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土力学与基础工程课件-第一章A

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土力学与地基基础1 ppt课件

土力学与地基基础1 ppt课件

四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、特点：（1）本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个 学科领域，内容广泛、综合性强。 （2）课程理论性和实践性均较强。
项目一土的物理性质及工程分类
能力目标
➢ 掌握土的物理性质与土的工程分类 ➢ 了解土的三相组成 ➢ 掌握土的物理性质指标及三相比例指标之间的换算关系 ➢ 熟悉无钻性土、钻性土的物理状态指标 ➢ 掌握相对密度、塑限、液限、塑性指数和液性 指数等基本概念 ➢ 熟悉规范对地基土的工程分类方法 ➢ 掌握砂土、钻性土的分类标准
如前所述，土由固体颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)组 成。为了便于说明和计算，通常用土的三相组成图来表示它们 之间的数量关系，如上图所示。三相图的右侧表示三相组成的 体积关系，左侧表示三相组成的质量关系。
三、地基与基础理论的发展
▪ 1773年 ▪ 1857年 ▪ 1885年
▪ 1925年 ▪ 1936年 ▪ 1949年
• 法国的库仑-砂土抗剪强度理论与土压力理论 英国朗肯—朗肯土压力理论
法国布新奈斯克（Boussinesq）—弹性半空间解 美国太沙基—《土力学》专著与有效应力原理 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议 我国土力学研究进入发展阶段
绪论
➢ 一、土力学、地基及基础的概念 ➢ 二、地基与基础研究的内容 ➢ 三、地基与基础理论的发展 ➢ 四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、土力学、地基及基础的概念
一、土力学、地基及基础的概念
建筑物
上部结构 基础 地基
建构筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建构筑物影响的那 一部分地层称为地基（指支承基础的土体或岩石）；
任务一土的成因与组成
粒组名称 漂石(块石) 卵石(碎石)

土力学与地基基础

土力学与地基基础

地基与基础 示意图（ 示意图（一）
地基与基础示意图（ 地基与基础示意图（二）
（续） 土的抗剪强度和地基承载力 土压力和土坡稳定 岩土工程勘察概述 浅基础设计 桩基础 基坑工程 地基处理
1.8 实验教学内容
土的含水量、重度，土的液限与塑限 土的含水量、重度， 土的侧限压缩试验（固结试验） 土的侧限压缩试验（固结试验） 土的直接剪切试验，土的三轴剪切试验（演示） 土的直接剪切试验，土的三轴剪切试验（演示）
2、土的三相组成及土的结构
土的固体颗粒（固相） 2.1 土的固体颗粒（固相） 2.2 土中水和气 2.3 土的结构与构造
土的固体颗粒（固相－骨架） 2.1 土的固体颗粒（固相－骨架）
水（液态、固态） 液态、固态） 土的三相 气体（包括水气） 气体（包括水气） 固体颗粒（骨架） 固体颗粒（骨架）
图2.1 土的三相组成示意图
粘土矿物
粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝 硅酸盐晶体 硅酸盐晶体， 粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体， 颗粒成片状，是由硅片 铝片构成的晶胞所组叠而成 硅片和 构成的晶胞所组叠而成。 颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成。 硅片的基本单元是硅 氧四面体。它是由1 是硅—氧四面体 硅片的基本单元是硅 氧四面体。它是由1个居中的硅离 子和4个在角点的氧离子所构成，如图2.2(a)所示。 2.2(a)所示 个硅— 子和4个在角点的氧离子所构成，如图2.2(a)所示。由6个硅 氧四面体组成一个硅片，如图2.2(b)所示。 2.2(c)为简化图 2.2(b)所示 氧四面体组成一个硅片，如图2.2(b)所示。图2.2(c)为简化图 形。
（4）颗粒分析试验
颗粒分析试验：确定土中各个粒组相对含量的方法。 颗粒分析试验：确定土中各个粒组相对含量的方法。 试验方法： 试验方法： 筛分法。适用于粒径大于0.075mm的粗粒土。 0.075mm的粗粒土 ①筛分法。适用于粒径大于0.075mm的粗粒土。用一套标 准筛（筛子孔径分别为60 40、20、10、 60、 0.5、 准筛（筛子孔径分别为60、40、20、10、5、2、1、0.5、 0.25、0.1、0.075mm）， ），将分散了的有代表性的试样倒入标 0.25、0.1、0.075mm），将分散了的有代表性的试样倒入标 准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出 准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重， 各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。 各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。 沉降分析法。适用于粒径小于0.075mm的细粒土。 0.075mm的细粒土 ②沉降分析法。适用于粒径小于0.075mm的细粒土。具体 有密度计法（也称比重计法）和移液管法（也称吸管法）。 有密度计法（也称比重计法）和移液管法（也称吸管法）。

