亚圆形）土中土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。

如何来分析土中的颗粒级配情况，通常用筛分法与水分法两种。

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！第一章:土的物理性质及工程分类土是三相体——固相（土颗粒）、液相（土中水）和气相（土中空气）。

固相：是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成。

2.土粒颗粒级配（粒度） 2. 土粒大小及其粒组划分b.土粒颗粒级配（粒度成分）土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配。

粒径大于等于0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。

粒径小于等于0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。

颗粒级配曲线斜率: 某粒径范围内颗粒的含量。

陡—相应粒组质量集中；缓--相应粒组含量少；平台--相应粒组缺乏。

特征粒径: d 50 : 平均粒径；d 60 : 控制粒径；d 10 : 有效粒径；d 30粗细程度： 用d 50 表示。

曲线的陡、缓或不均匀程度：不均匀系数C u = d 60 / d 10 ，Cu ≤5,级配均匀，不好Cu ≥10,，级配良好，连续程度:曲率系数C c = d 302 / (d 60 ×d 10 )。

较大颗粒缺少，Cc 减小；较小颗粒缺少，Cc 增大。

Cc = 1~ 3, 级配连续性好。

粒径级配累积曲线及指标的用途：1.粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu 用于判定土的不均匀程度：Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu < 5, 均匀土；3）曲率系数Cc 用于判定土的连续程度：C c = 1 ~ 3，级配连续土；Cc > 3或Cc < 1,级配不连续土。

4）不均匀系数Cu 和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：如果 Cu ≥ 5且C c = 1 ~ 3，级配良好的土；如果 Cu < 5 或 Cc > 3或Cc < 1, 级配不良的土。

土粒的矿物成份——矿物分为原生矿物和次生矿物。

原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物（圆状、浑圆状、棱角状） 次生矿物：原生矿物经化学风化后发生变化而形成。

（针状、片状、扁平状） 粗粒土：原岩直接破碎，基本上是原生矿物，其成份同生成它们的母岩。

土的工程分类及性质
一，土的分类
根据土的开挖难易程度将土分为八类，前四类为一般土，即可人工也可机械，后四类为岩石，必须用爆破等施工方式。

二，土的工程性质
土的工程性质可用一些物理量来表示。

1）土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比。

s w
m m W =
含水量影响边坡稳定和填土压实，含水量在25%以上，机械开挖 是行车困难，容易陷车。

应用：最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量。

2）土的密度
天然密度：土在天然状态下单位体积的质量。

V
m = 干密度：单位体积土中固体颗粒的质量。

V
m s d = 土的质量密度影响土的承载力、土压力和边坡的稳定性。

应用：检测填土压实质量的控制指标。

3）土的渗透性：水在土体中渗流的性能，一般用渗透系数K 表示。

渗透系数K ：在水力坡度（L h I ∆=)为1的渗流作用下，水在土
中渗出的速度(KI v =)
土的渗透系数与土的颗粒级配、密实程度有关。

应用：选择降低水位方法、回填土。

4）土的可松性：自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积 因松散而增加，以后虽经回填压实仍不能恢复其原来体积的性质。

一般用可松性系数表示。

最初可松性系数：土经开挖后的松散体积与原自然状态体积之比。

原
松散V V K S = 最后可松性系数：土经回填压实后的体积与原自然状态体积之比。

原
压实V V K S =' 土的可松性对土方开挖、运输、场地平整、土方量的平衡调度、 土方存放、挖土回填、留回填松土等均有很大影响。

二、选择题1．在土的三相比例指标中，直接通过试验测定的是( B )。

A．d s，w，e B．d s，w，ρC．d s，e，ρD．e，w，ρ2．若某砂土的天然孔隙比与其所能达到的最大孔隙比相等，则该土( B )。

A．处于最密实的状态B．处于最松散的状态C．处于中等密实的状态D．相对密实度D r=l3．对无黏性土的工程性质影响最大的因素是( B )。

A．含水量B．密实度C．矿物成分D．颗粒的均匀程度4．处于天然状态的砂土的密实度一般用哪一种试验来测定? ( C ) A．载荷试验B．现场十字板剪切试验C．标准贯入试验D．轻便触探试验5．某黏性土的液性指数，I L=0.6，则该土的状态为( B )。

