土力学原理第一章土的物理性质与工程分类

第一章 土的物理性质与工程分类

目§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6

录

概述---土的形成 土的三相组成 土的三相比例指标 土的物理状态 土的分类标准及地基土的工程分类 土的压实性

§1.1

概述——土的形成土的三相组成 土的物理状态 土的结构

土的形成影响

从而决定土的渗透特性；变形特性及强度特性

便于研究和应用土的工程分类土的压实性

土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的 产物

形成过程 形成条件

影响

物理力学 性质

两个名词： 基岩 覆盖土

一、风化

物理风化

原生矿物

无粘性土

化学风化

次生矿物

粘性土

生物风化

有 机 质

二、搬运、剥蚀与沉积

残积土

无搬运

残积土 强风化 弱风化 微风化 母岩体

颗粒表面粗糙 多棱角 粗细不均 无层理

土 质 较 好

重力: 坡积土 土粒粗细不同，性质不均匀 洪积土 有分选性，近粗远细 冲积土 浑圆度分选性明显，土层交迭 流水: 湖泊沼泽沉积土 含有机物淤泥，土性差 海相沉积物 颗粒细，表层松软，土性差 冰川: 冰积土 土粒粗细变化较大，性质不均匀 风：风积土颗粒均匀，层厚而不具层理

运积土

有搬运

§1.2 土的三相组成

土体

固相 + 液相 + 气相

次要作用

构成土骨架，起决定作用

重要影响

一、固体颗粒1、颗粒大小—粒组划分 粒组按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类

界限粒径

2、土粒粒度分析---颗粒级配颗粒大小各粒径成分在土 中占的比例

颗粒级配——各粒组的相对含量，用质量百分数来表示

确定方法 筛分法：适用于粗粒土 (>0.1 mm)水分法：适用于细粒土 (<0.1 mm)

表述方法

颗粒级配累积曲线

200g10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1

小于某粒径之土质量百分数P(%)

10 16 18 24 22 38 72水分法

P % 95 87 78 66 55 36

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

土的粒径级配累积 曲线

粒径(mm) 0.01 0.005

0.001

0.10 0.05

1.0 0.5

10 5.0

特征粒径:d50 : 平均粒径 d60 : 限制粒径 d10 : 有效粒径 d30 ;中值粒径

小于某粒径之土质量百分数(%)

粗细程度： 用d50 表示 不均匀程度： — Cu = d60 / d10 不均匀系数 连续程度: Cc = d302 / (d60 ×d10 )— 曲率系数

粒径(mm)

Cu ≥5,级配不均匀

0.01 0.005

0.001

0.10 0.05

1.0 0.5

10 5.0

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

土的粒径级配累积曲线

d60 d50 d30

d10

斜率:

某粒径范围内颗粒的含量 陡—相应粒组质量集中 缓--相应粒组含量少 平台--相应粒组缺乏

土的粒径级配累 积曲线小于某粒径之土质量百分数 (%) 10 5.0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

连续程度: Cc = d302 / (d60 ×d10 )— 曲率系数

粒径 (mm)

0.01 0.005

0.001

0.10 0.05

1.0 0.5

C c=1-3,级配连续性好

d60

d30

d10

粒径级配判定1)粒组含量用于土的分类定名；2)不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度： Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu < 5, 均匀土 3)曲率系数Cc用于判定土的连续程度： Cc=1-3,级配连续土；Cc>3或Cc<1,级配不连续 4)不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣： 如果 Cu≥5且 Cc=1-3 , 级配良好的土； 如果 Cu <5或 Cc>3 或Cc <1, 级配不良的土。

3、矿物成分

原生矿物

石英、长石、云母等

次生矿物粘土矿物

主要是粘土矿物，包括三种类型： 高岭石、伊里石、蒙脱石由硅片和铝片构成的晶胞所组合而成

硅片的结构

铝片的结构

粘土矿物的晶格构造

高岭石

伊利石

蒙脱石

比表面积：单位质量土颗粒所拥有的总表面积

粘土矿物的带电性质

研究表明：粘土颗粒的表面电荷，静电荷通常为负电荷

二、土中水(液相)结晶水 矿物内部的水 结合水 吸附在土颗粒表面的水

自由水 电场引力作用范围之外的水土中冰 由自由水冻成，冻胀融陷

结合水

强结合水: 排列致密、定向性强 密度>1g/cm3 冰点处于零下几十度 具有固体的的特性 温度高于100°C时可蒸发 弱结合水: 位于强结合水之外，电场引力作用范围之内 外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性

重力水 自由水 毛细水

在重力作用下可在土中自由 流动 存在于固气之间 在重力与表面张力作用下可 在土粒间空隙中自由移动