基础工程,课件,础第一章,基础工程,绪论

基础工程,课件,础第一章,基础工程,绪论

原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土 13 层，强度较低，变形较大。
虎丘塔
倾斜 概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成 于宋太祖建隆二年（公元961年）。全 塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。
问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔 顶离中心线已达2.31m，底层 塔身发生不少裂缝，成为危险 建筑物而封闭。 原因：坐落于不均匀粉质粘土层上， 产生不均匀沉降。 处理：在塔四周建造一圈桩排式地下 连续墙并对塔周围与塔基进行 钻孔注浆和打设树根桩加固塔 14 身，获得成功。
21
1、生产实践阶段
赵州桥－－ 隋炀帝 1400多年
长城 －－ 秦、明各代
应县木塔
辽 900多年
22
2、理论基础阶段
工业革命 城市建设、水利工程、桥梁道路 土力学 工程地质学 强度理论、变形固结理论、渗流理论 土压力理论 边坡稳定分析法 施工技术、机具、测试等发展，……
23
3、发展应用阶段-地基方面
地基处理方法发展—各种类型
1. 排水预压法：堆载预压、真空预压 2. 夯实法：重锤夯实法、强夯法 3. 加筋复合地基法：竖向、横向加筋 4. 振密法：水冲、其他人工震动 ………..
24
3、发展应用阶段-基础与施工技术方面
基础设计方面 1. 补偿式基础 2. 桩筏基础 3. 桩箱基础 4. 巨型钢筋混凝土浮运沉井基础 …………… 基坑支护、滑坡治理方面 1. 盾构、顶管 2. 地下连续墙 3. 深层搅拌水泥土挡墙
设计—主观、客观相统一
19
地基基础分类荷载和承载力计算
D
D
20
二、基础工程发展概况
作为工程技术，基础工程是一项古老的工 艺。如前所述，只要建造建筑物，注定离不开 地基和基础，因此，作为一项工程技术，基础 工程的历史源远流长。但人们只能依赖于实践 经验的不断积累和能工巧匠的技艺更新来发展 这项技术，囿于当时生产力发展水平，基础工 程还未能提炼成为系统的科学理论。

