《基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)》-構(gòu)造期與構(gòu)造事件課件

1、1,土的物理性質(zhì)與工程分類,第一章,2,本章目的: 對(duì)土的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋和定量描述,本章特點(diǎn): 看起來零散,學(xué)習(xí)要點(diǎn): 各節(jié)間聯(lián)系 各節(jié)內(nèi)層次,§1 土的物性與分類,3,§1 土的物性與分類,土的生成,滲透特性變形特性強(qiáng)度特性,土的三相組成土的物理狀態(tài)土的結(jié)構(gòu),土的工程分類,土的壓實(shí)性,決定,影響,如何獲得較好的土,便于研究和應(yīng)用,4,§1.1 土的組成及其結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

2、§1.2 土的物理性質(zhì)指標(biāo)§1.3 土的物理狀態(tài)指標(biāo)§1.4 土的工程分類,§1 土的物性與分類,5,§1.1 土的組成及其結(jié)構(gòu)與構(gòu)造,§1 土的物性與分類,6,§1.1.1 土的形成,土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下生成的自然歷史的產(chǎn)物,,搬運(yùn)、沉積,生成過程生成條件,物理力學(xué)性質(zhì),風(fēng)化,影響,§1 土的物性與分類,7,生物循環(huán),物理風(fēng)化,化學(xué)風(fēng)化,,

3、量變,無粘性土,,原生礦物,,質(zhì)變,粘性土,次生礦物,動(dòng)植物的活動(dòng),一. 風(fēng)化,有 機(jī) 質(zhì),§1.1.1土的生成,,,巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運(yùn)動(dòng)過程中因碰撞和摩擦而破碎,母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物,§1 土的物性與分類,8,二. 搬運(yùn)與沉積,殘積土無搬運(yùn),運(yùn)積土有搬運(yùn),土質(zhì)較好,殘積土強(qiáng)風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化母巖體,顆粒表面粗糙

4、多棱角粗細(xì)不均無層理,,,,母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成巖屑或細(xì)小顆粒后，未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地的堆積物,風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬運(yùn)到遠(yuǎn)近不同的地點(diǎn)所沉積的堆積物,§1 土的物性與分類,§1.1.1土的生成,9,運(yùn)積土有搬運(yùn),風(fēng)：風(fēng)積土,,重力: 坡積土,流水:,,洪積土沖積土湖泊沼澤沉積土海相沉積物,冰川: 冰積土,土粒粗細(xì)不同，性質(zhì)不均勻,有分選性，近粗遠(yuǎn)細(xì),渾圓度分選性明顯，土層交迭,含有機(jī)物

5、淤泥，土性差,顆粒細(xì)，表層松軟，土性差,土粒粗細(xì)變化較大，性質(zhì)不均勻,顆粒均勻，層厚而不具層理,§1 土的物性與分類,§1.1.1土的生成,10,一. 固體顆粒,物理狀態(tài)力學(xué)特性,粒徑級(jí)配,§1.2土的三相組成,,礦物成分,顆粒形狀,,§1 土的物性與分類,11,1. 粒徑級(jí)配,一. 固體顆粒,顆粒大小,各粒徑成分在土中占的比例,,,狹義的粒徑級(jí)配,,影響土性的主因,§1.2土的三相

6、組成,§1 土的物性與分類,12,顆粒大小,粒組 按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,13,粒徑級(jí)配,確定方法 篩分法：適用于粗粒土 (>0.1 mm) 水分法：適用于細(xì)粒土 (<0.1 mm),——各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示,表述方法

7、 粒徑級(jí)配累積曲線,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,14,粒徑級(jí)配,確定方法 篩分法：適用于粗粒土 (>0.1 mm) 水分法：適用于細(xì)粒土 (<0.1 mm),——各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示,表述方法 粒徑級(jí)配累積曲線,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土