A．硬塑B．可塑C．软塑D．流塑6．黏性土的塑性指数I p越大，表示土的( B )。

A．含水量w越大B．黏粒含量越高C．粉粒含量越高D．塑限w p越高7．土的粒度成分是指( B )。

A．土颗粒的大小B．土颗粒大小的级配C．土颗粒的性质D．黏粒含量的大小8．土颗粒的大小及其级配，通常是用颗粒累计级配曲线来表示的，级配曲线越平缓表示( C )。

A．土粒大小较均匀，级配良好B．土粒大小不均匀，级配不良C．土粒大小不均匀，级配良好D．土粒大小较均匀，级配不良9．土的颗粒级配，也可用不均匀系数来表示，不均匀系数C u是用小于某粒径的土粒质量累计百分数的两个限定粒径之比来表示的，即( A )。

A．C u=d60/d10B．C u=d50/d10C．C u=d65/d15D．C u=d10/d6010．评价砂土的物理性质，是采用下列哪组指标来描述的( B )。

A．塑性指数、液性指数和天然含水量B．孔隙比、相对密实度和标准贯入击数C．最大干密度、压实系数和最优含水量D．天然孔隙比、最大孔隙比和最小孔隙比11．评价黏性土的物理指标主要有哪些( C )。

A．天然孔隙比、最大孔隙比和最小孔隙比B．最大干密度、压实系数和最优含水量C．塑限、液限和天然含水量D．孔隙比、相对密实度和标准贯入击数12．已知土粒比重Gs＝2.7，孔隙比e＝1，则该土的临界水力坡降为多少( C )。

土的物理性质及工程分类课题: 第一章土的物理性质及工程分类一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律；2.把握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换；3.熟识土的抗渗性与工程分类。

二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。

三、教学难点：指标间的相互转换及应用。

四、教学时数： 6 学时。

五、习题：第一章土的物理性质及工程分类一、土的生成与特性1.土的生成工程领域土的概念：土是指掩盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒积累物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。

土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。

不同风化形成不同性质的土，有下列三种：（1）物理风化：只转变颗粒大小，不转变矿物成分。

由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。

（2）化学风化：矿物发生转变，生成新成分—次生矿物。

由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。

（3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。

矿物成分没有变化。

2.土的结构和构造（1）土的结构定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。

1)种类：单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。

蜂窝结构：单个下沉，遇到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。

絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。

小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。

图土的结构3）工程性质：密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏自然结构，则强度低、压缩性高，不行用做自然地基。

（2）土的构造1）定义：同一土层中，土颗粒之间的相互关系。

2）种类：层状结构：由不同颜色或不同粒径的土组成层理，一层一层相互平行。

分散构造：土粒分布匀称，性质相近，如砂与卵石层为分散构造。

结核状构造:在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，属结核状构造。

第一章土的物理性质及工程分类填空题：1、土（区别于其它工程材料）主要工程特性是_________、__________和渗透性大。

2、土是由__________风化生成的松散沉积物。

它由__________、__________和气体三相组成的。

3、砂土是指粒径大于__________的颗粒不超过总质量50％，而粒径大于__________的颗粒超过总质量50％的土。

4、土的含水量为土中的__________与__________之比。

5、工程上按__________的大小对粘性土进行分类，将粘性土分为粘土和粉质粘土两大类。

粘性土的软硬状态由__________划分，据其将粘性土分为坚硬、硬塑、可塑、流塑五种不同的状态。

6、作为建筑地基的土，可分为__________、碎石土、__________、粉土、__________和人工填土。

7、工程上常用不均匀系数Cd来反映粒径级配的不均匀程度，把__________的土看作级配均匀，把__________的土看作级配良好。

8、在土的三相比例指标中，三项基本的试验指标是__________、__________和__________，它们分别可以采用__________、__________和比重瓶法。