土力学与地基基础第一章

土力学与地基基础第一章
表1.3 砂土密实度的评定
1.5 粘性土的稠度
1.5.1 界限含水量
粘性土的土粒很细，单位体积的颗粒总表面积较大， 土粒表面与水相互作用的能力较强，土粒间存在粘结力。 稠度就是指土的软硬程度，是粘性土最主要的物理状态 特征。当含水量较大时，土粒被自由水所隔开，表现为 浆液状；随着含水量的减少，土浆变稠，逐渐变为可塑 状态，这时土中水主要表现为弱结合水；含水率再减少， 土就变为半固态；当土中主要含强结合水时，土处于固 体状态，如图1.4所示。
图1.5 土的结构
2、土的颗粒级配 对于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（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土 的颗粒级配。 (1)土的颗粒级配测定方法 ①筛分法----适用于粒径小于等于60mm而大于0.075mm ②比重瓶法-----适用于粒径小于0.075mm (2)颗粒级配表达方式
(1.11) (1.12) (1.12)
同样条件下，上述几种重度在数值上有如下关系，即
(1.13)
(4)土的孔隙比和孔隙率 土中孔隙体积与土粒体积之比称为孔隙比，用符 号e（小数）表示，用以评价天然土层的密实程度。
(1.14)
土中孔隙体积与土的总体积的比值称为孔隙率，用 符号n表示。
(1.15)
(5)饱和度 土中水的体积与孔隙体积之比称为饱和度，用符 号Sr表示。反映土体的潮湿程度。
图1.10 含水量与干密度关系曲线
1、可以总结出如下的特性： (1)、峰值(ωop＝ ωp +2)； (2)、击实曲线位于理论饱和曲线左侧
(3)、击实曲线的形态 2、 影响击实效果的因素 (1)、含水量的影响 (2)、击实功能的影响 (3)、不同土类和级配的影响 3、压实特性在现场填土中的应用 为了便于工地压实质量的控制，可采用压实系数λ来表示,即

土力学：第1章 土的物理性质和工程分类

土力学：第1章 土的物理性质和工程分类
由于引力降低，弱结合水的水分子的排列不如强结 合水紧密，弱结合水可能从较厚水膜或浓度较低处缓慢 地迁移到较薄的水膜或浓度较高处，亦即可从一个土粒 迁移到另一个土粒，这种运动与重力无关，这层不能传 递静水压力的水定义为弱结合水。
d320 d60d10
(1 1b)
式中：d 、d 、d 分别相当于累计百分含量为
10
30
60
10％、30％和60％的粒径；
d10 称为有效粒径；
d60 称为限制粒径；
d 、d 10
30、称d为6平0 均粒径。
3．粒度成分及其表示方法（5）
不均匀系数 Cu 、Cc 反映大小不同粒组的分布情况：
Cu >= 5、Cc =1-3的土级配良好，其余情况为级配不良。
１）横坐标（按对数比例尺）表示某一粒径， ２）纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分
含量。
3．粒度成分及其表示方法（3）
表1-3中的三种土的累计曲线如图1-1所示。
3．粒度成分及其表示方法（4）
在累计曲线上，可确定两个描述土的级配的指标：
• 不均匀系数
Cu
d60 d10
(1 1a)
• 曲率系数
Cs
粒组名称
粒组范围(mm)
粒组名称
粒组范转(mm)
漂石(块石)粒组
>200
砂粒粒组
0.075~2
卵石(碎石粒组)
20~200
粉粒粒组
0.005~0.075
砾石粒粗
2~20
粘粒粒组
<0.005
我国上述规范采用的粒组划分标准见表1-1。《土的
工程分类标准》1．（G土B的J14粒5-9组0）划在分砂粒（粒4组）与粉粒粒组

土力学与地基基础(一)X 课程 第一章 土的物理性质及工程分类

土力学与地基基础(一)X 课程 第一章 土的物理性质及工程分类

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

目录第一章土的物理性质 (1)第二章土的渗透性和水的渗流 (11)第三章土中应力和地基应力分布 (14)第四章土的压缩性及地基沉降计算 (23)第五章土的抗剪强度 (34)第六章天然地基承载力 (43)第七章土压力 (51)第一章土的物理性质一、内容简介土的力学性质由其物理性质所决定，而土的物理性质又取决于土的成分、结构和形成过程等。

在本章中将介绍土的生成、矿物组成、结构及其联结、三相含量指标、土体状态、土（岩）的工程分类等。

二、基本内容和要求1 ．基本内容（ 1 ）土的形成；（ 2 ）土的粒径组成及物质成分；（ 3 ）土中的水及其对土性的影响（粘粒与水的表面作用）；（ 4 ）土的结构及联结；（ 5 ）土的三相含量指标及换算关系；（ 6 ）土的物理状态及有关指标；（ 7 ）土（岩）的工程分类。

