[工学]2土的物理性质及工程分类1108290902.ppt

第二章 土的物理性质及工程分类Physical Property & Engineering Classification of Soil黑龙江大学 建筑工程学院主要内容2.1 概述 2.2 土的三相比例指标 2.3 粘性土的物理特性 2.4 无粘性土的密实度 2.5 粉土的密实度和湿度 2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 2.7 土的分类气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积VVv2.1 2.1 概述概述土的三相草图固体颗粒 （固相）土中气体 （气相）土中水 （液相）气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积VVv2.2 2.2 土的三相比例指标土的三相比例指标一、土的三项基本物理指标一、土的三项基本物理指标土的三相草图1、土的密度2、土粒相对密度3、土的含水量 1、土的密度 ：土单位体积土的质量重力密度 ： 土单位体积土的重力密度常见值：测定方法环刀法 灌水法气水土粒msmwmVsVw VVa质量m体积V2、土粒相对密度（土粒比重）测定方法常见值： 砂 土——2.65～2.69 粉 土——2.70～2.71 粘性土——2.72～2.75比重瓶法无量纲经验法 土粒密度土粒重度土中固体矿物的质量与同体积4℃时纯水质量比值 3、土的含水量 砂 土—（0～4）％ 粘性土—（20～60）％测定方法：烘箱法 红外线法 酒精燃烧法 铁锅炒干法本质都是确定脱水前 后土样的质量，区别 在于脱水的方法土中水的质量与固体矿物质量的比值 常见值：1、干密度 :单位体积土颗粒的质量 工程应用：直接反应土体密实度，定义压实系数—要求达到的干密度—试验室条件下能达到的最大干密度压实系数工程允许值：0.94~0.97干重度 二、土的六项导出指标二、土的六项导出指标2、 饱和密度 ：土中孔隙完全被水充满时，单位体积质量 饱和重度 3、有效密度 ：地下水位以下，土体受浮力作用, 单位体积的有效质量。

有效重度 4、孔隙比 :土中孔隙体积与土颗粒体积之比 常见值： 砂 土——0.5～1.0，e 1.0时，为软弱地基5、孔隙率(度) ：土中孔隙体积与土总体积之比常见值：n=(30~50)%6、饱和度 ：水在空隙中充满的程度常见值：0～1三、指标间的换算三、指标间的换算——导出指标与基本指标的关系导出指标与基本指标的关系令令则则请同学们用三项基本指标表示 六项导出指标？气水土粒msmwmVsVw VVa质量m体积V求6个导出物理指标例1：解：令土的体积为V=1cm3，则由气水土粒msmwmVsVw VVa质量m体积V求e及Sr例2：解：令土的体积为V=1m3，则气水土粒msmwmVsVw VVa质量m体积V1、土的密度 2、土粒比重 3、土的含水量 4、孔隙比 5、孔隙率 6、饱和度1、干密度 2、 饱和密度 3、 有效密度 土的物理指标小结土的物理指标小结液相气相质量体积基本指标基本指标导出指标导出指标一、粘性土的可塑性及界限含水量一、粘性土的可塑性及界限含水量干粘土慢慢加水，其表现有什么变化？固态半固态塑态液态 粘性土的稠度含水量 变化后果状态:固态半固态塑态液态强度: 下降很多，可达10倍以上2.3 2.3 粘性土的物理特性粘性土的物理特性1、液限 ： 粘性土呈液态与塑态之间的分界含水量 测定方法：10锥式液限仪碟式液限仪2、塑限 ： 粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水量 液塑限联合测定法测定方法滚搓法3、缩限 ： 粘性土呈半固态与固态之间的分界含水量 测定方法：收缩皿法1、塑性指数 ： 粘性土与粉土的液限与塑限的差值，去掉百分数 物理意义： 细颗粒土体处于可塑状态下，含水量的变化最大 区间其值与粘粒含量、矿物成分吸水能力、离子 浓度有关。