8、的物性與分類,15,105.02.01.00.50.250.1,200g,10161824223872,,小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）,粒徑(mm),P%958778665536,土的粒徑級(jí)配累積曲線,水分法,,,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,16,,,,,,,,,,,,,d60,d50,d10,d30,特征粒徑: d50 : 平均粒徑d

9、60 : 控制粒徑d10 : 有效粒徑d30,不均勻程度：Cu = d60 / d10,連續(xù)程度: Cc = d302 / (d60 ×d10 ) — 曲率系數(shù),— 不均勻系數(shù),Cu ≥5,級(jí)配不均勻,粗細(xì)程度： 用d50 表示,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,17,,,,,,斜率: 某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量 陡—相應(yīng)粒組質(zhì)量集中 緩--相應(yīng)粒組含量少 平臺(tái)

10、--相應(yīng)粒組缺乏,連續(xù)程度: Cc = d302 / (d60 ×d10 ) — 曲率系數(shù),較大顆粒缺少,,Cc 減小,較小顆粒缺少,,Cc 增大,Cc = 1 ~ 3, 級(jí)配連續(xù)性好,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,18,,粒徑級(jí)配,粒徑級(jí)配累積曲線及指標(biāo)的用途：,1）用于計(jì)算各粒組的含量及粒徑的變化范圍；,2）不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度： Cu

11、 ≥ 5, 不均勻土； Cu < 5, 均勻土,3）曲率系數(shù)Cc用于判定土的連續(xù)程度： C c = 1 ~ 3, 級(jí)配連續(xù)土； Cc > 3 或 Cc < 1,級(jí)配不連續(xù)土,4）不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣： 如果 Cu ≥ 5且 C c = 1 ~ 3 ， 級(jí)配 良好的土； 如果 Cu 3 或 Cc < 1, 級(jí)配 不良的土,

12、一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,19,2. 礦物成分,原生礦物 石英、長石、云母等次生礦物 主要是粘土礦物，包括三種類型 高嶺石、伊里石、蒙脫石,粘土礦物:由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組合而成,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,20,,3. 顆粒形狀,原生礦物 圓狀、渾圓狀、棱角狀次生礦物

13、 針狀、片狀、扁平狀,,,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,21,一. 固體顆粒,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,22,結(jié)晶水 礦物內(nèi)部的水 結(jié)合水 吸附在土顆粒表面的水 自由水 電場(chǎng)引力作用范圍之外的水 土中冰 由自由水凍成，凍脹融陷,二. 土中水（液相）,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,23,

14、結(jié)合水,研究表明：粘土顆粒的表面電荷，凈電荷通常為負(fù)電荷,一. 土中水,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,24,結(jié)合水,排列致密、定向性強(qiáng) 密度>1g/cm3 冰點(diǎn)處于零下幾十度 具有固體的特性 溫度高于100°C時(shí)可蒸發(fā),強(qiáng)結(jié)合水,位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引 力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動(dòng) 不因重力而移動(dòng)，有粘滯性,弱結(jié)合水,,,二. 土中水,§

15、1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,25,自由水,,重力水,毛細(xì)水,在重力作用下可在土中自由流動(dòng),存在于固氣之間 在重力與表面張力作用下 可在土粒間空隙中自由移動(dòng),,,二. 土中水,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,26,? = 濕潤角,T = 界面張力,d = 毛管直徑,ua-uw = 壓力差,二. 土中水,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,毛

16、細(xì)水,毛細(xì)現(xiàn)象,,,27,土中毛細(xì)現(xiàn)象,毛細(xì)水,分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管,,,毛細(xì)升高與孔徑成反比,粘土粉土砂土礫石,二. 土中水,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,28,三. 土中氣體,自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大封閉氣體：增加土的彈性；阻塞滲流通道,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,29,土有三個(gè)組

17、成部分：固相、液相和氣相,小結(jié),1. 固體顆粒,2. 土中水,3. 土中氣體,粒徑級(jí)配 礦物成分 顆粒形狀,結(jié)合水 (強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水) 自由水 (重力水、毛細(xì)水),自由氣體封閉氣體,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,30,土的物理性質(zhì)與工程分類,第一章,31,粘性土（細(xì)粒土）,無粘性土（砂性土）（粗粒土）,土的特點(diǎn),土的力學(xué)特性,與土有關(guān)的工程問題,土的生成,土的三相組成,……………