2 ．基本要求★ 概念及基本原理【掌握】土的粒径组成（或颗粒级配、粒度成分）；粒组划分；粒径分析；粒径分布曲线（级配曲线）及其分析应用；土的三相含量指标；砂土及粘性土的物理状态及相应指标；砂土的相对密实度及状态划分；粘性土的稠度和可塑性；稠度和稠度界限；塑性指数及液性指数；【理解】土的形成过程；粒径分析方法（筛分法、比重计法）；不均匀系数；曲率系数；土的矿物成分及相应的物理性质；土中水的形态及相应的性质；粗粒土、粉土、粘性土的结构及对土性的影响；重塑土；粘性土的灵敏度及触变性；标准贯入试验及标贯数；塑限及液限的确定方法；土（岩）的工程分类★ 计算理论及计算方法【掌握】土的三相含量指标关系的推导；土的三相含量指标的计算；相对密实度的计算；塑性指数及液性指数的计算；★ 试验【掌握】三个基本指标容重、比重、含水量的确定方法；塑限及液限的确定（搓条法及锥式液限仪法）三、重点内容介绍1 ．土的生成土的多相性、分布不均匀性的主要原因就是因为其生成的原因和历史不同。

总的来说，土是由地壳表层的岩石（完整的）经长期的变为碎屑，原地堆积或经风力水流等搬运后沉积而形成。

《土力学与地基基础》课件


地基承载力计算方法：极限 平衡法、弹性半空间法等
地基承载力定义：地基所能 承受的最大压力
地基承载力验算：根据设计要 求，计算地基承载力是否满足
要求
地基承载力影响因素：土质、 地下水位、地基深度等
地基变形类型： 沉降、侧向位移、 倾斜等
地基变形计算方 法：弹性半空间 法、有限元法等
地基变形控制措施： 加强地基处理、采 用桩基础等
添加标题
破坏阶段：土在外力 作用下产生的应力和 应变达到极限，土体 破坏
抗剪强度：土抵抗剪切破坏的能力 摩擦角：土颗粒之间的摩擦力 影响因素：土的颗粒大小、形状、排列方式等 应用：地基承载力计算、边坡稳定分析等
土的压缩性：土在压力作用下体积减小 的性质
固结过程：包括初始固结、次固结、超 固结等阶段
膨胀土地基的特点： 吸水膨胀、失水收 缩
膨胀土地基的危害： 地基不均匀沉降、 开裂、变形
膨胀土地基的处理 方法：换填、强夯、 注浆、化学加固等
工程实例：某高速公路 膨胀土地基处理工程， 采用换填法进行地基处 理，取得了良好的效果。
汇报人：
保证建筑物安全
地基处理方法：包括换填法、强夯法、挤密法、注浆法等 方案选择依据：根据场地条件、工程要求、经济性等因素综合考虑 优化方法：采用数值模拟、试验研究等手段进行优化 案例分析：结合实际工程案例，分析地基处理方案的选择与优化过程
监测内容：沉 降、位移、应
力、应变等
监测方法：仪 器监测、现场 观测、试验检
测等
质量评价标准： 地基承载力、 变形控制、稳
定性等
案例分析：某 工程地基处理 工程监测与质
量评价实例
PART EIGHT
软土地基的特点：含水量高、压缩性高、抗剪强度低

