土的工程性质PPT课件

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1、1第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质1.土的三项比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，是工程地质勘察报告中的基本内容。V土的总体积，cm3；m土的总质量，g；Vs土中固体颗粒实体的体积，cm3；ms土的固体颗粒质量，g；Vv土中孔隙体积，cm3；mw土中液体的质量，g；Vw土中液体的体积，cm3；ma土中空气的质量，（ma=0）；Va土中气体的体积，cm3。土的三相示意图2 1.土粒密度（土粒比重）土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积土粒的质量，其单位为g

2、/cm3。第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质1.土的三项比例指标n土粒密度也称土粒比重（土粒相对密度），是指土的质量与4时同体积水的质量之比，其值与土粒密度相同，但没有单位，在用作土的三相指标计算时必须乘以水的密度值才能平衡量纲。n土粒密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的孔隙大小和含水多少无关，它的数值一般在2.62.8g/cm3之间。3 2.土的密度（天然密度）土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单位是g/cm3，常见值为1.62.2g/cm3。土的密度常用环刀法测定。第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质1.土的三项比例指标n3.土的含水量n土

3、中所含水分的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，又称土的含水率。它是描述土的干湿程度的重要指标。用烘干法测定。4 一、土的三相图一、土的三相图 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积Vn二、直接测定指标二、直接测定指标 1.土的密度土的密度：单位体积土的质单位体积土的质量量 awswsVVVmmVm工程中常用重度工程中常用重度 来表示单位体来表示单位体积土的重力积土的重力 g重力加速度，重力加速度，近似取近似取10m/s2 2.土粒相对密度土粒相对密度Gs（土粒比重）：（土粒比重）：土粒质量与同体积的土粒质量与同体积的4时纯水时纯水的质量之比的质量之比 ssssVmG土粒

4、相对密度变化范围不大：细粒土（粘性土）一般土粒相对密度变化范围不大：细粒土（粘性土）一般2.702.75；砂土一般为砂土一般为2.65左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小Vv5气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积V3.土的含水量土的含水量：土中水的土中水的质量与土粒质量之比，以百分质量与土粒质量之比，以百分数表示数表示%100%100sssmmmmm土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及然土层含水量变化范围较大，与土的种

5、类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。其所处的自然地理环境等有关。测定方法：测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法 第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质6 三、换算指标三、换算指标 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V1.孔隙比孔隙比e和孔隙率和孔隙率n孔隙比孔隙比e ：土中孔隙体积与土土中孔隙体积与土粒体积之比粒体积之比 2.土的饱和度土的饱和度Sr：土中孔土中孔隙水的体积与孔隙总体积隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示之比，以百分数表示饱和度描述土中孔隙被水充满的程度。干土饱和度描述土中孔隙被水充满的程度

6、。干土Sr=0,饱和土饱和土Sr=100%。砂土砂土根据饱和度分为三种状态根据饱和度分为三种状态:svVVe孔隙率孔隙率n ：土中孔隙体积与总土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示体积之比，以百分数表示%100VVnv%100vrVVSSr50%稍湿；稍湿；50Sr80%很湿；很湿；Sr80%饱和饱和73.不同状态下土的密度和重度不同状态下土的密度和重度饱和密度饱和密度sat ：土体中孔隙完土体中孔隙完全被水充满时的土的密度全被水充满时的土的密度 干密度干密度d ：单位体积中固体单位体积中固体颗粒部分的质量颗粒部分的质量 VVmvssatVmsd浮密度浮密度 ：土单位体积内土土单位体积内土粒质

7、量与同体积水的质量之差粒质量与同体积水的质量之差 VVmss土的三相比例指标中的质量密度指标共有土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个，土的密度个，土的密度，饱和密度饱和密度sat，干密度，干密度d，浮密度，浮密度 (kg/m3),相应的重度指标相应的重度指标也有也有4个，土的重度个，土的重度，饱和重度，饱和重度 sat，干重度，干重度 d，浮重度，浮重度 (kN/m3)气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa质量质量m体积体积V8 四、指标间的换算四、指标间的换算气气水水土粒土粒Gsw Vs11+1+e质量质量m体积体积V土的三相指标中，土的三相指标中，土粒比重土粒比重Gs ，含水量含水

