第二章 第一节：土工概述
1.土是由土颗粒(固相)、水(液相)及气体(气相)三种物质组成的集合体。
2.反映土的物理性质的指标有密度、比重、含水率、干密度、饱和密度、浮密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等。
(1)土的密度ρ: 是指土体单位体积的质量。ρ=m/V
(2)土颗粒的比重(或土粒密度) Gs : 是指土的固体颗粒的单位体积的质量与水在4℃时单位体积的质量之比。Gs=ρs/ρw。
(3) )土的含水率ω: 是指土中水的质量与固体颗粒质量之比，通常以百分数表示。ω=mw/ msx 100% 。
(4)干密度ρd: 是指土的固体颗粒质量与土的总体积之比。 ρd=ms/V
(5)饱和密度ρsat: 是指土孔隙中全部被水充满时土的密度。
(6)浮密度(或称浸水密度)ρ’：是指土浸在水中受到水的浮力作用时的单位体积的质量。
(7)孔隙比 e: 是土中孔隙的体积与固体颗粒体积之比。e=Vv/Vs .。
(8)孔隙率 n: 是指土中孔隙体积与总体积之比。n=Vv/Vx 100%
(9)饱和度 Sr: 是指孔隙中水的体积与孔隙体积之比。
3.土工试验顶目
(1)物理性质试验 ：包括含水率、密度、比重、颗粒分析和相对密度等。
(2)水理性质试验 ：包括界限含水率、稠度、膨胀、收缩和毛细上升高度等。
(3)力学性质试验 ：包括渗透性、击实性、压缩性、黄土湿陷性、直接剪切、三轴剪切、元侧限抗剪、土基承载比及回弹模量等。
(4)化学性质试验 ：包括酸碱度、烧失量、有机质含量，可溶盐含量、阳离子交换量和矿物成分等。
第二节 土的物理性质试验
1.土的含水率试验方法：主要有烘干法、酒精燃烧法和比重法。
① 烘干法是测定含水率的标准方法，适用于黏质土、粉质土、砂类土、砂砾石、有机质和冻土等土试样。105 -1 10℃恒温烘箱，烘干时间对细粒土不得少于8h，对砂类土不得少于 6h。对含有机质超过 5% 的土或含石膏的土，应将温度控制在 65 -70 ℃的恒温下烘干 12 -15h 为宜。含水率=（湿土质量-干土质量）/干土质量*100%。
第 1 页 共 8 页 乐思知识总结系列
元素周期律 碱土金属元素性质总结
I.元素周期律
1.周期表位置 IIA族（第2纵列），在2、3、4、5、6、7周期上均有分布。元素分别为铍(Be)-4，镁(Mg)-12，钙(Ca)-20，锶(Sr)-38，钡(Ba)-56，镭(Ra)-88。
2碱土金属的氢氧化物都是苛性较强的碱（除铍外），多存在于难用化学方法分解的化合物中，所以把它们被称为为碱土金属。
3.碱土金属在自然界均有存在且都以化合物的形式存在，前五种含量相对较多，镭为放射性元素，由居里夫妇在沥青矿中发现。由于它们的性质很活泼，一般的只能用电解方法制取。
II.物理性质
II.1物理性质通性（相似性）
1.碱土金属单质皆为具金属光泽的银白色金属(铍为灰色)，但暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽度下降，呈现灰色。常温下均为固态。
2.碱金属熔沸点均较低（但大于碱金属）。硬度略大于碱金属，莫氏硬度均小于5，质软（可用小刀切割，新切出的断面有银白色光泽，空气中迅速变暗）。.导电、导热性、延展性都较好。
3.碱金属单质的密度小（但大于碱金属），是轻金属。
II-2.物理性质递变性
随着周期的递增，卤族元素单质的物理递变性有：
1.金属光泽逐渐增强。2.熔沸点逐渐降低。3.密度逐渐增大。硬度逐渐减小。
4.碱土金属元素晶体结构随着原子序数的增大呈现出六方密堆积→面心立方堆积→体心立方堆积的结构变化
II.3.物理性质特性
1.铍呈现灰色，属于轻稀有金属。2.铍和镁没有焰色反应。3.碱土金属熔沸点存在不规律性
II-4.卤族元素物理性质一览表
铍(Be)-4 镁(Mg)-12 钙(Ca)-20 锶(Sr)-38 钡(Ba)-56 镭(Ra)-88
常温下
色态 灰色
固体 银白色
固体 银白色
固体 银白色
固体 银白色
固体 银白色
固体
物态变化 易液化 易液化 易液化 易液化 易液化 易液化
。
-可编辑修改- 土的三相指标
图 1-2 土的三相图
（ 1 ）土的天然密度 或重度
单位体积土的质量（重量）。
（ kg/m3 ） （ 1-3a ）
（ kN/m3 ） （ 1-3b ）
且有关系
（ 1-4 ）
试验测定方法：环刀法等。
（ 2 ）土的含水量（率） w
土中水的质量（重量）与土粒质量（重量）之比，以百分数表示。 。
-可编辑修改- （ 1-5 ）
试验测定方法：烘干法
（ 3 ）土粒相对密度（土粒比重） G s
土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积 4oC 纯水的质量之比。
（无量纲） （ 1-6 ）
试验测定方法：比重瓶煮沸法。由此还可得到
（ 1-7 ）
以下指标由基本指标导出。设土颗粒的体积为 1 ，按照各指标的定义，可得到单元土的三相简图如图 1-3 所示。
图 1-3 单元土的三相简图
（ 4 ）孔隙比 e
孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示。
（ 1-8 ） 。
-可编辑修改- （ 5 ）孔隙率 n
土中孔隙体积与土的总体积之比。
（ 1-9 ）
且有
或 （ 1-10 ）
（ 6 ）饱和度 Sr
土中所含水分的体积与孔隙体积之比 , 反映了土体中孔隙被水充满的程度。
（ 1-11 ）
（ 7 ） 土的饱和容重 和浮重度（有效重度）
饱和重度为土处于饱和状态时的重度，浮重度为土浸入水中受到浮力时的重度。
（ 1-12 ）
（ 1-13 ）
（ 8 ）干重度
土中颗粒的重量与土体积之比。
（ 1 － 14 ）
（ 9 ）各重度之间的比较 。
-可编辑修改- （ 1 － 15 ）
（ 10 ）最大干容重和最优含水量
同一种土，采用同一种方法压密击实时，所能达到的最大干容重与其含水量有关，达到最大干容重时所对应的含水量称为最优含水量，显然干容重最大时，填土的密实度最高。
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第 1 页 共 14 页 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。 本文格式为Word版，下载可任意编辑
第 2 页 共 14 页 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。