《土力学与基础工程》课件


土的工程分类
01
02
巨粒土、粗粒土、细粒土
无粘性土、粘性土
03
饱和土、非饱和土
04
粉质粘土、粘质粉土等
土的渗透性与渗流
01
渗透系数的测 定与计算
02
渗透力与渗透 变形
地下水的运动 规律与水头差
03
04
渗流力与渗流 场的概念
02
土力学性质与工程应 用
土的压缩性与地基沉降
土的压缩性
土在压力作用下体积减小的性质。
浅基础设计原则
浅基础设计时需要考虑地质勘察报告、建筑物类型、荷载 大小等因素，并遵循相应的设计规范和标准。
浅基础类型
常见的浅基础类型包括平板基础、独立基础、条形基础等 。这些基础类型根据不同的地质条件和建筑物要求进行选 择和设计。
浅基础施工方法
浅基础的施工方法包括开挖、填筑、排水等措施，施工过 程中需要采取相应的安全措施，确保施工质量和安全。
软土地基处理、边坡稳定等。
水利工程
在水利工程建设中，土力学与基 础工程涉及水库大坝、堤防、水 电站等工程的设计和施工，如坝 基稳定性分析、库岸滑坡治理等
。
城市建筑
在高层建筑、地铁、地下空间开 发等城市建筑领域，土力学与基 础工程涉及深基坑开挖、桩基设 计等方面，对于保障建筑安全具
有重要意义。
THANK YOU
桩基设计
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
桩基设计概述
桩基是一种深基础类型 ，通过在地基中设置桩 基来承受建筑物荷载。 桩基具有较高的承载力 和稳定性，适用于地质 条件复杂或荷载较大的 建筑物。
桩基类型
根据不同的材料和施工 方法，桩基可分为预制 桩、灌注桩、扩基桩等 类型。不同类型的桩基 适用于不同的地质条件

《土力学》教案》课件

《土力学》教案课件第一章：土力学概述1.1 土力学的定义和研究对象1.2 土的分类和性质1.3 土力学的研究方法和基本原理1.4 土力学在工程中的应用第二章：土的物理性质2.1 土的组成和结构2.2 土的粒径分布和孔隙率2.3 土的密度和相对湿度2.4 土的渗透性和毛细作用第三章：土的力学性质3.1 土的压缩性和固结理论3.2 土的剪切强度和剪切变形3.3 土的弹性模量和泊松比3.4 土的粘聚力和内摩擦角第四章：土的压力和稳定性4.1 土的自重压力和有效压力4.2 土的浮力4.3 土的抗剪强度和稳定性分析4.4 土的压力分布和支撑结构的设计第五章：土的动力性质5.1 土的动力响应和动力特性5.2 土的动剪切强度和动模量5.3 土的动力压缩和动力固结5.4 土的动力稳定性和地震工程第六章：土工测试方法6.1 土样采集和制备6.2 土的物理性质测试6.3 土的力学性质测试6.4 土的渗透性测试第七章：土的工程应用7.1 土在基础工程中的应用7.2 土在地下工程中的应用7.3 土在水利工程中的应用7.4 土在道路工程中的应用第八章：土的加固和改良8.1 土的加固方法和技术8.2 土的改良方法和材料8.3 土的加固和改良效果评价8.4 土的加固和改良在工程中的应用第九章：土力学数值分析9.1 土力学数值模型的建立9.2 土力学数值分析的方法和算法9.3 土力学数值分析在工程中的应用案例9.4 土力学数值分析的局限性和发展趋势第十章：土力学发展趋势与展望10.1 土力学研究的新理论和新方法10.2 土力学在可持续发展和环境保护中的应用10.3 土力学在智能化和数字化技术的发展趋势10.4 土力学在工程实践中的挑战和机遇重点解析本文档详细介绍了《土力学》教案课件的十个章节内容，涵盖了土力学的概述、物理性质、力学性质、压力和稳定性、动力性质、土工测试方法、土的工程应用、土的加固和改良、土力学数值分析以及土力学的发展趋势与展望等方面的基础知识、应用技术和研究动态。