《建筑地基基础设计规范》2002，GB 50007-2002IP>17——粘土； 100.075mm的颗粒含,量不超过全重的50%， 塑性指数IP0.90 稍密w30% 很湿1、胀缩性：粘性土具有吸水膨胀和失水收缩的两种变形特性2、膨胀土：粘粒成分主要由亲水性矿物组成具有显著胀缩性的粘性土一、土的胀缩性一、土的胀缩性2.6 2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性土的胀缩性、湿陷性和冻胀性3、自由膨胀率1、湿陷性：土在自重压力作用下或在自重压力和附加压力综合作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下陷的特征2、黄土内在原因：多孔隙结构特征及胶结物质成分二、土的湿陷性二、土的湿陷性3、湿陷系数1、冻胀性：土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特性三、土的冻胀性三、土的冻胀性2 2、冻土：、冻土： 在冰冻季节因大气负温影响，使土中水分在冰冻季节因大气负温影响，使土中水分冻结成冻土冻结成冻土分类：分类：①①季节性冻土季节性冻土 ② ②隔年冻土隔年冻土 ③ ③多年冻土多年冻土3 3、、 冻胀现象冻胀现象(1) (1)定义：某些细粒土层在冻结时，往往会发生土层体积膨定义：某些细粒土层在冻结时，往往会发生土层体积膨胀，使地面隆起成丘胀，使地面隆起成丘(2) (2) 危害：危害：①①使柔性路面鼓包、开裂；使刚性路面错缝或折断使柔性路面鼓包、开裂；使刚性路面错缝或折断 ② ②引起建筑物开裂、倾斜，甚至倒塌引起建筑物开裂、倾斜，甚至倒塌4 4、、 冻融现象冻融现象(1)(1)定义：在季节性冻土地区，春季融化，使土中含水量大大定义：在季节性冻土地区，春季融化，使土中含水量大大增加，土层软化，强度大大降低增加，土层软化，强度大大降低(2) (2)危害：危害：①①轻者路面变得松软，重者路面开裂、冒泥、翻浆轻者路面变得松软，重者路面开裂、冒泥、翻浆 ② ②使房屋、桥梁等发生大量下沉或不均匀下沉，使房屋、桥梁等发生大量下沉或不均匀下沉，引起建筑物开裂破坏引起建筑物开裂破坏5 5、冻胀的机理、冻胀的机理冻结时土中的水向冻结区迁移和积聚的结果。

冻结时土中的水向冻结区迁移和积聚的结果弱结合水的迁移与土的冻胀：弱结合水外层冻结结合水膜变薄渗附压力剩余分子引力下层土弱结合 水迁移补充条件：1）水源补给；2）弱结合水及毛细通道 6、平均冻胀率岩土的工程性质多样，差别很大；由名称大致判 断工程特性 ，地基承载力2.7 2.7 地基土的地基土的工程分类工程分类土的土的分类与定名的必要性分类与定名的必要性六六大类大类岩石，碎石土，砂土，粉土，粘性土，人工填土《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）一、岩石一、岩石1.定义：颗粒间牢固联接，呈整体或具有节理裂隙的岩体2.分类 依据坚硬程度 岩石完整程度 按风化程度1.定义：土的粒径d >2mm的颗粒含量大于50%的土2.分类依据:颗粒级配+颗粒形状二、碎石土二、碎石土土的名称为为主的颗颗粒形状粒组组含量漂石圆圆形及亚圆亚圆 形粒径大于200mm的颗颗 粒含量超过过全重的 50%块块石棱角形卵石圆圆形及亚圆亚圆 形粒径大于20mm的颗颗粒 含量超过过全重的50%碎石棱角形圆砾圆砾圆圆形及亚圆亚圆 形粒径大于2mm的颗颗粒 含量超过过全重的50%角砾砾棱角形3.碎石土的密实度密实实度重型圆锥动圆锥动 力 触探锤击锤击 数 N63.5 松散N63.5 ≤ 5稍密5204.常见碎石土的工程性质强度高,渗透性大,压缩性低——优良地基1.定义：粒径d >2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且d >0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土2.分类土的名称粒组组含量 砾砾砂粒径d >2mm的颗粒占总质量25～50% 粗砂粒径d >0.5mm的颗粒超过总质量50% 中砂粒径d >0.25mm的颗粒超过总质量50% 细细砂粒径d >0.075mm的颗粒超过总质量85% 粉砂粒径d >0.075mm的颗粒超过总质量50%三、砂土三、砂土3.砂土的密实度4.工程性质密实实度标贯击标贯击 数N 松散N30密实与中密——优良地基砾砂，粗砂，中砂 稍密——良好地基密实——良好地基细砂，粉砂 饱和疏松——不良地基1.定义：塑性指数Ip ≤ 10，且d >0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土2.工程性质密实——良好地基 饱和稍密——地震时易液化——不良地基四、粉土四、粉土1.定义：塑性指数Ip >10的土2.分类3.工程性质——与含水量密切相关密实、硬塑——良好地基 疏松、流塑——软弱地基塑性指数土的名称 Ip >17粘 土 10