土力学第二章-土的物理性质指标

• 土体的容重与密度的关系： • 测定方法： 蜡封法、环刀法、灌砂法、灌水法
直接测定指标-4
• 土体的含水率： 反映土体含水的多少。等于土体在105º -110º C的温 度下烘至恒量时所失去的水份的重量或质量与土颗粒 的重量或质量之比。 W m (%) (%) Ws ms • 砂土含水少，粘性土含水多。 • 测定方法： 烘干法、酒精燃烧法、电炉炒干法
间接测定指标-3
• 饱和容重：指土体处于饱和状态时的容重，或指饱和 土体的容重，这时土体的孔隙中全部充满水。 Ws Vv sat ( KN / m 3 ) V • 饱和密度：指土体处于饱和状态时的密度，或指饱和 土体的密度，这时土体的孔隙中全部充满水。 ms Vv sat ( g / cm3 ) V • 饱和容重与饱和密度的关系：
直接测定指标-1
• 土颗粒比重： 指土体在105º -110º C的温度下烘至恒量时的重量或 质量与土颗粒同体积的4º C时蒸馏水的重量或质量之比。 ms Ws Gs Gs Vs Vs
水的容重=9.81KN/m3，水的密度=1g/cm3 土颗粒的比重与土体中的水和气体无关 土颗粒比重一般介于2.65-2.75之间 • 测定方法： 比重瓶法、浮称法、虹吸筒法
间接测定指标-1
• 孔隙比： 反映土体孔隙的多少。等于土体中孔隙的体积与土 颗粒的体积之比。它是一个相对指标。
• 孔隙率： 反映土体孔隙的多少。等于土体中孔隙的体积与整 个土体的体积 之比。它是一个绝对指标。
Vv e Vs
Vv n (%) V
间接测定指标-2
• 土体的饱和度： 反映土体含水的多少，等于土体孔隙中水的体积与孔隙 的体积之比 V Sr (%) Vv • 干土的饱和度为0， 饱和土的饱和度为100%， 一般土的饱和度介于0-100%之间。 • 理论上，饱和土的饱和度为100%， 但因土体中存在封闭孔隙，实际饱和度达到80%的土就 称为饱和土。
求解-1
• 已知： • 1）天然含水率为
• 2）容重： 密度为： 容重为：
求解-2
• 3）孔隙比：
由 土颗粒体积为： 可得，
孔隙体积为：
水的体积为：
求解-3
• 孔隙比为：
• 孔隙率为：
• 饱和度为：
求解-4
• 三相图：
例题
• 从现场地基中取出某土样。已知该土样体积为0.8m3， 含水率为15.0%，比重为2.75，孔隙比为0.65。试求： 1) 土颗粒体积 8) 浮密度 2) 孔隙体积 9) 湿密度 3) 土颗粒质量 10) 干密度 4) 水的质量 11) 孔隙率 5) 水的体积 12) 饱和度 6) 气体体积 13) 土颗粒的容重 7) 饱和密度 14) 土体的容重
9.81
间接测定指标-5
• 干容重：指干土的容重，这时土体的孔隙中没有水。 Ws d ( KN / m 3 ) V • 干密度：指干土的密度，这时土体的孔隙中没有水。 ms d ( g / cm3 ) V
• 干容重与干密度的关系： d 9.81 d
• 干容重或干密度是控制填土施工质量的重要指标。 • 土的4个容重或密度指标： sat >>d>
直接测定指标-3
• 土体的容重：指单位体积土体的重量。 也称湿容重、 天然容重。 W ( KN / m 3 ) V • 土体的密度：指单位体积土体的质量。也称湿密度、 m 天然密度。 ( g / cm3 )
V
• 土体的容重一般介于16.0-19.0KN/m3， 密度介于1.5-1.8g/cm3之间。 9.81
• 11）土样的孔隙率为：
• 12）土样的饱和度为：
求解-5
• 13）土颗粒的容重：
• 14 ）土体的容重：
ห้องสมุดไป่ตู้
求解-6
• 三相图：
例题2
• 用体积为50cm3的环刀取得原状土样，经用天秤称出 土样的总质量为95g，烘干后为75g。经比重试验测得 土颗粒的比重为2.68。求： 1）天然含水率 2）容重 3）孔隙比 4）孔隙率 5）饱和度
换算指标
• 换算指标： 指在土的10个物理性质指标中， 只要知道其中的几个指标， 其余的指标都可以通过指标的基本概念换算出来。 • 技巧： 如问题没有具体给定土体的体积、重量或质量， 在计算过程中可任意假定一体积或重量或质量为单位值， 可使计算过程简化，而不影响计算结果 。 但注意每次只能假定一个为单位值。
直接测定指标-2
• 土颗粒的容重：指土颗粒的重量与土颗粒的体积之比。 Ws s ( KN / m 3 ) Vs • 土颗粒的密度：指土颗粒的质量与土颗粒的体积之比
ms s ( g / cm3 ) Vs • 土颗粒的密度与比重的关系：土颗粒的密度在数值上等 于土颗粒的比重，一般不需直接测定。 s Gs • 土颗粒的容重和密度的关系： s 9.81 s
W Ws W
m ms m
重量和质量之间的关系
• 重量与质量的区别： 重量：是考虑地球引力影响后自重值，单位：N、KN 质量：是没有考虑地球引力影响的值，单位：g、kg 重量与质量的关系：w=9.81m • 容重和密度的区别： • 容重：指单位体积的重量，单位：KN/m3 密度：指单位体积的质量，单位：g/cm3 容重和密度的关系：=9.81
sat 9.81 sat
间接测定指标-4
• 浮容重：指土体淹没在水下面的有效容重，这时土颗粒 受到水的浮力作用，其有效重量减小。
Ws Vs ( KN / m 3 ) V
• 浮密度：指土体淹没在水下面的有效密度，这时土颗粒 受到水的浮力作用，其有效质量减小。 m s Vs ( g / cm3 ) V • 浮容重与浮密度的关系：
三相图
• 三相图：就是人为地把土体中的三相即土颗粒、水和气 体分别集中在一起，在图的左边表示各部分的体积，在 图的右边表示各部分的质量或重量，这样构成的图就是 三相图。
Va Vv V V Vs
水 气体
W a ma W m W s ms
Wv mv
W m
土颗粒
• 各部分符号：土颗粒s、水、气体a、 体积V、重量W、质量m 组合后可得：土体各部分的体积、重量和质量。
求解-1
• 已知， • 1）由 可得，
则土颗粒体积为：
• 2）孔隙体积为： • 3）由 可得，土颗粒质量为：
求解-2
• 4）由 可得，水的质量为：
• 5）水的体积为：
• 6）气体体积为：
求解-3
• 7）土样的饱和密度：
• 8）土样的浮密度：
• 9） 土样的湿密度为：
求解-4
• 10）土样的干密度为：
各相之间的关系
• 一般关系：
V 体积：
Vs V Va Vs Vv
ms m ma ms mv
W Ws W Wa Ws Wv 重量：
质量：m • 简化：
因气体的重量和质量很小，一般不计，即W a=0，ma=0，
但要考虑气体体积。这时有：