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A.筛分法(method of sieving) 适用于0.075mm≤d≤60mm 用一套孔径不同的筛子，按 从上至下筛孔逐渐减小放臵。 将事先称过质量的烘干土样 过筛，称出留在各筛上的土 质量，然后计算其占总土粒 质量的百分数
5、颗粒分析试验(grain size test, particle size analysis)
Cu d 60 d10
限定粒径
曲率系数Cc(coefficient of curvature )描述颗粒级配 曲线整体形态，表明某 粒组是否缺失的情况
2 d 30 Cc d10 d 60
有效粒径
d10、d30、d60小于某粒径的 土粒含量为10%、 30%和 60%时所对应的粒径
中 值 粒 径
易透水，当混入云母等杂质时透水性减小，而压缩 性增加；无粘性，遇水不膨胀，干燥时松散；毛细 水上升高度不大，随粒径变小而增大
砂粒 粉粒 细粒 粘粒
透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀小，干 时稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极 易出现冻胀现象
< 0.005
透水性很小，湿时有粘性、可塑性，遇 水膨胀大，干时收缩显著；毛细水上升 高度大，但速度较慢
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
土的成因和组成 土的结构和构造 土的物理性质指标 土的物理状态指标 土的压实性 土的工程分类
第一节 土的成因和组成
一、土的生成（工程地质讲授）
• 在漫长的地质年代中，土→岩石→土，永无休 止的循环 • 类型：残积土和运积土
二、土的组成
• 三相体系 固相（固体颗粒） 液相（土中水） 气相（土中气体）
第二节 土的结构和构造
一、土的结构(soil structure)
指土的物质组成（主要指土粒，也包括孔隙）在空间 上的相互排列以及土粒间的联结特征的综合
1.单粒结构(single-grained structure)：粗大颗粒在水或
空气中在自重作用下沉落而形成，其特点是土粒间存在点 与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实 状态
密实状态
疏松状态
2.蜂窝结构(cellar structure)：颗粒间点与点接触，由
于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形 成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状 结构
蜂窝结构
絮状结构
3.絮状结构(flocculent structure)：细微粘粒大都呈针
状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介 质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互 相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构
1.土的密度(density )ρ：单位
体积土的质量

