土的物理性质

第⼀章⼟的物理性质及分类第⼀章⼟的物理性质及分类1—1 概述⼟的定义：⼟是连续，坚固的岩⽯在风化作⽤下形成的⼤⼩悬殊的颗粒，经过不同的搬运⽅式，在各种⾃然环境中⽣成的沉积物。

⼟的三相组成：⼟的物质成分包括有作为⼟⾻架的固态矿物颗粒、孔隙中的⽔及其溶解物质以及⽓体。

因此，⼟是由颗粒(固相)、⽔(液相)和⽓(⽓相)所组成的三相体系。

第⼆节⼟的⽣成⼀、地质作⽤的概念地质作⽤--导致地壳成分变化和构造变化的作⽤。

根据地质作⽤的能量来源的不同，可分为内⼒地质作⽤和外⼒地质作⽤内⼒地质作⽤: 由于地球⾃转产⽣的旋转能和放射性元素蜕变产⽣的热能等，引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发⽣变化的地质作⽤。

如岩浆作⽤、地壳运动(构造运动)和变质作⽤。

外⼒地质作⽤：由于太阳辐射能和地球重⼒位能所引起的地质作⽤。

它包括⽓温变化、⾬雪、⼭洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、⽣物等的作⽤。

风化作⽤--外⼒(包括⼤⽓、⽔、⽣物)对原岩发⽣机械破碎和化学变化的作⽤。

沉积岩和⼟的⽣成--原岩风化产物（碎屑物质），在⾬雪⽔流、⼭洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等外⼒作⽤下，被剥蚀，搬运到⼤陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代⾥，沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压⼒和含有碳酸钙、⼆氧化硅、氧化铁等胶结物的作⽤下，使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱⽔、胶结、硬化⽣成新的岩⽯，称为沉积岩。

未经成岩作⽤所⽣成的所谓沉积物，也就是通常所说的“⼟”。

风化、剥蚀、搬运及沉积--外⼒地质作⽤过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是彼此密切联系的。