18、,32,§1.1 土的生成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,33,§1.3 土的物理狀態(tài),土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度,土的物理性質(zhì)指標(biāo)(松密程度、干濕程度、輕重程度),力學(xué)特性,影響,表示,§1 土的物性與分類,？,34,一. 物

19、理性質(zhì)指標(biāo),土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系,§1.3 土的物理狀態(tài),松密程度干濕程度輕重程度,特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多,要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、　　　單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別,定義,基本方法:,三相草圖法,§1 土的物性與分類,35,1. 三相草圖,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),質(zhì)量,體積,§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,36,三相草圖,已知關(guān)

20、系五個(gè):,共有九個(gè)參數(shù): V Vv Vs Va Vw / ms m w ma m,剩下三個(gè)獨(dú)立變量,三相草圖法,物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1,對(duì)于飽和土, Va=0剩下兩個(gè)獨(dú)立變量,,實(shí)驗(yàn)室測(cè)定,,,其它指標(biāo),是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,37,2.室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo),－土的密度、土粒的比重、土的含水量,土的密度,土的

21、容重,γ=ρg,工程上更常用, 用于計(jì)算土的自重應(yīng)力,單位: kg/m3 或 g/cm3,單位: kN/m3,一般范圍: 1.60—2.20 g/cm3,定義: 單位體積土的質(zhì)量,有時(shí)也稱土的天然密度,表達(dá)式:,相關(guān)指標(biāo):,三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,38,土粒相對(duì)密度,?s: 土粒的密度，單位體積土粒的質(zhì)量,單位: 無量綱,

22、土粒比重一般范圍: 粘性土 2.70—2.75 砂 土 2.65,4?C時(shí)純蒸餾水的密度,=1.0 g/cm3,土粒相對(duì)密度在數(shù)值上等于土粒的密度,定義: 土粒的密度與4?C時(shí)純蒸餾水的密度的比值,表達(dá)式:,,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,39,土的含水量（又稱含水率）,定義: 土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比, 用百分?jǐn)?shù)表示,注意

23、: 其實(shí)是含水比, 可達(dá)到或超過100％,表達(dá)式:,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,40,表示土中孔隙含量的指標(biāo),孔隙比,孔隙率(孔隙度),３. 其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo),關(guān)系:,在某種程度上反映土的松密,砂類土：28-35%粘性土：30-50%　　　　有的可達(dá)60-70%,定義: 土中孔隙體積與固體顆粒體積之比, 無量綱,表達(dá)式:,定義: 土中孔隙體積與總體積之比, 用

24、百分?jǐn)?shù)表示,表達(dá)式:,Vs=1,Vv=e,V=1+e,,,三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,41,表示土中含水程度的指標(biāo),含水量,飽和度,表達(dá)式:,定義: 土中水的體積與孔隙體積的比值,飽和度表示孔隙中充滿水的程度,Sr=0 : 干土Sr=1 : 飽和土,,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分

25、類,42,表示土的密度和容重的指標(biāo),天然密度,干密度,飽和密度,天然容重,干容重,浮容重,浮密度,,有效容重,飽和容重,單位: kg/m3 或 g/cm3,單位: kN/m3,定義: 土被完全烘干時(shí)的密度, 等于 單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量,表達(dá)式:,,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,43,各種密度容重之間的大小關(guān)系：,天然密度,干密度,飽和密度,天

26、然容重,干容重,浮容重,飽和容重,一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,44,常用的物理性質(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系,教科書 P18 表1-5,要點(diǎn),從物理意義上理解指標(biāo)間的關(guān)系不鼓勵(lì)死記硬背必要時(shí)利用三相草圖推導(dǎo),一. 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,45,小結(jié),物理性質(zhì)指標(biāo),土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系,松密程度干濕程度輕重程