选择题：1、下列指标可用来评价砂土密实度的是（）。

（A）、含水量（B）、孔隙比（C）、土粒比重（D）、相对密实度2、颗粒级配曲线很陡时说明（）。

（A）、颗粒分布范围较小（B）、颗粒分布范围较大（C）、颗粒形状为扁平状（D）、颗粒形状为针状3、不同状态下同一种土的重度由大到下排列顺序是（）。

（A）、γsat≥γ≥γd＞γ’（B）、γsat≥γ’≥γ＞γd（C）、γd≥γ≥γsat＞γ’（D）、γd≥γ’≥γ＞γsat4、不均匀系数的表达式为（）。

（A）、（B）、（C）、（D）、5、由某土的颗粒级配曲线获得，，则该土的不均匀系数Cu为（）。

（A）50%（B）6（C）、155（D）、10.9356、在土的三相比例指标中，通过土工试验直接测定的是（）。

《土力学》授课教案目录•课程介绍与教学目标•土的物理性质及工程分类•土的渗透性与渗流问题•土的压缩性与地基沉降计算•土的抗剪强度与地基承载力•土压力理论与挡土墙设计•边坡稳定分析方法及应用•课程总结与拓展延伸PART01课程介绍与教学目标课程内容本课程涵盖土的物理性质、土的渗透性、土的压缩性、土的抗剪强度、土压力计算、地基承载力、边坡稳定性等主要内容。

课程性质《土力学》是土木工程专业的核心课程之一，主要研究土壤力学性质及其在工程中的应用。

课程意义通过本课程的学习，学生将掌握土力学的基本原理和分析方法，为后续的土木工程设计和施工提供必要的理论支持和实践指导。

《土力学》课程简介要求学生掌握土力学的基本概念、原理和分析方法，了解土的工程分类和性质。

知识目标培养学生运用土力学知识解决实际工程问题的能力，包括地基承载力计算、土压力计算、边坡稳定性分析等。

能力目标培养学生的工程素养和创新意识，提高学生的实践能力和综合素质。

素质目标教学目标与要求授课内容与安排授课内容按照教学大纲要求，系统讲授土的物理性质、渗透性、压缩性、抗剪强度等基本概念和原理，以及地基承载力、土压力计算、边坡稳定性分析等工程应用内容。

授课安排本课程共计32学时，其中理论授课24学时，实验8学时。

理论授课采用多媒体辅助教学，结合工程案例进行讲解。

实验环节包括土的基本性质实验、地基承载力实验等。

PART02土的物理性质及工程分类土的组成与结构土的组成土由固体颗粒、水和气体三部分组成。

固体颗粒构成土的骨架，水和气体填充在土颗粒之间。

土的结构土的结构是指土颗粒的排列方式和连接形式。

根据土颗粒的排列和连接特点，土可分为单粒结构、蜂窝结构和絮凝结构等。

土的物理性质指标密度与重度土的密度是指单位体积土的质量，重度则是单位体积土所受的重力。

它们是反映土密实程度的重要指标。

含水量土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量的比值。

含水量对土的工程性质有很大影响。

第1章 土的物理性质与工程分类一．填空题1． 颗粒级配曲线越平缓,不均匀系数越大，颗粒级配越好。

为获得较大密实度，应选择级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料. 2． 粘粒含量越多，颗粒粒径越小，比表面积越大,亲水性越强，可吸附弱结合水的含量越多，粘土的塑性指标越大 3． 塑性指标p L p w w I -=，它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反映了粘性、可塑性等因素。

因此《规范》规定：1710≤<p I 为粉质粘土，17>p I 为粘土。

4． 对无粘性土,工程性质影响最大的是土的密实度，工程上用指标e 、r D 来衡量. 5． 在粘性土的物理指标中,对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数p I 。

6． 决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度,它是用指标r D 来衡量. 7． 粘性土的液性指标pL p L w w w w I --=,它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态，《规范》按L I 将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。

8． 岩石按风化程度划分为微风化、中等风化、强风化.9． 岩石按坚固程度划分为硬质岩石，包括花岗岩、石灰岩等；软质岩石,包括页岩、泥岩等。

10．某砂层天然饱和重度20=sat γkN/m 3,土粒比重68.2=s G ，并测得该砂土的最大干重度1.17max =d γkN/m 3，最小干重度4.15min =d γkN/m 3,则天然孔隙比e 为0.68，最大孔隙比=max e 0。

74，最小孔隙比=min e 0。

57。

11．砂粒粒径范围是0.075~2mm ，砂土是指大于2mm 粒径累计含量不超过全重50%,而大于0.075mm 粒径累计含量超过全重50％。

12．亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石，这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片组成，晶胞间露出的是多余的负电荷，因而晶胞单元间联接很弱，水分子容易进入晶胞之间，而发生膨胀。