⼆、矿物与岩⽯的概念岩⽯--⼀种或多种矿物的集合体。

矿物--地壳中天然⽣成的⾃然元素或化合物，它具有⼀定的物理性质、化学成份和形态．(⼀) 造岩矿物组成岩⽯的矿物称为造岩矿物。

矿物按⽣成条件可分为原⽣矿物和次⽣矿物两⼤类。

区分矿物可以矿物的形状、颜⾊、光泽、硬度、解理、⽐重等特征为依据。

（⼆）岩⽯岩⽯的主要特征包括矿物成分、结构和构造三⽅⾯。

土的物理性质及计算说明土是一种自然界广泛存在的物质，具有许多独特的物理性质。

本文将介绍土的物理性质及其计算说明。

1.颜色：土的颜色是由其中的有机物、氧化物和矿物质组成决定的。

常见的土壤颜色有黑色、褐色、红色、黄色等。

颜色反映了土壤的有机质含量、氧化还原状态、矿物质成分等。

2.质地：土壤的质地是指土壤中各种粒子的相对含量和颗粒大小。

根据国际土壤分类系统，土壤的颗粒大小可分为粉砂、细砂、中砂、粗砂、细砾石、粗砾石和卵石等七个级别。

质地直接影响土壤的通透性、持水能力和肥力等。

3.密度：土壤的密度是指土壤体积单位质量，也可理解为空气和水以外的土壤物质所占的体积。

计算土壤密度需要先称量一定体积的土样，然后根据质量和体积计算得出密度。

4.孔隙度：土壤中颗粒间的空隙被称为孔隙。

孔隙度是指土壤中孔隙容积与总体积之比。

孔隙度反映了土壤的通气性、水分保持能力等。

常见的孔隙度有总孔隙度、实际体积和饱和孔隙度等。

5.含水量：土壤中含水量是指土壤含有的水分与土壤质量的比值。

常见的表示方式有体积含水量和重量含水量。

体积含水量是指一定体积土壤中所含水分的体积占比，重量含水量是指一定质量土壤中所含水分的质量占比。

6.存水量：土壤的存水量是指土壤在一定条件下能储存的水分量。

计算土壤存水量需要考虑土壤的质地、孔隙度等因素。

常见的计算方法包括黏性土法、重测土法和定容法等。

7.渗透性：土壤的渗透性是指水分在土壤中传导的能力。

计算土壤的渗透性可以使用定浸方法，即在一定条件下，测定在单位时间内通过一定土壤层的水分量。

8.多孔介质传热：土壤是典型的多孔介质，能够通过孔隙传导、对流和辐射等方式进行热传导。

计算土壤的传热性质需要考虑土壤的热导率、比热容等参数。

9.弹性模量：土壤的弹性模量是指土壤在受到外力作用下对形变进行恢复的能力。

计算土壤的弹性模量需要进行应力-应变试验，并通过斯托克斯公式进行计算。

10.力学性质：土壤的力学性质是指土壤的抗剪强度、压缩性和承载力等。

土的物理性质的名词解释是土的物理性质的名词解释是什么？土的物理性质是指土壤在自然条件下的物理特征和性质，包括土壤的质地、孔隙度、比重、湿度及渗透性等方面的表现。

土壤作为地球表层的重要组成部分，对植物生长、水分保持以及环境保护都起着至关重要的作用。

了解土壤的物理性质对于农业生产、土地利用规划以及环境保护具有重要的指导意义。

1. 质地：土壤质地是指土壤中颗粒的大小和比例。

常见的土壤颗粒主要有砂粒、粉粒和黏粒。

砂粒是直径大于0.05毫米的颗粒，通常具有良好的透水性，但保水能力不强。

粉粒是介于0.05毫米至0.002毫米之间的粒子，质地较细，能保水但排水性差。

黏粒则是直径小于0.002毫米的颗粒，具有很强的吸水保水能力，但通气性较差。

土壤质地的不同影响着土壤的通气性、保水能力以及肥力等方面的特点。

2. 孔隙度：孔隙度是指土壤中孔隙空间所占总体积的百分比。

土壤中的孔隙包括毛管孔隙和非毛管孔隙两种。

毛管孔隙是指直径小于0.05毫米的细小孔隙，主要用于储存和输送水分及气体，对植物根系的生长起着重要的作用。

非毛管孔隙则是指直径大于0.05毫米的孔隙，主要起到排水和通气的作用。

土壤的孔隙度直接影响水分和气体在土壤中的活动性，对于植物的生长及土壤的保育都有着重要的影响。

3. 比重：土壤的比重是指土壤的单位体积质量与相同体积纯水的质量之比。

土壤的比重与土壤中不同组分的含量有关，主要受到土壤颗粒的成分和密度的影响。

土壤的比重直接影响土壤的透气性、排水性以及通气性等性质。

4. 湿度：土壤的湿度是指土壤中所含水分的含量，通常以重量或体积的方式来表达。

土壤湿度的变化对于植物的生长和发育具有重要的影响。

适宜的土壤湿度能够满足植物的生长需求，不仅提供水分供应，还有助于植物吸收养分。

而过高或过低的土壤湿度则可能导致植物根系的窒息、营养物质的流失以及病虫害的滋生等问题。

5. 渗透性：土壤的渗透性是指水分在土壤中传播的能力。

土壤渗透性与土壤质地、孔隙度、结构以及土壤中的有机质含量等因素有关。

土质学与土力学 2土的物理水理和力学性质《土质学与土力学》第二章 土的物理性质、水理性质和力学性质第一节 土的物理性质土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。

土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。

一、土的基本物理性质土的三相图（见教材P62图） （一）土粒密度(particle density)土粒密度是指固体颗粒的质量m s 与其体积Vs 之比；即土粒的单位体积质量：sss V m =ρ g/cm 3 土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少无关。

实际上是土中各种矿物密度的加权平均值。

砂土的土粒密度一般为：2.65 g/cm 3左右 粉质砂土的土粒密度一般为：2.68g/cm 3粉质粘土的土粒密度一般为：2.68~2.72g/cm 3 粘土的土粒密度一般为：2.7-~2.75g/cm 3 土粒密度是实测指标。

（二）土的密度(soil density)土的密度是指土的总质量m 与总体积V 之比，也即为土的单位体积的质量。

其中：V=Vs+Vv; m=m s +m w 按孔隙中充水程度不同，有天然密度，干密度，饱和密度之分。

1．天然密度（湿密度）(density)天然状态下土的密度称天然密度，以下式表示：vs ws V V m m V m ++==ρ g/cm3 土的密度取决于土粒的密度，孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少，它综合反映了土的物质组成和结构特征。

砂土一般是１.4 g/cm3粉质砂土及粉质粘土１.4 g/cm3 粘土为１.4 g/cm3泥炭沼泽土：１.4 g/cm3土的密度可在室内及野外现场直接测定。

室内一般采用“环刀法”测定，称得环刀内土样质量，求得环刀容积；两者之比值。

土的物理性质姓名:班级:学号:专业:院系:摘要设计和建造各种工程建筑物时，所必须掌握的天然土体或填筑土料的工程特性。

不同类别的工程，对土的物理和力学性质的研究重点和深度都各自不同。

对沉降限制严格的建筑物，需要详细掌握土和土层的压缩固结特性；天然斜坡或人工边坡工程，需要有可靠的土抗剪强度指标；土作为填筑材料时，其粒径级配和压密击实性质是主要参数。

土的形成年代和成因对土的工程性质有很大影响，不同成因类型的土，其力学性质会有很大差别。

各种特殊土（黄土、软土、膨胀土、多年冻土、盐渍土和红粘土等）又各有其独特的工程性质。

一、土的物理性质除土的粒径级配外，土中各个组成部分（固相、液相、气相）之间的比例，将影响到土的物理性质，如单位体积重γ，含水量w，孔隙比e，饱和度s r和孔隙度n等。

粘性土中含水量的变化，还能使土的状态发生改变，阿太堡最早提出将土的状态分为坚硬、可塑和流动三种，并提出了测定区分三种状态的界限含水量的方法。

从流动转到可塑状态的界限含水量称液性界限W1；从可塑转到坚硬状态时的界限含水量称塑性界限W p。

两者之间的差值称土的塑性指数I p，它反映了土的可塑状态的范围。

土的界限含水量和土中粘粒含量、粘土矿物的种类有密切关系。

为反映天然粘性土的状态,常用液性指数I1,它等于天然含水量和塑性界限的差值（w-w p）与其塑性指数I p的比值。

I1≤0时，土处于坚硬状态；I1>1时，为流动状态，0≤I1≤1时，为可塑状态。

a)、土的压缩和固结性质土在荷载作用下其体积将发生压缩，测定土的压缩特性可分析工程建筑物的地基沉降和土体变形。

饱和粘土的压缩时间决定于土中孔隙水排出的快慢。

逐渐完成土压缩的过程，即土中孔隙水受压而排出土体之外，同时导致孔隙压力消失的过程称土的固结或渗压。

K.泰尔扎吉最早提出计算土固结过程的一维固结理论，并指出某些粘土中超静孔隙水压力完全消失后，土还可能继续压缩，称次固结。

产生次固结的原因一般认为是土的结构变形。