27、度,特點(diǎn): 指標(biāo)概念簡(jiǎn)單，數(shù)量很多,要點(diǎn)：名稱、概念或定義、符號(hào)、表達(dá)式、　　　單位或量綱、常見值或范圍、聯(lián)系與區(qū)別,定義,基本方法:,三相草圖法,室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度、土粒的比重、土的含水量,三相草圖有助于直觀理解物性指標(biāo)的概念,其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)表示土的密度和容重的指標(biāo),三相草圖可用于確定物性指標(biāo)之間的關(guān)系,三相草圖法是求取物理性質(zhì)指標(biāo)的簡(jiǎn)單而有效的方法,一.

28、 物理性質(zhì)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,46,二.土的物理狀態(tài)指標(biāo),土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬程度,土的物理性質(zhì)指標(biāo)(三相間的比例關(guān)系),力學(xué)特性,影響,表示,§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,47,emax與emin ：最大與最小孔隙比,1. 粗粒土的密實(shí)狀態(tài),二. 物理狀態(tài)指標(biāo),密實(shí)度,如何衡量?,單位體積中固體顆粒含量的多少

29、 或 孔隙含量的多少,優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便,缺點(diǎn)：不能反映級(jí)配的影響 只能用于同一種土,對(duì)策,相對(duì)密度,干容重?d或孔隙比e或孔隙率n,emin = 0.35,emin = 0.20,§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,48,emax: 最大孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣通過長頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比,emin: 最

30、小孔隙比；將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比,emax與emin ：最大與最小孔隙比,注意：室內(nèi)測(cè)得理論上的最大與最小孔隙比有時(shí)很困難,二. 物理狀態(tài)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,49,粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo),判別標(biāo)準(zhǔn)： Dr = 1 , 最密狀態(tài) Dr = 0

31、 , 最松狀態(tài) Dr≤ 1/3 , 疏松狀態(tài) 1/3 2/3 , 密實(shí)狀態(tài),相對(duì)密實(shí)度,二. 物理狀態(tài)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,50,2. 粘性土的軟硬狀態(tài),也稱稠度狀態(tài),稠度狀態(tài)與含水量有關(guān),,,,,,,粘性土,含水量,較硬,變軟,流動(dòng),二. 物理狀態(tài)指標(biāo),§1.3 土的物

32、理狀態(tài),§1 土的物性與分類,51,塑限wp,液限wl,,,稠度界限,粘性土的稠度反映土中水的形態(tài),固態(tài)或半固態(tài),塑態(tài),流態(tài),強(qiáng)結(jié)合水膜最大,出現(xiàn)自由水,強(qiáng)結(jié)合水,弱結(jié)合水,自由水,稠度狀態(tài),含水量,土中水的形態(tài),,w,,,二. 物理狀態(tài)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,吸附弱結(jié)合水的能力,塑性指數(shù),52,相對(duì)稠度,問題：僅適用于重塑土,即使含水量相同，稠度可能不同,液性指數(shù),對(duì)不同的粘土

33、，wp、wl 大小不同,定義：,,,,wp,w,wl,IL1,堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流 態(tài),0.00 – 0.250.25 - 0.750.75 – 1.00,硬塑可塑軟塑,二. 物理狀態(tài)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,對(duì)同一種粘土，含水量可反映其稠度,問題：,53,——吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映粘土顆粒含量、粘性大小,塑性指數(shù),常作為細(xì)粒土工程分類的依據(jù),缺點(diǎn)不能充分反映

34、粘土顆粒含量,不同的粘土礦物結(jié)合水的能力不同,活性指數(shù),p0.002: 粒徑小于0.002mm顆粒的質(zhì)量占總土總質(zhì)量的百分比,A 1.25,非活性粘土正常粘土活性粘土,,,二. 物理狀態(tài)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,54,粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo): 相對(duì)密度Dr,小結(jié),粘性土的稠度狀態(tài)指標(biāo): 液性指數(shù)IL,引入定義判別標(biāo)準(zhǔn),稠度界限,稠度狀態(tài),含水量,土中水的形態(tài),塑性指數(shù),液性

