第1章 土的物理性质及工程分类
1、土的三相比例指标的计算
2、液限指数、塑限指数的计算及作用
3、相对密实度计算
4、颗粒级配分析
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
小
于
某粒径之土质量百分数（％）
10
5.0
1.0
0.5
0.10
0.05
0.01
0.005
0.001
粒径(mm)土的粒径级配累积曲线
d
60d
50d
10d
30
d
60d
10d
30C
uC
c
0.330.0050.063662.41特征粒径:
d
60: 控制粒径
d
10: 有效粒径
d
30:中值粒径
不均匀系数：
C
u= d
60 / d
10
曲率系数:
C
c= d
302/ (d
60×d
10 )C
u≥5,级配不均匀一. 固体颗粒§2.1土的三相组成§2 土的物性与分类
2.土粒相对密度Gs（土粒比重）：土粒质量与同体积的
4℃时纯水的质量之比n二、直接测定指标
1.土的密度ρ：单位体积土的质量（测定方法：环刀法）
awsws
VVVmm
Vm
+++
==r
工程中常用重度g来表示单位体积土的重力
grg=
wwrr
rs
ss
sVm
G==
n可表示同一种土的松密，二者之间存在关系：
表示土中孔隙含量的指标e1e
n
+=
n1n
e
-=砂类土：28-35%
黏性土：30-50%，有的可达60-70%svV/Ve=n孔隙比e：土中孔隙体积与固
体颗粒体积之比, 为无量纲
V/V(%)n
v=n孔隙率(孔隙度)n：土中孔隙体
积与总体积之比, 用百分数表示
可用三相草图推出空气
水
固体m
a=0
m
w
m
sm质量V
a
V
w
V
sV
v
V
体积§1.3 土的物理状态–物理性质指标
表示土中含水程度的指标对干土：S
r=0
对饱和土：S
r=1 sw
mm
(%)w=n含水量：
vw
r
VV
S=n饱和度：土中水的体积与孔
隙体积的比值
F
饱和度表示孔隙中充满水的程度：空气
水
固体m
a=0
m
w
m
sm
质量V
a
V
w
V
sV
v
V
体积§1.3 土的物理状态–物理性质指标
各种密度重度间的大小关系dsatr³r³r
g¢>g³g³g
dsatn天然密度
n干密度
n饱和密度Vmm
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。 1欢迎下载 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。 精品文档
。 2欢迎下载 （ 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 ） 精品文档
。 3欢迎下载 （ 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 精品文档
。 4欢迎下载 （ 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。
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ms与其体积Vs之比；即土粒的单位体积质量：
sssVm g/cm3
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/cm3左右
粉质砂土的土粒密度一般为：2.68g/cm3
粉质粘土的土粒密度一般为：2.68~2.72g/cm3
粘土的土粒密度一般为：2.7-~2.75g/cm3
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=ms+mw
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：
vswsVVmmVm 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。
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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。 精品文档
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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 ） 精品文档
。 3欢迎下载 （ 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 精品文档
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（ 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。