ms mw m V Vs Vw Va
ms
m
Vs
密度单位：g/cm3,
t/m3
天然状态下土的密度变化 范围很大，一般为1.6 ~ 2.2 g/cm3。
工程中常用重度(unit weight )来表示单位体积 土的重力
g
表1—1 土粒粒组划分
粒组 统称 巨粒 粒组 名称
漂石 （块石） 卵石 （碎石） 砾粒 粗砾 细砾
粒径范围 (mm) > 200
一般特征
透水性很大，无粘性，无毛细水 200 ~ 60 60 ~ 20 20 ~ 2
2 ~ 0.075
0.075 ~ 0.005
粗粒
透水性大，无粘性，毛细水上升高 度不超过粒径大小
**级配曲线的特点： •曲线平缓：拉长（左右）颗粒相差悬殊、不 均匀、级配良好→工程上易于压实。 •曲线陡：颗粒相差不大、均匀、级配不良→ 工程上不易压实。
不均匀系数
d 60
d 60 Cu d10
某粒径的土粒质量占总量60%的粒径，称 限定粒径
小于某粒径的土粒质量占总量 的10%的粒径，称有效粒径
负温下，土中的自由水首先冻结成冰晶体，随着温度的下降，弱 结合水的最外层也开始冻结，产生冻胀势，使得下卧未冻结区的 弱结合水被吸引过来，参与冻结，使冰晶体增大，在土层中形成 冰夹层，土体隆起，即冻胀(frost heave)现象。土体解冻时，冰 晶体融化，土体随之下陷，即出现融陷(thaw collapsibility)现象。 •影响因素： （1）土的因素：细粒土：粉砂、粉土、粉质粘土 （2）水的因素：有外来水源补给，地下水位高 （3）温度的因素：气温缓降，负温持续时间长 •地基土冻胀性分类：不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻 胀五种类型
重力加速度， 近似取10m/s2
测定方法：通常用环刀法 3 重度单位： kN/m (cutting-ring method)
质量m mw ma 气 水 土粒
体积V Vw Va V
2.土的含水量(moisture content)w：土中水的质量与
土粒质量之比，以百分数表示
w mw m ms 100% 100% ms ms
3.均质构造：层理不显著，宏观质地均匀
第三节 土的物理性质指标
一、土的三相图
质量m
m w ma
体积V
Vw Va Vv
水 气体 颗粒
气 水 土粒
m
ms
注意： 9个量 现有的等式5个 下余4个未知量
Vs
V
考虑的是比例关系 这样仅剩三个，三个实验即可
二、直接测定指标
质量m mw ma 气 水 土粒 体积V Vw Va V
（三）土中的气
土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分， 分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连 通的封闭气体
1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对
土的性质影响不大
2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或
溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性 质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大 和延长土体受力后变形达到稳定的历时
用能力弱，抗水性和抗风化作用都强，由其组成的土 具有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点
次生矿物(secondary mineral)：原生矿物经化学风化后
所形成的新的矿物
特征：性质较不稳定，颗粒细小，比表面积大，与
水的作用强，能发生一系列的物理化学变化。
三类重要的粘土矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石
ms
m
土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天 然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及 其所处的自然地理环境等有关。 测定方法：通常用烘干法(oven drying method)，亦 可近似用酒精燃烧法
4、土的颗粒级配(gradation of grains)
为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个 粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数） 来表示，称为土的颗粒级配
•颗粒级配曲线(grading curve，grain size distribution curve)
以土粒粒径为横坐标（对数比例尺），小于某粒径 土质量占试样总质量的百分数为纵坐标绘制而成的 曲线。由于土中的粒径相差悬殊，因此横坐标用对 数坐标表示，以突出显示细小颗粒粒径。
粘土颗粒 粘土膏
双电层 • 固定层 • 扩散层AFra bibliotek阳离子
A
土粒
土粒
热力电位
电动电位
强 弱结合水 结 合 水
自由水
负电荷
水分子
距离
3、 土的粒组(fraction)
粒度(granularity)：土颗粒的大小 粒径(particle diameter, grain size)：土颗粒的形状、大小 各异，但都可以将土颗粒的体积化为一个当量的小球体， 据此可算出当量小球体的直径，称为当量直径，简称粒 径 粒组(fraction)：工程上通常把工程性质相近的一定尺寸 范围的土粒划分为一组 界限粒径(fractile size of grain):划分粒组的分界尺寸
Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程 上把Cu＜5的土视为级配不良土 (poorly-graded soil)； Cu＞10的土 视为级配良好土(well-graded soil)
对于砾类土或砂类土， 同时满足Cu≥5和Cc=1～ 3时，定名为良好级配 砂或良好级配砾
5、颗粒分析试验(grain size test, particle size analysis)
《土的分类标准》(GBJ 145-90)按界限粒径200 mm、60 mm、2 mm、0.075 mm和0.005 mm的大小，将土粒粒组先 粗分为巨粒、粗粒和细粒三个统称，再细分为六个粒组： 漂石(boulder)（块石）、卵石(cobble)（碎石）、砾粒 (gravel)、砂粒(sand)、粉粒(silt)和粘粒(clay)。
d10
d 60
d10
土的颗粒级配曲线
100 90 80 C 70 60 50 40 30 20 不连续级配土 10 0 1 10
不良级配土
A B
小于某粒径的百分含量
良好级配土
d30 0.1 粒径 /mm d60
d10
0.01
颗粒级配的描述
工程上常用不均匀系 数Cu(coefficient of uniformity)描述颗粒 级配的不均匀程度
1.结合水（bound water）(吸着水(absorbed water))
是由土颗粒表面电分子力吸附在土粒表面的一层水
强结合水(firmly bound water)：紧靠于颗粒表面、所受 电场的作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体的特 性而接近于固体, －78°C才冻结，在温度达105°C以 上时才可被蒸发，且不能传递压力,具有极大的粘滞度、 弹性和抗剪强度。 弱结合水(loosely bound water)：紧靠强结合水的外围形 成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒距离增大 而减弱，呈粘滞状态，不能传递压力，也不能在孔隙中 自由流动，但它可以因电场引力的作用从水膜厚的地方 向水膜薄的地方转移。弱结合水的存在，使土具有塑性、 粘性，影响土的压缩性和强度，并使土的透水性变小。