35、指數(shù),,,,,引入定義判別標(biāo)準(zhǔn),二. 物理狀態(tài)指標(biāo),§1.3 土的物理狀態(tài),§1 土的物性與分類,粗粒土與粘性土為何采用不同的物理狀態(tài)指標(biāo)？,反映土的細(xì)觀特點(diǎn)與力學(xué)特性有更直接的聯(lián)系便于量測(cè),55,§1.1 土的生成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類

36、,56,土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié),§1.4 土的結(jié)構(gòu),土粒間的作用力,粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo),力學(xué)特性,土的結(jié)構(gòu),影響,粗粒土的結(jié)構(gòu),細(xì)粒土的結(jié)構(gòu),重塑土的強(qiáng)度,原狀土的強(qiáng)度,<,,§1 土的物性與分類,57,一. 土粒間的作用力,重 力 毛細(xì)力 膠結(jié)力 顆粒表面力,—土顆粒的自重形成的方向向下的力,— 砂性土,— 土中毛細(xì)作用形成的力,— 細(xì)砂、細(xì)粒土,— 土粒間的膠體物質(zhì)形成的作用

37、力,— 粘性土,— 粘性土,— 庫 侖 力：,— 范德華力：,顆粒表面的靜電引力或斥力,顆粒接觸點(diǎn)處的分子間引力,§1.4 土的結(jié)構(gòu),§1 土的物性與分類,58,二.粗粒土的結(jié)構(gòu),粒間作用力,排列形式,礦物成分,單粒結(jié)構(gòu),示意圖,重力，毛細(xì)力,點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與面,原生礦物,§1.4 土的結(jié)構(gòu),§1 土的物性與分類,59,三.細(xì)粒土的結(jié)構(gòu),粒間作用力,形成環(huán)境,排列形式,礦物成分,表面力、膠結(jié)力（斥力

38、減小引力增加）,片架結(jié)構(gòu)(凝聚結(jié)構(gòu)),片堆結(jié)構(gòu)(分散結(jié)構(gòu)),示意圖,表面力、膠結(jié)力（粒間斥力占優(yōu)勢(shì)）,淡水中沉積,海水中沉積,次生礦物,次生礦物,天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結(jié)構(gòu)過渡向另一種結(jié)構(gòu)。,面與面,邊、角與面邊、角與邊,§1.4 土的結(jié)構(gòu),§1 土的物性與分類,力學(xué)特性有何差異？,60,小結(jié),土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié),土粒間的作用力,粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo),土的結(jié)構(gòu),粗粒土的結(jié)構(gòu),細(xì)粒

39、土的結(jié)構(gòu),,,,,,§1.4 土的結(jié)構(gòu),§1 土的物性與分類,61,§1.1 土的生成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,62,目的：,依據(jù)：,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法,水電部SD128-84分類法,§1.5 土的工程分

40、類,是將工程性質(zhì)相近的土歸為一類,便于研究、交流及應(yīng)用,能反映土的物理力學(xué)性質(zhì)－,土的組成土的狀態(tài)土的結(jié)構(gòu),§1 土的物性與分類,63,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法,土,巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土,,§1.5 土的工程分類,§1 土的物性與分類,64,建筑規(guī)范分類法,碎石土,土的名稱 顆粒形狀 粒組含量,漂石塊石,圓形及亞圓形為主棱角形

41、為主,粒徑大于200mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,卵石碎石,圓形及亞圓形為主棱角形為主,圓形及亞圓形為主棱角形為主,圓礫角礫,粒徑大于20mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,粒徑大于2mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,§1.5 土的工程分類,§1 土的物性與分類,65,砂土,土的名稱 粒組含量,粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)量25 - 50%,礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂,粒徑大于0.5mm的顆粒超過全質(zhì)