《土力学》重点、难点及主要知识点一、课程重点、难点1、土的物理性质及工程分类1.1概述、1.2土的组成、1.3土的三相比例指标、1.4无粘性土的密实度、1.5粘性土的物理性质、1.6土的击实性、1.7土的工程分类。

掌握重点：土的物理性质指标、无粘性土和粘性土的物理性质、土的击实性、土的工程分类原则难点：土的物理状态。

2、土的渗透性与渗流2.1概述、2.2土的渗透性、2.3土中二维渗流及流网简介、2.4渗透力与渗透破坏掌握重点：土的渗透规律、二维渗流及流网、渗透力与渗透破坏难点：土的渗透变形。

3、土的压缩性和固结理论3.1土的压缩特性、3.2土的固结状态、3.3有效应力原理、3.4太沙基一维固结理论。

掌握重点：土的压缩性，有效应力原理难点：有效应力原理、一维固结理论4、土中应力和地基沉降计算4.1地基中的自重应力、4.2地基中的附加应力、4.3常用沉降计算方法、4.4地基沉降随时间变化规律的分析掌握重点：地基自重应力及附加应力的计算方法、不同变形阶段应力历史的沉降计算方法、地基最终沉降量计算方法、地基沉降随时间变化规律。

难点：角点法计算附加应力，分层总和法计算地基沉降量。

5、土的抗剪强度5.1土的抗剪强度理论和极限平衡条件、5.2土的剪切试验、5.3三轴压缩试验中孔隙压力系数、5.4饱和粘性土的抗剪强度、5.5应力路径在强度问题中的应用、5.6无粘性土的抗剪强度掌握重点：库仑定律的物理意义、极限平衡条件式、直剪试验测定土的抗剪强度指标、不同排水条件下测定土的抗剪强度指标的方法、剪切试验的其它方法、剪切试验方法的选用、砂土的振动液化、应力路径的概念难点：极度限平衡条件式、抗剪强度指标的选用、应力路径6、土压力6.1土压力类型和静止土压力计算、6.2朗肯土压力理论、6.3库仑土压力理论、6.4几种常见情况下土压力计算。

掌握重点：静止土压力、主动土压力、被动土压力的形成条件、朗肯和库伦土压力理论难点：有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算7、地基极限承载力7.1地基变形和破坏类型、7.2地基的临塑荷载及临界荷载、7.3地基承载力的确定掌握重点：握地基承载力确定方法、地基变形和破坏的类型、地基临塑荷载及临界荷载确定地基承载力、根据试验方法确定地基承载力。

土层的工程分类及性质一、土的工程分类在建筑施工中，按照开挖的难易程度,土可分为八类：一类土（松软土）、二类土（普通土)、三类土（坚土)、四类土（砂砾坚土）、五类土(软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土(特坚石）。

一至四类为土,五至八类为岩石.二、土的工程性质1、土的密度（1）土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。

(2)土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度。

注：土的干密度越大,表示土越密实。

工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量.2、土的含水量土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示。

注：土的干湿程度用含水量表示。

5%以下称干土、5%—30％称潮湿土、30%以上称湿土.含水量越大,土就越湿，对施工越不利.3、土的可松性自然状态下的土经开挖后,其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性.土的可松性程度用可松性系数表示。

4、土的渗透性土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数,用表示,单位为。

注：土的渗透性大小取决于不同的土质。

地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。

下面来介绍一下，岩石风化。

一般情况下,岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。

但由于岩体中岩性并不均一,且有断裂存在，所以岩体风化的情况并不一定完全符合一般规律.岩体风化厚度一般为数米至数十米，沿断裂破碎带和易风化岩层，可形成风化较剧的岩层。

断层交会处还可形成风化囊。

在这两种情况下深度可超过百米。

岩体风化分为：①物理风化，如气温变化使岩石胀缩导致破裂等；②化学风化，如低价铁的黄铁矿在水参与下变为高价铁的褐铁矿；③生物风化，如植物根系可使岩石的裂隙扩张等。

岩体风化的速度和程度取决于岩石的性质和结构、地质构造、气候条件、地形条件、人类活动的影响等。