8、量和和密度密度是通是通过试验测定的，可以根据三过试验测定的，可以根据三个基本指标换算出其余各指个基本指标换算出其余各指标标Vv=eGsw Gs（1）w eGVmws1)1(11eGVmwssd推导：推导：换算关系式：换算关系式：1)1(1wsdwsGGeeeGVVmwswVssat1)(eGwssat1)1(eeVVnV1eGVmVVSsWVwVwr9三相比例指标之间的换算表三相比例指标之间的换算表指标名称三相比例定义式常用换算公式单位天然密度 g/cm3土粒密度s g/cm3干密度d g/cm3饱和密度sat g/cm3浮重度 kN/m3孔隙比e 孔隙度n 含水量 饱和度Sr 10 土的密实

9、度土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系1.孔隙比孔隙比e 孔隙比孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散土愈松散 2.相对密实度相对密实度DrminmaxmaxeeeeDr砂土在

10、天然状砂土在天然状态下孔隙比态下孔隙比砂土在最密实状砂土在最密实状态时的孔隙比态时的孔隙比砂土在最松砂土在最松散状态时的散状态时的孔隙比孔隙比第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质2.无粘性土的密实状态11n砂土的天然孔隙比界于最大和最小孔隙比之间，故相对密度Dr=01；当e=emax时，Dr=0，砂土处于最疏松状态；当e=emin时，则Dr=1，砂土处于最紧密状态。工程实际中，常用相对密度判别砂土的震动液化，或评价砂土的密实程度。按相对密度值可将砂土分为三种密实状态，第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质2.无粘性土的密实状态12用标贯击数判定砂土的密实状态第4章 土的工

11、程性质与分类4.2土的物理力学性质对于粉土，用e值作为划分标准2.无粘性土的密实状态实际上，由于砂土原状样不易取得，测定天然孔隙比较为困难，加上实验室测定砂土的与精度有限，因此计算的相对密度值误差较大，在实际工程中，常用标准贯入测试来判定砂土的密实状态。13第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质3.粘性土的物理特征由固态转变到流态的界限含水量，称为塑性界限（塑限）由塑态转变到流态的界限含水量，称为液性界限（液限）n粉土的液限在3238%之间，粉质粘土为3846%，粘土为4050%。塑限常见值为1728%。n粘性土的液限与塑限一般在室内进行测定，液限常采用锥式液限仪。粘性土的稠度状态的

12、变化是由于土中含水量的变化而引起的，粘性土由一种稠度状态转变为另一种稠度状态，相应于转变点（临界点）的含水量称为稠度界限（界限含水量）。工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp。14粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，土处于可塑状态，具有可塑性，这是粘性土的独特性能。由于粘性土的可塑性是含水量界于液限与塑限之间表现出来的，故可塑性的强弱可由这两个稠度界限的差值大小来反映，这差值称为塑性指数IP，即：液性指数液性指数ILIL00IL0.250.25IL0.750.751.00稠度状态稠度状态坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑按液性指数划分粘性土的稠度状态表按液性指数划分粘性土的稠

13、度状态表第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质3.粘性土的物理特征n液性指数和塑性指数液性指数和塑性指数 土处于何种稠度状态取决于土中的含水量，但是由于不同土的稠度界限是不同的，因此天然含水量不能说明土的稠度状态。为判别自然界中粘性土的稠度状态，通常采用液性指数（IL）进行评价，即：15土的压缩性土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性是指土在压力作用下体积缩小的特性压缩量的组成压缩量的组成n固体颗粒的压缩固体颗粒的压缩n土中水的压缩土中水的压缩n空气的排出空气的排出n水的排出水的排出占总压缩量的占总压缩量的1/400不到，不到，忽略不计忽略不计压缩量主要组成部分压缩量主要组成部分说明：说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果无粘性土无粘性土粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水性好，水易于排出压缩稳定很快完成压缩稳定很快完成透水性差，水不易排出透水性差，水不易排出压缩稳定需要很长一段时间压缩稳定需要很长一段时间土的固结：土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程第4章 土的工程性质与分类4.2土的物理力学性质4.土的力学性质16部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！