42、量50%,粒徑大于0.25mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量85%,粒徑大于0.075mm的顆粒超過全質(zhì)量50%,建筑規(guī)范分類法,§1.5 土的工程分類,§1 土的物性與分類,66,粉土,粒徑大于0.075mm的顆粒含量小于全質(zhì)量50%而塑性指數(shù)Ip≤10的土,塑性指數(shù)Ip>10的土,粘性土,10<Ip≤17的土,Ip>17的土,粘土,粉質(zhì)粘土,A 1.25,非活性

43、粘土正常粘土活性粘土,建筑規(guī)范分類法,§1.5 土的工程分類,§1 土的物性與分類,67,水電部SD128-84分類法,自學(xué): 教科書P26—P29 參考資料,§1.5 土的工程分類,§1 土的物性與分類,68,§1.1 土的生成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6

44、土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,69,壓實(shí)：指通過夯打、振動(dòng)、碾壓等，使土體變得密實(shí)、以提高土的強(qiáng)度、減小土的壓縮性和滲透性,壓實(shí)性：指土在一定壓實(shí)能量作用下密度增長的特性,研究擊實(shí)性的目的： 以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度,擊實(shí)方法：,室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn): 夯打、振動(dòng)、碾壓,§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,70,一. 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn),二. 細(xì)粒土的壓實(shí)性,三. 粗粒土的壓實(shí)性,

45、67;1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,71,一. 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)備 擊實(shí)筒V=1000cm3；擊實(shí)錘w=25牛頓 試驗(yàn)條件 土樣分層n=3層；落高d=30cm；擊數(shù)N=27/層 擊實(shí)能量,試驗(yàn)方法 對(duì)ω=cosnst的土；分三層壓實(shí)； 測(cè)定擊實(shí)后的w、ρ，算定ρd,注意：僅適用于細(xì)粒土；對(duì)粗粒土，可用較大尺寸的擊實(shí)儀,土,,§1.6 土的壓實(shí)性,§1

46、 土的物性與分類,72,二. 細(xì)粒土的壓實(shí)性,1.擊實(shí)曲線,2.理論分析,3.影響因素,4.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,73,1.擊實(shí)曲線,特點(diǎn)：①具有峰值②位于飽和曲線之下,粘性土滲透系數(shù)很小，壓實(shí)過程中含水量幾乎不變，要想擊實(shí)到飽和狀態(tài)是不可能的。,,,,,,,,,0 4 8 12 16 20 24 28含水量w(%),,,飽和曲線,?

47、dmax=1.86,wop=12.1,,,,二. 細(xì)粒土的壓實(shí)性,最大干密度最優(yōu)含水量,§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,74,2. 理論分析,壓實(shí)機(jī)理：,顆粒被擊碎，土粒定向排列;粒團(tuán)破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小;空氣被擠出或被壓縮等,顆粒表面水膜很薄，相對(duì)移動(dòng)困難,水膜潤滑作用不明顯;封閉氣泡難以排出;增加水的相對(duì)含量,,ω? ωop, ρ d? ρdmax,ω< ωop

48、, ρ d< ρdmax,ω> ωop , ρ d< ρdmax,二. 細(xì)粒土的壓實(shí)性,§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,75,3. 影響因素,a. 擊實(shí)功能,b. 土的級(jí)配,c. 擊實(shí)方式 夯實(shí)、輾壓、振動(dòng)；輾壓對(duì)粘土比較合適,二. 細(xì)粒土的壓實(shí)性,§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,76,4. 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該

49、將土料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax。在ωop的干側(cè)：常具有凝聚結(jié)構(gòu)。土質(zhì)比較均勻，強(qiáng)度較高，較脆硬，不易壓密；但浸水時(shí)易產(chǎn)生附加沉降。在ωop的濕側(cè)：常具有分散結(jié)構(gòu)。土體可塑性大，適應(yīng)變形的能力強(qiáng)；但強(qiáng)度較低，具有各向異性。 在設(shè)計(jì)土料時(shí)應(yīng)根據(jù)填土的要求和當(dāng)?shù)赝亮系奶烊缓浚x定合適的含水量，一般要求為：,b. 工程上常采用壓實(shí)度Dc控制（作為填方密度控制標(biāo)準(zhǔn)）,Ⅰ、Ⅱ級(jí)土石壩 Dc>95

50、~98% Ⅲ~Ⅴ 級(jí)土石壩 Dc>92~95%,二. 細(xì)粒土的壓實(shí)性,§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,77,①不存在最優(yōu)含水量； ②在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài) 下易于擊實(shí)；③潮濕狀態(tài)下ρd明顯降低。,三. 粗粒土的壓實(shí)性,1.擊實(shí)曲線,特點(diǎn),2. 理論分析,對(duì)粗粒土，擊實(shí)過程中可以自由排水，不存在細(xì)粒土中出現(xiàn)的現(xiàn)象。 在潮濕狀態(tài)下，存在著假凝聚力，加大了阻力。,3. 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),常

51、用相對(duì)密度控制 Dr>0.7~0.75 施工過程中要么風(fēng)干，要么就充分灑水，使土料飽和,§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,78,小結(jié),一. 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn),二. 細(xì)粒土的壓實(shí)性,三. 粗粒土的壓實(shí)性,1.擊實(shí)曲線,2.理論分析,3.影響因素,4.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),1.擊實(shí)曲線,2.理論分析,3.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),,,§1.6 土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,79,第一章完,80,§

52、;1.1 土的生成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的工程分類§1.6土的壓實(shí)性,§1 土的物性與分類,81,§1 土的物性與分類,§1.1 土的生成,物理風(fēng)化,化學(xué)風(fēng)化,,量變,無粘性土,,原生礦物,,質(zhì)變,粘性土,次生礦物,,殘積土無搬運(yùn),運(yùn)積土有搬運(yùn),土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下生成的自然歷史的產(chǎn)物,重力

53、: 坡積土流水: 洪積土、沖積土、湖相土、海相土冰川: 冰積土風(fēng)力：風(fēng)積土,82,§1.2土的三相組成,§1 土的物性與分類,土有三個(gè)組成部分：固相、液相和氣相,1. 固體顆粒,2. 土中水,3. 土中氣體,粒徑級(jí)配 礦物成分 顆粒形狀,結(jié)合水 (強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水) 自由水 (重力水、毛細(xì)水),自由氣體封閉氣體,83,§1.3 土的物理狀態(tài),物理性質(zhì)指標(biāo),土的三個(gè)組成相的體積和質(zhì)量上的

54、比例關(guān)系,松密程度干濕程度輕重程度,定義,基本方法:,三相草圖法,室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度、土粒的比重、土的含水量,其它常用的物理性質(zhì)指標(biāo)表示土中孔隙含量的指標(biāo)表示土中含水程度的指標(biāo)表示土的密度和容重的指標(biāo),粗粒土的密實(shí)狀態(tài)指標(biāo): 相對(duì)密度Dr,粘性土的稠度狀態(tài)指標(biāo): 液性指數(shù)IL,引入定義判別標(biāo)準(zhǔn),稠度界限,稠度狀態(tài),含水量,土中水的形態(tài),塑性指數(shù),液性指數(shù),,,,,引入定義判別標(biāo)準(zhǔn),土的物理狀

55、態(tài)粗粒土的松密狀態(tài)粘性土的軟硬狀態(tài),表示,§1 土的物性與分類,84,§1.4 土的結(jié)構(gòu),§1 土的物性與分類,土顆?；蛄F(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié),土粒間的作用力,粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo),土的結(jié)構(gòu),粗粒土的結(jié)構(gòu),細(xì)粒土的結(jié)構(gòu),,,,,,85,§1.5 土的工程分類,§1 土的物性與分類,目的：,依據(jù)：,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50007-2002分類法,水利部SL237-001-199